文摘

中风仍然是一个全球残疾的主要原因。最近,我们已经建立了一个中风动物模型,导致延迟在空间记忆障碍,让我们更好地研究认知缺陷。年轻和衰老的大脑显示不同中风后恢复配置文件;因此,我们评估aged-related卒中后认知的差异。作为神经营养支持减少随着年龄的增长,我们也调查了脑源性神经营养因子(BDNF)参与这些差异。年轻(3 - 6个月)和年龄(16个月)老鼠训练操作触摸屏室完成视觉成对歧视(VD)的任务。中风或虚假手术诱导使用photothrombotic模型诱导中风双边前额叶皮层。卒中后五天,额外的岁中风动物治疗颅内水凝胶含有BDNF诱饵,TrkB-Fc。治疗后,动物接受逆转和rereversal任务确定stroke-induced 17岁和37卒中后认知障碍在天,分别。虚假的评估动物使用Cox回归和log-rank分析显示年龄小鼠表现出增加障碍VD逆转和rereversal学习相比,年轻的控制。 Stroke to young mice revealed no impairment on either task. In contrast, stroke to aged mice facilitated a significant improvement in reversal learning, which was dampened in the presence of the BDNF decoy, TrkB-Fc. In addition, aged stroke control animals required significantly less consecutive days and correction trials to master the reversal task, relative to aged shams, an effect dampened by TrkB-Fc. Our findings support age-related differences in recovery of cognitive function after stroke. Interestingly, aged stroke animals outperformed their sham counterparts, suggesting reopening of a critical window for recovery that is being mediated by BDNF.

1。介绍

卒中后残疾可以包括在运动障碍,感官,视觉和认知功能1]。认知障碍,如运动障碍,可以持续多年,导致增加照顾者的负担和社会2,3]。认知障碍是额外的并发症的流行病学证据表明,损伤引起的中风前额叶皮层(PFC)和顶叶皮层前几个月可以显现出来(2,4- - - - - -6]。同时认知障碍存在的传统的大脑中动脉闭塞模型中风,认知评估这些模型往往混淆的存在运动障碍,需要完整的为了完成认知任务本身(7]。此外,我们的知识构成中风后认知障碍的机制仍然不足,仍然需要进一步的研究来确定使用哪个干预和治疗应该在什么时间点开始。

为了评估中风后认知的变化,几组建立了中风模型针对PFC,报告赤字在空间记忆和执行功能在缺乏运动障碍(8- - - - - -10]。针对PFC的基本原理是它的关键领域之一参与高阶认知加工,如执行功能,注意,行为抑制,和有目的的学习11,12]。此外,PFC区域与正常的与年龄相关的认知能力下降,以及啮齿目动物和人类行为障碍在神经退行性疾病(13- - - - - -15]。多达92%的中风幸存者报告某种形式的认知能力下降,包括注意力障碍,工作记忆、认知灵活性和执行功能,其中包括(16,17]。认知灵活性是允许一个人适应新的和意想不到的条件在我们的日常生活;没有它,即使是最小的任务将成为一个巨大的考验。

认知障碍的临床前评估是有限的缺乏被认为是平移的测试。然而,这改变了近年来随着触摸屏的发展认知为啮齿动物,使我们能够评估组件测试的人性化认知评估使用剑桥大学神经心理学测试自动化电池(剑桥大学)评估工具18- - - - - -21]。重要的是,开发了各种行为测试来评估认知障碍相关疾病基因突变在人类和啮齿动物(使用相同的模式18,19]。此外,损伤内侧PFC (mPFC)已被证明在受损的逆转学习中发挥作用,特别是当啮齿动物提出了使用触摸屏与复杂的图像(22,23]。

考虑到触摸屏技术的可译性,我们旨在进一步描述PFC中风模型来看看这种扩展认知灵活性受损评估使用视觉歧视(VD),反转,rereversal任务。75 - 89%的中风发生在65岁以上的人(24),我们还旨在评估老年小鼠将执行这个任务。此外,神经营养因子,如脑源性神经营养因子(BDNF)在调节可塑性发挥重要作用,可以减少与年龄(25,26]。因此,我们也调查的参与BDNF在卒中后认知功能的恢复我们和其他人之前报道这个生成对卒中后运动功能恢复至关重要(27- - - - - -30.]。

