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 ønsker å takke støtte fra Mission Connect, et prosjekt av TIRR Foundation (CES og ZZK), Craig Neilsen Foundation (CES) og NSF Graduate Research Fellowship (Grant #: 2011112479 til SAG).

Alle dyr prosedyrer ble utført i samsvar med godkjente protokoller med den interne IACUC ved University of Texas i Austin og under National Institutes of Health (NIH) retningslinjer. Dyr som brukes i denne studien hadde en C3/C4 lateral contusion skade ved hjelp av et Infinite Horizon nedslaget, eller en C3/C4 lateral hemisection modell og disse metodene kan brukes mer generelt til andre modeller 18. Vi anbefaler at forskerne teste dyr for to uker før skaden, tre dager etter skade og regelmessig (f.eks ukentlig) for varigheten av studien. Når du utfører atferdstester på innlegget kirurgiske dyr, spesielt på tre dager etter operasjonen, må man sørge for at dyrene har kommet tilstrekkelig fra operasjonen og at de atferdsmessige testprosedyrer ikke føre til ytterligere smerte eller stress for dyrene. Generelt kan 2-3 uker etter behandling, og pre-test være nødvendig før kirurgi. Dette innebærer å få dyret komfortabel for testomgivelsene ved å håndtere dem på en lignende måte til hvordan de vil bli behandlet under testing, så vel som tillater dyret å bevege seg fritt rundt på testoverflaten. Det er også viktig å få dyret som brukes til å bli holdt, kan dette gjøres ved å flytte dyret på og i nærheten av testoverflaten i ikke-direkte bevegelser for å akklimatisere seg til dyret å håndtere. Det er også viktig å slappe av dyrene i begynnelsen og i mellom testøkter. Å slappe av dyrene, holde dyret på et bord i et forbena beskyttet bærende holdning, i en &quot;trillebår&quot; posisjon og sprette dyret forsiktig på bordplaten slik at forbein å berøre overflaten. Dette lærer dyrene til å oppfatte under dem for et stabilt underlag og er et viktig og nødvendig skritt i prosedyren fordi det sikrer at dyrene er avslappet før testen starter. En. Forbena Step-veksling Test <ol><li> Oppsummering Test: Plasser dyrene med begge forbein berøre bordplaten for å avgjøre hvorvidt de alternative bruken av forbena. Flytt rotte fremover, skiftende deres tyngdepunkt, og tvinger dem til å prøve å gå. Denne test ble gjentatt fire ganger med hvert dyr, og hvis et dyr viser evne til å veksle ved, eller høyere enn, 75%, er det ansett å være en vekselstrømsgenerator. Dette er en tvungen bevegelse oppgave, så dyr som anses som ikke-dynamoer vil gjentatte ganger gå med samme forbena. </li><li> Hold et dyr på et bord i et forbena-bare vektbærende holdning, i en &quot;trillebår&quot; posisjon med kroppen sin på nesten 90 ° fra bordet. </li><li> Når dyret vises avslappet, skyver dyret frem til å bevege seg langs overflaten på bordplaten. </li><li> Bestemme og registrere om rotte veksler bruker av forbein mens du flytter over overflaten. </li><li> Merk og ta forbena som startet bevegelsen og om dyret kan alternere eller ikke on forbena Step-Veksling Test Score Sheet (følger med). </li><li> Gjenta denne testen minst to ganger mens du holder dyret med en hånd (høyre eller venstre hånd). Gjenta minst to ganger, igjen ved å holde dyret på den annen side. </li><li> Hvis rotter viste denne evnen, kan step-veksling testes igjen ved å innføre en 5 sek vente etter den første skritt for å finne ut om mønsteret av veksling fortsatt etter en forsinkelse. Legg merke til de resultater og rekord i poengsum ark. </li><li> Denne testen kan benyttes hver dag, og det anbefales at dyrene testes minst ukentlig for en gjentatt tiltak for eksperimentet. </li></ol> Merk: Det er viktig å veksle eksperimentator hånd posisjon siden det kan påvirke veksling oppførsel av forsøksdyrene. Step-veksling scoringslisten gitt kan brukes til å merke seg labben posisjon og bruke under stepping. Selv om vi ikke har innarbeidet disse data inn i vårt poengsystem i dag (vi har barebrukt veksling status å gruppere lesioned dyr i den aktuelle studien), kan brukerne lett inkludere paw posisjonsdata som en del av analysen, avhengig av det enkelte prosjekt. 