JoVE Logo
АВТОРЫ
СВЯЖИТЕСЬ С НАМИ

Войдите в систему

Для просмотра этого контента требуется подписка на Jove Войдите в систему или начните бесплатную пробную версию.

В этой статье

  • Резюме
  • Аннотация
  • Введение
  • протокол
  • Результаты
  • Обсуждение
  • Раскрытие информации
  • Благодарности
  • Материалы
  • Ссылки
  • Перепечатки и разрешения

Резюме

Протоколы представлены для оценки вегетативных и поведенческих эффектов пассивного движения у грызунов с помощью вертикального движения лифта и вращения колес обозрения.

Аннотация

Общая цель этого исследования заключается в оценке вегетативных и поведенческих эффектов пассивного движения у грызунов с помощью вертикального движения лифта и устройств вращения колес обозрения. Эти анализы могут помочь подтвердить целостность и нормальное функционирование вегетативной нервной системы. Они связаны с количественными показателями, основанными на подсчете дефекации, открытом поле и пересечении балки баланса. Преимуществами этих анализов являются их простота, воспроизводимость и количественные поведенческие показатели. Ограничения этих анализов в том, что вегетативные реакции могут быть эпифеноменом невестибулярных расстройств и что требуется функционирование вестибулярной системы. Рассмотрение расстройств, таких как укачивание будет в значительной степени способствовали подробные процедуры этих анализов.

Введение

Двигательная болезнь (МС) из-за аномальной визуо-вестибулярной стимуляции приводит к вегетативной реакции, вызывая такие симптомы, как эпигастральный дискомфорт, тошнота и/или рвота1. Согласно текущим теориям, болезнь движения может быть вызвана сенсорным конфликтом или нейрональным несоответствием от получения информации о комплексном движении, которая отличается от ожидаемой внутренней модели окружающей среды2,3 или постуральной нестабильности, как это произойдет на корабле4,5. Несмотря на значительные достижения в области укачивания и вестибулярного вегетативного функционирования6,7,8,9,10,11,12, будущие исследования могут быть поддержаны стандартизированными протоколами оценки. Оценка вегетативного воздействия стандартных пассивных движений принесет большую пользу исследованиям причин и профилактике укачивания. Общая цель этого исследования заключается в оценке вегетативных и поведенческих эффектов пассивного движения у грызунов. Модели животных, такие как грызуны, позволяют легко экспериментальные манипуляции (например, пассивное движение и фармацевтические) и поведенческой оценки, которые могут быть использованы для изучения этиологии болезни движения. Здесь мы представляем детальную батарею для проверки эффектов пассивного движения и целостности вестибулярного функционирования.

В настоящем исследовании подробно описаны два анализа: вертикальное движение лифта (EVM) и вращение колес обозрения (FWR), которые вызывают вегетативные реакции на пассивное движение. Анализы соединены с тремя количественными поведенческими показателями, пучком баланса (на мышах13 и крысах14,15,16,17),открытым обследованием и отсчетом дефекации. EVM (по аналогии с шагом и рулон корабля, встречающего волну) оценивает вестибулярное функционирование, стимулируя органы датчиков отолита, которые кодируют линейные ускорения (т.е. мешок, который реагирует на движения в вертикальной плоскости)18. Устройство FWR (центробежное вращение или синусоидное движение) стимулирует органы отолита линейным ускорением и полукруглые каналы угловым ускорением19,20. Устройство вращения колес обозрения/центробежного вращения уникально в своей вегетативной оценке. На сегодняшний день единственным подобным устройством в литературе является вневертикальное вращение оси (OVAR) поворотный круг, который используется для изучения вестибюле-глазного рефлекса (VOR)18,21,22, условного избегания23,24, и эффекты гипергравитации25,26,27. EvM ассси и проверка устройства FWR вызывают вестибулярную стимуляцию, приводящую к вегетативным реакциям. Мы соединяем EVM и FWR с количественными измерениями, такими как балка баланса, подсчет дефекации и анализ открытого поля28,29,30, для обеспечения надежных и воспроизводимых результатов. Подобно тем, которые ранее описаны на мышах13 и крыс14,15,16,17, баланс пучка анализ 1,0 м длиной пучка приостановлено 0,75 м от земли между двумя деревянными стульями с помощью простой черный ящик модификации в конце цели (финиш). Луч баланса был использован для оценки тревоги (неясный черный ящик)14,17,травматическое повреждение15,16,17, и здесь, вегетативные реакции, влияющие на баланс. Мы выполнили дефекацию подсчета для оценки вегетативной реакции в модели болезни движения ранее, и это надежное количественное измерение, которое легко выполняется и однозначно оценивается6,8,9,11. Открытый анализ поля использует простой черный ящик открытого поля оценки поведения с помощью Ethovision28, Bonsai30, или простой анализ видео в Matlab29 для количественной оценки поведения, такие как движение. В текущем протоколе мы используем пройденное расстояние, но отмечаем, что существует несколько различных парадигм (например, удлинение, зона движения, скорость и т.д.) 28,29,30. В совокупности эти процедуры образуют короткую батарею оценок для обследования и оценки вегетативных реакций на пассивное движение, например при укачивания6,7,8,9,10,11. Настоящие анализы могут быть адаптированы к различным моделям животных.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

