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

Dette arbeidet ble støttet av tilskudd fra NIH NS R01 NS075599 og RF1 NS113839. Innholdet representerer ikke synspunktene til VA eller USAs regjering.

Dyreprosedyrer ble godkjent av University of Iowa Animal Care and Use Committee og utført i samsvar med standardene fastsatt av National Institutes of Health.
1. Lys/mørk analyse
<ol><li>Lys/mørkt kammerapparat (se Materialbord) oppsett. Alt utstyret i denne delen er kommersielt tilgjengelig.<ol>
<li>På en hylle plasserer du det lyddemperende avlukket (innvendig: 59,7 x 38 x 35,6 cm i B x H x D) som inneholder en uttrekksskuff for enkel tilgang til kammeret og mørk inns...

Den lyse/mørke analysen er mye brukt til å vurdere angstlignende atferd12. Analysen er avhengig av medfødt aversjon av mus til lys og deres drivkraft for å utforske når de plasseres i et nytt miljø (lyssone). Men som vi rapporterer her, kan denne analysen også brukes til å vurdere lys-aversiv oppførsel også.
Det er viktig å vurdere antall og nødvendighet av preeksponering før testing. Dette avhenger av musens belastning eller modell. For eksempel, i vår ly...

Migrene er en utbredt nevrologisk sykdom, som rammer omtrent 17% av amerikanerne1 og er den nest ledende årsaken til funksjonshemming globalt2,3. Pasienter opplever hodepine som varer 4-72 timer ledsaget av minst ett av følgende symptomer: kvalme og /eller oppkast, eller fotofobi og fonofobi4. Nylige fremskritt i utviklingen av calcitonin gen-relaterte peptid (CGRP) antistoffer som nå er FDA godkjent har begynt en ny epoke for migrene behandling5,6,7. Disse antistoffene blokkerer enten CGRP eller dens reseptor og forhindrer migrene symptomer hos ca. 50% av migrene pasienter7. I løpet av det siste året har to småmolekylantagonister av CGRP-reseptoren også blitt FDA-godkjent for abortiv behandling av migrene, og to til er i rørledningen8. Til tross for denne terapeutiske fremgangen forblir mekanismer som migreneangrep forekommer fortsatt unnvikende. Områdene for CGRP-handlingen er for eksempel ikke kjent. Effekten av terapeutiske antistoffer som ikke setter pris på å krysse blod-hjernebarrieren antyder at CGRP virker på perifere steder, for eksempel meningene og / eller trigeminale ganglia. Vi kan imidlertid ikke utelukke sentrale handlinger ved omkretsorganer, som mangler en blod-hjernebarriere9. I det minste for fotofobi tror vi dette er mindre sannsynlig gitt våre resultater med lett aversjon ved hjelp av transgene nestin / hRAMP1 mus der hRAMP1 er overekspressert i nervevevet10. Forståelse av mekanismer for migrene patofysiologi vil gi nye veier til utvikling av migrene terapeutiske.
Prekliniske dyremodeller er avgjørende for å forstå sykdomsmekanismer og utvikling av nye legemidler. Migrenevurdering hos dyr er imidlertid utfordrende siden dyr ikke verbalt kan rapportere sine følelser av smerte. Gitt det faktum at 80-90% av migrenepasienter viser fotofobi11, anses lysaversjon å være en indikator på migrene i dyremodeller. Dette førte til behovet for å utvikle en analyse for å vurdere lysaversjon hos mus.
Den lyse/mørke analysen inneholder en lyssone og en mørk sone. Det er mye brukt til å måle angst hos mus basert på deres spontane utforskning av nye miljøer som motvirkes av deres medfødte aversjon mot lys12. Noen studier satte 1/3 av kammeret som den mørke sonen, mens andre satte 1/2 av kammeret som den mørke sonen. Den tidligere innstillingen brukes ofte til å oppdage angst13. Selv om vi i utgangspunktet valgte like store lyse/mørke kamre, har vi ikke sammenlignet de to relative størrelsene. Vi kan kommentere at den totale størrelsen på begge kamrene ikke er en viktig faktor siden den første testboksen14 var betydelig større enn det påfølgende apparatet15, men resultatene var i hovedsak de samme.
To kritiske modifikasjoner på denne lyse/mørke analysen for å vurdere lysaversjon var: testtilstanden og lysintensiteten (figur 1). For det første er mus forututinntatt for det lyse/mørke kammeret for å redusere utforskende stasjon16 (figur 1A). Nødvendigheten og tidene for preeksponeringer avhenger av musestammer og modeller. Wildtype C57BL/6J-mus krever vanligvis to preeksponeringer10, mens bare én preeksponering for CD1-mus er tilstrekkelig17. På denne måten kan lys-aversiv oppførsel bli umaskert i disse to musestammene. For det andre har kammerbelysningen blitt tilpasset å inkludere et justerbart utvalg av lysintensiteter fra dim (55 lux) til lys (27,000 lux) hvor 55 lux er sammenlignbar med en mørk overskyet dag, og 27,000 lux er sammenlignbar med en lys solrik dag i skyggen10. Vi har funnet ut at den nødvendige lysintensiteten varierer med belastning og genetisk modell. Av denne grunn bør enkeltpersoner først vurdere minimum lysintensitet for deres eksperimentelle paradigme.
Selv med disse modifikasjonene på analysen, som kan avsløre en lett-aversiv fenotype, er det nødvendig å teste angstlignende oppførsel for å skille mellom lysaversjon på grunn av lys alene kontra på grunn av angst. Den åpne feltanalysen er en tradisjonell måte å måle angst basert på spontan utforskning av nye miljøer. Det skiller seg fra den lyse/ mørke analysen ved at den utforskende stasjonen motvirkes av den medfødte aversjon mot ubeskyttede åpne områder. Både midten og kantene på kammeret er i lyset, så den åpne feltanalysen er en lysuavhengig angstanalyse. Dermed gjør kombinasjonen av de lyse / mørke og åpne feltanalysene oss i stand til å skille mellom lysaversjon på grunn av en unngåelse av lys kontra en generell økning i angst.
CGRP er et multifunksjonelt nevropeptid som regulerer vasodilatasjon, nociception og betennelse18. Det er mye uttrykt i perifere og sentrale nervesystemer. Det spiller en viktig rolle i migrene patofysiologi18. Mekanismen som ligger til grunn for CGRP-virkningen i migrene er imidlertid uklar. Ved å bruke de lyse/mørke og åpne feltanalysene med dette modifiserte testparadigmet kunne vi identifisere lysvillig oppførsel hos mus etter perifer 10,16 (figur 2) og sentral14,15,16,19 CGRP-administrasjon. I tillegg til nevropeptider er identifisering av hjerneregioner involvert i lett aversjon også viktig for å forstå migrene patofysiologi. De bakre thalamic kjernene er en integrerende hjerneregion for smerte og lysbehandling19, og thalamus aktiveres under migrene20. Dermed målrettet vi bakre thalamic kjerner ved å injisere adeno-assosiert virus (AAV) som inneholder channelrhodopsin-2 (ChR2) eller eYFP i denne regionen. Ved å kombinere denne optogenetiske tilnærmingen med disse to analysene, demonstrerte vi at optisk stimulering av ChR2-uttrykkende nevroner i de bakre thalamiske kjernene induserte lysaversjon19 (figur 3). I dette eksperimentet, gitt den dramatiske effekten på den fremkalte lysaversjon i disse optogenetisk manipulerte musene, ble preeksponeringer for kammeret hoppet over.