2。方法

2.1。动物和外科手术

所有程序中描述本研究按照指南进行了实验动物保健和使用的奥塔哥大学,动物研究委员会和保健指南和使用实验动物(NIH出版85号- 23,1996)。老鼠被安置在一个12小时光/暗周期与随意获取食物和水。所有小动物都基于初始配对学习利率VD的任务,然后随机分配到虚假的或中风手术。岁的动物也根据他们的最初的学习速率和分组随机分配到骗局,中风,或中风+ TrkB-Fc治疗。所有的评估被观察者也是盲目的治疗组。最初的实验比较年龄和中风的影响,焦点中风的PFC年轻(3 - 6个月大的时候, )和年龄(16个月大的时候, )雄性C57BL / 6 j小鼠诱导了photothrombosis如前所述[10]。在异氟烷麻醉在O (2 - 2.5%₂),老鼠放在一个立体定向仪,头骨通过中线切口,暴露的结缔组织,干。冷光源(KL1500 LCD,蔡司)连接到一个40 x客观给予2毫米直径照明定位1.2毫米前前囱,和0.2毫升的玫瑰红的解决方案(Sigma-Aldrich;在生理盐水10 g / L)是通过腹腔注射(i.p)注入。五分钟后,大脑是通过22分钟的完整的头骨,照亮创造双边病变PFC (10]。年轻( )和年龄( )虚假的动物收到上述手术一样,0.2毫升注射生理盐水(i.p)而不是玫瑰红。另一群老年小鼠(16个月)也收到上述中风手术之前TrkB-Fc ( )或IgG-Fc ( )水凝胶,如部分所述2.2。

从动物研究中获得的数据被收集在三岁人群由于有限的可用性动物。我们试图使这些组治疗组大小一致;然而,我们提到的高消耗和死亡率年龄动物在某些组织,尤其是TrkB-Fc队列。因此,一些虚假的动物被重新分配,用于中风人群。总结的初始组治疗组之间的大小和数量的死亡率表中可以看到1。

2.2。体内的药物剂量

透明质酸/硫酸乙酰肝素蛋白多糖生物聚合物水凝胶(HyStem-C, michael Inc .)、阿拉米达,CA)是用来在本地交付TrkB-Fc或人类IgG-Fc(抗体和车辆控制)五天卒中后peri-infarct皮层如前所述(27,31日]。治疗的timinign符合当我们知道可塑性关键时期存在,也就是说,3-14-days卒中后出现(32]。中风的核心是完全由3天,和我们和其他人已经表明,开始治疗卒中后3 - 5天不干扰中风本身,而是可塑性,提高功能恢复的状态变化,包括治疗改变BDNF和TrKB信号(27,28,33]。因此,与先前的研究一致我们管理TrkB-Fc或IgG-Fc卒中后五天。中风后,BDNF表达仍然升高至少3周(27,33,34]。类似的资料已发现当使用水凝胶交付系统,与小肽的报告(包括TrkB-Fc)仍在4周后公布的政府(25,29日,30.]。因此,水凝胶政府从5天卒中后仍将释放TrkB-Fc或IgG-Fc rereversal的开始时期,从而抑制了后来stroke-induced BDNF反应,后来BDNF-mediated学习。

总共7.5μL HyStem-C浸渍TrkB-Fc (5μ克/毫升)或人类IgG-Fc (5μg / mL)。HyStem-C准备根据制造商的指示。总之,TrkB-Fc或人类IgG-Fc添加到HyStem / Gelin-S混合水凝胶(组件(1),其次是增加Extralink(水凝胶的组件2)4:1的比例。浸渍HyStem-C组合是中风后立即准备注入腔使用30-gauge针连接到汉密尔顿注射器在立体定位坐标1.2毫米美联社,毫升0毫米和0.75毫米DV。

2.3。行为评估

VD任务曾被用于识别动物的感知能力,以及测试他们的性能在一个联想学习任务(20.]。通常,VD是搭配逆转学习任务为了测试行为的灵活性,可以中断由于有神经疾病(20.,22]。

