Name: paw-dragging: a novel, sensitive analysis of the mouse cylinder test
Uploaded: 2015-04-29T16:00:00.000+00:00
Duration: 9 min 14 s
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Agradecemos ao Sr. John Crowell e Mr. Terry Upshall pelas suas competências técnicas e assistência com a fotografia e videografia. Este trabalho foi financiado por subvenções de funcionamento para JLV dos Institutos Canadenses de Pesquisa em Saúde e da Investigação e Desenvolvimento Corporation of Newfoundland e Coração e Stroke Foundation of Canada Parceria Canadense para a concessão do curso Catalisador de recuperação. RBR foi um destinatário de uma Keith Griffiths Memorial Heart &amp; Stroke Foundation de Bolsas de Pós-Graduação.

Declaração de ética: Todos os experimentos foram aprovados pelo Memorial University of Comitê de Ética Animal Care de Newfoundland de acordo com as diretrizes do Canadian Council on Animal Care. 1. Ratos <ol><li> Use camundongos adultos. Neste estudo, foram utilizados ratinhos macho adulto FVBN (n = 10) entre 2-4 meses. Ratos de casa em um hr 12:12 inverter ciclo claro-escuro e fornecer ração padrão para roedores e água ad libitum. </li></ol> 2. Materiais necessários para o teste do cilindro <ol><li> Obter uma mesa com um top transparente para filmar o teste do cilindro. As dimensões da tabela são irrelevantes, a parte superior deve ser plexiglass ou vidro, e deve haver espaço suficiente para posicionar um espelho abaixo da tabela. Isso permite que o rato para ser gravadas em vídeo a partir de baixo. Usar um espelho abaixo da mesa de modo a reflectir a imagem através do cilindro. Como alternativa, use uma câmera de cabeça para baixo, se disponível. As dimensões da tabela utilizadas neste protocolo são 54 x 56 x 66,5 centímetros (CxLxH) com um 51 x 51 centímetros superior (LxC). </li><li> Obter um espelho. As dimensões do espelho utilizados neste protocolo são 34 x 58 centímetros (LxC). </li><li> Obter um cilindro transparente / plexiglass para o mouse para executar. As dimensões do cilindro utilizado no presente protocolo são 17,5 centímetros de altura, 8,8 centímetros ID, OD 9,5 centímetros de espessura de parede de 0,35 centímetros. Um cilindro mais alto pode ser necessária para as estirpes mais activas do rato. </li><li> Coloque o cilindro sobre a mesa e filmar o reflexo no espelho abaixo. </li><li> Um vídeo câmera e tripé são obrigatórios. Gravar vídeos em cerca de 650kb / s, que é de aproximadamente 190MB por 5 min de vídeo cilindro. Assegure-se que a câmara tem uma funcionalidade de zoom para garantir que o cilindro abrange todo o campo de vista. NOTA: O vídeo câmera utilizada neste protocolo é um Sony DCR-SR42, zoom óptico de 40x, zoom digital 2,000x, 680kpix que usa a definição padrão, NTSC de vídeo entrelaçado). </li><li> Obter software para análise - um pl mídiaayer com suporte a vídeo e modulação velocidade de reprodução. O reprodutor de mídia utilizada neste protocolo é a v2.1.2 VLC Media Player. </li><li> Obter um computador com um sistema operacional capaz de executar o media player e um monitor. </li><li> Armazenamento eletrônico para vídeos é necessário. Baixe vídeos para um disco rígido externo ou copiá-lo para DVDs para o armazenamento de longo prazo. NOTA: No 190MB por vídeo, 84 sessões irão caber em um cartão SD GB 16 e 168 sessões irão caber em um cartão SD de 32 GB. Devido à inexpensiveness relativa de meios SD e a incerteza quanto tempo em alguns ratos exigem para completar as partes traseiras 20, recomenda-se uma placa de 32 GB. No estudo atual, os vídeos foram copiadas da câmera para um disco rígido externo de 2TB e, em seguida, novamente copiados em DVDs como backup. </li></ol> 3. Configuração experimental do teste do cilindro <ol><li> Apertem espelho abaixo da tabela em um ângulo de 45 graus para a mesa. Faça isso usando dois suportes de apoio ligados às pernas de mesa para support a parte superior e na parte inferior do espelho, respectivamente. Locais de suporte são anotados em uma vista lateral da mesa (Figura 1A) e uma vista de face-a da mesa (Figura 1B). </li><li> Colocar cilindro no centro da mesa. Desenhar quatro linhas equidistantes onde o cilindro senta-se na mesa com um marcador preto (Sharpe), de modo que o cilindro pode ser levantado e devolvido para a mesma posição (Figura 2). Desenhando-los no lado inferior do tampo