протокол

Настоящее исследование и процедуры были одобрены Комитетом по этике для экспериментирования животных Второго военно-медицинского университета (Шанхай, Китай) в соответствии с Руководством по уходу и использованию лабораторных животных (Национальный исследовательский совет США, 1996).

1. Звери

  1. Используйте Крысы Sprague-Dawley (SD) двухмесячных (200-250 г). Для каждого поведенческого анализа используйте отдельную группу крыс. Всегда используйте отдельные контрольные и экспериментальные группы.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Были два вегетативных теста: EVM и FWR. EVM было три условия в дополнение к контрольной группе (No 4) с тремя поведенческими анализами (баланс пучка, отсчет дефекации и открытое поле No 3) с 8 крыс в каждом в общей сложности 96 крыс (4 х 3 х 8). FWR было одно условие в дополнение к контрольной группе (No 2) с тремя поведенческими анализами (баланс пучка, отсчет дефекации и открытое поле No 3) с 8 крыс в каждом в общей сложности 48 крыс (2 х 3 х 8). В общей сложности мы сообщаем о 144 крысах.
  2. Клетка грызунов при постоянной температуре 25 градусов по Цельсию и 60%-70% влажности.
  3. Дом грызунов в 12 ч /12 ч свет / темные циклы с доступом к пище и питьевой воде объявление libitum.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Поскольку следующие протоколы являются поведенческими экспериментами, крысы должны быть обработаны осторожно. Обработка животных должна быть обеими руками с телом и задней поддержкой, чтобы не вызывать беспокойства.
  4. Выполняйте эксперименты (EVM и FWR) и оценочные анализы (луч баланса и оценка открытого поля) в темноте, чтобы свести к минимуму визуальные сигналы.

2. Подъемное вертикальное устройство движения

  1. Выполните процедуры вертикального движения лифта в полной темноте, чтобы свести к минимуму визуальные сигналы.
  2. Поместите грызунов в коробку Plexiglas (22,5 см х 26 см х 20 см). Здесь коробка Plexiglas может вместить четырех грызунов (специальное устройство).
  3. Убедитесь, что коробка крепится закрытой и надежно закрытой, чтобы избежать выпадения грызунов. Поместите коробку plexiglass на лифтовую площадку прибора вертикального движения лифта (специальное устройство).
  4. Включите устройство вертикального движения лифта в низшей настройке для акклиматизации.
  5. Установите амплитуду как 22 см вверх и 22 см вниз от нейтрального. Постепенно изменяйте вертикальное движение лифта следующим образом:
    1. Установите начальные периоды как 2500 мс в течение 5 минут, 2000 мс в течение 5 мин, и 1500 мс в течение 5 мин.
    2. Используйте испытательный период 1000 мс на 2 ч.
    3. Замедление устройства в обратном порядке, используя периоды 1500 мс в течение 5 минут, 2000 мс в течение 5 минут, и 2500 мс в течение 5 минут.

