Yazarlar
Bize Ulaşın

Oturum Aç

Bu içeriği görüntülemek için JoVE aboneliği gereklidir. Oturum açın veya ücretsiz deneme sürümünü başlatın.

Bu Makalede

  • Özet
  • Özet
  • Giriş
  • Protokol
  • Sonuçlar
  • Tartışmalar
  • Açıklamalar
  • Teşekkürler
  • Malzemeler
  • Referanslar
  • Yeniden Basımlar ve İzinler

Özet

Burada, tekrarlanan hafif travmatik beyin hasarının (r-mTBI) hipokampustaki sinaptik plastisite üzerindeki etkilerini incelemek için uyanık bir kapalı kafa travması modelinin nasıl kullanılabileceği gösterilmiştir. Model, hastalarda r-mTBI'nın önemli özelliklerini çoğaltır ve in vitro elektrofizyoloji ile birlikte kullanılır.

Özet

Hafif travmatik beyin yaralanmaları (mTBI'lar) Kuzey Amerika'da yaygın bir sağlık sorunudur. Klinik popülasyona çevrilebilirliği artırmak için klinik öncesi ortamda ekolojik olarak geçerli kapalı başlı mTBI modellerini kullanma baskısı artmaktadır. Uyanık kapalı başlı yaralanma (ACHI) modeli, kapalı başlı yaralanma sağlamak için modifiye edilmiş kontrollü bir kortikal darbeci kullanır ve kraniyotomiye veya anestezi kullanımına gerek kalmadan klinik olarak ilgili davranışsal eksiklikleri indükler.

Bu teknik normalde ölümlere, kafatası kırıklarına veya beyin kanamasına neden olmaz ve hafif bir yaralanma olmakla daha tutarlıdır. Gerçekten de, ACHI prosedürünün hafif doğası, tekrarlayan mTBI'yı (r-mTBI) araştıran çalışmalar için idealdir. Artan kanıtlar, r-mTBI'nın davranışsal semptomlar, nöropatolojik değişiklikler ve nörodejenerasyon üreten kümülatif bir yaralanmaya neden olabileceğini göstermektedir. r-mTBI, spor yapan gençlerde yaygındır ve bu yaralanmalar, güçlü bir sinaptik yeniden yapılanma ve miyelinasyon döneminde ortaya çıkar ve genç nüfusu r-mTBI'nın uzun vadeli etkilerine karşı özellikle savunmasız hale getirir.

Ayrıca, r-mTBI, az sayıda objektif tarama önleminin olduğu bir durum olan yakın partner şiddeti vakalarında ortaya çıkar. Bu deneylerde, ACHI modelini kullanarak r-mTBI yaşayan genç sıçanlarda hipokampusta sinaptik fonksiyon değerlendirildi. Yaralanmaları takiben, r-mTBI'yı takip eden 1 veya 7 gün içinde hipokampustaki çift yönlü sinaptik plastisiteyi değerlendirmek için hipokampal dilimler yapmak için bir doku dilimleyici kullanıldı. Genel olarak, ACHI modeli, araştırmacılara mTBI ve r-mTBI'yı takiben sinaptik plastisitedeki değişiklikleri incelemek için ekolojik olarak geçerli bir model sunmaktadır.

Giriş

Travmatik beyin hasarı (TBI), Kanada ve Amerika Birleşik Devletleri'nde her yıl ~ 2 milyon vakaile önemli bir sağlık sorunudur 1,2. TBH, tüm yaş gruplarını ve cinsiyetleri etkiler ve özellikle meme kanseri, AIDS, Parkinson hastalığı ve multipl skleroz3 dahil olmak üzere diğer hastalıklardan daha büyük bir insidans oranına sahiptir. TBH prevalansına rağmen patofizyolojisi tam olarak anlaşılamamıştır ve tedavi seçenekleri sınırlıdır. Kısmen, bunun nedeni, tüm TBI'ların% 85'inin hafif (mTBI) olarak sınıflandırılması ve mTBI'nın daha önce uzun vadeli nöropsikiyatrik sonuçları olmayan yalnızca sınırlı ve geçici davranış değişiklikleri ürettiği düşünülmektedir 4,5. Artık mTBI iyileşmesininhaftalar ila 5,6 yıl sürebileceği, daha ciddi nörolojikdurumları hızlandırabileceği 4 ve tekrarlanan "alt sarsıntılı" etkilerin bile beyni etkilediği kabul edilmektedir7. Hokey / futbol gibi sporlardaki sporcuların oyun / uygulama oturumu başına >10 kafa alt sarsıntılı etkisi olduğu içinbu endişe vericidir 7,8,9,10.

Ergenler en yüksek mTBI insidansına sahiptir ve Kanada'da, kabaca 10 gençten biri, yılda11,12 sporla ilgili bir sarsıntı için tıbbi bakım isteyecektir. Gerçekte, herhangi bir alt sarsıntılı kafa darbesi veya mTBI beyinde yaygın hasara neden olabilir ve bu aynı zamanda sonraki yaralanmalar ve / veya daha ciddi nörolojik durumlar için daha savunmasız bir durum yaratabilir 13,14,15,16,17. Kanada'da, Rovan yasası aracılığıyla, önceki yaralanmaların beynin daha fazla yaralanmaya karşı savunmasızlığını artırabileceği yasal olarak kabul edilmektedir18, ancak r-mTBI'nın mekanik anlayışı üzücü bir şekilde yetersiz kalmaktadır. Bununla birlikte, tek ve r-mTBI'nın okul yıllarında öğrenme kapasitesini etkileyebileceği açıktır19,20, cinsiyete özgü sonuçlara sahip 21,22,23,2 4 ve yaşamın ilerleyen dönemlerinde bilişsel kapasiteyi bozabilir 16,25,26. Gerçekten de, kohort analizleri, yaşamın erken dönemlerinde r-mTBI'yı daha sonra 27,28'de demans ile güçlü bir şekilde ilişkilendirir. r-mTBI ayrıca hiperfosforile tau proteini birikimi ve ilerleyici kortikal atrofi ile karakterize olan ve belirgin inflamasyon 27,29,30,31 ile çökelen kronik travmatik ensefalopati (CTE) ile potansiyel olarak ilişkilidir. R-mTBI ve CTE arasındaki bağlantılar şu anda tartışmalı32 olmasına rağmen, bu model klinik öncesi bir ortamda daha ayrıntılı olarak araştırılmalarını sağlayacaktır.

Bir mTBI, kapalı bir kafatası içinde meydana geldiği ve modern görüntüleme teknikleriyle bile tespit edilmesi zor olduğu için genellikle "görünmeyen bir yaralanma" olarak tanımlanır33,34. Doğru bir mTBI deneysel modeli iki ilkeye bağlı kalmalıdır. İlk olarak, klinik popülasyonda normalde gözlenen biyomekanik kuvvetleri özetlemelidir35. İkincisi, model heterojen davranışsal sonuçları indüklemelidir, bu da klinik popülasyonlarda oldukça yaygın olan bir şeydir36,37,38. Şu anda, preklinik modellerin çoğu, kraniyotomi, stereotaksik baş desteği, anestezi ve kontrollü kortikal etkileri (CCI) içeren, normalde klinik olarak gözlenenden daha önemli yapısal hasar ve daha kapsamlı davranışsal eksiklikler üreten daha şiddetli olma eğilimindedir33. Kraniotomileri içeren birçok preklinik sarsıntı modeliyle ilgili bir başka endişe, bu prosedürün kendisinin beyinde iltihaplanma yaratmasıdır ve bu, mTBI semptomlarını ve nöropatolojiyi sonraki herhangi bir yaralanmadan şiddetlendirebilir39,40. Anestezi ayrıca, inflamasyonu azaltmak 41,42,43, mikroglial fonksiyonun modüle edilmesi 44, glutamat salınımı 45, NMDA reseptörleri46 yoluyla Ca2 + girişi, kafa içi basıncı ve serebral metabolizma 47 dahil olmak üzere çeşitli karmaşık karışıklıklar ortaya çıkarır. Anestezi, kan-beyin bariyeri (BBB) geçirgenliğini, tau hiperfosforilasyonunu ve kortikosteroid seviyelerini arttırırken, bilişsel işlevi 48,49,50,51 azaltarak karışıklıklara neden olur. Ek olarak, diffüz, kapalı başlı yaralanmalar klinik mTBI'ların büyük çoğunluğunu temsil eder52. Ayrıca, cinsiyet21,yaş 53, yaralanmalar arasıaralık 15, şiddet54 veyaralanma sayısı 23 dahil olmak üzere davranışsal sonuçları etkileyebilecek çok sayıda faktörün daha iyi incelenmesine izin verir.

