Name: wheel running and environmental complexity as a therapeutic intervention in an animal model of fasd
Uploaded: 2017-02-02T15:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Wheel Running and Environmental Complexity as a Therapeutic Intervention in an Animal Model of FASD at JoVE.com

We would like to dedicate this work to the memory of late Dr. William T. Greenough, a great mentor, a colleague and a friend. This work was supported by NIH/NIAAA grant number AA009838 and NIH/NIGMS COBRE: The Delaware Center for Neuroscience research grant 1P20GM103653 to AYK. We are grateful to the former and current members of Klintsova lab.

Etikk Uttalelse: Følgende protokollen ble godkjent av Institutional Animal Care og bruk Committee (IACUC) ved University of Delaware. 1. Utviklings Exposure (eller Modell av Binge-lignende Etanol Exposure) <ol><li> På PD3, bestemme kjønn på hvert dyr og tverr fremme noen dyr hvis det er nødvendig for å holde kullstørrelse (8 dyr) og kjønnsfordeling (4 hanner: 4 hunner) konsekvent innenfor hvert kull. MERK: Det er viktig å holde kullstørrelse og kjønnsfordeling så konsekvent som mulig for å ...

I ovennevnte protokoll, viste vi en hensiktsmessig intervensjon for å redde nevroanatomi underskudd følgende neonatal alkohol eksponering. Dette inngrep kan brukes som et terapeutisk i andre dyremodeller på grunn av robustheten av hver av komponentene i inngrep. Frivillig hjerte-aktivitet i form av WR har vist seg å nytte flere atferds utfall 38, 39 og indusere funksjonelle plast endringer i hjerneområder som hippocampus (anmeldt i 40).</s...

