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 vill tacka för finansiering från Mission Connect, ett projekt av TIRR Foundation (CES och ZZK), Craig Neilsen Foundation (CES) och NSF Graduate Research Fellowship (Grant #: 2011112479 till SAG).

Alla djurförsök gjordes i enlighet med godkända protokoll med interna IACUC vid University of Texas i Austin och enligt National Institutes of Health (NIH) riktlinjer. Djur som används i denna studie hade en C3/C4-sammansätt- lateral kontusion skada med hjälp av en oändlig horisont Impactor, eller en C3/C4-sammansätt- lateral modell hemisection och dessa metoder kan tillämpas mer allmänt på andra modeller 18. Vi rekommenderar att forskare testdjur för två veckor före skada, 3 dagar efter skada och regelbundet (t.ex. varje vecka) för varaktigheten av studien. Vid utförande av beteendetester på post kirurgiska djur, särskilt vid tre dagar efter operationen, måste försiktighet iakttas för att djuren återhämtat sig tillräckligt från det kirurgiska ingreppet och att de beteendemässiga analysförfaranden inte orsakar ytterligare smärta eller stress hos djuren. I allmänhet kan 2-3 veckors behandling och pre-testning behövas före kirurgi. Detta innebär att få djuret bekväm att testmiljön genom att hantera dem på ett liknande sätt på hur de kommer att hanteras under testning samt låta djuret att röra sig fritt på testytan. Det är också viktigt att få djuret används för att hålls, detta kan göras genom att flytta djuret på och i närheten av testytan i icke-direkt motioner acklimatisera djuret till hantering. Det är också viktigt att koppla djuren i början och i mellan testsessioner. För att koppla av djuren, hålla djuret på ett bord i en forelimb-endast lager hållning, i en &quot;skottkärra&quot; och studsa djuret försiktigt på bordet vilket gör frambenen för att röra vid ytan. Detta lär djuren att känna under dem för en stabil yta och är ett viktigt och nödvändigt steg i förfarandet, eftersom det garanterar att djuren avslappnad innan testet påbörjas. 1. Frambens Step-alter Test <ol><li> Testsammanfattning: Placera djuren med båda frambenen vidrör bordsskivan för att avgöra om de alternativa användningen av sina framben. Flytta råttan framåt, flytta sin tyngdpunkt, vilket tvingar dem att försöka steg. Detta test upprepas fyra gånger med varje djur och om ett djur visar förmåga att växla på, eller över, 75%, anses det vara en generator. Detta är en påtvingad rörelse uppgift, så djur som anses vara icke-generatorer kommer upprepade steg med samma frambenet. </li><li> Håll ett djur på ett bord i en forelimb-bara viktbärande hållning, i en &quot;skottkärra&quot; läge med sin kropp på nästan 90 ° från bordet. </li><li> När djuret verkar avslappnad, skjuta djuret fram emot att röra sig längs ytan på bordsskivan. </li><li> Bestäm och spela om suppleanterna råtta användning av frambenen samtidigt rör sig över ytan. </li><li> Observera och registrera forelimb som initierade rörelsen och om djuret kan växla eller inte on Forelimb Step-Alter Test Betyg Sheet (medföljer). </li><li> Upprepa detta test minst två gånger medan du håller djuret med en hand (höger eller vänster). Upprepa minst två gånger igen medan du håller djuret i den andra handen. </li><li> Om råttor visade denna förmåga, kan steg-alternering provas igen genom att införa en 5 sek väntetiden efter det första steget för att bestämma om mönstret för alternering står efter en fördröjning. Notera resultatet och spela in i matchprotokollet. </li><li> Detta test kan användas varje dag, och det rekommenderas att djuren testas minst en gång i veckan för en upprepad åtgärder experiment. </li></ol> OBS: Det är viktigt att alternera försöks hand ställning, eftersom det kan påverka växlingen beteende försöksdjuren. Step-alter poäng bladet kan användas för att notera tass position och använda under kliva. Även om vi inte har införlivat dessa data till vårt poängsystem för tillfället (vi har baraanvänds alter status till gruppen de skadade djuren i den aktuella studien), kan användarna lätt inkludera tass positionsdata som en del av analysen, beroende på det specifika projektet. 