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
Description: Watch this Scientific Journal Video about Multifactorial Assessment of Motor Behavior in Rats after Unilateral Sciatic Nerve Crush Injury at JoVE.com

Detta arbete stöddes av det tyska federala ministeriet för utbildning och forskning (BMBF DysTract till C.W.I.) och av tvärvetenskapligt centrum för klinisk forskning (IZKF) vid universitetet i Würzburg (N-362 till C.W.I.; Z2-CSP3 till L.R.). Dessutom har detta projekt fått finansiering från EU:s forsknings- och innovationsprogram Horisont 2020 inom ramen för det europeiska programmet för landsbygdsutveckling för landsbygdsutveckling, COFUND-EJP N° 825575 (EurDyscover till J.V.), och från VERUM-stiftelsen. Dessutom finansieras C.W.I. av Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG, German Reseach Foundation) Project-ID 424778381-TRR 295, av Deutsche Stiftung Neurologie och ParkinsonFonds. L.R. stöds dessutom av Dystonia Medical Reseach Foundation.
Författarna tackar Keali Röhm, Veronika Senger, Heike Menzel och Louisa Frieß för deras tekniska hjälp samt Helga Brünner för djuromsorg.

<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>

Författarna har inget att avslöja.

Detta beteendemässiga bedömningsprotokoll ger en översikt över fördelar och nackdelar samt möjliga avläsningar av det valda beteendetestbatteriet i en gnagaremodell efter ischiasnervkrossskada. 
För att få ett jämförande resultat av ischiasnervens krossskada är en konsekvent krossteknik obligatorisk. Användningen av en icke-räffad klämma (Ultra Fine Hemostat) istället för tång kan förbättra krossens konsistens. Använd samma klämma samt samma krossposition för att garantera lika nervkompression. Exklusiv användning av klämman för krossskada och hantering av klämman med försiktighet förbättrar konsistensen. Utför också proceduren för krossskadan med försiktighet. Ytterligare skador på nerven under kirurgi såsom oönskad dragkraft i nerven kan leda till oönskade biverkningar som automutilation. Därför rekommenderas en noggrann nerv förberedelse samt en administrering av en smärtstillande medel i minst två dagar. 
Multifaktoriell bedömning av motoriskt beteende kan karakterisera fenotypen efter nervkrossskada hos råttor på olika nivåer. Vi använde OFT, CatWalk XT gånganalys, balk gånguppgift och stege rung gånguppgift. Ett förblindat experimentellt förfarande och dataanalys för experimentella grupper är avgörande för dessa experiment. Före beteendebedömning acklimatiserades djuren i testrummet under testförhållanden i minst 30 minuter. Alla beteendetester som tillämpas häri har fördelen att mat- eller vattenbrist inte krävs. Samma grupp av djur användes i alla beskrivna beteendetester. Högst två olika beteendetester per dag utfördes för varje djur. Om beteendetester utförs med jämna mellanrum, var uppmärksam på ett jämförbart förfarande, som att utföra testet i samma djurordning och vid samma tid på dagen. En annan viktig aspekt för beteendeanalys är råttornas dag-natt-cykel. Överväg en omvänd dag-natt cykel för att få mer naturliga och högre nivåer av aktivitet vid dagcykeln (mörk cykel). Detta måste övervägas speciellt för mätning av spontant beteende, som OFT. I detta experiment kunde en omvänd dag-natt cykel inte genomföras, men en adekvat acklimatisering till test villkoren säkerställdes. En perfekt belysning är avgörande för högupplösta videor för strålvandringsuppgiften och stege rung gånguppgiften. Denna höga videokvalitet kan inte nås när du utför experiment i mörkret. 
