Name: multifactorial assessment of motor behavior in rats after unilateral sciatic nerve crush injury
Uploaded: 2021-07-31T14:30:00
Duration: 14 min 50 s
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この研究は、ドイツ連邦教育研究省(BMBF DysTract to C.W.I.)とヴュルツブルク大学の学際学際臨床研究センター(IZKF)(N-362〜C.W.I.)によって支援されました。Z2-CSP3 から L.R.へ)。さらに、このプロジェクトは、EJP RD COFUND-EJP N°825575(EurDyscover to J.V.)の下で欧州連合(EU)のホライゾン2020研究およびイノベーションプログラム、およびVERUM財団から資金を受け取っています。さらに、C.W.I.は、ドイツ・スティフトゥン神経学とパーキンソンフォンドによって、ドイツ・フォルシュングスゲマイインシャフト(DFG、ドイツ・レシヒ・ファンデーション)プロジェクトID 424778381-TRR 295によって資金提供されています。L.R.は、ジストニア医療レシチ財団によってさらにサポートされています。
著者らは、ケアリ・レーム、ヴェロニカ・センガー、ハイケ・メンツェル、ルイザ・フリースの技術支援と、ヘルガ・ブリュナーの動物ケアに感謝している。

<ol>
	<li>Iannaccone, P. M., Jacob, H. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Rats.">Rats.</a> Disease Models &amp; Mechanisms. 2 (5-6), 206-210 (2009).</li><li>Phifer-Rixey, M., Nachman, M. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Insights+into+mammalian+biology+from+the+wild+house+mouse+Mus+musculus.">Insights into mammalian biology from the wild house mouse Mus musculus.</a> Elife. 4, (2015).</li><li>Musacchio, 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=Subthalamic+nucleus+deep+brain+stimulation+is+neuroprotective+in+the+A53T+alpha-synuclein+Parkinson's+disease+rat+model.">Subthalamic nucleus deep brain stimulation is neuroprotective in the A53T alpha-synuclein Parkinson's disease rat model.</a> Annals of Neurology. 81 (6), 825-836 (2017).</li><li>Ip, C. W., 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=Tor1a+/-+mice+develop+dystonia-like+movements+via+a+striatal+dopaminergic+dysregulation+triggered+by+peripheral+nerve+injury.">Tor1a+/- mice develop dystonia-like movements via a striatal dopaminergic dysregulation triggered by peripheral nerve injury.</a> Acta Neuropathologica Communications. 4 (1), 108 (2016).</li><li>Rauschenberger, L., 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=Striatal+dopaminergic+dysregulation+and+dystonia-like+movements+induced+by+sensorimotor+stress+in+a+pharmacological+mouse+model+of+rapid-onset+dystonia-parkinsonism.">Striatal dopaminergic dysregulation and dystonia-like movements induced by sensorimotor stress in a pharmacological mouse model of rapid-onset dystonia-parkinsonism.</a> Experimental Neurology. 323, 113109 (2020).</li><li>Klein, A., Wessolleck, J., Papazoglou, A., Metz, G. A., Nikkhah, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Walking+pattern+analysis+after+unilateral+6-OHDA+lesion+and+transplantation+of+foetal+dopaminergic+progenitor+cells+in+rats.">Walking pattern analysis after unilateral 6-OHDA lesion and transplantation of foetal dopaminergic progenitor cells in rats.</a> Behavioural Brain Research. 199 (2), 317-325 (2009).</li><li>Kim, D. H., Murovic, J. A., Tiel, R., Kline, D. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Management+and+outcomes+in+353+surgically+treated+sciatic+nerve+lesions.">Management and outcomes in 353 surgically treated sciatic nerve lesions.</a> Journal of Neurosurgery. 101 (1), 8-17 (2004).</li><li>Kline, D. G., Kim, D., Midha, R., Harsh, C., Tiel, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Management+and+results+of+sciatic+nerve+injuries:+a+24-year+experience.">Management and results of sciatic nerve injuries: a 24-year experience.</a> Journal of Neurosurgery. 89 (1), 13-23 (1998).</li><li>Kaplan, H. M., Mishra, P., Kohn, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+overwhelming+use+of+rat+models+in+nerve+regeneration+research+may+compromise+designs+of+nerve+guidance+conduits+for+humans.">The overwhelming use of rat models in nerve regeneration research may compromise designs of nerve guidance conduits for humans.