2. Postural instabilitet Test <ol><li> Test Sammanfattning: För denna beteendetestet, hålla råttor i en liknande position som för forelimb alter testet, dock bör varje forelimb testas individuellt. Bordsskivan bör täckas med sandpapper (nr 220) för att förhindra halka, stag, eller dra av frambenen under testet. <ol><li> I detta test kommer att sträcka det tar för djuret att ta ett steg med forelimb som undersöks för att återfå sin balans registreras. </li><li> Djur inom en studiegrupp bör vara ungefär samma vikt, storlek och ålder så stora skillnader i kroppsvikt kan leda till variation i utgångsläget avstånd som krävs för att bibehålla tyngdpunkten för ett visst djur 19. En simulerad grupp bör varaingår när du använder PIT att kontrollera att beteendeförändringar beror på regenerering eller återvinning snarare än ålder och viktökning. </li></ol></li><li> Håll ett djur på ett bord i en bekväm hållning och ge båda framben för att nå ytan, bör djuret bekvämt att vara i en &quot;skottkärra&quot; läge med sin kropp på nästan 90 ° från bordet. Observera att det är viktigt att hålla djuret i ett mera vertikalt läge. Detta kommer att möjliggöra en mer konsekvent längd som behövs för att utlösa ett steg för att återfå tyngdpunkt. </li><li> Lätt tygla en forelimb mot djurets bål och rikta råttans nos med nollinjen sett ovanifrån. </li><li> Flytta råttan framåt. Detta kommer att flytta djurets tyngdpunkt framåt stimulera djuret till steg för att återfå sin balans. </li><li> Spela det nya läget av näsan efter rått stegen två gånger och använda medelvärdet av dessa två steg som avståndet som krävs för att utlösa ett steg. </li><li> Testa varje forelimb oberoende 5x, föra djuret tillbaka till 0-läge och kontrollera att djuret fortsätter att vara avslappnad i försöks händer innan du fortsätter för att säkerställa jämna resultat. </li><li> Rekord på postural instabilitet Test (PIT) Betyg blad, förutsatt. Detta test kan utföras dagligen, och det rekommenderas att djuren testas minst en gång i veckan under hela experimentet. </li></ol> 3. Pasta Hantering Test <ol><li> Testsammanfattning: Använd detta test för att bestämma den tid det tar att äta en bit av pasta och tassen preferens under en pastaätande session. I detta test använder 4,0 cm trådar av torr pasta (tunna spagetti, diameter ~ 1,6 mm). Testet bör ges vid ungefär samma tid varje test dag. Gnagare äter generellt torr pasta lätt, men det är 4-6 timmars uttag mat rekommenderas före testning, om detta inte sker. </li><li> Baslinjemätningar bör förvärvas 1-2 veckor företill skada. Före utgångsvärdena, bör råttor ges samma typ av pasta i deras hem buren för att förbereda dem för att testa. Sedan låta råttorna att äta pasta i en testkammare och registrera den tid att äta pasta. Pastabitar bör placeras nära framsidan av testkammare där kan observeras att använda framben lätt. Varje pastaätande session bör omfatta äta minst tre bitar av pasta. Råttor anses vara skickliga på att äta pasta om deras pastaätande tiden är konsekvent i minst 3 dagar. </li><li> Efter utbildning råttorna att äta pasta konsekvent i testkammaren, placera råttorna i inspelningskammare. </li><li> Placera pastabitar på golvet nära framsidan av testkammaren och rekordtid för att äta en bit av pasta, framben som används, och lägena för frambenen, som kan ses på Pasta Hantering matchprotokollet. </li><li> Detta test kan utföras varje dag, men det rekommenderas att utföra det varje vecka under iakttagande djurens vikt som to inte över mata djuren. </li></ol> Obs: Pasta Hantering Betyg blad ger utrymme för att spela in tid för att äta pasta och tass användning, liknande de uppgifter som ingår i denna studie. Vi har också tagit med områden för att spela in ytterligare uppgifter om tassen användning under en pasta äta session, till exempel tass läge.

