Este trabajo fue apoyado por la Fundación de Ciencias naturales de Beijing (No.7162124) y Xin-ao Foundation for Beijing Universidad de Medicina China.

Todos los animales fueron mantenidos siguiendo las directrices de la legislación China sobre el uso ético y cuidado de animales de laboratorio.
1. modelado de la preparación
<ol><li>
Preparación de laboratorio
	<ol>
<li>Funcionamiento la lámpara UV durante al menos 30 minutos antes del experimento.</li>
		<li>Control de la temperatura de laboratorio a 25 ± 3 ° C y humedad relativa alrededor del 30%.</li>
		<li>Encienda el luz en 6:00 laboratorio y apague en 18:00 para establecer un ciclo de luz/oscuridad de 12 h/12 h.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
Construcción de caja de plataforma múltiple
	<ol>
<li>La construcción de un tanque plástico opaco sin una cobertura de 110 × 60 × 40 cm3.</li>
		<li>Arreglar quince plataformas circulares (h = 8 cm, d = 6,5 cm) en la parte inferior del tanque, que ordenada se distribuyen en tres filas y cinco columnas. Deje espacio suficiente entre cada plataforma, aproximadamente 10 cm entre columnas y 13 cm entre filas.</li>
		<li>Establecer una toma de agua en el lado lateral del tanque e instalar un grifo.</li>
		<li>Hacer una cubierta de malla de alambre de hierro para el tanque con una caja de alimentos colgando en él.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
Agrupación y ratas de vivienda Nota: Ratas macho Wistar de 8 semanas de edad, pesa aproximadamente 200-210 g, se utilizan en el experimento. Las ratas viven en grupos durante el proceso de modelado.<ol>
<li>Número de raíces de cola de las ratas con un rotulador.</li>
		<li>Pesar las ratas, excluyen extremadamente ligero o más pesados y el resto se dividen al azar en los grupos modelo y control.</li>
		<li>Poner suavemente las ratas en jaulas limpias y que puedan aclimatarse al laboratorio al menos durante 3 días. Proporcionar suficiente suministro de agua y alimentos.</li>
	</ol>
</li>
</ol>2. modelado con MMPM
Nota: El proceso comienza a las 18:00 y termina a las 8:00 al día siguiente, para un total de 14 horas diarias, durante 21 días. Para evitar factores de interferencia, la misma persona se requiere para llevar a cabo todo el experimento, usando la misma capa del laboratorio. 10 ratas Wistar se utilizan en el experimento.
<ol><li>Coloque el tanque sobre una superficie plana, por ejemplo, el piso. Luego llene el tanque con aproximadamente 7 cm de agua tibia (25 ± 3 ° C), aproximadamente 1 cm por debajo de la plataforma plana.</li>
	<li>Preparar suficiente comida y bebida para todas las ratas en el tanque durante 1 día. Poner el forraje y el agua en la caja de alimentos y colgarlo en la portada. Nota: Algunas ratas inteligentes aprenden a descansar en la caja de alimentos. Si es así, conducen hacia el tanque.</li>
	<li>Sacar a las ratas del grupo de modelo de la jaula, agarra por la cola y puso suavemente en el tanque. Lanzamiento de todas las ratas en el agua en vez de las plataformas para motivar a su miedo del agua. Asegúrese de que cada rata obtiene una plataforma para estar de pie, mientras que las ratas del grupo control permanecen en sus jaulas originales con suficiente comida y agua.</li>
	<li>Cubrir el depósito. Controlar las ratas para evitar lesiones accidentales. Si una rata se queda en el agua por más de 1 h sin subir a la plataforma, pick sale del tanque y retire de la prueba.</li>
	<li>Después de 14 horas, saque las ratas modelo del tanque y seque su cabello con un secador. Vuelva a marcar las colas de las ratas si se descolora. Volver a las ratas a sus jaulas originales y darles suficiente comida y agua.</li>
	<li>Limpie todos los rincones del tanque. Elevar un lado del tanque y abra el grifo para la salida de las aguas residuales.</li>
	<li>Esterilizar el tanque con un spray de etanol 75% y exponerlo a la luz UV.</li>
</ol>3. modelo de evaluación: Prueba de comportamiento
Nota: Todas las pruebas se realizan en el laboratorio de comportamiento. Ruido y luz extra no son permitidos durante la prueba para evitar perturbaciones. Si es posible, utilizar a la misma persona o personas para realizar cada prueba. Una capa oscura y guantes son necesarios para el reconocimiento de escala de grises en procesamiento de imágenes. Realizar la OFT primero ya que tiene el menor efecto sobre el comportamiento de la rata.
<ol><li>
TANTAS VECES
	<ol>
<li>Compruebe la grabadora de la caja de campo abierto para asegurarse de que está correctamente conectado a la estación de trabajo y cubre todos los rincones de la caja. Ajuste la iluminación para eliminar las sombras en el cuadro.</li>
		<li>Mueva las ratas en el laboratorio de comportamiento en sus jaulas originales. Que puedan aclimatarse durante al menos 1 h antes del examen.</li>
		<li>Limpie y desinfecte la caja con 75% de etanol para garantizar que no hay excremento u olor a la izquierda del anterior experimento.</li>
		<li>Eliminar una rata de la jaula por su espalda y ponga suavemente en la zona central de la caja. Retiro rápidamente los brazos de la caja para no bloquear el tiro.</li>
		<li>Entrada de número de la rata y empezar a grabar. Contar y registrar la frecuencia de actividades verticales de la rata, incluyendo de crianza y escalada.</li>
		<li>Después de 5 minutos, detenga la grabación, saque a la rata de la caja y volver a la jaula.</li>
		<li>Repita los pasos 3.1.3 - 3.1.6 hasta que todas las ratas han terminado la prueba.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
EPM
	<ol>
<li>Realice los pasos de revisión previa y la aclimatación en cuanto a la OFT (pasos 3.1.1 - 3.1.2).</li>
		<li>Eliminar una rata de la jaula por su espalda y puso suavemente sobre la parte de unión de los dos brazos. La rata hacia el brazo izquierdo abra la tierra y salir rápidamente para no bloquear el tiro.</li>
		<li>Entrada de número de la rata y empezar a grabar. Contar y registrar la frecuencia de entradas de brazo diferente. Si la rata deja en el laberinto en la prueba, recoger y enviar de vuelta al laberinto. Registrar toda la información para análisis de datos.</li>
		<li>Después de 5 minutos, detenga la grabación, tomar la rata hacia fuera y volver a la jaula.</li>
		<li>Retire el excremento y el laberinto con etanol al 75% para eliminar el olor de la rata anterior.</li>
		<li>Repita los pasos 3.2.2 - 3.2.5 hasta que todas las ratas han terminado la prueba.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
ES prueba
	<ol>
<li>Llene el tanque de natación (70 × 30 × 110 cm3) con 80 cm de agua caliente (25 ± 3 ° C). Nota: Si hay un termostato en el tanque, la temperatura del agua debe establecerse unos 37 ° C, que es similar a la temperatura corporal de la rata. Si no, ajustar a la temperatura para mantenerla constante.</li>
		<li>Hacer una carga para cada rata con pin racimos y atar suavemente en su raíz de la cola. La carga pesa 10% del peso de la rata.</li>
		<li>Agarrar una rata por la cola y tirar en el tanque de natación. Si las ratas se amontonan o se aferran a la pared, puso aparte y conducir en el agua.</li>
		<li>Iniciar sincronización en el momento cuando la rata se pone en el agua y detener la sincronización cuando se agota, que se demuestra como la falta de lucha fuera del agua con la boca y la nariz bajo el agua por más de 10 s. Nota: A veces, agotamiento y los ahogamientos ocurren repentinamente. Asegúrese de tener suficiente experimentadores para grabar y guardar el animal al mismo tiempo.</li>
		<li>Eliminar las ratas agotadas fuera del agua sin interrumpir a otros. Su cabello seco, vuelva a marcar sus números y enviar a la jaula.</li>
		<li>Cambie el agua en el tanque después de que un grupo termine. Después de todas las ratas, vacíe el tanque de natación y limpiar y esterilizar con luz UV y etanol.</li>
	</ol>
</li>
</ol>4. modelo de evaluación: Neurotransmisor Central detección
<ol><li>Anestesiar la rata con la inyección intraperitoneal de hidrato de cloral 10% (3 mL/kg) hasta que quede inconsciente.</li>
	<li>Decapita a la rata.</li>
	<li>Haga una incisión longitudinal a lo largo de la línea posterior medial, abrir el cráneo a ambos lados y exponer el cerebro. Voltee el cráneo, quitar el cerebro y poner el cerebro en un bolso del hielo.</li>
	<li>Separe y retire el hipotálamo, que es el área en forma de diamante en la parte central de la base del cerebro que tiene un límite claro con los tejidos circundantes. Colocar en un tubo estéril y congelarlo con nitrógeno líquido. Almacenar las muestras en un refrigerador de-80 ° C.</li>
	<li>Detectar el contenido de DA y 5-HT en el hipotálamo mediante cromatografía líquida de alto rendimiento (HPLC)8.</li>
</ol>

