この作品は、日本学術振興会、CNRS、日本学術振興会科研費助成番号 26860858、ナリシゲ神経科学研究助成の年度 2013年研究交流によって支えられました。有用な議論、夫妻真理子原田芝と塩谷恭子に感謝します。優れたテクニカル サポート恵美田中律子真希、睦坂本マリ古田をありがとうございます。

実験動物の世話と国立脳と循環器病センター、吹田、日本の利用委員会によって承認されたプロトコルに従ってすべての実験を行った。
1. 動植物 MIUH 手術のための材料を準備しなさい
<ol><li>17、妊娠日タイミング妊娠ラットを準備、すなわち胚日 17 (E17)。ダムの平均体重が 307.0 ± 40.7 g (平均 ± SD、 n = 9)。</li>
	<li>金属マイクロ コイル; を準備します。内径 0.24 mm、ゴールド コーティングのスチール製。</li>
	<li>材料表に従ってすべての材料を準備します。</li>
</ol>2. MIUH 手術を準備します。
<ol><li>ラットの配置のための 37 ° C で加熱パッドをウォーム アップします。</li>
	<li>加熱パッドでの滅菌のおむつを配置します。</li>
	<li>37 ° c 水のお風呂で暖かく滅菌生理食塩水</li>
</ol>3. MIUH 手術を行う
<ol><li>無菌条件下での手術の手順を実行します。コイル、鉗子、使用前に 70% アルコールで針を消毒します。滅菌手袋を使用し、時折エタノール スプレーを適用することで消毒します。</li>
	<li>麻酔誘導ボックスにラットを配置します。ボックス (約 5 分) に 4% イソフルランをご紹介します。</li>
	<li>後動物誘導ボックスで麻酔をかけられ徹底的に仰臥位で加熱パッドに滅菌のおむつにラットを配置します。つま先ピンチへの応答の欠乏によって麻酔の深さを確認します。鼻の円錐形を 1.5 から 2.0 パーセント イソフルランを維持します。</li>
	<li>骨盤のアーチ部にへそから腹部脱毛泡を適用します。数分後脱毛泡ペーパー タオルで拭き取ってください。髭剃りは、脱毛フォームの代用として使えます。</li>
	<li>皮膚の depilated 領域にヨード消毒液に浸したガーゼを適用します。</li>
	<li>外科的切開部以外の腹部をカバーする円形開口手術用覆布を配置します。ガーゼのいくつかの部分は、ドレープの代用として使えます。</li>
	<li>手術用メスによる切開約 2.5 cm を作るおへそに向かってまっすぐに恥骨の上端から下腹部に長い。下にある筋層切開を行います。</li>
	<li>滅菌ガーゼのドレープ、開口部の周りのいくつかの部分を置き、温めた生理食塩水とガーゼが濡れています。</li>
	<li>切開部から子宮角の部分が出てくるので、そっと、腹部の両方の側面を押してください。</li>
	<li>70% エタノールで外科医の手を消毒します。</li>
	<li>軽く引いて全体の子宮角腹腔内から手動で鉗子を使用せず。手術用鉗子を使用してお勧めできません、彼らは簡単に変わったり、強く圧縮することにより壊れやすい子宮、胎児血管を損傷があります。</li>
	<li>湿らせたガーゼに子宮角を配置します。</li>
	<li>その他の子宮角の同じ手順を実行します。</li>
	<li>胎児の数をカウントします。</li>
	<li>手術中に子宮を温かくウェット保つために頻繁温めた生理食塩水を適用します。<ol>
<li>それはあまりにも多くの生理食塩水を吸収したときは、おむつを変更します。安定性を維持するために 70% のエタノールとヨウ素の器械のヒント消毒手袋を繰り返します。器械の滅菌のヒントから非滅菌の指を保つことが重要です。</li>
	</ol>
</li>
	<li>顕微鏡下で卵巣と子宮動脈の主なアーケードの近位の部分を識別します。 注: それは胎盤に枝からメインのアーケードを区別するために重要です。子宮角の反転時外科手術より簡単かもしれないことに注意してください。時折、アーケードの非常に近位の部分にコイルを適用することは難しいため、腹腔内の奥深くに位置し、胎盤に動脈が非常にアーケードの近位部分の近くにあります。この場合、コイルは、オフのプロセス最初のブランチ フォーク後アーケードの部分に適用できます。</li>
	<li>鉗子とそれと平行に走る静脈から動脈を分離し、それらの間のスペースを作る。</li>
	<li>動脈の下に文字列 (絹縫合糸 4.0、5 cm の長さ) の作品を配置します。</li>
	<li>動脈を持ち上げたし、壊れやすい静脈から分離、鉗子で文字列の両端を持ち上げます。</li>
	<li>一方で微細鉗子で、病巣の端を持ち、リフトの動脈 (図 2.1) の横にある病巣を配置します。</li>
	<li>リフトの動脈を回転するには、動脈周囲病巣をラップする、病巣の周りの文字列を使用します。動脈動脈 (図 2.2) 周りのコイルを回転するよりもコイルの周りを回転する方が簡単です。</li>
	<li>(コイルがある 5 ターン) 動脈 3 または 4 回転を回転した後、他の端にコイルを開催するサイトを変更します。動脈鉗子でラップされているコイルのエッジを保持します。その文字列リフト動脈コイルの反対側のサイトを変更します。動脈コイルの周りを回転させるので、コイル完全に (5 ターン) ラップ動脈 (図 2.3、2.4)。</li>
	<li>文字列を削除します。</li>
	<li>他の 3 つの動脈の同じ手順を実行します。</li>
	<li>メモ子宮に生理食塩水を温めた頻繁に適用することが重要になります。胎児の死亡率が増加し、低体温症に対する神経保護作用があります。</li>
	<li>腹腔内に子宮角をそっと返します。鉗子で腹壁切開の端を持ち上げる簡単にこの手順をすることができます。</li>
	<li>スティッチ腹部の筋肉と、スティッチ縫合糸 (絹糸 4.0) で腹部の皮膚。それぞれのスティッチ、すなわち単一縫合後縫合糸を結ぶ。</li>
	<li>外科的切開のあちこちにヨード消毒液に浸したガーゼを適用します。</li>
	<li>皮下に 0.5 mg/kg 体重で鎮痛剤メロキシカムを管理します。</li>
	<li>30 分温めケージでの回復を可能にします。チェック動物完全に目を覚まし、ケージの周りに移動する場合は、ホーム ケージに戻ります。</li>
</ol>