2. Postural Ustabilitet Test <ol><li> Oppsummering Test: For denne adferdstest, holder rotter i en lignende posisjon som for forbena veksling test, men bør hver forbena testes individuelt. Bordplaten skal være dekket med sandpapir (nr. 220) til å hindre slipping, avstivning, eller ved å dra av forbena under testen. <ol><li> I denne testen, vil avstanden det tar for dyret å ta et skritt med forbena blir undersøkt for å gjenvinne sin balanse registreres. </li><li> Dyr i en studie-gruppen skal være omtrent den samme vekt, størrelse og alder så store forskjeller i kroppsvekt kan resultere i variasjoner i referanseavstand som er nødvendig for å opprettholde tyngdepunktet for et gitt dyr 19. En falsk gruppe bør væreinngår ved bruk av PIT for å verifisere at endringer i oppførsel skyldes regenerering eller gjenvinning fremfor alder og vekt. </li></ol></li><li> Hold et dyr på et bord i en komfortabel stilling og tillate begge forbena til å nå overflaten, bør dyret godt være i en &quot;trillebår&quot; posisjon med kroppen på nesten 90 ° i forhold til bordet. Legg merke til at det er viktig å holde dyret i en mer vertikal stilling. Dette vil gi en mer jevn avstand som trengs for å utløse et trinn for å gjenvinne tyngdepunkt. </li><li> Lett beherske ett forbena mot dyrets torso og justere rotte nese med null linjen som sett ovenfra. </li><li> Flytt rotte fremover. Dette vil skifte dyrets tyngdepunkt fremover stimulere dyret til å gå for å gjenvinne sin balanse. </li><li> Ta opp den nye stilling av nesen etter rotte trinn to ganger og bruke gjennomsnittet av disse to trinnene som avstanden som trengs for å utløse et trinn. </li><li> Test hver forelimb uavhengig 5x, bringe dyret tilbake til 0 posisjon og bekrefte at dyret fortsetter å være avslappet i eksperimentator hender før du fortsetter å sikre konsistente resultater. </li><li> Rekord på ustabil holdning Test (PIT) Resultat skjema, gitt. Denne test kan utføres daglig, og det anbefales at dyrene testes minst ukentlig for varigheten av eksperimentet. </li></ol> Tre. Pasta Håndtering Test <ol><li> Oppsummering Test: Bruk denne testen for å finne ut hvor lang tid det tar å spise et stykke pasta og labben preferanse under en pasta spisende økt. I denne testen bruker 4,0 cm trukket av tørr pasta (tynn spaghetti; diameter ~ 1,6 mm). Testen bør tas på omtrent samme tid hver dag testing. Gnagere generelt spiser tørr pasta lett, men er 4-6 timer med mat tilbaketrekking anbefalt før testing hvis dette ikke forekommer. </li><li> Basismålinger bør være anskaffet 1-2 uker førtil skade. Før registrert grunnverdiene bør rotter gis samme type pasta i deres hjem buret for å forberede dem for testing. Deretter la rottene å spise pasta i en testkammeret og ta deg tid til å spise pasta. Pastastykkene skal plasseres nær fronten av testkammeret, der kan observeres ved bruk av forelimbs lett. Hver pasta spisende økt bør inkludere å spise minst tre stykker av pasta. Rotter regnes dyktigere i å spise pasta hvis deres pasta-spising tid er konsistent i minst tre dager. </li><li> Etter å ha trent rottene til å spise pasta konsekvent i testkammeret, plasserer rotter i opptaks kamre. </li><li> Plasser pasta biter på gulvet nær fronten av testkammeret og rekordtid å spise et stykke pasta, forbein som brukes, og posisjonene til forbein, som sett på Pasta Håndtering Score ark. </li><li> Denne test kan utføres daglig, men det anbefales å utføre den ukentlige mens observere dyrenes vekt som to ikke over-mate dyrene. </li></ol> Merk: Pasta Håndtering Resultat arket har plass til notering tid til å spise pasta og pote bruk, ligner på de data som er inkludert i denne studien. Vi har også inkludert områder for å ta opp ytterligere detaljer om pote bruk under en pasta spising sesjon, for eksempel pote posisjon.

