Name: quantifying cognitive decrements caused by cranial radiotherapy
Uploaded: 2011-10-18T13:00:00
Duration: 10 min 10 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about Quantifying Cognitive Decrements Caused by Cranial Radiotherapy at JoVE.com

Detta arbete stöddes av NIH NINDS bidrag R01 NS074388 581 (CL Limoli), California Institute för regenerativ medicin (CIRM) Grant RS1-00.413 (KLL) och en CIRM Bidrag till Jove till stöd för videodokumentation. Vi vill också tacka Rudy Limburg och Edward Lau vid University of California, Irvine biologiska vetenskaper Machine Shop för deras råd, stöd och fantastiska tekniska kunskaper som förberedelse för alla skräddarsydda material som används för beteende testning.

<ol>
	<li>Abayomi, O. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Pathogenesis+of+irradiation-induced+cognitive+dysfunction.">Pathogenesis of irradiation-induced cognitive dysfunction.</a> Acta. Oncol. 35, 659-663 (1996).</li><li>Anderson, V. A., Godber, T., Smibert, E., Weiskop, S., Ekert, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cognitive+and+academic+outcome+following+cranial+irradiation+and+chemotherapy+in+children:+a+longitudinal+study.">Cognitive and academic outcome following cranial irradiation and chemotherapy in children: a longitudinal study.</a> Br. J. Cancer. 82, 255-262 (2000).</li><li>Acharya, M. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Rescue+of+radiation-induced+cognitive+impairment+through+cranial+transplantation+of+human+embryonic+stem+cells.">Rescue of radiation-induced cognitive impairment through cranial transplantation of human embryonic stem cells.</a> Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 106, 19150-19155 (2009).</li><li>Mumby, D. G., Gaskin, S., Glenn, M. J., Schramek, T. E., Lehmann, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Hippocampal+damage+and+exploratory+preferences+in+rats:+memory+for+objects,+places,+and+contexts.">Hippocampal damage and exploratory preferences in rats: memory for objects, places, and contexts.</a> Learn. Mem. 9, 49-57 (2002).</li><li>Walf, A. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+use+of+the+elevated+plus+maze+as+an+assay+of+anxiety-related+behavior+in+rodents.">The use of the elevated plus maze as an assay of anxiety-related behavior in rodents.</a> Nat. Protoc. 2, 322-328 (2007).</li><li>Macleod, J. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cancer+chemotherapy+impairs+contextual+but+not+cue-specific+fear+memory.">Cancer chemotherapy impairs contextual but not cue-specific fear memory.</a> Behav Brain Res. 181, 168-172 (2007).</li><li>Schafe, G. E., Nadel, N. V., Sullivan, G. M., Harris, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Memory+consolidation+for+contextual+and+auditory+fear+conditioning+is+dependent+on+protein+synthesis,+PKA,+and+MAP+kinase.">Memory consolidation for contextual and auditory fear conditioning is dependent on protein synthesis, PKA, and MAP kinase.</a> Learn. Mem. 6, 97-110 (1999).</li><li>Winocur, G., Wojtowicz, J. M., Sekeres, M., Snyder, J. S., Wang, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Inhibition+of+neurogenesis+interferes+with+hippocampus-dependent+memory+function.">Inhibition of neurogenesis interferes with hippocampus-dependent memory function.</a> Hippocampus. 16, 296-304 (2006).</li><li>Phillips, R. G., LeDoux, J. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Differential+contribution+of+amygdala+and+hippocampus+to+cued+and+contextual+fear+conditioning.">Differential contribution of amygdala and hippocampus to cued and contextual fear conditioning.</a> Behav. Neurosci. 106, 274-285 (1992).</li><li>D'Hooge, R., De Deyn, P. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Applications+of+the+Morris+water+maze+in+the+study+of+learning+and+memory.">Applications of the Morris water maze in the study of learning and memory.</a> Brain. Res. Brain. Res. Rev. 36, 60-90 (2001).</li><li>Morris, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Developments+of+a+water-maze+procedure+for+studying+spatial+learning+in+the+rat.">Developments of a water-maze procedure for studying spatial learning in the rat.</a> J. Neurosci. Methods. 11, 47-60 (1984).</li><li>Meyers, C. A., Brown, P. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Role+and+relevance+of+neurocognitive+assessment+in+clinical+trials+of+patients+with+CNS+tumors.">Role and relevance of neurocognitive assessment in clinical trials of patients with CNS tumors.</a> J. Clin. Oncol. 24, 1305-1309 (2006).</li><li>de Ruiter, M. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cerebral+hyporesponsiveness+and+cognitive+impairment+10+years+after+chemotherapy+for+breast+cancer.">Cerebral hyporesponsiveness and cognitive impairment 10 years after chemotherapy for breast cancer.</a> Hum. Brain. Mapp. , (2010).</li><li>Hess, D. C., Borlongan, C. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cell-based+therapy+in+ischemic+stroke.">Cell-based therapy in ischemic stroke.</a> Expert. Rev. Neurother. 8, 1193-1201 (2008).</li></ol>

Inga intressekonflikter deklareras.