3. Устройство вращения колес колеса

  1. Установка устройства вращения колес обозрения
    1. Поместите контейнер из плексигласа (22,5 см х 26 см х 20 см) на деревянную скамейку (специальное устройство).
    2. Поместите грызунов в контейнер из плексигласа с длинной оси тела перпендикулярно горизонтальному вращению колеса обозрения (специальное устройство).
      ПРИМЕЧАНИЕ: Размещение с телом перпендикулярно горизонтальной стержня обеспечивает стимуляцию органов отолита (переднего заднего и вертикального направления) во время вращения.
    3. Закройте коробку плексигласа надежно.
    4. Поместите второй набор грызунов в контейнер из плексигласа с длинной оси тела перпендикулярно горизонтальной вращение стержня на второй руке устройства вращения колеса обозрения. Используйте второй набор грызунов с аналогичной массой, чтобы сбалансировать колесо обозрения.
    5. Безопасно закройте коробку из плексигласа и поместите на устройство вращения колеса обозрения.
  2. Процедура вращения колес обозрения
    1. Выполните процедуры вращения колеса обозрения в полной темноте, чтобы свести к минимуму визуальные сигналы.
    2. Начните вращающийся колесо ferris в направлении по часовой стрелке с 16 градуса/с2, чтобы достичь угловой скорости 120 градуса/с, а затем начните замедляться при 48 градусах/с2, чтобы достичь 0 градусов/с. После паузы 1 с, поимеют контейнер продолжать вращаться в направлении против часовой стрелки в том же порядке, как выше (ускорение на 16 "/s2 для достижения угловой скорости 120 "/s, а затем замедление на 48 "/s2 для достижения 0 "/s). Для достижения исходного положения по часовой стрелке-паузе против часовой стрелки требуется около 10 с.
    3. Продолжить вращение по часовой стрелке по часовой стрелке в течение 2 ч за сеанс примерно 720 вращений.

4. Оценка EVM и FWR

ПРИМЕЧАНИЕ: Оценка устройства вращения колеса ferris и вертикального движения лифта осуществляется тремя процедурами: тестирование пучка баланса, подсчет дефекации и обследование открытого поля. Идентичные процедуры используются для оценки вертикального движения лифта. Эти процедуры оценки должны быть сделаны как можно скорее после вращения колеса обозрения или вертикального движения лифта.

  1. Балансовая балка
    1. Установка балки баланса
      1. Установите балку баланса10,11,12, поместив два деревянных табурета (примерно 0,75 м в высоту) в экспериментальном поле, примерно на 110 см друг от друга.
      2. Поместите черную пластиковую коробку (15 см х 15 см х 8 см) на финишном стуле.
      3. Поместите узкую деревянную балку (2,5 см х 130 см) между двумя стульями, оставляя расстояние 100 см между краями стула, от стартового табурета до готовой части.
        ПРИМЕЧАНИЕ: Вход в черную пластиковую коробку должен быть на финише 100 см.
      4. Поместите лампу на стартовый стул. Включилампку.
      5. Выключите освещение в номере и убедитесь, что комната будет как можно более темной. Это гарантирует, что грызун следует по направлению пучка баланса от освещенной области до затуманенного региона.
    2. Процедуры балки баланса
      ПРИМЕЧАНИЕ: Координация движения двигателя пучка баланса оценивается путем измерения времени, затраченного на прохождение повышенной деревянной балки.
      1. Тренируйте каждого грызуна ежедневно в течение 3 дней подряд, до периода обследования, для достижения стабильной работы на балансе пучка10. Поезд, вводя крысу в луч в освещенном углу и побудило его пересечь луч. В конце концов крыса будет крест по своей воле. Крысы в настоящем протоколе заняли 3,6 и 0,9 секунды.
        ПРИМЕЧАНИЕ: Некоторые грызуны не в состоянии достичь стабильной работы во время тренировки и должны быть исключены. Некоторые грызуны не выполняют задачу, в то время как другие не имеют мотивации, чтобы пересечь луч. Стабильная производительность была два последовательных испытательных периодов пересечения раз менее 4 секунд. Если крыса падает во время тренировки или оценки она должна быть классифицирована как крыса "падение", а не оценивается дальше.
      2. Для фактической процедуры поместите дрессированного грызуна на стартовый стул возле света и одновременно нажмите на стоп-час. Грызун должен быстро пересечь балку баланса и войти в черный ящик на финишном табурете.
      3. Нажмите начать на стоп-часы, как только грызун на месте и нажмите остановить, когда нос входит в темную коробку на финише стула. Время, чтобы пройти луч от стартового стула до конца стула.
        ПРИМЕЧАНИЕ: После того, как грызун обучен, вы можете выполнить вмешательство или манипуляции, такие как индуцирование болезни движения, до оценки. Вы также можете получить базовые измерения, до вмешательства, используя время, чтобы пройти последнюю тренировку.
  2. Подсчет дефекации
    1. Поместите контейнер из плексигласа, содержащий четырех грызунов, на скамейку после испытательного периода колеса обозрения.
    2. Удалить грызунов и поместить в отдельные открытые поля коробки (см. ниже).
    3. Подсчитайте количество гранул кала в коробке плексигласа, приписываемой каждому грызуну.
      ПРИМЕЧАНИЕ: Базовое измерение может быть получено, для сравнения с оценкой после движения лифта, путем подсчета гранул кала до прохождения вертикального движения лифта.
  3. Открытый экзамен
    1. Поместите грызунов в поле открытого поля (40 см х 40 см х 45 см).
    2. Запись открытого поведения поля с помощью ИК-видеокамеры для 3 мин28,29,30.
    3. Определите общее пройденное расстояние.
      ПРИМЕЧАНИЕ: Очень важно НЕ помещать грызуна в поле открытого поля перед вертикальным движением лифта. Окружающая среда должна быть новой для грызунов. Поэтому базовые измерения НЕ следует проводить для проведения открытой экспертизы.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Результаты