初始协议VD和逆转学习是改编自3月等人首次描述了Brigman和Rothblat [21,22]。老鼠训练来区分两个图片,一个坚实的白色闪光或轮,在空间pseudorandomised方式,在最大30试验/会话。两个人沟通后选择图像代表登仪器有限公司(朱莉吉尔,个人沟通,2014),他观察到平等突出呈现的刺激后,最近一直在验证环境丰富动物(35]。动物被随机分配给学习flash或轮刺激在最初VD学习任务。当我们建立了随机,我们也确保刺激之间平衡分配测试室和连续运行。正确回答一个刺激导致了音和奖励( ,正确的),而其他刺激反应导致没有奖励( ,不正确的)和一百五十二“超时”时期,在此期间房子灯被打开。不正确的反应,后跟一个校正试验,在相同的图像重复了相同的位置,直到正确的响应。

收购标准VD任务≥80%正确的反应在30试验在60分钟内,与标准需要实现连续两天。一旦达成标准,动物被匹配到组基于初始学习利率(天收购)之前被随机分配给一个治疗组。手术后,动物被允许一周恢复之前发生食物不足,refamiliarization原始VD刺激四个交易日,然后开始逆转任务卒中后17天。在这个任务中,以前的刺激引起奖励变得nonrewarded,反之亦然( )。最后,所有的动物在卒中后3天接受rereversal任务,正确的和不正确的刺激被转换回原来的反应。逆转和rereversal任务的标准是一样的VD标准。动物测试每天直到条件满足所有的任务。这个实验的时间表概略地在图所示1。

获得的数据对VD和逆转和rereversal任务包括连续数天必须达到标准,试验总数达到标准,调整试验的总数达到标准,和总intertrial间隔(来)触摸标准。

2.4。梗死体积

在VD的完成任务,动物anesthetised和4%多聚甲醛灌注transcardially (PFA)。1小时的大脑被移除和后缀蔗糖4% PFA被转移到前30%。冠方截面厚度的大脑被削减40μm与冻结阶段滑动切片机,与所有部分存储在冷冻保护剂在-20°C。梗死体积是由组织学评估使用先前发表甲酚紫染色协议(36]。梗塞体积使用ImageJ量化(美国国立卫生研究院)一个观察者盲目的治疗组和基于获取测量从每个第六部分通过整个梗塞(地区毫米²被量化),梗死体积如下:

2.5。统计分析

会话完成逆转的任务所需的数量标注在kaplan meier曲线,和组使用Cox比例风险回归模型性能比较。由于异方差性的影响(随机变量的集合)和积极的扭曲效果,所有逆转和rereversal任务变量数据日志转换之前被分析。其他变量的数据收集年轻和年老和中风和虚假的动物进行分析使用双向方差分析(方差分析),其次是Sidak的事后多重比较检验。数据从老骗局,岁中风和中风+岁TrkB-Fc动物与单向方差分析进行分析,其次是Sidak的事后多重比较检验。Cox比例风险回归模型进行使用占据13.0,所有剩余分析是使用Prism 6.0执行。

2.6。排除标准

岁啮齿动物进行研究是出了名的困难,消耗水平较高的报道卒中后(37]。在目前的研究中,一个虚假的动物岁一个岁中风+生理盐水的动物,一个岁中风+ IgG-Fc动物,和三岁中风+ TrkB-Fc动物牺牲和排除在逆转分析由于摩擦/死亡率。两个年轻的中风动物,一个岁中风+生理盐水的动物,和一个岁中风+ IgG-Fc动物被排除在外,因为它们没有显露任何可见梗死后甲苯基紫染色。此外,岁一个虚假的动物,一个年轻的虚假的动物,和一个岁中风+ TrkB-Fc动物被排除在分析他们未能满足标准逆转。另一个岁中风+ TrkB-Fc动物排除是由于一次不成功的水凝胶注入。此外,一个岁中风+生理盐水的动物,一个岁中风+ IgG-Fc动物,和一个岁中风+ TrkB-Fc动物也死了rereversal测试期间,被排除在rereversal分析。最后每个治疗组的动物数量的逆转和rereversal任务如表所示1。