Bedömningen av gång kräver en kontinuerlig uppgift prestanda. Den första viktiga aspekten av en kontinuerlig uppgiftsprestanda är att övertyga djuren att korsa installationen. För att öka motivationen, placera små matpellets (45 mg) i slutet av installationen. För att djuren ska bekanta sig med matpelletsen bör pelletsen matas till dem före testning. Dessutom kan en målruta i slutet av installationen vara till hjälp. Installationen av CatWalk innehåller redan en mållåda, men råttor tvekar ibland att komma in i målrutan. Alternativt kan du lägga till en liten bur i målrutan, men hemmaburen från råttor passar inte in i målrutan. Låt råttan vana i buren i några minuter före förvärvet. Dessutom kan en annan råtta från samma hemmabur placeras i målrutan eller in i buren inne i målboxen. Se till att den andra råttan förblir i lådan och inte blockerar ingången till mållådan. Dessutom är det också möjligt att ta bort målrutan från CatWalk-systemet och placera råttan hemburen i slutet av gångvägen, vilket gör att råttan kan komma in i sitt "hemterritorium" efter varje körning. För installationen av balkens gånguppgift och stegen rung walking uppgift rekommenderar vi att du lägger till en mållåda eller hemmaburen i slutet av installationen. För att säkerställa konsekvens bör CatWalk, strålgångsuppgiften och stege rung gånguppgiften utföras minst en gång i veckan med sex till tio körningar.
Även om inte varje analys gav betydande skillnader i denna studie, bör man överväga att en inkludering av genetiskt modifierade djur eller behandlingsgrupper kan producera värdefulla data som kan skilja mellan grupper från samma beteendetester. 
Nervkrossskadan hade ingen effekt på råttans lokomotoriska aktivitet, som mättes på fem minuter OFT. Catwalk XT gånganalys är ett mer objektivt och känsligt verktyg för att analysera gång-, tass- och tåplacering. Efter en intensiv träning lär sig råttorna att korsa gångvägen på CatWalk XT-apparaten till standardinställningarna. Nervskadan minskar inte råttornas förmåga att korsa gångvägen. Den automatiska beräkningen av olika parametrar presenterar uppgifterna objektivt. Ytterligare information kan vinnas genom att använda modulen "Interactive Footprint Measurements" och dessa analyser gav betydande skillnader i olika parametrar för tåspridning, utskriftslängd och tassvinkel med kroppsaxel som jämförde råttor med och utan nervskada.
Råttor kan enkelt tränas för strålvandringsuppgiften. Skillnader i latens tiden att korsa strålen och i antalet fot glider per steg av nerv-skadade hindlimb upptäcktes genom att jämföra naiva med crush-skadade råttor. En nackdel med att analysera nervskadade råttor med strålgångsuppgiften är strålens storlek. Inom de första två veckorna efter ischiasnervens krossskada behöver råttorna hjälp att korsa strålen eftersom deras balans försämras. Även om vissa råttor kan korsa strålen är risken för skador orsakade av ett fall hög. Nervkrossade djur bör därför hjälpas att korsa strålen under de första två veckorna efter ischiasnervens krossskada eller längre, om det behövs. Det är dock svårt att jämföra körningar med och utan hjälp. Dessutom är motorbalansen en viktig parameter som bedöms av strålgångsuppgiften. Vi ansåg att denna parameter inte var relevant för vår nervkross råtta modell. Därför kunde poäng som beskrevs av Ohwatashi m.fl. och Johansson & Ohlsson inte användas och körningar med ofullständig stråle travers uteslöts för dataanalys18,19.
7-kategoriskalan från Metz et al. kan analysera både fram- och bakben och skilja mellan olika allvarlighetsgrader av fel i alla lemmar under stegen rung gånguppgift16,17. Genom att analysera de mest framträdande felen, som inkluderar kategorierna från 0 till 2, kunde inga skillnader av fel per steg upptäckas i bakbenet när man jämför nervskadade wt råttor med naiva wt råttor. Dessutom skilde sig latenstiden för att korsa stege rung apparaten inte mellan nervskadade wt råttor och wt naiva råttor. Djupinlärningsmodeller kan förbättra och påskynda dataanalysen av stegen som går genom ett automatiserat tillvägagångssätt. 
Det är viktigt att nämna att nervkrossskadan samt alla beskrivna beteendetester lätt kan översättas till möss, genom att anpassa inställningarna och storlekarna på installationerna. Användningen av möss som modellorganism har den fördelaktiga effekten att transgena modeller för många mänskliga sjukdomar finns.