<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>

Inga intressekonflikter deklareras.

Cervikal ryggmärgsskada (CSCI) kan leda till förödande och livet förändra skador hos patienter. Det finns ett antal av cervical ryggmärgsskada modeller som utvecklats i gnagare som används för att studera plasticitet i de neurala substrat och terapeutiska medel. Utveckling av känsliga, effektiva, reproducerbar och lätt att använda beteendetester för att bedöma funktionella underskott och återhämtning efter CSCI är ett viktigt mål. Här beskriver vi i detalj användningen av tre sådana beteendetester: lem alterneringsersättning, postural instabilitet och pasta hantering. Ryggmärgsskada hos gnagare, såsom i den humana populationen, är en heterogen skada. En mycket likartad skada kan framkalla en mängd olika beteendestörningar. Därför är det viktigt att bestämma svårighetsgraden av lesioner i skadade djur. Vi fann att den del växlingen uppgiften är ett mycket effektivt sätt att avgöra om det contralesional sidan är skadad efter en unilateral skada (hemisection eller fortsusion typ skada) till den cervikala ryggmärgen 19. Data från vår grupp visade att användningen av denna lem alternering uppgift kan avgöra hur allvarlig skadan inom den första veckan efter skadan. Dessutom är de mer allvarligt skadade djur (icke-växelström) hade en betydligt annorlunda återhämtningsprofil jämfört med generatorer (med användning av forelimb locomotor fördelar). Därför är lem växlingen uppgiften extremt användbart att gruppera de skadade råttorna i generatorer och icke-generatorer, särskilt om studien omfattar kronisk behandling för att se till att det finns en jämn fördelning av skada svårighetsgrad i varje behandlingsgrupp. Det rekommenderas att forelimb-alter test användas i kombination med andra uppgifter som kan undersöka användningen av djurens framben (såsom forelimb rörelse omfattning eller cylinder tass preferenstestet). Samtidigt administrera detta test är det viktigt att försöks utföra testet lika många gångermed varje hand (t ex två gånger med vänster hand och två gånger med höger) för att minimera effekten av försöksledaren handposition på råttornas beteende. Detta test är bara effektivt om djuret avslappnad i försöks händer, de 2-3 veckors hantering föreslås bör ge avkoppling. Vidare, när djuret är avslappnad, bör försöksledaren hålla djuret på nästan 90 ° i en skottkärra läge för att förhindra inom-animaliskt variation. Forelimb-växlingen testet kan också ge insikt till kors spinal neurala kopplingar när djur inte kan gå för sig med en tass, men har möjlighet att utföra en växling uppgift. För normal quadrupedal locomotion i djur såsom råttor, många hjärnregioner samt lokala centrala mönsterritare (CpG) längs längden av ryggmärgen är inblandade. Specifikt för forelimb rytmisk rörelse är de cervikala spinalsegment, C3-C6-tros vara viktiga 22. Tidigare har vi descrisäng anatomiska skillnader mellan generatorer och icke-generatorer i skadade djur (en sido hemisection på C3/C4-sammansätt- utfördes) och fann mer skada på contralesional rygg kolumnen och corticospinal vägarna i icke-alternerande djur 18. Man tror att för frambensrörelser, är rytmisk mönsterritare närvarande vid varje nivå av hals hemi-segmentet och att anslutningar tvär sladden hämmare ansvarar för växlingen 23. Våra tidigare anatomiska fynd innebär också att skador på contralesional sidan av ryggmärgen kan orsaka störningar i den rytmiska motorutgången (t.ex. alter), medan om contralesional av ryggmärgen är mer intakt, de rytmiska motorutgångarna är mer benägna att fungera normalt. Vi observerade inte betydande skada på contralesional mediala ventrala delar av sladdar och därmed att analysen inte har utförts. Den postural instabilitet testet som beskrivs här är en ver<html> y användbart test, därför att den kan upptäcka förändringar i både forelimb (ipsi-och contralesional) orsakas av en ensidig lesion. Det är viktigt att notera att detta test ska endast ges när djuret avslappnad i försöks händer. Enligt vår erfarenhet kan det ta dagliga hanteringen av djuren i 2-3 veckor. När försöksledaren och djuret är bekväma, är detta test mycket känsliga och kan användas för att få mycket konsekventa förskjutningsdata för varje forelimb. Om djuret är spänd, kan försöksledaren försiktigt hålla djuret och flytta upp dem och ner på bordet till dess att djuret är bekväm och förstår att tabellen är en säker plats. När djuret är avslappnad, är det viktigt att hålla djuren i en skottkärra ställning på nästan 90 ° i konsekventa resultat. Detta test är lätt att administrera och ger insikt än andra beteendetester genom att tillhandahålla information om ersättning och underskott med en enkel uppgift. t &quot;&gt; Råttor äter lätt torr pasta efter träning framför kameran. Därför är pasta hantering ett relativt enkelt test för att administrera. I denna studie, vi spelar in och använder data för lem användning (vänster, höger eller båda) och tid att bara äta pasta. En mer detaljerad analys med tass justeringar under pasta äter har beskrivits tidigare i djur med skador såsom unilaterala ischemiska lesioner och ensidigt striatala dopaminbrist 20,21,24. Därför är det möjligt att utveckla och använda en mer . känslig analys från pasta äta testet efter CSCI Vi ingår tass position på poängbladet, eftersom det kan avslöja handedness eller förmåga med varje hand Dessutom är vi notera klorna på varje tass,. vissa djur vila sin tass på ena sidan av pasta, använder den eventuellt som ett stöd, snarare än greppet pastan under äta. Om djur är tveksamma till att äta pasta, en livsmedelsbrist steg kan införas till protokollet före testning.

