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平衡木实验:评估小鼠的运动平衡与协调能力

更新时间:2023-02-20       点击次数:944

  摘要     

脑损伤、基因缺陷和药物暴露可导致小鼠运动能力的改变。精细的运动协调和平衡可以通过平衡木行走实验来评估。该测试让试验小鼠保持直立,穿过一个高架狭窄的横梁到一个安全的平台该测试持续进行3天:2天的习得性训练和1天的测试。通过测量小鼠穿越平衡木所需的时间和在测量过程中发生的爪子滑动的次数,来量化其运动协调能力本文描述目前实验室使用的试验方案,以及来自C57BL/6小鼠品系的代表性结果。这项方案对于检测运动协调能力和平衡能力缺陷特别有用,这些微小缺陷可能无法被旋转测试其他运动测试检测到。

 

     测试流程     

 

1、平衡木装置由1米高的横梁组成,其平面表面为12毫米或6毫米宽,放置在桌面上方50厘米处。一个黑盒子被放置在横梁的末端作为完成点。来自饲养小鼠的家庭笼的筑巢材料被放在黑盒子里,以吸引试验进入。起点上方放置一盏灯(带有60瓦的灯泡),测试时使其发光,作为令小鼠厌恶的刺激。穿过中心80厘米的时间由两个运动探测器(Visopia公司制造)测量:一个在0厘米处作为开始计时,另一个在80厘米处作为停止计时。一个尼龙吊床(可以从当地的布料商店获得)被拉伸到横梁下方在桌面上方7.5厘米处,以坠落的小鼠起到缓冲作用。在三脚架上设置一个摄像机来记录测试过程

2、建议至少有10只小鼠进行测试。在可能的情况下,小鼠被分组安置在12小时的光/暗周期室(早上7点到晚上7点),并在测试开始前在测试环境中适应至少2周。在训练/测试前大约10 min,小鼠可以被运送到装有平衡木设备的房间。

3、在训练当天,每只小鼠穿过12毫米梁3次,然后穿过6毫米梁3次。宽度较宽的(即28毫米)的横梁可用于不能穿过较窄宽度的小鼠或较大的小鼠。小鼠被放置在横梁的一端,通过运动探测器测量穿过另一端(80厘米外)的逃生箱所需的时间。计时器由小鼠的鼻子进入中心80厘米的地方开始,当小鼠到达80厘米的末端时停止。在两根梁的训练之间,测试小鼠需返回笼子里休息10 min。在这个中间试验期间,另外3-4只小鼠可以被训练来有效地利用时间。C57BL/6小鼠通常以最少的时间穿过平衡木。然而,当它们在穿越平衡木中途停止、嗅探或四处张望时,研究人员应该用戴着手套的手指从后面戳或从后面推来鼓励测试小鼠继续向前移动。小鼠进入安全箱后允许在下一次试验前休息一段时间(~15秒)。每次训练结束后,小鼠被直接送回它们原来的家庭笼。

注意事项:如果小鼠训练过度,对任务和设备过于熟悉,它们可能会在穿越平衡木的过程中停滞。另一方面,如果小鼠在经过2天的训练后仍然不能成功地穿过整个平衡木,那么训练可以继续持续几天。如果对小鼠进行药物治疗,应在治疗前先测试一次以获得小鼠表现的基线。

4、在测试当天,记录小鼠穿过平衡木的时间。若小鼠在穿过平衡木的过程中没有失速,则被认为是一次成功的测试,实验人员需记录两次测试的时间并计算其平均值作为结果。视频记录可用于更精细地分析滑动和其他可观察到的运动缺陷。另一种评估平衡木行走结果的方法是神经评分系统:该系统将无法通过平衡木的小鼠评分定为“ 1”;将两个爪子都放在平衡木表面正常穿过平衡木而未从平衡木上滑落的小鼠评分为“ 7”;将通过拖动肢体来越过平衡木的小鼠评分为“ 3”;且在两次试验中得分为1的小鼠不必重新测试。

5、清洁平衡木和实验设备上的老鼠粪便,并用70%乙醇和水浸泡的毛巾擦拭,然后再将平衡木放在设备上。

 

     代表性结果     

 

 

图片图1|雌性和雄性C57Bl6小鼠在6mm和12mm梁上的穿越时间(一组9-11周龄的C57BL/6-NCRL WT小鼠在训练2天后在平衡木上进行测试。雄性穿越12 mm梁的平均时间为4.6 ± 0.4秒(n=14),雌性为3.3 ± 0.3秒(n=11)。雄性穿越6 mm梁上的时间为6.8 ± 0.7秒(n=13),性为5.9 ± 0.5秒(n=10)

 

     讨论     

 

平衡木实验的结果可作为身-体精-细协-调和平-衡能力的参数。平衡木测试可以检测由年龄、中枢神经系统损伤以及遗传和药理学因素引起的运动缺陷。撞击引起的皮质损伤小鼠经常在平衡木上表现出对侧滑动平衡木试验通过评估随时间变化的运动能力,也被用于区分野生型(WT)和亨廷顿病(HD)小鼠模型,并可用来评估治疗后HD小鼠的改善情况。另一种在平衡上检测到运动缺陷的遗传性小鼠模型桑德霍夫病一种溶酶体储存障碍疾病)小鼠模型。在检测苯二氮卓类药物引起的运动协调缺陷方面,平衡木试验比旋转试验更敏感。研究表明,为了观察平衡木上的运动缺陷,只需要30%的GABA (A)受体的占用率,而旋转测试中的受体占用率超过70%,且宽度较窄的平衡木可以用来检测更细微的差异。

本研究使用的小鼠在这些横梁上几乎没有滑倒,也没有摔倒。在基因或药物操纵的动物中,可能会经常出现滑移和跌倒,可根据实验需要使其量化,并作为评估运动能力的指标运动受损的鼠可能会紧紧抓住平衡木的一侧,这增加了它们穿过平衡木的时间。虽然活动水平可能因小鼠的年龄和品系而有所不同,但C57BL/6小鼠是典型的活跃动物。

平衡木测试可通过使用倾斜的平衡木诱导小鼠向前移动将小鼠放置在安全的平台上几秒钟以增加达到目标安全平台的意愿等方法进行改进。使用平衡木评估运动协调的混杂因素包括动机减退,以及被过度训练的鼠可能会躺平和慵懒。如果发现运动缺陷,可以使用包括运动步态的足迹分析、爬网、游泳、爬杆和阶梯测试进一步评估其运动缺陷。

 

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