Gnagare är utmärkta modellorganismer för att fördjupa förståelsen av mänskligasjukdomar 1,2 genom att testa hypoteser på flera biologiska nivåer. En grundläggande biologisk nivå för karakterisering av gnagare modeller är fenotyp nivå, mätt genom beteendemässiga bedömningar. Beroende på djurmodellen och den vetenskapliga forskningsfrågan är valet av ett kraftfullt och pålitligt beteendetestbatteri viktigt för att täcka ett brett spektrum av beteendeaspekter som för djurmodeller av Parkinsons sjukdom och dystoni3,4,5,6.
Ischiasnerven är den största nerven i människokroppen med motoriska såväl som sensoriska fibrer. Skador på ischiasnerven kan lätt uppstå från en mängd olika händelser som trafikolyckor och operationer7,8. Därför är forskningsaktiviteter med hjälp av gnagaremodeller med ischiasnervskador av translationellt relevant värde. Även om den translationella aspekten av nervregenerering från råtta till människa måste betraktas kritiskt9, är ischiasnervens krossskada (axonotmesis) i gnagaremodeller en vanlig metod för att analysera degeneration och regenereringsprocesser av perifera nerver10,11. Vid en krossskada är nerven inte helt transected. Det skadar axonen, vilket resulterar i ledningsblock direkt efter krossskada följt av regenerativa processer 4,12,13.
Dessutom, i dystoni forskning, är den ensidiga ischias nerv crush skada en etablerad metod för att utlösa dystoni-liknande rörelser (DLM) i genetiskt predisponerade dystoni gnagare modeller, som inte visar DLM i sig4,14. Det antas att perifera nerv trauma stör sensorimotor integration genom att påverka ischias nervfibrer, som är ansvariga för motoriska och sensoriska funktioner15.
Vi ger här en detaljerad beskrivning för en standardiserad kross skada av ischias nerv och ett batteri av motoriska beteende bedömningar som består av öppna fältet test (OFT), CatWalk XT gånganalys, balk gång uppgift och stege rung gång uppgift i naiva vilda typ (wt) råttor (n= 8-9) och wt råttor fem veckor efter ensidiga ischias nerv crush skada (n = 10). OFT ger information om den allmänna lokomotoriska aktiviteten, medan en detaljerad gånganalys uppnås av det automatiserade gånganalyssystemet CatWalk XT. Strålgångsuppgiften används för att bedöma motorkoordinering genom att utvärdera tiden för att korsa balken och antalet fotplaceringsfel. För gångprestandaanalys ger stege rung gånguppgift information om fot- eller tassplacering och fel på en horisontell stege rungapparatur med ett konstant men oregelbundet rungmönster.

<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

Induktion av en perifer nerv skada är en allmänt använd metod i neurovetenskap för bedömning av reparation och smärta mekanismer bland andra. Inom forskningsområdet rörelsestörningar har dessutom ischiaskrossskada använts för att utlösa en dystoniliknande fenotyp i genetiskt predisponerade DYT-TOR1A-gnagarmodeller av dystoni. För att uppnå konsekventa, reproducerbara och jämförbara resultat efter en ischias nerv crush skada, är en standardiserad metod för att inducera nerv crush viktigt, utöver en standardiserad fenotypisk karakterisering. Uppmärksamhet måste ägnas inte bara åt det specifika sortimentet av beteendetester, utan också till de tekniska kraven, korrekt körning och på varandra följande dataanalys. Detta protokoll beskriver i detalj hur man utför en ischias nervkross skada och ger ett beteendetestbatteri för bedömning av motoriska underskott hos råttor som inkluderar det öppna fälttestet, CatWalk XT gånganalys, strålgångsuppgiften och stegen rung gånguppgift.

