Name: assessing forelimb function after unilateral cervical sci using novel tasks: limb step-alternation, postural instability and pasta handling
Uploaded: 2013-09-16T18:10:00
Duration: 8 min 11 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about Assessing Forelimb Function after Unilateral Cervical SCI using Novel Tasks: Limb Step-alternation, Postural Instability and Pasta Handling at JoVE.com

Vi vil gerne anerkende støtte fra Mission Connect, et projekt af TIRR Foundation (CES og ZZK), Craig Neilsen Foundation (CES) og NSF Graduate Research Fellowship (Grant #: 2011112479 til SAG).

Alle animalske procedurer blev udført i overensstemmelse med godkendte protokoller med interne IACUC ved University of Texas i Austin og under National Institutes of Health (NIH) retningslinjer. Dyr anvendt i denne undersøgelse havde en C3/C4 lateral kontusion skade ved hjælp af en Infinite Horizon Impactor, eller en C3/C4 lateral hemisection model og disse metoder kan anvendes mere bredt til andre modeller 18. Vi anbefaler, at forskerne teste dyr for 2 uger før skaden, 3 dage efter skaden og regelmæssigt (fx ugentligt) for varigheden af undersøgelsen. Ved udførelse af adfærdsmæssige test på efter kirurgiske dyr, især til tre dage efter kirurgi, skal der drages omsorg for, at dyrene har kommet sig tilstrækkeligt fra kirurgi og at de adfærdsmæssige testprocedurer ikke forårsage yderligere smerte eller stress for dyrene. I almindelighed kan der være behov 2-3 ugers behandling og præ-test forud for operationen. Dette indebærer at få dyret behageligt for testmiljø ved at behandle dem på en lignende måde til, hvordan de skal håndteres under test samt tillader dyret at bevæge sig frit rundt på måleoverfladen. Det er også vigtigt at få dyr, der anvendes til at blive draget, kan dette gøres ved at flytte dyr på og nær måleoverfladen ikke-direkte bevægelser at akklimatisere dyret til håndtering. Det er også vigtigt at slappe af dyrene i begyndelsen og i mellem testseancer. At slappe af dyrene, holde dyret på en bordplade i et forben kun bærende holdning, i en &quot;trillebør&quot; og hoppe dyret forsigtigt på bordpladen giver forbenene at røre ved overfladen. Dette lærer dyrene at fornemme under dem for en stabil overflade og er et vigtigt og nødvendigt skridt i proceduren, fordi det sikrer, at dyrene lempes før testning begynder. 1.. Forben Step-vekslen Test <ol><li> Test Resumé: Placer dyrene med begge forelimbs rører bordpladen at afgøre, om de alternative brugen af deres forelimbs. Flyt rotte fremad, flytte deres tyngdepunkt, tvinger dem til at forsøge at træde. Denne test gentages fire gange med hvert dyr, og hvis et dyr viser evne til at veksle på, eller højere end 75%, anses det for at være en generator. Dette er en tvungen bevægelse opgave, så dyr, der betragtes som ikke-vekselstrømsgeneratorer gentagne gange vil træde med det samme forelimb. </li><li> Hold et dyr på en bordplade i et forben kun vægtbærende holdning, i en &quot;trillebør&quot; med deres krop på næsten 90 ° fra bordet. </li><li> Når dyret vises afslappet, skubbe dyret frem for at bevæge sig langs overfladen af ​​bordpladen. </li><li> Bestem og registrere, om rotte suppleanter brug af forbenene, mens du flytter hen over overfladen. </li><li> Bemærk og registrere forelimb der indledte bevægelsen og om dyret kan veksle eller ikke on forelimb Step-Alternation Test Score Sheet (medfølger). </li><li> Gentag denne test mindst to gange, mens du holder dyret med den ene hånd (højre eller venstre hånd). Gentag mindst to gange igen, mens holde dyret i den anden hånd. </li><li> Hvis rotter viste denne evne, kan trin-vekslen testes igen ved at indføre en 5 sek ventetid efter det første skridt at afgøre, om mønstret af vekslen tilbage efter en forsinkelse. Bemærk resultaterne og rekord i score ark. </li><li> Denne test kan bruges dagligt, og det anbefales, at de dyr, der skal testes mindst ugentligt for en gentaget eksperiment foranstaltninger. </li></ol> Bemærk: Det er vigtigt at skifte eksperimentatorens håndstilling, da det kan påvirke vekslen opførsel af forsøgsdyrene. Step-vekslen score ark forudsat kan bruges til at notere pote position og bruge under stepping. Selv om vi ikke har indarbejdet disse data i vores pointsystem i øjeblikket (vi har kunbrugt vekslen status at gruppere de læderede dyr i den aktuelle undersøgelse), kan brugerne let omfatte paw positionsdata som en del af analysen, afhængigt af det konkrete projekt. 2. Balancebesvær Test <ol><li> Test Resumé: I denne adfærdsmæssige test, hold rotter i en lignende situation som for forelimb vekslen testen skal dog hver forelimb afprøves enkeltvis. Bordpladen skal være dækket med sandpapir (nr. 220) for at forhindre udskridning, afstivning, eller trække på forbenene under testen. <ol><li> I denne test vil afstanden, det tager for dyret at tage et skridt med forelimb at blive undersøgt for at genvinde sin balance registreres. </li><li> Dyr i en studiegruppe skal være ca samme vægt, størrelse og alder som store forskelle i kropsvægt kan medføre variation i baseline afstand er nødvendig for at opretholde tyngdepunkt for et bestemt dyr 19. En fingeret gruppe skal væremedtaget, mens du bruger PIT at kontrollere, at ændringer i adfærd skyldes regenerering eller nyttiggørelse snarere end alder og vægtøgning. </li></ol></li><li> Hold et dyr på en bordplade i en behagelig stilling og give begge forelimbs at nå overfladen, bør dyret komfortabelt være i en position &quot;trillebør&quot; med deres krop på næsten 90 ° fra bordet. Bemærk, at det er vigtigt at holde dyret i en mere lodret position. Dette vil give en mere ensartet distance er nødvendig for at udløse et skridt til at genvinde tyngdepunkt. </li><li> Let begrænse et forben mod dyrets krop og tilpasse rottens næse med nullinien set ovenfra. </li><li> Flyt rotte fremad. Dette vil overflytte dyrets tyngdepunkt fremad stimulere dyret til at gå til at genvinde sin balance. </li><li> Optag den nye position af næsen efter rotte trin to gange og anvendes gennemsnittet af disse to trin som afstanden er nødvendig for at udløse et trin. </li><li> Test hver forelimb uafhængigt 5x, hvilket bringer dyret tilbage til position 0 og kontrollere, at dyret fortsat at være afslappet i forsøgslederen hænder, før du fortsætter til at sikre ensartede resultater. </li><li> Optag på balancebesvær Test (PIT) Resultat Sheet, forudsat. Denne test kan udføres dagligt, og det anbefales, at dyrene testes mindst én gang ugentligt under hele forsøget. </li></ol> 3. Pasta Håndtering Test <ol><li> Test Resumé: Brug denne test til at bestemme den tid, det tager at spise et stykke af pasta og præference pote i løbet af en pasta-spiser session. I denne test bruger 4,0 cm strenge af tørret pasta (tynde spaghetti, diameter ~ 1,6 mm). Testen skal administreres på omtrent samme tidspunkt hver test dag. Gnavere generelt spiser tør pasta let, men anbefales 4-6 timers tilbagetrækning mad, før test, hvis dette ikke sker. </li><li> Basismålingerne skal erhverves 1-2 uger førtil skade. Forud for grundlæggende registreringer skal rotter gives den samme type pasta i deres hjem bur for at forberede dem til test. Derefter tillade rotter spiser pasta i et testkammer og registrere tid til at spise pasta. Skal placeres pastastykker nær forsiden af ​​testkammeret hvor der kan ses let anvendelse af forben. Hver pasta-spise session bør omfatte spise mindst tre stykker af pasta. Rotter anses dygtige i at spise pasta, hvis deres pasta-spise tid er konsistent i mindst 3 dage. </li><li> Efter træning rotterne til at spise pasta konsekvent i afprøvningen kammer, placere rotter i optagelsen kamre. </li><li> Placer pasta stykker på gulvet nær forsiden af ​​testkammeret og optage tid til at spise et stykke af pasta, forelimbs anvendte, og placeringen af ​​de forbenene, som ses på Pasta Håndtering Score ark. </li><li> Denne test kan udføres dagligt, men det anbefales at udføre det ugentligt under iagttagelse af dyrenes vægt som to ikke over-fodre dyrene. </li></ol> Bemærk: Den Pasta Håndtering Score ark giver plads til at optage tid til at spise pasta og pote brug, svarende til de data, der indgår i denne undersøgelse. Vi har også medtaget områder for at optage yderligere detaljer om pote brug under en pasta spise session, såsom pote position.