</a> Journal of Materials Science: Materials in Medicine. 26 (8), 226 (2015).</li><li>Bauder, A. R., Ferguson, T. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Reproducible+mouse+sciatic+nerve+crush+and+subsequent+assessment+of+regeneration+by+whole+mount+muscle+analysis.">Reproducible mouse sciatic nerve crush and subsequent assessment of regeneration by whole mount muscle analysis.</a> Journal of Visualized Experiments. (60), e3606 (2012).</li><li>Savastano, L. E., 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=Sciatic+nerve+injury:+a+simple+and+subtle+model+for+investigating+many+aspects+of+nervous+system+damage+and+recovery.">Sciatic nerve injury: a simple and subtle model for investigating many aspects of nervous system damage and recovery.</a> Journal of Neuroscience Methods. 227, 166-180 (2014).</li><li>Menorca, R. M., Fussell, T. S., Elfar, J. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nerve+physiology:+mechanisms+of+injury+and+recovery.">Nerve physiology: mechanisms of injury and recovery.</a> Hand Clinics. 29 (3), 317-330 (2013).</li><li>Luis, A. L., 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=Neural+cell+transplantation+effects+on+sciatic+nerve+regeneration+after+a+standardized+crush+injury+in+the+rat.">Neural cell transplantation effects on sciatic nerve regeneration after a standardized crush injury in the rat.</a> Microsurgery. 28 (6), 458-470 (2008).</li><li>Knorr, S., 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+evolution+of+dystonia-like+movements+in+TOR1A+rats+after+transient+nerve+injury+is+accompanied+by+dopaminergic+dysregulation+and+abnormal+oscillatory+activity+of+a+central+motor+network.">The evolution of dystonia-like movements in TOR1A rats after transient nerve injury is accompanied by dopaminergic dysregulation and abnormal oscillatory activity of a central motor network.</a> Neurobiology of Disease. , 105337 (2021).</li><li>Quartarone, A., Hallett, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Emerging+concepts+in+the+physiological+basis+of+dystonia.">Emerging concepts in the physiological basis of dystonia.</a> Movement Disorders. 28 (7), 958-967 (2013).</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=The+ladder+rung+walking+task:+a+scoring+system+and+its+practical+application.">The ladder rung walking task: a scoring system and its practical application.</a> Journal of Visualized Experiments. (28), e1204 (2009).</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> Journal of Neuroscience Methods. 115 (2), 169-179 (2002).</li><li>Johansson, B. B., Ohlsson, A. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Environment,+social+interaction,+and+physical+activity+as+determinants+of+functional+outcome+after+cerebral+infarction+in+the+rat.">Environment, social interaction, and physical activity as determinants of functional outcome after cerebral infarction in the rat.</a> Experimental Neurology. 139 (2), 322-327 (1996).</li><li>Ohwatashi, A., Ikeda, S., Harada, K., Kamikawa, Y., Yoshida, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Exercise+enhanced+functional+recovery+and+expression+of+GDNF+after+photochemically+induced+cerebral+infarction+in+the+rat.">Exercise enhanced functional recovery and expression of GDNF after photochemically induced cerebral infarction in the rat.</a> EXCLI Journal. 12, 693-700 (2013).</li></ol>

