PatentDe  


Dokumentenidentifikation DE102004029971A1 12.01.2006
Titel Vorrichtung und Verfahren zum Nachweis spezifischer Verhaltensauffälligkeiten bei Versuchstieren (Treppentest)
Anmelder Boltze, Johannes, 08439 Langenhessen, DE
Erfinder Boltze, Johannes, 08439 Langenhessen, DE;
Emmrich, Frank, Prof. Dr.med., 04299 Leipzig, DE;
Kowalski, Ina, 04103 Leipzig, DE;
Blunk, James, Dr.med., 91334 Hemhofen, DE
DE-Anmeldedatum 21.06.2004
DE-Aktenzeichen 102004029971
Offenlegungstag 12.01.2006
Veröffentlichungstag im Patentblatt 12.01.2006
IPC-Hauptklasse A61B 5/16(2006.01)A, F, I, ,  ,  ,   
IPC-Nebenklasse A61B 5/103(2006.01)A, L, I, ,  ,  ,      
Zusammenfassung Bekannte Verfahren zur Erfassung von Bewegungseinschränkungen und/oder Bewegungsabweichungen bei Versuchstieren nach experimenteller pharmakologischer und/oder chirurgischer Manipulation bedingen einen erheblichen materiellen und/oder zeitlichen Aufwand für Konditionierung und/oder Messung. Die neue Vorrichtung ermöglicht eine schnelle und präzise Erfassung von Bewegungsanomalien bei geringem materiellen Aufwand.
Die Versuchstiere bewegen sich von einem festen Startpunkt (1) über eine Sprossenleiter oder Lauffläche (2) auf eine Ziellinie (3) zu. Diese Bewegung erfolgt aufgrund endogener und/oder belohnungsverstärkter Motivation und bedarf daher nur einer kurzen Konditionierungsphase. Die Abweichung vom Startpunkt und/oder vom direkten Weg wird reproduzierbar mit Hilfe einer metrischen Skala (4) erfasst, die in/auf der Ziellinie angebracht ist.
Die Vorrichtung erlaubt ein breites Einsatzspektrum auf dem Gebiet der klinisch-experimentellen und biologischen Verhaltensforschung bei der Beurteilung des Ausmaßes jeglicher Maßnahmen und/oder Manipulationen, die zu unilateralen Bewegungsabweichungen führen, und/oder deren experimenteller Therapie.

Beschreibung[de]
1. Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft Vorrichtungen und Verfahren zum Nachweis des Vorhandenseins spezifischer Verhaltensauffälligkeiten (z. B. Bewegungsasymmetrien) bei Versuchstieren nach bestimmten Manipulationen (z.B. Gabe pharmakologischer Substanzen, Herbeiführung artifizieller Gewebeschäden). Derartige Vorrichtungen und Verfahren, die allgemein unter dem Begriff „Verhaltenstests" bekannt sind, erlauben einem Experimentator, die Art und das Ausmass der Verhaltensauffälligkeiten zu bestimmen, die nach diesen Manipulationen eintreten.