3所示。结果

3.1。梗死体积量化

组织学评估梗塞体积在56天卒中后评估,使用甲苯基紫染色(图2)。损伤后中风PFC扩展到初级运动皮层(M1),前扣带皮层(ACC)和辅助运动皮层(图2(一个))。没有发现差异之间的不对称左右半球损害双边PFC中风后在两个年轻和年老动物生理盐水处理(young-left: 毫米³正确的: 毫米³;aged-left: 毫米³正确的: 毫米³; , ;图2 (b))。此外,之间没有差异被发现这些团体之间的平均行程总额(年轻: 毫米³;年龄: 毫米³; , )。

岁中风动物对待IgG-Fc或TrkB-Fc后没有显示出左右半球之间的不对称PFC中风(IgG-Fc-left: 毫米³正确的: 毫米³;TrkB-Fc-left: 毫米³正确的: 毫米³; , ;图2 (b)),提出了平均中风卷类似于老年和年轻中风动物(IgG-Fc - 毫米³;TrkB-Fc, 毫米³; , )。这些数据表明,任何行为差异在活的有机体内岁之间的年轻和老年动物之间也动物接受IgG-Fc和TrkB-Fc不太可能是由于中风体积的差异。

3.2。生存曲线反转和Rereversal任务

病变的研究以前了PFC的参与行为灵活性的逆转任务(20.,22]。此外,在动物的学习能力与中风的PFC在VD任务操作触摸屏钱伯斯还有待建立。因此,用于kaplan - meier生存曲线和Cox回归分析观察每组需要的天数以达到逆转任务的标准(评估在卒中后17天)和rereversal任务(评估在卒中后37)(图3)。比例风险假设的测试表明,逆转和rereversal数据集没有显示比例(数据没有显示)。

年龄和中风的一个重要交互效应被认为在逆转任务( ; ; ;图3(一个))。年轻的虚假的动物完成了逆转任务大约7.9倍年龄虚假的动物(风险比(人力资源):7.913, ,95%可信区间(CI): 2.498 - -25.07)。中风的PFC年幼的动物没有显著影响学习的逆转任务(人力资源:1.348, ,置信区间:0.592—-3.06)。有趣的是,中风的PFC年龄动物促进改善的逆转学习任务,与岁中风动物完成任务的大约4.2倍aged-matched虚假的同行(人力资源:4.283, ,置信区间:2.460—-11.221)。的性能之间没有显著差异被认为岁中风的年轻动物和动物逆转任务(人力资源:1.125, ,置信区间:0.4662—-2.715)。

年龄和中风的一个重要交互效应也看到在所有动物rereversal任务( ; ; ;图3 (b))。年轻的虚假的动物被发现掌握rereversal任务大约2.4倍年龄虚假的动物;然而,这个结果只倾向于意义(人力资源:2.447, ,置信区间:0.829—-5.136)。类似于逆转任务上的表现,没有显著区别年轻虚假的和年轻的中风动物rereversal任务(人力资源:1.848, ,置信区间:0.7112—-4.801)。然而,岁中风动物被发现比aged-matched虚假的同行,掌握rereversal任务1.8倍(人力资源:1.833, ,置信区间:0.2166—-4.006)。之间没有显著差异被认为年轻的性能和老年中风动物rereversal任务(人力资源:1.333, ,置信区间:0.5169—-3.44)。

这些数据表明,有一种与年龄相关的认知下降的灵活性在老鼠身上。此外,中风的PFC的年长老鼠似乎重新复苏的关键窗口改进结果便利化的性能在这两个任务,尽管不同的区段。

3.3。在PFC中风后的逆转任务的表现

调查的性能与动物在逆转PFC中风后的任务,一个双向方差分析进行对数转换数据(图4)。整个任务,逆转年龄的整体效果和中风手术的连续数天必须满足标准(中风, , ;的年龄, , ;图4(一)),调整试验的总数(中风, , ;的年龄, , ;图4 (c)),来触动总数(中风, , ;的年龄, , ;图4 (d))。年龄影响中风的效果也观察到试验的总数必须满足逆转标准(中风, , ;的年龄, , ;图4 (b))。然而,年龄和中风之间没有观察到显著的交互作用在所有这些措施(连续几天, , ;总试验, , ;总校正试验, , ;和总来触摸, , )。

