הערכת זיכרון מרחבי פגיעה במודל עכבר של פגיעה מוחית טראומטית באמצעות מבוך רדיאלי מים רדיאלי
17 ביולי 2017
כאן אנו מציגים פרוטוקול לבדיקת עכבר ספציפית של קוגניציה שאינה דורשת שחייה. בדיקה זו יכולה לשמש כדי להבדיל בהצלחה מבוקרת קליפת המוח המושרה עכברים פגיעה מוחית טראומטית מ שולטת בושה.
המטרה הכוללת של פרוטוקול מבוך דריכה רדיאלי זה היא לבחון זיכרון מרחבי במודל עכבר של פגיעה מוחית טראומטית באמצעות מטלה קוגניטיבית ממוקדת עכבר שאינה דורשת שחייה. שיטה זו יכולה להיות שימושית במיוחד לבדיקת קוגניציה במודלים של עכברים, כאשר ליקויים מוטוריים או חוסר מוטיבציה הופכים פרוטוקולי בדיקה קוגניטיביים מבוססי שחייה כמו מבוך המים של מוריס לבלתי מעשיים. למרות ששיטה זו יכולה לספק תובנה לגבי הבדלים קבוצתיים וקוגניציה במודל השפעה קליפת המוח המבוקר של פגיעה מוחית טראומטית בעכברים, היא יכולה להיות שימושית גם למדידת קוגניציה במודלים של עכברים מבוגרים וטרנסגניים הידועים כבעלי ביצועים גרועים במבחנים מבוססי שחייה.
בכל ימי הבדיקה, בצע את שלבי ההכנה הבאים. ראשית, אפשרו לעכברים להתאקלם בחדר הבדיקה, כשהם נמצאים בכלובים הביתיים שלהם למשך 30 דקות לפחות. המבוך העגול כולל רמזים חזותיים לאורך הקירות הפנימיים.
תיבת המילוט הניתנת להזזה ממוקמת באחד מתשעה חורי יציאה שונים. בזמן שהעכברים מתאקלמים, יש לחטא את היציאות ואת הקופסה באמצעות תרסיס אתנול 70%. לאחר מכן, מלאו את המבוך בערך בסנטימטר אחד של מים קרים.
שמירה על טמפרטורת המים עקבית בין הניסויים חשובה מאוד. אז מדוד במדויק, והתאם לפי הצורך. כעת, מקם את תיבת המילוט באחד מתשעת חורי היציאה.
שימוש במקור חימום כדי לשמור על חום הקופסה, באופן אידיאלי באמצעות כרית חימום. כמו כן, אטום את הקופסה מאור. תיבת המילוט צריכה להיות תמיד כהה, חמה וחסרת ריח יחסית.
סביר להניח שמקור האור יהיה גם רמז אז אל תשנה את מיקומו בין הניסויים. הסר את עכבר הבדיקה מהכלוב שלו בעדינות בזנב, והנח אותו במרכז המכשיר. לאחר מכן התחל מיד לתזמן כמה זמן לוקח לעכבר למצוא את היציאה.
אם עכבר מטפס לתוך חור מסיים, ואינו נכנס שוב למבוך באופן ספונטני לאחר 20 שניות, אל תפסיק את הניסוי. במקום זאת, הנח את העכבר בחזרה למרכז המבוך ביד, ותן לעכבר להשלים את הניסיון. אם לאחר שלוש דקות, העכבר לא יצא מהמבוך, ציין את הניסיון ככישלון ורשום את הזמן כשלוש דקות.
ואז ביד, הנח בזהירות את החיה לאורך השביל הישר ביותר ליציאה. ברגע שנכנסים לתיבת הבריחה, אפשר לעכבר להישאר שם למשך דקה אחת. לאחר מכן העבירו אותו בחזרה לכלוב הביתי שלו בזמן שהמבוך מתאפס.
