Summary
本研究では、ラットで効果的な運動活動を定量化するための革新的なランニングホイールベースの動物モビリティシステムを提供します。ラットに優しいテストベッドは、事前定義された適応加速曲線を使用して、構築され、かつ効果的な運動率と梗塞体積との間に高い相関が脳卒中予防実験のためのプロトコルの可能性を示唆しています。
Abstract
この研究は、ラットにおける脳卒中の影響の重症度を低減するための運動活性の有効性を定量化する方法として、位置決め走行輪（PRW）を装備した動物の移動システムを示します。このシステムは、このようなトレッドミルと電動式の走行車輪（MRWs）として商業的に入手可能なシステムよりも効果的な動物の運動トレーニングを提供します。唯一の20メートル/分未満の速度を達成することができますMRWとは対照的に、ラットをた15センチ幅のアクリルホイールによってサポートされ、より広々とした高密度ゴムランニングトラックに30メートル/分の安定した速度で実行することが許可されていますこの作品55 cmの直径の。事前定義された適応加速曲線を使用して、システムだけでなく、オペレータのエラーを減少させるだけでなく、指定された強度に達するまで持続的に実行するために、ラットを訓練します。運動の効果を評価する方法として、ラットのリアルタイムの位置が走行輪にデプロイ赤外線センサ4対によって検出されます。かつて適応加速度曲線は、マイクロコントローラを使用して開始され、赤外線センサによって得られたデータは、自動的にコンピュータに記録され、分析されます。比較目的のために、3週間のトレーニングは、トレッドミル、MRWとPRWを用いてラットに対して行われます。外科的に中大脳動脈閉塞（MCAO）を誘導した後、変更された神経学的重症度スコア（mNSS）と傾斜面試験をラットに神経損傷を評価するために行きました。 PRWは、実験的に、このような動物のモビリティ・システムの中で最も有効であると検証されます。さらに、ラット位置解析に基づいて、運動効果の尺度は、そこに効果的な運動および梗塞体積の間に高い負の相関であり、脳損傷の減少実験の任意のタイプのラットの訓練を定量化するために使用することができることを示しました。
Introduction
ストロークは肉体的にも精神的に無効になって1、2数え切れないほどの患者を残して、世界的に国への財政負担として継続的に存在します。そこに定期的な運動は、神経再生を改善し、神経接続3を強化することができることを示唆する臨床的証拠、4であり、そしてまた、運動は、虚血性脳卒中5に罹患するリスクを減少させることができることが示されています。 8 -運動トレーニングシステムとしてトレッドミルや走行輪のいずれかで、例えば、ラットなどのげっ歯類は、臨床実験6の大多数の演習の有効性を試験するための人間のためのプロキシとして機能します。トレーニングシステムは、通常、ラットが一定の速度で実行される時に、一定期間、ラットを訓練することを含みます。 8 -したがって、トレーニング強度は、一般的に、運動速度および持続時間6に従って計算されます。同じアプローチがに適用されます神経生理学的保護のために必要な運動量を推定します。 11 -しかし、実験演習は時々 、このようなラットつまずくが、落下、またはそれらが走行車輪速度9に追いつくことができません一度レールをつかむときのように、効果がないことが判明しています。言うまでもなく、効果のない運動の事件が大幅に運動効果を減少させます。何の任意の普遍的に受け入れアプローチが存在しないにもかかわらず、現在、脳の損傷を低減するための効果的なエクササイズを定量化するために、効果的なエクササイズのレベルはまだ臨床研究者が神経生理学の規律に運動の利点を説明するための客観的な評価として立っています。
今日の脳のダメージ減少実験12で使用される市販の動物モビリティ・システム上の多くの制限が存在します。トレッドミルのケースでは、ラットは、心理的な驚異的な誘導、電気ショックによって実行することを余儀なくされています動物や最終的な神経生理学的検査結果8における干渉のストレス、13、14。走行車輪、すなわち自発的かつ強制的に2種類、に分類することができます。電動走行車輪（MRWs）を実行するために、ラットを強制的に、ホイールを回すためにモーターを採用しながら、自主ランニングホイールは、原因ラットの物理的特性と能力15の違いの過度の変動を作成し、ラットは自然に実行できるようにします。また、強制的な訓練の形であるにもかかわらず、MRWsはトレッドミル13、16、17よりもラットにあまり心理的ストレスを課します。しかし、MRWsを用いた実験では、ラットは時々輪トラックにレールをつかみ、20メートル/分の9を超える速度で動作するように拒否することによって、運動を中断することを報告しています。これらの例は、現在利用可能な動物の移動システムは、運動効果的な阻害固有の欠点を有していることを示しています。ために客観的なラットの訓練の目的は、非常に効果的なトレーニングシステムの開発が、低干渉では、したがって、神経生理学、運動実験のための喫緊の課題と見られています。