著者らは開示するものは何もない。

この行動評価プロトコルは、坐骨神経クラッシュ傷害後のげっ歯類モデルにおける選択された行動試験電池の可能な読み出しと同様に、利点と欠点の概要を提供する。 
坐骨神経クラッシュ傷害の比較結果を得るためには、一貫したクラッシュ技術が必須である。鉗子の代わりに非鋸歯状クランプ(超微細ヘモスタット)の使用は、クラッシュの一貫性を改善することができます。同じクランプと同じクラッシュ位置を使用して、同じ神経圧迫を保証します。クラッシュの傷害のためのクランプの排他的な使用および注意してクランプの取り扱いは一貫性を改善する。また、クラッシュ傷害の手順も注意して行う。神経の不要な牽引などの手術中の神経への追加の損傷は、オートマチマチのような望ましくない副作用につながる可能性があります。したがって、2日間以上の鎮痛剤の投与と同様に慎重な神経製剤が推奨される。 
運動行動の多因子評価は、様々なレベルでラットの神経クラッシュ傷害後の表現型を特徴付けることができる。OFT、CatWalk XT歩行解析、ビームウォーキングタスク、ラダーラングウォーキングタスクを使用しました。これらの実験には、実験群に対する盲目の実験手順とデータ分析が不可欠である。行動評価の前に、動物は少なくとも30分間試験条件下で試験室に慣れていた。本明細書で適用されるすべての行動試験は、食物または水の剥奪が必要とされないという利点を有する。全ての行動試験で同じ群の動物群を使用した。1日あたり最大2つの異なる行動検査が各動物に対して行われた。行動テストが一定の間隔で行われる場合は、同じ動物の順序で、同じ時刻にテストを行うなど、同等の手順に注意してください。行動分析の更なる重要な側面は、ラットの昼夜サイクルである。昼のサイクル(暗いサイクル)でより自然で高いレベルの活動を得るために、昼夜サイクルを逆転することを検討してください。これは、OFTのような自発的な行動の測定のために特に考慮されなければならない。この実験では、昼夜サイクルの逆転は実施できなかったが、試験条件に十分な順応が確保された。ビームウォーキングタスクとラダーラングウォーキングタスクのための高解像度ビデオには完璧な照明が不可欠です。暗闇の中で実験を行う場合、この高画質に到達することはできません。 
歩行の評価には、継続的なタスクパフォーマンスが必要です。継続的なタスクパフォーマンスの最初の重要な側面は、セットアップを横断する動物を説得することです。モチベーションを高めるために、セットアップの最後に小さな食品ペレット(45mg)を置きます。動物が食物ペレットに慣れるためには、ペレットをテストする前に餌を与える必要があります。また、セットアップの最後にゴール ボックスを使用すると便利です。CatWalkの設定には既にゴールボックスが含まれていますが、ラットはゴールボックスに入ることを躊躇することがあります。または、ゴールボックスに小さなケージを追加することもできますが、ラットのホームケージはゴールボックスに収まりません。ラットは、取得前に数分間ケージの中で習慣化してみましょう.さらに、同じホームケージから別のラットをゴールボックスまたはゴールボックス内のケージに入れてもよい。2 番目のラットがボックス内に残っており、ゴール ボックスへの入り口がブロックされないことを確認します。さらに、CatWalkシステムからゴールボックスを取り外し、ラットのホームケージを歩道の端に置き、ラットが各走行後に「ホームテリトリー」に入ることを可能にすることも可能です。ビーム歩行タスクとラダーラング歩行タスクの設定については、セットアップの最後にゴールボックスまたはホームケージを追加することをお勧めします。一貫性を確保するために、CatWalk、ビームウォーキングタスク、およびラダーラングウォーキングタスクは、少なくとも週に1回、6〜10回の実行で実行する必要があります。
すべての分析がこの研究で大きな違いをもたらしたわけではありませんが、遺伝子組み換え動物や治療グループを含めることで、同じ行動検査とグループを区別できる貴重なデータが得られる可能性があると考えてください。 
神経クラッシュ傷害は、5分間のOFTで測定されたラットの運動活動に影響を及ぼさなかった。キャットウォークXT歩行分析は、歩行、足、つま先の配置を分析するためのより客観的で敏感なツールです。集中的なトレーニングの後、ラットはCatWalk XT装置の歩道をデフォルトの設定に渡ることを学びます。神経損傷は、歩行路を横断するラットの能力を低下させるものではありません.さまざまなパラメータの自動計算は、客観的にデータを提示します。「インタラクティブフットプリント測定」モジュールを使用することで、さらなる情報を得ることができ、実際に、これらの分析は、神経損傷の有無にかかわらずラットを比較する足の広がり、印刷長および足の角度から体軸までの様々なパラメータに有意な違いをもたらした。
ラットはビーム歩行作業のために容易に訓練することができる。ビームを横切る待ち時間と、神経損傷した後肢のステップあたりの足のスリップ数の違いは、つぶしを負ったラットとナイーブを比較することによって検出された。ビーム歩行作業で神経損傷ラットを分析することの欠点は、ビームの大きさです。坐骨神経クラッシュ傷害後の最初の2週間以内に、ラットはバランスが損なわれるにつれてビームを横切る助けを必要とする。一部のラットはビームを通過することができるかもしれないが、転倒による傷害のリスクは高い。したがって、神経潰し動物は、坐骨神経潰し傷害後の最初の2週間、または必要に応じてより長くビームを横切るのを助けるべきである。しかし、アシストを伴うランと支援なしに実行を比較することは困難です。また、モータバランスはビーム歩行作業によって評価される重要なパラメータである。このパラメータは、神経クラッシュラットモデルに関連しないと考えました。したがって、大渡しらとヨハンソン&オルソンが記述したスコアは使用できず、不完全なビームトラバースを持つ走行はデータ分析18,19のために除外された。
Metzらからの7カテゴリースケールは、前肢と後肢の両方を分析し、はしごラング歩行タスク16、17の間にすべての手足のエラーの異なる重大度レベルを区別することができる。0から2までのカテゴリーを含む最も顕著な誤差を分析することによって、神経損傷を受けたwtラットとナイーブなwtラットを比較する際に、後肢でステップごとの誤差の違いを検出することができなかった。さらに、ラダーラン装置を通過する待ち時間は、神経損傷したwtラットとwtナイーブラットとの間で異ならなかった。ディープラーニングモデルは、自動化されたアプローチを通じて、ラダーラング歩行タスクのデータ分析を改善し、スピードアップすることができます。
神経クラッシュ傷害だけでなく、すべての記述された行動検査は、セットアップの設定とサイズを適応させることによって、マウスに簡単に翻訳できることを言及することが重要です。モデル生物としてのマウスの使用は、多くのヒト疾患に対するトランスジェニックモデルが存在する有益な効果を有する。