Hızlandırıcı/yavaşlatıcı kuvvetlerin (dikey veya yatay) yönü de davranışsal ve moleküler sonuçlar için önemli bir husustur. Mychasiuk ve meslektaşlarının araştırmaları, dağınık kapalı başlı mTBI'nın iki modelini karşılaştırdı: ağırlık düşüşü (dikey kuvvetler) ve yanal etki (yatay kuvvetler)55. Hem davranışsal hem de moleküler analizler, mTBI sonrası heterojen model ve cinsiyete bağlı sonuçlar ortaya koymuştur. Bu nedenle, cerrahi prosedürlerden kaçınmaya yardımcı olan hayvan modelleri, doğrusal ve rotasyonel kuvvetler içerirken, bu yaralanmaların normalde meydana geldiği fizyolojik koşulları daha fazla temsil eder33,56. ACHI modeli, bu ihtiyaca yanıt olarak, sıçanlarda mTBI'nın hızlı ve tekrarlanabilir indüksiyonuna izin verirken, cinsiyet farklılıklarını önyargılı hale getirdiği bilinen prosedürlerden (yani anestezi) kaçınarak oluşturulmuştur57.

Protokol

Tüm hayvan prosedürleri için onay, Kanada Hayvan Bakımı Konseyi (CCAC) standartlarına uygun olarak Victoria Üniversitesi Hayvan Bakım Komitesi tarafından sağlanmıştır. Tüm erkek Long-Evans sıçanları şirket içinde yetiştirildi veya satın alındı ( Malzeme Tablosuna bakınız).

1. Barınma ve üreme koşulları

  1. Hayvanların doğum sonrası gün (PND) 21'de sütten kesilmeden önce 1 hafta boyunca barınma ortamlarına alışmalarına izin verin.
  2. Sıçanları standart kafes muhafazasında 22.5 ° C ± 2.5 ° C'de, yiyecek ve suya ad libitum erişimi ile, 12 saatlik bir ışık / karanlık döngüsünde tutun.
  3. Hayvanları iki veya üç cinsiyet uyumlu çöp arkadaşı ile gruplandırın ve barındırın ve rastgele sahte veya r-mTBI koşullarına atayın.
  4. Tüm prosedürleri 07:30 ile 23:30 arasında gerçekleştirin.

2. Uyanık kapalı kafa travması prosedürünün ayarlanması

  1. A 2,75 inç pozisyonunu alın. Döner kafa hareketine izin vermek için darbecinin altında düşük yoğunluklu köpük ped (100 cm x 15 cm x 7 cm).
    NOT: Köpük pedin ~ 2.500 N / m'lik bir yay sabiti vardı, ancak 3.100 ila 5.600 N / m58 arasında değişebilir. Sıkılık seviyesinin (düşük, orta ve yüksek) yaralanma sonucunun öngörücü olduğu gösterilmemiştir59. Köpük ped tüketilebilir olmayan bir malzemedir. Normalde yıllık olarak veya kirli veya hasarlıysa değiştirilir.
  2. Modifiye kortikal darbe cihazını açın (Şekil 1A) ve hızı 6 m/sn olarak ayarlayın.
    NOT: Bu spesifikasyonlar, bir mTBI'nın özelliklerine benzer olan genç ve ergen yaşlı sıçanlarda akut nörolojik bozulmayı ortaya çıkarmak için tasarlanmıştır, ancak bu parametreler yaşlı hayvanlar veya diğer türler (örneğin, fareler veya yaban gelinciği) için uygun olmayabilir. Yaygın ACHI parametrelerinin gözden geçirilmesi için bkz:60.

3. mTBI'nın indüksiyonu

  1. Sıçanlar PND 24'e ulaştığında, onları prosedürlerin gerçekleştirileceği prosedür odasına taşıyın. Bu odanın normal konut ortamlarından ayrı olduğundan emin olun.
  2. Sıçanı yavaşça bir kısıtlama konisine yerleştirin, burun ve burun deliklerinin yeterli havalandırmaya izin vermek için koninin küçük açıklığına yakın olmasını sağlayın. Sıçan kısıtlama konisine yerleştirildikten sonra hareketi önlemek için koniyi kaudal ucunda kapalı tutmak için plastik bir saç tokası kullanın.
    1. Hayvanların kısıtlama konisi ve ACHI prosedürüne uygunluğunu veya toleransını kaydetmek için kısıtlama puanlarını kullanın.
      NOT: Kısıtlama skoru, hayvanlardaki stresin bir değerlendirmesi olarak kullanılabilir. Bu nedenle, aşırı stres tepkisi nedeniyle ortaya çıkan denekler arasındaki değişkenliği azaltmak için kısıtlama puanı kullanılarak dışlama kriterleri geliştirilebilir.
      1. Hayvanın koniye girme isteğine, hareketlerine ve seslendirmelerine bağlı olarak 0 ila 4 arasında bir puan verin. Kısıtlamaya karşı direnç yoksa 0 puan verin, 1 puan ise hayvanın 1-2x dönmesine ve çok az seslendirme veya fışkırtmaya karşılık gelir. Hayvan 2-3x döndüyse ve biraz seslendirme veya kıvrılma sergiliyorsa 2 puan verin. Hayvan 5-10x döndüyse ve daha fazla seslendirme ve kıvrılma sergiliyorsa 3 kısıtlama puanı verin. Son olarak, hayvan sık sık seslendirme ve kıvrılma ile 10x'ten fazla dönmüşse 4 puan verin.
        NOT: Bu bilgiler aynı zamanda puanlama sayfasının kendisinde de bulunur (Ek Tablo S1 ve Ek Tablo S2).
  3. Sıçan kısıtlanırken, kaskı (Şekil 1B) orta çizginin üzerinde, hedefleme diski sol parietal lobun üzerinde olacak şekilde manuel olarak konumlandırın (Şekil 1C, D).
  4. Sıçanı köpük pedin üzerine yerleştirin ve darbeciyi manuel olarak Uzatma konumuna ayarlayın. Darbeci ucunu, kask üzerindeki hedefleme diskiyle temas edecek şekilde manuel olarak alçaltın. Darbecinin kaskın 10 mm yukarısına çekilmesini sağlamak için darbeyi manuel olarak Geri Çekme konumuna ayarlayın.
  5. Darbe ucunu 10 mm alçaltmak için stereotaksik koldaki kadranı kullanın, böylece kask üzerindeki hedefleme diskine tekrar dokunur. Darbe anahtarını çevirin, böylece hayvanın kafası 6 m / s'de 10 mm hızla hızlanır.
  6. Cihaz etkinleştirildikten sonra, hayvanı derhal kısıtlama konisinden çıkarın ve derhal bir nörolojik değerlendirme protokolü (NAP) gerçekleştirmeye devam edin.
    NOT: Mevcut deneyler için, bu protokol 2 saatlik aralıklarla toplam sekiz kez tekrarlanmıştır.