<ol>
	<li>Anderson, K. D., Abdul, M., Steward, O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Quantitative+assessment+of+deficits+and+recovery+of+forelimb+motor+function+after+cervical+spinal+cord+injury+in+mice.">Quantitative assessment of deficits and recovery of forelimb motor function after cervical spinal cord injury in mice.</a> Exp Neurol. 190, 184-191 (2004).</li><li>Anderson, K. D., Gunawan, A., Steward, O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Quantitative+assessment+of+forelimb+motor+function+after+cervical+spinal+cord+injury+in+rats:+relationship+to+the+corticospinal+tract.">Quantitative assessment of forelimb motor function after cervical spinal cord injury in rats: relationship to the corticospinal tract.</a> Exp Neurol. 194, 161-174 (2005).</li><li>Anderson, K. D., Gunawan, A., Steward, O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Spinal+pathways+involved+in+the+control+of+forelimb+motor+function+in+rats.">Spinal pathways involved in the control of forelimb motor function in rats.</a> Exp Neurol. 206, 318-331 (2007).</li><li>Anderson, K. D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Forelimb+locomotor+assessment+scale+(FLAS):+novel+assessment+of+forelimb+dysfunction+after+cervical+spinal+cord+injury.">Forelimb locomotor assessment scale (FLAS): novel assessment of forelimb dysfunction after cervical spinal cord injury.</a> Exp Neurol. 220, 23-33 (2009).</li><li>Ballermann, M., Metz, G. A., McKenna, J. E., Klassen, F., Whishaw, I. Q. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+pasta+matrix+reaching+task:+a+simple+test+for+measuring+skilled+reaching+distance,+direction,+and+dexterity+in+rats.">The pasta matrix reaching task: a simple test for measuring skilled reaching distance, direction, and dexterity in rats.</a> J Neurosci Methods. 106, 39-45 (2001).</li><li>Cao, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nogo-66+receptor+antagonist+peptide+(NEP1-40)+administration+promotes+functional+recovery+and+axonal+growth+after+lateral+funiculus+injury+in+the+adult+rat.">Nogo-66 receptor antagonist peptide (NEP1-40) administration promotes functional recovery and axonal growth after lateral funiculus injury in the adult rat.</a> Neurorehabil Neural Repair. 22, 262-278 (2008).</li><li>Dai, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Delayed+rehabilitation+with+task-specific+therapies+improves+forelimb+function+after+a+cervical+spinal+cord+injury.">Delayed rehabilitation with task-specific therapies improves forelimb function after a cervical spinal cord injury.</a> Restorative Neurology and Neurosciencel. 29, 91-103 (2011).</li><li>Dai, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Activity-based+therapies+to+promote+forelimb+use+after+a+cervical+spinal+cord+injury.">Activity-based therapies to promote forelimb use after a cervical spinal cord injury.</a> J Neurotrauma. 26, 1719-1732 (2009).</li><li>Gensel, J. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Behavioral+and+histological+characterization+of+unilateral+cervical+spinal+cord+contusion+injury+in+rats.">Behavioral and histological characterization of unilateral cervical spinal cord contusion injury in rats.</a> J Neurotrauma. 23, 36-54 (2006).</li><li>Gharbawie, O. A., Whishaw, P. A., Whishaw, I. Q. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+topography+of+three-dimensional+exploration:+a+new+quantification+of+vertical+and+horizontal+exploration,+postural+support,+and+exploratory+bouts+in+the+cylinder+test.">The topography of three-dimensional exploration: a new quantification of vertical and horizontal exploration, postural support, and exploratory bouts in the cylinder test.</a> Behav Brain Res. 151, 125-135 (2004).</li><li>Kim, D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Transplantation+of+genetically+modified+fibroblasts+expressing+BDNF+in+adult+rats+with+a+subtotal+hemisection+improves+specific+motor+and+sensory+functions.">Transplantation of genetically modified fibroblasts expressing BDNF in adult rats with a subtotal hemisection improves specific motor and sensory functions.</a> Neurorehabil Neural Repair. 15, 141-150 (2001).</li><li>Liu, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Transplants+of+fibroblasts+genetically+modified+to+express+BDNF+promote+regeneration+of+adult+rat+rubrospinal+axons+and+recovery+of+forelimb+function.">Transplants of fibroblasts genetically modified to express BDNF promote regeneration of adult rat rubrospinal axons and recovery of forelimb function.</a> J Neurosci. 19, 4370-4387 (1999).