da mesa transparente permite que o tampo da mesa para ser limpos entre testes em animais sem dissolver o marcador de tinta. </li><li> Fixe a câmara e tripé. Aponte a câmera para o espelho para que a imagem está olhando diretamente através do barril do cilindro. Assegure-se que o total da parede interna do cilindro é visível e desobstruída por a base (Figura 3). Ver uma vista de lado-a da configuração, incluindo o ângulo relativo da configuração da câmara e do espelho, de cima (Figura 4A) e a partir danível da mesa, incluindo uma criação de ratinho (Figura 4B). </li><li> Prepare placas de sinalização para identificar cada rato antes das filmagens. Certifique-se de que os cartões tipicamente incluem um número de identificação para cada rato, o ponto de tempo do ensaio (por exemplo., 3 ​​dias após o tratamento) e a data da sessão de filmagens. Não inclua o grupo de tratamento na placa de sinalização para garantir o experimentador é cego. </li><li> Filme em condições de iluminação interior padrão como este nível de luz é necessário para ver claramente os movimentos do mouse ao redor do cilindro. NOTA: Se estiver disponível a filmar no escuro com uma câmera de luz vermelha pode ser suficiente, no entanto, uma precisaria primeiro testar se a toques da pata e arrastos são claramente visíveis para a quantificação. </li></ol> 4. Execução <ol><li> Começar a filmar. Mostrar a placa de sinalização do mouse apropriado na frente da lente da câmera. </li><li> Abaixe o mouse para dentro do cilindro de cima aberta imediatamente depois de filmar a placa de sinalização. </li><li> Começar a filmar o mouse. Minimizar o ruído durante este tempo, como os ratos podem perder o interesse em explorar se assustou. </li><li> Observe a traseira ratos para explorar o cilindro. Capturar o vídeo até que o mouse executa um mínimo de vinte partes traseiras. NOTA: A parte traseira ocorre quando ambas as patas dianteiras perdem o contato com o chão eo mouse está sobre as patas traseiras. </li><li> Limpe tabletop e cilindro com uma solução de limpeza adequada entre cada rato para desinfetar e remover odores do mouse. </li><li> O congelamento é quando os ratos parar de explorar e manter-se em silêncio sentado em todos os fours por aproximadamente 5 min. Se os ratos congelar antes de ocorrer vinte partes traseiras, pode ser necessário eliminá-los a partir do cilindro durante 10-20 minutos, antes de retomar o teste. Se os ratos não realizar vinte partes traseiras, eles são removidos do estudo. NOTA: Em nossa experiência, os ratos nunca precisou ser excluído devido a uma falha de explorar o cilindro. </li></ol> 5. Avaliação do teste do cilindro usando Pata-ArrastandoAnálise <ol><li> Reproduzir o vídeo a uma taxa de entre 0,25x e 0.67x velocidade normal dependendo da rapidez com o mouse explora o cilindro. Use um player de mídia que oferece velocidades de reprodução mais lentas. </li><li> Quantificar o número total de toques da pata. Toques pata ocorrer quando as partes traseiras de rato (Figura 5A), toca o lado do cilindro (Figura 5B), subsequentemente desmonta com ambas as patas simultaneamente (Figura 5C) e terras (Figura 5D). A pata pode ou não entre em contato com a parede do cilindro com uma mão cheia, mas algum contacto com a parede do cilindro tem de ocorrer. Avaliar toques pata pela contagem do número de vezes que o rato faz contato (não importa o quão breve) com a parede do cilindro com uma ou ambas as patas dianteiras ao estar em seus membros posteriores durante uma traseira. Note-se que o contacto com a parede do cilindro só é contado como uma &quot;pata toque&quot; ou &quot;pata-arrastar&quot; se o mouse está em uma posição traseira - em péem seus membros traseiros com ambas as patas dianteiras fora da mesa. Se o mouse permanece em uma posição de 3 pontos - ambos os membros posteriores e uma pata dianteira sobre a mesa e começa a tocar a parede com a pata livre - este não é contado como um toque da pata. Ratos podem traseira e tocar a parede do cilindro com uma única pata dianteira e isso é contado como um toque da pata. Nota: um rato pode também mover seu corpo em torno do cilindro durante uma traseira, tornando mais de dois contatos. Estes contactos são computados - um para cada pata dianteira esquerda toque e um para cada toque pata dianteira direita. </li><li> Quantificar o número de pata-drags. Comportamento