Det finns ett trängande behov av långsiktiga strategier för att förebygga utvecklingen av kognitiv dysfunktion som blir allt vanligare i cancer överlevande 12,13. Stamcellsterapi kan ge medel för att lindra en rad normal vävnad följdtillstånd i CNS, eftersom de ger en möjlighet att ersätta celler som förlorade eller skadade från cytotoxiska cancerbehandlingar 14. Att påskynda förverkligandet av dessa ansträngningar har vi genomfört en rad bevis på huvudsakliga experiment som har bekräftat förmågan att kranialt ympade hNSCs att funktionellt återställa kognition inom det bestrålade vävnaden bädd av CNS 3. Kritiskt för denna strävan var möjligheten att tillförlitligt genomföra en serie av noggrant kontrollerade kognitiva tester på ett reproducerbart sätt. Vi har detaljerade dessa kritiska procedurer i arbetet med att påskynda den translationella potential stamcellsterapi på kliniken. Ytterligare överväganden somkan ha en betydande inverkan på kvaliteten på uppgifterna är markerade nedan. Kognitiv testning kräver noggrann uppmärksamhet på detaljer och följa vissa standardmetoder kan hjälpa till att minimera artefakter som försvårar tolkningen av resultaten. Användningen av särskilda beteende tester rum separat från djurrum innehav och praktiker är att föredra. Det är också klokt att använda &quot;vitt brus&quot; som blockerar externa ljud i djurets anläggning som kan distrahera djur från uppgiften. För att minimera stressen till djur avsedda för kognitiv testning, är det viktigt för dem att känna till praktiker som ska utföra beteende tester före uppgiften administration. Generellt gäller att om testning kvinnor och män, är det lämpligt att testa kvinnor först som de tenderar att vara mer orolig under testningen om manliga lukt ledtrådar kvar i test arenor. Vid administrering en seriell batteri uppgifter, är det viktigt att exponera djuren till least stressande funktioner först (som EPM, NPR) och mest stressiga uppgifter senaste (som FC, MWM).

quantifying cognitive decrements caused by cranial radiotherapy

Med undantag för överlevnad, är kognitiv försämring som härrör från den kliniska hanteringen av cancer en viktig faktor dikterar terapeutiska resultat. För många patienter lider av CNS och icke-CNS maligniteter, strålbehandling och kemoterapi ger de bästa alternativen för sjukdomsbekämpning. Dessa behandlingar kommer dock till en kostnad, och nästan alla överlevt cancer (~ 11 miljoner enbart i USA från och med 2006) medföra en viss risk för att utveckla kognitiv dysfunktion, med de mest allvarliga fallen finns patienter som utsatts för kranial strålbehandling (~ 200.000 / år ) för kontroll av primära och metastatiska hjärntumörer 1. Särskilt problematiskt är barn fall, vars långsiktiga överlevnad plågas med tydliga kognitiva minskningar resulterar i betydande samhällsekonomiska bördorna 2. Hittills finns det fortfarande inga tillfredsställande lösningar på detta betydande kliniskt problem. Vi har tagit upp detta allvarliga hälsoproblem med transplanterade stamceller ceLLS för att bekämpa strålningsinducerad kognitiv försämring i atymiska råttor som utsatts för strålbehandling av kraniet 3. Detaljer om stereotaxisk bestrålning och in vitro odling och transplantation av mänskliga neurala stamceller (hNSCs) finns i vår följeslagare papper (Acharya et al., Jové referens). Efter bestrålning och transplantation, är råttorna sedan utvärderas för förändringar i kognition, ympad cellöverlevnad och uttryck av differentiering-specifika markörer 1 och 4-månader efter bestrålning. Att kritiskt utvärdera framgång eller misslyckande eventuella intervention för att förbättra strålningsinducerad kognitiv sviter, en rigorös rad kvantitativa kognitiva uppgifter måste utföras. För att uppnå detta, utsätter vi våra djur till en svit av kognitiva tester paradigm inklusive nya plats erkännande, vatten labyrint, förhöjda plus labyrint och rädsla konditionering, i syfte att kvantifiera hippocampus och icke-hippocampus inlärning och minne. Vi har visat användbarheten avdessa tester för att kvantifiera vissa typer av kognitiva försämringar i bestrålade djur och använde dem för att visa att djur engrafted med hNSCs uppvisar signifikanta förbättringar i kognitiv funktion 3. De kognitiva fördelarna ympade mänskliga stamceller tyder på att liknande strategier kan en dag ge välbehövlig klinisk anlita cancer överlevande lider av nedsatt kognition. Därför har vi lämnat skriftligt och visuell dokumentation av de kritiska steg som används i våra kognitiva tester paradigm för att underlätta översättningen av våra lovande resultat i kliniken.