בין הניסויים, יש לחטא היטב את תיבת המילוט והיציאות עם תרסיס אתנול של 70% כדי למנוע מהעכבר להשתמש ברמזים ישנים של המפעל כדי לאתר את נתיב המילוט הנכון. ניתן לעשות זאת די מהר. כעת, חזור על הניסוי על אותו עכבר פעמיים נוספות בסך הכל שלושה ניסיונות רצופים.
כל יום בדיקה מורכב משלושה ניסויים לכל עכבר. לא יותר ולא פחות. בנוסף לחיטוי, רוקנו את המבוך ורעננו את המים בין בדיקת עכברים שונים.
הקפידו לשמור על טמפרטורת המים בין 12 ל-14 מעלות צלזיוס. השתמש במיכלי קרח או מים חמים קרים יותר כדי להתאים את טמפרטורת מי הברז לטווח זה. בין ימי המבחן, חשוב לוודא שהרמזים הוויזואליים במבוך ובמרחב הסובב את המבוך יישארו עקביים.
משטר בדיקות מלא כולל חמישה ימי בדיקה רצופים שכולם מתנהלים באותו אופן. היום החמישי נחשב למדד לשימור זיכרון. בתנאי שלא מבוצעות בדיקות בין היום השישי ל-11, ניתן להשתמש במבחן ביום ה-12 למדידת זיכרון לטווח ארוך.
מבוך המים הרדיאלי שימש לחקירת תלות בפציעה, ליקויים בזיכרון מרחבי בעכברים שקיבלו פגיעה מבוקרת בקליפת המוח, פגיעה מוחית טראומטית או פגיעה מזויפת. ניתוח TBI מתואר בפירוט בפרוטוקול הטקסט ובמאמר JoVE מאת Romin, Gao ו-Chen מ-2014. בקצרה, הפציעה נוצרה באמצעות פגיעה בקליפת המוח המונעת על ידי סולנואיד עם קצה קמור של שלושה מילימטרים.
הזייפות נותחו אך הושפעו מהמכשיר. 35 יום לאחר הניתוח, בוצע משטר הבדיקות המתואר. כל העכברים עברו את מבחן הקריטריונים לרצון לברוח מהמבוך.
אז כולם נכללו בניתוח. התוצאות מראות הבדל ברור בין עכברי TBI לבין בקרות דמה. חביון הבריחה היה ארוך יותר באופן משמעותי עבור עכברים פצועים ביום הראשון של האימון, ובשני ימי מבחן הזיכרון.
לכן, ה-TBI המתוארת השפיעה על יכולת הלמידה של החיה לאחר צפייה בסרטון זה, אתה אמור להבין היטב כיצד לבצע כראוי בדיקות קוגניציה באמצעות מבחן ספציפי לעכבר של קוגניציה מרחבית. לאחר שליטה, ניתן לבצע טכניקה זו תוך פחות מ-15 דקות לכל בעל חיים אם היא מבוצעת כראוי.
בעת ניסיון הליך זה, חשוב לזכור שמיקום הרמזים החזותיים וטמפרטורת המים חייבים להישאר עקביים בכל הניסויים.
צפו בתמליל המלא וקבלו גישה לאלפי סרטונים מדעיים
סקירה כללית
מאמר זה מציג פרוטוקול לבדיקה קוגניטיבית ספציפית לעכברים שאינה כוללת שחייה, שמטרתה להעריך זיכרון מרחבי במודלים של עכברים עם פגיעת מוח טראומטית. השיטה שימושית במיוחד להערכת קוגניציה בעכברים עם ליקויים מוטוריים או מוטיבציה נמוכה, שבהם בדיקות מסורתיות המבוססות על שחייה אינן מעשיות.
מרכיבי מפתח של המחקר
תחום המדע
- מדעי המוח
- בדיקות קוגניטיביות
- חבלות במוח
רקע
- מבחנים קוגניטיביים מסורתיים דורשים לעיתים קרובות שחייה, דבר שעשוי שלא להתאים לכל דגמי העכברים.