<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 erklært.

Cervical ryggmargsskade (CSCI) kan resultere i ødeleggende og livet forandre skader på pasienter. Det finnes en rekke cervikale ryggmargsskade modeller utviklet hos gnagere som er brukt til å studere plastisitet i nerve substrater og terapeutiske midler. Utvikling følsom, effektiv, reproduserbar og enkel å bruke atferdstester for å vurdere funksjonelle underskudd og gjenoppretting etter CSCI er et viktig mål. Her beskriver vi i detalj bruken av tre slike atferds tester: lem veksling, postural ustabilitet og pasta håndtering. Ryggmargsskade hos gnagere, som i den menneskelige befolkning, er en heterogen skade. En svært lik skade kan forårsake en rekke atferdsmessige underskudd. Derfor er det viktig å bestemme alvorligheten av lesjoner i skadde dyr. Vi fant at lem veksling oppgaven er en svært effektiv måte å avgjøre om contralesional side er skadet etter at en ensidig skade (hemisection eller fortsusion typen skade) til cervical ryggmargen 19. Data fra gruppen vår viste at bruken av denne lem alternering oppgaven kan bestemme graden av skade i løpet av den første uken etter skade. I tillegg, de alvorlig skadde dyr (ikke-vekselstrømsgeneratorer) hadde en signifikant forskjellig recovery profil sammenlignet med dynamoer (med forbena bevegelses skala). Derfor er den lem veksling oppgave ekstremt nyttig i å gruppere de skadede rotter i dynamoer og ikke-dynamoer, særlig dersom undersøkelsen omfatter kronisk behandling for å sikre at det er en lik fordeling av lesjon alvorlighetsgrad i hver behandlingsgruppe. Det anbefales at forbena-veksling test anvendes i kombinasjon med andre oppgaver som kan undersøke bruken av dyrenes forelimbs (slik som forbena bevegelsesskala eller sylinderen pote preferansetest). Mens administrere denne testen er det viktig at eksperimentator utføre testen samme antall gangermed hver hånd (for eksempel to ganger med venstre hånd og to ganger med høyre) for å minimere effekten av experimenter håndstilling på rottenes oppførsel. Denne testen er kun effektiv hvis dyret er avslappet i eksperimentator hender, de 2-3 ukene av håndtering foreslåtte skal ha råd til avslapning. Videre, når dyret er avslappet, bør experimenter holde dyret på nesten 90 ° i en trillebår stilling for å hindre dyret i løpet av-variant. Forbena-veksling test kan også gi innsikt til å kryss-spinal nerveforbindelser når dyrene er ute av stand til å gå individuelt med en labb, men er i stand til å utføre en veksling oppgave. For normal quadrupedal bevegelse i dyr slik som rotter, mange områder av hjernen så vel som lokale sentral mønstergeneratorer (CPGs) langs lengden av ryggmargen er involvert. Spesielt for forbena rytmisk bevegelse, blir de cervikale ryggradssegmentene, C3-C6 antatt å være viktig 22.. Tidligere har vi descriseng anatomiske forskjeller mellom dynamoer og ikke-dynamoer i lesioned dyr (en lateral hemisection på C3/C4 ble utført), og fant mer skade på contralesional ryggsøyle og corticospinal veiene i ikke-alternerende dyr 18. Det er antatt at for forbena bevegelse, er rytmisk mønster generator til stede på hvert nivå av livmorhals hemi-segmentet og at kryss-ledningen inhibitor tilkoblinger er ansvarlig for vekslingen 23. Våre tidligere anatomiske funn tilsier også at skader på contralesional side av ryggmargen kan føre til avbrudd i den rytmiske motoreffekt (for eksempel veksling), mens hvis den contralesional av ryggmargen er mer intakt, de rytmiske motor utganger er mer sannsynlig å fungere normalt. Vi gjorde ikke observere betydelige skader på noen contralesional mediale ventrale deler av ledninger og dermed at analysen ble ikke utført. Den postural ustabilitet test beskrevet her er en ver<html> y nyttig test fordi det kan oppdage endringer i både forbena (ipsi-og contralesional) forårsakes av et ensidig lesjon. Det er viktig å merke seg at denne testen skal gis bare når dyret er avslappet i eksperimentator hender. I vår erfaring, kan dette ta daglige håndteringen av dyrene i 2-3 uker. Når experimenter og dyret er komfortable, i denne testen meget følsom og kan anvendes for å oppnå svært konsistente forskyvningsdata for hver forbena. Dersom dyret er anspent, kan eksperimentator forsiktig holde dyret og flytte dem opp av av og ned på bordet før dyret er komfortabel og forstår at bordet er et trygt sted. Når dyret er avslappet, er det viktig å holde dyrene i en trillebår posisjon på nesten 90 ° for konsistente resultater. Denne testen er enkel å administrere og gir innsikt utover andre atferdstester ved å gi informasjon om kompensasjon og underskudd med en enkel oppgave. t &quot;&gt; Rotter lett spise tørr pasta etter trening foran kamera. Derfor er pasta håndtering en relativt enkel test for å administrere. I denne studien ble vi innspilling og bruk av data for lem bruk (venstre, høyre eller begge) og tid å spise pasta bare. En mer detaljert analyse inkludert paw Justering under pasta spising har blitt beskrevet tidligere i dyr med skader som ensidige iskemiske lesjoner og ensidig striatal dopamin uttømming 20,21,24. Derfor er det mulig å utvikle og bruke et mer . sensitive analyse fra pasta spising test etter CSCI Vi inkluderte pote posisjon på scoringstabell, da dette kan avsløre handedness eller evne med hver hånd Videre er vi merke seg grepet av hver pote;. noen dyr hvile sin pote på den ene siden av pasta, ved hjelp av den eventuelt som en bærer, i stedet for å gripe pasta under spising. Hvis dyrene er nølende til å spise pasta, en mat-berøvelse trinn kan innføres til protokollen før testing.