Cervikal ryggmärgsskada (CSCI) är den vanligaste formen av SCI på patienter, vilket motsvarar cirka 62% av alla områden av gemenskapsintresse ( <a href="http://www.spinalcord.uab.edu" target="_blank">http://www.spinalcord.uab.edu</a> ). Skador på livmoderhalscancer ryggmärgen kan leda till försämringar i de övre extremiteterna samt andas. En nyligen genomförd studie på patienter med CSCI föreslår att helt eller delvis funktion av armen och / eller hand anses vara en viktig prioritering 1. Därför utvecklar CSCI modeller och tillhörande beteende-analyser som är lätta, känsliga och tillförlitliga för användning är ett viktigt mål. Det finns flera användbara beteendemässiga tester för att bedöma forelimb funktion efter CSCI i gnagare 1-17, men många av dessa tester är svåra att använda och kräver specialutrustning. Pasta hantering test har utvecklats av andra grupper 18,19, men dessa tester kräver att djuren filmas i specifika pasta äta burar, vilket kräver en långträningsperiod, medan den metod vi föreslår kan utföras i djurens hem bur. Tidigare beskrivna pasta tester kräver betydande analys tid och ofta dyra program, till skillnad från det prov som beskrivs här. Målet med vår metod är att utveckla och använda beteendetester som är enkla att använda, pålitlig, och inte kräver dyr utrustning. Specifikt forelimb steg-alter test som beskrivs här tillåter forskare att uppskatta lesion volym tidigt efter skadan, vilket ger ett medel för att skapa likvärdiga behandlingsgrupper innan en kronisk behandling ges. I denna studie beskriver vi i detalj tre nya beteendetester: (1) frambenssteg-alternering, (2) postural instabilitet, och (3) pasta hantering. Bestämma den rätta beteendetester att använda kan vara svårt. I själva verket känner vi att ingen beteende test kan bedöma hur frambenen adekvat sätt. Därför föreslår vi att du använder en kombination av några beteendemässiga tester för att assess forelimb funktion efter SCI. Kategoriskt sett bör man använda ett öppet fält rörelse typ uppgift (t.ex. frambensrörelse skala, cylinder) där djuren bedöms på användningen av deras framben under normal förflyttning, och en uppgift specifikt test, där djur uppmanas att utföra en viss uppgift omfattar användning av sina framben (t.ex., pasta äta, postural instabilitet, greppstyrka, etc.). De beteendemässiga tester som beskrivs här i detalj är användbara för att bestämma skada svårighetsgrad på ~ en vecka efter skada (frambenssteg-växlingen, postural instabilitet, pasta hantering), effekterna av en ensidig skada på contralesional forelimb (frambenssteg-växlingen, postural instabilitet ) och fin motorrörelse av frambenen (pasta hantering). Att veta hur allvarlig och effekterna av skadan som används kan också diktera lämpliga beteendetester. Om finmotoriska rörelser i handleden är inte möjligt efter skada, med hjälp av ett test som mäter och quantiftalet användningen av forelimb tassar är olämpligt. Till exempel har många av de tidigare beskrivna pasta hanteringstester ser mer på djupet i de enskilda rörelser siffror, men vi hittade med svårighetsgrad och platsen för vår skada, det var irrelevant och istället observerade skillnader i den totala placeringen av lemmen. Forskare kan frestas att utföra många beteendetester och använda ett urval av dem för demonstration baserad på resultaten, dock är det rekommenderat att för varje experimentell modell som används en pilotstudie för att bestämma lämpliga beteendetester för lesionen. Därför är det viktigt att notera att användaren bör ha åtminstone några förkunskaper om vilken typ av underskott och omfattning av en viss lesion typ innan man beslutar om beteendetester som ska användas. Bedöma lesion svårighetsgrad baserad på spatial förmåga tillåter också behandlingsgrupper som ska skapas med en jämn fördelning av skada svårighetsgrad innan behandlingning administreras.