</li><li>Metz, G. A., Whishaw, I. Q. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cortical+and+subcortical+lesions+impair+skilled+walking+in+the+ladder+rung+walking+test:+a+new+task+to+evaluate+fore-+and+hindlimb+stepping,+placing,+and+co-ordination.">Cortical and subcortical lesions impair skilled walking in the ladder rung walking test: a new task to evaluate fore- and hindlimb stepping, placing, and co-ordination.</a> J Neurosci Methods. 115, 169-179 (2002).</li><li>Montoya, C. P., Campbell-Hope, L. J., Pemberton, K. D., Dunnett, S. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+"staircase+test":+a+measure+of+independent+forelimb+reaching+and+grasping+abilities+in+rats.">The "staircase test": a measure of independent forelimb reaching and grasping abilities in rats.</a> J Neurosci Methods. 36, 219-228 (1991).</li><li>Schallert, T., Fleming, S. M., Leasure, J. L., Tillerson, J. L., Bland, S. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=CNS+plasticity+and+assessment+of+forelimb+sensorimotor+outcome+in+unilateral+rat+models+of+stroke,+cortical+ablation,+parkinsonism+and+spinal+cord+injury.">CNS plasticity and assessment of forelimb sensorimotor outcome in unilateral rat models of stroke, cortical ablation, parkinsonism and spinal cord injury.</a> Neuropharmacology. 39, 777-787 (2000).</li><li>Schallert, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Tactile+extinction:+distinguishing+between+sensorimotor+and+motor+asymmetries+in+rats+with+unilateral+nigrostriatal+damage.">Tactile extinction: distinguishing between sensorimotor and motor asymmetries in rats with unilateral nigrostriatal damage.</a> Pharmacol Biochem Behav. 16, 455-462 (1982).</li><li>Schrimsher, G. W., Reier, P. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Forelimb+motor+performance+following+cervical+spinal+cord+contusion+injury+in+the+rat.">Forelimb motor performance following cervical spinal cord contusion injury in the rat.</a> Exp Neurol. 117, 287-298 (1992).</li><li>Woodlee, M. T., Kane, J. R., Chang, J., Cormack, L. K., Schallert, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Enhanced+function+in+the+good+forelimb+of+hemi-parkinson+rats:+compensatory+adaptation+for+contralateral+postural+instability?.">Enhanced function in the good forelimb of hemi-parkinson rats: compensatory adaptation for contralateral postural instability?.</a> Exp Neurol. 211, 511-517 (2008).</li><li>Khaing, Z. Z., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Assessing+forelimb+function+after+unilateral+cervical+spinal+cord+injury:+novel+forelimb+tasks+predict+lesion+severity+and+recovery.">Assessing forelimb function after unilateral cervical spinal cord injury: novel forelimb tasks predict lesion severity and recovery.</a> J Neurotrauma. 29, 488-498 (2012).</li><li>Allred, R. P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+vermicelli+handling+test:+a+simple+quantitative+measure+of+dexterous+forepaw+function+in+rats.">The vermicelli handling test: a simple quantitative measure of dexterous forepaw function in rats.</a> J Neurosci Methods. 170, 229-244 (2008).</li><li>Tennant, K. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+vermicelli+and+capellini+handling+tests:+simple+quantitative+measures+of+dexterous+forepaw+function+in+rats+and+mice.">The vermicelli and capellini handling tests: simple quantitative measures of dexterous forepaw function in rats and mice.</a> J Vis Exp. , e2076 (2010).</li><li>Ballion, B., Morin, D., Viala, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Forelimb+locomotor+generators+and+quadrupedal+locomotion+in+the+neonatal+rat.">Forelimb locomotor generators and quadrupedal locomotion in the neonatal rat.</a> The European journal of neuroscience. 14, 1727-1738 (2001).</li><li>Ho, S. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Rhythmic+motor+activity+and+interlimb+co-ordination+in+the+developing+pouch+young+of+a+wallaby+(Macropus+eugenii.">Rhythmic motor activity and interlimb co-ordination in the developing pouch young of a wallaby (Macropus eugenii.</a> The Journal of physiology. 501 (Pt 3), 623-636 (1997).</li><li>Whishaw, I. Q., Coles, B. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Varieties+of+paw+and+digit+movement+during+spontaneous+food+handling+in+rats:+postures,+bimanual+coordination,+preferences,+and+the+effect+of+forelimb+cortex+lesions.">Varieties of paw and digit movement during spontaneous food handling in rats: postures, bimanual coordination, preferences, and the effect of forelimb cortex lesions.</a> Behav Brain Res. 77, 135-148 (1996).</li></ol>