<ol>
	<li>Ohshima, M., 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=Mild+intrauterine+hypoperfusion+reproduces+neurodevelopmental+disorders+observed+in+prematurity.">Mild intrauterine hypoperfusion reproduces neurodevelopmental disorders observed in prematurity.</a> Sci Rep. 6, 39377 (2016).</li><li>Anderson, P., Doyle, L. W., Victorian Infant Collaborative Study, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Neurobehavioral+outcomes+of+school-age+children+born+extremely+low+birth+weight+or+very+preterm+in+the+1990s.">Neurobehavioral outcomes of school-age children born extremely low birth weight or very preterm in the 1990s.</a> JAMA. 289 (24), 3264-3272 (2003).</li><li>Levine, T. 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G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Neurological+outcomes+of+animal+models+of+uterine+artery+ligation+and+relevance+to+human+intrauterine+growth+restriction:+a+systematic+review.">Neurological outcomes of animal models of uterine artery ligation and relevance to human intrauterine growth restriction: a systematic review.</a> Dev Med Child Neurol. 57 (5), 420-430 (2015).</li><li>Delcour, M., 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=Neuroanatomical,+sensorimotor+and+cognitive+deficits+in+adult+rats+with+white+matter+injury+following+prenatal+ischemia.">Neuroanatomical, sensorimotor and cognitive deficits in adult rats with white matter injury following prenatal ischemia.</a> Brain Pathol. 22 (1), 1-16 (2012).</li></ol>

