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脑声常谈丨脑缺血再灌注后的行为学检测方法

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《动物行为实验指南》共674页,涵盖了常见的实验动物,如小鼠、大鼠和斑马鱼,详细描述了每一种行为测试的实验设计、测试设备、实验流程、评估指标、预期结果、常见问题及解决方法、数据分析、模型应用与局限性等各个方面。它通过快速引导,帮助研究人员高效地掌握实验的每个阶段,减少了查阅文献和寻找方法的时间,成为各类科研人员的重要参考资料。


《动物行为实验指南》共计收录了16种动物行为类型,包括焦虑抑郁、学习记忆、痛觉、运动、恐惧、社交、癫痫、操作、成瘾、视觉、痒觉、味觉、嗅觉、睡眠、斑马鱼行为以及常见动物模型等内容。每一类动物行为下,都详细介绍了多个经典的实验范式,涵盖了超过100种实验方法。

www.behaviewer.com

脑缺血再灌注后的行为学检测方法主要用于评估实验动物(通常是小鼠或大鼠)在经历脑缺血事件以及随后的血液再灌注后的神经功能损伤和恢复情况,旨在量化不同方面的神经功能。


常用行为学检测方法



01

评分系统

通过一系列标准化的测试来评估动物的整体神经功能状态,包括肢体运动、平衡能力、感觉反射等。常用的评分系统有Bederson评分和Longa评分。

Bederson评分:

适用于评估大鼠和小鼠的整体神经功能。该评分系统将啮齿类动物的神经功能分为0到3级,后来为了反映更严重的神经缺陷,又增加了4级和5级:

0级(无缺陷):当动物悬挂在空中时,两个前肢都伸向地面。

1级(轻度缺陷):动物表现出前肢屈曲但没有其他异常。

2级(中等缺陷):动物不仅有前肢屈曲,还表现出对患侧推力的抵抗力减弱。

3级(重度缺陷):动物进一步表现出转圈行为。

4级:在卒中后出现纵向旋转的动物。

5级:完全不动的动物。

Zea Longa评分:

常用于大鼠大脑中动脉闭塞再灌注模型。采用5分制评分标准,0分表示无神经功能缺损症状;1分表示不能完全伸展对侧前爪;2分表示向对侧转圈;3分表示向对侧倾倒;4分表示不能自发行走,意识丧失。分数越高,代表神经功能缺损越严重。    

mNSS评分:

即改良神经功能缺损评分,涵盖运动、感觉、平衡和反射等多个方面,对神经功能的评估更为全面。总分为14分。每项任务失败或显示反射障碍得1分。得分1~4表示轻度缺陷,5~9表示中度缺陷,10~14表示重度缺陷。

Garcia量表:

是为评估大鼠的运动和感觉功能而开发的一种神经学评分系统,该量表通过六个方面对动物进行评分:自发活动:0-3分;肢体运动对称性:0-3分;前肢伸展:0-3分;攀爬和握力:0-3分;身体本体感受对称性:0-3分;触须的感觉功能:0-3分。

Garcia量表的总分为各项测试得分之和,得分越低表示卒中结果越严重。

02

运动平衡功能

转棒实验(Rotarod Test):

评估动物的运动协调能力和平衡感。动物被放置在一个旋转的杆上,记录它们从杆上掉落的时间。此测试可用于检测脑缺血后对运动功能的影响。

步态分析(Gait Analysis):

通过观察和分析动物行走时的步伐模式,来评估神经系统受损的程度,使用专门的设备自动捕捉和分析步态特征。通过测量足印的长度、宽度、步幅等参数,评估动物的运动功能。若脑缺血再灌注后,动物可能出现足印不规则、步幅变小等情况。

转角测试:

通常使用一个带有特定角度转角的狭窄通道,通道的宽度和长度要适合实验动物(如小鼠或大鼠)行走,转角角度一般为90度或其他特定角度。通道的材质和表面质地需保持一致,以减少其他因素对动物行为的干扰。通常使用两块30cm×20cm的纸板,以30°角连接,并在接合处留一个小开口。将动物放置于这两块纸板中间,使得它们进入角落时两侧的触须都能受到刺激。记录下动物转身返回的方向。健康的动物没有偏向某一方向的偏好。由于卒中导致对侧肢体缺陷,动物倾向于使用同侧肢体转身。更倾向于一侧表示卒中结果更严重。在正式测试前,将动物放置在通道中,让其自由探索一段时间,使其熟悉环境,一般适应时间为5-10分钟。测试期将动物放置在通道的一端,让其自主行走通过通道并转过转角。记录动物完成整个过程的时间、行走轨迹、转角时的动作表现以及是否出现异常行为等。正常动物在转角时,会自然地调整身体姿势和肢体动作,以适应转角的变化。但脑缺血再灌注后的动物可能在转角时出现肢体僵硬、不协调,如一侧肢体不能正常弯曲或伸展,导致转角动作笨拙、迟缓,甚至可能出现摔倒或碰撞通道壁的情况,这可能与肢体运动的对称性和神经肌肉控制能力受损有关。