Ingen interessekonflikter erklæret.

Cervikal rygmarvsskade (CsCl) kan resultere i ødelæggende og liv ændre skader i patienter. Der er en række af cervikale rygmarvsskade modeller udviklet hos gnavere, der anvendes til at studere plasticitet de neurale substrater og terapeutiske midler. Udvikling følsom, effektiv, reproducerbar og nem at bruge adfærdsmæssige test til at vurdere funktionelle underskud og bedring efter CsCI er et vigtigt mål. Her beskriver vi i detaljer brugen af ​​tre sådanne adfærdsmæssige test: lemmer vekslen, postural ustabilitet og pasta håndtering. Rygmarvsskader i gnavere, som i den menneskelige befolkning, er en heterogen skade. En meget lignende skade kan fremkalde en række adfærdsmæssige underskud. Derfor er det vigtigt at bestemme sværhedsgraden af ​​læsioner i tilskadekomne dyr. Vi fandt, at lemmer vekslen opgave er en meget effektiv måde at afgøre, om den contralesional side er beskadiget efter en ensidig skade (hemisection eller contusion typen skade) til den cervikale rygmarv 19. Data fra vores gruppe viste, at anvendelsen af ​​dette led vekslen opgave kan bestemme sværhedsgraden af ​​den skade inden for den første uge efter skade. Desuden mere alvorligt såret dyr (ikke-generatorer) havde en signifikant anderledes opsving profil i forhold til generatorer (ved hjælp af forelimb bevægelsesmæssigt skalaen). Derfor lemmer vekslen opgave er ekstremt nyttige i at gruppere de sårede rotter i generatorer og ikke-generatorer, især hvis undersøgelsen omfatter kronisk behandling for at sikre, at der er en ligelig fordeling af læsion sværhedsgraden i hver behandlingsgruppe. Det anbefales, at forelimb-vekslen test anvendes i kombination med andre opgaver, der kan undersøge anvendelsen af ​​dyrenes forelimbs (såsom forelimb bevægeapparatet skala eller cylinderen pote præference test). Mens administrere denne test er det bydende nødvendigt, at forsøgslederen udføre testen det samme antal gangemed hver hånd (fx to gange med den venstre hånd og to gange med den højre) for at minimere virkningen af forsøgslederen håndstilling på rotternes opførsel. Denne test er kun effektiv, hvis dyret er afslappet i eksperimentatorens hænder, de 2-3 uger til håndtering foreslåede må give afslapning. Endvidere når dyret er afslappet, skal forsøgslederen holde dyret på næsten 90 ° i en trillebør position for at forhindre indenfor dyr variation. Den forelimb-vekslen test kan også give indsigt på tværs af spinal neurale forbindelser, når dyrene er i stand til at træde individuelt med en pote, men er i stand til at udføre en vekslen opgave. Til normal firbenede bevægelse i dyr, såsom rotter, mange områder af hjernen samt lokale centrale mønster-generatorer (CpG&#39;er) langs længden af ​​rygmarven er involveret. Specifikt for forelimb rytmisk bevægelse er de cervikale spinal segmenter, C3-C6 menes at være vigtig 22. Tidligere, vi descriseng anatomiske forskelle mellem generatorer og ikke-generatorer i læderede dyr (en lateral hemisection på C3/C4 blev foretaget) og fandt mere skade på contralesional dorsale kolonne og corticospinal tarmkanalen i ikke-alternerende dyr 18. Det menes, at for forben bevægelse, rytmisk mønster generator er til stede på hvert niveau af livmoderhalskræft hemi-segmentet, og at de på tværs af ledningen inhibitor forbindelser er ansvarlige for vekslen 23. Vores tidligere anatomiske fund indebærer også, at skader på contralesional side af rygmarven kan forårsage forstyrrelser i den rytmiske motor output (såsom vekslen), hvorimod hvis contralesional af rygmarven er mere intakt, er mere tilbøjelige til de rytmiske motorudgange fungere normalt. Vi har ikke observere betydelig skade på nogen contralesional mediale ventrale dele af snore og dermed denne analyse blev ikke udført. Postural ustabilitet testen beskrevet her er en ver<html> y nyttig test, fordi det kan detektere ændringer i både forben (ipsi-og contralesional) forårsaget af en ensidig læsion. Det er vigtigt at bemærke, at denne test må kun administreres, når dyret er afslappet i forsøgslederen hænder. Det er vores erfaring, kan dette tage daglige håndtering af dyrene i 2-3 uger. Når forsøgslederen og dyret er komfortable, denne test er meget følsom og kan bruges til at indhente data meget konsekvente forskydning for hvert forben. Hvis dyret er anspændt, kan forsøgslederen hold forsigtigt dyret og flytte dem op fra og ned på bordet, indtil dyret er komfortable og forstår, at bordet er et sikkert sted. Når dyret er afslappet, er det vigtigt at holde dyrene i en trillebør position på næsten 90 ° i ensartede resultater. Denne test er nem at administrere og giver indsigt end andre adfærdsmæssige test ved at give oplysninger om kompensation og underskud med en enkel opgave. t &quot;&gt; Rotter let spise tør pasta efter træning foran kameraet. Derfor pasta håndtering er en forholdsvis nem test til at administrere. I denne undersøgelse, vi var registrering og brug af data til lemmer brug (venstre, højre eller begge) og tid at spise pasta alene. En mere detaljeret analyse, herunder pote tilpasninger under pasta spise er blevet beskrevet tidligere i dyr med skader såsom ensidige iskæmiske læsioner og ensidig striatale dopaminudtømning 20,21,24. Derfor er det muligt at udvikle og anvende en mere . sensitiv analyse fra pasta spise test efter CsCI Vi inkluderede paw position på helt ark, da dette kan afsløre håndethed eller evne med hver hånd Endvidere er vi bemærke grebet af hver pote. nogle dyr hvile deres pote på den ene side af pasta, bruger det måske som en støtte, snarere end greb pasta i løbet af spise. Hvis dyrene er tilbageholdende med at spise pasta, en fødevare afsavn skridt kan indføres til protokollen før testning.