Oppdrett i ulike miljøer har lenge vært kjent for å føre til endringer i ulike mål på nevrologisk velvære. Mange studier ser på den reelle effekten av oppdrett i et komplekst miljø (EF) starter med banebrytende forskning ved Diamond og Rosenzweig (f.eks 1, 2) og Greenough (For eksempel, 3, 4). EC har vist seg å ha en unektelig positive effekter på synaptiske og celleforandringer i hjernen 5, 6, 7. EC kan påvirke en flerhet av hjerneregioner, inkludert hippocampus 8, 9 og visuelle cortex 10, 11, ventral striatum 12, 13, så velsom hjerne-wide neuroimmune funksjon (anmeldt i 14). Spesiell interesse har utviklet seg fra studiene på hippocampus da det ble vist at EU kan øke overlevelsen av voksne fødte granule celler av dentate gyrus gjennom dendrittiske plastisitet 9, 13. Dette siste punktet har samlet mye interesse på grunn av den økende mengde litteratur som indikerer at kardiovaskulær trening fremmer voksen neurogenesis i både sunt og skadet hjernen 15, 16, 17, 18. Wheel løping (WR) er en enkel å implementere form for frivillig hjerte-aktivitet som har vist seg å være gunstig i gnagermodeller av nevrologiske lidelser eller aldring 17, 19, 20. WR påvirker ekspresjon av vekstfaktorer<html> i både det sentrale og perifere nervesystem 21, 22, 23. Kombinere (senere) WR og EF i en &quot;superintervention&quot; (WR-EC) (dvs. 12 dager med WR etterfulgt av 30 dager i EF) gir en robust vekst i hippocampus voksen neurogenesis og økt overlevelse av de nylig proliferated cellene 8, den effekt som i dyremodellen av FASD ikke oppnås ved enkeltkomponenter (se nedenfor). Siden begge komponenter av WR-EC påvirke et variert utvalg av strukturer i hjernen 13 (WR anmeldt i 22, EC anmeldt i 24), gjennomføring av denne intervensjonen kan lett brukes til gnager modeller av både utviklings- og senere livs utbruddet modeller av nevrologisk funksjon (f.eks, neonatal alkohol eksponering, aldring, tidlig liv stress). nt &quot;&gt; Integrering av WR-EF på ungdom og tidlig voksenperioder (dvs. postnatal dager 30 - 72) kan forbedre noen av de negative effektene av en rotte modell av føtale alkoholspekterforstyrrelser (FASDs) 8 En samling av studier har. viste at gnagere utsatt for alkohol fra postnatal dag (PD) 4 til 9 vise betydelige mangler i nevroanatomi tiltak som dendrittiske kompleksitet 25, cerebellar utvikling 26, 27 og neuroimmune reaksjons 28 samt manifestasjoner av svekket læring og hukommelse 29, 30, 31 . Selv en redusert mengde alkohol eksponering innenfor dette tidsvinduet (dvs. PD 7 til 9) kan føre til underskudd i læring og hukommelse i ungdom og voksne rotter 32 mens noen strukturer ikke lenger se sigdelig nevroanatomi fall 27. Mange av disse underskuddene - i tillegg til atferdsvansker i hippocampus-avhengig oppgaver - har blitt dempet etter eksponering for dette WR-EC paradigme 8, 33 eller WR alene 25, 31. Selv om WR alene har vært en utbredt intervensjon, kan kombinasjonen av WR-EC har ennå ikke blitt anvendt i litteraturen, til tross for sin evne til å opprettholde de relativt kortvarige fordelene med WR 8. Denne artikkelen vil drøfte gjennomføringen av WR-EC intervensjon i ungdomsårene. Selv om dette paradigmet blir brukt i sammenheng med tidlig postnatal alkoholinntak, kan den innføres i forskjellige gnagermodeller for å vurdere potensialet for hjerne neuroplasticity i modeller av hjernelidelser.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="698">
	<colgroup>
		<col />
		<col />
		<col />
		<col />
	</colgroup>
	<tbody>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:247px;">Female Time-pregnant Long Evans Rats</td>
			<td style="width:124px;">Envigo (Formerly: Harlan, Inc.)</td>
			<td style="width:136px;"></td>
			<td style="width:191px;">Average litter size is 8-10 pups</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:247px;">Black India Ink</td>
			<td style="width:124px;">Higgins (Chartpak, Inc.)</td>
			<td style="width:136px;">44201</td>
			<td style="width:191px;"></td>
		</tr>
		<tr height="84">
			<td height="84" style="height:84px;width:247px;">Syringes and Injection Needles</td>
			<td style="width:124px;">Becton, Dickinson and Company (BD)</td>
			<td style="width:136px;">Assorted</td>
			<td style="width:191px;">For injection of pawmarking ink, administration of milk-alcohol solution</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:247px;">Ear Punch</td>
			<td style="width:124px;">Kent Scientific Corporation</td>
			<td style="width:136px;">INS750076</td>
			<td style="width:191px;"></td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:247px;">Running Wheels</td>
			<td style="width:124px;">Wahmann Labs</td>
			<td style="width:136px;"></td>
			<td style="width:191px;">Wahmann Running Wheel is discontinued. Substitute with&#160; One per cage</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:247px;">EC Cage</td>
			<td style="width:124px;">Martin&#39;s Cages, Inc.</td>
			<td style="width:136px;">R-695</td>
			<td style="width:191px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:247px;">Small EC Toys</td>
			<td style="width:124px;">Assorted</td>
			<td style="width:136px;"></td>
			<td style="width:191px;"></td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:247px;">Medium EC Toys</td>
			<td style="width:124px;">Assorted</td>
			<td style="width:136px;"></td>
			<td style="width:191px;">Should be able to fit 1-2 rats inside of/ on top of object</td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:247px;">Large EC Toys</td>
			<td style="width:124px;">Assorted</td>
			<td style="width:136px;"></td>
			<td style="width:191px;">Should be able to fit 3 or more rats inside of/on top of object</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

wheel running and environmental complexity as a therapeutic intervention in an animal model of fasd

Aerob trening (for eksempel hjulet kjører (WR) mye brukt i dyreforsøk) positivt påvirker mange tiltak av neuroplastic potensial i hjernen, for eksempel forekomst av voksen neurogenesis, angiogenese, og uttrykk for neurotrofiske faktorer i gnagere. Dette intervensjon har også vist seg å redusere atferdsmessige og nevroanatomi aspekter av de negative konsekvensene av teratogens (dvs. utviklings eksponering for alkohol) og aldersrelatert nevrodegenerasjon i gnagere. Miljø kompleksitet (EF) er blitt vist å produsere en rekke neuroplastic fordeler i kortikale og subkortikale strukturer og kan kobles sammen med hjulet kjører for å øke formerings og overlevelse av nye celler i voksen hippocampus. Kombinasjonen av disse to tiltak gir en robust &quot;superintervention&quot; (WR-EC) som kan implementeres i en rekke gnagermodeller av nevrologiske lidelser. Vi vil drøfte gjennomføringen av WR / EF og dets bestanddeler iterventions for anvendelse som en mer kraftfull terapeutisk intervensjon i rotter ved hjelp av en dyremodell av prenatal eksponering til alkohol hos mennesker. Vi vil også diskutere hvilke elementer av prosedyrene er helt nødvendig for inngrep og hvilke som kan endres avhengig av eksperimentators spørsmål eller anlegg.