4. Sahte yaralanmanın indüksiyonu

  1. Yukarıda bölüm 3'te açıklandığı gibi tüm deneysel prosedürleri izleyin, ancak sıçanı darbe pistonunun yoluna bitişik olarak yerleştirin, böylece yaralanma meydana gelmez.

5. Nörolojik değerlendirme protokolü

NOT: NAP, bilinç seviyesinin yanı sıra bilişsel ve sensorimotor işlevleri ölçmek için de kullanılabilir.

  1. Başlangıçta ve mTBI veya sahte yaralanmanın indüksiyonundan hemen sonra,sıçanları 56,61'de açıklandığı gibi NAP kullanarak değerlendirin. Bir masanın üzerine, sıçanların ev kafesini ve 100 cm aralıklı bir kurtarma kafesini yerleştirin. Denge kirişini her iki kafesin üzerine eşit şekilde ortalayın. Ek olarak, denge kirişinin altına katlanmış bir havlu veya ek yastıklama yerleştirin.
  2. Gerekirse, bilinç seviyesini değerlendirin. Hayvanlar mTBI'dan sonra yanıt vermezse, apneyi (solunumun durması) ve doğru refleksteki herhangi bir gecikmeyi, hayvanın nefes almaya devam etmesi ve / veya sırtüstü yatmadan yüzüstü pozisyona geçmesi için geçen süreyi kaydetmek için bir kronometre kullanarak değerlendirin.
    NOT: Sağ refleks kaybı ve apne ACHI modelinde nadirdir, ancak bazen yavru hayvanlarda da görülebilir.
  3. Aşağıdaki test sırasını kullanarak sıçanın bilişsel ve sensorimotor fonksiyonunu değerlendirin. Bilincin değerlendirilmesini takiben bu testleri art arda hızlı bir şekilde uygulayın.
    NOT: Bu dört testin toplamı, gözlemlenen davranışsal eksiklikler yoksa, 12 üzerinden toplam puan verir. Açıklar bu skordan düşer.
    1. Şaşırtıcı yanıt
      1. Sıçanı boş kurtarma kafesine yerleştirin ve kafesin üzerinde yüksek sesle (50 cm) alkışlayın. Aşağıdaki puanlama sistemini kullanarak hayvanın gürültüye tepkisini kaydedin:
        3 = Sese hızlı irkilme reaksiyonu (örneğin; kulak hareketi/seğirme, zıplama, tüm vücut donar).
        2 = Sese yavaş reaksiyon veya hafif donma reaksiyonu.
        1 = Sadece kulak hareketleri gözlenir.
        0 = Sese tepki yok.
    2. Ekstremite uzatma
      1. Kiriş (100 cm uzunluğunda x 2 cm genişliğinde x 0,75 cm kalınlığında) sıçanın evine ve kurtarma kafeslerine yatay olarak yerleştirildiğinde, sıçanı kuyruğun tabanından alın ve kirişin yakınında tutun. Sıçanın kolayca kavrayabilecek kadar yakın olduğundan emin olun. Aşağıdaki puanlama sistemi ile sıçanın her iki uzuvunu da ışına uzatma yeteneğini değerlendirin:
        3 = Her iki ön ayağın tam uzaması ve kirişi kavraması.
        2 = Sadece bir uzuv uzatılır.
        1 = Ön ayakların aralıklı olarak uzatılması veya geri çekilmesi.
        0 = Ön ayaklar topallar/uzatma yoktur.
    3. Kiriş yürüyüşü
      1. Hayvanı, yatay kirişin ortasına, ev kafesine bakan 50 cm'lik işarete yerleştirin. Kirişin, sıçanın ev kafesi ile kurtarma kafesi arasında eşit aralıklarla yerleştirildiğinden emin olun (~ 80 cm arayla yerleştirilir). Sıçanın ışın boyunca yürümesine izin verin. Aşağıdaki puanlama sistemi ile sıçanın denge ve yürüme yeteneğini değerlendirin:
        3 = 10 s içinde ikiden az ayak kayması ile kiriş boyunca başarıyla yürür.
        2 = Kirişi başarıyla yürür, ancak ikiden fazla ayak kayması gözlenir.
        1 = Lokomotif olmayan hareket, 'yüzme' hareketi.
        0 = Kiriş boyunca yürüyemiyor, 10 s içinde hareket edemiyor.
    4. Döner kiriş
      1. Sıçanı kirişin merkezine yeniden konumlandırarak sıçanın dengelenmesini sağlayın. Kirişi bir havlunun veya yastıklı yüzeyin 80 cm yukarısına kaldırın ve kirişi 4 s boyunca saniyede bir dönüş hızında (toplam dört dönüş) manuel olarak döndürmeye başlayın. Aşağıdaki puanlama sistemi ile sıçanın dönerken kiriş üzerinde kalma yeteneğini değerlendirin:
        3 = Sıçan dört rotasyonun tümü için kiriş üzerinde kalır.
        2 = Sıçan dördüncü rotasyona düşer.
        1 = Sıçan ikinci veya üçüncü rotasyona düşer.
        0 = Sıçan ilk rotasyon sırasında düşer.
  4. NAP'ın tamamlanmasının ardından, mTBI ve sahte fareleri ev kafeslerine geri gönderin. R-mTBI prosedürleri için gerektiği kadar tekrarlayın. Kafes Tarafı İzleme Kontrol Listesi (Ek Dosya 1) ile yaralanmaları takiben hayvanların refahını izleyin. Kafes tarafı izleme sırasında herhangi bir anormallik belirtisi (N olmayan herhangi bir puan) varsa, Ağrı Ölçeği ve Kafa Darbesinden Sonra Gelişmiş İzleme Kontrol Listesi (Ek Dosya 2) ile tam bir ağrı puanı alınmalıdır.

6. Dilim hazırlığı

NOT: Bu çalışmada, r-mTBI'yı takip eden hayvanlarda mTBI'dan 1 veya 7 gün sonra sinaptik plastisite değerlendirilmiştir. Bu günlerde, hayvanlar kurban edilmeden önce kapalı kafeslerde laboratuvara tek tek getirildi.

