Wir danken Ian Bolding für Unterstützung bei der OP Vorbereitung der Themen und Elizabeth Sumner für ihre sorgfältige Bearbeitung. Diese Studien wurden als Teil eines Teams finanziert das Moody-Projekt für die translationale Forschung in traumatischen Gehirn Verletzungen abgeschlossen.

<ol>
	<li>Sell, S. L., Johnson, K., DeWitt, D. S., Prough, D. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Persistent+Behavioral+Deficits+in+Rats+after+Fluid+Percussion+Injury.">Persistent Behavioral Deficits in Rats after Fluid Percussion Injury.</a> J Neurotrauma. 34 (5), 1086-1096 (2017).</li><li>Gurdjian, E. S., Lissner, H. R., Webster, J. E., Latimer, F. R., Haddad, B. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Studies+on+experimental+concussion:+relation+of+physiologic+effect+to+time+duration+of+intracranial+pressure+increase+at+impact.">Studies on experimental concussion: relation of physiologic effect to time duration of intracranial pressure increase at impact.</a> Neurology. 4, 674-681 (1954).</li><li>Hellmich, H. 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Die Autoren haben nichts preisgeben.

Wenn Sie jede Art von Verhaltensstörungen Tests durchführen, ist es wichtig, konsequent zu sein. Dieses Detail beinhaltet viele Überlegungen, die unbedeutend erscheinen, aber haben einen großen Einfluss auf die Reaktion des Tieres. Akklimatisierung von Tieren in ihrer Heimat-Käfig/Wohnsituation vor jedem Experiment ist ein wichtiger Schritt, der nicht zu übersehen ist. Dieses Präparat verringert die Wirkung der Tiere physiologischen Stress-Reaktion, die Verhaltensstörungen Ergebnisse18verändern können. Ebenso ist es unerlässlich, dass alle Anstrengungen unternommen werden, um alle Tiere in der gleichen Weise zu behandeln. Diese Konsistenz beinhaltet wie bereits erwähnt, Akklimatisierung zu Wohnraum und auch Akklimatisierung, Umschlag und Transport zwischen den Räumen vor dem training oder testen. Dieses Konzept kann nicht überbewertet werden. Schlampigen Umgang mit tierischen ist katastrophal, Verhaltensstörungen Test19. Ebenso muss jede Anstrengung unternommen werden, um Tiere zu testen, zur gleichen Zeit des Tages, ob während ihres dunkel oder hell. Für die Tests hier diskutiert ist in hellen oder dunklen Phase testen akzeptabel, solange die Tests konsequent durchgeführt werden. Tests zu verschiedenen Zeitpunkten während der zirkadianen Zyklus hat sich gezeigt, Verhaltensstörungen Ergebnisse18,20zu ändern. Darüber hinaus muss der Handler als auch das Tier in einen Spannungszustand frei, ruhig sein um die Genauigkeit der Ergebnisse zu maximieren.
Insbesondere bei den Neuroscore sind false Positives und Negatives. Fehlalarme treten normalerweise auf, wenn ein Tier nicht vollständig an Handlings- und Prüfautomaten gewöhnt ist. Das Tier muss die beobachteten Reaktion reflexive und nicht durch Muskeln anziehen Stress oder Angst reagieren ist völlig entspannt sein. Ein angespannter Handler kann die Ergebnisse beeinflussen, durch Übertragung von Stress für das Tier. Daher können die Ratte zu halten, zu eng oder zu locker beide problematisch sein. Darüber hinaus, wenn der Handler nervös ist, kann dies die Reaktion der Ratten verwechseln. Es gibt auch die Gefahr, dass unerfahrene Beobachter die Ratte Antwort fehlinterpretiert werden. Gute Ausbildung und viel Übung sind unerlässlich für den Erfolg und die Konsistenz der Neuroscore.
Im Allgemeinen ist die Hauptsorge mit diesen Tests der Mangel ein großer Unterschied, und manchmal keinen Unterschied zwischen den Behandlungsgruppen. Da Tiere auf verschiedenen Handler, Geräuschen, Tageszeiten, und potenziell Jahreszeiten21unterschiedlich reagieren können, muss alles getan werden, um alle möglichen Störfaktoren zu reduzieren.
Die Ergebnisse der hier gezeigten Balkenwaage und Beam-Walk Aufgaben zeigen, dass diese Tests nützlich früh nach Verletzung, Defizite in der Vestibulomotor Funktion zu erkennen. Diese Defizite beheben in der Regel über Zeit1,14. In diesem Modell haben um 6 Monate nach der Verletzung, die Verletzungen verursachten Defizite behoben. Die Ergebnisse der vorliegenden 6 Monate Zeit zufolge gibt es keine Unterschiede zwischen NAIVE, Schein oder verletzte Ratten; Allerdings haben alle Ratten entspannend in ihrer Heimat Käfigen seit 6 Monaten, Altern und Gewichtszunahme. So mit der Zeit, die sie nach 6 Monaten nach der Operation (oder gleichwertig im Falle naiv) erneut getestet werden, sind sie im wesentlichen immer alt und Fett, und deshalb alles, was die Gruppen nicht durchführen, sowie sie im Vergleich zu ihrer Grundlinie Tag 0 ergibt.