На рисунке 2 показаны репрезентативные результаты луча баланса времени, задаваемого в поперечное. Крысы тренировались в течение 3 дней подряд для того, чтобы достичь стабильной работы на балансе пучка10. На следующий день крысы были оценены для производител?...

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Обсуждение

В настоящем исследовании описывается оценка вегетативных реакций на пассивное движение у грызунов с помощью вертикального движения лифта и вращения колес на обозрения. Это оборудование и процедуры могут быть легко приняты для других грызунов и несколько модификаций анализов существ...

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Раскрытие информации

Авторы не заявляют о каких-либо финансовых или нефинансовых конфликтах интересов. Устройство FWR имеет патент в Китае: zL201120231912.1.

Благодарности

Эта работа была частично поддержана Гонконгским советом по исследовательским грантам, схемой ранней карьеры, проектной #21201217 К.Л. Устройство FWR имеет патент в Китае: zL201120231912.1.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Материалы

NameCompanyCatalog NumberComments
Elevator vertical motion deviceCustomCustom-made Elevator vertical motion device to desired specifications
EthovisionNoldus Information TechnologyVideo tracking software
Ferris-wheel rotation deviceCustomCustom-made Ferris-wheel rotation device to desired specifications
Latex, polyvinyl or nitrile glovesAMMEXUse unpowdered gloves 8-mil
Open field boxCustomDarkened plexiglass box with IR camera
Rat or mouseJAX labsAny small rodent
Small rodent cageTecniplast1284L
Wooden beam and stoolsCustomCustom-made wooden beam and stools to specifications indicated