<ol>
	<li>Ishii, A., Tanaka, M., Yamano, E., Watanabe, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+neural+substrates+of+physical+fatigue+sensation+to+evaluate+ourselves:+a+magnetoencephalography+study.">The neural substrates of physical fatigue sensation to evaluate ourselves: a magnetoencephalography study.</a> Neuroscience. 261, 60-67 (2014).</li><li>Dalsgaard, M. K., Secher, N. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+Brain+at+Work:+A+Cerebral+Metabolic+Manifestation+of+Central+Fatigue?.">The Brain at Work: A Cerebral Metabolic Manifestation of Central Fatigue?.</a> Journal of Neuroscience Research. 85 (15), 3334-3339 (2007).</li><li>Chaudhuri, A., Behan, P. O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fatigue+in+neurological+disorders.">Fatigue in neurological disorders.</a> The Lancet. 363, 978-988 (2004).</li><li>Baston, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Exercise-induced+central+fatigue:+a+review+of+the+literature+with+implications+for+dance+science+research.">Exercise-induced central fatigue: a review of the literature with implications for dance science research.</a> Journal of Dance Medicine &amp; Science. 17 (2), 53-62 (2013).</li><li>Yamashita, M., Yamamoto, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Tryptophan+and+Kynurenic+Acid+May+Produce+an+Amplified+Effect+in+Central+Fatigue+Induced+by+Chronic+Sleep+Disorder.">Tryptophan and Kynurenic Acid May Produce an Amplified Effect in Central Fatigue Induced by Chronic Sleep Disorder.</a> International Journal of Tryptophan Research. 7, 9-14 (2014).</li><li>Lee, S. W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+impact+of+duration+of+one+bout+treadmill+exercise+on+cell+proliferation+and+central+fatigue+in+rats.">The impact of duration of one bout treadmill exercise on cell proliferation and central fatigue in rats.</a> Journal of Exercise Rehabilitation. 9 (5), 463-469 (2013).</li><li>Su, k. Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Rutin,+a+flavonoid+and+principal+component+of+saussurea+involucrata,+attenuates+physical+fatigue+in+a+forced+swimming+mouse+model.">Rutin, a flavonoid and principal component of saussurea involucrata, attenuates physical fatigue in a forced swimming mouse model.</a> International Journal of Medical Sciences. 11 (5), 528-537 (2014).</li><li>Hashemi, F., Laufer, R., Szegi, P., Csomor, V., Kal &#225;sz, H., Tekes, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=HPLC+determination+of+brain+biogenic+amines+following+treatment+with+bispyridinium+aldoxime+K203.">HPLC determination of brain biogenic amines following treatment with bispyridinium aldoxime K203.</a> Acta Physiologica Hungarica. 101 (1), 40-46 (2014).</li><li>Machado, R. B., Hipo'lide, D. C., Benedito-Silva, A. A., Tufik, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Sleep+deprivation+induced+by+the+modified+multiple+platform+technique:+quantification+of+sleep+loss+and+recovery.">Sleep deprivation induced by the modified multiple platform technique: quantification of sleep loss and recovery.</a> Brain Research. 1004 (1-2), 45-51 (2004).</li><li>Alzoubi, K. H., Khabour, O. F., Tashtoush, N. H., AI-Azzam, S. I., Mhaidat, N. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Evaluation+of+the+Effect+of+Pentoxifylline+on+Sleep-Deprivation+Induced+Memory+Impairment.">Evaluation of the Effect of Pentoxifylline on Sleep-Deprivation Induced Memory Impairment.</a> Hippocampus. 23 (9), 812-819 (2013).</li><li>Pires, G. N., Tufik, S., Andersen, M. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Grooming+analysis+algorithm:+Use+in+the+relationship+between+sleep+deprivation+and+anxiety-like+behavior.">Grooming analysis algorithm: Use in the relationship between sleep deprivation and anxiety-like behavior.</a> Progress in Neuro-Psychopharmacology and Biological Psychiatry. 41, 6-10 (2013).</li><li>Yamashita, M., Yamamoto, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Establishment+of+a+rat+model+of+central+fatigue+induced+by+chronic+sleep+disorder+and+excessive+brain+tryptophan.">Establishment of a rat model of central fatigue induced by chronic sleep disorder and excessive brain tryptophan.</a> Japanese Journal of Cognitive Neuroscience. 15, 67-74 (2013).</li><li>Arai, M., Yamazaki, M., Inoue, K., Fushiki, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effects+of+intracranial+injection+of+transforming+growth+factor-beta+relevant+to+central+fatigue+on+the+waking+electroencephalogram+of+rats+Comparison+with+effects+of+exercise.">Effects of intracranial injection of transforming growth factor-beta relevant to central fatigue on the waking electroencephalogram of rats Comparison with effects of exercise.</a> Progress in Neuro-Psychopharmacology and Biological Psychiatry. 26 (2), 307-312 (2002).</li><li>Han, C. X., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Distinct+behavioral+and+brain+changes+after+different+durations+of+the+modified+multiple+platform+method+on+rats:+An+animal+model+of+central+fatigue.">Distinct behavioral and brain changes after different durations of the modified multiple platform method on rats: An animal model of central fatigue.</a> PloS One. 12 (5), e0176850 (2017).</li><li>Tang, X., Yang, L., Sanford, L. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Individual+variation+in+sleep+and+motor+activity+in+rats.">Individual variation in sleep and motor activity in rats.</a> Behavioural Brain Research. 180 (1), 62-68 (2007).</li><li>Stanford, S. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+Open+Field+Test:+reinventing+the+wheel.">The Open Field Test: reinventing the wheel.</a> Journal of Psychopharmacology. 21 (2), 134-135 (2007).</li><li>Ahn, S. H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Basal+anxiety+during+an+open+field+test+is+correlated+with+individual+differences+in+contextually+conditioned+fear+in+mice.">Basal anxiety during an open field test is correlated with individual differences in contextually conditioned fear in mice.</a> Animal Cells and Systems. 17 (3), 154 (2013).</li><li>Costa, A. A., Morato, S., Roque, A. C., Tin &#243;s, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+computational+model+for+exploratory+activity+of+rats+with+different+anxiety+levels+in+elevated+plus-maze.">A computational model for exploratory activity of rats with different anxiety levels in elevated plus-maze.</a> Journal of Neuroscience Methods. 236, 44-50 (2014).</li><li>Liu, Z., Wu, Y., Liu, T., Li, R., Xie, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Serotonin+regulation+in+a+rat+model+of+exercise-induced+chronic+fatigue.">Serotonin regulation in a rat model of exercise-induced chronic fatigue.</a> Neuroscience. 349, 27-34 (2017).</li><li>Foley, T. E., Fleshner, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Neuroplasticity+of+dopamine+circuits+after+exercise:+implications+for+central+fatigue.">Neuroplasticity of dopamine circuits after exercise: implications for central fatigue.</a> NeuroMolecular Medicine. 10 (2), 67-80 (2008).</li><li>Leite, L. H., Rodrigues, A. G., Soares, D. D., Marubayashi, U., Coimbra, C. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Central+fatigue+induced+by+losartan+involves+brain+serotonin+and+dopamine+content.">Central fatigue induced by losartan involves brain serotonin and dopamine content.</a> Medicine &amp; Science in Sports &amp; Exercise. 42 (8), 1469-1476 (2010).</li></ol>