Sidak的多重比较连续测试证实,享年虚假的动物需要更多天( ),总试验( ),总校正试验( ),和总来触动( )逆转的标准任务,相对年轻的虚假的动物。此外,年轻人之间没有显著差异被认为虚假的和年轻的中风动物在这些变量(连续几天, ;总试验, ;总校正试验, ;和总来触摸, )。然而,岁中风动物被发现需要连续几天更少( ),总校正试验( ),和总来触动( )达到标准的逆转任务,相对于年龄在虚假的控制动物。相比之下,没有显著差异总数量的试验( )被要求从岁中风动物使逆转标准相对于年龄在虚假的动物。相对于年轻中风动物,岁中风动物被发现需要更多总试验掌握逆转任务( );然而,没有其他差异观察这两个组之间在其他变量(连续几天, ;总校正试验, ;和总来触摸, )。此外,连续岁中风动物需要更多天掌握逆转任务相比,年轻的虚假的动物( ),但是没有看到差异的数量总试验( ),总校正试验( ),或全部来触摸( )。

这些数据支持的减少与年龄相关的性能在逆转的任务在虚假的老鼠。此外,中风的年长老鼠似乎提高逆转学习,不是在年轻小鼠产生影响。

3.4。在PFC中风后Rereversal任务的表现

调查的性能与卒中后动物的PFC rereversal任务,双向方差分析进行对数转换数据收集从天卒中(图375)。评估rereversal任务相比,数据显示更大的可变性逆转任务数据。没有年龄或中风的影响手术中观察到连续数天(中风, , ;的年龄, , ;图5(一个)),总试验(中风, , ;的年龄, , ;图5 (b)),总来触动(中风, , ;的年龄, , ;图5 (d))。然而,时代的显著影响,但没有中风的总数校正试验应逆转标准(中风, , ;的年龄, , ;图5 (c))。除此之外,一个重要的手术年龄和中风之间的相互作用只在试验的总数应标准(总试验, , ;连续几天, , ;总校正试验, , ;全是, , )。

Sidak的多重比较检验未能找到一个显著区别的表现年轻和老年rereversal任务(连续几天,虚假的动物 ;总试验, ;总校正试验, ;和总来触摸, )。此外,年轻人之间没有显著差异被发现虚假的和年轻的中风动物(连续几天, ;总试验, ;总校正试验, ;和总来触摸, )或年龄骗局和中风动物之间(连续几天, ;总试验, ;总校正试验, ;和总来触摸, )。最后,岁中风动物表现同样年轻的骗局(连续几天, > 0.9999;总试验, ;总校正试验, ;和总来触摸, )和年轻的中风动物(连续几天, ;总试验, ;总校正试验, ;和总来触摸, )在rereversal任务。

3.5。TrkB-Fc块Stroke-Induced改善性能

探讨BDNF信号参与逆转和rereversal学习PFC中风后,性能比较虚假的动物和年龄岁中风动物之间对待IgG-Fc或BDNF清道夫,TrkB-Fc(图6)。Cox回归分析kaplan meier曲线揭示了重要的治疗效果( , , ;图6(一))。具体来说,岁中风动物对待IgG-Fc任务大约1.3倍的速度完成了逆转年龄虚假的动物(人力资源:1.310, ,置信区间:0.4369—-3.684)。此外,岁中风动物对待TrkB-Fc完成逆转的任务比岁中风控制动物(慢大约3.1倍的人力资源:3.136, ,岁的置信区间:0.8256—-11.91),执行类似于虚假的动物(人力资源:0.9144, ,置信区间:0.297—-2.811)。