<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 ryggmärgsskada (CSCI) kan orsaka förödande neurologiska bortfall, inklusive försämring eller förlust av övre extremiteterna och handfunktion. En majoritet av ryggmärgsskador hos människor inträffar vid livmoderhalsens nivåer. Därför utvecklar livmoderhalscancer skademodeller och utveckla relevanta och känsliga beteendetester är av stor betydelse. Här beskriver vi användandet av en nyutvecklad frambenssteg-alter test efter cervikal ryggmärgsskada hos råttor. Dessutom beskriver vi två beteendetester som inte har använts efter ryggmärgsskada: en postural instabilitet testa (PIT), och en pasta hantering testa. Alla tre beteendetester är mycket känsliga för skador och är lätta att använda. Därför känner vi att dessa beteendetester kan vara avgörande för att utreda terapeutiska strategier efter CsCl.

Vi rekommenderar att djur testas regelbundet under hela experimentet i en upprepad åtgärder-typ experiment för förbättrad analys och analysera förbättring över tiden. Frambens Step-alter Test Detta test är utformat för att fastställa ett djurs förmåga att alternera användningen av sina framben. Använda forelimb styv alternering test, var endast 50% av djuren kunna alternera användningen av sina framben efter CsCl 19 vid 12 till 16 veckor efter skadan (Figur 1A). Nästa vi infört en fördröjning (5 sek) genom att hålla djuret stilla efter det första steget innan du flyttar djuret framåt för det andra steget. Endast 50% av de djur som alternerande användning av deras lemmar (25% av den totala skadade grupp) kunde växla efter en 5-sekunders fördröjning (Figur 1B). Vi korrelerade dessa fynd med anatomiska studier och analysen visade att generatorer har significantly större område av skonas kortikospinala vägarna [F (1,1) = 5,56, p &lt;0,05] och dorsal kolumn [F (1,1) = 19,2, p &lt;0,003] på contralesional sida 19. Dessa data indikerar att forelimb steg alternering test kan förutsäga svårighetsgraden av den lesion liksom unilaterality av lesionerna. Detta test kan leda till nominell kategoriska data som bör analyseras med en upprepad åtgärder analys. I detta exempel var det inte en upprepad åtgärd, vi använde en tid-punkt för att illustrera skillnaden mellan grupper. Varje djur kommer att kategoriseras som en &quot;generator&quot; eller en &quot;icke-generator&quot;, separera djuren i två grupper av skador (måttlig kontra svår, respektive). Postural instabilitet Test Ensidiga lesioner i ryggmärgen kan orsaka förändringar inte bara till försämrad och / eller påverkade extremiteten, men också att den icke-nedsatt lem. Den postural instabilitet testet (PIT) var tidigare described och användas på djur med en gnagare modell av Parkinsons sjukdom 18 och i en gnagarmodell av CsCl 19. Vi använde PIT efter CsCl och fann att det fanns en signifikant effekt av skada status [F (1,1) = 8,17, p &lt;0,01]. Dessutom frambens förskjutning (avstånd att återfå tyngdpunkt) var signifikant större i ipsilesional sida (höger framben) av skadade djur jämfört med djur med simulerad kirurgi (6.00 ± 0.24 cm jämfört med 8,00 ± 0,10 cm, p &lt;0,0001; Figur 2 ). Förskjutningen avståndet på contralesional forelimb var betydligt mindre i skadade djur jämfört med skenopererade djur (6.00 ± 0.25 cm för bluff kontra 4,00 ± 0,10 cm för CSCI, p &lt;0,0001, figur 2). Detta resultat indikerar att contralesional forelimb resulterade även i förändringar på grund av skada på motsatt sida (dvs förändringar i postural anpassning av de contralesional forelimb återfå tyngdpunkt). Data från detta test kommer att vara kvantitativ och bör analyseras med hjälp av en upprepade mätningar ANOVA för att undersöka förändringar i grupper runt ett experiment. Pasta Hantering Test Pasta hantering utformades för att testa skicklig användning av frambenen medan man äter en bit torr pasta. Ett liknande test har tidigare använts för att upptäcka brister i skickliga användning av frambenen i djurmodeller av ensidiga stroke och Parkinsons sjukdom 20,21 och efter CsCl 19. Vid kronisk tidpunkter efter skada (12 veckor efter skada), alla skendjur åt pasta med båda tassarna under testperioden. I den skadade grupp, fann vi att den totala tiden för att äta en bit av pasta liknar kontrollgruppen (figur 3). Men fler generatorer (mildare skador, 10 av 15) kunde använda sin ipsilesional forelimb jämfört med icke-generatorer (svårt skadade grupp, 1 av 7; <strong&gt; Figur 3). Pastahantering test ger data som är både kontinuerligt och kvantitativt (tid för att äta pasta), och kategorisk (tass användning) och bör analyseras på lämpligt sätt. <img alt="Figur 1" fo:content-width="6in" src="/files/ftp_upload/50955/50955fig1highres.jpg" /> Figur 1. Kronisk bedömning av forelimb funktion med frambenssteg-alter testet avslöjade två olika grupper av djur med olika lesion svårighetsgrad. Djur visade en skillnad i beteende under framåt kliva med båda tassarna. Endast 50% av de skadade djuren växlade tassar medan kliva (generatorer, 5 av 10 skadade råttor), medan andra visade en brist på steg-växlingen genom att ta två contralesional steg i rad (icke-generatorer, 5 av 10 skadade råttor). Fler djur visade denna tendens att ta flera contralesional steg om 5 sek fördröjning infördes mellan steps (8 av 10 skadade råttor). <img alt="Figur 2" fo:content-width="4.6in" src="/files/ftp_upload/50955/50955fig2highres.jpg" /> .. Figur 2 Kronisk forelimb beteendebedömning med användning av postural instabilitet testet (PIT) Som förväntat ipsilesional forelimb hos djur med cervikal ryggmärgsskada (CsCl) hade signifikant större förskjutningssträckan än djur med sham surgery (6 cm kontra 8 cm; * p &lt;0,0001). Dessutom förskjutningssträckan på contralesional forelimb var signifikant mindre i skadade djur jämfört med skenopererade djur (6 cm kontra 4 cm; * p &lt;0,0001). Detta kan tyda på förbättrad funktion av den contralesional lem under PIT i skadade djur. <img alt="Figur 3" fo:content-width="6in" src="/files/ftp_upload/50955/50955fig3highres.jpg" /> <sTrong&gt; Figur 3. bedömning Forelimb hjälp av pasta hantering och äta test visade betydande försämringar i skadade icke-generatorer. Djuren fick en vanlig bit av pasta. Paw användning och tid att äta pasta registrerades. Resultaten visade att ett lågt antal generatorer (33%) används uteslutande deras contralesional forelimb (indikerar allvarligare försämring) jämfört med icke-generatorer (86%). Dessutom, djur i alla tre grupperna (sham, lesioned generatorer, och skadade icke-generatorer) tog en liknande tid att äta pasta (p &lt;0,05). <a href="http://www.jove.com/files/ftp_upload/50955/50955fig3large.jpg" target="_blank">Klicka här för att visa en större bild</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 nya beteendetester (frambenssteg-alternering, postural instabilitet testa, pasta hantering av test) för att utvärdera forelimb funktion efter cervikal ryggmärgsskada hos gnagare beskrivs.