Cervikal rygmarvsskade (CsCl) er den mest udbredte form for SCI patienter, svarende til ca 62% af alle lokaliteter af fællesskabsbetydning ( <a href="http://www.spinalcord.uab.edu" target="_blank">http://www.spinalcord.uab.edu</a> ). Skader på livmoderhalskræft rygmarven kan resultere i nedskrivninger i de øvre ekstremiteter samt vejrtrækning. En nylig undersøgelse af patienter med CsCl tyder på, at en delvis eller fuld funktion af armen og / eller hånden anses for at være en vigtig prioritet 1. Derfor udvikler CsCl modeller og tilknyttede adfærdsmæssige analyser, der er let, følsom og pålidelig til brug er et vigtigt mål. Der er flere nyttige adfærdsmæssige test for at vurdere forben funktion efter CsCI i gnavere 1-17, men mange af disse tests er svære at bruge og kræver specialiseret udstyr. Pasta håndtering tests er blevet udviklet af andre grupper 18,19, men disse tests kræver, at dyrene blive filmet i bestemte pasta spise bure, der kræver en languddannelse periode, mens metode foreslår vi kan udføres i dyrenes hjemburet. Tidligere beskrevne pasta tests kræver betydelig analysetid og ofte dyre software, i modsætning til den her beskrevne test. Målet med vores metode er at udvikle og anvende adfærdsmæssige test, der er nemme at bruge, pålidelig, og kræver ikke dyrt udstyr. Konkret forelimb trin-vekslen test beskrevet her giver forskerne at anslå læsion volumen tidligt efter skade, hvilket giver et middel til at skabe tilsvarende behandlingsgrupper før en kronisk behandling administreres. I denne undersøgelse, vi beskriver i detaljer, tre nye adfærdsmæssige test: (1) forben trin-vekslen, (2) postural ustabilitet, og (3) pasta håndtering. Fastsættelsen af ​​ret adfærdsmæssige test til at bruge kan være svært. Faktisk føler vi, at ingen adfærdsmæssige test kan vurdere, hvordan forbenene tilstrækkeligt. Derfor foreslår vi, ved hjælp af en kombination af nogle adfærdsmæssige test til røvess forben funktion efter SCI. Kategorisk sagt, bør man anvende en åben-felt locomotor typen opgave (f.eks forelimb bevægelsesmæssigt skala, cylinder) når dyrene vurderes om brugen af deres forben under normal bevægelse, og en opgave specifik test, hvor dyrene bliver bedt om at udføre en bestemt opgave involverer brug af deres forben (f.eks, pasta spise, postural ustabilitet, gribestyrke, etc.). De adfærdsmæssige forsøg beskrevet her i detaljer, er nyttige til bestemmelse af læsion sværhedsgrad på ~ en uge efter læsion (forben trin-vekslen, postural ustabilitet, pasta håndtering) virkningerne af en ensidig læsion på contralesional forben (forben trin-vekslen, postural ustabilitet ) og fine motor bevægelse af forbenene (pasta håndtering). Kendskab sværhedsgraden og virkningerne af læsionen anvendes, kan også diktere de passende adfærdsmæssige test. Hvis finmotoriske bevægelser i håndleddet er ikke mulig efter læsion ved hjælp af en test, der måler og quantiferne brugen af ​​forelimb poter er upassende. For eksempel er mange af de tidligere beskrevne pasta håndtering tests ser mere i dybden på de enkelte bevægelser af cifre, vi fandt imidlertid med sværhedsgraden og placeringen af ​​vores skade, dette var irrelevant, og i stedet observerede forskelle i den samlede placering af lemmet. Forskere kan blive fristet til at gennemføre mange adfærdsmæssige test og bruge en stikprøve af dem til demonstration baseret på resultaterne, men det anbefales, at der for hver eksperimentel model der anvendes en pilotundersøgelse er udført for at bestemme passende adfærdsmæssige test for læsionen. Derfor er det vigtigt at bemærke, at brugeren skal have mindst nogle forudgående viden om den type af underskud og omfanget af en bestemt læsion type, før der træffes beslutning om adfærdsmæssige test, der skal anvendes. Vurdering af læsion sværhedsgrad baseret på adfærdsmæssige ydeevne giver også behandlingsgrupper, der skal oprettes med en ligelig fordeling af læsion sværhedsgrad før behandlingling administreres.