De representativa resultaten av de fem minuterna OFT visar att nervkrossskadan fem veckor efter operationen inte har någon effekt på den lokomotoriska aktiviteten (Figur 1).
Gånganalys med CatWalk XT-systemet (Figur 2) genererar många olika parametrar. Selektiva parametrar analyserades statistiskt genom att jämföra wt naiva råttor med nervskadade wt råttor fem veckor efter nervkross (Figur 2D). Betydande förändringar kunde detekteras för körningens genomsnittliga hastighet, steglängden och utskriftsområdet för den nervskadade (högra) bakpoten. En mer detaljerad analys av den nervskadade bakpoten utfördes med modulen "Interactive Footprint Measurements". En betydande minskning av parametrarna tå spridning, mellanliggande tå spridning och tryck längd observerades i nerv-skadade wt råttor jämfört med wt naiva råttor. Dessutom skiljer sig tassvinkelns kroppsaxel och tassvinkelns rörelsevektor avsevärt när man jämför nervskadade wt-råttor med wt naiva råttor (Figur 2E).
Figur 3 innehåller uppgifter om motorisk koordination som erhållits genom bedömning av strålgångsuppgifter. Nervskadade wt råttor visade en signifikant ökad latens tid att korsa strålen jämfört med wt naiva råttor fem veckor efter skada (Figur 3B). Som en extra läsning ur strålen gå uppgift, full slips och halv glider av nerv-skadade hindlimb räknades och betraktas som ett fel för statistisk analys. Andelen fel per steg av den nervskadade (högra) bakbenet ökade signifikant hos nervskadade wt råttor jämfört med wt naiva råttor.
Representativa uppgifter om stege rung gånguppgiften (figur 4) visar inte signifikanta förändringar i latenstiden för att korsa gångvägen på stege rungapparaturen (Figur 4C) eller i procentandelen fel per steg av den nervskadade (höger) bakbenet (Figur 4D). Analysen av felprocenten per steg av den nervskadade bakbenet ansåg endast poängen från 0 till 2 i 7-kategoriskalan från Metz et al. Fördelningen av alla poängkategorier per steg från 7-kategoriskalan för den nervskadade bakbenet och den icke-nervskadade (vänstra) bakbenet illustreras i figur 4E.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/62606/62606fig01.jpg"> Figur 1: Bedömning av lokomotorisk aktivitet under öppet fälttest. (A) Bild av den öppna fälttestinställningen. Markerad bild subtraherad från en inspelad video under öppet fälttest som visar en råtta på den öppna fältarenan utan (B) och med (C) spårning. D) Hastigheten under en fem minuter lång inspelning av öppna fältprov undersöktes hos wt naiva råttor och wt råttor fem veckor efter nervkrossskada. Data visas som medelvärde ± SEM. Statistisk analys utfördes med hjälp av det oparerade t-testet av de normalt distribuerade uppgifterna. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/62606/62606fig01large.jpg" target="_blank">Klicka här om du vill visa en större version av den här figuren.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/62606/62606fig02.jpg"> Bild 2:Gånganalys med CatWalk XT-systemet. (A) Bild av CatWalk XT-apparaten. B) Exempel på utskriftsvyn som visar de märkta tassutskrifterna i falskt färgläge och exempel på tidsvyn som visar tidsbaserat gångdiagram över wt naiva råttor och wt råttor fem veckor efter nervkrossskada. c) Exempel på tåklassificering som visar tåspridningen (TS), mellanliggande tåspridning (ITS) och utskriftslängd (PL) samt exempel på kroppsaxelvyn som visar kroppsaxeln (vit linje) och rörelsevektorn (röd linje) hos wt naiva råttor och wt råttor fem veckor efter nervkrossskada. D) Uppgifter om