Bedöma Forelimb Funktion efter Ensidig cervikal SCI använder Nya uppgifter: Limb Step-växlingen, postural instabilitet och Pasta Hantering

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

Automatiserade Visual kognitiva uppgifter för inspelning Neural aktivitet Använda 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

Avslöjande Vispa Dövhet: Upptäcka rytmrubbningar med Synkroniserad Finger Tapping och Perceptuella Timing Uppgifter

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

Utföra Behavioral Uppgifter i ämnen med Intrakraniella 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

Förvärv av en hög precision Skicklig Forelimb Nå uppgift i råttor

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 fiberfria, Wearable fNIRS att Monitor hjärnaktivitet i verkliga kognitiva uppgifter

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

Händelserelaterade potentialer Under Target-respons Uppgifter för att studera kognitiva processer Upper Limb användning hos barn med unilateral cerebral pares

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

Jämföra Frequency Effect Mellan Lexikal beslutet och namngivning uppgifter i kinesiska

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-till-stand-och-gå från 120% knähöjd: en ny metod för att bedöma Dynamic postural kontroll Oberoende av bly-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

Knopp Supination uppgiften: En halvautomatisk metod för att bedöma Forelimb funktion hos råttor

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 äta beteende med hjälp av en roman feedbacksystem

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 ...