Los autores no tienen nada que revelar.

El MMPM se diseña originalmente para la privación de sueño9. Las ratas se lanzan en un tanque de agua con plataformas fijadas en la parte inferior. Impulsado por el miedo instintivo del agua, las ratas siguen de pie en las plataformas y no sueño ocurre. El estudio muestra que diferentes horas de privación del sueño conducen a varios cambios en el comportamiento de la rata y estado de ánimo, incluyendo reconocimiento deterioro10emociones negativas11y fatiga central. Algunos investigadores demuestran que la privación del sueño crónica con el método de plataforma única (SPM) puede inducir fatiga central, con reconocimiento social y deterioro trastornos12. Otra investigación muestra que la privación intermitente en días consecutivos puede causar trastornos emocionales y fatiga central, que puede ser tratada con endorfinas13. Nuestro estudio anterior demuestra que en comparación con 5 días y 14 días, 21 días privación induce fatiga más central en lugar de14trastornos de la emoción relacionada con el estrés. Muchos factores de MMPM pueden causar fatiga central, incluyendo las largas horas de pie, espacio estrecho refugio, medio aburrida y repetida, así como la falta de sueño. La correlación subyacente entre la privación del sueño y la fatiga central puede asociarse con el eje de hipotalámico-pituitario-suprarrenal (HPA) en diferentes niveles, entre que monoamina cambios neurotransmisores pueden jugar un papel clave.
En este protocolo, desarrollamos un modelo de fatiga central con MMPM y evaluar con pruebas de comportamiento y detección de neurotransmisor. En primer lugar, creamos un ciclo de luz/oscuridad de 12 h/12 h (6:00-18:00) en el laboratorio para imitar el ritmo circadiano natural de la rata Wistar, cuyo tiempo promedio de sueño es de 12,6 h aproximadamente 2.4 - 4.2 h por la noche y 8.2 9.6 h día15. Entonces las ratas modelo se ponen en la caja de plataforma múltiple para reposar 14 h (18:00-8:00) por día durante 21 días consecutivos, con un grupo control de contraste. Al final del experimento, las ratas en el grupo de modelos muestran un aspecto de cansancio evidente, incluyendo cabello opaco, débil cola color, ojos tenues y disminución de la actividad en la jaula.
Los resultados de las pruebas conductuales muestran cambios en los aspectos físicos y emocionales. OFT es ampliamente utilizado en roedores modelo evaluación evaluar comportamiento de exploración y actividad voluntaria16. Roedores tienen el instinto de thigmotaxis, es decir, una vez que se ponen en un campo abierto, tienden a moverse rápidamente en el anillo hacia fuera cerca de la pared. Al mismo tiempo, se sienten curiosidad por el nuevo entorno y están ansiosos por explorar la zona central de crianza vertical y movimientos horizontales. El conflicto de las dos motivaciones refleja el estado de ánimo de ansiedad17. El resultado de la OFT sugiere actividad voluntaria disminuyó en las ratas del modelo basado en la disminución promedio de la velocidad. Además, la frecuencia de cría en las ratas modelo significativamente disminuye en comparación con las ratas de control, que pueden implicar la emoción de ansiedad. Además, el modelo de las ratas tienden a pasar más tiempo antes de entrar en la salida del anillo con ninguna preferencia evidente en la exploración, lo que sugiere trastorno de la cognición espacial en las ratas modelo. La prueba EPM es una prueba clásica para valorar ansiedad. Ratas con ansiedad tienden a permanecer en el brazo de cierre para la seguridad en lugar de explorar el brazo abierto18. La muestra del resultado que en comparación con las ratas control, las ratas de modelo pasan más tiempo en los brazos estrecha y menos tiempo en los brazos abiertos, y esto es paralelo a la frecuencia de entrada de los diferentes brazos y general verifica el estado de ánimo de ansiedad en las ratas modelo. En la prueba ES, la duración de la natación de las ratas de modelo es mucho más corta que las ratas control, sugiriendo rendimiento pobre músculo causado por la fatiga. En conclusión, ansiedad, deterioro de la cognición, rendimiento muscular pobre y limitada actividad voluntaria aparecen en ratas modelo, todas indicando fatiga central.
En cuanto al CNS, todos los cambios en los neurotransmisores centrales sugieren fatiga central. Encontramos una disminución significativa en el contenido de DA y un aumento de 5-HT del hipotálamo. 5-HT es un neurotransmisor monoamina sintetizado a partir del aminoácido triptófano (TRP). Intensa actividad aumentará generación de 5-HT por la liberación de más de TRP libre en la sangre; el acumulado de 5-HT, refrena el control central del sistema de motor loco, llevando al pobre músculo porformance19. DA es un neurotransmisor excitable, que aumenta al comienzo de la actividad loco-motora y cae por la aparición de fatiga20. DA y 5-HT correlacionan e interactúan como un sistema de inhibición de la excitación efectos el control central del sistema loco-motor21. Así, la caída en la proporción de DA a la 5-HT es un importante indicador de la fatiga central.
Hay algunas notas en el protocolo que son críticos para el éxito. En primer lugar, la duración de la modelo y las condiciones se prueban con ratas Wistar macho. La duración de la preferencia y el sueño de temperatura difieren entre las cepas y géneros14. En segundo lugar, las ratas deben vivir en grupos, con más de 6 ratas en una jaula y proporcionan de suficientes alimentos y agua durante todo el experimento. Durante las primeras dos semanas de modelado, las ratas son muy irritadas y pueden luchar en el tanque y en las jaulas. Mantener monitoreo de les y evitar las ratas heridas de muerte. También, recuerde secar el cabello de las ratas después de que se extraen del tanque, sobre todo en invierno para evitar condiciones de frío.
Aunque el modelo está diseñado para la fatiga central, es factible agregar factores complejos para ampliar su uso. Por ejemplo, instalar motores de vibración y muelles a la plataforma para imitar las olas del mar y cambiar el patrón de privación en el intento de establecer un modelo de fatiga de la navegación. Ajustando la duración del modelo, puede utilizarse en muchos otros campos. Como el estudio de un modelo animal, la investigación tiene su limitación. Primero, no hay ninguna prueba de validez predictiva del modelo. En un estudio futuro, debemos realizar tratamiento antifatiga en ratas y evaluar su recuperación para probar la validez del modelo. Además, la evaluación actual del modelo se centra más en la emoción negativa y de CNS; sin embargo, la fatiga central también se manifiesta como una dificultad de aprendizaje y evitación social12. Pruebas de comportamiento como el laberinto acuático de Morris y prueba de la interacción social puede llevarse a cabo en el futuro para obtener una comprensión más completa de la enfermedad. Esperamos que el modelo de fatiga central introducido aquí puede ayudar a explorar el mecanismo patológico de la fatiga central.

