Name: investigating migraine-like behavior using light aversion in mice
Uploaded: 2021-08-11T15:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Investigating Migraine-Like Behavior Using Light Aversion in Mice at JoVE.com

تم دعم هذا العمل من خلال منح من NIH NS R01 NS075599 و RF1 NS113839. لا تمثل المحتويات وجهات نظر VA أو حكومة الولايات المتحدة.

تمت الموافقة على الإجراءات الحيوانية من قبل لجنة رعاية واستخدام الحيوانات بجامعة أيوا وتم تنفيذها وفقا للمعايير التي وضعتها المعاهد الوطنية للصحة.
1. فحص الضوء / الظلام
<ol><li>إعداد جهاز غرفة الضوء/الظلام (انظر جدول المواد). جميع المعدات في هذا القسم متاحة تجاريا.<ol>
<...

يستخدم فحص الضوء / الظلام على نطاق واسع لتقييم السلوك الشبيه بالقلق 12. يعتمد الفحص على النفور الفطري للفئران من الضوء ودافعها للاستكشاف عند وضعها في بيئة جديدة (منطقة الضوء). ومع ذلك ، كما نذكر هنا ، يمكن أيضا استخدام هذا الفحص لتقييم السلوك المتردد للضوء أيضا.
و?...

الصداع النصفي هو مرض عصبي سائد ، يؤثر على ما يقرب من 17٪ من الأمريكيين 1 وهو السبب الرئيسي الثاني للإعاقة على مستوى العالم2,3. يعاني المرضى من الصداع الذي يستمر من 4 إلى 72 ساعة مصحوبا بواحد على الأقل من الأعراض التالية: الغثيان و / أو القيء ، أو رهاب الضوء ورهاب الفونوفوبيا4. بدأت التطورات الحديثة في تطوير الأجسام المضادة للببتيد المرتبط بجين الكالسيتونين (CGRP) والتي تمت الموافقة عليها الآن من إدارة الأغذية والعقاقير (FDA) حقبة جديدة لعلاج الصداع النصفي5,6,7. هذه الأجسام المضادة تمنع إما CGRP أو مستقبلاته وتمنع أعراض الصداع النصفي في حوالي 50٪ من مرضى الصداع النصفي7. خلال العام الماضي ، تمت الموافقة على اثنين من مضادات الجزيئات الصغيرة لمستقبل CGRP أيضا من إدارة الأغذية والعقاقير (FDA) للعلاج الفاشل للصداع النصفي ، وهناك اثنان آخران في طور الإعداد8. على الرغم من هذا التقدم العلاجي ، لا تزال الآليات التي تحدث بها نوبات الصداع النصفي بعيدة المنال. على سبيل المثال ، مواقع إجراء CGRP غير معروفة. تشير فعالية الأجسام المضادة العلاجية التي لا تعبر بشكل ملحوظ حاجز الدم في الدماغ إلى أن CGRP يعمل في المواقع الطرفية ، مثل السحايا و / أو العقد ثلاثية التوائم. ومع ذلك ، لا يمكننا استبعاد الإجراءات المركزية في الأعضاء التحايل ، والتي تفتقر إلى حاجز دموي في الدماغ9. على الأقل بالنسبة لرهاب الضوء، نعتقد أن هذا أقل احتمالا بالنظر إلى نتائجنا مع النفور من الضوء باستخدام الفئران المعدلة وراثيا من النستين/hRAMP1 التي يتم فيها التعبير عن hRAMP1 في الأنسجة العصبية10. سيوفر فهم آليات الفيزيولوجيا المرضية للصداع النصفي سبلا جديدة لتطوير علاجات الصداع النصفي.
النماذج الحيوانية قبل السريرية حاسمة لفهم آليات المرض وتطوير أدوية جديدة. ومع ذلك ، فإن تقييم الصداع النصفي في الحيوانات يمثل تحديا لأن الحيوانات لا يمكنها الإبلاغ شفهيا عن أحاسيسها بالألم. بالنظر إلى حقيقة أن 80-90٪ من مرضى الصداع النصفي يظهرون رهاب الضوء11 ، يعتبر النفور من الضوء مؤشرا على الصداع النصفي في النماذج الحيوانية. أدى ذلك إلى الحاجة إلى تطوير فحص لتقييم النفور من الضوء في الفئران.