著者が明らかに何もありません。

両方の子宮角の卵巣と子宮動脈栓塞狭窄は、すべての胎盤と胎児の一貫性と再現性のある子宮血流の低下を生成します。血流の低下のレベルは、異なる内径マイクロ コイルを使用して変更できます。マイクロ コイル内径 0.24 mm を持つ動脈狭窄したダムから生まれた仔は、IUGR と早産 (詳細については参考 1 を参照) を示しています。子犬は、早産児にみられる症状のような神経解剖学的および行動の変化を示します。これらの神経解剖学的変化、心室の拡大、皮質と脳梁の間伐や脳重量がない明白なセル損失または嚢胞性病変1の減少があります。行動の変化を観察、遅延が含まれます新生児反射、減らされた筋肉強さおよび自発1に変更します。
子宮内の虚血を研究に基づいて重症虚血再灌流と短い期間にわたって動物モデルは頻繁に使用される10,11。卵巣と子宮動脈から形成された動脈アーケードの両端がクリッピングすると、ブロックされている (胎盤と胎児を含む) 子宮角への血液供給が完全に停止します。したがって、クリップの継続時間が短い、する必要があります。 または胎児が死にます。しかし、臨床の現場でその長期にわたる軽度低灌流は、1 時間以内に子宮と完全な回復への血流の急激な封鎖ではなくより頻繁発生可能性があります推測された.
縫合結紮子宮動脈、両側卵巣動脈と大動脈の間のいくつかの内部空間の葉のクリッピングを含むそれらのアーケードの 1 つまたは両方の端を含む齧歯動物モデルは軽度延長ののみ利用可能なモデルをされています。子宮血流の低下13,14,16,19,20。これらの結紮とクリッピング モデルすなわち低再現性を持って、いくつか胎児のみが存続し、血流の低下に苦しみます。子宮頸部と腟に近い位置にある胎児を受けるに対し子宮角の上部すなわち、卵巣に最も近い位置胎児は深遠な虚血に服従する縫合結紮によって卵巣動脈で血液の流れがブロックされると、最小限または12を供給する血液の減少がないです。
プロトコルで 3 つの重要な手順があります。卵巣と子宮動脈の主なアーケードの近位部分を識別することは不可欠です。主な動脈アーケードは、胎盤に多数の枝を持っています。いくつかのこれらの分岐動脈直径の大きい、時々 主要な動脈とほぼ同じ大きさ。したがって、いくつかの他の分枝動脈の中から主要な動脈を区別する混乱することができます。主な動脈アーケードは直径が大きくないことに注意してください。アーケードの横に流れる静脈は動脈よりも直径の数倍大きいです。動脈は、手術の刺激への応答を締めつけにより、狭く、さらになるかもしれません。それと一緒に実行している静脈から動脈を分離する、繊細な作業です。動脈の外膜はアーケードの大半を通じて静脈と連絡を密に、です。静脈出血簡単に鉗子で触れたときこと注意してください。暖かいウェット子宮を維持することです重要です;さもなければ、ダムと胎児苦しむことがありますストレスや、脱水症、何人の胎児は配信前に失われる可能性があります。このコイル狭窄モデル技法の制限が必要な長い手術時間です。約 60 分の期間は、4 つのコイルを適用することによって手術を完了する必要です。この長い手術時間は胎児とダムに追加ストレスを引き起こす可能性があります。
本稿で提示したモデルは MIUH の関連性と再現性の高いモデルで、最も臨床的に考えます。このモデルにより IUGR の MIUH の時間と縦方向の影響の評価。

子宮内の成長の制限 (IUGR) (として知られている胎児発育制限) 児 (出生体重 <妊娠年齢の 10 パーセンタイル)、(< 妊娠 37 週で生まれた)、早産や低出産 (< 2500 g) の重量を占めるすべての新生児2,3のほぼ 10%。これらの幼児の多くは脳性麻痺および発達障害 (注意欠陥/多動性障害 (ADHD) や学習障害など) 3,4,5などの神経学的な問題を呈する。それらの条件の類似性とその病因と成果の違いがあります。IUGR の病因は、多因子性と胎盤機能不全子宮内血流の低下に関連付けられている、非異常胎児7の最も一般的な原因と見なされます。早産の病因は多因子同様、絨毛羊膜炎、最も頻繁な原因8。
脳の発達に軽度子宮内低灌流 (MIUH) の影響は不明です。現在子宮内低灌流/虚血の利用可能な動物モデルは主に重度の低灌流や虚血再灌流9,10,11の有無のグラデーションの明度を含みます。臨床設定でただし、MIUH の場合はそのような厳しい条件を含むものよりもはるかに頻繁に考慮されます。MIUH の現在利用できるモデルは、いずれか、子宮または卵巣動脈および両側卵巣動脈と大動脈の開存性12,13を持つクリップを含む齧歯動物モデルの縫合結紮を含む齧歯動物モデル 14,15,16,17。これらのモデルの欠点の 1 つは深遠な低灌流と胎児から子宮動脈アーケード内での胎児の位置によっては、ほぼ無傷の血流と胎児に至るまで、広範な間胎児変動と卵巣動脈。これらのモデルの別の欠点は誕生後各胎児の位置を区別することはできません。したがって、研究者は生れの後個々 の子犬で経験した子宮内血流の低下の重症度を区別できません。
複数の動脈狭窄1を含む MIUH のラットのモデルを開発しました。ラッピングの卵巣と子宮動脈周囲 0.24 mm の内径の金属マイクロ コイルにより、狭窄がない閉塞、血管 (図 1)。重要なしかし、軽度の減少を誘導する胚日 17 (人間18胚週間 20-25 に相当) に両側の子宮および卵巣動脈、子宮を供給する動脈の近位部でこれらのマイクロ コイルの適用胎盤と胎児への血流。コイルが子宮を供給すべての 4 つの動脈に適用された後、血流の減少はほとんど同じそれぞれの胎盤と胎児の間で。胎児死亡率は 20% 未満です。子犬は、通常よりも 1 〜 2 日以前 (萌芽期日 21-22) 自然分娩で生まれています。展示大幅低出生重み1ほとんどすべての子犬が生まれています。1明白な組織に損傷を与えることがなく、灰色および白い問題のボリュームが減少します。子犬を呈する新生児反射、筋肉の弱さ、および変更された自発1取得が遅れて。このモデルは臨床徴候や症状、IUGR; 途中で生まれる子供を模倣します。子供生まれた早産展示削減グレーと白質容積白質傷害6、存在の有無、神経学的な開発のマイルス トーンを遅延 ADHD 3,5; など行動上の問題が生じるIUGR 児では、最小限の神経解剖学的変化を展示し、運動・認知の遅延4,7など障害の神経学的な開発のリスクが高い。早産・ IUGR は、条件が異なるが、2 つの条件、すなわち完全言葉の妊娠期間前に未熟な脳に侮辱の基本的なメカニズムを共有します。