La fatiga es uno de los principales factores que amenazan la salud humana1. En las últimas décadas, diversas investigaciones han demostrado que la fatiga es periférico activa pero impulsado por el centro y siempre acompañado con trastornos emocionales y cognitivos. Fisiólogo italiano Mosso A. propuso por primera vez la palabra fatiga Central2. Se define generalmente como una actividad voluntaria limitada y deterioro de la cognición debido a la disfunción de la transmisión del impulso en el sistema nervioso central (SNC)3. En comparación con fatiga muscular periférica, fatiga central hace hincapié en cambios en el SNC, así como los consiguientes disturbios emocionales/del comportamiento, incluyendo depresión, ansiedad, deterioro de la cognición y pérdida de la memoria. Un estudio demuestra que muchos factores pueden inducir fatiga central, entre los cuales la actividad física excesiva y estrés mental son absolutamente indispensable4. En cuanto a la patogenia, teorías como la quinurenina triptófano vía hipótesis5 explican los cambios en ciertas vías; sin embargo, estudios más en profundidad se requiere revelar las correlaciones central periférico de la fatiga central.
Como el mecanismo subyacente de la fatiga central es todavía confuso, un modelo animal eficaz es muy importante para futuras investigaciones. Los modelos existentes de la fatiga en su mayoría son inducidos por ejercicio excesivo, como cintas de correr6 y cargado de peso natación7, con poco interés en factores mentales. Para mejor simular el desarrollo de la fatiga central, nuestro grupo desarrolló un modelo de rata con el MMPM. Durante el proceso de modelado, las ratas permanecen de pie en las plataformas estrechas en la caja de plataforma múltiple durante largas horas, incluyendo parte del tiempo para dormir. A diferencia de los modelos de ejercicio excesivo, el modelo MMPM utiliza la privación parcial de sueño como un factor mental en la consideración de la compleja patogénesis de la fatiga central.
Para la evaluación del modelo, utilizamos las pruebas OFT y EPM para determinar el estado de ánimo de ansiedad y actividad voluntaria. Se realiza la prueba ES para medir el rendimiento del músculo periférico. Además, tomamos el cerebro de la rata y detectar la dopamina (DA) / contenido de la serotonina (5-HT) en ambos hypothalamuses para observar las diferencias de neurotransmisor central.
El protocolo que se presenta a continuación está diseñado para fatiga central modelo inducido por actividad física repetida y falta de sueño, imitando una condición común en la vida humana. Sin embargo, ajustando la duración del modelo, puede utilizarse en muchos otros campos, como en estudios de observación y de la tensión del sueño. En el futuro investigación, esperamos que este modelo ayudará a descubrir más cambios en la CNS y su conexión con el sistema periférico, para revelar el mecanismo de patogénesis de la fatiga central.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>multiple platform sleep deprivation water tank</td>
			<td>Customization,it is provided by the neuroimmunological laboratory of Beijing University of Chinese Medicine</td>
			<td></td>
			<td>110cm x 60cm x 40cm. There are 15 plastic small platforms at the bottom. The small platform is 6.5cm in diameter and 8cm high</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Wistar rats</td>
			<td>Beijing Weitong Lihua Experimental Animal Technology Company</td>
			<td>license number SYXK (Beijing) 2016-0011</td>
			<td>Use 32 Wistar healthy male rats ,8 week old (200-210 g)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Agilent 1100LC high performance liquid chromatograph&#160;</td>
			<td>Agilent</td>
			<td>&#160;G1379A, G1311A, G1313A , G1316A&#160;</td>
			<td>&#160;G1379A, G1311A type chromatographic pump, G1313A automatic sampler, G1316A column temperature box</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>DECADE II SDC electrochemical detector</td>
			<td>Dutch ANTEC company</td>
			<td></td>
			<td>glassy carbon electrode, Ag/AgCl reference electrode, workstations (Clarity CHS)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Biofuge Stratos high-speed refrigeration centrifuge</td>
			<td>HERAEUS</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>VCX130 ultrasonic fracturing instrument</td>
			<td>SONICS</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>ACS-ZEAS electronic scale</td>
			<td>Phos technology development, Beijing.</td>
			<td></td>
			<td>The weight of the weighing rats can be accurate to 0.1g.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Open Field Box</td>
			<td>Customization,it is provided by the neuroimmunological laboratory of Beijing University of Chinese Medicine</td>
			<td></td>
			<td>wooden box of open field&#160; 100 cm by 100 cm x 40 cm, inside wall and bottom as the gray.The bottom is divided into 25 equal area squares, each of which is 20cm x 20cm, and the 16 grids along the outer wall are the external ones, and the other 9 grids are central.The camera is mounted above the median.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Elevated Plus-maze</td>
			<td>Beijing zhongshi dechuang technology development co. LTD.</td>
			<td></td>
			<td>The open arms and close&#160; arms of the cross are composed of 30cm x 5cm x 15cm, and the central area is 5cm x 5cm, with a camera mounted above the center and 45cm high.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>rat swimming bucket.</td>
			<td>Zhenhua biological instrument equipment co., LTD. Anhui,China.</td>
			<td></td>
			<td>The volume of plastic drum is 70cm x 30cm x 110cm, which is used for swimming in rats.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Thermometer</td>
			<td>Shiya instrument co., LTD., changzhou,China.</td>
			<td></td>
			<td>Control water temperature</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Small water pump</td>
			<td>Xincheng technology co., LTD., chengdu,China.</td>
			<td></td>
			<td>Used for water tank and swimming behavior.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ethovition3.0 behavioral software.</td>
			<td>Nuldus,Netherlands</td>
			<td></td>
			<td>Measurement analysis of rat behavior videos.</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