  1. Hipokampal dilimler yapmak için gerekli tüm cerrahi aletleri (Şekil 2A) gece boyunca soğutun (-20 ° C): standart makas, diseksiyon makasları, forseps, rongeurs, spatula ve soğutma bloğu.
    NOT: Doku tutkalı ve inkübasyon odası soğutulmamalıdır.
  2. 125 mM NaCl, 2.5 mM KCl, 1.25 mM NaHPO 4, 25 mM NaHCO 3, 2 mM CaCl 2,1.3 mM MgCl 2 ve 10 mM dekstroz (300 ± 10 mOsm; pH 7.2-7.4) içeren yapay beyin omurilik sıvısı (aCSF) hazırlayın.
    NOT: aCSF'nin ana çözeltisi, protokol süresince sürekli olarak karbogen (% 95 O% 2/5 CO2) ile kabarcıklandırılmalıdır.
  3. Hayvanı ötenazi yapmadan önce (adım 6.8), 12.5 mL agaroz hazırlayın. 0.25 g agarozu 12.5 mL fosfat tamponlu salin (1x PBS) içinde 50 mL'lik bir konik tüpte 10 saniyelik artışlarla mikrodalgada dalgalandırarak çözün.
  4. Agarozu sıcak tutun (42 ° C) ve katılaşmasını önlemek için bir ısıtma plakasında çalkalayın.
  5. Bir Petri kabı ve buz gibi soğuk aCSF (4 °C) ile doldurulmuş küçük bir beher (50 mL) ve üstünde bir parça ıslak filtre kağıdı bulunan devrilmiş bir Petri kabı da dahil olmak üzere buz üzerinde bir kesme istasyonu kurun (Şekil 2A). Küçük beherdeki aCSF'yi sürekli olarak karbojenle kabarcıklandırın.
  6. Su banyosunu 32 °C'ye ısıtın. Geri kazanım odasını aCSF ile doldurun ve sürekli olarak karbogen ile kabarcıklayın (Şekil 2B).
  7. Hayvanı deney odasına taşıyın.
  8. Hayvanı% 5 izofluran kullanarak inhalan olarak (geri çekilme refleksi oluşana kadar) anestezi altına alın ve ardından küçük bir giyotin kullanarak hızla kafasını kesin.
  9. Buz gibi soğuk (4 °C) aCSF ile doldurulmuş Petri kabındaki kafatasından beyni disseke edin, dokunun hızla soğumasına yardımcı olmak için kafatasını aCSF'ye batırılmış halde tutun.
    NOT: Bu prosedür normalde 5 dakikadan az sürer, ancak beyin soğutulmuş aCSF'ye batırılmışsa beynin çıkarılma hızı kritik bir faktör değildir.
  10. Numuneyi daha fazla temizlemek ve soğutmak için beyni soğutulmuş ve karbonjene edilmiş küçük aCSF kabına yerleştirin.
  11. Beyni baş aşağı Petri kabına götürün ve filtre kağıdına yerleştirin. Beyni "bloke etmek" için beyinciği ve prefrontal korteksi çıkarmak için keskin bir neşter kullanın. Beynin orta hattını keserek iki yarımküreyi ayırın.
    NOT: Aşağıdaki protokol her seferinde bir yarım küre gerçekleştirilir. Şu anda hazırlanmayan yarımkürenin, buz gibi soğuk (4 ° C) karbojene aCSF kabına batırılmış halde kalması zorunludur.
  12. Enine hipokampal dilimler oluşturmak için, yarımküreyi medial yüzeye yerleştirin. Bir neşterin bıçağını ~ 30 ° 'de içe doğru eğin ve beynin dilimleyici tarafından kullanılan pistona monte edilmesi için düz bir yüzey sağlamak için beynin dorsal yüzeyinden ince bir dilim çıkarın. Beyni sırt yüzeyine çevirin ve fazla aCSF'yi çıkarmak için dokuyu kuru filtre kağıdına hafifçe sürün. Siyanoakrilat yapıştırıcı kullanarak, beynin dorsal yüzeyini pistona takın ve ventral yüzeyi dik bırakın.
    NOT: Yapıştırıcının pistonun kenarından geçmediğinden emin olun, çünkü bu, agarozu içermek için kullanılan metal boruya yapışmasına neden olur ve pistonun hareketini önler.
  13. Pistonun dış tüpünü beynin üzerine uzatın ve sıvı agarozu beyin tamamen kaplanana kadar tüpün içine dökün. Piston borusu üzerine bir soğutma bloğu sıkıştırarak agarozu hızla katılaştırın (Şekil 2A).
  14. Pistonu dilimleyicinin haznesine yerleştirin ve odayı bir vidayla sabitleyin. Bıçağı sabitleyin ve dilimleyici odasına buz gibi soğuk, oksijenli aCSF ekleyin.
  15. Dilimleyicide (Şekil 2B), kesme hızını 4'e, salınımı 6'ya ayarlayın ve sürekli/tek dilimleme anahtarını sürekli olarak değiştirin. Beyni 400 μm'de bölümlemeye başlamak için itmeye başlayın.
  16. Dilimleyici beyni kesitlerken, her bir dilimi kesitli olarak oksijenli aCSF'nin geri kazanım banyosuna aktarmak için büyük çaplı bir Pasteur pipeti kullanın (Şekil 2C).
    NOT: Her dilim kesilirken, geri kazanım banyosunun farklı kuyucuklarına sırayla yerleştirilebilir. Bu protokol genellikle her yarım küre için hipokampüsü içeren altı ila sekiz dilim verir. Bir sıçan atlası62 , sıçan beynindeki bireysel dilimlerin dorsal-ventral pozisyonunu tanımlamak için kullanılabilir.
  17. Dilimlerin 32 ° C'de 30 dakika boyunca iyileşmesine izin verin ve ardından oda sıcaklığında (23 ° C) 30 dakika daha iyileşmeye bırakın.
  18. İkinci yarımküreden dilimler oluşturmak için bu adımları yineleyin.

7. Alan elektrofizyolojisi

NOT: Dentat girustan (DG) hücre dışı alan kayıtları almak için aşağıdaki adımları uygulayın. 60 dakikalık iyileşmeyi takiben, bireysel hipokampal dilimler hücre dışı alan kayıtları için hazırdır.