<table>
	<tbody>
		<tr>
			<td>Stereomicroscope</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Isoflurane anesthesia machine</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Anesthesia induction box</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Heating pad</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Diaper 30x40 cm</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Depilatory foam or shaver</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Iodine disinfectant solution</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Gauze 10x20 cm&#160;</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Surgical drape 45x45 cm with a round opening 5 cm in diameter</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Spray bottle with ethanol for disinfection</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Cotton swab</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Forceps with large blunt tips</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Forceps with angled fine tips</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Scissors</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Surgical scalpel, blade size is 27mm long (no.10, Axel, AS ONE Corporation, Osaka, Japan)</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Surgical suture needle</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Metal microcoils; inner diameter 0.24 mm, made from gold-coated steel (SAMINI Co. Ltd., Shizuoka, Japan)</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Silk suture 4-0</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sterile saline (0.9% sodium chloride)</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Heating water bath</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Plastic syringes (50ml) and needles (18G)</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

a rat model of mild intrauterine hypoperfusion with microcoil stenosis

子宮内の血流の低下/虚血は子宮内/胎児の成長阻害、早産、低出生体重の主要な原因の一つです。重度の子宮内の虚血のいずれかのモデルまたは子宮内低灌流のグラデーションの明度を持つモデルではこの現象のほとんどの研究を行った。制服軽度子宮内低灌流 (MIUH) のモデルの研究が行われていません。2 つのモデルは、MIUH の研究に使用されている: 子宮および卵巣動脈と動脈アーケードのいずれかの側の縫合結紮に基づくモデルを形成し、両側卵巣動脈と大動脈の開存性を持つクリップに基づく非定常モデル。これら 2 つの齧歯動物モデル MIUH いくつかの制限があります、すべての胎児が子宮角の位置によって MIUH にさらされるなど。MIUH モデルでは、すべての胎児が子宮内低灌流の対等なレベルにさらされます。MIUH は、すべて 4 動脈、子宮をすなわち、餌両側子宮および卵巣動脈の狭窄によって達成されました。
栄養動脈を包んだ金属マイクロ コイルによる動脈の狭窄。マイクロ コイルを制御、最適化、および非常に少しの間動物変動と低死亡率減少した血流を再現することができましたと動脈狭窄を生産、したがって正確な評価を有効にします。0.24 mm の内径マイクロ コイルを用いて, 胎盤と胎児の血流だった穏やか (胎盤の前狭窄レベルから約 30%) 減少します。MIUH モデルの子孫は、明確に神経学的な解剖学的および行動テスト結果の長期的な変化を示します。