单向方差分析进行对数转换数据从所有的动物,这证实了一个显著的治疗效果连续数天( , ;图7(一)),试验的总数( , ;图7 (b)),调整试验的总数( , ;图7 (c)),来触动总数( , ;图7 (d))达到标准逆转的任务。Sidak的多重比较检验进一步透露,岁中风动物对待IgG-Fc要求大大减少连续天( ),总试验( ),总校正试验( ),和总来触动( )而年龄在虚假的动物。TrkB-Fc治疗阻止这种stroke-induced效应被发现,与TrkB-Fc-treated岁中风动物需要更多连续天( )和校正试验( )达到标准相对于年龄行程控制的动物。没有观察到显著差异(总数量的试验 )或全部是( )中风+岁TrkB-Fc-treated动物和中风之间的控制反转标准。最后,TrkB-Fc-treated年龄在岁中风动物一样进行虚假的动物在所有变量(连续几天, ;总试验, ;总校正试验, ;和总来触摸, )。

rereversal任务的分析揭示了所有动物的治疗产生重大影响,因为使用Cox回归分析发现kaplan meier的生存曲线( , , ;图6 (b))。岁中风动物对待IgG-Fc岁完成rereversal任务类似于虚假的动物(人力资源:1.212, ,置信区间:0.316—-3.225)。然而,岁中风动物对待TrkB-Fc rereversal任务完成大约3.9倍低于岁中风控制动物(人力资源:3.911, ,置信区间:0.722—-6.014),性能TrkB-Fc-treated动物的类似于年龄在虚假的控件(人力资源:1.142, ,置信区间:0.363—-3.59)。

单向方差分析进行对数转换rereversal数据,证实了一个重要的治疗效果在调整试验的总数( , ;图8 (c)和来触摸 , ;图8 (d)),但不是连续数天( , ;图8(一个))或试验的总数( , ;图8 (b))。此外,Sidak的多重比较显示,岁中风小鼠接受IgG-Fc需要更多总校正试验( )和来触动( )岁rereversal而虚假的动物。然而,无显著差异的连续数天( )或试验的总数( )这些动物之间。治疗TrkB-Fc显示抑制stroke-induced效应,与TrkB-Fc-treated中风动物表演同样年龄虚假的动物在所有变量(连续几天, ;总试验, ;总校正试验, ;和总来触摸, )。相反,TrkB-Fc-treated岁中风动物需要更多总校正试验( )和总来触动( )完成rereversal任务相比,老年中风动物。但是,这些治疗组之间没有差异观察关于连续数天( )或全部试验( )。

4所示。讨论

近年来,认知测试触摸屏的设计目标组件的人性化认知在啮齿动物,从而最大化的转化潜力的临床前实验(18,19,21]。在目前的研究中,我们使用这种技术来展示与年龄相关的认知下降的灵活性在VD任务在老鼠身上。此外,我们表明,中风的PFC逆转学习没有影响年轻的老鼠,但在老年小鼠促进学习的改善。最后,我们表明,该stroke-induced改善学习观察老年小鼠的脑源性神经营养因子的依赖,改善学习后被政府BDNF的诱饵,TrkB-Fc。

PFC是大脑的一个区域,严重与复杂的认知过程,如行为灵活性[22]。大量证据表明,set-shifting性能严重依赖于背外侧前额叶皮层(PFC)在灵长类动物或内侧前额叶皮层(mPFC),这是啮齿动物同族体(38,39]。与年龄相关的变化在体系结构和分子组成的PFC已知有助于认知能力下降在岁健康动物(40,41]。与此一致的是,我们的研究表明了VD逆转学习下降,与年龄在虚假的动物需要连续多天,试验,调整试验,来触摸达到标准相比,年轻的虚假的动物。这一发现是由人类、灵长类动物和啮齿动物逆转研究认知放缓年龄人群使用其他认知评估报告(40- - - - - -43]。此外,这种与年龄相关的认知不仅适用于行为灵活性放缓但空间记忆等认知领域,关注,和工作记忆43,44]。尽管如此,重要的是要强调,这些老鼠岁仍然可以展示同等程度的认知灵活性年轻老鼠;然而,他们只是需要一个长时间达到这一潜力。也是有趣的注意,这与年龄相关的效应似乎抑制了动物的rereversal任务切换他们的学习回到最初刺激配对,表明之前学到的能力适应老年动物的任务仍然完好无损。年轻还是年龄差距我们报告凸显了需要评估两个年轻和老年人群对中风的反应不同,包括诱发不同的分子/转录反应(31日,45),因此可能需要不同的药理和或物理疗法来提高复苏。