げっ歯類は、複数の生物学的レベルで仮説をテストすることによって、ヒト疾患1、2の理解を深める優れたモデル生物である。げっ歯類モデルの特性評価のための基本的な生物学的レベルの1つは、行動評価によって測定される表現型レベルである。動物モデルや科学的研究の問題に応じて、パーキンソン病やジストニア3、4、5、6の動物モデルなど、幅広い行動側面をカバーするためには、強力で信頼性の高い行動試験用バッテリーの選択が不可欠です。
坐骨神経は、感覚繊維だけでなく、運動と人間の体内で最大の神経です。坐骨神経の傷害は、交通事故や手術など様々な事象から容易に発生する可能性があります7,8 .したがって、坐骨神経損傷を有するげっ歯類モデルを用いた研究活動は、翻訳的に関連する価値がある。ラットからヒトへの神経再生の翻訳的側面は9と批判的に見なされなければならないが、げっ歯類モデルにおける坐骨神経クラッシュ傷害(アキソノメシス)は末梢神経10,11の退化および再生過程を分析するために一般的に用いられる方法である。クラッシュ傷害の場合、神経は完全に切除されない。それは軸索を損傷し、クラッシュ傷害の直後に伝導ブロックをもたらし、続いて回生プロセス4、12、13を行う。
また、ジストニア研究では、一方的坐骨神経クラッシュ傷害は、遺伝的に素因のあるジストニアげっ歯類モデルにおいてジストニア様運動(DLM)を引き起こす確立された方法であり、これはDLM当たり4,14を示さない。末梢神経外傷は、運動および感覚機能15を担う坐骨神経線維に影響を与えることによって感覚運動の統合を妨げていると仮定される。
ここでは、坐骨神経の標準化されたクラッシュ傷害と、オープンフィールドテスト(OFT)、CatWalk XT歩行分析、ビームウォーキングタスク、ナイーブ野生型(wt)ラット(n= 8-9)および一方的な坐骨神経クラッシュ損傷(n=10)の5週間後のwtラットの歩行タスクで構成される運動行動評価のバッテリーの詳細な説明を提供します。OFTは一般的な運動活動に関する情報を提供し、詳細な歩行分析は自動歩行分析システムCatWalk XTによって達成される。ビーム歩行作業は、ビームを交差する時間と足の配置誤差の数を評価することによって、モータの調整を評価するために使用されます。歩行性能解析のために、ラダーラング歩行タスクは、足や足の配置に関する情報と、一定の不規則なラングパターンを持つ水平ラダーラング装置のエラーを提供します。

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Acetic acid, &#8805;99.8%</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>33209-1L</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Appose ULC skin stapler 35W</td>
			<td>Covidien</td>
			<td>8886803712</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Beam</td>
			<td>self made</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Bepanthen eye cream</td>
			<td>Bayer Vital GmbH</td>
			<td>81552983</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Box for OFT</td>
			<td>self made</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Camcorder GC-PX100</td>
			<td>JVC</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Catwalk XT</td>
			<td>Noldus</td>
			<td></td>
			<td>&#160;setup and software</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Chamber for isofluran</td>
			<td>GT-Labortechnik</td>
			<td></td>
			<td>custom made</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Disposable scalpel No. 11</td>
			<td>Feather</td>
			<td>20.001.30.011</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dr&#228;ger Vapor 19.3 isoflurane system</td>
			<td>Dr. Wilfried M&#252;ller GmbH</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dumont #2 - laminectomy forceps</td>
			<td>Fine Science Tools</td>
			<td>11223-20</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dumont #5 forceps</td>
			<td>Fine Science Tools</td>
			<td>11251-30</td>
			<td>super-fine</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dustless precision pellets 45 mg</td>
			<td>Bio-Serv</td>
			<td>F0021</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>EthoVision XT</td>
			<td>Noldus</td>
			<td></td>
			<td>&#160;setup and software</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Forceps 160 mm</td>
			<td>Hartenstein</td>
			<td>PZ09</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Gas anesthesia mask, rat</td>
			<td>Dr. Wilfried M&#252;ller GmbH</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Goal box for ladder rung walking task apparatus</td>
			<td>self made</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Hair clipper Magnum 5000</td>
			<td>Wahl GmbH</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Hardened fine scissors</td>
			<td>Fine Science Tools</td>
			<td>14090-11</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Heating table</td>
			<td>MEDAX</td>
			<td>13801</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Isofluran CP 1ml/ml, 250 ml</td>
			<td>cp-pharma</td>
			<td>1214</td>
			<td>prescription needed</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Kinovea</td>
			<td>www.kinovea.org</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ladder rung walking task apparatus</td>
			<td>self made</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Needleholder</td>
			<td>KLS Martin</td>
			<td>20-526-14-07</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Octeniderm</td>
			<td>Sch&#252;lke</td>
			<td>118211</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Rimadyl 50 mg/ml, injectable</td>
			<td>Zoetis</td>
			<td></td>
			<td>Carprofen, prescription needed</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Rubber band retractors</td>
			<td>self made</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Spacer for beam</td>
			<td>self made</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Spacer for ladder rung walking task apparatus</td>
			<td>self made</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Suture Silkam 4/0 DS 19</td>
			<td>B. Braun</td>
			<td>C0762202</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ultra fine hemostats (non-serrated clamp)</td>
			<td>Fine Science Tools</td>
			<td>13020-12</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

multifactorial assessment of motor behavior in rats after unilateral sciatic nerve crush injury

末梢神経損傷の誘導は、とりわけ修復および疼痛機構の評価のために神経科学において広く使用されている方法である。また、運動障害の研究分野では、ジストニアの遺伝的素因があるDYT-TOR1Aげっ歯類モデルにおいてジストニア様表現型を引き起こす坐骨クラッシュ傷害が採用されている。坐骨神経クラッシュ傷害後に一貫した再現性と同等の結果を達成するためには、標準化された定型的特徴付けに加えて、神経クラッシュを誘導するための標準化された方法が不可欠である。行動テストの特定の品揃えだけでなく、技術的な要件、正しい実行と連続したデータ分析にも注意が払われなければなりません。このプロトコルは、坐骨神経クラッシュ傷害を実行する方法を詳細に説明し、オープンフィールドテスト、CatWalk XT歩行分析、ビームウォーキングタスク、およびラダーラングウォーキングタスクを含むラットの運動障害の評価のための行動テストバッテリーを提供する。