a rat model of central fatigue using a modified multiple platform method

En este artículo, presentamos un modelo de rata de la fatiga central mediante la modificación del método de plataforma múltiples (MMPM). La caja de plataforma múltiple fue diseñada como un tanque de agua con plataformas estrechas en la parte inferior. Las ratas del modelo se pone en el tanque y estaba paradas en las plataformas de 14 h (18:00-8:00) por día por 21 días consecutivos, con un grupo de control en blanco para el contraste. Al final del modelado, ratas en el grupo modelo mostraron un evidente aspecto fatigado. Para evaluar el modelo, realizamos varias pruebas de comportamiento, incluyendo el campo de prueba (OFT), el elevado además de laberinto (EPM) y la prueba de natación exhaustivo (ES). Los resultados mostraron ansiedad, deterioro de la cognición espacial, rendimiento muscular pobre y disminuyó actividad voluntaria presentada en ratas modelo confirman el diagnóstico de la fatiga central. Cambios de los neurotransmisores centrales también verifica el resultado. En conclusión, el modelo simulado con éxito la fatiga central y estudio con el modelo puede ayudar a revelar el mecanismo patológico de la enfermedad.

Describimos un modelo de rata de la fatiga central mediante MMPM. 24 ratas Wistar se dividen al azar en el grupo control y el grupo modelo, con 12 ratas en cada grupo. El aparato modelo está diseñado como un tanque de agua con plataformas estrechas en la parte inferior (figura 1). Las ratas modelo soporte en las plataformas de 14 horas diarias, incluyendo el tiempo de sueño parcial, durante 21 días (figura 2).
Pruebas de comportamiento se realizan después de modelado para evaluar los cambios emocionales y físicos en las ratas. El resultado de la OFT (figura 3) muestra que, en comparación con el grupo control (n = 10), hay una disminución significativa en la crianza de movimiento y velocidad media de la actividad voluntaria (p < 0,05, p < 0.01) en ratas de modelo (n = 10) y un evidente aumento de la latencia de la salida del anillo entrada (p < 0.01). La prueba EPM (figura 4) muestra que 21 días de modelado disminuido ambas frecuencia de entradas de brazo abierto y duración en el brazo abierto significativamente respecto al grupo control (n = 10) (p < 0,05, p < 0.01), mientras que hubo un aumento en ambos frecuencia de brazo cerrar entradas y duración en el brazo de cierre (p < 0,05). El resultado de la prueba ES (figura 5) muestra que la duración de la natación del grupo modelo (n = 10) es significativamente menor que el grupo control (n = 10) (p < 0,001).
A continuación, detectamos DA y 5-HT contenidos en ambos hypothalamuses para observar las diferencias de neurotransmisor central. Resultados (figura 6) demuestran que DA en el hipotálamo y la proporción de DA a la 5-HT reduce significativamente en el grupo modelo (n = 10) en comparación con el grupo control (n = 10) (p < 0,05, p < 0.01), mientras que el contenido de 5-HT aumenta significativamente (p < 0,05).
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57362/57362fig1.jpg"> Figura 1: esquema de la caja de plataforma múltiple. Vista frontal (A). (B) vista superior. La caja de plataforma múltiple es un tanque plástico coverless (110 × 60 × 40 cm3) con quince plataformas de acrílico en la parte inferior y un grifo en el lado lateral. Cada plataforma consiste en un pilar y un piso circular (d = 6,5 cm) más grande que la parte superior del pilar de la plataforma. Las plataformas (h = 8 cm) distribuir en tres filas y cinco columnas. Las plataformas adyacentes son 10 cm de separación en las columnas y las filas 13 cm. El tanque puede contener un máximo de 15 ratas. <a href="/files/ftp_upload/57362/57362fig1large.jpg" target="_blank">Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57362/57362fig2.jpg"> Figura 2: una foto del modelo. El pie de rata en la plataforma fue el día 15 de modelado. Su cabello seco y ojos tenues indican un estado de fatiga evidente.
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57362/57362fig3.jpg"> Figura 3: Análisis de los OFT. (A) comparación de la frecuencia de actividades verticales. Los datos se presentan como media ± SEM (n = 10). Con varianza desigual (F = 9.877, p = 0.006 < 0.05), significación se determinó mediante la prueba t de muestras independientes, t = 2.226, p = 0.049 < 0.05. La frecuencia de la actividad vertical (cría) disminuye en ratas modelo (n = 10) en comparación con las ratas control (n = 10). (B) una comparación de la velocidad media de la actividad voluntaria. Los datos se presentan como media ± IQR (n = 10). Significancia se determinó mediante U de Mann-Whitney prueba, z =-2.685, p = 0.007 < 0.01. La velocidad media de la actividad voluntaria en las ratas modelo disminuye en comparación con ratas control. (C) comparación de la latencia de la salida del anillo entrada. Los datos se presentan como media ± SEM (n = 10). Con varianza desigual (F = 5.748, p = 0.028 < 0.05), significación se determinó mediante la prueba t, t =-3.724, p = 0.03 < 0.01. La latencia de la salida del anillo entrada aumenta en ratas de modelo, lo que significa que pasan más tiempo antes de entrar en el anillo hacia fuera en comparación con ratas control. Nota: p< 0.05 (*); p <0.01 (*); p < 0,001 (*).
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57362/57362fig4.jpg"> Figura 4: Análisis de test EPM (A) comparación de frecuencia de movimientos de brazo abierto. Los datos se presentan como media ± SEM (n = 10). Con igual varianza (F = 0.982, p = 0.348 > 0.05), significación se determinó mediante la prueba t, t = 2.710, p = 0,014 < 0.05. La frecuencia de movimientos de brazo abierto en ratas modelo (n = 10) disminuye en comparación con las ratas control (n = 10). (B) comparación de duración de brazo abierto. Los datos se presentan como media ± SEM (n = 10). Con igual varianza (F = 0.100, p = 0.755 > 0.05), significación se determinó mediante la prueba t, t = 3.304, p = 0.004 < 0.01. La duración de brazo abierto en modelo ratas disminuye en comparación con ratas control, que significa que las ratas modelo pasan menos tiempo en el brazo abierto. (C) comparación de frecuencia de las entradas de cierre del brazo. Los datos se presentan como media ± SEM (n = 10). Con igual varianza (F = 0.141, p = 0.712 > 0.05), significación se determinó mediante la prueba t, t =-2.466, p = 0.024 < 0.05. La frecuencia de las entradas del brazo cercano en modelo de ratas aumenta en comparación con ratas control. (D) comparación de duración en brazo cercano. Los datos se presentan como media ± SEM (n = 10). Con varianza desigual (F = 4.796, p = 0,042 < 0.05), significación se determinó mediante la prueba t, t =-2.736, p = 0.0016 < 0.05. La duración del brazo cercano modelo ratas aumentos en comparación con ratas control, que significa que las ratas modelo pasan más tiempo en el brazo de cierre. Nota: p < 0.05 (*); p <0.01 (*); p < 0,001 (*). <a href="/files/ftp_upload/57362/57362fig4large.jpg" target="_blank">Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.</a>
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57362/57362fig5.jpg"> Figura 5: Análisis de natación exhaustivo test. Los datos se presentan como media ± IQR (n = 10) y se reportan como p < 0.05 (*) p < 0.01 (*) p < 0,001 (*). Significancia se determinó mediante U de Mann-Whitney prueba, z =-3.326, p = 0,001. El tiempo de la natación de las ratas de modelo (n = 10) es significativamente menor que las ratas de control (n = 10).
<img alt="Figure 6" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57362/57362fig6.jpg"> Figura 6: Análisis de contenido de neurotransmisor central. (A) comparación DA contenido. Los datos se presentan como media ± SEM (n = 10). Con igual varianza (F = 0.088, p = 0.771 > 0.05), significación se determinó mediante la prueba t, t = 3.717, p = 0,002 < 0.01. El contenido de DA en ambos hypothalamuses disminuye en ratas modelo (n = 10), en comparación con las ratas de control (n = 10). (B) comparación de contenido de 5-HT. Los datos se presentan como media ± SEM (n = 10). Con varianza desigual (F = 5.282, p = 0.034 < 0.05), significación se determinó mediante la prueba t, t =-2.997, p = 0.012 < 0.05. El contenido de 5-HT en ambos hypothalamuses disminuye en ratas de la modelo, en comparación con las ratas control. (C) comparación de proporción. Los datos se presentan como media ± IQR (n = 10). Significancia se determinó mediante U de Mann-Whitney prueba, z =-3.175, p = 0,001. La relación DA para 5-HT disminuye significativamente en las ratas de la modelo, en comparación con las ratas control. Nota: p < 0.05 (*); p <0.01 (*); p < 0,001 (*).