Ссылки

  1. Balaban, C. D. Vestibular autonomic regulation (including motion sickness and the mechanism of vomiting). Current Opinion in Neurology. 12, 29-33 (1999).
  2. Reason, J. T. Motion sickness adaptation: a neural mismatch model. Journal of the Royal Society of Medicine. 71, 819-829 (1978).
  3. Keshavarz, B., Hettinger, L. J., Kennedy, R. S., Campos, J. L. Demonstrating the potential for dynamic auditory stimulation to contribute to motion sickness. PLOS One. 9, 101016(2014).
  4. Stoffregen, T. A., Chen, F. C., Varlet, M., Alcantara, C., Bardy, B. G. Getting your sea legs. PLoS One. 8, 66949(2013).
  5. Smart, L. J. Jr, Pagulayan, R. J., Stoffregen, T. A. Self-induced motion sickness in unperturbed stance. Brain Research Bulletin. 47, 449-457 (1998).
  6. Wang, J. Q., et al. Temporal change in NMDA receptor signaling and GABAA receptor expression in rat caudal vestibular nucleus during motion sickness habituation. Brain Research. 1461, 30-40 (2012).
  7. Cai, Y. L., et al. Glutamatergic vestibular neurons express FOS after vestibular stimulation and project to the NTS and the PBN in rats. Neuroscience Letters. 417, 132-137 (2007).
  8. Cai, Y. L., et al. Decreased Fos protein expression in rat caudal vestibular nucleus is associated with motion sickness habituation. Neuroscience Letters. 480, 87-91 (2010).
  9. Wang, J. Q., Qi, R. R., Zhou, W., Tang, Y. F., Pan, L. L., Cai, Y. Differential Gene Expression profile in the rat caudal vestibular nucleus is associated with individual differences in motion sickness susceptibility. PLoS One. 10, 0124203(2015).
  10. Zhou, W., et al. Sex and age differences in motion sickness in rats: The correlation with blood hormone responses and neuronal activation in the vestibular and autonomic nuclei. Frontiers in Aging Neuroscience. 9, 29(2017).
  11. Wang, J., Liu, J., Pan, L., Qi, R., Liu, P., Zhou, W., Cai, Y. Storage of passive motion pattern in hippocampal CA1 region depends on CaMKII/CREB signaling pathway in a motion sickness rodent model. Scientific Reports. 7, 43385(2017).
  12. Qi, R., et al. Anti-cholinergics mecamylamine and scopolamine alleviate motion sickness-induced gastrointestinal symptoms through both peripheral and central actions. Neuropharmacology. 146, 252-263 (2019).
  13. Luong, T. N., Carlisle, H. J., Southwell, A., Patterson, P. H. Assessment of motor balance and coordination in mice using the balance beam. Journal of Visualized Experiments. (49), e2376(2011).
  14. Kalueff, A. V., Minasyan, A., Tuohimaa, P. Behavioural characterization in rats using the elevated alley Suok test. Behavioural Brain Research. 30 (1), 52-57 (2005).
  15. Piot-Grosjean, O., Wahl, F., Gobbo, O., Stutzmann, J. M. Assessment of sensorimotor and cognitive deficits induced by a moderate traumatic injury in the right parietal cortex of the rat. Neurobiology of Disease. 8 (6), 1082-1093 (2001).
  16. Goldstein, L. B., Davis, J. N. Beam-walking in rats: Studies towards developing an animal model of functional recovery after brain injury. Journal of Neuroscience Methods. 31 (2), 101-107 (1990).
  17. Sweis, B. M., et al. modified beam-walking apparatus for assessment of anxiety in a rodent model of blast traumatic brain injury. Behavioural Brain Research. 296, 149-156 (2016).
  18. Hess, B. J., Dieringer, N. Spatial organization of the maculo-ocular reflex of the rat: Responses during off-vertical axis rotation. European Journal of Neuroscience. 2, 909-919 (1990).
  19. Armstrong, P. A., et al. Preserved otolith organ function in caspase-3-deficient mice with impaired horizontal semicircular canal function. Experimental Brain Research. 233 (6), 1825-1835 (2015).
  20. Riccio, D. C., Thach, J. S. Jr Response suppression produced by vestibular stimulation in the rat. Journal of the Experimental Analysis of Behavior. 11 (4), 479-488 (1968).
  21. Rabbath, G., et al. Abnormal vestibular control of gaze and posture in a strain of a waltzing rat. Experimental Brain Research. 136, 211-223 (2001).
  22. Brettler, S. C., et al. The effect of gravity on the horizontal and vertical vestibulo-ocular reflex in the rat. Experimental Brain Research. 132, 434-444 (2000).