utvalda parametrar från standardklassificeringen som jämför wt naiva råttor och wt råttor fem veckor efter nervkrossskada. (E) Data över utvalda parametrar från modulen "Interactive Footprint Measurements module" som jämför wt naiva råttor och wt råttor fem veckor efter nervkrossskada. Data visas som genomsnittlig ± SEM. Statistisk analys utfördes med hjälp av det oparerade t-testet av de normalt distribuerade uppgifterna, oparterad t-test med Welchs korrigering av normalt distribuerade data med ojämn varians och Mann-Whitney U-test av icke-normala distribuerade data. P-värde < 0,05 definierades som statistiskt signifikant märkt som *p < 0,05, **p < 0,01, ***p < 0,001, ****p < 0,0001. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/62606/62606fig02large.jpg" target="_blank">Klicka här om du vill visa en större version av den här figuren.</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/62606/62606fig03.jpg"> Bild 3:Gånganalys med strålgångsuppgiften. A) Bild- och schematritningar av bomns gånguppgiftsinställning. Latens tiden att korsa strålen (B) och den procentuella fot slip fel per steg av nerv-skadade hindlimb under strål walking uppgift (C) analyserades i wt naiva råttor och wt råttor fem veckor efter nerv crush skada. Representativ bild för starttidspositionen (D) och sluttidspositionen (E) för balkens gånguppgift. Representativ bildsekvens av ett fullständigt glidfel (F) och ett halvt halkfel (G) i strålgångsuppgiften. Data visas som medelvärde ± SEM. Statistisk analys utfördes med mann-Whitney U-testet av icke-normala distribuerade data. P-värde < 0,05 definierades som statistiskt signifikant märkt som *p < 0,05, **p < 0,01. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/62606/62606fig03large.jpg" target="_blank">Klicka här om du vill visa en större version av den här figuren.</a>
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/62606/62606fig04.jpg"> Bild 4:Gånganalys med hjälp av stege rung gånguppgift. Bild (A) och schematiska ritningar (B) av stegen rung walking task setup. Latens tiden för att korsa stegen rung apparatur (C) och den procentuella fot slip fel per steg av nerv-skadade hindlimb under stegen rung walking uppgift (D) bedömdes i wt naiva råttor och wt råttor fem veckor efter nerv crush skada. e) Den procentuella fördelningen av poängkategorin per steg enligt skalan med 7 kategorier från Metz m.fl. för vänster och höger bakben av wt naiva råttor och wt råttor fem veckor efter nerv crush skada. Data visas som genomsnittlig ± SEM. Statistisk analys utfördes med hjälp av det oparerade t-testet av normalt distribuerade data och Mann-Whitney U-testet av icke-normala distribuerade data. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/62606/62606fig04large.jpg" target="_blank">Klicka här om du vill visa en större version av den här figuren.</a>
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/62606/62606fig05.jpg"> Figur 5: Exemplarisk representation av varje kategori enligt 7-kategoriskalan från Metz et al. under stegen rung gånguppgift. Representativ bildsekvens från höger bakben i kategori 0 - total miss, kategori 1 - djup slip, kategori 2 - liten slip, kategori 3 - ersättning, kategori 4 - korrigering, under stegen rung walking task. Representativa bilder för kategori 5 - partiell placering och kategori 6 - korrekt placering. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/62606/62606fig05large.jpg" target="_blank">Klicka här om du vill visa en större version av den här figuren.</a>