2. Hintergrund der Erfindung

Besondere Bedeutung erlangten die Verhaltenstests, seit erkannt wurde, dass mit Hilfe dieser Tests die Effizienz neuartiger Therapiestrategien, z. B. auf Basis des Einsatzes so genannter Stammzellen, welche die potenzielle Fähigkeit zu Erneuerung beschädigter und/oder zerstörter Gewebe besitzen, im Tierexperiment überprüft werden kann. Es ist beispielsweise möglich, in einem Tiermodell fokaler zerebraler Ischämie (Schlaganfall), wie es ursprünglich von Tamura et al. 1981 beschrieben und von Shirashi und Simon 1989 modifiziert wurde, den Erfolg der Transplantation von stammzellhaltigen Zellproben nach einem experimentellen Schlaganfall nachzuweisen. Beide Modelle beruhen auf einem Verschluss der mittleren Hirnarterie, die wichtige Bereiche des Hirns von Mensch und Tier versorgt. Ein Verschluss der mittleren Hirnarterie ist die häufigste Ursache für einen Schlaganfall bei menschlichen Patienten. Da ein solcher Schlaganfall naturgemäss zu motorischen und sensorischen Ausfallerscheinungen führt, kann der Schweregrad des Schlaganfalls durch Verhaltenstests, welche motorische und sensorische Anforderungen an das Versuchstier stellen; ermittelt werden. Bessern sich diese Ausfallerscheinungen signifikant gegenüber einer unbehandelten Kontrollgruppe von Versuchstieren nach der Transplantation von Stammzellen (oder anderen therapeutischen Massnahmen wie der Gabe von Pharmaka), so kann damit auf einen nutzbringenden Effekt der experimentellen Therapie geschlossen werden. Aufgrund der enormen gesundheitspolitischen und gesundheitsökonomischen Bedeutung von Schlaganfällen und anderen degenerativen Erkrankungen ist das Interesse an der Entwicklung neuartiger Therapiestrategien sehr gross. Zur Evaluierung dieser Strategien werden daher verstärkt Verhaltenstests eingesetzt, die jedoch gewisse Nachteile aufweisen.

3.1 Kategorisierung von Verhaltenstests

Verhaltenstests erfassen bestimmte quantitative Parameter (z.B. Zeit), mit deren Hilfe auf die Qualität der motorischen und sensorischen Leistungsfähigkeit der Versuchstiere zurückgeschlossen werden kann. Es ist prinzipiell möglich, die momentan verfügbaren Verhaltenstests in zwei Kategorien einzuteilen.

Von spezialisierten Unternehmen (TSE Systems GmbH, Bad Homburg, RotaRod-System) werden Testsysteme angeboten, die die Generierung qualitativ hochwertiger Verhaltensdaten, gekennzeichnet durch:

  • 1. eine geringe Standardabweichung der Werte vom Mittelwert einer Versuchsgruppe,
  • 2. eine hohe Reproduzierbarkeit der Ergebnisse sowie
  • 3. eine starke Korrelation zwischen zugrunde liegendem Merkmal und den erhobenen Daten,
erlauben (Kategorie A). Derartige Systeme arbeiten oftmals computergestützt (RotaRod) und/oder mit aufwendigen Zusatzapparaturen (z.B. Videoüberwachung wie das VideoMot-System der TSE Systems GmbH, Bad Homburg), woraus ein vergleichbar hoher Preis der kommerziell erhältlichen Apparaturen resultiert.

Andere, einfachere Verhaltenstests generieren mit einem minimalen Materialaufwand qualitativ minderwertigere Daten, die obigen Kriterien nicht in jedem Falle, insbesondere in den Punkten 1 und 2, genügen (Kategorie B). Derartige Verfahren sind zur Übersichtsbeurteilung geeignet und wegen der geringen Anschaffungskosten von Vorteil. Aufgrund Ihrer simplen Struktur ist es oft nicht lohnenswert, Systeme der Kategorie B kommerziell anzubieten.

3.2 Beispiele für Verhaltenstests

Aufgrund der Fülle verfügbarer Tests wird für beide Kategorien ein exemplarischer Test erläutert.

Beim RotaRod (Kategorie A) werden zeitliche Kriterien wie die Verweildauer von Tieren, insbesondere Ratten oder Mäusen, auf einem rotierenden, horizontal montierten Zylinder (RotaRod: Dunham and Miya, 1957; Jones und Roberts, 1968) erfasst. Je länger das Versuchstier auf dem Zylinder zu verweilen vermag, desto leistungsfähiger ist sein Koordination- und Bewegungsvermögen. Um den Effekt zu verstärken, kann die Umdrehungsgeschwindigkeit des Zylinders erhöht werden. Der Einsatz eines Steuercomputers erlaubt die präzise Programmierung des Gerätes in Hinblick auf Beschleunigungsparameter und finale Umdrehungsgeschwindigkeit des Zylinders. Ausserdem besteht die Möglichkeit, ein Herunterfallen der Tiere, verursacht durch Störungen der Koordinations- und Bewegungsfähigkeit, automatisch zu registrieren. Das RotaRod kann aufgrund seines häufigen Einsatzes und der Qualität der erhobenen Daten auf dem Gebiet der experimentellen Schlaganfallforschung als Goldstandard angesehen werden (beispielsweise Zhang et al., 2000; Chen et al., 2001).