平衡木测试:

主要用于评估脑缺血再灌注后动物的平衡能力、协调能力以及运动功能的恢复情况。通过观察动物在平衡木上的行走表现,判断其神经系统对肌肉控制和身体平衡的调节能力,进而反映脑缺血再灌注损伤对运动功能的影响程度。正常动物在平衡木上行走时,脚步落点相对均匀、稳定,能够准确地踩在平衡木上。而脑缺血再灌注后的动物可能会出现脚步落点不规则、左右摇摆,甚至出现一只脚踩空或偏离平衡木的情况,这表明其对肢体的控制能力和平衡能力下降。

粘合剂去除实验:

主要用于检测脑缺血再灌注后动物的触觉感知和运动控制能力,评估大脑损伤对感觉运动整合功能的影响,通过观察动物去除粘在其前爪上的粘合剂的行为表现,来判断其神经系统功能的恢复情况。一般选用对动物皮肤无刺激性、粘性适中的粘合剂,将粘贴好粘合剂的动物放置在一个干净、宽敞的观察箱内,观察动物的行为反应。记录动物从粘合剂粘贴到开始尝试去除粘合剂的时间(潜伏期),以及完全去除粘合剂所用的总时间。同时,观察动物去除粘合剂的行为方式,如是否能够准确地定位粘合剂的位置,使用爪子抓挠、舔舐等动作的协调性和灵活性等。脑缺血再灌注后的动物可能出现动作笨拙、不准确,无法准确找到粘合剂位置,或者抓挠、舔舐动作不连贯、力度不均匀等情况。    

圆筒测试(Cylinder Test)

主要用于评估动物的前肢使用不对称性。将动物放置在一个透明圆柱体中,记录其前肢支撑和探索行为。分析左右前肢使用频率。适用于单侧脑缺血模型。

足误测试(Foot-fault test)

在小鼠熟练掌握行走任务后,开始正式测试。记录小鼠在穿过梯子过程中的各种行为表现,主要观察其爪子是否能够准确地落在横杆上,是否出现滑倒、踩空等足误情况。

评分标准

0分:肢体没有接触梯级并导致跌倒。

1分:肢体从梯级上滑落并发生跌倒。

2分:肢体在负重过程中从横档上滑落,但没有发生跌倒,啮齿动物中断行走。

3分:啮齿动物在将肢体承重在一个梯级上之前,快速抬起肢体并将肢体放在另一个梯级上。    

4分:肢体明显放置在一个横档上,但啮齿动物很快将脚的位置改变到另一个横档而不接触第一个横档;或肢体放置在横档上,但动物将脚移开并将其重新放置在同一横档上。

5分:使用脚后跟或脚趾放置后肢。

6分:全身负重施加在脚中部的横档上。

足误次数增多,表明小鼠的运动控制能力和肢体协调性下降,可能是脑缺血再灌注损伤导致神经功能受损,影响了其对肢体的精确控制。

爬杆测试(Pole test)

将动物头部朝上放置在杆子顶部,然后观察并记录动物转身向下并爬到杆子底部所需的时间。若动物在下降过程中从杆子上掉落,则记录掉落时间,并将此次测试视为无效,重新进行测试。一般每只动物进行5-10次测试,取平均时间作为最终结果。若总下降时间明显延长,表明动物运动功能可能受损,运动协调能力和肌肉力量下降。若动物完成转弯的时间延长,提示其运动规划和平衡能力可能存在问题。还可观察动物是采用正常的攀爬方式下降,还是出现侧身下滑、跳跃等异常行为。若出现异常下降方式,也说明动物的运动功能和协调能力存在障碍。

单颗粒抓取任务(Single pellet reaching task)

