ErasmusLadder研究の例

歩行および運動能力は、多くの神経学的疾患の影響を受けます。 運動失調はパーキンソン病(PD)における共通の問題であり、早期発症アルツハイマー病患者(AD)の大部分もそれに対処します。 運動能力は、自閉症スペクトル障害(ASD)および注意欠陥多動性障害(ADHD)においても影響を受けます。

小脳は、運動協調、精密さ、および正確なタイミングにおいて重要な役割を果たし、したがって、この分野における多くの研究に興味があります。 しかし、特に小脳機能の検査は、常に難しく、侵襲的でした。 数年前、Erasmus MC(ロッテルダム、オランダ)は、小脳をテストするために特別に設計された完全な試験装置であるErasmusLadderの開発を開始しました。

ErasmusLadderは、運動学習をテストするための計測器です。 それは、2つのゴールボックスの間に伸びる水平のはしごと、動物が歩いて行くための横糸と、 いくつかは「より高い」ものと「低いもの」である。 「正しい」ステップパターンは、より高いラングを使用することを含む。 より低いラングを使用することは、誤ったステップとしてカウントされる。 センサは、マウスがラングを歩くタイミングを検出するので、ステップ時間、ステップサイズ、ミスステップなどのパラメータを測定できます。 同様の方法は、空間パターン、歩行の全般的な側面、またはバランスに焦点を当てていますが、 ErasmusLadderはこれらの機能を1つのテストで組み合わせています。

小脳の可塑性

Jan-Willem Pottersは、単純反射的な動きから感情や認知などの複雑なシステムまで、行動のさまざまな側面で小脳の役割を研究し、ブログ記事に書きました。 彼の研究グループでは、可塑性の特定の突然変異およびそれらが小脳にどのように影響を与えたかを研究しました。 その間、彼らはErasmusLadderも開発していました。

ErasmusLadderの実用上の利点

この刊行物では、小脳における新しい記憶の構造または形成に役割を果たす特定のタンパク質を欠くマウスを用いたErasmusLadder試験の結果が発表されました。 この論文は、特定の突然変異がどのようにして運動に影響を与えるかを明確に示しています。

Practical advantages of ErasmusLadder

Potters氏によると、ErasmusLadderにはいくつかの利点があります。 実験は1セッション当たり15-20分で比較的短い時間しかかからず、装置は完全に自動的に機能します。 これにより、マウス突然変異体を容易に研究し、移動に関するデータを収集し、さらなる調査のために迅速に候補を選択することが可能になります。 現在、研究者は、歩行、脚間協調、および歩行の適応に関する非常に詳細なパラメータを研究することができます。

運動学習における顆粒細胞の重要な役割

小脳顆粒細胞は、脊椎動物の中枢神経系の大きく重要な部分を形成します。 運動機能におけるこれらのニューロンの役割を明らかにするために、Galliano et al。 マウスモデルにおけるこれらの細胞の産出を最小限に抑え、自発運動能力を野生型群と比較しました。 ErasmusLadderテストは、モーター性能とモーター学習スキルの両方を調査するために使用されたテストの1つでした。 興味深いことに、彼らは全体的な運動能力が損なわれていないことを見出し、このために機能するわずかな顆粒細胞しか必要でないことを示しています。

Galliano, E.; Gao, Z.; Schonewille, M.; Todorov, B.; Simons, E.; Pop, A.S.; D’Angelo, E.; Maagenberg, A.M.J.M.; Hoebeek, F.E.; De Zeeuw, C. (2013). Silencing the Majority of Cerebellar Granule Cells Uncovers Their Essential Role in Motor Learning and Consolidation. Cell Reports, 3, 1239-1251.

異なる細胞は、運動能力において異なる役割を果たす

Maria Fernanda Vinueza Velozらは、特定のニューロンについても調査しました。 彼らの研究では、プルキンエ細胞、介在ニューロン、および顆粒細胞が中心です。 いくつかのノックアウト株をEramusLadderで試験し、各細胞タイプの役割を解明しました。 彼らの運動失調様表現型から明らかなように、プルキンエ細胞出力が低下したマウスでは、運動能力が低下しました。 他のノックアウト系統は運動能力が損なわれていないように見えましたが、治療を受けたすべてのマウスで運動学習は困難でした。 さらに、ゴールボックスを離れたいという自発性から明らかなように、いずれのマウスもモチベーションの欠如を示しませんでした。

Vinueza Veloz, M.F.; Zhou, K.; Bosman, L.W.J.; Potters, J.-W.; Negrello, M.; Seepers, R.M.; Strydis, C.; Koekkoek, S.K.E.; De Zeeuw, C.I. (2014). Cerebellar control of gait and interlimb coordination. Brain Structure and Function, doi: 10.1007/s00429-014-0870-1.

小脳のプラークは運動失調の原因ですか?

Diego Sepulveda-Fallaとその同僚は、画期的な研究としてメディアに記載された研究の一部でした。 彼らはコロンビアのAntioquia地域の25家族からなる集団と協力して、presenile1(PS1)遺伝子の突然変異によって引き起こされた早期発症家族性アルツハイマー病(FAD)の罹患率が高かった。 ここでは、脳内のこれらのタンパク質蓄積がこれまでの症状の主な疑いであったため、ベータアミロイド斑が脳内に発生する可能性が高い前でも、患者は症状がありました。 ErasmusLadderを用いたPS1 FAD試験のネズミモデルでも、小脳にプラークが見つかる前でも運動能力と運動学習の問題が明らかになりました。 以前は遺伝子突然変異がプラークを引き起こし、症状を引き起こすと考えられていましたが、この研究はPS1突然変異が小脳の異なる機構を介してこれらの患者の運動失調を引き起こすことを示唆しています。 これは特に、プラークの形成を予防することを目的とした薬物が検査されているため、家族の現在の臨床研究に照らして興味深いものです。 研究者たちは現在、失調症も消えているかどうかを熱望してデータを待っています。

Sepulveda-Falla, D.; Barrera-Ocampo, A.; Hagel, C.; Korwitz, A.; Vinueza-Veloz, M.F.; Zhou, K.; Schonewille, M.; Zhou, H.; Velazquez-Perez, L.; Rodriguez-Labrada, R.; Villegas, A.; Ferrer, I.; Lopera, F.; Langer, T.; De Zeeuw, C.I.; Glatzel, M. (2014). Familial Alzheimer’s disease-associated presenilin-1 alter cerebellar activity and calcium homeostasis. The Journal of Clinical Investigation, 124(4), 1552-1567.