arrastando-Paw é distinto de toques normais da pata. <ol><li> Se os contatos da pata parede do cilindro com uma palma aberta completo (Figura 6B), ele vai lentamente cair para longe da parede, muitas vezes com um ligeiro tremor. O movimento começa com os dígitos arrastando contra a parede do cilindro ou em uma direção medial ou para baixo, (Figura 6C) antes de cair afastado completely (Figura 6D). O rato irá então desmontar com sua pata afetada (Figura 6E) antes de aterrar em todos os fours (Figura 6F). Esta é considerada uma pata-de arrastar e deve ser contada em um registro. </li><li> Se a pata não entre em contato com a parede do cilindro com uma palma totalmente aberto, ele vai pastar parede do cilindro com seus dígitos antes de cair distante da parede do cilindro. Da mesma forma, um mouse pode arrastar sua pata contra a parede do cilindro, mas não liberá-lo completamente antes de desmontar. Estes são ambos considerados pata-arrasta, bem como toques e deve ser contado como dois em um registro. </li><li> A pata também pode arrastar ao longo da parede do cilindro, enquanto um rato explora o cilindro. Neste caso, a pata seguirá a torção do tronco do rato uma vez que explora esquerda ou para a direita da sua posição original (Figura 7A-D) antes de desmontar (Figura 7E). Isto não é considerado uma pata-de arrasto, uma vez que depende o mouse escolhendo aleatoriamentenuma direcção para explorar e não depende de qual hemisfério cortical foi danificado. </li></ol></li><li> Pata-arrasta são expressos como uma percentagem da pata-arrasta por número total de toques da pata durante uma sessão. Expresse o número de pata-drags como uma porcentagem do total de contatos pata para cada membro anterior separadamente. </li><li> Toques, resultando em uma pata-de arrastar contam como uma pata-de arrasto e um toque simultaneamente. Assim, se um rato arrasta sua pata cada tempo os seus contactos pata parede do cilindro, a percentagem arrastando-pata é expressa como 100%. </li></ol> 6. adicionais Sugestões delineamento experimental <ol><li> Para minimizar variáveis ​​externas: <ol><li> Teste a ratinhos, ao mesmo tempo em cada dia de teste. Teste os ratos durante seu ciclo vigília. Mantendo ratos num ciclo de 12 hr luz reversa facilita o desempenho. </li><li> Ratos podem estar relutantes em explorar o cilindro se destacou tanto pelo ruído ou um ambiente de romance. Testando ratos em seu animal sala de espera ou um quarto que têm been familiarizado com reduz o estresse. Isso pode ocorrer se o quarto é barulhento, se o mouse foi empurrado antes de entrar no cilindro ou devido a habituação. NOTA: O teste deve ser realizado uma vez antes da manipulação experimental para servir como uma leitura da linha de base. Após manipulação, dias de teste são a critério do experimentador, embora seja aconselhada a evitar um número excessivo de exposições ao cilindro durante um curto período de tempo. </li><li> Ratos podem tornar-se relutantes em parte traseira após 6-7 exposições ao cilindro. Para o presente estudo, os ratinhos foram testados no cilindro para um total de sete vezes, antes de isquemia e nos dias 1, 3, 7, 14, 21 e 28 pós-cirurgia. NOTA: Neste estudo foi utilizada a estirpe FVBN mouse. Nós já testado ratinhos C57BL / 6 no cilindro e comportamento-arrastando pata observados após uma lesão isquémica ET-1 (dados não mostrados). Ratinhos C57BL / 6 foram mais activos do que os ratos FVBN quando criada e frequentemente saltou para o aro do cilindroantes de subir para fora. Cilindros mais altos devem ser usados ​​se camundongos tenta fugir pulando. </li></ol></li></ol> 7. A endotelina-1 Cirurgia e Enfarte Desconto Medições <ol><li> Executar A endotelina-1 a cirurgia e as medições de volume de enfarte de acordo com protocolos anteriormente publicados 4. Para atingir o córtex motor dos membros anteriores anterior, cada rato deve receber três injecções de ET-1 com os seguintes coordenadas: (i) 0,7 ântero-posterior (AP) /1.5 medial-lateral (ml) / - 1,2 dorsal-ventral (DV), ( ii) 0,4 AP / 1,25 ml / - 1,2 DV e (iii) 0,1 AP / 1,75 ml / -1.2 DV 4. </li></ol> 8. Análise Estatística <ol><li> Uma análise de duas vias para medidas repetidas de variância (ANOVA), é recomendado para analisar a percentagem de para as patas afectadas e não afectadas em diferentes pontos de tempo-arrastando pata. </li></ol>