  23. Hutchison, S. L. Taste aversion in albino rats using centrifugal spin as an unconditioned stimulus. Psychological Reports. 33 (2), 467-470 (1973).
  24. Green, K. F., Lee, D. W. Effects of centrifugal rotation on analgesia and conditioned flavor aversions. Physiology & Behavior. 40 (2), 201-205 (1987).
  25. Tse, Y. C., et al. Developmental expression of NMDA and AMPA receptor subunits in vestibular nuclear neurons that encode gravity-related horizontal orientations. Journal of Comparative Neurology. 508 (2), 343-364 (2008).
  26. Lai, C. H., Tse, Y. C., Shum, D. K., Yung, K. K., Chan, Y. S. Fos expression in otolith-related brainstem neurons of postnatal rats following off-vertical axis rotation. Journal of Comparative Neurology. 470 (3), 282-296 (2004).
  27. Lai, S. K., Lai, C. H., Yung, K. K., Shum, D. K., Chan, Y. S. Maturation of otolith-related brainstem neurons in the detection of vertical linear acceleration in rats. European Journal of Neuroscience. 23 (9), 2431-2446 (2006).
  28. Aitken, P., Zheng, Y., Smith, P. F. Ethovision analysis of open field behaviour in rats following bilateral vestibular loss. Journal of Vestibular Research. 27 (2-3), 89-101 (2017).
  29. Gao, V., Vitaterna, M. H., Turek, F. W. Validation of video motion-detection scoring of forced swim test in mice. Journal of Neuroscience Methods. 235, 59-64 (2014).
  30. Lopes, G., et al. Bonsai: an event-based framework for processing and controlling data streams. Frontiers in Neuroinformatics. 9, 7(2015).
  31. Conder, G. A., Sedlacek, H. S., Boucher, J. F., Clemence, R. G. Efficacy and safety of maropitant, a selective neurokinin 1 receptor antagonist, in two randomized clinical trials for prevention of vomiting due to motion sickness in dogs. Journal of Veterinary Pharmacology and Therapeutics. 31, 528-532 (2008).
  32. Percie du Sert, N., Chu, K. M., Wai, M. K., Rudd, J. A., Andrews, P. L. Telemetry in a motion-sickness model implicates the abdominal vagus in motion-induced gastric dysrhythmia. Experimental Physiology. 95, 768-773 (2010).
  33. Lackner, J. R. Motion sickness: more than nausea and vomiting. Experimental Brain Research. 232, 2493-2510 (2014).
  34. Lucot, J. B. Effects of naloxone on motion sickness in cats alone and with broad spectrum antiemetics. Autonomic Neuroscience. 202, 97-101 (2016).
  35. McCaffrey, R. J. Appropriateness of kaolin consumption as an index of motion sickness in the rat. Physiology & Behavior. 35, 151-156 (1985).
  36. Horn, C. C., et al. Why can't rodents vomit? A comparative behavioral, anatomical, and physiological study. PLoS One. 8 (4), 60537(2013).
  37. Ossenkopp, K. -P., Frisken, N. L. Defecation as an index of motion sickness in the rat. Physiological Psychology. 10, 355-360 (1982).
  38. Ossenkopp, K. P., Rabi, Y. J., Eckel, L. A., Hargreaves, E. L. Reductions in body temperature and spontaneous activity in rats exposed to horizontal rotation: abolition following chemical labyrinthectomy. Physiology & Behavior. 56, 319-324 (1994).
  39. Oman, C. M. Motion sickness: a synthesis and evaluation of the sensory conflict theory. Canadian Journal of Physiology and Pharmacology. 68, 294-303 (1990).
  40. Hu, D. L., et al. Emesis in the shrew mouse (Suncus murinus) induced by peroral and intraperitoneal administration of staphylococcal enterotoxin A. Journal of Food Protection. 62, 1350-1353 (1999).
  41. Ueno, S., Matsuki, N., Saito, H. Suncus murinus as a new experimental model for motion sickness. Life Sciences. 43, 413-420 (1988).

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Перепечатки и разрешения

Запросить разрешение на использование текста или рисунков этого JoVE статьи

Запросить разрешение

Смотреть дополнительные статьи

156

This article has been published

Video Coming Soon

JoVE Logo

Конфиденциальность

Условия эксплуатации

Политика

СВЯЖИТЕСЬ С НАМИ

РЕКОМЕНДОВАТЬ БИБЛИОТЕКЕ

НОВОСТИ JoVE

Исследования

Образование

АВТОРЫ

Библиотекарь

О JoVE

Авторские права © 2025 MyJoVE Corporation. Все права защищены