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A Rat Model of Central Fatigue Using a Modified Multiple Platform Method

Aquí, presentamos un protocolo para introducir un modelo de rata de la fatiga central mediante la modificación del método de plataforma múltiples (MMPM).

Modelo de una rata de la fatiga Central mediante la método de plataforma múltiple

In this article, we introduced a rat model of central fatigue using the modified multiple platform method (MMPM). The Multiple Platform box was designed ...

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Nanyang Technological University

Research

JoVE Journal

Neuroscience

8.9K vistas.  Beijing University of Chinese Medicine. Aquí, presentamos un protocolo para introducir un modelo de rata de la fatiga central mediante la modificación del método de plataforma múltiples (MMPM).

Video: A Rat Model of Central Fatigue Using a Modified Multiple Platform Method

Application of a NMDA Receptor Conductance in Rat Midbrain Dopaminergic Neurons Using the Dynamic Clamp Technique

Neuroscientists study the function of the brain by investigating how neurons in the brain communicate. Many investigators look at changes in the electrical activity of one or more neurons in response to an experimentally-controlled input. The electrical activity of neurons can be recorded in isolated brain slices using patch clamp techniques with glass micropipettes. Traditionally, experimenters can mimic neuronal input by direct injection of current through the pipette, electrical stimulation of the other cells or remaining axonal connections in the slice, or pharmacological manipulation by receptors located on the neuronal membrane of the recorded cell.
Direct current injection has the advantages of passing a predetermined current waveform with high temporal precision at the site of the recording (usually the soma). However, it does not change the resistance of the neuronal membrane as no ion channels are physically opened. Current injection usually employs rectangular pulses and thus does not model the kinetics of ion channels. Finally, current injection cannot mimic the chemical changes in the cell that occurs with the opening of ion channels.
Receptors can be physically activated by electrical or pharmacological stimulation. The experimenter has good temporal precision of receptor activation with electrical stimulation of the slice. However, there is limited spatial precision of receptor activation and the exact nature of what is activated upon stimulation is unknown. This latter problem can be partially alleviated by specific pharmacological agents. Unfortunately, the time course of activation of pharmacological agents is typically slow and the spatial precision of inputs onto the recorded cell is unknown.
The dynamic clamp technique allows an experimenter to change the current passed directly into the cell based on real-time feedback of the membrane potential of the cell (Robinson and Kawai 1993, Sharp et al., 1993a,b; for review, see Prinz et al. 2004). This allows an experimenter to mimic the electrical changes that occur at the site of the recording in response to activation of a receptor. Real-time changes in applied current are determined by a mathematical equation implemented in hardware.
We have recently used the dynamic clamp technique to investigate the generation of bursts of action potentials by phasic activation of NMDA receptors in dopaminergic neurons of the substantia nigra pars compacta (Deister et al., 2009; Lobb et al., 2010). In this video, we demonstrate the procedures needed to apply a NMDA receptor conductance into a dopaminergic neuron.

In this video, we demonstrate how to apply a conductance into a dopaminergic neuron recorded in the whole cell configuration in rat brain slices. This technique is called the dynamic clamp.

Aplicación de una conductancia del receptor NMDA en las neuronas dopaminérgicas del mesencéfalo de rata con la técnica de sujeción dinámica

Neuroscientists study the function of the brain by investigating how neurons in the brain communicate. Many investigators look at changes in the ...

Investigación

Neurociencias

Regioselective Biolistic Targeting in Organotypic Brain Slices Using a Modified Gene Gun

Transfection of DNA has been invaluable for biological sciences and with recent advances to organotypic brain slice preparations, the effect of various heterologous genes could thus be investigated easily while maintaining many aspects of in vivo biology. There has been increasing interest to transfect terminally differentiated neurons for which conventional transfection methods have been fraught with difficulties such as low yields and significant losses in viability. Biolistic transfection can circumvent many of these difficulties yet only recently has this technique been modified so that it is amenable for use in mammalian tissues.
New modifications to the accelerator chamber have enhanced the gene gun&#39;s firing accuracy and increased its depths of penetration while also allowing the use of lower gas pressure (50 psi) without loss of transfection efficiency as well as permitting a focused regioselective spread of the particles to within 3 mm. In addition, this technique is straight forward and faster to perform than tedious microinjections. Both transient and stable expression are possible with nanoparticle bombardment where episomal expression can be detected within 24 hr and the cell survival was shown to be better than, or at least equal to, conventional methods. This technique has however one crucial advantage: it permits the transfection to be localized within a single restrained radius thus enabling the user to anatomically isolate the heterologous gene&#39;s effects. Here we present an in-depth protocol to prepare viable adult organotypic slices and submit them to regioselective transfection using an improved gene gun.