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	<li>Schallert, T., Fleming, S. M., Leasure, J. L., Tillerson, J. L., Bland, S. 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T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Reducing+excessive+GABA-mediated+tonic+inhibition+promotes+functional+recovery+after+stroke.">Reducing excessive GABA-mediated tonic inhibition promotes functional recovery after stroke.</a> Nature. 468 (7321), 305-309 (2010).</li></ol>

Os autores não têm interesses financeiros concorrentes.

Os pontos-chave para estabelecer ao quantificar o comportamento de arrastar pata no teste do cilindro são os seguintes: i) quantificar o número de pata-arrasta contra totais toques pata para cada pata antes da lesão cerebral para estabelecer uma linha de base; ii) quantificar o número de pata-drags contra totais toques pata para cada pata após a lesão isquêmica; e iii) discriminar entre uma pata-de arrastar e o movimento lateral da pata ao longo da parede do cilindro durante a rotação lateral do tronco do mouse...

O objetivo das estratégias de regeneração neural é demonstrar tanto reparação tecidual e recuperação funcional. A recuperação funcional é normalmente avaliada com testes comportamentais que medem os défices funcionais, neste caso envolvendo habilidades motoras que estão associadas com danos para as regiões específicas do cérebro. Lesão cerebral traumática ou danos isquémicos para a área do membro anterior do córtex sensorimotor pode ser demonstrada por uma série de testes comportamentais. Um desses testes, o teste do cilindro é usado extensivamente em ratos para avaliar os déficits funcionais na atividade forelimb 1. O teste tem um baixo custo de set-up exigindo apenas um cilindro, câmara e mesa com um top transparente. É fácil de administrar, uma vez que se baseia no comportamento exploratório natural de roedores, por isso, não são necessários de pré-formação e privação de alimento ou recompensas. Apesar destas inúmeras vantagens, o teste do cilindro é sub-utilizado para avaliar os déficits membros anteriores em ratos após lesões focais para o membro anterior sensorimotor córtex, o que atribuímos à análise do comportamento do mouse no teste do cilindro. Assimetria membro anterior é a medida clássica de análise para o teste do cilindro. Quando colocado no cilindro, roedores naturalmente explorar as paredes do cilindro de elevação em seus membros posteriores e tocar as paredes do cilindro com as patas forelimb para o equilíbrio postural. O número de toques da pata com a parede com cada membro anterior pode ser facilmente quantificado por filmagens roedores durante essa exploração do cilindro. Assimetria dos membros anteriores ocorre quando a pata afectada membro anterior torna menos toques com a parede do que a pata afectada e dos membros anteriores é indicativa de danos para o córtex sensorimotor contralateral. Em ratos, as injecções intra-cortical do vasoconstritor, a endotelina (ET-1), para o córtex sensorimotor membro anterior provoca uma lesão isquémica focal, que resulta em déficits comportamentais No membro contralateral. Déficits em uso forelimb contralateral são facilmente detectados como mudanças na forelimb assimetria no teste do cilindro em ratos 1-3. Em contraste com os ratos no entanto, as mudanças no membro anterior assimetria são variáveis ​​e menos consistente em ratos após comparáveis ​​ET-1 4-6 injecções. Aqui demonstramos um romance análise do comportamento dos membros anteriores no teste do cilindro - análise do comportamento arrastando-pata. Mostrámos previamente que a análise do arrastando pata é uma medida mais sensível de danos no córtex sensorimotor membro anterior em ratos do que a análise dos membros anteriores assimetria clássica e, por conseguinte, é aplicável a uma variedade de modelos de lesão focal cortical. Exame de como os contatos das patas dianteiras parede do cilindro seguinte lesão isquêmica do córtex sensório-motor forelimb revelou um novo comportamento em camundongos - pata-arrastando 4. Uma pata-de arrastar ocorre quando um mouse está sobre as patas traseiras para explorar a parede do cilindro, em seguida, arrasta sua pata afetada (contra-lesional) ao longo da parede do cilindro para a sua linha média ou abaixo a parede enquantosua pata dianteira afetado fornece suporte postural contra a parede. Pata-arrasta raramente ocorrem em ratos lesionados, portanto, a aparência de uma pata-de arrasto é um indicador positivo de prejuízo para o membro anterior córtex sensório-motor 4. Temos anteriormente quantificado comportamento arrastando-pata em ratos após ET-1 lesão isquêmica do córtex sensório-motor dos membros anteriores e demonstraram comportamento arrastando-pata sustentada em ratos até duas semanas pós-AVC 4. Aqui nós mostramos que o comportamento arrastando-pata é mantida até quatro semanas pós-AVC. Análise do comportamento de arrastar pata proporciona um novo e sensível ferramenta para avaliação do dano isquêmico focal no córtex sensório-motor dos membros anteriores em ratos. Sua barato set-up, facilidade de administração e conseguir fazer esta uma ferramenta simples, mas útil para avaliar rapidamente os déficits comportamentais forelimb em camundongos.

<table><tbody><tr><td>Plexi-glass cylinder</td><td></td><td></td><td>17.5 cm high, 9.5 cm outer diameter, 8.8 cm inner diameter, wall thickness 0.35 cm (or 3.5 mm)</td></tr><tr><td>viewing table</td><td></td><td></td><td>54x56x66.5 cm (width x length x height), top of table is a 51x51 cm sheet of plexiglass.</td></tr><tr><td>mirror</td><td></td><td></td><td>34x58 cm mirror</td></tr><tr><td>video camera</td><td>Sony</td><td>DCR-SR42</td><td>Video camera with onboard storage, SD functionality, 40x optical zoom</td></tr><tr><td>computer</td><td>Dell</td><td>Optiplex 760</td><td>Processor: Intel, 3.0 GHz, Memory 4.00GB (RAM)&amp;nbsp;</td></tr><tr><td>computer monitor</td><td>Samsung</td><td>S22C350H</td><td></td></tr><tr><td>Excel (Microsoft Office Professional Plus)</td><td>Microsoft</td><td>v14.0.7106.5003</td><td></td></tr><tr><td>VLC Media Player</td><td>Video LAN</td><td>v2.1.2</td><td>Media player with playback speed modulation and video support</td></tr><tr><td>External Hard Drive</td><td>Western Digital</td><td>WDBAAU0020HBK-01</td><td>2 TB</td></tr></tbody></table>