5分間OFTの代表的な結果は、手術後5週間の神経クラッシュ傷害が運動活動に影響を及ぼさないことを示している(図1)。
CatWalk XTシステムを用いた歩行解析(図2)は、多くの異なるパラメータを生成します。選択パラメータは、神経潰しの5週間後に神経損傷を負ったwtラットとwtナイーブラットを比較することによって統計的に分析した(図2D)。走り平均速度、歩幅の長さ、および神経損傷(右)後足の印刷領域に対して有意な変化が検出される可能性がある。神経損傷後足のより詳細な分析は、「インタラクティブフットプリント測定」モジュールで行われました。パラメーターつま先の有意な減少は、wtナイーブラットと比較して神経損傷重量ラットにおいて中間足先の広がりおよび印刷長が認められた。また、神経損傷のwtラットをwtナイーブラットと比較すると、足角体軸と足角運動ベクトルが大きく異なる(図2E)。
図3 はビーム歩行タスク評価によって得られた運動協調のデータを示す。神経損傷を受けたwtラットは、5週間の外傷後にwtナイーブラットと比較してビームを横切る待ち時間が有意に長くなったことを示した(図3B)。ビーム歩行作業から追加の読み取りとして、神経損傷した後肢の完全なスリップと半分のスリップがカウントされ、統計分析のエラーとして考慮された。神経損傷(右)後肢のステップあたりのエラーの割合は、wtナイーブラットと比較して神経損傷重量ラットで有意に増加した。
ラダーラング歩行タスクの代表的なデータ(図4)は、ラダーラン装置の歩道を横断する待ち時間(図4C)または神経損傷のステップごとの誤差の割合(図4D)に有意な変化を示さない( 図4D)。神経損傷した後肢のステップあたりの誤差率の分析は、Metzらからの7カテゴリースケールの0から2までのスコアのみを考慮 した。神経損傷後肢と非神経損傷(左)後肢の7カテゴリースケールからのステップごとの全スコアカテゴリの分布を 図4Eに示す。
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/62606/62606fig01.jpg"> 図1:オープンフィールドテスト中の運動活動の評価 (A) オープンフィールドテストの設定の画像。オープンフィールドテスト中に記録されたビデオから差し引かれた選択された画像は、(B)と(C)追跡を伴わないオープンフィールドアリーナでラットを示しています。(D)5分間のオープンフィールドテスト記録中の速度を、神経クラッシュ傷害の5週間後にwtナイーブラットおよびwtラットで調べた。データは平均±SEMとして示され、統計分析は正規分布データの非対t検定を用いて行われた。 <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/62606/62606fig01large.jpg" target="_blank">この図の大きなバージョンを表示するには、ここをクリックしてください。</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/62606/62606fig02.jpg"> 図2:CatWalk XTシステムによる歩行解析 (A)CatWalk XT装置の画像(B)標識した足のプリントを偽色モードで示した印刷物の例と、神経潰し損傷の5週間後のwtナイーブラットおよびwtラットの時間ベースの歩行図を示すタイミング図の例。(c)つま先の広がりを示すつま先の分類(TS)の例としては、中間つま先の広がり(ITS)および印刷長(PL)並びに、神経潰し損傷の5週間後にwtナイーブラットおよびwtラットの体軸(白線)および移動ベクトル(赤線)を示す体軸図の例。(d)神経潰し損傷の5週間後にwtナイーブラットとwtラットを比較する「標準」分類から選択されたパラメータのデータ。(e)神経クラッシュ傷害の5週間後にwtナイーブラットとwtラットを比較する「インタラクティブフットプリント測定モジュール」から選択されたパラメータのデータ。SEM±平均として示されるデータは、正規分布データの非対t検定を用いて行った統計分析、不均一分散を有するウェルチの正規分布データの補正および非正規分布データのマン・ホイットニーU検定による非対t検定を用いて行った。p値<0.05は、0.05 <、**p<0.01、***p<0.001、****p<0.0001として*pラベル付けされた統計的に有意な値として定義されました。 <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/62606/62606fig02large.jpg" target="_blank">この図の大きなバージョンを表示するには、ここをクリックしてください。</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/62606/62606fig03.jpg"> 図3:ビーム歩行作業による歩行解析 (A) ビーム歩行タスク設定の図および模式図。ビーム(B)を横切る待ち時間と、ビーム歩行作業中の神経損傷後肢のステップ当たりの足のスリップエラーの割合(C)を、神経クラッシュ傷害の5週間後にwtナイーブラットおよびwtラットで分析した。ビーム歩行タスクの開始時間位置(D)および終了時間位置(E)の代表的な画像。ビーム歩行タスクの完全なスリップ誤差(F)および半スリップ誤差(G)の代表的な画像シーケンス。データは、SEM±平均として示され、非正規分布データのマン・ホイットニーU検定を用いて統計分析を行った。p値<0.05は、0.05<、**p <0.01と表示される統計的に有意であると定義された。 <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/62606/62606fig03large.jpg" target="_blank">この図の大きなバージョンを表示するには、ここをクリックしてください。</a>
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/62606/62606fig04.jpg"> 図4:ラダーラング歩行タスクを用いた歩行解析 ラダーラング歩行タスク設定の図(A)と模式図(B)。ラダーラング装置(C)を横断する待ち時間と、ラダーラング歩行作業(D)中の神経損傷後肢のステップ当たりの足のスリップエラー率(D)は、神経クラッシュ傷害の5週間後にwtナイーブラットおよびwtラットで評価した。(E) Metz らの 7 カテゴリスケールに従ったステップごとのスコア カテゴリの分布の割合。神経クラッシュ傷害の5週間後に、ナイーブラットおよびwtラットの左および右後肢のために。SEM±平均データとして示される統計分析は、非正規分布データの非対t検定と非正規分布データのマン・ホイットニーU検定を用いて行った。 <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/62606/62606fig04large.jpg" target="_blank">この図の大きなバージョンを表示するには、ここをクリックしてください。</a>
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/62606/62606fig05.jpg"> 図5:Metzらからの7カテゴリースケールに従った各カテゴリーの例示 的表現 はしごラング歩行タスク中. カテゴリ0の右後肢からの代表的な画像シーケンス - 総ミス、カテゴリ1 - 深いスリップ、カテゴリ2 - わずかなスリップ、カテゴリ3 - 置換、カテゴリ4 - 修正、はしごラング歩行作業中。カテゴリ5の代表的な写真 - 部分的な配置とカテゴリ6 - 正しい配置。 <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/62606/62606fig05large.jpg" target="_blank">この図の大きなバージョンを表示するには、ここをクリックしてください。</a>