يحتوي فحص الضوء / الظلام على منطقة ضوء ومنطقة مظلمة. يستخدم على نطاق واسع لقياس القلق لدى الفئران بناء على استكشافها التلقائي للبيئات الجديدة التي يتم مواجهتها من خلال نفورها الفطري من الضوء12. بعض الدراسات تحدد 1/3 من الغرفة كمنطقة مظلمة ، في حين أن البعض الآخر يحدد 1/2 من الغرفة كمنطقة مظلمة. غالبا ما يستخدم الإعداد السابق للكشف عن القلق13. على الرغم من أننا اخترنا في البداية غرف الضوء / الظلام متساوية الحجم ، إلا أننا لم نقارن بين الحجمين النسبيين. يمكننا التعليق على أن الحجم الإجمالي لكلا المجلسين ليس عاملا رئيسيا لأن مربع الاختبار الأولي14 كان أكبر بكثير من الجهاز اللاحق15، ومع ذلك كانت النتائج هي نفسها في الأساس.
كان هناك تعديلان حاسمان على هذا الفحص الضوئي / المظلم لتقييم النفور من الضوء هما: حالة الاختبار وشدة الضوء (الشكل 1). أولا، تتعرض الفئران مسبقا للحجرة الفاتحة/المظلمة لتقليل محرك الأقراص الاستكشافي16 (الشكل 1A). تعتمد ضرورة وأوقات التعرض المسبق على سلالات الفئران ونماذجها. عادة ما تتطلب الفئران من النوع البري C57BL/6J تعرضين مسبقين10، في حين أن التعرض المسبق الوحيد لفئران CD1 يكفي17. وبهذه الطريقة ، يمكن الكشف عن السلوك المتردد للضوء في هاتين السلالتين من الماوس. ثانيا، تم تكييف إضاءة الغرفة لتشمل مجموعة قابلة للتعديل من شدة الضوء من الخافتة (55 لوكس) إلى الساطعة (27000 لوكس) حيث يمكن مقارنة 55 لوكس بيوم ملبد بالغيوم الداكن، و27000 لوكس يمكن مقارنتها بيوم مشمس مشرق في الظل10. لقد وجدنا أن شدة الضوء المطلوبة تختلف باختلاف السلالة والنموذج الوراثي. لهذا السبب ، يجب على الأفراد أولا تقييم الحد الأدنى من شدة الضوء لنموذجهم التجريبي.
حتى مع هذه التعديلات على الفحص ، والتي يمكن أن تكشف عن نمط ظاهري متجنب للضوء ، من الضروري اختبار السلوك الشبيه بالقلق للتمييز بين النفور من الضوء بسبب الضوء وحده مقابل القلق. فحص المجال المفتوح هو طريقة تقليدية لقياس القلق بناء على الاستكشاف التلقائي للبيئات الجديدة. وهو يختلف عن الفحص الفاتح / المظلم في أن محرك الأقراص الاستكشافي يقابله النفور الفطري من المساحات المفتوحة غير المحمية. كل من مركز وحواف الغرفة في الضوء ، وبالتالي فإن فحص المجال المفتوح هو فحص قلق مستقل عن الضوء. وبالتالي ، فإن الجمع بين مقايسات الضوء / الظلام والمجال المفتوح يمكننا من التمييز بين النفور من الضوء بسبب تجنب الضوء مقابل الزيادة الإجمالية في القلق.
CGRP هو نيوروبتيد متعدد الوظائف ينظم توسع الأوعية ، و nociception ، والالتهابات 18. يتم التعبير عنه على نطاق واسع في الجهاز العصبي المحيطي والمركزي. يلعب دورا مهما في الفيزيولوجيا المرضية للصداع النصفي18. ومع ذلك ، فإن الآلية الكامنة وراء عمل CGRP في الصداع النصفي غير واضحة. من خلال استخدام مقايسات المجال الفاتح / المظلم والمفتوح مع نموذج الاختبار المعدل هذا ، تمكنا من تحديد السلوك المتردد للضوء في الفئران بعد إدارة CGRP الطرفية 10,16 (الشكل 2) والمركزية14,15,16,19. بالإضافة إلى الببتيدات العصبية ، فإن تحديد مناطق الدماغ المشاركة في النفور من الضوء مهم أيضا في فهم الفيزيولوجيا المرضية للصداع النصفي. نوى المهاد الخلفية هي منطقة دماغية تكاملية لمعالجة الألم والضوء19، ويتم تنشيط المهاد أثناء الصداع النصفي20. وهكذا ، استهدفنا نوى المهاد الخلفية عن طريق