paw-dragging: a novel, sensitive analysis of the mouse cylinder test

O teste do cilindro é rotineiramente utilizada para prever dano isquémico focal no córtex motor dos membros anteriores em roedores. Quando colocado no cilindro, roedores explorar de criação e de tocar as paredes do cilindro com as patas forelimb para apoio postural. Após lesão isquêmica ao membro anterior do córtex sensório-motor, os ratos confiar mais pesadamente em sua pata pata dianteira afetada pelo apoio postural, resultando em menos toques com a pata afetada que é denominado forelimb assimetria. Em contraste, dano cerebral isquémico focal no cérebro do rato não resultar em défices coerentes comparáveis ​​no membro anterior assimetria. Embora déficits membro anterior de assimetria são pouco observados, os ratos que demonstram um romance pós comportamento curso denominado &quot;pata-arrastamento&quot;. Pata-arrastamento é a tendência para um mouse para arrastar sua pata afetada ao longo da parede do cilindro, em vez de empurrar diretamente fora da parede quando desmontar a partir de uma retaguarda para uma posição de quatro patas. Nós já demonstrou quecomportamento arrastando-pata é altamente sensível a pequenas lesões isquêmicas corticais para o córtex motor dos membros anteriores. Aqui nós fornecemos um protocolo detalhado para análise arrastando-pata. Nós definimos que uma pata-de arrasto é e demonstrar como quantificar o comportamento de arrastar pata. O teste do cilindro é um teste simples e barato de administrar e não necessita de pré-formação ou estratégias de privação alimentar. No meio de análise arrastando-pata com o teste do cilindro, ele preenche um nicho para prever lesões isquêmicas corticais como fototrombose e endotelina-1 (ET-1) isquemia induzida - dois modelos que são sempre crescentes em popularidade e produzem lesões focais menores que a oclusão da artéria cerebral média. Finalmente, medindo o comportamento de arrastar pata no teste do cilindro vai permitir estudos de recuperação funcional após a lesão cortical usando uma ampla coorte de linhagens de camundongos transgênicos, onde a análise forelimb assimetria anterior falhou em detectar déficits consistentes.

Temos anteriormente demonstrado que o comportamento arrastando-pata aparece após uma lesão isquêmica focal para o córtex sensório-motor dos membros anteriores e é um indicador positivo de danos 4. Injecções intra-corticais de ET-1 para o córtex sensorimotor membro anterior foram usadas para induzir lesão isquémica (Figura 8A, B). Este estudo examinou se o comportamento arrastando-pata prorrogado por mais de 14 dias pós-lesão para a sua utilização potencial para avaliar a recupe...

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Paw-Dragging: a Novel, Sensitive Analysis of the Mouse Cylinder Test

Análise forelimb assimetria clássico do teste do cilindro é rotineiramente utilizado para avaliar os déficits comportamentais em ratos após lesão cerebral ou acidente vascular cerebral; no entanto, isso não é possível detectar défices consistentes em ratinhos. Este estudo demonstra que a quantificação comportamento pata-arrastamento é uma análise mais sensíveis de lesão cerebral em camundongos.

Pata-Arrastando: a Novel, análise de sensibilidade do mouse cilindro de ensaio

The cylinder test is routinely used to predict focal ischemic damage to the forelimb motor cortex in rodents. When placed in the cylinder, rodents explore ...

paw-dragging-a-novel-sensitive-analysis-of-the-mouse-cylinder-test

Universidad de Cartagena UDEC

Research

JoVE Journal

Behavior

23.4K visualizações.  Memorial University of Newfoundland.  Análise forelimb assimetria clássico do teste do cilindro é rotineiramente utilizado para avaliar os déficits comportamentais em ratos após lesão cerebral ou acidente vascular cerebral; no entanto, isso não é possível detectar défices consistentes em ratinhos. Este estudo demonstra que a quantificação comportamento pata-arrastamento é uma análise mais sensíveis de lesão cerebral em camundongos. 

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Assessment of Sensorimotor Function in Mouse Models of Parkinson's Disease

Sensitive and reliable behavioral outcome measures are essential to the evaluation of potential therapeutic treatments in preclinical trials for many neurodegenerative diseases. In Parkinson's disease, sensorimotor tests sensitive to varying degrees of nigrostriatal dysfunction are fundamental for testing the efficacy of potential therapeutics. Reliable and quite elegant sensorimotor measures exist for rats, however many of these tests measure sensorimotor asymmetry within the rat and are not entirely suitable for the newer genetic mouse models of PD. We have put together a battery of sensorimotor tests inspired by the sensitive tests in rats and adapted for mice. The test battery highlighted in this study is chosen for a) its sensitivity in a wide variety of mouse models of PD, b) its ease in implementing into a study, and c) its low expense. These tests have proven useful in characterizing novel genetic mouse models of PD as well as in testing potential disease-modifying therapies.

In Parkinson's disease and movement disorders in general, sensitive and reliable behavioral assays are essential for testing novel potential therapeutics. Here, we describe a manageable battery of sensorimotor tests for mice that are sensitive to varying degrees of injury to the nigrostriatal system and useful for preclinical studies.

Avaliação da função sensório-motora em rato modelos de doença de Parkinson

Sensitive and  reliable behavioral outcome measures are essential to the evaluation of  potential therapeutic treatments in preclinical trials for many  ...