すなわち、子宮を栄養動脈、両側の子宮および卵巣動脈のすべてにマイクロ コイルを適用した後すべての胎児が低灌流の対等なレベルにさらされます。0.24 mm の内径のマイクロ コイルのアプリケーションを引き起こすそれにより胎盤と胎児への血流の軽度低下を引き起こすそれらの動脈の狭窄 (図 3; 胎盤で前狭窄レベルから約 30% を参照してください詳細については 1 を参照)。ダムから生まれた子犬は、IUGR (表 1) を示しています。
ダムは、手術後、数日中に性的と思われます。それ以外は、ダム顕著な合併症を提示していない、手術後 1 週間で完全に回復。ダムは配信後に長い時間のために生きることが (死亡率は観察のための 0% 期間)、看護師の子犬に。コイルは、同じ場所に残ります。
テーブル 1。身体の重み (生後 0 日、P0) 出生時と日 P6 8 だった胚日 29 (E29) に相当します。いいえ手術群で子犬を生まれた E23、偽手術群では 1 日早く (E22); を生まれたに対し1 2 日前 (E21-22) 自然分娩で生まれた軽度子宮内低灌流 (MIUH) 群。したがって、E29 ました P6 P8 に子犬の妊娠期間によります。(n = 8-14 グループごとに、各セックスと時間の各ポイントのために) *P < なし手術対 0.01 制御グループとして偽手術群。一方通行 ANOVA、テューキー Kramer テストが続きます。
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56723/56723fig1.jpg"> 図 1。子宮の解剖学的動脈システムのスキーマします。両側の卵巣と子宮動脈の動脈を上流の周り 4 マイクロ コイルを設置されました。点線の矢印は、動脈血の流れの方向を示します。この図は、私たちの前の文書1から変更されています。<a href="//cloudflare-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/56723/56723fig1large.jpg" target="_blank">この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください</a>。
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56723/56723fig2.jpg"> 図 2。動脈をコイルのアプリケーションの例です。1. 文字列で動脈を持ち上げます。横動脈栓塞を配置します。2、病巣周囲の動脈を回転によって、病巣は動脈周囲ラップされます。3 (コイルが 5 ターン) 動脈 3 または 4 回転を回転した後、他の端にコイルを開催するサイトを変更します。一緒に鉗子を用いた動脈コイルのエッジを保持します。その文字列リフト動脈コイルの反対側のサイトを変更します。4. コイル周辺動脈の回転、コイル完全に (5 ターン) ラップ動脈。<a href="//cloudflare-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/56723/56723fig2large.jpg" target="_blank">この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください</a>。
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56723/56723fig3.jpg"> 図 3。子宮の代表的な画像制作レーザー レーザースペックル血流計1.この画像は、コイル狭窄が左の卵巣と子宮動脈で実行された後に左子宮角が右、減少した血流を示します。*: アーケードの卵巣と子宮動脈の狭窄がコイルの場所上部のアスタリスクは卵巣動脈の近位部に対応し、低いものが子宮動脈の近位部分に相当します。点線は、左子宮角の卵巣と子宮動脈のアーケードを示します。赤みを帯びた色は、青みがかった色を示す以下の血流に対しより多くの血流を示します。<a href="//cloudflare-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/56723/56723fig3large.jpg" target="_blank">この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください</a>。

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A Rat Model of Mild Intrauterine Hypoperfusion with Microcoil Stenosis

軽度子宮内血流の低下は、17 日ラットの子宮および卵巣動脈を包んだ金属マイクロ コイルを動脈狭窄によって製作されました。この手順は、出生前の低灌流と子宮内胎児発育制限を生産しました。

栓塞狭窄軽度子宮内血流の低下のモデルラット

Intrauterine hypoperfusion/ischemia is one of the major causes of intrauterine/fetal growth restriction, preterm birth, and low birth weight. Most studies ...

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Nanyang Technological University

Research

JoVE Journal

Neuroscience

10.2K ビュー.  National Cerebral and Cardiovascular Center. 軽度子宮内血流の低下は、17 日ラットの子宮および卵巣動脈を包んだ金属マイクロ コイルを動脈狭窄によって製作されました。この手順は、出生前の低灌流と子宮内胎児発育制限を生産しました。