Der beam walk (engl., Schwebebalken)-Test (Kategorie B) beruht auf der Messung der Zeit, die ein Versuchstier benötigt, einen Stahlstab definierten Durchmessers und definierer Länge balancierend zu überwinden, um in seinen Heimatkäfig zu gelangen. Aufgrund der leichten Ablenkbarkeit und Schreckhaftigkeit von Versuchstieren kann dieser Vorgang durch geringfügige Störungen empfindlich beeinträchtigt werden, was zu einer grösseren Streuung der Messwerte und einer geringeren Korrelation zum zu beobachtenden Phänomen führen kann. Dennoch ist der beam walk-Test bei der Beobachtung kortikaler Läsionen weit verbreitet (Hamm et al., 1994; Kundrotiene et al., 2002; Dixon et al., 2003).

3.3 Nachteile gängiger Verhaltenstests

Eine befriedigende Qualität der erhobenen Daten kann momentan nur von teuren Testsystemen in Verbindung mit der Einhaltung eines strengen Versuchsprotokolls während der Datenerhebung (standardisierter Umgang mit den Versuchstieren, Hintergrundgeräusche, Untersuchungszeit usw.) gewährleistet werden. Billigere Systeme, die aufgrund ihres simplen Charakters nicht kommerziell erhältlich sind, zeigen eine schlechtere und oft unbefriedigende Datenqualität.

Ein genereller Nachteil aller Systeme besteht jedoch in der notwendigen Konditionierungszeit vor dem eigentlichen Experiment. Da erhöhte Anforderungen an das Koordinations- und Bewegungsverhalten von Versuchstieren insbesondere auf dem Gebiet der experimentellen Schlaganfallforschung eine wichtige Rolle spielen, ist es vor dem Experiment zwingend notwendig, die Versuchstiere im Testsystem schrittweise an diese erhöhten Ansprüche zu gewöhnen.

Im Falle des RotaRod beinhaltet dies die Gewöhnung der Tiere an den sich drehenden Zylinder sowie die Erweckung einer Motivation, auf diesem zu verweilen (z.B. durch negative Motivation im Sinne einer Strafe nach Herunterfallen, z.B. durch ungefährliche Stromschläge). Ein Teil der oft teuren Versuchstiere ist häufig überhaupt nicht an einen solchen Test zu gewöhnen. Beim beam walk-Test muss dem Versuchstier erst beigebracht werden, auf dem Balken zu balancieren. Erst nachdem die erhobenen Messwerte über einen gewissen Zeitraum (3-5 Tage) stabil bleiben, kann der Ausgangswert (Baseline) aufgenommen und mit dem eigentlichen Experiment begonnen werden. Diese zeitraubende Konditionierungsphase kann eine Periode von 14-21 Tagen umfassen und stellt, da die Konditionierung in den meisten Fällen vom dem das spätere Experiment betreuenden Wissenschaftler durchgeführt wird (Gewöhnung der Versuchstiere an ein und denselben Experimentator), ein ökonomisches Problem für den Versuchsleiter dar. Der Wissenschaftler kann während der Konditionierungszeit nicht für höherwertige Arbeiten zur Verfügung stehen.

3.4 Ziel der Erfindung

Es besteht Bedarf einer Vorrichtung zur Durchführung eines neuartigen Verhaltenstests, welche eine endogene Motivation der Versuchstiere zur Durchführung des Versuchsdurchlaufs benutzt und keine besondere Gewöhnung erfordern soll, was eine Konditionierungsphase überflüssig macht. Durch Abbildung eines komplexen Bewegungsvorganges mit Hilfe der Vorrichtung im Test und der hinreichend genauen Registrierung von Normabweichungen müssen dennoch qualitativ hochwertige Daten erhoben werden können, womit sich die Vorrichtung von Tests der Kategorie 8 abhebt. Darüber hinaus muss die Vorrichtung kostengünstig zu produzieren sein, um als preiswerter anzubietende, qualitativ jedoch gleichwertige Alternative zu den bereits existierenden Systemen der Kategorie A fungieren zu können. Es wird weiterhin die Möglichkeit einer vollständigen Digitalisierung des Untersuchungsvorgangs geachtet werden, um auf Basis der Erfindung optional ein noch aussagekräftigeres und bequemer zu bedienendes Verhaltenstestsystem entwickeln und anbieten zu können.