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Multifactorial Assessment of Motor Behavior in Rats after Unilateral Sciatic Nerve Crush Injury

坐骨神経クラッシュ傷害後のラットの行動検査用電池を介して運動行動評価のためのプロトコルを提供する。

一方的坐骨神経クラッシュ傷害後のラットにおける運動行動の多因子的評価

The induction of a peripheral nerve injury is a widely used method in neuroscience for the assessment of repair and pain mechanisms among others. In ...

このプロトコルの全体的な目標は、再現不可能な坐骨神経クラッシュの実行に関与する手順を記述し、末梢外傷後の運動行動の評価のためのプロトコルを提供することである。強力で信頼性の高い行動テストバッテリーの選択は、行動の側面の広い範囲をカバーするために不可欠であり、使用される動物モデルと科学的研究の質問に依存します。このプロトコルは、坐骨神経クラッシュ傷害を実行する方法を詳細に説明し、オープンフィールドテスト、CatWalk歩行分析、ビームウォーキングタスク、およびラダーラングウォーキングタスクを含むラットの運動障害の評価のための行動テストバッテリーを提供する。動物実験は、動物のケアおよび使用に関する適用可能な国家および制度的ガイドラインに従って行われた。外科手術全体で無菌環境を維持する。必要な機器を使用して手術台を設置します。イオブルランを用いた閉じたキャビネットでラットを深く麻酔し、右後肢の広い領域を剃る。次に、ラットを麻酔マスクに入れ、イオブルランで深部麻酔を続ける。胴体とネズミの後肢をテープで固定します。両後肢を対称的で伸長した位置に置き、各足を手術台に平らにします。剃った部分の皮膚を適切な消毒剤で消毒する。回腸の坐骨神経座のノッチを検索します。坐骨切りからメスで足の方向に皮膚切開を行います。後肢が固定され、皮膚切開が正しく行われると、大殿筋と上腕二頭筋の間の筋膜内の空洞が白線に似ているのが分かる。閉じた超微細止血鉗子をキャビティに挿入し、鉗子を広げます。筋膜面は筋肉組織を傷つけずに開く必要があります。皮膚切開を開いたままにするために、筋肉の下にゴムバンドレトラクターを置きます。神経が完全に露出するまで、坐骨神経から周囲の組織や血管をそっと取り除きます。全体の手順の間に神経を伸ばしたり引っ張ったりしないことが重要です。一定かつ迅速な使用可能な圧力で非鋸歯状クランプで坐骨神経を粉砕します。このためには、クランプを開き、クランプの下顎に神経を置き、クランプを3 x 10秒間最初の位置に固定してクランプを閉じます。クラッシュの怪我の後、クランプを慎重に開き直します。坐骨神経のクラッシュ部位は半透明に見える。ゴムバンドレトラクターを取り外します。蘇生可能な縫合糸で魅惑的な面切開を閉じます。ボディスキンステープルで皮膚切開を閉じます。この運動活動は、ラットの行動活性と同様に、オープンフィールドテストによって分析することができる。暗くて静かな環境に位置するオープンフィールドの設定は、自動ビデオトラッキングシステム、EthoVision XT、および傷に強く、清掃可能な黒い表面を持つアリーナで構成されています。アリーナとカメラを正しい位置に配置し、EthoVision XTソフトウェアを設定します。テストアリーナの真ん中にそっとネズミを置きます。記録中、実験者は、ラットの気をそらさないように、オープンフィールドの設定から離れて滞在する必要があります。オープンフィールドテストのデータ分析については、左側のサイドバーの分析セクションに移動し、[結果]タブの下で[ビジュアリゼーションの追跡]を選択します。次に、必要なパラメータをXLにエクスポートします。CatWalk XTシステムによる歩行分析は、動物モデルの足跡、スタンスおよび歩行に関する多くの異なるパラメータを評価するのに役立ちます。ガラスの歩道は緑色の光で照らされ、動物の足跡によって散乱された光は、歩道の下に位置する高速ビデオカメラでキャプチャされます。信号はCatWalk XTソフトウェアで分析することができます。実験は暗い条件下で行われなくてはなさ。CatWalk XTシステムを設定して起動します。実験設定を選択します。カメラを所定の位置に置き、フォーカスを調整します。検出設定を設定します。CatWalk システムのコリドーウォールを設定し、壁が歩道に平行であることを確認します。歩道の長さを定義し、歩道を調整します。次に、背景画像をスナップします。背景画像には、清潔で空の歩道が必要です。ネズミは中断することなく歩道を横切る必要があります。定義された実行基準に従って、データ分析にはラット当たり3つの準拠実行が必要です。実際の実験を始める前に、少なくとも8日間動物を訓練してください。CatWalkは、タスクの継続的なパフォーマンスを確保するために、6から10の実行で、少なくとも週に1回実行する必要があります。データ分析の場合は、準拠した実行のみを評価します。CatWalk XT ソフトウェアを使用して、足のプリントを自動的に分類します。足の印刷ラベルを手動で確認します。間違った足のプリントラベルを修正し、検出されていない足のプリントのラベルを追加し、ノイズや間違ったラベルを削除します。