<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

Migrene er en kompleks nevrologisk lidelse preget av hodepine og sensoriske abnormiteter, som overfølsomhet overfor lys, observert som fotofobi. Selv om det er umulig å bekrefte at en mus opplever migrene, kan lysaversjon brukes som en atferdssurrogate for migrenesymptomet på fotofobi. For å teste for lysaversjon bruker vi den lyse/mørke analysen til å måle tiden mus fritt velger å bruke i enten et lyst eller mørkt miljø. Analysen har blitt raffinert ved å innføre to kritiske modifikasjoner: preeksponeringer for kammeret før du kjører testprosedyren og justerbar kammerbelysning, slik at bruk av en rekke lysintensiteter fra 55 lux til 27,000 lux. Fordi valget om å tilbringe mer tid i mørket også indikerer angst, bruker vi også en lysuavhengig angsttest, den åpne feltanalysen, for å skille angst fra lys-aversiv oppførsel. Her beskriver vi et modifisert testparadigme for de lyse/mørke og åpne feltanalysene. Anvendelsen av disse analysene er beskrevet for intraperitoneal injeksjon av calcitonin genrelatert peptid (CGRP) i to musestammer og for optogenetiske hjernestimuleringsstudier.

Dette atferdsmessige testparadigmet er designet for å teste lys-aversiv oppførsel. Det kan utføres ved hjelp av både naive wildtype mus og optogenetiske mus for å undersøke lysaversjon i sanntid under stimulering av en målrettet nevron populasjon.
Denne prosedyren har blitt brukt til å studere effekten av perifer CGRP-behandling i CD1- og C57BL/6J-mus10,16 og optisk stimulering av nevroner i de bakre thalamic kjernene i C57BL/6J mus19 på lys-aversiv oppførsel....

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

Gnagere er ikke i stand til å rapportere migrene symptomer. Her beskriver vi et håndterbart testparadigme (lyse/mørke og åpne feltanalyser) for å måle lysaversjon, et av de vanligste og plagsomme symptomene hos pasienter med migrene.