Comportamento

The Vermicelli and Capellini Handling Tests: Simple quantitative measures of dexterous forepaw function in rats and mice

Previous characterizations of rodent eating behavior have revealed that they use coordinated forepaw movements to manipulate food pieces. We have extended upon this work to develop a simple quantitative measure of forepaw dexterity that is sensitive to lateralized impairments and age-dependent changes. Rodents learn skillful forepaw and digit movements to manage thin pasta pieces, which they eagerly consume. We have previously described methods for quantifying vermicelli handling in rats and showed that the measures are very sensitive to forelimb impairments resulting from unilateral ischemic lesions, middle cerebral artery occlusions and unilateral striatal dopamine depletion [Allred, R.P., Adkins, D.L., Woodlee, M.T., Husbands, L.C., Maldonado M.A., Kane, J.R., Schallert, T. &amp; Jones, T.A. The Vermicelli Handling Test: a simple quantitative measure of dexterous forepaw function in rats. J. Neurosci. Methods 170, 229-244 (2008)]. Here we present a more detailed protocol for this test in rats and compare it with a newly developed version for mice, the Capellini Handling Test. Rats and mice are videotaped while handling short lengths of uncooked vermicelli or capellini pasta, respectively, with a camera positioned to optimize the view of paw movements. Slow motion video playback allows for the identification of forepaw adjustments, defined as any distinct removal and replacement of the paw, or of any number of digits, on the pasta piece after eating commences. Forepaw adjustments per piece are averaged over trials per each testing session. Repeated testing permits sensitive quantitative analysis of changes in forepaw dexterity over time. Protocols for pre-testing habituation and handling practice, as well as procedures for characterizing atypical handling patterns, are described. Because rats and mice perform the pasta handling tests slightly differently, species-specific differences in administration and scoring of these tests are highlighted. All animal use was in accordance with protocols approved by the University of Texas at Austin Animal Care and Use Committee.

The Vermicelli and Capellini Handling Tests of forepaw dexterity take advantage of the natural inclination of rodents to manipulate food items using skillful forepaw and digit movements. Animals are videotaped while handling short strands of uncooked dry pasta. Slow motion video playback allows for the quantification of forepaw adjustments.

O Vermicelli e Testes Handling Capellini: Simple medidas quantitativas da função forepaw dexterous em ratos e camundongos

Previous characterizations of rodent eating behavior have revealed that they use coordinated forepaw movements to manipulate food pieces. We have extended ...

Neurociência

Assessing Functional Performance in the Mdx Mouse Model

Duchenne muscular dystrophy (DMD) is a severe and progressive muscle wasting disorder for which no cure is available. Nevertheless, several potential pharmaceutical compounds and gene therapy approaches have progressed into clinical trials. With improvement in muscle function being the most important end point in these trials, a lot of emphasis has been placed on setting up reliable, reproducible, and easy to perform functional tests to pre clinically assess muscle function, strength, condition, and coordination in the mdx mouse model for DMD. Both invasive and noninvasive tests are available. Tests that do not exacerbate the disease can be used to determine the natural history of the disease and the effects of therapeutic interventions (e.g. forelimb grip strength test, two different hanging tests using either a wire or a grid and rotarod running). Alternatively, forced treadmill running can be used to enhance disease progression and/or assess protective effects of therapeutic interventions on disease pathology. We here describe how to perform these most commonly used functional tests in a reliable and reproducible manner. Using these protocols based on standard operating procedures enables comparison of data between different laboratories.

Assessing Functional Performance in the Mdx Mouse Model

The primary outcome measure in clinical trials for neuromuscular disorders is generally improved muscle function. Therefore, assessing the effect of potential therapeutic compounds on muscle performance pre clinically in mouse models is of great importance. We here describe several functional tests to address this.

Avaliação do Desempenho Funcional no<em&gt; Mdx</em&gt; Mouse Modelo

Duchenne muscular dystrophy (DMD) is a severe and progressive muscle wasting disorder for which no cure is available. Nevertheless, several potential ...

Measuring Motor Coordination in Mice

Mice are increasingly being used in behavioral neuroscience, largely replacing rats as the behaviorist's animal of choice. Before aspects of behavior such as emotionality or cognition can be assessed, however, it is vital to determine whether the motor capabilities of e.g. a mutant or lesioned mouse allow such an assessment. Performance on a maze task requiring strength and coordination, such as the Morris water maze, might well be impaired in a mouse by motor, rather than cognitive, impairments, so it is essential to selectively dissect the latter from the former. For example, sensorimotor impairments caused by NMDA antagonists have been shown to impair water maze performance2. 
Motor coordination has traditionally been assessed in mice and rats by the rotarod test, in which the animal is placed on a horizontal rod that rotates about its long axis; the animal must walk forwards to remain upright and not fall off. Both set speed and accelerating versions of the rotarod are available.
The other three tests described in this article (horizontal bar, static rods and parallel bars) all measure coordination on static apparatus. The horizontal bar also requires strength for adequate performance, particularly of the forelimbs as the mouse initially grips the bar just with the front paws. 
Adult rats do not perform well on tests such as the static rods and parallel bars (personal observations); they appear less well coordinated than mice. I have only tested male rats, however, and male mice seem generally less well coordinated than females. Mice appear to have a higher strength:weight ratio than rats; the Latin name, Mus musculus, seems entirely appropriate. The rotarod, the variations of the foot fault test12 or the Catwalk (Noldus)15 apparatus are generally used to assess motor coordination in rats.