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

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

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

軽度の外傷性脳損傷後の海馬回路機能の改変に関する調査

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

神経科学

A Protocol for Measuring Cue Reactivity in a Rat Model of Cocaine Use Disorder

Cocaine use disorder (CUD) follows a trajectory of repetitive self-administration during which previously neutral stimuli gain incentive value. Cue reactivity, the sensitivity to cues previously linked with the drug-taking experience, plays a prominent role in human craving during abstinence. Cue reactivity can be assessed as the attentional orientation toward drug-associated cues that is measurable as appetitive approach behavior in both preclinical and human studies. Herein describes an assessment of cue reactivity in rats trained to self-administer cocaine. Cocaine self-administration is paired with the presentation of discrete cues that act as conditioned reinforcers (i.e., house light, stimulus light, infusion pump sounds). Following a period of abstinence, lever presses in the cocaine self-administration context accompanied by the discrete cues previously paired with cocaine infusion are measured as cue reactivity. This model is useful to explore neurobiological mechanisms underlying cue reactivity processes as well as to assess pharmacotherapies to suppress cue reactivity and therefore, modify relapse vulnerability. Advantages of the model include its translational relevance, and its face and predictive validities.&#160;The primary limitation of the model is that the cue reactivity task can only be performed infrequently and must only be used in short duration (e.g., 1 hour), otherwise rats will begin to extinguish the pairing of the discrete cues with the cocaine stimulus. The model is extendable to any positively reinforcing stimulus paired with discrete cues; though particularly applicable to drugs of abuse, this model may hold future applications in fields such as obesity, where palatable food rewards can act as positively reinforcing stimuli.

Cue reactivity is conceptualized as sensitivity to cues linked with drug-taking experiences that contribute to craving and relapse in abstinent humans. Cue reactivity is modeled in rats by measuring attentional orientation toward drug-associated cues that results in appetitive approach behavior in a cue reactivity test following self-administration and forced abstinence.

コカイン使用障害のモデルラットにおけるキュー反応を測定するためのプロトコル

Cocaine use disorder (CUD) follows a trajectory of repetitive self-administration during which previously neutral stimuli gain incentive value. Cue ...

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

In this article, we introduced a rat model of central fatigue using the modified multiple platform method (MMPM). The Multiple Platform box was designed as a water tank with narrow platforms on the bottom. The model rats were put into the tank and stood on the platforms for 14 h (18:00 - 8:00) per day for a consecutive 21 days, with a blank control group set for contrast. At the end of modeling, rats in the model group showed an obvious fatigued appearance. To assess the model, we performed several behavioral tests, including the open field test (OFT), the elevated plus maze (EPM) test, and the exhaustive swimming (ES) test. The results showed that anxiety, spatial cognition impairment, poor muscle performance, and declined voluntary activity presented in model rats confirm the diagnosis of&#160;central fatigue. Changes of the central neurotransmitters also verified the result. In conclusion, the model successfully simulated central fatigue, and future study with the model may help reveal the pathological mechanism of the disease.

Here, we present a protocol to introduce a rat model of central fatigue using the modified multiple platform method (MMPM).

ラット モデル改良を使用して中枢性疲労の複数プラットフォーム メソッド

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

A Novel and Translational Rat Model of Concussion Combining Force and Rotation with In Vivo Cerebral Microdialysis

Persistent cognitive and motor symptoms are known consequences of concussions/mild traumatic brain injury (mTBIs) that can be partly attributable to altered neurotransmission. Indeed, cerebral microdialysis studies in rodents have demonstrated an excessive extracellular glutamate release in the hippocampus within the first 10 min following trauma. Microdialysis offers the clear advantage of in vivo neurotransmitter continuous sampling while not having to sacrifice the animal. In addition to the aforementioned technique, a closed head injury model that exerts rapid acceleration and deceleration of the head and torso is needed, as such a factor is not available in many other animal models. The Wayne State weight-drop model mimics this essential component of human craniocerebral trauma, allowing the induction of an impact on the head of an unrestrained rodent with a falling weight. Our novel and translational rat model combines cerebral microdialysis with the Wayne State weight-drop model to study, in lightly anesthetized and unrestrained adult rats, the acute changes in extracellular neurotransmitter levels following concussion. In this protocol, the microdialysis probe was inserted inside the hippocampus as region of interest, and was left inserted in the brain at impact. There is a high density of terminals and receptors in the hippocampus, making it a relevant region to document altered neurotransmission following concussion. When applied to adult Sprague-Dawley rats, our combined model induced increases in hippocampal extracellular glutamate concentrations within the first 10 min, consistent with the previously reported post-concussion symptomology. This combined weight-drop model provides a reliable tool for researchers to study early therapeutic responses to concussions in addition to repetitive brain injury, since this protocol induces a closed-head mild trauma.