Watch this Scientific Journal Video about Multifactorial Assessment of Motor Behavior in Rats after Unilateral Sciatic Nerve Crush Injury at JoVE.com

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

Vi tillhandahåller ett protokoll för bedömning av motoriskt beteende via ett beteendetestbatteri hos råttor efter ischias nervkross skada.

Multifaktoriell bedömning av motoriskt beteende hos råttor efter ensidig ischias nerv crush skada

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 ...

Det övergripande målet med detta protokoll är att beskriva de förfaranden som är inblandade i att utföra irreducible ischias nerv kross, och att tillhandahålla ett protokoll för bedömning av motoriskt beteende efter perifera trauma. Valet av ett kraftfullt och pålitligt beteendetestbatteri är viktigt för att täcka ett brett spektrum av beteendeaspekter och beror på den djurmodell som används och vetenskaplig forskningsfråga. Detta protokoll beskriver i detalj hur man utför en ischias nervkross skada och ger ett beteendetestbatteri för bedömning av motoriska underskott hos råttor, som inkluderar det öppna fälttestet, CatWalk gånganalys, strålgångsuppgiften och stegen rung gånguppgift.Djurförsök utfördes i enlighet med tillämpliga nationella och institutionella riktlinjer för vård och användning av djur. Håll en steril miljö under hela kirurgiska ingreppet. Ställ upp operationsbordet med nödvändig utrustning.Bedöva råttan djupt i ett slutet skåp med isofluran och raka ett omfattande område av höger bakben. Placera sedan råttan i anestesimasken och fortsätt djupbedövning med isofluran. Fixera bålen och båda bakbenen på råttan med tejp.Placera båda bakbenen i en symmetrisk och utsträckt position och vänd varje tass platt på operationsbordet. Desinficera det rakade områdets hud med ett lämpligt antiseptiskt medel. Sök efter ischiasen i ileum.Gör ett hudsnitt från ischiasen i tassens riktning med en skalpell. Om bakbenen är fixerade och hudens snitt utförs korrekt, kan en hålighet i fascialplanet mellan gluteus maximusmuskeln och biceps femorismuskeln ses som liknar en vit linje. Sätt in slutna superfina hemostatiska tångar i håligheten och sprid tången.Fascialplanet bör öppnas utan att skada någon muskelvävnad. Placera gummibandsupprullningsdonen under musklerna för att hålla hudsnittet öppet. Ta försiktigt bort eventuell omgivande vävnad och blodkärl från ischiasnerven tills nerven är helt exponerad.Det är viktigt att inte sträcka eller dra nerven under hela proceduren. Krossa ischiasnerven med en icke-sågtandad klämma med konstant och snabbt användbart tryck. För detta, öppna klämman, placera nerven på klämmans nedre käke och stäng klämman genom att låsa den i det första läget i 3 x 10 sekunder.Efter krossens skada, öppna klämman försiktigt igen. krossplatsen för ischiasnerven verkar genomskinlig. Ta bort gummibandsupprullningsdonen.Stäng fascialplanssnittet med en resorbable sutur. Stäng hudsnittet med kroppshudsklammer. Den lokomotoriska aktiviteten, liksom råttornas beteendeaktivitet kan analyseras genom ett öppet fälttest.Installationen av det öppna fältet, som ska placeras i en mörk och tyst miljö, består av det automatiserade videospårningssystemet EthoVision XT och en arena med en reptålig, renare svart yta. Placera arenan och kameran i rätt läge och ställ in EthoVision XT-programvaran. Placera råttan försiktigt mitt på testarenan.Under inspelningen bör experimenteraren hålla sig borta från det öppna fältet som ställts in, för att undvika att distrahera råttan. För dataanalys av det öppna fälttestet går du till analysavsnittet i vänster sidofält och väljer Spåra visualisering "under fliken Resultat". Exportera sedan de nödvändiga parametrarna till XL.Inom programvaran väljer du ett antal variabler från olika kategorier för dataanalys.En gånganalys av CatWalk XT-systemet kan hjälpa till att bedöma många olika parametrar för fotavtryck, hållning och gång av djurmodeller. En glasgångväg är upplyst med grönt ljus och ljuset som sprids av djurens fotspår fångas med en höghastighetsvideokamera, som ligger under gångvägen. Signalerna kan analyseras med CatWalk