- פרוטוקול זה מאפשר להעריך קוגניציה ללא צורך בשחייה.
- ניתן להחילוו על דגמי עכברים שונים, כולל עכברים מבוגרים ועכברים טרנסגניים.
- השיטה שואפת לספק תובנות לגבי הבדלים קוגניטיביים במודלים של פגיעות מוח טראומטית.
מטרת המחקר
- פיתוח מבחן קוגניטיבי הממוקד בעכברים ואינו דורש שחייה.
- הבחנה בין ביצועים קוגניטיביים בעכברים עם פגיעה מוחית טראומטית לבין קבוצות ביקורת (sham).
- סבסוד של הערכה קוגניטיבית במודלים של עכברים עם ליקויים מוטוריים.
שיטות שנעשה בהן שימוש
- הסתגלות של העכברים בכלובים שלהם לפני הבדיקה.
- שימוש במבוך עגול עם רמזים חזותיים לאורך הקירות הפנימיים.
- הערכה של זיכרון מרחבי באמצעות משימה שאינה כוללת שחייה.
- השוואת ביצועים בין קבוצות שונות של עכברים.
תוצאות עיקריות
- הפרוטוקול מבדיל בהצלחה בין היכולות הקוגניטיביות של עכברים פגועים לעכברי ביקורת.
- הוא מספק מדד מהימן לזיכרון מרחבי במודלים שונים של עכברים.
- השיטה יעילה עבור עכברים שבדרך כלל מראים ביצועים נמוכים במבחני שחייה.
- התוצאות מעידות על פוטנציאל ליישומים רחבים יותר במחקר קוגניטיבי.
מסקנות
- מבחן קוגניטיבי זה, שאינו דורש שחייה, הוא כלי בעל ערך למחקר במדעי המוח.
- הוא משפר את היכולת לחקור קוגניציה במודלים של עכברים עם פגיעה מוחית טראומטית.
- ניתן להתאים את הפרוטוקול לתנאי ניסוי שונים ולזני עכברים שונים.
שאלות נפוצות
רלוונטיות תעשייתית לדרג ניהולי
הערכת הזיכרון המרחבי במודלים של עכברים עם פגיעה מוחית טראומטית היא קריטית לתיקוף מטרות ולצמצום סיכונים מכניסטיים בפיתוח טיפולים נוירותרפויטיים. מבוך ה-Radial Water Tread מספק בדיקה קוגניטיבית שאינה מבוססת שחייה ומותאמת לעכברים, המאפשרת זיהוי מהימן של ליקויים קוגניטיביים שנגרמו כתוצאה מהפגיעה, ובכך תומכת בהחלטות בשלבי הגילוי המוקדמים. גישה זו משפרת את הביטחון החזוי על ידי התגברות על מגבלות של מבחנים מבוססי שחייה במודלים עם ליקויים מוטוריים או מוטיבציה נמוכה.
יישומים אסטרטגיים במחקר ופיתוח בביופארמה
גילוי מוקדם ותיקוף מטרה
- ערך מדעי: מאפשר בחינה של היפותזות טיפוליות הקשורות למסלולי זיכרון מרחבי במודלים של TBI.
- ערך תפעולי: מספק חלופה ישימה לבדיקות המתוקפות בחולדות, ובכך מגביר את התפוקה בתהליכי גילוי המבוססים על עכברים.
- ערך ניבוי: תומך בהפחתת סיכונים ביולוגית על ידי זיהוי גירעונות קוגניטיביים ללא השפעה של משתנים מוטוריים.
סריקה ופיתוח בדיקה
- מוכנות הבדיקה: מספקת מדידות כמותיות של זמן השהייה עד למציאת המבלט (escape latency), המstandardize את הסריקה הקוגניטיבית בין קבוצות עכברים שונות.
- שחזוריות: דורשת רמזים חזותיים עקביים ובקרה של טמפרטורת המים, ובכך מבטיחה השוואות מהימנות בין קבוצות.