XL シートに表示される数値結果は、いくつかの基本パラメータを示しています。各フットプリントの詳細については、後足のつま先を分類してください。この解析には、インタラクティブなフットプリント測定モジュールが必要です。フットプリント解析のマーカーを手動で設定します。3 つの準拠した実行ですべての後ろ足の印刷を分析します。つま先の最初の中心から5番目のつま先の中心に線を引き、つま先の広がりを測定します。2番目のつま先の中心から4番目のつま先の中心に線を引き、中立のつま先の広がりを測定します。3番目のつま先の中心から後ろ足のかかとまで線を引き、手動印刷の長さを測定します。別のシートに表示されるインタラクティブフットプリント測定の数値結果を確認します。歩行の赤字はビーム歩行作業によって決定することができる。この特定の研究トピックにおけるビーム歩行作業の焦点は、モータバランスの評価ではなく、運動協調の分析です。ビーム歩行作業には、ビーム、スペーサー、テーブル、均一な背景、およびビデオカメラが必要です。木製の梁は、長さ90センチ、幅1.7センチメートル、高さ2センチメートルの木製の梁を使用してください。動物を7日間訓練する。梁のスタートプラットフォームにラットを置きます。ラットは、任意の中断することなく、ビームを3回横断する必要があります。ラットが最初の 3 回の実行内で 3 つの準拠の実行に達した場合でも、継続的なタスクパフォーマンスのために、最低 6 から 10 の実行を実行する必要があります。録画から3つの準拠ランのビデオシーケンスを選択します。選択した 3 つの準拠した実行の開始時間ポイントと終了時間を定義します。ここでは、開始タイム ポイントは梁の黒い線でラベル付けされ、黒い線の後ろの最初の後ろ肢の配置は、実行の開始時点として定義されます。梁の終点のプラットフォーム上の最初の後肢の配置は、終了タイムポイントを定義します。次に、ラットがビームを横切るのに必要な時間を計算します。ソフトウェアのズームとスローモーション機能を使用して、両方の後肢の3つの準拠した実行からステップ数とエラー数を個別にスコアリングします。エラーには、合計フットスリップとハーフフットスリップが含まれます。総足のスリップは、深いスリップが続く足の配置として定義され、影響を受けた足とビームとの接触が失われます。半分のスリップは完全な接触を失うことなくビームの側壁から滑り落ちる足として定義される。ビームを交差するステップ数に対する足のスリップの割合を計算します。ラダーラング歩行作業は、運動機能、前肢と後肢の両方の配置、および四肢間の調整を評価することができます。この動作テストには、ラダーラン装置、スペーサ、テーブル、均一な背景、ビデオカメラが必要です。水平文字ラング装置は、金属ラングと透明なポリカーボネートのサイドウォールで構成されています。8日間動物を訓練します。ラダーランオペレータの開始ゾーンにラットを配置します。ラットは、準拠の走行として資格を得るために、はしごラン装置の100センチメートルの歩道を中断することなく3回横断する必要があります。録画から3つの準拠ランのビデオシーケンスを選択します。選択した 3 つの準拠した実行の開始時間ポイントと終了時間を定義します。装置の側壁の最初の黒い線の後ろに後肢の配置は、走行の開始時点を定義する。装置の側壁の第2の黒い線の後ろに第1の前肢の配置は、走行の終点を定義する。次に、歩道を横切る走行時間を計算します。ソフトウェアのスローモーションまたはフレームごとの機能を使用して、Metsと同僚の7カテゴリスケールで3つの準拠したランをスコア付けします。各四肢のスケールのカテゴリに応じて、ステップ数とエラー数を個別に決定します。スケールは、次のカテゴリを区別します。合計ミス。深いスリップ。わずかなスリップ。置換.修正.部分的な配置。そして正しい配置。次に、ステップごとのエラーを計算します。5分間のオープンフィールドテストの代表的な結果は、手術後5週間の神経クラッシュ傷害が運動活動に影響を及ぼさないことを示している。CatWalk XTシステムを用いた歩行解析では、多くの異なるパラメータが生成されます。走り平均速度、ストライド長、および神経損傷の右後足の印刷領域に対して有意な変化を検出することができた。神経損傷を受けた野生型ラットは、損傷後5週間の野生型ナイーブラットと比較して、ビームを横切る待ち時間が有意に増加した。ビーム歩行作業の追加の読み出しとして、神経損傷した後肢の完全なスリップと半分のスリップがカウントされ、統計分析のエラーとして考慮された。神経損傷を受けた右後肢のステップあたりの誤差の割合は、野生型のナイーブラットと比較して、神経損傷を受けた野生型ラットで有意に増加した。ラダーラング歩行タスクの代表的なデータは、ラダーラン装置の歩道を横断する待ち時間、または神経損傷した右後肢のステップあたりの誤差の割合に有意な変化を示さない。神経損傷した後肢のステップあたりの誤差率の分析は、メッツと同僚からの7カテゴリスケールの0から2までのスコアのみを考慮した。このビデオを見た後、坐骨神経クラッシュ傷害を行う方法と、一方的な坐骨神経クラッシュ後のラットの運動行動の多因子評価を実装する方法をよく理解する必要があります。坐骨神経クラッシュ傷害後に一貫した再現性と同等の結果を達成するためには、神経クラッシュを誘導するための標準化された方法が不可欠であり、標準化された表現型特性化も欠かせません。特定の行動テストに適したトレーニングを行うことにより、実験評価の時間を節約し、より良い結果を得ることができます。