Ein weiterer wichtiger Aspekt ist, dass der Verhalten-Test verwendet, der richtige Test. Zum Beispiel sind die hier eingesetzte Tests gedacht, die Funktion von bestimmten Hirnarealen zu vertreten. Ein Beispiel ist das vestibuläre System, das für Gleichgewicht wichtig. Hirnareale beteiligt sensomotorische Funktion, z. B. der Hirnrinde einschließlich sensomotorischen Kortex, Thalamus, kortikospinalen Neuronen, Basalganglien, Nigro-Striatum, um nur einige zu nennen sind in Vestibulomotor Abstimmung aller Beteiligten. So zeigen Defizite in der Balkenwaage oder Balken-Walk potenzielle Defizite in diesen Bereichen. Darüber hinaus engagieren sich der Hippocampus und präfrontalen Kortex in das Lernen und Gedächtnis, die Funktionen von Arbeitsspeicher-Wasser-Irrgarten getestet. Auch wenn der richtige Test ausgewählt wird, müssen die Grenzen der Tests, die beschäftigt sind im Auge behalten. Keiner der hier vorgestellten Tests sind zum Beispiel empfindlich auf Defizite in der Stimmung, wie Depression, Angst oder soziale Interaktionen wie Aggression, Entscheidungsfindung oder Impulsivität. Um es zu wiederholen, ist es unerlässlich, den entsprechenden Test für den Verhalten und Gehirn ausgewertet werden.
Interpretation und Analyse von Verhaltensdaten müssen mit Vorsicht angegangen werden. Es wird dringend empfohlen, Machtanalysen jede Art von Prüfung separat aufzunehmen weil mit Verhaltensstörungen Ergebnis als ein Maß für ein neuronales Defizit ist naturgemäß ein ungenaues Maß eine subtile Wirkung. Darüber hinaus erfordern verschiedene Tests verschiedener statistischer Analysen. Die Neuroscore und Balkenwaage Tests beschrieben sind beispielsweise abhängig von der Auslegung der einen ausgebildeten Beobachter das Verhalten mit einer Ordinalskala Tor. Diese Datentypen sind nicht kontinuierlich und nicht normalverteilte, also nichtparametrische Statistiken sollte verwendet werden, wie der Kruskal-Wallis-Test, wie Abschnitte 6.1 und 6.2 gezeigt. Alternativ die Strahl-Walk und arbeiten Gedächtnistests Wasser Labyrinth erzeugen Daten, die kontinuierlich sind und normal verteilte, also parametrische Statistiken genutzt werden, z. B. einfache ANOVA oder wiederholt Maßnahmen zwei-Wege-ANOVA, wie Abschnitte 6.3 und 6.4 demonstriert.
Die behavioralen Aufgaben hier vorgestellten haben den Test der Zeit bestanden und reproduzierbare Ergebnisse zu geben, vor allem, wenn gepaart mit der FPI-Modell bei Ratten, obwohl viele andere Testmethoden Verhaltens für Hirnverletzung existieren. Die Neuroscore ist eine kurze Einschätzung mit einem Minimum an Ausrüstung durchgeführt. Andere Tests der Reflexe und Stärke stehen zur Verfügung und konnten in eine neurologische Beurteilung, wie die seitlichen Pulsion-Aufgabe, die Bewegungsarmut Test, die schiefe Ebene Test und Griffstärke (siehe Fujimoto Et Al. übernommen werden 22 und Gold Et al. 23). die Balkenwaage und Beam-Walk beschriebene Aufgaben sind Maßnahmen der Vestibulomotor Defizite nach Verletzung. Vestibulomotor Koordination kann ein Maß für die Brutto lokomotorische Verhalten, während andere Maßnahmen der groben motorischen Defizite Rotarod, rotierenden Mast umfassen, und öffnen Sie Feld Aktivität, betrachtet werden. Die Fähigkeit zu schwimmen, ist gemessen als Schwimmen Geschwindigkeit während der Wasser-Irrgarten auch ein Hinweis auf grobe motorische Koordination22,23. Die arbeitenden Speicher Wasser Labyrinth Aufgabe abgeschlossen ist diese Reihe von Tests durch erkennen beide verweisen Gedächtnisdefizite (gekennzeichnet durch Studie 1) und Gedächtnisstörungen (gekennzeichnet durch Studie 2 oder der Unterschied zwischen Test 1 und Test 2) arbeiten. Weitere Maßnahmen der kognitiven Funktion umfassen acht Arm radial Labyrinth, Barnes Labyrinth, neuartige Objekt Anerkennung zu testen und verschiedene Variationen von der Wasser-Irrgarten. Diese Variationen sind die ursprünglichen Morris Wasser-Irrgarten und Labyrinth Lashley III (siehe wieder Fujimoto Et al. 22 und Gold Et al. 23). dieser Testbatterie hat sich als hilfreich erwiesen früh nach einer Verletzung und in unterschiedlichem Maße heraus bis 12 Monate nach der Verletzung1.
Darüber hinaus können die Aufgaben hier gezeigt mit verschiedenen Stämmen, Geschlecht und Alter von Ratten verwendet werden; Unterkünfte müssen jedoch für unterschiedliche Größen und in Fällen von größeren Gebrechlichkeit erfolgen. Zum Beispiel ältere, schwerere Ratten benötigen einen breiteren Strahl für die Balkenwaage Aufgabe und alte, gebrechliche Ratten, kann kürzerer Dauer Schwimmen oft im Wasser müssen Labyrinth. So gibt es Raum für Flexibilität in diesen Tests und Potenzial für die Entwicklung neuer Tests für unterschiedliche Situationen und Hypothesen.