4. Beschreibung der Vorrichtung

Erfindungsgemäss wird eine Vorrichtung bereitgestellt, welche aufgrund ihrer Ähnlichkeit zu einer Treppe oder Sprossenleiter im folgenden als „Treppentest" bezeichnet werden soll und die Unzulänglichkeiten des Standes der Technik in der Weise überwindet, dass qualitativ hochwertige Daten in kurzer Zeit auf einer preiswerten Vorrichtung ohne Notwendigkeit einer vorhergehenden, langfristigen Konditionierung erhoben werden können. Zum besseren Verständnis des Prinzips der Vorrichtung ist 1 heranzuziehen.

Versuchstiere, insbesondere Wirbeltiere (Ausführungsbeispiel: Ratten) führen auf dieser Vorrichtung eine gerichtete Bewegung wiederholt (mehrmals täglich an verschiedenen Tagen einer Versuchsperiode) aus. Auf diese Weise ist es möglich, bei einem Versuchstier und/oder im Vergleich zwischen Versuchstiergruppen Unterschiede im (bei Gruppen: gemittelten) Bewegungsablauf nach einer Manipulation und/oder nach Einwirkung bestimmter Umwelteinflüsse festzustellen. Insbesondere erfolgt die Bewegung von einem definierten Startpunkt (1) in Richtung einer definierten Ziellinie (2) über parallel angeordnete Sprossen (3) (im Ausführungsbeispiel 45 Sprossen mit 4 mm Durchmesser und 16 mm Abstand) oder eine Bewegungsfläche. Im Ausführungsbeispiel wird der Startpunkt durch eine schleusenähnliche Einrichtung zum Ausrichten des Körpers des Versuchstieres (4) definiert. Grundlage der Bewegung auf dem Treppentest ist die endogene Motivation der Versuchstiere, in ihren Heimatkäfig (5) zu gelangen, der sich auf der Ziellinie lotrecht zum Startpunkt befindet. Die Position des Käfigs wird den Tieren zu Beginn der Experimentalperiode durch deren dreimaliges Plazieren unterhalb der Ziellinie kurz vor dem Käfig gezeigt. Für diesen Vorgang ist pro Versuchstier ein Zeitaufwand von etwa 5 Minuten zu kalkulieren, der nicht mit tagelangen Konditionierungsprozessen vergleichbar ist. Diese Motivation kann durch folgende Zusatzmassnahmen verstärkt werden:

  • 1. Ankippen der Versuchsvorrichtung in einem beliebigen Winkel (zwischen Lauffläche und Boden) bis 90° nach oben (im Beispiel: 80°), da insbesondere Ratten und Mäuse die Tendenz besitzen, sich nach Möglichkeit von unten nach oben zu bewegen
  • 2. Abdunkeln des Versuchskäfigs und Beleuchtung des Startpunkts: insbesondere Ratten und Mäuse bewegen sich bevorzugt vom Hellen ins Dunkle
  • 3. Plazieren von Futter als Belohnung im Heimatkäfig.