For å vurdere effekten av super intervensjon, må vi se på effekten av hver av sine bestanddeler - WR og EU - på våre tiltak av interesse. Figurene 1 til 3 (nedenfor) dukket opp i en tidligere publikasjon utnytte dette paradigmet 8. Figur 4 dukket opp i en doktoravhandling 36. Disse data illustrerer virkningen av WR-EC på hippocampus voksen neurogenesis i dentate gyrus. Alle grafene vi...

Watch this Scientific Journal Video about Wheel Running and Environmental Complexity as a Therapeutic Intervention in an Animal Model of FASD at JoVE.com

Wheel Running and Environmental Complexity as a Therapeutic Intervention in an Animal Model of FASD

Kardiovaskulær trening og stimulerende opplevelser i et komplekst miljø har positive fordeler på flere tiltak av neuroplasticity innenfor gnager hjernen. Denne artikkelen vil drøfte gjennomføringen av disse tiltakene som en &quot;superintervention&quot; som kombinerer hjul kjører og miljø kompleksitet og vil ta begrensningene av disse tiltakene.

Wheel Running og miljø kompleksitet som en terapeutisk intervensjon i en dyremodell av FASD

Aerobic exercise (e.g., wheel running (WR) extensively used in animal research) positively impacts many measures of neuroplastic potential in the brain, ...

The overall goal of this behavioral intervention is to enhance environmental stimulation of laboratory rodents via exposure to voluntary cardiovascular exercise and environmental complexity in a controlled laboratory setting. This technique can help answer key questions in the field of rehabilitation and neuroplasticity. It highlights the importance of social exercise and exploratory behaviors on neurological development in adolescence and health maintenance in adulthood.The main advantage of this procedure is that it combines the exercise and environmental complexity in a synergistic way, and it allows the interpretation of each of the components separately if need be. To begin the experiment, place weaned rat pups into an appropriate cage and make sure that they always have free access to food and water. A week later, on day 30 of their development, move half the rats into exercise cages with running wheels.Each running wheel should have a revolution counter and be freely accessible. On the same day, weigh all the rats. Every following day at the same hour, check the number of revolutions on the running wheels.On day 36, weigh the rats again. Then, leave them in their respective housing condition for 12 days until day 42. Early on developmental day 42, prepare the environmentally complex cages.The 30 by 18 by 36 inch galvanized steel cages should contain multiple levels capable of supporting the weight of multiple rats. These cages must also be capable of supporting standard bedding and multiple food and water dispensers. Place novel colorful objects of variable sizes and shapes in the cage.First, position six large toys in the cage that are large enough for three or more rats to interact with concurrently. Next, place six medium-sized toys in the cage each of which should also be large enough for three or more rats to use concurrently. Then, place at least 20 small toys in the cage that might only occupy one rat at a time.Select toys of different colors and shapes to enhance the complexity. The novelty of each toy is critical to this form of intervention. At the opposite ends of the cage, place food dispensers and attach water bottles so each cage has two of each.Once the cages are prepared, weigh all the animals and relocate them to the environmentally complex cages. Group nine to 12 animals per cage, making certain that they all have unique identifiers. Every two days, replace all the toys.Make sure to have enough toys such that animals rarely encounter the same toy twice during the paradigm. When replacing the toys, also refill the food and water. Every third day, clean the cages.Temporarily house the rats in groups of two or three and replace the bedding, food, and water. Return the same toys to the cage on these days unless cleaning coincides with the toy replacement schedule. The wheel running and complex environmental interventions impacted adult neurogenesis in the dentate gyrus as assessed by BrdU staining.Increases in cell proliferation were observed following the wheel running portion of the intervention in the normally developing early life stressed and alcohol-exposed animals. The complex environment intervention increased the survival of adult-generated cells in the dentate gyrus in animals that were exposed to either stress or alcohol neonatally. Furthermore, the interventions resulted in an increase in cells that differentiate into a neuronal phenotype as seen with increases in adult-born dentate gyrus granule cells despite neonatal exposure to alcohol or intubation stress.Investigating the length of double cort and positive dentrites of dentate gyrus granule cells showed that there was no difference between the alcohol-exposed rats and control rats after wheel running and environmental complexity intervention. After watching this video, you should have a really good understanding of how to appropriately lay out the environmental complexity cage as well as how to house animals in the wheel running cages and environmental complexity cages. When attempting this procedure, it's important to thoroughly clean all of your materials and check up on your animals daily.Following this procedure, the behavioral, neurophysiological, and neuroanatomical measures can be assessed in order to determine the consequences of exposure to wheel running and environmental complexity interventions. After its development, this technique paved the way for researchers in the field of neuroplasticity to explore experience-dependent changes in rodent models of neurological disease.