Neurotransmitter alteration is a mechanism of neural dysfunction that occurs after concussion and contributes to the sometimes-catastrophic long-term consequences. This rat model combines microdialysis, allowing in vivo neurotransmitter quantification, with a weight-drop technique exerting rapid acceleration and deceleration of the head and torso, an important factor of human craniocerebral trauma.

生体内脳微小透析における力と回転を組み合わせた脳震盪の新規および翻訳ラットモデル

Persistent cognitive and motor symptoms are known consequences of concussions/mild traumatic brain injury (mTBIs) that can be partly attributable to ...

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

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

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

軽度の外傷性脳損傷を有するラットの海馬における高度な拡散イメージング

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

Applying the RatWalker System for Gait Analysis in a Genetic Rat Model of Parkinson's Disease

Parkinson's disease (PD) is a progressive neurodegenerative disorder caused by the loss of dopaminergic (DA) neurons in the substantia nigra pars compacta. Gait abnormalities, including decreased arm swing, slower walking speed, and shorter steps are common in PD patients and appear early in the course of disease. Thus, the quantification of motor patterns in animal models of PD will be important for phenotypic characterization during disease course and upon therapeutic treatment. Most cases of PD are idiopathic; however, the identification of hereditary forms of PD uncovered gene mutations and variants, such as loss-of-function mutations in Pink1 and Parkin, two proteins involved in mitochondrial quality control that could be harnessed to create animal models. While mice are resistant to neurodegeneration upon loss of Pink1 and Parkin (single and combined deletion), in rats, Pink1 but not Parkin deficiency leads to nigral DA neuron loss and motor impairment. Here, we report the utility of FTIR imaging to uncover gait changes in freely walking young (2 months of age) male rats with combined loss of Pink1 and Parkin prior to the development of gross visually apparent motor abnormality as these rats age (observed at 4-6 months), characterized by hindlimb dragging as previously reported in Pink1 knockout (KO) rats.

Here we describe the RatWalker system, built by redesigning the MouseWalker apparatus to accommodate for the increased size and weight of rats. This system uses frustrated total internal reflection (FTIR), high-speed video capture, and open-access analysis software to track and quantify gait parameters.

パーキンソン病の遺伝的ラットモデルにおける歩行解析のためのラットウォーカーシステムの適用

Parkinson's disease (PD) is a progressive neurodegenerative disorder caused by the loss of dopaminergic (DA) neurons in the substantia nigra pars ...

Establishment of a Rat Model of Superior Sagittal-Sinus Occlusion via a Thread-Embolism Method

The mechanisms contributing to the natural onset of cerebral venous sinus thrombosis (CVST) are mostly unknown, and a variety of uncontrollable factors are involved in the course of the disease, resulting in great limitations in clinical research. Therefore, the establishment of stable CVST animal models that can standardize a variety of uncontrollable confounding factors have helped to circumvent shortcomings in clinical research. In recent decades, a variety of CVST animal models have been constructed, but the results based on these models have been inconsistent and incomplete. Hence, in order to further explore the pathophysiological mechanisms of CVST, it is necessary to establish a novel and highly compatible animal model, which has important practical value and scientific significance for the diagnosis and treatment of CVST. In the present study, a novel Sprague-Dawley (SD) rat model of superior sagittal sinus (SSS) thrombosis was established via a thread-embolization method, and the stability and reliability of the model were verified. Additionally, we evaluated changes in cerebral venous blood flow in rats after the formation of CVST. Collectively, the SD-rat SSS-thrombosis model represents a novel CVST animal model that is easily established, minimizes trauma, yields good stability, and allows for accurately controlling ischemic timing and location.

Here, we establish a novel Sprague-Dawley (SD) rat model of superior sagittal sinus (SSS) thrombosis via a thread-embolization method, and the stability and reliability of the model were verified.

スレッド塞栓法による上矢状・中症のラットモデルの確立

The mechanisms contributing to the natural onset of cerebral venous sinus thrombosis (CVST) are mostly unknown, and a variety of uncontrollable factors ...