Die Fläche zur zielgerichteten Bewegung (6) ist von rechtwinkliger oder gleichschenklig dreieckiger Form (im Ausführungsbeispiel: dreieckig) und besitzt, zunehmend mit der Grösse des Versuchstieres eine Seitenlänge von 50 cm (Maus) bis 1000 cm (Schaf), im Ausführungsbeispiel 98,5 cm (Ratte). In jedem Fall gewährleistet sie eine mögliche seitwärts gerichtete Abweichung des direkten Wegs des Tiers vom Startpunkt zur Ziellinie. Die Ziellinie ist im Ausführungsbeispiel 100 cm breit und mit einer Skala versehen, deren Nullpunkt (7) unmittelbar unter dem Heimatkäfig lotrecht zum Startpunkt gelegen ist. Nach links („Minus") und rechts („Plus") ist die Skala im Ausführungsbeispiel in Zentimeterabschnitte eingeteilt (8). Es ist im Ausführungsbeispiel also eine maximale Abweichung von der Linie Startpunkt – Nullpunkt von +/- 45 cm messbar. Zusätzlich kann eine Abweichung von dieser Linie auch auf den Sprossen 22, 32 und 42 (10, 20 und 30 nach Startpunkt) beurteilt werden, die ebenfalls eine Zentimetereinteilung in beide Richtungen aufweisen. Alternativ kann, wenn keine Sprossen Verwendung finden, an diskreten Punkten einer Bewegungsfläche beurteilt werden. Aufgrund des übersichtlichen Aufbaus des Tests ist es möglich, die Bewegung des einzelnen Versuchstieres auf Video aufzunehmen und einer nachträglichen manuellen oder elektronischen Analyse zu unterziehen (siehe Videodatei auf beiliegender CD).

5. Grundsätzliche Verfahrensweise

Vor der Manipulation an den Versuchstieren, die erwartungsgemäss mit einer Veränderung des Bewegungsverhaltens (resultierend in einer verstärkten Seitwärtsabweichung) einhergehen soll, wird, nachdem die Versuchstiere die Position ihres Heimatkäfigs gelernt haben, wiederholt eine Bewegung Startpunkt-Ziellinie vorgenommen (im Ausführungsbeispiel 5 Bewegungen). So kann ein Ausgangswert (Baseline) der Abweichung bestimmt werden. Die Abweichung nach links (-) oder rechts (+) vom Nullpunkt in cm wird dabei für jeden Durchlauf einzeln notiert und für jedes Tier und jede Versuchsgruppe arithmetisch gemittelt. Sollte es im Mittel der Gruppe eine Abweichung vom Nullpunkt nach links oder rechts geben, so ist das Mittel jeder Gruppe als rechnerischer Nullpunkt der Gruppe für die Zielbewegung zu werten (siehe auch Ausführungsbeispiel). Eine gemittelte Abweichung nach der Manipulation ist dann mit dem Ausgangswert zu verrechnen.

Beispiel: ist die gemittelte Abweichung einer Gruppe vor der Manipulation -3,0 cm (also nach links) vom Nullpunkt, so ist bei einer gemittelten Abweichung von -13,0 cm nach Manipulation nur eine tatsächliche Abweichung von -10,0 cm (aufgrund der Manipulation) anzunehmen.

Da insbesondere Ratten und Mäuse eine „Händigkeit" aufweisen, ist aufgrund der überwiegenden Zahl von „rechtshändigen" Tieren eine leichte Abweichung nach links (wie im Ausführungsbeispiel anhand der Gruppe 1 angeführt und begründbar mit der etwas grösseren Zugkraft in der rechten Vorderpfote, die in einer leicht nach links gerichteten Zugbewegung bei jedem Sprossengriff resultiert) als normal zu betrachten.

Nach Aufnahme des Ausgangswertes wird die Manipulation (im Ausführungsbeispiel: Erzeugung eines künstlichen Schlaganfalls) erfolgen. Während der Versuchsperiode ist dann die Änderung der Bewegungsabweichung durch wiederholte Versuchsdurchführung erfassbar. Insbesondere gilt dies für die Auswirkungen bestimmter Massnahmen, wie beispielsweise der Anwendung einer experimentellen Therapie, die die Auswirkungen der Manipulation (MCAO rechts) im Sinne einer verstärkten Abweichung nach links lindern oder kompensieren soll.