<table border="1">
 <tbody>
 <tr>
 <td>Name of Material/ Equipment</td>
 <td>Company</td>
 <td>Catalog Number</td>
 <td>Comments/Description</td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Sand paper</td>
 <td>3M</td>
 <td>5097</td>
 <td>3M Gold Fre-Cut Sandpaper was used. 
 Any 220-grit sandpaper would work well </td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Dry Pasta</td>
 <td>Skinner</td>
 <td></td>
 <td>Skinner Thin Spaghetti was used. It is available at Walmart</td>
 </tr>
 </tbody>
</table>

assessing forelimb function after unilateral cervical sci using novel tasks: limb step-alternation, postural instability and pasta handling

Cervikal rygmarvsskade (CsCl) kan medføre ødelæggende neurologiske udfald, herunder værdiforringelse eller tab af overekstremitet og håndfunktion. Et flertal af rygmarvsskader hos mennesker optræder på den cervikale niveauer. Derfor udvikler livmoderhalskræft skade modeller og udvikle relevante og følsomme adfærdsmæssige test er af stor betydning. Her beskriver vi brug af en nyudviklet forben trin-vekslen test efter cervikal rygmarvsskade hos rotter. Derudover beskriver vi to adfærdsmæssige test, der ikke har været brugt efter rygmarvsskade: en postural ustabilitet test (PIT), og en pasta-håndtering af test. Alle tre adfærdsmæssige test er meget følsomme over for skade og er nemme at bruge. Vi føler derfor, at disse adfærdsmæssige test kan være medvirkende til at undersøge terapeutiske strategier efter CsCI.