Undersøker migrenelignende oppførsel ved hjelp av lysaversjon hos mus

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

Denne metoden gir en preklinisk atferdssurrogate for fotofobi, som er en hovedklager for migrenepasienter. Den største fordelen med denne teknikken er at deteksjonen er automatisk og dermed veldig praktisk. Også lysaversjon og angst kan preges ved å gjennomføre disse testene.Slå på det lyse/mørke analyseapparatet på dag én. Sett lysintensiteten til 27 000 lux. Sett den mørke innsatsen i lyst/mørkt kammer.Åpne sporingsprogramvaren og sett opp en ny protokoll. I den nye protokollinnstillingen angir du varigheten til 30 minutter. I den nye analyseinnstillingen angir du databeholdere etter varighet til 300 sekunder.Velg forhåndsdefinerte soner i den nye soneinnstillingen. Velg to, og deretter vannrett. Sjekk om kammeret er delt inn i to soner i samme størrelse horisontalt for opptak.Før testingen, habituate musene til testrommet i en time, holde rommet lys på for ikke å forstyrre musene døgnrytme. Sørg for at alt utstyret til den lyse/mørke analysen er slått på, slik at musene kan akklimatisere seg fullt ut til testromsmiljøet. Velg Hent data, skriv inn muse-IDene og start protokollen.Trekk skuffen utenfor lyddemperavlukket for å få tilgang til det lyse/mørke kammeret og den mørke innsatsen. Plasser forsiktig en mus i kammerets lyssone og skyv skuffen inne i avlukket. Forsikre deg om at programvaren oppdager musen umiddelbart og begynner å registrere aktivitet.Vent til opptaket automatisk stopper etter 30 minutter. Returner musen til hjemmeburet. Rengjør kammeret og mørk innsats ved hjelp av alkohol lukt bakteriedreidal engangsservietter for å utrydde eventuelle olfaktoriske signaler igjen av den forrige musen.På dag fire gjentar du alle trinnene som ble utført på dag én. På dag syv gjentar du trinnene som utføres på dag én, men bare til musenes habituation. Etter habituation, administrer musene med CGRP intraperitoneal.Returner deretter mus til deres hjemmebur. Etter 30 minutter gjenopptar du protokollen og kjører musen i det lyse/mørke kammeret som nevnt tidligere. Rengjør kammeret og den mørke innsatsen som beskrevet tidligere.På dag 10 gjentar du alle trinnene som utføres på dag én. Slå på apparatet og sett lysintensiteten til 27 000 lux. Åpne sporingsprogramvaren og sett opp en ny protokoll som vist tidligere.Velg en etterfulgt av midten i de nye soneinnstillingene. Sett periferien som 3,97 centimeter og midten som 19,05 x 19,05 centimeter. Habituate musene til testrommet som vist tidligere.Administrer musene med CGRP intraperitoneal. Returner musene til deres hjemmebur. Etter 30 minutter starter du protokollen.Trekk uttrekksskuffen utenfor lyddemperavlukket, og plasser forsiktig en mus midt i det åpne feltkammeret. Skyv skuffen inn i avlukket. Spor musens oppførsel i 30 minutter, og returner deretter mus til deres hjemmebur.Rengjør apparatet som vist tidligere. Resultatene viste at intraperitoneal injeksjon av CGRP reduserte varigheten av tiden som ble brukt i lyssonen i den lyse / mørke analysen i CD1 og C57 svarte 6J-mus, men påvirket ikke tiden musene tilbrakte i midten i det åpne feltet i CD1 og C57 svarte 6J-mus. Behandling med CGRP økte også tiden musene hvilte i den mørke sonen, men ikke i lyssonen i både CD1 og C57 svarte 6J-mus.Den optiske stimuleringen av nevroner i de bakre thalamic kjernene, førte til en tilsvarende reduksjon i varigheten musene tilbrakte i lyssonen i den lyse / mørke analysen i channelrhodopsin-2 injiserte mus sammenlignet med kontrollvirusinjiserte mus. En økning i hviletiden i den mørke sonen, men ikke i lyssonen, ble også observert i tilfelle av channelrhodopsin-2 injiserte mus, sammenlignet med kontrollvirusinjiserte mus. Det er viktig å huske at når du setter musen inn i det lyse / mørke kammeret, bør musen håndteres forsiktig for å unngå så mye stress som mulig.Denne teknikken vil bane vei for å utforske mekanismer som ligger til grunn for migrene og andre fotofobirelaterte lidelser, og teste den prekliniske effekten for potensielle terapeutiske behandlinger.

Research

JoVE Journal

Behavior

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

Kontekstuell og spolt Fear Conditioning Test Bruke en video Analysere System i Mus

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

Forandringer Hole Board - Måling Behavior, kognisjon og sosialt samspill i mus og rotter

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

Kvantifisere Sosial Motivasjon i Mus Bruke Operant Conditioning

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

Bestemme Ultralyd vokalisering Valg i mus bruker en to-valg avspilling Test

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

Den gnager Psyko Årvåkenhet Test (rPVT): En metode for å vurdere nevroevne hos rotter og mus

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

En metode for å undersøke endre blindhet i duer (Columba Livia)

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

Gjenoppretting av narkotika-søker i mus bruker betinget sted preferanse paradigmet

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

En atferdsdata analyse for å undersøke rollen av romlige hukommelse under instinktiv forsvar i mus

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

Systematisk vurdering velvære i mus for prosedyrer som bruker General Anesthesia

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

Analysere romlige læring og Piezo2 i mus ved hjelp av Barnes labyrinten og jomfru-i-nød paradigmer

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