  1. Piyasada satılan bir mikropipet çektirici kullanarak, dış çapı 1,5 mm ve iç çapı 1,1 mm olan 10 cm borosilikat cam kılcal damarlardan kayıt elektrotlarını (1-2 MΩ) çekin.
    NOT: Kayıt elektrodu ~1 MΩ dirence sahip olmalı ve uçlar ~1 mm boyutunda olmalıdır. Elektrot parametrelerindeki tutarlılık, iyi kayıtlar için önemlidir.
  2. Kayıtlar için kullanılacak bilgisayarı ve ekipmanı açın: amplifikatör, sayısallaştırıcı, uyarıcı, mikromanipülatör, sıcaklık regülatörü, mikroskop ışığı ve vakum pompası.
  3. Bir kabı aCSF ile doldurun ve yerçekimi kontrollü bir perfüzyon sistemine bağlayın. Perfüzyon odasından aCSF akışını başlatmak için perfüzyon sistemindeki aCSF valfini açın. Yaklaşık bir veya iki damlama/sn veya 2 mL/dak akış hızını koruyun. Elektrofizyolojik kayıtlar süresince aCSF'yi sürekli olarak karbojenleştirin.
    NOT: Saha kayıtları sırasında sabit bir karbonjene aCSF damlama hızının korunması zorunludur. Referans elektrodunun tamamen aCSF'ye batırılması da zorunludur.
  4. Bir hipokampal dilimi geri kazanım banyosundan sürekli olarak karbojene aCSF ile perfüze edilen ve 30 ± 0,5 °C'de tutulan perfüzyon odasına aktarmak için bir Pasteur pipeti kullanın. Beyin dilimini, dentat girus ve granül hücre tabakası görüş alanında görünecek şekilde yönlendirin. Dilimi bükülmüş tel ağırlıklarıyla stabilize edin. Veri toplama için bilgisayar yazılımını başlatın.
    NOT: Dokunun serbest manipülasyonuna izin vermek için bu adım sırasında vakum pompasını kapatmak yararlı olabilir. Çok fazla manipülasyon dokuya zarar verebileceğinden bu hızlı bir şekilde yapılmalıdır. Ek olarak, perfüzyon odası çok fazla zaman alırsa aCSF ile taşabilir. Doku düzgün bir şekilde yönlendirildikten ve stabilize edildikten sonra, vakum pompasını açın.
  5. DG'yi eğik optiklerle görselleştirmek için dik bir mikroskop kullanın. Moleküler tabakanın orta üçte birinde medial perforant yol (MPP) liflerini aktive etmek için konsantrik bir bipolar uyarıcı elektrot yerleştirin. Ardından, MPP'ye aCSF ile doldurulmuş bir cam mikropipet yerleştirin (Şekil 3A, B). Elektrotları birbirinden daha uzakta (yani, CA3 yakınındaki uyarıcı elektrot ve DG'nin cinsinin hemen üstündeki kayıt elektrodu) ile başlayın, çünkü dokuya dokunmak liflere zarar verecektir.
    NOT: Optimal olarak, tüm kayıtlarda elektrotlar hücre katmanından eşit uzaklıkta, yaklaşık 200 μm arayla yerleştirilmelidir.
  6. Uyarıcı ve kayıt elektrotları konumlandırıldıktan sonra, bir amplifikatör, bir sayısallaştırıcı ve kayıt yazılımı kullanarak uyarılmış alan tepkilerini görselleştirin.
  7. Uygun bir alan uyarıcı postsinaptik potansiyel (fEPSP) bulmak için, kullanıcı yanıt bulma konusunda yetkin olduğunda 0,2 Hz'de (her 5 saniyede bir) 0,12 ms akım darbesiyle dokuyu uyarın veya aşırı uyarılmayı önlemek için daha az yetkin kullanıcılar için 0,067 Hz'de (her 15 saniyede bir) dokunun. fEPSP'nin, fEPSP'den daha küçük olan berrak bir fiber voleybolu ile minimum 0,7 mV genliğe sahip olduğundan emin olun.
    NOT: Maksimum alan tepkileri elde etmek için her iki elektrodu da hücre katmanından eşit uzaklıkta ve küçük bir fiber voleybolu oluşturmak için yeterince uzakta (yani, ~ 200 μm) konumlandırmak çok önemlidir. Elektrot pozisyonundaki küçük ayarlamalar, yanıtın genliğini arttırmaya yardımcı olabilir, ancak doku hasarını önlemek için bunlar minimumda tutulmalıdır.
  8. Stimülasyon yoğunluğunu artırarak maksimum fEPSP genliğini belirleyin ve ardından simülasyon yoğunluğunu, fEPSP maksimum genliğin% 70'inde olacak şekilde ayarlayın.
    NOT: Maksimum genlik, uzun süreli depresyon (LTD) çalışmaları için% 70 ve uzun süreli potansiasyon (LTP) çalışmaları için% 50 olarak ayarlanmıştır. Maksimum genlik, fEPSP artık genlikte artmayana kadar stimülasyon kuvvetinin ayarlanmasıyla belirlenir. 2 mV maksimum genliğe sahip bir fEPSP için, yanıt boyutu daha sonra LTD etütleri için 1,4 mV'a ve LTP etütleri için 1,0 mV'a ayarlanır, böylece fEPSP'nin bastırması veya güçlenmesi için yer açar (sırasıyla).
  9. 0,067 Hz'de iletilen 0,12 ms darbelerle 20 dakika boyunca kararlı bir ön koşullandırma temeli oluşturun. Dilimlerin kararlı olarak kabul edilmesi için, fEPSP'nin ilk eğiminde %<10 değişkenlik ve çizilen fEPSP eğimleri boyunca en uygun çizginin eğiminin <0,5 olmasına bakın. EPSP'lerin 20 dakika boyunca kararlı olduğu doğrulandığında kaydın sonraki adımlarına geçin.
    NOT: LTD ve LTP'yi bloke etmek veya arttırmak için aCSF'ye çeşitli reseptör antagonistleri eklenebilir. Gerekirse, dilimlerin bu temel dönemde bu farmakolojik ajanlara maruz kaldığından ve kararlı kayıtlar için gereksinimlerin karşılandığından emin olun. Örnekler için bkz:63,64,65.
  10. İlk olarak, eşleştirilmiş darbe uyaranlarını kullanarak ve uyaran-tepki giriş-çıkış eğrileri oluşturarak temel sinaptik özelliklerdeki değişiklikleri belirleyin. Eşleştirilmiş darbe testi için, 0,033 Hz'de 50 ms'lik bir interpulse aralığına sahip bir dizi eşleştirilmiş darbe uygulayın. Giriş-çıkış eğrileri için, fEPSP yanıt boyutu değişikliğini çizmek üzere 0,033 Hz'de artan uyaran yoğunluklarından (0,0-0,24 ms) oluşan bir dizi (10) uygulayın.
  11. Öncelikle CB1 reseptörlerinin64,66 aktivasyonuna bağlı olan LTD'yi incelemek için, 10 Hz'lik bir protokol kullanın (10 Hz'de 6.000 darbe). Bu protokolün uygulanması 10 dakika sürer.
  12. Koşullandırma sonrası kayıtlar için, 60 dakika daha tek darbeli stimülasyon (0,067 Hz frekansta 0,12 ms) kullanarak devam edin.
  13. Koşullandırma sonrası kaydı takiben, tekrar eşleştirilmiş darbe uyaranlarını ve ardından bir giriş-çıkış eğrisini uygulayın. Presinaptik salınım özelliklerindeki değişiklikleri gözlemlemek ve uzun süreli kayıtlar için dilimin sağlığını değerlendirmeye yardımcı olmak için bunları temel kayıtlarla karşılaştırın.
  14. Analiz sırasında, tek tek dilimlerden elde edilen verilerin sinaptik plastisite veri kümesinde tutulması gerekip gerekmediğini belirlerken muhafazakar olun ve dışlama kriterlerine uyun. Ön koşullandırma taban çizgisi (eğim >0,5), ön koşullandırma taban çizgisindeki dengesizlik (%>10 değişim) ve veya koşullandırma sonrası dönemde kararsızlık (eğim 50-60 dakikalık son koşullandırmada >1,5) sırasında fEPSP eğimlerine en uygun çizgide büyük bir eğim gösteren dilimleri hariç tutun.

Sonuçlar

Uyanık kapalı kafa travması modeli, genç sıçanlarda r-mTBI'yı indüklemek için uygun bir yöntemdir. ACHI modeli ile r-mTBI'ya maruz kalan sıçanlar açık davranışsal eksiklikler göstermedi. Bu deneylerdeki denekler, r-mTBI prosedürü sırasında herhangi bir noktada sağa veya apneye gecikme göstermedi, bu da bunun gerçekten hafif bir TBI prosedürü olduğunu gösteriyordu. NAP'ta ince davranış farklılıkları ortaya çıktı; Yukarıda tarif edildiği gibi, sıçanlar dört sensorimotor görevde (ir...

Tartışmalar

Klinik öncesi araştırmaların çoğu, klinik popülasyonda görülen biyomekanik kuvvetleri özetlemeyen mTBI modellerini kullanmıştır. Burada, ACHI modelinin yavru sıçanlarda r-mTBI'ları indüklemek için nasıl kullanılabileceği gösterilmiştir. Bu kapalı başlı r-mTBI modeli, daha invaziv prosedürlere göre önemli avantajlara sahiptir. İlk olarak, ACHI normalde kafatası kırıklarına, beyin kanamasına veya ölümlere neden olmaz, bunların hepsi klinik popülasyonlarda "hafif" bir TBI'nın kontrend...

Açıklamalar

Yazarların açıklayacak çıkar çatışmaları yoktur.

Teşekkürler

Victoria Üniversitesi'ndeki Christie Laboratuvarı'nın geçmişteki ve günümüzdeki tüm üyelerine, bu protokolün geliştirilmesine katkılarından dolayı teşekkür ederiz. Bu proje Kanada Sağlık Araştırmaları Enstitüleri (CIHR: FRN 175042) ve NSERC (RGPIN-06104-2019) fonlarıyla desteklenmiştir. Şekil 1 kafatası grafiği BioRender ile oluşturulmuştur.