6. Ausführungsbeispiel

48 männliche, spontan hypertensive Ratten (SHR) mit einem Gewicht von 200 bis 275g wurden im Experiment verwendet. SHR zeichnen sich durch eine Hypercholesterinämie, Hypertriglyceridämie und Bluthochdruck aus, weshalb ihr Profil pathologischer Stoffwechsellagen sehr gut mit dem Profil menschlicher Schlaganfallpatienten korreliert. SHR sind daher weit verbreitete Versuchstiere in der Schlaganfallforschung. Diese Ratten wurden zufällig in zwei Gruppen eingeteilt: Gruppe 1 (n = 30) sollte nach einem experimentellen Schlaganfall mononukleäre Zellen (MNZ) aus dem Nabelschnurblut erhalten, für die ein therapeutischer Effekt in der Behandlung des Schlaganfalls nachgewiesen ist (u.a. Chen et al., 2001). Gruppe 2 (n = 18) erhielt an Stelle der Stammzellen physiologische Kochsalzlösung, die keinen therapeutischen Effekt erwarten lassen kann. Der Schlaganfall wurde durch einen mikrochirurgischen permanenten Verschluss der mittleren Hirnarterie (middle cerebral artery, MCA) auf der rechten Seite durch ausgelöst. Der Verschluss der MCA (middle cerebral artery occlusion, MCAO) führt zu einem Zusammenbruch der Blutversorgung in dem von ihr versorgten Gebiet des Gehirns, welches wichtige motorische und sensorische Zentren umfasst. Aufgrund der Seitenkreuzung relevanter Nerven in ihrem Verlauf zur Körperperipherie (rechts nach links) manifestieren sich die Ausfallerscheinungen durch den rechtsseitigen Schlaganfall auf der linken Körperseite. Insbesondere sind dies Lähmungen, Kraftminderungen und Störungen der Sensibilität, die zu einer Einschränkung des Koordiniations- und Bewegungsvermögens des Versuchstieres führen.

Vor dem Verschluss der mittleren Hirnarterie wurden alle Versuchstiere 14 Tage lang in zwei Verhaltenstests konditioniert: dem RotaRod und dem beam walk-Test. Am 14. Tag erfolgte die Aufnahme des Ausgangswertes (Baseline). Beim Treppentest erfolgte ein dreimaliges Positionieren der Ratte unter dem Heimatkäfig gemäss 4. Beschreibung der Vorrichtung am 14. Tag und unmittelbar danach die Aufnahme der Baseline. Da Gruppe 1 im Mittel bei -1,9 cm und Gruppe 2 bei +1,4 cm die Ziellinie erreichte, wurden alle Durchschnittswerte der folgenden Tage bei Gruppe 1 mit +1,9 cm und bei Gruppe 2 mit -1,4 cm verrechnet, um eine Bezugnahme auf den Nullpunkt zu ermöglichen. Beim RotaRod und beim beam walk-Test erfolgte bei allen Messungen ab einschliesslich Konditionierungstag 7 die Aufnahme der Daten durch Mittlung von genau 5 unabhängigen Versuchsdurchläufen pro Tier und Tag. Aus den Daten der Gruppe wurde die Standardabweichung vom Mittelwert berechnet. Beim Treppentest wurde dies aufgrund des Wegfalls der Konditionierungsphase erst ab dem Tag der Aufnahme der Baseline notwendig.

In 2 sind repräsentativ die letzten 7 Tage des Konditionierungsprozesses (nur RotaRod (2A) und beam walk-Test (2B), da beim Treppentest (2C) keine Konditionierung notwendig ist), die Baseline sowie die anschliessenden Untersuchungen dargestellt. Anmerkung zur Beschriftung: „K" steht für Konditionierung und „T" für Test. Demnach bedeutet „K9" neunter Tag der Konditionierung.