Recent improvements in organotypic brain slice preparations have permitted their exploitation for biotechnological applications. Organotypic slices maintain local structural characteristics of in vivo biology, including functional synaptic connections. Here we present a regioselective biolistic delivery method to label and genetically manipulate these slices.

Regioselectiva biolística Focalización en Organotípicos cerebro rebanadas Usando una pistola de genes Modificado

Transfection of DNA has been invaluable for biological sciences and with recent advances to organotypic brain slice preparations, the effect of various ...

A Method of Nodose Ganglia Injection in Sprague-Dawley Rat

Afferent signaling via the vagus nerve transmits important general visceral information to the central nervous system from many diverse receptors located in the organs of the abdomen and thorax. The vagus nerve communicates information from stimuli such as heart rate, blood pressure, bronchopulmonary irritation, and gastrointestinal distension to the nucleus of solitary tract of the medulla. The cell bodies of the vagus nerve are located in the nodose and petrosal ganglia, of which the majority are located in the former. The nodose ganglia contain a wealth of receptors for amino acids, monoamines, neuropeptides, and other neurochemicals that can modify afferent vagus nerve activity. Modifying vagal afferents through systemic peripheral drug treatments targeted at the receptors on nodose ganglia has the potential of treating diseases such as sleep apnea, gastroesophageal reflux disease, or chronic cough. The protocol here describes a method of injection neurochemicals directly into the nodose ganglion. Injecting neurochemicals directly into the nodose ganglia allows study of effects solely on cell bodies that modulate afferent nerve activity, and prevents the complication of involving the central nervous system as seen in systemic neurochemical treatment. Using readily available and inexpensive equipment, intranodose ganglia injections are easily done in anesthetized Sprague-Dawley rats.

Afferent vagal signaling transmits important information to central nervous system from receptors located in organs of the abdomen and thorax. The nodose ganglia of vagus nerves contain many types of receptors that modulate vagal activity. This protocol describes a method of local injections of neurochemicals into the nodose ganglia.

Un método de nodose Ganglios Inyección en rata Sprague-Dawley

Afferent signaling via the vagus nerve transmits important general visceral information to the central nervous system from many diverse receptors located ...

Fabrication of High Contact-Density, Flat-Interface Nerve Electrodes for Recording and Stimulation Applications

Many attempts have been made to manufacture multi-contact nerve cuff electrodes that are safe, robust and reliable for long term neuroprosthetic applications. This protocol describes a fabrication technique of a modified cylindrical nerve cuff electrode to meet these criteria. Minimum computer-aided design and manufacturing (CAD and CAM) skills are necessary to consistently produce cuffs with high precision (contact placement 0.51 &#177; 0.04 mm) and various cuff sizes. The precision in spatially distributing the contacts and the ability to retain a predefined geometry accomplished with this design are two criteria essential to optimize the cuff&#39;s interface for selective recording and stimulation. The presented design also maximizes the flexibility in the longitudinal direction while maintaining sufficient rigidity in the transverse direction to reshape the nerve by using materials with different elasticities. The expansion of the cuff&#39;s cross sectional area as a result of increasing the pressure inside the cuff was observed to be 25% at 67 mm Hg. This test demonstrates the flexibility of the cuff and its response to nerve swelling post-implant. The stability of the contacts&#39; interface and recording quality were also examined with contacts&#39; impedance and signal-to-noise ratio metrics from a chronically implanted cuff (7.5 months), and observed to be 2.55 &#177; 0.25 k&#8486; and 5.10 &#177; 0.81 dB respectively.

This article provides a detailed description on the fabrication process of a high contact-density flat interface nerve electrode (FINE). This electrode is optimized for recording and stimulating neural activity selectively within peripheral nerves.

Fabricación de alta densidad, Contacto-Interface plana Electrodos nerviosas para aplicaciones de registro y estimulación

Many attempts have been made to manufacture multi-contact nerve cuff electrodes that are safe, robust and reliable for long term neuroprosthetic ...

Dynamic Quantitative Sensory Testing to Characterize Central Pain Processing

Central facilitation and modulation of incoming nociceptive signals play an important role in the perception of pain. Disruption in central pain processing is present in many chronic pain conditions and can influence responses to specific therapies. Thus, the ability to precisely describe the state of central pain processing has profound clinical significance in both prognosis and prediction. Because it is not practical to record neuronal firings directly in the human spinal cord, surrogate behavior tests become an important tool to assess the state of central pain processing. Dynamic QST is one such test, and can probe both the ascending facilitation and descending modulation of incoming nociceptive signals via TS and CPM, respectively. Due to the large between-individual variability in the sensitivity to noxious signals, standardized TS and CPM tests may not yield any meaningful data in up to 50% of the population due to floor or ceiling effects. We present methodologies to individualize TS and CPM so we can capture these measures in a broader range of individuals than previously possible. We have used these methods successfully in several studies at the lab, and data from one ongoing study will be presented to demonstrate feasibility and potential applications of the methods.

By assessing pain in response to repetitive or different types of standardized stimuli, dynamic quantitative sensory testing (QST) can reveal changes in the central processing of pain. We present methods to optimize and individualize two dynamic QST measures: temporal summation (TS) and conditioned pain modulation (CPM).

Dinámica de análisis sensorial cuantitativo para caracterizar central de procesamiento del dolor

Central facilitation and modulation of incoming nociceptive signals play an important role in the perception of pain. Disruption in central pain ...

Measuring Progressive Neurological Disability in a Mouse Model of Multiple Sclerosis

After intracerebral infection with the Theiler's Murine Encephalomyelitis Virus (TMEV), susceptible SJL mice develop a chronic-progressive demyelinating disease, with clinical features similar to the progressive forms of multiple sclerosis (MS). The mice show progressive disability with loss of motor and sensory functions, which can be assessed with multiple apparatuses and protocols. Among them, the Rotarod performance test is a very common behavioral test, its advantage being that it provides objective measurements, but it is often used assuming that it is straightforward and simple. In contrast to visual scoring systems used in some models of MS, which are highly subjective, the Rotarod test generates an objective, measurable, continuous variable (i.e., length of time), allowing almost perfect inter-rater concordances. However, inter-laboratory reliability is only achieved if the various testing parameters are replicated. In this manuscript, recommendations of specific testing parameters, such as size, speed, and acceleration of the rod; amount of training given to the animals; and data processing, are presented for the Rotarod test.

An optimized testing protocol is presented in this paper for the Rotarod performance test, used for measuring progressive neurological disability in TMEV-infected mice.