Malzemeler

NameCompanyCatalog NumberComments
3D-printed helment Designed and constructed by Christie laboratory (See Specifications in Christie et al. (2019), Current Protocols in Neuroscience) 
Agarose Fisher Scientific (BioReagents)BP160500
Anesthesia chamberHome MadeN/APlexiglass Container
Automatic Heater ControllerWarner ElectricTC-324B
Axon DigidataMolecular Devices1440ALow-noise Data Acquisition System
Balance beam Can be constructed or purchased (100 cm long x 2 cm wide x 0.75 cm thick)
Calcium ChlorideBio Basic Canada Inc. CD0050For aCSF
CameraDage MTINC-70
Carbogen tankPraxairMM OXCD5C-KCarbon Dioxide 5%, Oxygen 95%
Clampex SoftwareMolecular DevicesClampex 10.5 Version
Compresstome Vibrating MicrotomePrecisionaryVF 310-0Z
Concentric Bipolar ElectrodeFHC Inc.CBAPC75
Dextrose (D-Glucose)Fisher Scientific (Chemical)D16-3aCSF
Digital Stimulus Isolation Amplifier  Getting Instruments, Inc. Model 4D
Disodium PhosphateFisher Scientific (Chemical)S373-500PBS
Dissection Tools
Feather Double Edge BladeElectron Microscopy Sciences72002-10
Filter PaperWhatman 11001-055
Flaming/Brown Micropipette PullerSutter InstrumentP-1000
Hair Claw ClipCan be obtained from any department store
Home and Recovery CagesNormal rat cages from animal care unit.
Hum Bug Noise EliminatorQuest Scientific 726300
Isoflurane USPFresenius KabiCP0406V2
Isotemp 215 Digital Water BathFisher Scientific 15-462-15
Leica Impact One CCI unitLeica BiosystemsTip is modified to hold 7mm rubber impact tip
Long-Evans rats, maleCharles River Laboratories (St. Constant, PQ)
Low-Density Foam Pad3" polyurethane foam sheet 
Magnesium ChlorideFisher Scientific (Chemical)M33-500aCSF
Male Long Evans RatsCharles River LaboratoriesAnimals ordered from Charles River Laboratories, or pups bred at the University of Victoria
MultiClamp 700B AmplifierMolecular DevicesModel 700B
pH Test StripsVWR Chemicals BDHBDH83931.601
Potassium ChlorideFisher Scientific (Chemical)P217-500aCSF, PBS
Potassium PhosphateSigmaP9791-500GPBS
Push Button ControllerSiskiyou Corporation MC1000eFour-axis Closed Loop Controller Push-Button
Sample DiscsELITechGroupSS-033For use with Vapor Pressure Osmometer
Small towel
Sodium BicarbonateFisher Scientific (Chemical)S233-500aCSF
Sodium ChlorideFisher Scientific (Chemical)S271-3For aCSF, PBS
Sodium PhosphateFisher Scientific (Chemical)S369-500aCSF
Soft Plastic Restraint ConesBraintree Scientificmodel DC-200
StopwatchMany lab members use their iPhone for this
Table or large cart with raised edges For NAP and ACHI
Thin Wall Borosilicate Glass (with Filament)Sutter InstrumentBF150-110-10Outside diameter: 1.5 mm; Inside diameter: 1.10 mm; Length: 10 cm
Upright MicroscopeOlympusOlympus BX5OWI5x MPlan 0.10 NA Objective lens
Vapor Pressure OsmometerVaproModel 5600aCSF should be 300-310 mOSM
Vetbond Tissue Adhesive3M1469SB
Vibraplane Vibration Isolation TableKinetic Systems9101-01-45