Cervical ryggmargsskade (CSCI) er den mest utbredte formen for SCI hos pasienter, som representerer ca 62% av alle SCIS ( <a href="http://www.spinalcord.uab.edu" target="_blank">http://www.spinalcord.uab.edu</a> ). Skader i cervical ryggmargen kan føre til svekkelser i de øvre ekstremiteter, så vel som å puste. En fersk studie i pasienter med CSCI foreslår at delvis eller full funksjon av armen og / eller hånd anses å være en viktig prioritet en. Derfor utvikler CSCI modeller og tilhørende atferds analyser som er enkle, følsomme og pålitelig til bruk er et viktig mål. Det er flere nyttige atferdstester for å vurdere forbena funksjon etter CSCI hos gnagere 1-17, men mange av disse testene er vanskelig å bruke og krever spesialisert utstyr. Pasta håndtering tester har blitt utviklet av andre grupper 18,19, men disse testene krever at dyrene bli filmet i bestemte pasta spise bur, noe som krever en langlæreperioden, mens fremgangsmåten foreslår vi kan utføres i dyrenes hjemmeburet. Tidligere beskrevne pasta tester krever betydelig analyse tid og ofte kostbart programvare, i motsetning til testen beskrevet her. Målet med vår metode er å utvikle og bruke atferdstester som er enkle å bruke, pålitelig, og ikke krever kostbart utstyr. Nærmere bestemt forbena trinn veksling test som er beskrevet her gjør det mulig for forskere å estimere lesjon volum tidlig etter skade, og gir et middel for å skape tilsvarende behandlingsgrupper før en kronisk behandling administreres. I denne studien, vi beskrive i detalj tre nye atferds tester: (1) forbena trinn-veksling, (2) postural ustabilitet, og (3) pasta håndtering. Bestemme riktig atferdstester å bruke kan være vanskelig. Faktisk, føler vi at ingen atferds test kan vurdere funksjonen av forbein tilstrekkelig. Derfor foreslår vi at du bruker en kombinasjon av noen atferdstester til assess forbena funksjon etter SCI. Kategorisk sett bør man bruke et åpent felt bevegelses typen oppgave (f.eks forbena muskel skala, sylinder) der dyr blir vurdert om bruk av deres forbena under normal bevegelse, og en oppgave spesifikk test, der dyrene blir bedt om å utføre en bestemt oppgave involverer bruk av deres forbena (eg., pasta spising, postural ustabilitet, gripestyrke, etc.). Den atferdstestene beskrevet her i detalj er nyttige for å bestemme lesjon alvorlighetsgrad ved ~ en uke etter lesjon (forbena trinn-veksling, postural ustabilitet, pasta håndtering), effekten av en ensidig lesjon på contralesional forbena (forbena trinn-veksling, postural ustabilitet ) og finmotorikk bevegelse av forbein (pasta håndtering). Kjenne alvorlighetsgraden og virkningene av lesjonen som brukes kan også diktere de aktuelle atferdstester. Hvis finmotoriske bevegelser av håndleddet er ikke mulig etter lesjon, ved hjelp av en test som måler og quantifkaper bruk av forbena poter er upassende. For eksempel er mange av de tidligere beskrevne pasta håndterings testene ser mer detaljert ved de enkelte bevegelser av sifre, men vi har funnet med alvorlighetsgraden og plasseringen av våre skade, var dette irrelevant, og i stedet observerte forskjeller i den generelle plassering av legemsdelen. Forskere kan bli fristet til å gjennomføre mange atferdstester og bruke et utvalg av dem for demonstrasjonen basert på resultatene, men anbefales det at for hver eksperimentell modell som brukes en pilotstudie er utført for å fastsette egnede atferdstester for lesjonen. Derfor er det viktig å være oppmerksom på at brukeren skal ha minst noen forkunnskaper om hvilken type underskudd og omfanget av en bestemt lesjon type før de bestemmer seg for atferdstester for å bli ansatt. Vurdere lesjon alvorlighetsgrad basert på atferdsmessige ytelse gir også behandlingsgrupper som skal opprettes med en lik fordeling av lesjon alvorlighetsgrad før godbitling blir administrert.