- מדרגיות: תקופת רכישה קצרה (4 ימים) ומשך בדיקה קצר (<15 דקות לבעל חיים) תומכות בשילוב בתוך תהליכי סריקה בעלי תוכן גבוה (high-content screening).
מחקר תרגומי ופרה-קליני
- רלוונטיות למחלה: מבחין באופן מוצלח בין עכברים עם TBI ש प्रेरित על ידי פגיעה קורטיקלית מבוקרת (controlled cortical impact) לבין קבוצות ביקורת דמי (sham) 35 ימים לאחר הפגיעה.
- המשכיות תרגומית: מאפשר הערכה לאורכית עם בדיקת שימור זיכרון ביום 5 ובדיקת זיכרון לטווח ארוך ביום 12.
- קידום מותאם סיכונים: מזהה פנוטיפים של ליקוי קוגניטיבי המשמשים לקבלת החלטות של go/no-go בתוכניות פרה-קליניות.
שילוב תהליכי עבודה (Pipeline & Workflow)
מבוך ה-Radial Water Tread משתלב ברצף הגילוי, החל מתיקוף המטרה ועד לבדיקת יעילות פרה-קלינית, ובמיוחד עבור תוכניות במדעי העצבים המכוונות לנקודות סוף קוגניטיביות ב-TBI.
- ביולוגיה של גילוי: תומך בבדיקת היפותזות לגבי פגמים בזיכרון מרחבי התלויים בפגיעה, באמצעות למידה המבוססת על רמזים חזותיים.
- סריקה: מייצר מדידות כמותיות של משתנה תלוי (זמן השהייה עד למציאת המבלט) המאפשרות השוואות בין קבוצות ותקינה של הבדיקה.
- אנליזה: דורש ניתוח סטטיסטי של הבדלים בזמני השהייה לאורך ימי האימון וימי מבחן הזיכרון כדי לזהות השפעות קבוצתיות מובהקות.
- מחקר תרגומי: מאפשר המשכיות ממודל פגיעה חריפה להערכה קוגניטיבית ארוכת טווח, בהלימה ללוחות זמנים של תיקוף פרה-קליני.
- שימוש חוזר ארגוני: מהווה פלטפורמה קוגניטיבית הניתנת לשימוש חוזר ורלוונטית למודלים של הזדקנות, מודלים טרנסגניים ומודלים של פגיעה, שבהם בדיקות המבוססות על שחייה אינן יעילות.
השפעה תפעולית וארגונית
- ערך מדעי: מפחית עמימות מכניסטית על ידי בידוד ביצועי הזיכרון המרחבי ממשתפעים מוטוריים או מוטיבציוניים.
- ערך תפעולי: מבטל את הצורך בשחייה, ובכך מרחיב את הישימות למודלים עם ליקויים מוטוריים.
- ערך אסטרטגי: משפר את הביטחון בהחלטות go/no-go באמצעות אספקת נקודות קצה קוגניטיביות ניתנות לתרגום במודלים של TBI בעכברים.
- השפעה על תיק הפיתוח: מאפשר תיעדוף של תרכובות מותאם לסיכון, בהתבסס על פוטנציאל להצלה קוגניטיבית במודלים פרה-קליניים תקפים.
שיקולי יישום
- דורש מומחיות במדעי המוח ההתנהגותיים וביצוע בדיקות קוגניטיביות.
- תלוי במכשור לבקרת טמפרטורת מים מדויקת (12–14°C) ובמיקום עקבי של רמזים חזותיים.
- מחייב סטנדרטיזציה בין צוותים לחיטוי המזות ולהכנת תיבת המילוט כדי למנוע זיהום של רמזים.
- כולל שיקולי התאמה בעת תרגום פרוטוקולים בין זני עכברים שונים או קבוצות גיל שונות.
- מוגבל להערכת זיכרון מרחבי; אינו מודד תחומים קוגניטיביים אחרים כגון תפקודים ניהוליים או התנהגות רגשית.