Referanslar

  1. Fu, T. S., Jing, R., McFaull, S. R., Cusimano, M. D. Health & economic burden of traumatic brain injury in the emergency department. Canadian Journal of Neurological Sciences. 43 (2), 238-247 (2016).
  2. Chen, C., Peng, J., Sribnick, E., Zhu, M., Xiang, H. Trend of age-adjusted rates of pediatric traumatic brain injury in US emergency departments from 2006 to 2013. International journal of environmental research and public health. 15 (6), 1171 (2018).
  3. Prins, M., Greco, T., Alexander, D., Giza, C. C. The pathophysiology of traumatic brain injury at a glance. Disease Models & Mechanisms. 6 (6), 1307-1315 (2013).
  4. Mayer, A. R., Quinn, D. K., Master, C. L. The spectrum of mild traumatic brain injury: a review. Neurology. 89 (6), 623-632 (2017).
  5. Kara, S., et al. Less than half of patients recover within 2 weeks of injury after a sports-related mild traumatic brain injury: a 2-year prospective study. Clinical Journal of Sport Medicine. 30 (2), 96-101 (2020).
  6. Chung, A. W., Mannix, R., Feldman, H. A., Grant, P. E., Im, K. Longitudinal structural connectomic and rich-club analysis in adolescent mTBI reveals persistent, distributed brain alterations acutely through to one year post-injury. arXiv. , (2019).
  7. Crisco, J. J., et al. Frequency and location of head impact exposures in individual collegiate football players. Journal of Athletic Training. 45 (6), 549-559 (2010).
  8. Wilcox, B. J., et al. Head impact exposure in male and female collegiate ice hockey players. Journal of Biomechanics. 47 (1), 109-114 (2014).
  9. Daniel, R. W., Rowson, S., Duma, S. M. Head impact exposure in youth football. Annals of Biomedical Engineering. 40 (4), 976-981 (2012).
  10. Snowden, T., et al. Heading in the right direction: a critical review of studies examining the effects of heading in soccer players. Journal of Neurotrauma. 38 (2), 169-188 (2021).
  11. Zemek, R. L., et al. Annual and seasonal trends in ambulatory visits for pediatric concussion in Ontario between 2003 and 2013. The Journal of Pediatrics. 181, 222-228 (2017).
  12. Zhang, A. L., Sing, D. C., Rugg, C. M., Feeley, B. T., Senter, C. The rise of concussions in the adolescent population. Orthopaedic Journal of Sports Medicine. 4 (8), (2016).
  13. Broglio, S. P., Eckner, J. T., Paulson, H. L., Kutcher, J. S. Cognitive decline and aging: the role of concussive and subconcussive impacts. Exercise and Sport Sciences Reviews. 40 (3), 138 (2012).
  14. Greco, T., Ferguson, L., Giza, C., Prins, M. Mechanisms underlying vulnerabilities after repeat mild traumatic brain injuries. Experimental Neurology. 317, 206-213 (2019).
  15. Longhi, L., et al. Temporal window of vulnerability to repetitive experimental concussive brain injury. Neurosurgery. 56 (2), 364-374 (2005).
  16. Snowden, T. M., Hinde, A. K., Reid, H. M., Christie, B. R. Does mild traumatic brain injury increase the risk for dementia? A systematic review and meta-analysis. Journal of Alzheimer's Disease. 78 (2), 757-775 (2020).
  17. Guskiewicz, K. M., et al. Association between recurrent concussion and late-life cognitive impairment in retired professional football players. Neurosurgery. 57 (4), 719-726 (2005).
  18. McCradden, M. D., Cusimano, M. D. Staying true to Rowan's Law: how changing sport culture can realize the goal of the legislation. Canadian Journal of Public Health. 110 (2), 165-168 (2019).
  19. Carson, J. D., et al. Premature return to play and return to learn after a sport-related concussion: physician's chart review. Canadian Family Physician. 60 (6), 310-315 (2014).
  20. McClincy, M. P., Lovell, M. R., Pardini, J., Collins, M. W., Spore, M. K. Recovery from sports concussion in high school and collegiate athletes. Brain Injury. 20 (1), 33-39 (2006).
  21. Covassin, T., Savage, J. L., Bretzin, A. C., Fox, M. E. Sex differences in sport-related concussion long-term outcomes. International Journal of Psychophysiology. 132, 9-13 (2018).
  22. Frommer, L., et al. Sex differences in concussion symptoms of high school athletes. Journal of Athletic Training. 46 (1), 76-84 (2011).
  23. Wright, D., O'Brien, T., Shultz, S. R., Mychasiuk, R. Sex matters: Repetitive mild traumatic brain injury in adolescent rats. Annals of Clinical and Translational Neurology. 4 (9), 640-654 (2017).
  24. Stone, S., Lee, B., Garrison, J. C., Blueitt, D., Creed, K. Sex differences in time to return-to-play progression after sport-related concussion. Sports Health. 9 (1), 41-44 (2017).
  25. Cunningham, J., Broglio, S. P., O'Grady, M., Wilson, F. History of sport-related concussion and long-term clinical cognitive health outcomes in retired athletes: a systematic review. Journal of Athletic Training. 55 (2), 132-158 (2020).
  26. Montenigro, P. H., et al. Cumulative head impact exposure predicts later-life depression, apathy, executive dysfunction, and cognitive impairment in former high school and college football players. Journal of Neurotrauma. 34 (2), 328-340 (2017).
  27. Lee, E. B., et al. Chronic traumatic encephalopathy is a common co-morbidity, but less frequent primary dementia in former soccer and rugby players. Acta Neuropathologica. 138 (3), 389-399 (2019).
  28. Di Virgilio, T. G., et al. Evidence for acute electrophysiological and cognitive changes following routine soccer heading. EBioMedicine. 13, 66-71 (2016).
  29. Cherry, J. D., et al. Microglial neuroinflammation contributes to tau accumulation in chronic traumatic encephalopathy. Acta Neuropathologica Communications. 4 (1), 1-9 (2016).
  30. Smith, D. H., Johnson, V. E., Stewart, W. Chronic neuropathologies of single and repetitive TBI: substrates of dementia. Nature Reviews Neurology. 9 (4), 211 (2013).
  31. Coughlin, J. M., et al. Neuroinflammation and brain atrophy in former NFL players: an in vivo multimodal imaging pilot study. Neurobiology of Disease. 74, 58-65 (2015).
  32. Wu, L., et al. Repetitive mild closed head injury in adolescent mice is associated with impaired proteostasis, neuroinflammation, and tauopathy. Journal of Neuroscience. 42 (12), 2418-2432 (2022).
  33. Shultz, S. R., et al. The potential for animal models to provide insight into mild traumatic brain injury: translational challenges and strategies. Neuroscience & Biobehavioral Reviews. 76, 396-414 (2017).
  34. Sharp, D. J., Jenkins, P. O. Concussion is confusing us all. Practical Neurology. 15 (3), 172-186 (2015).
  35. Chen, Y., Huang, W., Constantini, S. The differences between blast-induced and sports-related brain injuries. Frontiers in Neurology. 4, 119 (2013).
  36. Collins, M. W., Kontos, A. P., Reynolds, E., Murawski, C. D., Fu, F. H. A comprehensive, targeted approach to the clinical care of athletes following sport-related concussion. Knee Surgery, Sports Traumatology, Arthroscopy. 22 (2), 235-246 (2014).
  37. Hiploylee, C., et al. Longitudinal study of postconcussion syndrome: not everyone recovers. Journal of Neurotrauma. 34 (8), 1511-1523 (2017).
  38. Rabinowitz, A. R., Fisher, A. J. Person-specific methods for characterizing the course and temporal dynamics of concussion symptomatology: a pilot study. Scientific Reports. 10 (1), 1-9 (2020).
  39. Shultz, S. R., et al. Tibial fracture exacerbates traumatic brain injury outcomes and neuroinflammation in a novel mouse model of multitrauma. Journal of Cerebral Blood Flow & Metabolism. 35 (8), 1339-1347 (2015).
  40. McDonald, S. J., Sun, M., Agoston, D. V., Shultz, S. R. The effect of concomitant peripheral injury on traumatic brain injury pathobiology and outcome. Journal of Neuroinflammation. 13 (1), 1-14 (2016).
  41. Statler, K. D., et al. Isoflurane exerts neuroprotective actions at or near the time of severe traumatic brain injury. Brain Research. 1076 (1), 216-224 (2006).
  42. Rowe, R. K., et al. Using anesthetics and analgesics in experimental traumatic brain injury. Lab Animal. 42 (8), 286-291 (2013).
  43. Luh, C., et al. Influence of a brief episode of anesthesia during the induction of experimental brain trauma on secondary brain damage and inflammation. PLoS One. 6 (5), 19948 (2011).
  44. Madry, C., et al. Microglial ramification, surveillance, and interleukin-1β release are regulated by the two-pore domain K+ channel THIK-1. Neuron. 97 (2), 299-312 (2018).
  45. Patel, P. M., Drummond, J. C., Cole, D. J., Goskowicz, R. L. Isoflurane reduces ischemia-induced glutamate release in rats subjected to forebrain ischemia. The Journal of the American Society of Anesthesiologists. 82 (4), 996-1003 (1995).
  46. Gray, J. J., Bickler, P. E., Fahlman, C. S., Zhan, X., Schuyler, J. A. Isoflurane neuroprotection in hypoxic hippocampal slice cultures involves increases in intracellular Ca2+ and mitogen-activated protein kinases. The Journal of the American Society of Anesthesiologists. 102 (3), 606-615 (2005).
  47. Flower, O., Hellings, S. Sedation in traumatic brain injury. Emergency Medicine International. 2012, 637171 (2012).