حقن الفيروس المرتبط بالغدي (AAV) الذي يحتوي على قناة رودوبسين-2 (ChR2) أو eYFP في هذه المنطقة. من خلال الجمع بين هذا النهج البصري الوراثي مع هذين الاختبارين ، أثبتنا أن التحفيز البصري للخلايا العصبية المعبرة عن ChR2 في النوى المهادية الخلفية أدى إلى النفور من الضوء19 (الشكل 3). في هذه التجربة ، نظرا للتأثير الدراماتيكي على النفور من الضوء المستحضر في هذه الفئران التي تم التلاعب بها بصريا ، تم تخطي التعرض المسبق للغرفة.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always" fo:font-size="6px">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Activity monitor</td>
			<td>Med Assoc. Inc</td>
			<td></td>
			<td>Software tracking mouse behavior</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Customized acrylic shelf</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>For adjusting the height of the LED panel</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dark box insert</td>
			<td>Med Assoc. Inc</td>
			<td>ENV-511</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>DC power supply</td>
			<td>Med Assoc. Inc</td>
			<td>SG-500T</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>DC regulated power supply</td>
			<td>Med Assoc. Inc</td>
			<td>SG-506</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fiber-optic cannula</td>
			<td>Doric</td>
			<td>MFC_200/ 240-0.22_4.5mm_ZF1.25_FLT</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Germicidal disposable wipes</td>
			<td>Sani-Cloth</td>
			<td>SKU # Q55172</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Heat Sink</td>
			<td>Wakefield</td>
			<td>490-6K</td>
			<td>Connecting to LED panel</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>IR controller power cable</td>
			<td>Med Assoc. Inc</td>
			<td>SG-520USB-1</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>IR USB controller</td>
			<td>Med Assoc. Inc</td>
			<td>ENV-520USB</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Mating sleeve</td>
			<td>Doric</td>
			<td>SLEEVE_ZR_1.25</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Modified LED light panel</td>
			<td>Genaray Spectro</td>
			<td>SP-E-360D</td>
			<td>Daylight-balanced color (5600K)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Power supply</td>
			<td>MEAN WELL USA</td>
			<td>SP-320-12</td>
			<td>Connecting to LED panel</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Seamless open field chamber</td>
			<td>Med Assoc. Inc</td>
			<td>ENV-510S</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sound-attenuating cubicle</td>
			<td>Med Assoc. Inc</td>
			<td>ENV-022MD-027</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Stand and clamp</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Three 16-beam IR arrays</td>
			<td>Med Assoc. Inc</td>
			<td>ENV-256</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