XT-programvaran.Experimentet måste utföras under mörka förhållanden. Börja med att konfigurera CatWalk XT-systemet. Välj experimentella inställningar.Placera kameran på plats och justera fokus. Ställ in identifieringsinställningarna. Sätt upp korridorväggarna i CatWalk-systemet och se till att väggarna förblir parallella med gångvägen.Definiera gångvägens längd och kalibrera gångvägen. Fäst sedan en bakgrundsbild. En ren och tom gångväg behövs för bakgrundsbilden.Råttan ska korsa gångvägen utan avbrott. Enligt de definierade körningskriterierna behövs tre kompatibla körningar per råtta för dataanalys. Träna djur i minst åtta dagar innan du börjar med själva experimentet.CatWalk bör utföras minst en gång i veckan, med 6 till 10 körningar för att säkerställa kontinuerlig aktivitetsprestanda. För data analys utvärderar du bara de kompatibla körningarna. Klassificera tassutskrifter automatiskt med CatWalk XT-programvaran.Granska tassutskriftsetiketterna manuellt. Korrigera fel tassutskriftsetiketter, lägg till etiketter med icke-detekterat tassutskrifter och ta bort ljud och fel etiketter. De numeriska resultaten visas i ett XL-blad och visar ett antal grundläggande parametrar.För mer detaljerad information om varje fotavtryck, klassificera tårna på bakpottarna. Denna analys kräver modulen för interaktiva fotavtrycksmätningar. Ställ in markörerna för fotavtrycksanalysen manuellt.Analysera varje bakpotttryck i alla tre kompatibla körningar. Dra en linje från mitten av den första ttan till mitten av den femte t.ex. Rita en linje från mitten av den andra tärningen till mitten av den fjärde tärningen för att mäta mellantärt tåspridning.Dra en linje från mitten av den tredje ten till bakpotens häl för att mäta manuell utskriftslängd. Granska de numeriska resultaten av de interaktiva fotavtrycksmätningarna som visas i ett separat blad. Gångunderskott kan bestämmas av strålvandringsuppgiften.Fokus för strålgångsuppgiften i detta specifika forskningsämne kommer att vara analys av motorisk samordning och inte bedömning av motorbalans. För strålvandringsuppgiften behövs en balk, distans, bord, enhetlig bakgrund och en videokamera. Använd en träbalk på 90 centimeter i längd, 1,7 centimeter i bredd och 2 centimeter i höjd.Träna djuren i sju dagar. Placera råttan på strålens startplattform. Råttan ska korsa strålen tre gånger utan avbrott.Även om råttan når tre kompatibla körningar inom de tre första körningarna bör minst 6 till 10 körningar utföras för kontinuerlig aktivitetsprestanda. Välj videosekvenser för tre kompatibla körningar från inspelningen. Definiera starttidpunkten och sluttidpunkten för de valda tre kompatibla körningarna.Här är starttiden märkt med en svart linje på balken, och placeringen av den första bakbenet bakom den svarta linjen definieras som starttiden för körningen. Placeringen av den första bakbenet på plattformen i slutet av strålen definierar sluttidpunkten. Beräkna sedan den tid som behövs för att råttan ska korsbalk.PoängstÃ: antalet steg och fel från tre kompatibla körningar för båda bakbenen separat, med hjälp av programvarans zoom- och slow motion-funktion. Fel inkluderar totala fotglidningar och halvfotsslips. En total fotglidning definieras som en fotplacering som följs av djup glidning, vilket orsakar förlust av kontakt med den drabbade tassen med balken.En halv glidning definieras som att tassen glider av balkens sidovägg utan att förlora fullständig kontakt. Beräkna procentandelen fotglidningar i förhållande till antalet steg som ska korsa strålen. Stege rung gånguppgiften kan bedöma motorisk funktion, placering av både främre lemmar och bakben och inter-limb samordning.En stege rung apparat, distans, bord, enhetlig bakgrund och videokamera behövs för detta beteendetest. Den horisontella bokstavsbandsapparaten består av metallpinnar och tydliga polykarbonat sidoväggar. Träna djuren i åtta dagar.Placera råttan på startzonen för stege rung-operatörerna. Råttan måste korsa stegens 100 centimeter långa gångväg tre gånger utan avbrott, för att den ska kvalificera sig som en kompatibel körning. Välj videosekvenser för tre kompatibla körningar från