Vi anbefaler, at dyr skal testes regelmæssigt hele eksperiment i en gentagen foranstaltninger type eksperiment for bedre analyse og til at analysere forbedring over tid. Forben Step-vekslen Test Denne test er beregnet til at bestemme et dyrs evne til at skifte mellem brug af sine forelimbs. Brug forlemmet trin vekslen test, kun 50% af dyrene var i stand til at skifte mellem anvendelsen af deres forben efter CsCI 19 ved 12-16 uger efter skade (fig. 1A). Næste vi introduceret en forsinkelse (5 sek) ved at holde dyret stationært efter det første trin, før du flytter dyret frem for det andet trin. Kun 50% af de dyr, der var skiftevis brug af deres lemmer (25% af det samlede læderede gruppe), var i stand til at skifte efter en 5 sekunders forsinkelse (figur 1B). Vi korreleret disse resultater med anatomiske studier, og analysen viste, at generatorer har significantly større område af sparet corticospinal tarmkanalen [F (1,1) = 5,56, p &lt;0,05], og dorsale søjle [F (1,1) = 19,2, p &lt;0,003] på contralesional side 19. Disse data indikerer, at forlemmet trin vekslen test kan forudsige alvorligheden af ​​læsionen samt unilaterality af læsionerne. Denne test kan resultere i nominel kategorisk data, der skal analyseres med en analyse gentagne foranstaltninger. I dette eksempel var det ikke en gentagen foranstaltning, vi anvendte en tid-punkt til at illustrere forskellen mellem grupperne. Hvert dyr vil blive kategoriseret som en &quot;generator&quot; eller en &quot;ikke-generator&quot;, adskillelse af dyrene i to grupper af skader (moderat vs alvorlige, henholdsvis). Balancebesvær Test Ensidige læsioner af rygmarven kan medføre ændringer, ikke blot til den nedskrevne og / eller berørt lemmer, men også til den ikke-nedsat lemmer. Den balancebesvær test (PIT) var tidligere described og anvendes til dyr med en gnaver-model af Parkinsons sygdom 18 og i en gnaver-model af CsCI 19. Vi brugte PIT efter CsCI og fandt, at der var en signifikant effekt af læsion status [F (1,1) = 8,17, p &lt;0,01]. Desuden forben forskydning (afstand at genvinde tyngdepunkt) var signifikant større i ipsilesional side (højre forben) af tilskadekomne dyr i forhold til dyr med simuleret operation (6.00 ± 0.24 cm versus 8.00 ± 0.10 cm, p &lt;0,0001, figur 2 ). Afstanden forskydning på contralesional forelimb var betydeligt mindre i læderede dyr i forhold til sham-opererede dyr (6,00 ± 0,25 cm til sham versus 4,00 ± 0,10 cm for CsCl, p &lt;0,0001, Figur 2). Dette resultat indikerer, contralesional forben resulterede også i ændringer som følge af læsion på den modsatte side (dvs. ændringer i postural tilpasning af de contralesional foreliMB til genvinde tyngdepunkt). Data fra denne test vil være kvantitativ og bør analyseres ved hjælp af en gentagne målinger ANOVA til at undersøge ændringer i grupper i hele et eksperiment. Pasta Håndtering Test Pasta håndtering var designet til at teste den dygtige brug af forbenene, mens man spiser et stykke af tørret pasta. En lignende test er blevet brugt tidligere til at påvise mangler i dygtige brug af forelimbs i dyremodeller af ensidig slagtilfælde og Parkinsons sygdom 20,21 og efter CsCI 19.. Ved kroniske tidspunkter efter skaden (12 uger efter skade), alle humbug dyr spiste pasta med begge poter i løbet af testperioden. I læderede gruppe, fandt vi, at den samlede tid til at spise et stykke pasta svarer til kontrolgruppen (figur 3). Men flere generatorer (mildere skade; 10 ud af 15) var i stand til at bruge deres ipsilesional forben sammenlignet med ikke-generatorer (alvorligt kvæstet gruppe; 1 ud af 7; <strong&gt; Figur 3). Pastaen håndtering af test giver data, som er både kontinuerlig og kvantitativ (tid til at spise pasta), og kategorisk (pote brug), og bør analyseres korrekt. <img alt="Figur 1" fo:content-width="6in" src="/files/ftp_upload/50955/50955fig1highres.jpg" /> Figur 1.. Kronisk vurdering af forben funktion ved hjælp af forelimb trin-vekslen test afslørede to forskellige grupper af dyr med forskellig læsion sværhedsgrad. Dyr viste en forskel i adfærd under fremad træde med begge poter. Kun 50% af de læderede dyr vekslede poter samtidig intensivere (generatorer, 5 ud af 10 læderede rotter), mens de andre viste en mangel på trin-vekslen ved at tage to contralesional skridt i en række (ikke-generatorer, 5 ud af 10 læderet rotter). Flere dyr viste denne tendens til at tage flere contralesional trin, hvis en 5 sekunders forsinkelse blev indført mellem steps (8 ud af 10 læderede rotter). <img alt="Figur 2" fo:content-width="4.6in" src="/files/ftp_upload/50955/50955fig2highres.jpg" /> .. Figur 2. Kronisk forben adfærdsmæssige vurdering ved hjælp af postural instabilitet prøve (PIT) Som forventet ipsilesional forben hos dyr med cervikal rygmarvsskade (CsCI) havde signifikant større forskydning afstand end dyr med simuleret operation (6 cm versus 8 cm * p &lt;0,0001). Desuden forskydningsafstanden på contralesional forben var signifikant mindre i læderede dyr i forhold til sham-opererede dyr (6 cm versus 4 cm * p &lt;0,0001). Dette kan tyde på forbedret funktion af det contralesional lemmer under PIT i læderede dyr. <img alt="Figur 3" fo:content-width="6in" src="/files/ftp_upload/50955/50955fig3highres.jpg" /> <sTrong&gt; Figur 3.. forben vurdering ved hjælp af pasta håndtering og spise test viste markante forringelser i læderede ikke-generatorer. Dyrene fik en standard stykke pasta. Paw brug og tid til at spise pasta blev registreret. Resultaterne viste, at et lavt antal generatorer (33%) udelukkende brugt deres contralesional forben (som angiver mere alvorlige nedskrivninger) i forhold til ikke-generatorer (86%). Hertil kommer, dyr i alle tre grupper (humbug, læderede generatorer, og læderede ikke-vekselstrømsgeneratorer) tog en tilsvarende længde af tid til at spise pasta (p &lt;0,05). <a href="http://www.jove.com/files/ftp_upload/50955/50955fig3large.jpg" target="_blank">Klik her for at se større figur</a> .