investigating migraine-like behavior using light aversion in mice

الصداع النصفي هو اضطراب عصبي معقد يتميز بالصداع والتشوهات الحسية ، مثل فرط الحساسية للضوء ، والتي لوحظت على أنها رهاب من الضوء. في حين أنه من المستحيل التأكد من أن الفأر يعاني من الصداع النصفي ، يمكن استخدام النفور من الضوء كبديل سلوكي لأعراض الصداع النصفي لرهاب الضوء. لاختبار النفور من الضوء ، نستخدم اختبار الضوء / الظلام لقياس الوقت الذي تختار الفئران إنفاقه بحرية في بيئة فاتحة أو مظلمة. تم تحسين الفحص من خلال إدخال تعديلين حاسمين: التعرض المسبق للغرفة قبل تشغيل إجراء الاختبار وإضاءة الغرفة القابلة للتعديل ، مما يسمح باستخدام مجموعة من شدة الضوء من 55 لوكس إلى 27000 لوكس. نظرا لأن اختيار قضاء المزيد من الوقت في الظلام يدل أيضا على القلق ، فإننا نستخدم أيضا اختبار القلق المستقل عن الضوء ، وهو فحص المجال المفتوح ، للتمييز بين القلق والسلوك الكاره للضوء. هنا ، نصف نموذج اختبار معدل لفحوصات المجال الفاتح / المظلم والمفتوح. يتم وصف تطبيق هذه الفحوصات للحقن داخل الصفاق للببتيد المرتبط بجين الكالسيتونين (CGRP) في سلالتين من الفئران ولدراسات تحفيز الدماغ البصري الوراثي.

تم تصميم نموذج الاختبار السلوكي هذا لاختبار السلوك المتردد للضوء. يمكن إجراؤه باستخدام كل من الفئران البرية الساذجة والفئران البصرية الجينية للتحقيق في النفور من الضوء في الوقت الفعلي أثناء تحفيز مجموعة الخلايا العصبية المستهدفة.
تم استخدام هذا الإجراء لدراسة تأثير علاج ...

Watch this Scientific Journal Video about Investigating Migraine-Like Behavior Using Light Aversion in Mice at JoVE.com

Investigating Migraine-Like Behavior Using Light Aversion in Mice

القوارض غير قادرة على الإبلاغ عن أعراض الصداع النصفي. هنا ، نصف نموذج اختبار يمكن التحكم فيه (فحوصات الضوء / الظلام والمجال المفتوح) لقياس النفور من الضوء ، وهو أحد أكثر الأعراض شيوعا وإزعاجا في المرضى الذين يعانون من الصداع النصفي.

التحقيق في السلوك الشبيه بالصداع النصفي باستخدام النفور من الضوء في الفئران

Migraine is a complex neurological disorder characterized by headache and sensory abnormalities, such as hypersensitivity to light, observed as ...