Am Tag nach Ermittlung der Baseline erfolgte die MCAO und nach 10 Stunden die Gabe von 1 ml physiologischer Kochsalzlösung, die bei Tieren der Gruppe 1 106 MNZ, bei Tieren der Gruppe 2 nichts enthielt. Weitere Massnahmen wurden nicht vorgenommen, um ein Erholen der Versuchstiere vom operativen Eingriff zu ermöglichen. Am darauf folgenden Tag „T1" fanden die ersten Verhaltenstests nach der Operation statt. Die Verhaltenstest erfolgten bis Tag „T7" im 1-Tages-Abstand, danach bis Tag „T29" im 2-Tages-Abstand. Erwartungsgemäss kam es zu einer signifikant deutlicheren Verbesserung der Ausfallsymptomatik bei Tieren, denen MNZ verabreicht wurden im Vergleich zur Kontrollgruppe (siehe 2). Im Falle des RotaRod bedeutet dies eine längere Verweildauer auf der Apparatur und beim beam walk-Test eine Abnahme der Überquerungszeit. Beim Treppentest äussert sich die funktionelle Beeinträchtigung der linken Körperseite durch den MCAO-induzierten Schlaganfall in einem verstärkten Überwiegen der rechten Körperhälfte in Bezug auf Kraft und Koordinierungsfähigkeit. Dies resultiert in einem bogenförmigen Weg der Versuchstiere vom Start- zum Zielpunkt, wobei der Zielpunkt nach links verschoben ist (siehe 2C für Durchschnittswerte und die Videosequenz auf beigefügter CD). Da die Tiere ihren Heimatkäfig nicht direkt sehen können, bleibt ihnen keine Möglichkeit zur optischen Korrektur des Weges. Gedächtnisareale sind vom Schlaganfall nach MCAO nicht betroffen, weswegen die Tiere beim beam walk-Test und Treppentest nach wie vor bemüht sind, ihren Käfig zu erreichen. Im Rahmen der Verbesserung der Ausfallerscheinungen nahm die Linksabweichung bei behandelten Tieren stärker ab und erreichte gegen Versuchsende den Normwert 0, wohingegen unbehandelte Tiere eine durchschnittliche Abweichung von – 4,7 cm zeigten. Der Treppentest ist also prinzipiell geeignet, Bewegungsveränderungen nach einer Manipulation (hier: MCAO) sowie deren Besserung nachzuweisen (siehe auch: 7. Statistische Auswertung).

7. Statistische Auswertung

Aufgrund der fehlenden Normalverteilung der erhobenen Daten wurde der Mann-Whitney- Test zur Analyse herangezogen. Es wurde kein Unterschied zwischen den Tieren aus Gruppe 1 und 2 vor der MCAO nachgewiesen (p > 0,4).

Alle Tests zeigten eine nachhaltige Einschränkung motorischer und sensorischer Funktionen nach MCAO sowie eine signifikante Verbesserung dieser Ausfallerscheinungen unter der Zelltherapie (mindestens p < 0,05) nach MCAO. Um die tägliche Variationsbreite der erhobenen Daten als Mass der Reproduzierbarkeit zu überprüfen, erfolgte ausserdem die Berechnung des Variationskoeffizienten VK = Standardabweichung / Mittelwert an jedem Versuchstag. Als befriedigend sollen dabei Werte < 0,2 gelten. Um den Zusammenhang zwischen den von den verschiedenen Tests erhobenen Messwerten zu ermitteln, wurde die Regression (Regressionskoeffizient R2) zwischen den Tests und dem RotaRod als Goldstandard bestimmt. Die Ergebnisse der vergleichenden Auswertung sind im Folgenden festgehalten:

Signifikante Unterschiede zwischen Gruppe 1 und 2:

Am Tag „T3" waren bereits allen Tests signifikante Unterschiede feststellbar. Hochsignifikante Unterschiede (p < 0,01) wurden beim RotaRod an Tag „T3", beim Treppentest an Tag „T5" und beim beam walk-Test an Tag „T5" nachgewiesen.

Variationskoeffizient:

Beim RotaRod sank der Variationskoeffizient von 0,2 innerhalb der ersten Woche nach MCAO auf 0,1 in der letzten Woche. Die Variation zwischen den Messdaten ist als befriedigend klein zu interpretieren. Beim beam walk-test sank der Variationskoeffizient von 0,35 in der ersten Woche auf 0,25 in der letzten Woche nach MCAO, ein Wert, der als nicht vollständig befriedigend angesehen werden kann. Ausdruck findet dies in der vergleichsweise hohen Standardabweichung, insbesondere in Versuchsgruppe 2 (siehe 2B). Der Treppentest zeichnete sich als Test mit der geringsten Variationsbreite der an einem Tag erhobenen Daten aus. Der Variationskoeffizienz sank von 0,06 in der ersten Woche auf 0,04 in der letzten Woche nach MCAO.