Watch this Scientific Journal Video about Quantifying Cognitive Decrements Caused by Cranial Radiotherapy at JoVE.com

Quantifying Cognitive Decrements Caused by Cranial Radiotherapy

Kognitiv nedsättning till följd av radioterapeutiska hantering av hjärntumörer representerar ett kliniskt svårbehandlad tillstånd som negativt påverkar livskvaliteten. Förmågan att kritiskt utvärdera potentiella interventioner för att lindra strålningsinducerade kognitiva minskningar beror ytterst på förmågan att göra noggranna kvantitativa bedömningar av kognition.

Kvantifiering Kognitiva Minskar orsakas av Kranial Strålbehandling

With the exception of survival, cognitive impairment stemming from the clinical management of cancer is a major factor dictating therapeutic outcome. For ...

Research

JoVE Journal

Medicine

Stem Cell Transplantation Strategies for the Restoration of Cognitive Dysfunction Caused by Cranial Radiotherapy

Stem Strategier Cell Transplantation för Restaurering av kognitiv dysfunktion orsakad av Kraniell Strålbehandling

Radiotherapy often provides the only clinical recourse for those afflicted with primary or metastatic brain tumors. While beneficial, cranial irradiation ...

Combination Radiotherapy in an Orthotopic Mouse Brain Tumor Model

Kombination Strålbehandling i en ortotop mus hjärntumör modell

Glioblastoma multiforme (GBM) are the most common and aggressive adult primary brain tumors1. In recent years there has been substantial progress in the ...

Imaging Glioma Initiation In Vivo Through a Polished and Reinforced Thin-skull Cranial Window

Imaging Glioma Initiation In Vivo Through a Polished and Reinforced Thin-skull Cranial Window

Imaging Gliom Inledande<em&gt; In Vivo</em&gt; Genom en polerad och förstärkt Thin-skalle Kranial fönster

Glioma is the one of the most lethal forms of human cancer. The most effective glioma therapy to date-surgery followed by radiation treatment-offers ...

Voluntary Breath-hold Technique for Reducing Heart Dose in Left Breast Radiotherapy

Frivillig Breath-hold Teknik för att minska Heart Dos i vänster bröst Strålbehandling

Breath-holding techniques reduce the amount of radiation received by cardiac structures during tangential-field left breast radiotherapy. With these ...

State of the Art Cranial Ultrasound Imaging in Neonates

State of the Art Cranial Ultraljud Imaging i Nyfödda

Cranial ultrasound (CUS) is a reputable tool for brain imaging in critically ill neonates. It is safe, relatively cheap and easy to use, even when a ...

A Mouse Model of Orthopedic Surgery to Study Postoperative Cognitive Dysfunction and Tissue Regeneration

En musmodell av ortopedisk kirurgi att studera postoperativ kognitiv dysfunktion och vävnadsregeneration

Surgery is commonly used to improve and maintain quality of life. Unfortunately, in vulnerable patients such as the elderly, complications may occur and ...

Treatment of Liver Metastases Using an Internal Target Volume Method for Stereotactic Body Radiotherapy

Behandling av levermetastaser med hjälp av interna mål volym metod för stereotaktisk kropp strålbehandling

The prognosis of patients with metastatic cancers has improved in the past decades due to effective chemotherapy and oligometastatic surgery. For ...

Radiation Planning Assistant - A Streamlined, Fully Automated Radiotherapy Treatment Planning System

Strålning planering assistent - en strömlinjeformad, automatiserad helt dosplaneringssystem för strålbehandling

The Radiation Planning Assistant (RPA) is a system developed for the fully automated creation of radiotherapy treatment plans, including volume-modulated ...

Digital Handwriting Analysis of Characters in Chinese Patients with Mild Cognitive Impairment

Digital handskriftsanalys av karaktärer hos kinesiska patienter med mild kognitiv försämring

An increasing amount of evidence shows that cognitive deficits and movement dysfunctions are not separated. Patients with mild cognitive impairment (MCI) ...

Enhancing Radiotherapy with Web-Based Radiation Planning Assistant

Radiation Planning Assistant - A Web-based Tool to Support High-quality Radiotherapy in Clinics with Limited Resources

Author Spotlight: Improving Radiation Therapy Access with Radiation Planning Assistant

Strålplaneringsassistent - ett webbaserat verktyg för att stödja högkvalitativ strålbehandling på kliniker med begränsade resurser

Access to radiotherapy worldwide is limited. The Radiation Planning Assistant (RPA) is a fully automated, web-based tool that is being developed to offer ...