توفر هذه الطريقة بديلا سلوكيا قبل سريريا لرهاب الضوء ، وهو شكوى رئيسية لمرضى الصداع النصفي. الميزة الرئيسية لهذه التقنية هي أن الكشف تلقائي وبالتالي مريح للغاية. أيضا ، يمكن تمييز النفور من الضوء والقلق من خلال إجراء هذه الاختبارات.في اليوم الأول ، قم بتشغيل جهاز الفحص الفاتح / الداكن. اضبط شدة الضوء على 27000 لوكس. ضع الإدراج الداكن في غرفة فاتحة / مظلمة.افتح برنامج التتبع وقم بإعداد بروتوكول جديد. في إعداد البروتوكول الجديد، اضبط المدة على 30 دقيقة. في إعداد التحليل الجديد، اضبط صناديق البيانات حسب المدة على 300 ثانية.في إعداد المنطقة الجديدة، اختر مناطق محددة مسبقا. اختر اثنين، ثم أفقيا. تحقق مما إذا كانت الغرفة مقسمة إلى منطقتين متساويتين في الحجم أفقيا للتسجيل.قبل الاختبار ، اعتاد الفئران على غرفة الاختبار لمدة ساعة واحدة ، مع الحفاظ على إضاءة الغرفة حتى لا تزعج إيقاع الساعة البيولوجية للماوس. تأكد من تشغيل جميع المعدات الخاصة بفحص الضوء / الظلام مما يسمح للفئران بالتأقلم الكامل مع بيئة غرفة الاختبار. حدد الحصول على البيانات ، وأدخل معرفات الماوس وابدأ تشغيل البروتوكول.اسحب الدرج خارج حجرة تخفيف الصوت للوصول إلى الغرفة الفاتحة/المظلمة والإدراج الداكن. ضع الماوس برفق في المنطقة الضوئية من الغرفة وادفع الدرج داخل الحجرة. تأكد من أن البرنامج يكتشف الماوس على الفور ويبدأ في تسجيل النشاط.انتظر حتى يتوقف التسجيل تلقائيا بعد 30 دقيقة. أعد الماوس إلى قفصه المنزلي. نظف الغرفة وأدخل الإدخال الداكن باستخدام مناديل مبيدة للجراثيم برائحة الكحول يمكن التخلص منها للقضاء على أي إشارات شمية تركها الماوس السابق.في اليوم الرابع ، كرر جميع الخطوات التي تم تنفيذها في اليوم الأول. في اليوم السابع ، كرر الخطوات التي تم تنفيذها في اليوم الأول ، ولكن فقط حتى تعود الفئران. بعد التعود ، قم بإدارة الفئران باستخدام CGRP داخل الصفاق.ثم إعادة الفئران إلى أقفاصها المنزلية. بعد 30 دقيقة ، استأنف البروتوكول وقم بتشغيل الماوس في الغرفة الفاتحة / المظلمة كما ذكرنا سابقا. قم بتنظيف الغرفة وإدراجها الداكن كما هو موضح سابقا.في اليوم 10 ، كرر جميع الخطوات التي تم تنفيذها في اليوم الأول. قم بتشغيل الجهاز واضبط شدة الضوء على 27000 لوكس. افتح برنامج التتبع وقم بإعداد بروتوكول جديد كما هو موضح سابقا.في إعدادات المنطقة الجديدة، اختر واحدة متبوعة بالمركز. اضبط المحيط على 3.97 سم والمركز على 19.05 × 19.05 سم. اعتاد الفئران على غرفة الاختبار كما هو موضح سابقا.إدارة الفئران مع CGRP داخل الصفاق. إعادة الفئران إلى أقفاصها المنزلية. بعد 30 دقيقة ، ابدأ تشغيل البروتوكول.اسحب درج السحب خارج حجرة تخفيف الصوت وضع الماوس برفق في منتصف حجرة الحقل المفتوحة. ادفع الدرج داخل الحجرة. تتبع سلوك الماوس لمدة 30 دقيقة ، ثم أعد الفئران إلى أقفاصها المنزلية.تنظيف الجهاز كما هو موضح سابقا. كشفت النتائج أن الحقن داخل الصفاق ل CGRP قلل بشكل كبير من مدة الوقت الذي يقضيه في منطقة الضوء في فحص الضوء / الظلام في الفئران السوداء CD1 و C57 6J ، لكنه لم يؤثر على الوقت الذي تقضيه الفئران في المركز في فحص المجال المفتوح في الفئران CD1 و C57 السوداء 6J. كما زاد العلاج باستخدام CGRP من مقدار الوقت الذي استراحت فيه الفئران في المنطقة المظلمة ، ولكن ليس في منطقة الضوء في كل من الفئران السوداء CD1 و C57 6J.أدى التحفيز البصري للخلايا العصبية في نوى المهاد الخلفية إلى انخفاض مماثل في المدة التي تقضيها الفئران في منطقة الضوء في فحص الضوء / الظلام في الفئران المحقونة بقناة رودوبسين-2 مقارنة بالفئران المحقونة بفيروس التحكم. كما لوحظت زيادة في وقت الراحة في المنطقة المظلمة ولكن ليس في المنطقة الضوئية في حالة الفئران التي حقنت قناة رودوبسين-2 ، مقارنة بالفئران التي حقنها فيروس التحكم. من المهم أن تتذكر أنه عند وضع الماوس في الغرفة الفاتحة / المظلمة ، يجب التعامل مع الماوس بلطف لتجنب أكبر قدر ممكن من الإجهاد.ستمهد هذه التقنية الطريق لاستكشاف الآليات الكامنة وراء الصداع النصفي والاضطرابات الأخرى المتعلقة برهاب الضوء ، واختبار الفعالية قبل السريرية للعلاجات المحتملة.