Die hier vorgestellten Methoden sollen funktionelle Defizite in bestimmten Hirnarealen induziert durch ein experimentelles Modell der TBI bei der Ratte zu erkennen. Vier unterschiedliche Verhalten Tests werden beschrieben. Erstens kann die kurze neurologische Beurteilung, genannt die Neuroscore durchgeführt werden, ohne irgendwelche Ausrüstung spezialisiert, aber erfordert Praxis; dieser Test erkennt Defizite in Reflexe. Zweitens erkennt der Balkenwaage Test Defizite in der Fähigkeit zur balance. Diese Aufgabe erfordert die Handler, die Ratte, basierend auf einer Ordinalskala zu erzielen und erfordert einige Übung des Handlers. Die Balkenwaage Test erfordert einen schmalen Balken und reagiert empfindlich auf Defizite im vestibulären System. Der dritte Test prüft Vestibulomotor Koordination. Dieser Test ist bekannt als die Strahl-Walk-Aufgabe, und obwohl einige vor dem Training der Ratte erforderlich ist, dieses Verfahren ist objektiver als die beiden vorhergehenden wie die Latenz, den Strahl zu durchqueren ein objektiver Maßstab nicht abhängig von subjektiven Wertung ist. Dieser Unterschied ist da die Zeit, um einen schmalen Balken um einen Safe zu erreichen durchqueren gemessen wird. Der Strahl-Gehtest erfordert einen längeren Lichtkegel als die Balkenwaage sowie eine Flucht-Box. Dieser Test misst Defizite in der motorischen Koordination und Gleichgewicht und somit anfällig für Schäden an das Kleinhirn und der motor damit verbundene Hirnareale. Die Arbeitsversion Speicher von Morris Wasser-Irrgarten (MWM-WM) testet in erster Linie hippocampal Funktion und Integration mit dem präfrontalen Kortex oder Führungsaufgabe. Die Version von der Morris-Wasser-Irrgarten gezeigt einsetzbar auch Defizite in Referenz Speicher1zu erkennen.
Diese Methoden wurden basierend auf ihren etablierten Track Record in der Literatur gewählt. Jeder hat über viele Jahre der Forschung in vielen Händen aus verschiedenen Labors mit mehreren Stämmen von Ratten wirksam erwiesen. Jedoch in der Vergangenheit misst nach der Verletzung bis zu zwei Wochen nach Verletzung galten als "chronisch" Zeitpunkte. So induziert diese bekannte Methoden für Sensibilität zu erkennen TBI ausgewertet werden musste um verhaltenstherapeutischen Techniken für die Untersuchung der chronischen Effekte von TBI bei Nagetieren zu etablieren, Defizite auf längere Zeit zeigt nach Verletzung. Jetzt gibt es mehrere Nager-Modelle von TBI, FPI-Modell ist eines der am weitesten verbreitete, und wird in dieser Studie angewendet. Dieses Modell wurde erstmals in den 1950er Jahren2veröffentlicht und seitdem haben mehr als 1.000 Papiere FPI in Ratten3beschäftigt. Die Neuropathologie dieser Art von Verletzungen wurde gut beschrieben von uns4 und andere5,6,7. Kurz, neuronalen Verletzungen im Hippocampus nachweislich dosisabhängig mit Fluoro-Jade Färbung in kurzer Zeit nach der Verletzung, d. h., 24-48 h werden; beim Brutto-Atrophie und Kavitation wurde einschließlich der Ausdünnung der Capsula und Kortex ein Jahr nach Verletzungen6,7berichtet.
Die sinnvollste Darstellung der Funktion des Gehirns wird mithilfe von Verhaltensstörungen Zielparameter nach einer experimentellen Gehirnverletzung beurteilt. Jedoch stellen die überwiegende Mehrheit der FPI-Experimente, mit denen Verhaltens Ergebnisse Maßnahmen relativ früh, in der Regel von 1 bis 14 Tage nach der Verletzung. Mit den Methoden, die hier demonstriert, einige Verhaltensstörungen Defizite, bis 12 Monate nach der Verletzung1erkannt werden können. Feinmotorische Koordination, neurologische Funktion und grober Vestibulomotor Funktionalität wurden an posttraumatischen Tagen (PIDs) 1-3 und bei 3, 6 und 12 Monate nach der Operation, mit einer kurzen neurologische Beurteilung bewertet (Neuroscore; von Schallert8geändert), die Balkenwaage Aufgabe, und der Strahl-Walk Aufgabe9,10,11. Referenz und Arbeitsspeicher wurden anhand einer Arbeitsversion Speicher der Morris Wasser Labyrinth1,12,13.