Research

JoVE Journal

Behavior

The Crossmodal Congruency Task as a Means to Obtain an Objective Behavioral Measure in the Rubber Hand Illusion Paradigm

Den Crossmodal congruency Task som et middel for å oppnå et mål Behavioral Mål for Gummi Hånd Illusion Paradigm

The rubber hand illusion (RHI) is a popular experimental paradigm. Participants view touch on an artificial rubber hand while the participants' own hidden ...

Nest Building as an Indicator of Health and Welfare in Laboratory Mice

The minimization and alleviation of  suffering has moral and scientific implications. In order to mitigate this  negative experience one must be able to ...

The Use of the Puzzle Box as a Means of Assessing the Efficacy of Environmental Enrichment

Bruk av Puzzle Box som et middel for vurdering av effektiviteten i miljøberikelse

Environmental enrichment can dramatically influence the development and function of neural circuits.  Further, enrichment has been shown to successfully ...

The Forced Swim Test as a Model of Depressive-like Behavior

Den Tvunget Swim Test som en modell av Depressiv-lignende oppførsel

The goal of the present protocol is to describe the forced swim test (FST), which is one of the most commonly used assays for the study of depressive-like ...

An Innovative Running Wheel-based Mechanism for Improved Rat Training Performance

Et nyskapende Running Wheel-basert mekanisme for Forbedret Rat Trening Resultater

This study presents an animal mobility system, equipped with a positioning running wheel (PRW), as a way to quantify the efficacy of an exercise activity ...

Introducing Clicker Training as a Cognitive Enrichment for Laboratory Mice

Vi presenterer Klikkertrening som en kognitiv berikelse for Laboratory Mus

Establishing new refinement strategies in laboratory animal science is a central goal in fulfilling the requirements of Directive 2010/63/EU. Previous ...

Establishment of a Valuable Mimic of Alzheimer's Disease in Rat Animal Model by Intracerebroventricular Injection of Composited Amyloid Beta Protein

Etablering av en verdifull etterligne av Alzheimers sykdom i rotte dyr modell av Intracerebroventricular injeksjon Composited Amyloid Beta protein

Alzheimer&#39;s disease (AD) is an irreversible, progressive brain disease that slowly destroys memory and is accompanied by neuron loss and structure ...

Testing Animal Anxiety in Rats: Effects of Open Arm Ledges and Closed Arm Wall Transparency in Elevated Plus Maze Test

Testing dyr angst i rotter: effekter av åpne Arm hyller og lukket Arm vegg åpenhet i opphøyet pluss labyrint Test

The elevated plus maze test is a behavioral test for assessing animal anxiety in rodents. Although this test is widely applied in the field of behavioral ...

Assessing the Autonomic and Behavioral Effects of Passive Motion in Rats using Elevator Vertical Motion and Ferris-Wheel Rotation

Vurdere de autonome og atferdsmessige effektene av passiv bevegelse hos rotter ved hjelp av heis vertikal bevegelse og pariser-hjulet rotasjon

The overall goal of this study is to assess the autonomic and behavioral effects of passive motion in rodents using the elevator vertical motion and ...