与先前的报道(22,23),我们的研究结果显示,中风的PFC没有影响VD逆转和rereversal学习在年轻的老鼠,然而,它在老年小鼠改进的性能。有一些可能的解释这些观察。临床研究显示,虽然单方面病变PFC对VD逆转影响性能的任务失败,双边病变的PFC引起严重损伤在这个任务中(46]。这一发现表明,一个更大的损伤涉及两种皮质需要创建这个赤字在人类认知灵活性,也支持全球血管性痴呆患者损伤的报道(47]。第二种解释缺乏stroke-induced障碍出现在本研究可能在于神经回路,提出了控制认知灵活性。损伤和中风研究利用触摸屏VD逆转任务突出mPFC的参与,眼窝前额皮质(OFC)和背外侧纹状体在促进性能(8,9,48,49),而腹内侧PFC (vmPFC)和基底外侧杏仁核(BLA)扮演一个角色在限制性能(48,49]。这是可能的,该网站目前PFC中风的实验可能在逆转学习起到了抑制作用,类似于BLA或vmPFC。此外,我们强调过改善认知灵活性与海拔BDNF水平相关联。

人类和啮齿动物的研究都表明年轻的大脑比岁大脑更有效地恢复(50- - - - - -52),可能是由于年龄改变基因和细胞反应观察动物(53]。而老年性梗塞体积的差异进行了调查,这些调查结果仍然是不确定的(45,54,55),而与年龄相关的差异梗塞扩张和分辨率和peri-infarct可塑性的变化仍然知之甚少。此外,当前的研究观察到类似的梗塞卷之间的年轻和老年动物,我们建议剩余的神经元细胞核中发现peri-infarct地区年轻老鼠可能会有更大的功能储备,相对于旧的动物。PFC报道减少的体积随着年龄的增长,这可能意味着PFC的比例影响在当前岁中风模型可能是更有害的动物(56]。然而,确切的体积与年龄相关的损失的函数仍然是争论,与年龄的大脑呈现变化树突凉亭和发芽概要提出帮助维持相同数量的整个大脑突触(57),从而补偿任何细胞死亡58]。可能不同的功能储备完全塑性介导和依赖脑源性神经营养因子水平的变化。然而,急需研究仍然需要确认这些假设。

BDNF-mediated便利化逆转学习/观察认知灵活性,在当前的研究中可能反映了重开的卒中后认知功能恢复的关键窗口。同时脑源性神经营养因子的治疗潜力已见临床中风模型(27- - - - - -29日),临床成功挑战了血脑屏障(BBB)通透性差,半衰期短,脱靶效应。然而,最近的技术进步,新型生物材料药物传输系统提供规避这些问题的能力,并提供再生剂直接受伤的大脑。有鉴于此,研究正在评估VD逆转任务学习岁中风动物接受重组人类脑源性神经营养因子(rhBDNF)通过水凝胶植入中风腔。我们希望这可以“利用”这个BDNF-mediated机制,进一步促进卒中后康复。它也假定组合治疗可能需要提供功能恢复中风患者尤其是老年人群。支持这个,克拉克森等人报道,老老鼠接受运动皮层所需中风治疗脑源性神经营养因子和BDNF-inducing AMPAkine为了获得相同级别的功能恢复在年轻小鼠仅接受脑源性神经营养因子治疗(28]。未来在我们的实验室工作希望调查这种组合方法的治疗潜力,因为这不仅强调了需要评估脑源性神经营养因子的变化也需要评估AMPA受体介导可塑性的作用[28]。

缺乏stroke-induced障碍出现在年轻的老鼠是当前研究的局限性;然而,这一发现并匹配认知症状的临床表现人类后中风。老年中风患者的认知障碍是有据可查的;然而,很少有研究报道这些障碍在年轻患者(55]。提高中风模型,未来的工作可以调查焦病变脑常染色体显性遗传的影响与皮层下梗死和脑白质病动脉病(CADASIL)老鼠。这些转基因小鼠表现为异常血流和血管调节功能障碍,这是血管性认知障碍的根本原因(59]。根据这一点,我们希望我们的局部病变模型有更明显的效果在年轻小鼠认知灵活性,这可能导致检测在逆转学习障碍。