La medición de la discapacidad neurológica progresiva en un modelo de ratón de la esclerosis múltiple

After intracerebral infection with the Theiler's Murine Encephalomyelitis Virus (TMEV), susceptible SJL mice develop a chronic-progressive demyelinating ...

A Volumetric Method for Quantification of Cerebral Vasospasm in a Murine Model of Subarachnoid Hemorrhage

Subarachnoid hemorrhage (SAH) is a subtype of hemorrhagic stroke. Cerebral vasospasm that occurs in the aftermath of the bleeding is an important factor determining patient outcome and is therefore frequently taken as a study endpoint. However, in small animal studies on SAH, quantification of cerebral vasospasm is a major challenge. Here, an ex vivo method is presented that allows quantification of volumes of entire vessel segments, which can be used as an objective measure to quantify cerebral vasospasm. In a first step, endovascular casting of the cerebral vasculature is performed using a radiopaque casting agent. Then, cross-sectional imaging data are acquired by micro computed tomography. The final step involves 3-dimensional reconstruction of the virtual vascular tree, followed by an algorithm to calculate center lines and volumes of the selected vessel segments. The method resulted in a highly accurate virtual reconstruction of the cerebrovascular tree shown by a diameter-based comparison of anatomical samples with their virtual reconstructions. Compared with vessel diameters alone, the vessel volumes highlight the differences between vasospastic and non-vasospastic vessels shown in a series of SAH and sham-operated mice.

The goal of this article is to present a method that allows a 3-dimensional reconstruction of the cerebrovascular tree in mice after micro computed tomography and determination of volumes of entire vessel segments that can be used to quantify cerebral vasospasm in murine models of subarachnoid hemorrhage.

Un método volumétrico para la cuantificación de vasoespasmo Cerebral en un modelo murino de hemorragia subaracnoidea

Subarachnoid hemorrhage (SAH) is a subtype of hemorrhagic stroke. Cerebral vasospasm that occurs in the aftermath of the bleeding is an important factor ...

Direct Injection of a Lentiviral Vector Highlights Multiple Motor Pathways in the Rat Spinal Cord

Introducing proteins of interest into cells in the nervous system is challenging due to innate biological barriers that limit access to most molecules. Injection directly into spinal cord tissue bypasses these barriers, providing access to cell bodies or synapses where molecules can be incorporated. Combining viral vector technology with this method allows for introduction of target genes into nervous tissue for the purpose of gene therapy or tract tracing. Here a virus engineered for highly efficient retrograde transport (HiRet) is introduced at the synapses of propriospinal interneurons (PNs) to encourage specific transport to neurons in the spinal cord and brainstem nuclei. Targeting PNs takes advantage of the numerous connections they receive from motor pathways such as the rubrospinal and reticulospinal tracts, as well as their interconnection with each other throughout spinal cord segments. Representative tracing using the HiRet vector with constitutively active green fluorescent protein (GFP) shows high fidelity details of cell bodies, axons and dendritic arbors in thoracic PNs and in reticulospinal neurons in the pontine reticular formation. HiRet incorporates well into brainstem pathways and PNs but shows age dependent integration into corticospinal tract neurons. In summary, spinal cord injection using viral vectors is a suitable method for introduction of proteins of interest into neurons of targeted tracts.

This protocol demonstrates injection of a retrogradely transportable viral vector into rat spinal cord tissue. The vector is taken up at the synapse and transported to the cell body of target neurons. This model is suitable for retrograde tracing of important spinal pathways or targeting cells for gene therapy applications.

Inyección directa de un Vector lentivirales destaca múltiples caminos del Motor en la médula espinal de rata

Introducing proteins of interest into cells in the nervous system is challenging due to innate biological barriers that limit access to most molecules. ...

Dissection and Isolation of Murine Glia from Multiple Central Nervous System Regions

The methods presented here demonstrate laboratory procedures for the dissection of four different regions of the central nervous system (CNS) from murine neonates for the isolation of glial subpopulations. The purpose of the procedure is to dissociate microglia, oligodendrocyte progenitor cells (OPCs), and astrocytes from cortical, cerebellar, brainstem, and spinal cord tissue to facilitate further in vitro analysis. The CNS region isolation procedures allow for the determination of regional heterogeneity among glia in multiple cell culture systems. Rapid CNS region isolation is performed, followed by the mechanical removal of meninges to prevent meningeal cell contamination of glia. This protocol combines gentle tissue dissociation and plating on a specified matrix designed to preserve cell integrity and adherence. Isolating mixed glia from multiple CNS regions provides a comprehensive analysis of potentially heterogenous glia while maximizing the use of individual experimental animals. Additionally, following dissociation of regional tissue, mixed glia are further divided into multiple cell types including microglia, OPCs, and astrocytes for use in either single cell type, cell culture plate inserts, or co-culture systems. Overall, the demonstrated techniques provide a comprehensive protocol of broad applicability for careful dissection of four individual CNS regions from murine neonates and includes methods for the isolation of three individual glia cell types to examine regional heterogeneity in any number of in vitro cell culture systems or assays.

Here we present a protocol for in vitro isolation of multiple glial cell populations from a mouse CNS. This method allows for the segregation of regional microglia, oligodendrocyte precursor cells, and astrocytes to study the phenotypes of each in a variety of culture systems.

Disección y aislamiento de la glía murina de múltiples regiones del sistema nervioso central

The methods presented here demonstrate laboratory procedures for the dissection of four different regions of the central nervous system (CNS) from murine ...

A Hydrophobic Tissue Clearing Method for Rat Brain Tissue

Hydrophobic tissue clearing methods are easily adjustable, fast, and low-cost procedures that allows for the study of a molecule of interest in unaltered tissue samples. Traditional immunolabeling procedures require cutting the sample into thin sections, which restricts the ability to label and examine intact structures. However, if brain tissue can remain intact during processing, structures and circuits can remain intact for the analysis. Previously established clearing methods take significant time to completely clear the tissue, and the harsh chemicals can often damage sensitive antibodies. The iDISCO method quickly and completely clears tissue, is compatible with many antibodies, and requires no special lab equipment. This technique was initially validated for the use in mice tissue, but the current protocol adapts this method to image hemispheres of control and transgenic rat brains. In addition to this, the present protocol also makes several adjustments to preexisting protocol to provide clearer images with less background staining. Antibodies for Iba-1 and tyrosine hydroxylase were validated in the HIV-1 transgenic rat and in F344/N control rats using the present hydrophobic tissue clearing method. The brain is an interwoven network, where structures work together more often than separately of one another. Analyzing the brain as a whole system as opposed to a combination of individual pieces is the greatest benefit of this whole brain clearing method.

Here we present a hydrophobic tissue clearing method that allows for the viewing of target molecules as part of intact brain structures. This technique has now been validated for F344/N control and HIV-1 transgenic rats of both sexes.

Un método de limpieza de tejido hidrófobo para el tejido cerebral de rata

Hydrophobic tissue clearing methods are easily adjustable, fast, and low-cost procedures that allows for the study of a molecule of interest in unaltered ...