<table><tbody><tr><td>Sprague-Dawley rats</td><td>Charles Rivers Laboratories&lt;br/&gt; 251 Ballardvale St&lt;br/&gt; Wilmington, MA 01887-1096&lt;br/&gt; Phone: 800-522-7287</td><td>CD-IGS rats, strain code 001</td><td>male, albino, 300-350g at arrival</td></tr><tr><td>&lt;strong&gt;Name&lt;/strong&gt;</td><td>&lt;strong&gt;Company&lt;/strong&gt;</td><td>&lt;strong&gt;Catalog Number&lt;/strong&gt;</td><td>&lt;strong&gt;Comments&lt;/strong&gt;</td></tr><tr><td>&lt;strong&gt;Beam-Balance&lt;/strong&gt;</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Beam</td><td>home built</td><td></td><td>wood, 25&quot; l x 1&quot; h x 3/4&quot; w sealed with polyurethane varnish</td></tr><tr><td>C-clamp</td><td>Home Depot</td><td>1422-C</td><td>2 1/2&quot;</td></tr><tr><td>barrier</td><td>Home Depot</td><td></td><td>styrofoam, 18&quot; x 17 1/2&quot;</td></tr><tr><td>table (for both BB &amp;amp; BW)</td><td>generic office supply</td><td></td><td>37&quot; h x 30&quot; w x 60&quot; l</td></tr><tr><td>&lt;strong&gt;Name&lt;/strong&gt;</td><td>&lt;strong&gt;Company&lt;/strong&gt;</td><td>&lt;strong&gt;Catalog Number&lt;/strong&gt;</td><td>&lt;strong&gt;Comments&lt;/strong&gt;</td></tr><tr><td>&lt;strong&gt;Beam-Walk&lt;/strong&gt;</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Beam</td><td>home built</td><td></td><td>wood 38-1/2&quot; l x 1-3/4&quot; h x 1&quot; w sealed with polyurethane varnish (~ 37&quot; off floor)</td></tr><tr><td>escape box</td><td>home built</td><td></td><td>woodpainted black 12 1/2 &quot; l x 9&quot; h x 7-1/4&quot; w</td></tr><tr><td>nails (pegs)</td><td></td><td></td><td>2&quot;</td></tr><tr><td>hinges</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>clamps</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>white noise machine</td><td>San Diego Instruments&lt;br/&gt; 9155 Brown Deer Rd, Suite 8 San Diego, CA 92121&lt;br/&gt; Phone: (858)530-2600</td><td></td><td>http://www.sandiegoinstruments.com/libraries/misc/datasheets/whitenoise.pdf</td></tr><tr><td>light</td><td>Home Depot</td><td></td><td></td></tr><tr><td>&lt;strong&gt;Name&lt;/strong&gt;</td><td>&lt;strong&gt;Company&lt;/strong&gt;</td><td>&lt;strong&gt;Catalog Number&lt;/strong&gt;</td><td>&lt;strong&gt;Comments&lt;/strong&gt;</td></tr><tr><td>&lt;strong&gt;Morris Water Maze&lt;/strong&gt;</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>fiberglass pool</td><td>manufacturer unknown</td><td></td><td></td></tr><tr><td>(similar to one made by SDI)</td><td>San Diego Instruments</td><td>7000-0723</td><td>72&quot; diameter x 30&quot; deep (~ 500 gal)</td></tr><tr><td>plexiglass platform</td><td>hand-made by Maggie Parsley</td><td></td><td>10 cm diameter, 26&quot; tall with silicone applied to the surface of the platform to provide a gripping surface</td></tr><tr><td>(similar to one made by SDI)</td><td>SDI</td><td>7500-0272</td><td></td></tr><tr><td>plexiglass animal boxes w/ lids</td><td>UTMB Machine Shop</td><td></td><td>2 boxes, 10&quot; w x 16&quot; L x 9&quot; h</td></tr><tr><td>spot lights/ heat lamps</td><td>Home Depot</td><td></td><td>3 around pool, 2 over boxes to dry animals</td></tr><tr><td>AnyMaze</td><td>San Diego Instruments&lt;br/&gt; 9155 Brown Deer Rd, Suite 8 San Diego, CA 92121&lt;br/&gt; Phone: (858)530-2600</td><td>/9001</td><td>http://www.sandiegoinstruments.com/any-maze-video-tracking/</td></tr></tbody></table>