inspelningen.Definiera starttidpunkten och sluttidpunkten för de valda tre kompatibla körningarna. Placeringen av bakbenet bakom den första svarta linjen på apparatens sidovägg definierar starttiden för körningen. Placeringen av den första främre delen bakom den andra svarta linjen på apparatens sidovägg definierar sluttiden för körningen.Beräkna sedan varaktigheten för körningen över gångvägen. Poäng de tre kompatibla körningarna med 7-kategoriskalan från Mets och kollegor med hjälp av programvarans slow motion- eller frame-by-frame-funktion. Bestäm antalet steg och antalet fel i enlighet med skalornas kategorier för varje lem separat.Skalan skiljer mellan följande kategorier. Total miss. Djup halka.En liten glidning. Ersättning.Korrigering. Partiell placering. Och korrekt placering.Beräkna sedan felen per steg. De representativa resultaten av det fem minuter öppna fälttestet visar att nervkrossskadan, fem veckor efter operationen, inte har någon effekt på den lokomotoriska aktiviteten. Gånganalys med CatWalk XT-systemet genererar många olika parametrar.Betydande förändringar kunde detekteras för körningens medelhastighet, steglängden och utskriftsområdet för den nervskadade högra bakpoten. Nervskadade råttor av vild typ visade en signifikant ökad latenstid för att korsa strålen, jämfört med vilda typ naiva råttor fem veckor efter skada. Som en extra avläsning av strålen gå uppgift, full slips och halv glider av den nervskadade bakbenen räknades och betraktas som ett fel för statistisk analys.Andelen fel per steg av den nervskadade högra bakbenen ökade signifikant hos nervskadade vilda råttor, jämfört med vilda typ naiva råttor. Representativa data för stege rung gånguppgiften visar inte betydande förändringar i latenstiden för att korsa gångvägen på stege rung apparaten, eller i procentandelen fel per steg av den nervskadade högra bakbenen. Analysen av felprocenten per steg i den nervskadade bakbenen ansåg endast poängen från 0 till 2 av 7-kategoriskalan från Mets och kollegor.Efter att ha tittat på den här videon bör du ha en god förståelse för hur man utför en ischiasnervkrossskada och hur man implementerar en multifaktoriell bedömning av motoriskt beteende hos råttor efter ensidig ischiasnervkross. För att uppnå konsekventa, reproducerbara och jämförbara resultat efter en ischias nerv crush skada, är en standardiserad metod för att inducera nerv crush viktigt, liksom en standardiserad fenotypiskt karakterisering. Korrekt utbildning för specifikt beteendetest ger fördelarna med att spara tid under experimentbedömningen och få bättre resultat.

Research

JoVE Journal

Neuroscience

Axoplasm Isolation from Rat Sciatic Nerve

Axoplasm Isolering från Rat ischiasnerven

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

En Optic Nerve krosskada Murine modell för att studera näthinnan Survival Ganglion Cell

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

Nerve retbarhet Bedömning i kemoterapiinducerad Neurotoxicitet

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

Reproducerbar Mouse ischiasnerv krossa och påföljande bedömningen av Regeneration av Whole Mount Muscle Analys

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

Selektiv spåra Auditiva fibrer i Avian embryonala Vestibulocochlear Nerve

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

Transplantation av Lukt Ensheathing celler att utvärdera funktionell återhämtning efter perifer nervskada

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

Ensidig Pyramidotomy av kortikospinala Tract i råttor för Bedömning av neuroplasticity framkallande terapier

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

Genöverföring in vivo till Schwann-celler i gnagare ischiasnerven genom elektroporering

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

3D Kinematic Analys för funktionell utvärdering i Rat Modell av Sciatic Nerve Crush Skada

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

Mätning och manipulera funktionellt specifika neurala vägar i det mänskliga motorsystemet med transkraniell magnetisk stimulering

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