  48. Wagner, M., Ryu, Y. K., Smith, S. C., Mintz, C. D. Effects of anesthetics on brain circuit formation. Journal of Neurosurgical Anesthesiology. 26 (4), 358 (2014).
  49. Leikas, J. V., et al. Brief isoflurane anesthesia regulates striatal AKT-GSK3β signaling and ameliorates motor deficits in a rat model of early-stage Parkinson′ s disease. Journal of Neurochemistry. 142 (3), 456-463 (2017).
  50. Turek, Z., Sykora, R., Matejovic, M., Cerny, V. Anesthesia and the microcirculation. in Seminars in Cardiothoracic and Vascular Anesthesia. , 249-258 (2009).
  51. Yang, S., et al. Anesthesia and surgery impair blood-brain barrier and cognitive function in mice. Frontiers in Immunology. 8, 902 (2017).
  52. Bodnar, C. N., Roberts, K. N., Higgins, E. K., Bachstetter, A. D. A systematic review of closed head injury models of mild traumatic brain injury in mice and rats. Journal of Neurotrauma. 36 (11), 1683-1706 (2019).
  53. Mannix, R., et al. Adolescent mice demonstrate a distinct pattern of injury after repetitive mild traumatic brain injury. Journal of Neurotrauma. 34 (2), 495-504 (2017).
  54. Viano, D. C., Hamberger, A., Bolouri, H., Säljö, A. Evaluation of three animal models for concussion and serious brain injury. Annals of Biomedical Engineering. 40 (1), 213-226 (2012).
  55. Mychasiuk, R., Hehar, H., Candy, S., Ma, I., Esser, M. J. The direction of the acceleration and rotational forces associated with mild traumatic brain injury in rodents effect behavioural and molecular outcomes. Journal of Neuroscience Methods. 257, 168-178 (2016).
  56. Christie, B. R., et al. A rapid neurological assessment protocol for repeated mild traumatic brain injury in awake rats. Current Protocols in Neuroscience. 89 (1), 80 (2019).
  57. Buchanan, F. F., Myles, P. S., Leslie, K., Forbes, A., Cicuttini, F. Gender and recovery after general anesthesia combined with neuromuscular blocking drugs. Anesthesia & Analgesia. 102 (1), 291-297 (2006).
  58. Zhang, L., Gurao, M., Yang, K. H., King, A. I. Material characterization and computer model simulation of low density polyurethane foam used in a rodent traumatic brain injury model. Journal of Neuroscience Methods. 198 (1), 93-98 (2011).
  59. Kikinis, Z., et al. Diffusion imaging of mild traumatic brain injury in the impact accelerated rodent model: A pilot study. Brain Injury. 31 (10), 1376-1381 (2017).
  60. Talty, C. -. E., Norris, C., VandeVord, P. Defining experimental variability in actuator-driven closed head impact in rats. Annals of Biomedical Engineering. 50 (10), 1187-1202 (2022).
  61. Meconi, A., et al. Repeated mild traumatic brain injury can cause acute neurologic impairment without overt structural damage in juvenile rats. Plos One. 13 (5), (2018).
  62. Zilles, K. . The Cortex of the Rat: a Stereotaxic Atlas. , (2012).
  63. Fontaine, C. J., et al. Impaired bidirectional synaptic plasticity in juvenile offspring following prenatal ethanol exposure. Alcoholism: Clinical and Experimental Research. 43 (10), 2153-2166 (2019).
  64. Fontaine, C. J., et al. Endocannabinoid receptors contribute significantly to multiple forms of long-term depression in the rat dentate gyrus. Learning & Memory. 27 (9), 380-389 (2020).
  65. Grafe, E. L., Wade, M. M., Hodson, C. E., Thomas, J. D., Christie, B. R. Postnatal choline supplementation rescues deficits in synaptic plasticity following prenatal ethanol exposure. Nutrients. 14 (10), 2004 (2022).
  66. Peñasco, S., et al. Intermittent ethanol exposure during adolescence impairs cannabinoid type 1 receptor-dependent long-term depression and recognition memory in adult mice. Neuropsychopharmacology. 45 (2), 309-318 (2020).
  67. Cole, J. T., et al. Craniotomy: true sham for traumatic brain injury, or a sham of a sham. Journal of Neurotrauma. 28 (3), 359-369 (2011).
  68. Long, R. P., et al. Repeated isoflurane exposures impair long-term potentiation and increase basal GABAergic activity in the basolateral amygdala. Neural Plasticity. 2016, (2016).
  69. Meehan, W. P., Mannix, R. C., O'Brien, M. J., Collins, M. W. The prevalence of undiagnosed concussions in athletes. Clinical Journal of Sport Medicine. 23 (5), 339 (2013).
  70. Moore, R. D., Lepine, J., Ellemberg, D. The independent influence of concussive and sub-concussive impacts on soccer players' neurophysiological and neuropsychological function. International Journal of Psychophysiology. 112, 22-30 (2017).
  71. Peltonen, K., et al. On-field signs of concussion predict deficits in cognitive functioning: Loss of consciousness, amnesia, and vacant look. Translational Sports Medicine. 3 (6), 565-573 (2020).
  72. Kontos, A. P., Sufrinko, A., Sandel, N., Emami, K., Collins, M. W. Sport-related concussion clinical profiles: clinical characteristics, targeted treatments, and preliminary evidence. Current Sports Medicine Reports. 18 (3), 82-92 (2019).
  73. Eisenberg, M. A., Meehan, W. P., Mannix, R. Duration and course of post-concussive symptoms. Pediatrics. 133 (6), 999-1006 (2014).
  74. Mychasiuk, R., Farran, A., Esser, M. J. Assessment of an experimental rodent model of pediatric mild traumatic brain injury. Journal of Neurotrauma. 31 (8), 749-757 (2014).
  75. Malkesman, O., Tucker, L. B., Ozl, J., McCabe, J. T. Traumatic brain injury-modeling neuropsychiatric symptoms in rodents. Frontiers in Neurology. 4, 157 (2013).
  76. Shultz, S. R., MacFabe, D. F., Foley, K. A., Taylor, R., Cain, D. P. A single mild fluid percussion injury induces short-term behavioral and neuropathological changes in the Long-Evans rat: Support for an animal model of concussion. Behavioural Brain Research. 224 (2), 326-335 (2011).
  77. Sorge, R. E., et al. Olfactory exposure to males, including men, causes stress and related analgesia in rodents. Nature Methods. 11 (6), 629-632 (2014).
  78. van Driel, K. S., Talling, J. C. Familiarity increases consistency in animal tests. Behavioural Brain Research. 159 (2), 243-245 (2005).
  79. Mouzon, B. C., et al. Chronic neuropathological and neurobehavioral changes in a repetitive mild traumatic brain injury model. Annals of Neurology. 75 (2), 241-254 (2014).
  80. Mannix, R., et al. Clinical correlates in an experimental model of repetitive mild brain injury. Annals of Neurology. 74 (1), 65-75 (2013).
  81. Bekhbat, M., et al. Chronic adolescent stress sex-specifically alters central and peripheral neuro-immune reactivity in rats. Brain, Behavior, and Immunity. 76, 248-257 (2019).
  82. Pyter, L. M., Kelly, S. D., Harrell, C. S., Neigh, G. N. Sex differences in the effects of adolescent stress on adult brain inflammatory markers in rats. Brain, Behavior, and Immunity. 30, 88-94 (2013).
  83. MacDougall, M. J., Howland, J. G. Acute stress, but not corticosterone, disrupts short-and long-term synaptic plasticity in rat dorsal subiculum via glucocorticoid receptor activation. Cerebral Cortex. 23 (11), 2611-2619 (2013).
  84. Ting, J. T., Daigle, T. L., Chen, Q., Feng, G. Acute brain slice methods for adult and aging animals: application of targeted patch clamp analysis and optogenetics. Patch-Clamp Methods and Protocols. , 221-242 (2014).
  85. Ting, J. T., Feng, G. Development of transgenic animals for optogenetic manipulation of mammalian nervous system function: progress and prospects for behavioral neuroscience. Behavioural Brain Research. 255, 3-18 (2013).
  86. Tanaka, Y., Tanaka, Y., Furuta, T., Yanagawa, Y., Kaneko, T. The effects of cutting solutions on the viability of GABAergic interneurons in cerebral cortical slices of adult mice. Journal of Neuroscience Methods. 171 (1), 118-125 (2008).
  87. Trivino-Paredes, J. S., Nahirney, P. C., Pinar, C., Grandes, P., Christie, B. R. Acute slice preparation for electrophysiology increases spine numbers equivalently in the male and female juvenile hippocampus: a DiI labeling study. Journal of Neurophysiology. 122 (3), 958-969 (2019).
  88. Bowden, J. B., Abraham, W. C., Harris, K. M. Differential effects of strain, circadian cycle, and stimulation pattern on LTP and concurrent LTD in the dentate gyrus of freely moving rats. Hippocampus. 22 (6), 1363-1370 (2012).
  89. Segev, A., Garcia-Oscos, F., Kourrich, S. Whole-cell patch-clamp recordings in brain slices. Journal of Visualized Experiments. (112), e54024 (2016).
  90. Pham, L., et al. Mild closed-head injury in conscious rats causes transient neurobehavioral and glial disturbances: a novel experimental model of concussion. Journal of Neurotrauma. 36 (14), 2260-2271 (2019).

Yeniden Basımlar ve İzinler

Bu JoVE makalesinin metnini veya resimlerini yeniden kullanma izni talebi

Izin talebi

Daha Fazla Makale Keşfet

N robilimSay 191

This article has been published

Video Coming Soon

JoVE Logo

Gizlilik

Kullanım Şartları

İlkeler

Bize Ulaşın

KÜTÜPHANEYE TAVSİYE ET

JoVE HABER BÜLTENLERİ

Araştırma

Eğitim

Yazarlar

Kütüphaneciler

JoVE Hakkında

Telif Hakkı © 2020 MyJove Corporation. Tüm hakları saklıdır