detecting behavioral deficits in rats after traumatic brain injury

Mit der steigenden Inzidenz von traumatischen Hirnverletzungen (TBI) in zivilen und militärischen Populationen gilt TBI jetzt eine chronische Erkrankung; jedoch haben einige Studien die langfristigen Auswirkungen der Verletzung im Nager-Modelle von TBI untersucht. Hier sind Verhaltensmaßnahmen, die für Zeiten nach Verletzung, wie zwei Wochen bis zwei Monate früh etablierte in der TBI Forschung sind. Einige dieser Methoden haben zuvor zu späteren Zeitpunkten nach Verletzungen, bis zu einem Jahr, sondern durch sehr wenige Labors verwendet worden. Die Methoden gezeigt, hier finden Sie eine kurze neurologische Beurteilung testen Reflexe, eine Balkenwaage, Gleichgewicht, ein Strahl-Spaziergang zum testen, Balance und motorische Koordination und eine funktionierende Speicher Version von Morris Wasser-Irrgarten, der empfindlich auf Defizite in zu testen Referenz-Speicher. Männliche Ratten wurden bearbeitet und vorab geschult, um neurologische, balance und motorische Koordination testet vor dem Empfang parasagittalen Fluid Percussion Verletzungen (FPI) oder Schein-Verletzungen. Ratten können über die kurze neurologische Beurteilung (Neuroscore), die Balkenwaage getestet werden und der Strahl-Walk mehrere Male während des Tests auf dem Wasser-Labyrinth kann nur einmal durchgeführt werden. Dieser Unterschied ist da Ratten erinnern können die Aufgabe, die Ergebnisse so verwirrende, wenn wiederholte Tests im gleichen Tier versucht wird. Beim Testen von ein bis drei Tage nach der Verletzung, sind signifikante Unterschiede in allen drei nicht-kognitive Aufgaben erkannt. Unterschiede in der Strahl-Walk Aufgabe waren jedoch nicht nachweisbar zu späteren Zeitpunkten (nach 3 Monaten). Defizite wurden 3 Monate in der Balkenwaage und 6 Monate in der Neuroscore erkannt. Defizite im Arbeitsgedächtnis festgestellt bis 12 Monate nach der Verletzung, und eine Defizit in einem Referenz-Speicher erschien erstmals nach 12 Monaten. So können Verhaltensstörungen Standardtests sinnvolle Maßnahmen der anhaltenden Verhaltensstörungen Defizite nach FPI sein.

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Detecting Behavioral Deficits in Rats After Traumatic Brain Injury

Das Ziel der hier vorgestellten Verhaltens Tests ist es, funktionelle Defizite bei Ratten nach Schädel-Hirn-Verletzung zu erkennen. Vier spezielle Tests werden vorgestellt, die Defizite im Verhalten zu reflektieren die Schäden an bestimmte Hirnareale zeitweise Verlängerung bis zu einem Jahr nach Verletzung zu erkennen.

Erkennung von Verhaltensstörungen Defizite bei Ratten nach Schädel-Hirn-Verletzung

With the increasing incidence of traumatic brain injury (TBI) in both civilian and military populations, TBI is now considered a chronic disease; however, ...

detecting-behavioral-deficits-in-rats-after-traumatic-brain-injury

Universidad de Cartagena UDEC

Research

JoVE Journal

Behavior

17.8K Aufrufe.  University of Texas Medical Branch. Das Ziel der hier vorgestellten Verhaltens Tests ist es, funktionelle Defizite bei Ratten nach Schädel-Hirn-Verletzung zu erkennen. Vier spezielle Tests werden vorgestellt, die Defizite im Verhalten zu reflektieren die Schäden an bestimmte Hirnareale zeitweise Verlängerung bis zu einem Jahr nach Verletzung zu erkennen.

Serie: Detecting Behavioral Deficits in Rats After Traumatic Brain Injury

Investigations on Alterations of Hippocampal Circuit Function Following Mild Traumatic Brain Injury

Traumatic Brain Injury (TBI) afflicts more than 1.7 million people in the United States each year and even mild TBI can lead to persistent neurological impairments 1. Two pervasive and disabling symptoms experienced by TBI survivors, memory deficits and a reduction in seizure threshold, are thought to be mediated by TBI-induced hippocampal dysfunction 2,3. In order to demonstrate how altered hippocampal circuit function adversely affects behavior after TBI in mice, we employ lateral fluid percussion injury, a commonly used animal model of TBI that recreates many features of human TBI including neuronal cell loss, gliosis, and ionic perturbation 4-6.
	Here we demonstrate a combinatorial method for investigating TBI-induced hippocampal dysfunction. Our approach incorporates multiple ex vivo physiological techniques together with animal behavior and biochemical analysis, in order to analyze post-TBI changes in the hippocampus. We begin with the experimental injury paradigm along with behavioral analysis to assess cognitive disability following TBI. Next, we feature three distinct ex vivo recording techniques: extracellular field potential recording, visualized whole-cell patch-clamping, and voltage sensitive dye recording. Finally, we demonstrate a method for regionally dissecting subregions of the hippocampus that can be useful for detailed analysis of neurochemical and metabolic alterations post-TBI.
	These methods have been used to examine the alterations in hippocampal circuitry following TBI and to probe the opposing changes in network circuit function that occur in the dentate gyrus and CA1 subregions of the hippocampus (see Figure 1). The ability to analyze the post-TBI changes in each subregion is essential to understanding the underlying mechanisms contributing to TBI-induced behavioral and cognitive deficits. 
	The multi-faceted system outlined here allows investigators to push past characterization of phenomenology induced by a disease state (in this case TBI) and determine the mechanisms responsible for the observed pathology associated with TBI.

A multi-faceted approach to investigating functional changes to hippocampal circuitry is explained. Electrophysiological techniques are described along with the injury protocol, behavioral testing and regional dissection method. The combination of these techniques can be applied in similar fashion for other brain regions and scientific questions.