Protocols are presented for two established motor coordination tasks, the accelerating rotarod and horizontal bar, also two tests developed in Oxford recently, the static rods and parallel bars. These tests can detect motor impairments potentially of interest in their own right, as well as being possible variables in tests of other areas of behavior.

Medindo Coordenação Motora em Ratos

Mice are increasingly being used in behavioral neuroscience, largely replacing rats as the behaviorist's animal of choice. Before aspects of behavior such ...

Low-cost Protocol of Footprint Analysis and Hanging Box Test for Mice Applied the Chronic Restraint Stress

Gait disturbance is frequently observed in patients with movement disorders. In mouse models used for movement disorders, gait analysis is important behavioral test to determine whether the mice mimic the symptoms of patients. Motor deficits are often induced by stress when no spontaneous motor phenotype is observed in the mouse models. Therefore, gait analysis followed by stress loading would be a sensitive method for evaluating the motor phenotype in mouse models. However, researchers face the requirement of an expensive apparatus to obtain quantitative results automatically from gait analysis. For stress, stress loading by simple methods without expensive apparatuses required for electric shock and forced running is desirable. Therefore, we introduce a simple and low-cost protocol consisting of footprint analysis with paper and ink, hanging box test to evaluate motor function, and stress loading defined by restraint with a conical tube. The motor deficits of mice were successfully detected by this protocol.

The low-cost protocol consisting of footprint analysis and hanging box test after restraint stress is useful for evaluating the movement disorders of mouse model.

Protocolo de baixo custo de análise da pegada e caixa de teste de suspensão para ratos aplicada o retenção crônica de estresse

Gait disturbance is frequently observed in patients with movement disorders. In mouse models used for movement disorders, gait analysis is important ...

Measuring Changes in Tactile Sensitivity in the Hind Paw of Mice Using an Electronic von Frey Apparatus

Measuring inflammation-induced changes in thresholds of hind paw withdrawal from mechanical pressure is a useful technique to assess changes in pain perception in rodents. Withdrawal thresholds can be measured first at baseline and then following drug, venom, injury, allergen,&#160;or otherwise evoked inflammation by applying an accurate force on very specific areas of the skin. An electronic von Frey apparatus allows precise assessment of mouse hind paw withdrawal thresholds that are not limited by the available filament sizes in contrast to classical von Frey measurements. The ease and rapidity of measurements allow for incorporation of assessment of tactile sensitivity outcomes in diverse models of rapid-onset inflammatory and neuropathic pain as multiple measurements can be taken within a short time period. Experimental measurements for individual rodent subjects can be internally controlled against individual baseline responses and exclusion criteria easily established to standardize baseline responses within and across experimental groups. Thus, measurements using an electronic von Frey apparatus represent a useful modification of the well-established classical von Frey filament-based assays for rodent mechanical allodynia that may also be applied to other nonhuman mammalian models.

Electronic von Frey measurements are an effective and improved alternative to classical von Frey filaments, as they allow rapid and precise measurement of changes in rodent mechanical withdrawal thresholds to continuously applied pressure stimuli before and after an inflammatory event.

Medindo Mudanças na Tátil sensibilidade na pata traseira de ratos utilizando um aparelho eletrônico von Frey

Measuring inflammation-induced changes in thresholds of hind paw withdrawal from mechanical pressure is a useful technique to assess changes in pain ...

Assessment of Mouse Judgment Bias through an Olfactory Digging Task

Judgment biases (JB) are differences in the way that individuals in positive and negative affective/emotional states interpret ambiguous information. This phenomenon has long been observed in humans, with individuals in positive states responding to ambiguity 'optimistically' and those in negative states instead showing 'pessimism'. Researchers aiming to assess animal affect have taken advantage of these differential responses, developing tasks to assess judgment bias as an indicator of affective state. These tasks are becoming increasingly popular across diverse species and fields of research. However, for laboratory mice, the most widely used vertebrates in research and a species heavily relied upon to model affective disorders, only one JB task has been successfully validated as sensitive to changes in affective state. Here, we provide a detailed description of this novel murine JB task, and evidence of its sensitivity to mouse affect. Though refinements are still necessary, assessment of mouse JB opens the door for answering both practical questions regarding mouse welfare, and fundamental questions about the impact of affective state in translational research.

This article provides a detailed description of a novel mouse judgment bias protocol. Evidence of this olfactory digging task's sensitivity to affective state is also demonstrated and its utility across diverse research fields is discussed.

Avaliação do viés de julgamento do rato através de uma tarefa de escavação olfativa

Judgment biases (JB) are differences in the way that individuals in positive and negative affective/emotional states interpret ambiguous information. This ...