<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

Cervical ryggmargsskade (CSCI) kan forårsake ødeleggende nevrologiske underskudd, inkludert svekking eller bortfall av overekstremitet og håndfunksjon. Et flertall av de ryggmargsskader hos mennesker oppstår ved cervikal nivåer. Derfor utvikler livmorhalsskademodeller og utvikle relevante og sensitive adferdstester er av stor betydning. Her beskriver vi bruk av en nyutviklet forbena step-veksling test etter cervical ryggmargsskade i rotter. I tillegg beskriver vi to atferdstester som ikke har vært brukt etter ryggmargsskade: en ustabil holdning test (PIT), og en pasta-håndtering test. Alle tre atferds tester er svært sensitive for skader og er enkle å bruke. Derfor føler vi at disse atferdstester kan være instrumental i å undersøke terapeutiske strategier etter CSCI.

Det anbefales at dyrene skal testes regelmessig gjennom hele eksperimentet i en gjentatt måler-type eksperiment for forbedrede analyser og for å analysere forbedring over tid. Forbena Step-veksling Test Denne test er utformet for å bestemme et dyrs evne til å veksle mellom bruk av sine forbena. Ved hjelp av forbena trinn veksling test, bare 50% av dyrene var i stand til å veksle mellom bruk av forbena etter CsCl 19 på 12 til 16 uker etter skade (figur 1A). Det neste vi innført en forsinkelse (5 s) ved å holde dyret i ro etter at det første trinnet før flytting dyret forover for det andre trinnet. Bare 50% av dyrene som ble alternerende bruk av lemmene (25% av det totale lesioned gruppen) var i stand til å alternere etter en 5-sekunders forsinkelse (figur 1B). Vi korrelert disse funnene med anatomiske studier og analysen viste at dynamoer har significantly større område av spart corticospinal kanalen [F (1,1) = 5,56, p &lt;0,05] og dorsal kolonnen [F (1,1) = 19,2, p &lt;0.003] på contralesional side 19. Disse dataene indikerer at forbena trinn veksling test kan forutsi graden av lesjonen så vel som unilaterality av lesjoner. Denne testen kan resultere i nominelle kategoriske data som skal analyseres med en gjentatt tiltak analyse. I dette eksempelet var det ikke en gjentatt måling, brukte engangs-punkt for å illustrere forskjellen mellom gruppene. Hvert dyr blir kategorisert som en &quot;dynamo&quot; eller en &quot;ikke-dynamo&quot;, separering av dyrene i to grupper av skader (moderate sammenlignet med alvorlige, henholdsvis). Postural Ustabilitet Test Unilaterale lesjoner av ryggmargen kan forårsake forandringer ikke bare til svekket og / eller armen eller benet, men også til den ikke-svekket lem. Den postural ustabilitet test (PIT) var tidligere synkenderibed og brukes i dyr med en gnager-modell for Parkinsons sykdom 18 og i en gnager-modell med CsCl 19.. Vi brukte PIT etter CSCI og fant at det var en signifikant effekt av lesjon status [F (1,1) = 8,17, p &lt;0,01]. I tillegg forbena forskyvning (avstand til gjenvinne tyngdepunkt) var signifikant større i ipsilesional side (høyre forbena) av skadde dyr i forhold til dyr med humbug kirurgi (6,00 ± 0,24 cm kontra 8,00 ± 0,10 cm, p &lt;0,0001, figur 2 ). Den forskyvning avstand på contralesional forbena var betydelig mindre i lesioned dyr sammenlignet med sham-opererte dyr (6,00 ± 0,25 cm for humbug versus 4,00 ± 0,10 cm for CSCI, p &lt;0,0001, figur 2). Dette resultatet indikerer at contralesional forbena også ført til endringer som følge av lesjon til motsatt side (dvs. endringer