Untersuchungen über Veränderungen der hippokampalen Schaltung Funktion Nach Mild Traumatic Brain Injury

Traumatic Brain Injury (TBI) afflicts more than 1.7 million people in the United States each year and even mild TBI can lead to persistent neurological ...

Forschung

Neurowissenschaften

A Novel Model of Mild Traumatic Brain Injury for Juvenile Rats

Despite growing evidence that childhood represents a major risk period for mild traumatic brain injury (mTBI) from sports-related concussions, motor vehicle accidents, and falls, a reliable animal model of mTBI had previously not been developed for this important aspect of development. The modified weight-drop technique employs a glancing impact to the head of a freely moving rodent transmitting acceleration, deceleration, and rotational forces upon the brain. When applied to juvenile rats, this modified weight-drop technique induced clinically relevant behavioural outcomes that were representative of post-concussion symptomology. The technique is a rapidly applied procedure with an extremely low mortality rate, rendering it ideal for high-throughput studies of therapeutics. In addition, because the procedure involves a mild injury to a closed head, it can easily be used for studies of repetitive brain injury. Owing to the simplistic nature of this technique, and the clinically relevant biomechanics of the injury pathophysiology, the modified weight-drop technique provides researchers with a reliable model of mTBI that can be used in a wide variety of behavioural, molecular, and genetic studies.

The modified weight-drop technique is an easy, cost-effective procedure used for the induction of mild traumatic brain injury in juvenile rats. This novel technique produces clinically relevant symptomology that will advance the study of mild traumatic brain injury (mTBI) and concussion.

Roman Modell Mild traumatische Hirnverletzung für jungen Ratten

Despite growing evidence that childhood represents a major risk period for mild traumatic brain injury (mTBI) from sports-related concussions, motor ...

Medizin

Assessing Dominant-Submissive Behavior in Adult Rats Following Traumatic Brain Injury

Competition over resources such as food, territory, and mates significantly influences relationships within animal species and is mediated through social hierarchies that are often based on dominant-submissive relationships. The dominant-submissive relationship is a normal behavioral pattern among the individuals of a species. Traumatic brain injury is a frequent cause of social interaction impairment and the reorganization of dominant-submissive relationships in animal pairs. This protocol describes submissive behavior in adult male Sprague-Dawley rats after the induction of traumatic brain injury using a fluid-percussion model compared to naive rats through a series of dominant-submissive tests performed between 29 days and 33 days after induction. The dominant-submissive behavior test shows how brain injury can induce submissive behavior in animals competing for food. After traumatic brain injury, the rodents were more submissive, as indicated by them spending less time at the feeder and being less likely to arrive first at the trough compared to the control animals. According to this protocol, submissive behavior develops after traumatic brain injury in adult male rats.

The present protocol describes a rat model of fluid percussion-induced traumatic brain injury followed by a series of behavioral tests to understand the development of dominant and submissive behavior. Using this model of traumatic brain injury in conjunction with specific behavioral tests enables the study of social impairments following brain injury.

Beurteilung des dominant-unterwürfigen Verhaltens bei erwachsenen Ratten nach einem Schädel-Hirn-Trauma

Competition over resources such as food, territory, and mates significantly influences relationships within animal species and is mediated through social ...

Verhalten

Gathering Self-Initiated Rat Behavioral Data to Characterize Post-Stroke Deficits

Behavioral testing in rat models is frequently utilized for diverse purposes, including psychological, biomedical, and behavioral research. Many traditional approaches involve individual, one-on-one testing sessions between a single researcher and each animal in an experiment. This setup can be very time consuming for the researcher, and their presence may impact the behavioral data in unwanted ways. Additionally, traditional caging for rat research imposes a lack of enrichment, exercise, and socialization that would normally be typical for the species, and this context may also skew the results of behavioral data. Overcoming these limitations may be worthwhile for several research applications, including the study of acquired brain injury. Here, an example method is presented for automatically training and testing individual rat behavior in a colony cage without the presence of humans. Radio frequency identification can be utilized to tailor sessions to the individual rat. The validation of this system occurred in the example context of measuring skilled forelimb motor performance before and after stroke. Traditional characteristics of post-stroke behavioral impairments and novel measures enabled by the system are measured, including success rate, various aspects of pull force, bout analysis, initiation rate and patterns, session duration, and circadian patterns. These variables can be collected automatically with few limitations; though the apparatus removes experimental control of exposure, timing and practice, the validation produced reasonable consistency in these variables from animal to animal.

A system for acquiring data from self-initiated individual behavior sessions within a social colony cage setting is presented. The efficacy of this system is demonstrated using an automated skilled reach assessment, enabling the characterization of post-stroke motor impairments, potential behavioral alterations related to motivation, circadian variations, and other innovative dependent variables.

Sammeln von selbstinitiierten Verhaltensdaten von Ratten zur Charakterisierung von Defiziten nach einem Schlaganfall

Behavioral testing in rat models is frequently utilized for diverse purposes, including psychological, biomedical, and behavioral research. Many ...