Research

JoVE Journal

Neuroscience

Axoplasm Isolation from Rat Sciatic Nerve

ラット坐骨神経からの軸索原形質分離

Isolation of pure axonal cytoplasm (axoplasm) from peripheral nerve is crucial for biochemical studies of many biological processes. In this article, we ...

An Optic Nerve Crush Injury Murine Model to Study Retinal Ganglion Cell Survival

網膜神経節細胞の生存を研究するために視神経挫滅モデルマウス

Injury to the optic nerve can lead to axonal degeneration, followed by a gradual death of retinal ganglion cells (RGCs), which results in irreversible ...

Nerve Excitability Assessment in Chemotherapy-induced Neurotoxicity

化学療法誘発性神経の神経興奮性の評価

Chemotherapy-induced neurotoxicity is a serious consequence of cancer treatment, which occurs with some of the most commonly used chemotherapies1,2. ...

Reproducible Mouse Sciatic Nerve Crush and Subsequent Assessment of Regeneration by Whole Mount Muscle Analysis

ホールマウントマッスル分析による再現性のあるマウスの坐骨神経クラッシュと再生のその後の評価

Regeneration in the peripheral nervous system (PNS) is widely studied both for its relevance to human disease and to understand the robust regenerative ...

Selective Tracing of Auditory Fibers in the Avian Embryonic Vestibulocochlear Nerve

鳥類胚性内耳神経における聴覚繊維の選択的なトレース

The embryonic chick is a widely used model for the study of peripheral and central ganglion cell projections. In the auditory system, selective labeling ...

Transplantation of Olfactory Ensheathing Cells to Evaluate Functional Recovery after Peripheral Nerve Injury

末梢神経損傷後の機能回復を評価する嗅神経鞘細胞の移植

Olfactory ensheathing cells (OECs) are neural crest cells which allow growth and regrowth of the primary olfactory neurons. Indeed, the primary olfactory ...

Unilateral Pyramidotomy of the Corticospinal Tract in Rats for Assessment of Neuroplasticity-inducing Therapies

神経可塑性を誘導する治療法の評価のためのラットの皮質脊髄路の片側Pyramidotomy

The corticospinal tract (CST) can be completely severed unilaterally in the medullary pyramids of the rodent brainstem. The CST is a motor tract that has ...

In Vivo Gene Transfer to Schwann Cells in the Rodent Sciatic Nerve by Electroporation

In Vivo Gene Transfer to Schwann Cells in the Rodent Sciatic Nerve by Electroporation

エレクトロポレーションによる齧歯類坐骨神経内のシュワン細胞へのインビボ遺伝子導入で

The formation of the myelin sheath by Schwann cells (SCs) is essential for rapid conduction of nerve impulses along axons in the peripheral nervous ...

3D Kinematic Analysis for the Functional Evaluation in the Rat Model of Sciatic Nerve Crush Injury

坐骨神経クラッシュ損傷のラットモデルにおける機能的評価のための3D運動学的解析

Compared to the Sciatic Functional Index (SFI), kinematic analysis is a more reliable and sensitive method for performing functional evaluations of ...

Measuring and Manipulating Functionally Specific Neural Pathways in the Human Motor System with Transcranial Magnetic Stimulation

経頭蓋磁気刺激によるヒト運動系における機能的特異的神経経路の測定と操作

Understanding interactions between brain areas is important for the study of goal-directed behavior. Functional neuroimaging of brain connectivity has ...