主要用于评估动物前肢的精细运动控制能力、运动技能和协调性等,也可用于研究学习和记忆的机制,以及探索中枢神经系统损伤和疾病对运动功能的影响。是一系列训练动物通过有限空间(如狭缝、楼梯或管子)伸展肢体的任务。食物颗粒通常用来激发抓取行为。将食物颗粒放置在狭缝外的平台上,观察并记录动物通过狭缝用前肢抓取颗粒并送入口中的过程。可设定一定的测试时间,如10分钟,统计动物在该时间内成功抓取颗粒的次数等数据。计算动物成功抓取颗粒的次数与总尝试次数的百分比,成功率高说明动物前肢精细运动控制能力和协调性好。记录动物从发现颗粒到成功抓取并送入口中的时间,时间越短表明动物的反应速度和运动执行能力越强。    

03

情绪记忆相关

水迷宫实验(Morris Water Maze):

用于评估空间学习和记忆能力。动物必须在一个充满水的大容器中找到隐藏的平台,通常需要几天的学习过程。该测试可以反映海马体的功能状况。

Y迷宫:

常用于评估啮齿类动物的自发交替行为和空间记忆。它由三个呈120°角排列的手臂组成。在这个测试中,将动物放置在Y迷宫的一个手臂中,并允许其自由探索一段时间。

放射臂迷宫测试(Radial-Arm Maze Test)

放射臂迷宫测试最初是为研究大鼠的工作记忆而开发的。与主要使用自发交替来评估记忆功能的Y迷宫不同,放射臂迷宫利用奖励作为动机来促进决策。放射臂迷宫由一个中心平台和从该平台辐射出来的八个臂组成。每个臂的末端放置有一个奖励(通常是食物或水)。实验通常使用经过食物剥夺处理的动物(保持其正常体重的80%-85%),以增加它们寻找奖励的动力。将动物放置在中央平台上,允许它自由探索迷宫,直到找到所有的奖励。记录在找到所有奖励之前进入臂的总次数。较低的进入次数意味着动物更倾向于访问未去过的手臂,这表明其工作记忆更强。

恐惧条件反射实验(Fear Conditioning Test):    

评估学习和记忆的能力,尤其是与情感相关联的记忆。动物学会将特定环境或声音与不愉快的刺激联系起来,并在后续试验中展示出相应的恐惧反应。

新物体识别实验(Novel Object Recognition, NOR):

基于动物对新奇事物的自然偏好,用于评估短期记忆和长期记忆。通过比较动物对熟悉物体和新物体的探索时间来衡量其认知功能。

新物体位置测试(NOL)

第一阶段:与NOR类似,首先在相邻的两个角落放置两个相同的物体,让动物在场内探索3分钟后返回其笼子。

第二阶段:15分钟后,开始第二次实验,将其中一个物体移动到另一个相邻的角落。再次让动物进入场内探索3分钟,并记录它在每个物体上花费的时间。对位于新位置的物体的偏好揭示了动物对新物体位置的记忆能力。

旷场实验(Open Field Test):

评估动物的自发活动水平、焦虑程度和探索行为。在一个开放的方形区域内记录动物的移动路径、站立次数及中心区域停留时间等参数。

04

触觉检测

常用触觉刺激仪对动物的足底或胡须等部位施加不同强度的触觉刺激,观察动物的反应,如缩足反射。通过测定引起动物产生明显反应的最小刺激强度,即触觉阈值,来评估触觉功能。脑缺血再灌注后,动物可能出现触觉阈值升高,对触觉刺激的敏感性降低。