Rodent Behavioral Testing to Assess Functional Deficits Caused by Microelectrode Implantation in the Rat Motor Cortex

Medical devices implanted in the brain hold tremendous potential. As part of a Brain Machine Interface (BMI) system, intracortical microelectrodes demonstrate the ability to record action potentials from individual or small groups of neurons. Such recorded signals have successfully been used to allow patients to interface with or control&#160;computers, robotic limbs, and their own limbs. However, previous animal studies have shown that a microelectrode implantation in the brain not only damages the surrounding tissue but can also result in functional deficits. Here, we discuss a series of behavioral tests to quantify potential motor impairments following the implantation of intracortical microelectrodes into the motor cortex of a rat. The methods for open field grid, ladder crossing, and grip strength testing provide valuable information regarding the potential complications resulting from a microelectrode implantation. The results of the behavioral testing are correlated with endpoint histology, providing additional information on the pathological outcomes and impacts of this procedure on the adjacent tissue.

We have shown that a microelectrode implantation in the motor cortex of rats causes immediate and lasting motor deficits. The methods proposed herein outline a microelectrode implantation surgery and three rodent behavioral tasks to elucidate potential changes in the fine or gross motor function due to implantation-caused damage to the motor cortex.

Nagetier Verhaltens Tests, um funktionelle Defizite verursacht durch Mikroelektrode Implantation im motorischen Kortex Ratte bewerten

Medical devices implanted in the brain hold tremendous potential. As part of a Brain Machine Interface (BMI) system, intracortical microelectrodes ...

Biotechnik

Advanced Diffusion Imaging in The Hippocampus of Rats with Mild Traumatic Brain Injury

Mild traumatic brain injury (mTBI) is the most common type of acquired brain injury. Since patients with traumatic brain injury show a tremendous variability and heterogeneity (age, gender, type of trauma, other possible pathologies, etc.), animal models play a key role in unraveling factors that are limitations in clinical research. They provide a standardized and controlled setting to investigate the biological mechanisms of injury and repair following TBI. However, not all animal models mimic the diffuse and subtle nature of mTBI effectively. For example, the commonly used controlled cortical impact (CCI) and lateral fluid percussion injury (LFPI) models make use of a craniotomy to expose the brain and induce widespread focal trauma, which are not commonly seen in mTBI. Therefore, these experimental models are not valid to mimic mTBI. Thus, an appropriate model should be used to investigate mTBI. The Marmarou weight drop model for rats induces similar microstructural alterations and cognitive impairments as seen in patients who sustain mild trauma; therefore, this model was selected for this protocol. Conventional computed tomography and magnetic resonance imaging (MRI) scans commonly show no damage following a mild injury, because mTBI induces often only subtle and diffuse injuries. With diffusion weighted MRI, it is possible to investigate microstructural properties of brain tissue, which can provide more insight into the microscopic alterations following mild trauma. Therefore, the goal of this study is to obtain quantitative information of a selected region-of-interest (i.e., hippocampus) to follow up disease progression after obtaining a mild and diffuse brain injury.

The overall goal of this procedure is to obtain quantitative microstructural information of the hippocampus in a rat with mild traumatic brain injury. This is done using an advanced diffusion-weighted magnetic resonance imaging protocol and region-of-interest based analysis of parametric diffusion maps.

Advanced Diffusion Imaging im Hippocampus von Ratten mit leichter traumatischer Hirnverletzung

Mild traumatic brain injury (mTBI) is the most common type of acquired brain injury. Since patients with traumatic brain injury show a tremendous ...

A Preclinical Model to Assess Brain Recovery After Acute Stroke in Rats

The purpose of this study was to establish and validate an animal brain ischemia model in the recovery and sequela stages. A middle cerebral artery occlusion/reperfusion (MCAO/R) model in male Sprague-Dawley rats was chosen. By changing the rat&#39;s weight (260&#8722;330 g), the thread bolt type (2636/2838/3040/3043) and the brain infarct time (2-3 h), a higher Longa&#39;s score, a larger infarct volume and a greater model success ratio were screened using the Longa&#39;s score and TTC staining. The optimum model condition (300 g, 3040 thread bolt, 3 h brain infarct time) was acquired and used in a 1-90 day observation period after reperfusion via assessment of sensorimotor functions and infarct volume. At these conditions, the bilateral asymmetry test had a significant difference from 1 to 90 days, and the grid-walking test had a significant difference from 1 to 60 days; both differences could be a suitable sensorimotor functional test. Thus, the most appropriate condition of a novel rat model in the recovery and sequela stages of brain ischemia was found: 300 g rats that underwent MCAO with a 3040 thread bolt for a 3 h brain infarct and then reperfused. The appropriate sensorimotor functional tests were a bilateral asymmetry test and a grid-walking test.

The&#160;purpose of this study is to establish and validate an animal model for research in the recovery and sequela stages of brain ischemia by testing brain infarction and sensorimotor function after middle cerebral artery occlusion/reperfusion (MCAO/R) after 1-90 days in rats.

Ein präklinisches Modell zur Beurteilung der Gehirnerholung nach akutem Schlaganfall bei Ratten

The purpose of this study was to establish and validate an animal brain ischemia model in the recovery and sequela stages. A middle cerebral artery ...