大脑是已知经历重大功能重组反应达到运动学习的任务,和随后的运动映射扩展到周边地区中风和脑损伤后,这一过程称为可塑性(60,61年]。这一重组所带来的功能恢复也被发现是依赖BDNF信号(27- - - - - -30.]。脑源性神经营养因子、神经营养因子和大多数神经元发育中起关键作用、分化和生存。此外,脑源性神经营养因子起着核心作用在突触可塑性的调节组件在开发期间和在成年期(62年]。这些功能主要是通过介导的脑源性神经营养因子的释放,是由神经元的活动(62年,63年]。总的来说,这些研究结果支持这样的设想,即BDNF可能会扮演一个角色在修复阶段中风后,一段时间的大脑修复尝试弥补受损的组织。进一步支持来自临床研究表明,有氧运动能充分促进认知恢复(包括认知灵活性)(64年),这种效应被认为是一些由海拔BDNF水平(65年]。结合我们的研究,这些研究结果支持的潜力BDNF促进人类认知功能的恢复,不仅卒中后还与正常老化。

脑源性神经营养因子被认为是一个有益的影响中风恢复通过几种机制:增加血管生成(66年和神经发生67年),增加大脑修复(68年),和增强突触可塑性(27,69年]。合理的预测,与年龄相关的变化BDNF-TrkB信号通路可能改变了peri-infarct组织这些机制的响应能力可塑性当前老年小鼠的研究。然而,BDNF的表达是否和它的高亲和性受体TrkB,减少或增加在年龄在啮齿动物仍然是一个有争议的问题28,70年,71年]。我们正在调查与年龄相关的变化生成信号通路和治疗方法,以期更好地理解脑源性神经营养因子的功能作用在stroke-induced认知障碍。因为BDNF与认知灵活性48,72年),这种营养因子或其他药物治疗刺激BDNF表达增加可能是一个有效的疗法在缓解减缓认知灵活性在其他型号的认知障碍。

触摸屏需要老鼠每天测试一段时间为了学习任务,然后执行逆转和卒中后rereversal任务。先前的实验报道,PFC BDNF水平保持稳定的同时发现了啮齿动物接受经典的学习,记忆,和/或灭绝的任务(73年,74年]。这些发现表明,学习经验并不足以严重影响PFC BDNF的表达。因此,最简洁的解释stroke-induced改善认知灵活性在当前的研究中观察到在老年小鼠BDNF水平升高的中风,这也符合TrkB-Fc抑制这种反应的能力。

总的来说,这项研究表明年龄动物仍然有能力学习和使用operant-based触摸屏进行复杂的认知任务,允许使用的触摸屏调查障碍和干预的认知障碍。此外,中风的PFC年轻动物没有影响认知灵活性,而岁中风的PFC动物导致性能显著改善逆转和rereversal任务。此外,岁中风小鼠BDNF诱饵,TrkB-Fc,封锁了stroke-induced改善认知灵活性。最后,我们表明,中风的PFC重开的年长老鼠脑源性神经营养因子的功能恢复的关键窗口相关的。

数据可用性

在当前使用的所有数据手稿已经被放置在一个存储库奥塔哥大学的。

信息披露

这项工作已经在两个国际会议:(1)第十届国际研讨会上神经保护和Neurorepair 9-11th 10月,2018年,在德累斯顿,德国,和(2)第11届世界中风大会,17-20th 10月,加拿大蒙特利尔。

的利益冲突

作者没有要申报的东西。

作者的贡献

非国大,JH LYYZ设计研究。JH, LYYZ、DB和心电图收集数据。JH LYYZ分析数据和数据。JH LYYZ,非国大写的手稿。所有作者审查、编辑和批准这个手稿的最终版本。

确认

这项工作是由新西兰皇家学会项目支持格兰特和资金的业务,创新,和就业、新西兰(ANC)。DB是支持的奥塔哥大学的博士津贴。作者想要感谢安德鲁先生灰色统计的建议。