i postural justering av de contralesional forelimb å gjenvinne tyngdepunkt). Dataene fra denne testen vil være kvantitativ og bør analyseres ved hjelp av gjentatt tiltak ANOVA for å undersøke endringer i grupper gjennom et eksperiment. Pasta Håndtering Test Pasta håndtering er designet for å teste den dyktige bruk av forbein mens du spiser et stykke tørr pasta. En tilsvarende test har blitt brukt tidligere til å oppdage underskudd i dyktige bruk av forbein i dyremodeller av ensidig slag og Parkinsons sykdom 20,21 og etter CSCI 19. Ved kroniske tidspunkter etter skaden (12 uker etter skade), alle humbug dyr spiste pasta med begge labbene i løpet av testperioden. I lesioned gruppen, har vi funnet at den totale tid for å få et stykke pasta er lik kontrollgruppen (Figur 3). Men flere dynamoer (mildere skader, 10 av 15) var i stand til å bruke sin ipsilesional forbena sammenlignet med ikke-dynamoer (alvorlig skadet gruppe, en av syv; <strong&gt; Fig. 3). Pastaen håndtering testen gir data som er både kontinuerlig og kvantitativ (tid til å spise pasta), og kategoriske (pote bruk) og bør analyseres riktig. <img alt="Figur 1" fo:content-width="6in" src="/files/ftp_upload/50955/50955fig1highres.jpg" /> Figur 1. Kronisk vurdering av forbena funksjonen med forbena step-veksling test avslørte to ulike grupper av dyr med forskjellig lesjon alvorlighetsgrad. Dyr viste en forskjell i oppførsel under forward stepping med begge labbene. Kun 50% av de lesioned dyr vekslet poter mens stepping (dynamoer 5 av 10 lesioned rotter), mens de andre viste en mangel på step-veksling ved å ta to contralesional skritt på rad (ikke-dynamoer 5 av 10 lesioned rotter). Flere dyr vises denne tendensen til å ta flere contralesional skritt hvis en 5-sekunders forsinkelse ble innført mellom steps (8 av 10 lesioned rotter). <img alt="Fig. 2" fo:content-width="4.6in" src="/files/ftp_upload/50955/50955fig2highres.jpg" /> .. Figur 2 Kronisk forbena atferdsvurdering ved hjelp av postural ustabilitet test (PIT) Som forventet, ipsilesional forbena i dyr med cervical ryggmargsskade (CSCI) hadde signifikant større slagvolum avstand enn dyr med humbug kirurgi (6 cm versus 8 cm; * p &lt;0,0001). I tillegg, forskyvning avstand på contralesional forbena var betydelig mindre i lesioned dyr sammenlignet med humbug opererte dyr (6 cm kontra 4 cm, * p &lt;0,0001). Dette kan tyde på økt funksjon av contralesional lem under PIT i lesioned dyr. <img alt="Figur 3" fo:content-width="6in" src="/files/ftp_upload/50955/50955fig3highres.jpg" /> <sTrong&gt; Figur 3. forbena vurdering ved hjelp av pasta håndtering og spise test viste betydelige svekkelser i lesioned ikke-dynamoer. Dyrene ble gitt en standard del av pasta. Paw bruk og tid til å spise pasta ble registrert. Resultatene indikerte at et lavt antall dynamoer (33%) utelukkende brukt sin contralesional forbena (som indikerer mer alvorlig svekkelse) sammenlignet med ikke-dynamoer (86%). I tillegg dyr i alle tre grupper (sham, lesioned dynamoer, og lesioned ikke-dynamoer) tok en tilsvarende lang tid å spise pasta (p &lt;0,05). <a href="http://www.jove.com/files/ftp_upload/50955/50955fig3large.jpg" target="_blank">Klikk her for å 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 atferdstester (forbena trinn-veksling, postural ustabilitet test, pasta håndtering test) for evaluering av forbena funksjon etter cervical ryggmargsskade hos gnagere er beskrevet.