Research

JoVE Journal

Behavior

Contextual and Cued Fear Conditioning Test Using a Video Analyzing System in Mice

السياقية وملقن الخوف تكييف اختبار باستخدام نظام تحليل الفيديو في الفئران

The contextual and cued fear conditioning test is one of the behavioral tests that assesses the ability of mice to learn and remember an association ...

The Modified Hole Board - Measuring Behavior, Cognition and Social Interaction in Mice and Rats

مجلس هول التعديل - قياس السلوك، الإدراك والتفاعل الاجتماعي في الفئران والجرذان

This protocol describes the modified hole board (mHB), which combines features from a traditional hole board and open field and is designed to measure ...

Quantifying Social Motivation in Mice Using Operant Conditioning

قياس الدافع الاجتماعي في الفئران عن طريق تكييف هواء فعال

In this protocol, social motivation is measured in mice through a pair of operant conditioning paradigms. To conduct the experiments, two-chambered ...

Determining Ultrasonic Vocalization Preferences in Mice using a Two-choice Playback Test

تحديد تفضيلات بالموجات فوق الصوتية غناء في الفئران باستخدام تشغيل اختبار اثنين الاختيار

Mice emit ultrasonic vocalizations (USVs) during a variety of conditions, such as pup isolation and adult social interactions. These USVs differ with age, ...

The Rodent Psychomotor Vigilance Test (rPVT): A Method for Assessing Neurobehavioral Performance in Rats and Mice

The Rodent Psychomotor Vigilance Test rPVT: A Method for Assessing Neurobehavioral Performance in Rats and Mice

القوارض النفسي اليقظة اختبار (rPVT): طريقة لتقييم السلوك العصبي الأداء في الجرذان والفئران

The human Psychomotor Vigilance Test (PVT) is a widely used procedure for measuring changes in fatigue and sustained attention. The present article ...

A Method for Investigating Change Blindness in Pigeons (Columba Livia)

A Method for Investigating Change Blindness in Pigeons Columba Livia

أسلوب للتحقيق عمي التغيير في الحمام (كولومبا ليفيا)

Change blindness is a phenomenon of visual attention, whereby changes to a visual display go unnoticed under certain specific circumstances. While many ...

Reinstatement of Drug-seeking in Mice Using the Conditioned Place Preference Paradigm

إعادة البحث عن المخدرات في الفئران باستخدام نموذج تفضيل المكان مكيفة

The present protocol describes the Conditioned Place Preference (CPP) as a model of relapse in drug addiction. In this model, animals are first trained to ...

A Behavioral Assay for Investigating the Role of Spatial Memory During Instinctive Defense in Mice

تحليل السلوكي للتحقيق في دور الذاكرة المكانية خلال الدفاع الغريزي في الفئران

Evolution has selected a repertoire of defensive behaviors that are essential for survival across all animal species. These behaviors are often ...

Systematic Assessment of Well-Being in Mice for Procedures Using General Anesthesia

تقييم منهجي لرفاهية في الفئران للإجراءات باستخدام التخدير العام

In keeping with the 3R Principle (Replacement, Reduction, Refinement) developed by Russel and Burch, scientific research should use alternatives to animal ...

Analyzing Spatial Learning and Prosocial Behavior in Mice Using the Barnes Maze and Damsel-in-Distress Paradigms

تحليل المكاني التعلم والسلوك بروسوسيال في الفئران باستخدام المتاهة بارنز ونماذج الفتاة في محنة

The Barnes maze is a reliable measure of spatial learning and memory that does not require food restriction or exposure to extremely stressful stimuli. ...