Watch this Scientific Journal Video about Assessing Forelimb Function after Unilateral Cervical SCI using Novel Tasks: Limb Step-alternation, Postural Instability and Pasta Handling at JoVE.com

Assessing Forelimb Function after Unilateral Cervical SCI using Novel Tasks: Limb Step-alternation, Postural Instability and Pasta Handling

Tre nye adfærdsmæssige test (forben trin-vekslen, postural ustabilitet test, pasta håndtering test) for at evaluere forben funktion efter cervikal rygmarvsskade hos gnavere er beskrevet.

Vurdere forben Funktion efter ensidig Cervikal SCI hjælp Novel Opgaver: Limb Step-vekslen, balancebesvær og Pasta Håndtering

Cervical spinal cord injury (cSCI) can cause devastating neurological deficits, including impairment or loss of upper limb and hand function. A majority ...

Research

JoVE Journal

Behavior

Automated Visual Cognitive Tasks for Recording Neural Activity Using a Floor Projection Maze

Automatiserede Visual kognitive opgaver for optagelse neurale aktivitet Brug et gulv Projection Maze

Neuropsychological tasks used in primates to investigate mechanisms of learning and memory are typically visually guided cognitive tasks. We have ...

Uncovering Beat Deafness: Detecting Rhythm Disorders with Synchronized Finger Tapping and Perceptual Timing Tasks

Afsløring beat Døvhed: Afsløring rytmeforstyrrelser med synkroniseret Finger Tapping og Sanselig Timing Opgaver

A set of behavioral tasks for assessing perceptual and sensorimotor timing abilities in the general population (i.e., non-musicians) is presented here ...

Performing Behavioral Tasks in Subjects with Intracranial Electrodes

Udførelse Adfærdsmæssige opgaver hos forsøgspersoner med Intrakranielle elektroder

Patients having stereo-electroencephalography (SEEG) electrode, subdural grid or depth electrode implants have a multitude of electrodes implanted in ...

Acquisition of a High-precision Skilled Forelimb Reaching Task in Rats

Erhvervelse af en Høj præcision Faglært forben Nå Task i rotter

Movements are the main measurable output of central nervous system function. Developing behavioral paradigms that allow detailed analysis of motor ...

Using Fiberless, Wearable fNIRS to Monitor Brain Activity in Real-world Cognitive Tasks

Using Fiberless, Wearable fNIRS til Monitor hjerneaktivitet i Real-world kognitive opgaver

Functional Near Infrared Spectroscopy (fNIRS) is a neuroimaging technique that uses near-infrared light to monitor brain activity. Based on neurovascular ...

Event-related Potentials During Target-response Tasks to Study Cognitive Processes of Upper Limb Use in Children with Unilateral Cerebral Palsy

Event-relaterede potentialer Under Target-respons Opgaver til at studere kognitive processer af overekstremiteterne anvendes til børn med Ensidig cerebral parese

Unilateral Cerebral Palsy (CP) is a neurodevelopmental disorder that is a very common cause of disability in childhood. It is characterized by unilateral ...

Comparing the Frequency Effect Between the Lexical Decision and Naming Tasks in Chinese

Sammenligning af Frequency Effect Mellem Leksikalsk beslutning og Navngivning Opgaver i kinesisk

In psycholinguistic research, the frequency effect can be one of the indicators for eligible experimental tasks that examine the nature of lexical access. ...

Sit-to-stand-and-walk from 120% Knee Height: A Novel Approach to Assess Dynamic Postural Control Independent of Lead-limb

Sit-til-stand-og-gåtur fra 120% Knee Højde: En ny tilgang til Vurdere Dynamic Postural kontrol Uafhængigt af Lead-lemmer

Individuals with sensorimotor pathology e.g., stroke have difficulty executing the common task of rising from sitting and initiating gait (sit-to-walk: ...

The Knob Supination Task: A Semi-automated Method for Assessing Forelimb Function in Rats

Knop Supination opgave: En halvautomatisk metode til vurdering af Forelimb funktion i rotter

Tasks that accurately measure dexterity in animal models are critical to understand hand function. Current rat behavioral tasks that measure dexterity ...

Control of Eating Behavior Using a Novel Feedback System

Kontrol af spise adfærd ved hjælp af en roman Feedback-System

Subjects eat food from a plate that sits on a scale connected to a computer that records the weight loss of the plate during the meal and makes up a curve ...