A Battery of Motor Tests in a Neonatal Mouse Model of Cerebral Palsy

As the sheer number of transgenic mice strains grow and rodent models of pediatric disease increase, there is an expanding need for a comprehensive, standardized battery of neonatal mouse motor tests. These tests can validate injury or disease models, determine treatment efficacy and/or assess motor behaviors in new transgenic strains. This paper presents a series of neonatal motor tests to evaluate general motor function, including ambulation, hindlimb foot angle, surface righting, negative geotaxis, front- and hindlimb suspension, grasping reflex, four limb grip strength and cliff aversion. Mice between the ages of post-natal day 2 to 14 can be used. In addition, these tests can be used for a wide range of neurological and neuromuscular pathologies, including cerebral palsy, hypoxic-ischemic encephalopathy, traumatic brain injury, spinal cord injury, neurodegenerative diseases, and neuromuscular disorders. These tests can also be used to determine the effects of pharmacological agents, as well as other types of therapeutic interventions. In this paper, motor deficits were evaluated in a novel neonatal mouse model of cerebral palsy that combines hypoxia, ischemia and inflammation. Forty-eight hours after injury, five tests out of the nine showed significant motor deficits: ambulation, hindlimb angle, hindlimb suspension, four limb grip strength, and grasping reflex. These tests revealed weakness in the hindlimbs, as well as fine motor skills such as grasping, which are similar to the motor deficits seen in human cerebral palsy patients.

Presented is a concise battery of mouse neonatal motor tests. Using these tests, neonatal motor deficits can be demonstrated in a variety of neonatal motor disorders. By having a standardized set of tests, results from different studies can be compared, allowing for better and accurate reporting between groups.

Uma bateria de testes de motor em um Neonatal Rato Modelo de Paralisia Cerebral

As the sheer number of transgenic mice strains grow and rodent models of pediatric disease increase, there is an expanding need for a comprehensive, ...

Medicina

The Monoiodoacetate Model of Osteoarthritis Pain in the Mouse

A major symptom of patients with osteoarthritis (OA) is pain that&#160;is triggered by peripheral as well as central changes within the pain pathways. The current treatments for OA pain such as NSAIDS or opiates are neither sufficiently effective nor devoid of detrimental side effects. Animal models of OA are being developed to improve our understanding of OA-related pain mechanisms and define novel pharmacological targets for therapy. Currently available models of OA in rodents include surgical and chemical interventions into one knee joint. The monoiodoacetate (MIA) model has become a standard for modelling joint disruption in OA in both rats and mice. The model, which is easier to perform in the rat, involves injection of MIA into a knee joint that induces rapid pain-like responses in the ipsilateral limb, the level of which can be controlled by injection of different doses. Intra-articular injection of MIA disrupts chondrocyte glycolysis by inhibiting glyceraldehyde-3-phosphatase dehydrogenase and results in chondrocyte death, neovascularization, subchondral bone necrosis and collapse, as well as inflammation. The morphological changes of the articular cartilage and bone disruption are reflective of some aspects of patient pathology. Along with joint damage, MIA injection induces referred mechanical sensitivity in the ipsilateral hind paw and weight bearing deficits that are measurable and quantifiable. These behavioral changes resemble some of the symptoms reported by the patient population, thereby validating the MIA injection in the knee as a useful and relevant pre-clinical model of OA pain.
The aim of this article is to describe the methodology of intra-articular injections of MIA and the behavioral recordings of the associated development of hypersensitivity with a mind to highlight the necessary steps to give consistent and reliable recordings.

Osteoarthritis (OA), or degenerative joint disease, is a debilitating condition associated with pain that remains only partially controlled by available analgesics. Animal models are being developed to improve our understanding of OA-related pain mechanisms. Here we describe the methodology for the monoiodoacetate model of OA pain in the mouse.

O Modelo Monoiodoacetate da osteoartrite Dor no mouse

A major symptom of patients with osteoarthritis (OA) is pain that&#160;is triggered by peripheral as well as central changes within the pain pathways. The ...

Mechanical Conflict-Avoidance Assay to Measure Pain Behavior in Mice

Pain comprises of both sensory (nociceptive) and affective (unpleasant) dimensions. In preclinical models, pain has traditionally been assessed using reflexive tests that allow inferences regarding pain's nociceptive component but provide little information about the affective or motivational component of pain. Developing tests that capture these components of pain are therefore translationally important. Hence, researchers need to use non-reflexive behavioral assays to study pain perception at that level. Mechanical conflict-avoidance (MCA) is an established voluntary non-reflexive behavior assay, for studying motivational responses to a noxious mechanical stimulus in a 3 chamber paradigm. A change in a mouse's location preference, when faced with competing noxious stimuli, is used to infer the perceived unpleasantness of bright light versus tactile stimulation of the paws. This protocol outlines a modified version of the MCA assay which pain researchers can use to understand affective-motivational responses in a variety of mouse pain models. Though not specifically described here, our example MCA data use the intraplantar complete Freund's adjuvant (CFA), spared nerve injury (SNI), and a fracture/casting model as pain models to illustrate the MCA procedure.

The mechanical conflict-avoidance assay is used as a non-reflexive readout of pain sensitivity in mice which can be used to better understand affective-motivational responses in a variety of mouse pain models.

Ensaio mecânico de prevenção de conflitos para medir o comportamento da dor em camundongos

Pain comprises of both sensory (nociceptive) and affective (unpleasant) dimensions. In preclinical models, pain has traditionally been assessed using ...