文献引用: 
1.Magno LAV, Collodetti M, Tenza-Ferrer H, Romano-Silva MA. Cylinder Test to Assess Sensory-motor Function in a Mouse Model of Parkinson's Disease. Bio Protoc. 2019 Aug 20;9(16):e3337.  2.Ruan J, Yao Y. Behavioral tests in rodent models of stroke. Brain Hemorrhages. 2020 Dec;1(4):171-184.
3.Ennaceur A, Delacour J. A new one-trial test for neurobiological studies of memory in rats. 1: Behavioral data. Behav Brain Res. 1988;31(1):47–59.
4.Colle LM, Holmes LJ, Pappius HM. Correlation between Behavioral Status and Cerebral Glucose Utilization in Rats Following Freezing Lesion. Brain Research. 1986;397(1):27–36.
5.Zhang L, Schallert T, Zhang ZG, et al. A test for detecting long-term sensorimotor dysfunction in the mouse after focal cerebral ischemia. J Neurosci Methods. 2002;117(2):207–214.
6.Kawamata T, Dietrich WD, Schallert T, et al. Intracisternal basic fibroblast growth factor enhances functional recovery and up-regulates the expression of a molecular marker of neuronal sprouting following focal cerebral infarction. Proc Natl Acad Sci U S A. 1997;94(15):8179–8184.
7.J.B. Bederson, L.H. Pitts, M. Tsuji, M.C. Nishimura, R.L. Davis, H. Bartkowski Rat middle cerebral artery occlusion: evaluation of the model and development of a neurologic examination Stroke, 17 (3) (1986), pp. 472-476
8.C. Wang, Y. Fei, C. Xu, Y. Zhao, Y. Pan Bone marrow mesenchymal stem cells ameliorate neurological deficits and blood-brain barrier dysfunction after intracerebral hemorrhage in spontaneously hypertensive rats Int J Clin Exp Pathol., 8 (5) (2015), pp. 4715-4724
9.T. Masuda, M. Maki, K. Hara, et al.Peri-hemorrhagic degeneration accompanies stereotaxic collagenase-mediated cortical hemorrhage in mouse Brain Res., 1355 (2010), pp. 228-239
10.S.P. Chen, L.H. Zhao, P. Sherchan, et al.Activation of melanocortin receptor 4 with RO27-3225 attenuates neuroinflammation through AMPK/JNK/p38 MAPK pathway after intracerebral hemorrhage in mice Journal of Neuroinflammation., 15 (1) (2018), p. 106
11.Okauchi M, Hua Y, Keep RF, Morgenstern LB, Xi G. Effects of deferoxamine on intracerebral hemorrhage-induced brain injury in aged rats. Stroke. 2009;40(5):1858–1863.     
12.Kadam SD, Mulholland JD, Smith DR, Johnston MV, Comi AM. Chronic brain injury and behavioral impairments in a mouse model of term neonatal strokes. Behav Brain Res. 2009;197(1):77–83. 

13.Balkaya M, Krober JM, Rex A, Endres M. Assessing post-stroke behavior in mouse models of focal ischemia. J Cereb Blood Flow Metab. 2013;33(3):330–338.

14.C.H. Nijboer, E. Kooijman, C.T. van Velthoven, et al.Intranasal Stem Cell Treatment as a Novel Therapy for Subarachnoid Hemorrhage Stem Cells Dev, 27 (5) (2018), pp. 313-325

15.Jeong SW, Chu K, Jung KH, Kim SU, Kim M, Roh JK. Human neural stem cell transplantation promotes functional recovery in rats with experimental intracerebral hemorrhage. Stroke. 2003;34(9):2258–2263. 

16.Wu Y, Pang J, Peng J, et al. An apoE-derived mimic peptide, COG1410, alleviates early brain injury via reducing apoptosis and neuroinflammation in a mouse model of subarachnoid hemorrhage. Neurosci Lett. 2016;627:92–99. 

17.Re F, Cambianica I, Zona C, et al. Functionalization of liposomes with ApoE-derived peptides at different density affects cellular uptake and drug transport across a blood-brain barrier model. anomedicine-Nanotechnology Biology and Medicine. 2011;7(5):551–559.

18.Sherchan P, Lekic T, Suzuki H, et al. Minocycline improves functional outcomes, memory deficits, and histopathology after endovascular perforation-induced subarachnoid hemorrhage in rats. J Neurotrauma. 2011;28(12):2503–2512.

19.Prinz V, Laufs U, Gertz K, et al. Intravenous rosuvastatin for acute stroke treatment: an animal study. Stroke. 2008;39(2):433–438. 

20.Ji S, Kronenberg G, Balkaya M, et al. Acute neuroprotection by pioglitazone after mild brain ischemia without effect on long-term outcome. Experimental Neurology. 2009;216(2):321–328.

21.Maldonado MA, Allred RP, Felthauser EL, Jones TA. Motor skill training, but not voluntary exercise, improves skilled reaching after unilateral ischemic lesions of the sensorimotor cortex in rats. Neurorehabilitation and neural repair. 2008;22(3):250–261.     

22.MacLellan CL, Gyawali S, Colbourne F. Skilled reaching impairments follow intrastriatal hemorrhagic stroke in rats. Behav Brain Res. 2006;175(1):82–89.    

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