Regression zwischen den Tests:

Der Treppentest korrelierte stärker mit dem RotaRod (R2 = 0,747) als der beam walk-test (R2 = 0,654).

8. Zusammenfassende Auswertung

Aus den erhobenen statistischen Daten geht hervor, dass der Treppentest qualitativ deutlich hochwertigere Verhaltensdaten liefert als der beam walk-test. Weiterhin ist er in Bezug auf die Variabilität täglich erhobener Daten dem RotaRod, mit dem er eng korreliert, überlegen. Ein wesentlicher Vorteil besteht im prinzipbedingten Wegfallen einer Konditionierungsphase beim Treppentest. Die zu seiner Herstellung notwendigen Kosten (etwa EUR 120,00 für den in der auf beigefügten CD verfügbaren Videodatei zu erkennenden Prototyp) sind nur geringfügig höher, als die, die zur Etablierung eines beam walk-tests anfallen (etwa EUR 100,00) und bleiben weit hinter denen eines RotaRod zurück (> EUR 4.000 für die computerbetriebene Version, z.B. bei TSE Systems GmbH, Bad Homburg). Der Treppentest bietet also genug Potenzial, um als kommerzielle Alternative zu Tests der Kategorie A angeboten werden zu können.


Anspruch[de]
  1. Vorrichtung zur Erfassung von zielgerichteten Bewegungen von Versuchstieren, insbesondere Wirbeltieren, und deren Veränderungen nach chirurgischen, pharmakologischen, genetischen oder umweltreizbedingten Manipulation. Diese Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass:

    1.1 die Bewegung auf einer Sprossenleiter oder Lauffläche erfolgt, die von dreieckiger oder rechtwinkliger Form ist und eine Kantenlänge von 50cm bis 1000cm aufweist,

    1.2 die Bewegung auf einer Sprossenleiter oder Lauffläche erfolgt, die ein Gefälle von 0° bis 90° besitzt.

    1.3 die Bewegung von einem durch Markierung oder einer Vorrichtung zum räumlichen Ausrichten des Körpers der Versuchstiere festgelegten Startpunkt und/oder einer festgelegten Startlinie auf eine definierten Ziellinie erfolgt,

    1.4 die Bewegung aufgrund endogener und/oder belohnungs- und/oder aversionsverstärkter Motivation ohne Notwendigkeit eines umfangreichen vorherigen Trainings hervorgerufen wird,
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, die dadurch gekennzeichnet ist, dass:

    2.1. das Ausmass der Bewegungsveränderung mittels metrischer Skalen auf der Ziellinie und/oder auf diskreten Linien der Sprossenleiter oder Lauffläche ermittelt wird,

    2.2. das Ausmass der Bewegungsveränderungen durch einen Experimentator zeitnah und/oder nach Videoaufzeichnung und/oder mit Hilfe elektronischer Überwachung und/oder Analyse, insbesondere durch computergestützte Videotrackingsysteme, ermittelt wird.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1, die dadurch gekennzeichnet ist, dass diese Vorrichtung den anatomischen Anforderungen für eine zielgerichtete Bewegung von verschiedenen Versuchstieren, insbesondere von Wirbeltieren, mittels einer durch Zubehör modifizierbaren Sprossenleiter oder Lauffläche gerecht werden kann.
Es folgen 4 Blatt Zeichnungen






IPC
A Täglicher Lebensbedarf
B Arbeitsverfahren; Transportieren
C Chemie; Hüttenwesen
D Textilien; Papier
E Bauwesen; Erdbohren; Bergbau
F Maschinenbau; Beleuchtung; Heizung; Waffen; Sprengen
G Physik
H Elektrotechnik

Anmelder
Datum

Patentrecherche

  Patente PDF

Copyright © 2008 Patent-De Alle Rechte vorbehalten. eMail: info@patent-de.com