A Rat Model of EcoHIV Brain Infection

It has been well studied that the EcoHIV infected mouse model is of significant utility in investigating HIV associated neurological complications. Establishment of the EcoHIV infected rat model for studies of drug abuse and neurocognitive disorders, would be beneficial in the study of neuroHIV and HIV-1 associated neurocognitive disorders (HAND). In the present study, we demonstrate the successful creation of a rat model of active HIV infection using chimeric HIV (EcoHIV). First, the lentiviral construct of EcoHIV was packaged in cultured 293 FT cells for 48 hours. Then, the conditional medium was concentrated and titered. Next, we performed bilateral stereotaxic injections of the EcoHIV-EGFP into F344/N rat brain tissue. One week after infection, EGFP fluorescence signals were detected in the infected brain tissue, indicating that EcoHIV successfully induces an active HIV infection in rats. In addition, immunostaining for the microglial cell marker, Iba1, was performed. The results indicated that microglia were the predominant cell type harboring EcoHIV. Furthermore, EcoHIV rats exhibited alterations in temporal processing, a potential underlying neurobehavioral mechanism of HAND as well as synaptic dysfunction eight weeks after infection. Collectively, the present study extends the EcoHIV model of HIV-1 infection to the rat offering a valuable biological system to study HIV-1 viral reservoirs in the brain as well as HAND and associated comorbidities such as drug abuse.

Here, we present a protocol to establish a new rat model of active HIV infection using chimeric HIV (EcoHIV), which is critical for enhancing our understanding of HIV-1 viral reservoirs in the brain and offering a system to study HIV-associated neurocognitive disorders and associated comorbidities (i.e., drug abuse).

エコHIV脳感染症のラットモデル

It has been well studied that the EcoHIV infected mouse model is of significant utility in investigating HIV associated neurological complications. ...

Induction and Assessment of Levodopa-induced Dyskinesias in a Rat Model of Parkinson's Disease

Levodopa (L-DOPA) remains the gold-standard therapy used to treat Parkinson&#39;s disease (PD) motor symptoms. However, unwanted involuntary movements known as L-DOPA-induced dyskinesias (LIDs) develop with prolonged use of this dopamine precursor.&#160;It is estimated that the incidence of LIDs escalates to approximately 90% of individuals with PD within 10&#8211;15 years of treatment. Understanding the mechanisms of this malady and developing both novel and effective anti-dyskinesia treatments requires consistent and accurate modeling for pre-clinical testing of therapeutic interventions. A detailed method for reliable induction and comprehensive rating of LIDs following 6-OHDA-induced nigral lesioning in a rat model of PD is presented here. Dependable LID assessment in rats provides a powerful tool that can be readily utilized across laboratories to test emerging therapies focused on reducing or eliminating this common treatment-induced burden for individuals with PD.

This article describes methods to induce and evaluate levodopa-induced dyskinesias in a rat model of Parkinson&#39;s disease. The protocol offers detailed information regarding the intensity and frequency of a range of dyskinetic behaviors, both dystonic and hyperkinetic, providing a reliable tool to test treatments targeting this unmet medical need.

パーキンソン病のラットモデルにおけるレボドパ誘発性ジスキネジアの誘導と評価

Levodopa (L-DOPA) remains the gold-standard therapy used to treat Parkinson&#39;s disease (PD) motor symptoms. However, unwanted involuntary movements ...

Electromagnetic Controlled Closed-Head Model of Mild Traumatic Brain Injury in Mice

Highly reproducible animal models of traumatic brain injury (TBI), with well-defined pathologies, are needed for testing therapeutic interventions and understanding the mechanisms of how a TBI alters brain function. The availability of multiple animal models of TBI is necessary to model the different aspects and severities of TBI seen in people. This manuscript describes the use of a midline closed head injury (CHI) to develop a mouse model of mild TBI. The model is considered mild because it does not produce structural brain lesions based on neuroimaging or gross neuronal loss. However, a single impact creates enough pathology that cognitive impairment is measurable at least 1 month after injury. A step-by-step protocol to induce a CHI in mice using a stereotaxically guided electromagnetic impactor is defined in the paper. The benefits of the mild midline CHI model include the reproducibility of the injury-induced changes with low mortality. The model has been temporally characterized up to 1 year after the injury for neuroimaging, neurochemical, neuropathological, and behavioral changes. The model is complementary to open skull models of controlled cortical impact using the same impactor device. Thus, labs can model both mild diffuse TBI and focal moderate-to-severe TBI with the same impactor.

The protocol describes mild traumatic brain injury in a mouse model. In particular, a step-by-step protocol to induce a mild midline closed head injury and the characterization of the animal model is fully explained.

マウスにおける軽度外傷性脳損傷の電磁制御クローズドヘッドモデル

Highly reproducible animal models of traumatic brain injury (TBI), with well-defined pathologies, are needed for testing therapeutic interventions and ...