A Metric Test for Assessing Spatial Working Memory in Adult Rats Following Traumatic Brain Injury

Impairments to sensory, short-term, and long-term memory are common side effects after traumatic brain injury (TBI). Due to the ethical limitations of human studies, animal models provide suitable alternatives to test treatment methods, and to study the mechanisms and related complications of the condition. Experimental rodent models have historically been the most widely used due to their accessibility, low cost, reproducibility, and validated approaches. A metric test, which tests the ability to recall the placement of two objects at various distances and angles from one another, is a technique to study impairment in spatial working memory (SWM) after TBI. The significant advantages of metric tasks include the possibility of dynamic observation, low cost, reproducibility, relative ease of implementation, and low stress environment. Here, we present a metric test protocol to measure impairment of SWM in adult rats after TBI. This test provides a feasible way to evaluate physiology and pathophysiology of brain function more effectively.

Traumatic brain injury (TBI) is commonly associated with memory impairment. Here, we present a protocol to assess spatial working memory after TBI via a metric task. A metric test is a useful tool to study spatial working memory impairment after TBI.

Ein metrischer Test zur Beurteilung des räumlichen Arbeitsgedächtnisses bei erwachsenen Ratten nach traumatischer Hirnverletzung

Impairments to sensory, short-term, and long-term memory are common side effects after traumatic brain injury (TBI). Due to the ethical limitations of ...

Assessing Changes in Synaptic Plasticity Using an Awake Closed-Head Injury Model of Mild Traumatic Brain Injury

Mild traumatic brain injuries (mTBIs) are a prevalent health issue in North America. There is increasing pressure to utilize ecologically valid models of closed-head mTBI in the preclinical setting to increase translatability to the clinical population. The awake closed-headed injury (ACHI) model uses a modified controlled cortical impactor to deliver closed-headed injury, inducing clinically relevant behavioral deficits without the need for a craniotomy or the use of an anesthetic.
This technique does not normally induce fatalities, skull fractures, or brain bleeds, and is more consistent with being a mild injury. Indeed, the mild nature of the ACHI procedure makes it ideal for studies investigating repetitive mTBI (r-mTBI). Growing evidence indicates that r-mTBI can result in a cumulative injury that produces behavioral symptoms, neuropathological changes, and neurodegeneration. r-mTBI is common in youths playing sports, and these injuries occur during a period of robust synaptic reorganization and myelination, making the younger population particularly vulnerable to the long-term influences of r-mTBI.
Further, r-mTBI occurs in cases of intimate partner violence, a condition for which there are few objective screening measures. In these experiments, synaptic function was assessed in the hippocampus in juvenile rats that had experienced r-mTBI using the ACHI model. Following the injuries, a tissue slicer was utilized to make hippocampal slices to evaluate bidirectional synaptic plasticity in the hippocampus at either 1 or 7 days following the r-mTBI. Overall, the ACHI model provides researchers with an ecologically valid model to study changes in synaptic plasticity following mTBI and r-mTBI.

Here, it is demonstrated how an awake closed-head injury model can be used for examining the effects of repeated mild traumatic brain injury (r-mTBI) on synaptic plasticity in the hippocampus. The model replicates important features of r-mTBI in patients and is used in conjunction with in vitro electrophysiology.

Beurteilung von Veränderungen in der synaptischen Plastizität unter Verwendung eines wachen geschlossenen Kopfverletzungsmodells für ein leichtes Schädel-Hirn-Trauma

Mild traumatic brain injuries (mTBIs) are a prevalent health issue in North America. There is increasing pressure to utilize ecologically valid models of ...

Validierung der Verletzungsreaktion und Verhaltensbewertungen in einem mTBI-Rattenmodell

Rat Model of Closed-Head Mild Traumatic Injury and its Validation

Animal models are crucial for advancing our understanding of mild traumatic brain injury (mTBI) and guiding clinical research. To achieve meaningful insights, developing a stable and reproducible animal model is essential. In this study, we report a detailed description of a closed-head mTBI model and a representative validation method using Sprague-Dawley rats to verify the modeling effect. The model involves dropping a 550 g mass weight from a height of 100 cm directly onto the head of a rat on a destructible surface, followed by a 180-degree turn. To assess the injury, rats underwent a series of neurobehavioral assessments 10 min post-injury, including time of loss of consciousness, first seeking-behavior time, escape ability, and beam balance ability test. During the acute and subacute stages following the injury, behavioral tests were conducted to assess motor coordination ability (Beam task), anxiety (Open Field test), and learning and memory abilities (Morris Water Maze test). The closed-head mTBI model produced a consistent injury response with minimal mortality and replicated real-life situations. The validation method effectively verified the model development and ensured the stability and consistency of the model.

Autor im Rampenlicht: Förderung der Forschung zu traumatischen Hirnverletzungen - Ein geschlossenes Modell für genaue Replikation und schnelle Bewertung 

Here, we present a closed-head mild traumatic brain injury (mTBI) rat model and its validation exhibiting remarkable similarity to human mTBI concerning behavioral manifestations during the acute and subacute stages.

Rattenmodell für leichte traumatische Verletzungen mit geschlossenem Kopf und seine Validierung

Animal models are crucial for advancing our understanding of mild traumatic brain injury (mTBI) and guiding clinical research. To achieve meaningful ...