Vurdere forbena Funksjon etter Unilateral Livmorhals SCI hjelp Novel Oppgaver: Limb Step-veksling, ustabil holdning 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

Automatiserte Visuelle kognitive oppgaver for opptak Neural aktivitet ved hjelp av en Floor 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

Avdekke Beat døvhet: Oppdager rytmeforstyrrelser med Synkronisert Finger Tapping og Perceptual Timing Oppgaver

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

Utføre Behavioral oppgaver hos personer med Intrakraniale 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

Erverv av en høy presisjon Dyktige forbena Reaching oppgave i Rats

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

Ved hjelp av fiberless, Wearable fNIRS å overvåke hjernens aktivitet i virkelige kognitive oppgaver

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

Hendelsesrelaterte potensialer Under Target-respons Oppgaver å studere kognitive prosesser av Upper Limb bruk hos barn med unilateral 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 av Frequency Effect Mellom Lexical beslutning og Naming Oppgaver 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-to-stand-og-gå fra 120% Knee Høyde: A Novel Approach to Vurdere Dynamic Postural kontroll Uavhengig av Lead-lem

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

Knotten supinasjon oppgaven: En semi-automatisert metode for å vurdere forlemen funksjon 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

Kontroll av atferd med en roman tilbakemeldingssystem

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 ...