本研究では、脳卒中11の効果の重症度を低下させる上での実験のために非常に効果的なランニングホイールシステムを提供します。トレーニングプロセスの間の干渉要因の数の減少に加えて、このシステムは、それによって効果的な運動活動のより信頼できる推定値を得る、ホイールに埋め込まれた赤外線センサを用いたラットの走行位置を検出します。伝統的なトレッドミルとMRWsの両方で頻繁に運動の中断によって課される心理的ストレスは、得られた運動推定の客観性をゆがめます。この研究で提示された位置決め走行輪（PRW）システムが有効なexeファイルを定量するための信頼性の高いトレーニングモデルを提供しながら、不要な干渉を最小にする試みで開発されていますrcise。
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Protocol
倫理の声明：実験手順は、科学技術研究所動物センターの南台湾大学、国家科学委員会、中華民国（台湾台南市）の動物倫理委員会によって承認されました。
1.実行中のホイール構造を構築
注：すべてのアクリルは透明であるべきです。各使用後のゴムクローラとアクリルシートを拭くためにアルコールを使用し、その後、水で分解し、ホイールを洗ってください。
- 直径55センチ、幅15 cmでアクリル走行輪を取得します。
注：このホイールは、従来の走行輪よりも大きい（直径= 35センチメートル;幅= 12 cm）の（Fのigureの1A）。 - カッターを使用して、ラット（ 図1B）のために、ならびに入口および出口として作用する走行輪の一方の側に四半円形開口を切ります。 ACRの内側に高摩擦のゴムクローラの層を配置ylicホイール（ 図1B）。
- ランニングホイール（ 図1B）を接続するためのベアリングを鉄の棒を置きます。支持フレーム（ 図1B）として機能するように走行輪の一方の側にある2つのアクリル三角形の列を配置します。
- ネジを使用して2つの三角形の列の外部側面に厚さ1mmの半円、透明なアクリル板を取り付けます。赤外線センサを展開するために、このシートを使用してください。アクリルシートは約3cm離れて走行輪のそれぞれの側からであることを確認してください。
2.赤外線センサを配備し、効果的なエクササイズエリアの定義
注：アカウントに走行輪のサイズと赤外線システムの設計におけるラットの長さを取ります。ラットは、一度に単一のセンサをトリガします。この実験では、ラットは20〜23センチです。
- 距離で、45°毎（アーク間隔= 21 cm）のアクリルシートに穴を開けます二つの穴の間の試験ラットの長さとほぼ同等です。穴赤外線センサ（ 図2A）と同じサイズにしてください。
注：伝統的なMRWsについては、穴を開けごとに70°（アーク間隔= 21センチ、 図2B）。 - PRW実験中、0°〜135°の間で実行されているの定常状態でラットを維持します。
注：効果のない運動領域として他のすべてのセクションを表示しつつ、効果的な運動領域としてこの領域を定義します。伝統的なMRWsについては、140°（ 図2B）に0°との間の部分のような効果的な運動領域を定義します。
3.ランニングホイールを駆動
- 走行輪を駆動するブラシレスDCモータとモータドライバを使用してください。
- モーターの中心軸（ 図1B）に直径10cmのゴム製のディスクをマウントします。
- モータを支持する鉄骨とスプリングを使用すると、ゴム製のディスクから接続します走行車輪の外側に、モータの中心軸。
注：スプリングはダイナミックモータの高さ調整を可能にし、理由緩いバネの走行輪トラックに切断されるからゴム製ディスクを防ぐために、ネジで協力しなければなりません。 - マイクロコントローラを使用して、直径10cmのゴム製のディスクを駆動するためのモータを操作して、ホイールを観察し、電動走行輪のプラットフォームを作成し、ゴム製のディスクと車輪の滑走路との摩擦による回転します。
- 135°〜0°の間のマウント4赤外線センサを順次（ 図2A）。
注：伝統的なMRWsについては、0〜140°（ 図2B）との間にセンサーを取り付けます。 - 赤外線センサ4対はそれによって位置決め走行ホイールシステムを形成する、単芯ケーブルを使用して、マイクロコントローラの一般的なピンの両方アクリルシートに取り付けられた接続。
4.適応Acceleratiを構築曲線上
- 三日公式の3週間の運動トレーニングの開始前に、手動で実行しているホイールを操作することにより、ラットを訓練します。
注：目標は、ラットが走行環境に慣れることができるようになり、各ラットは、20メートル/分の速度で動作して耐えることができるかどうかをテストすることです。- ラットがペースを維持することができないまで手動で操作トレーニング中、徐々に走行速度を加速します。これが発生すると、ラットは、定常走行ペースを取り戻すまで、速度を減少させ、ラットが20メートル/分（ 図3の破線）に達するまで、その後再び徐々に速度を上げます。手動のトレーニングは、トレーニング曲線を構築するために7匹のラットを伴います。
- 手動テストの3日目に測定したデータに合うように数式を使用して、手動トレーニング（円と曲線、 図3）に最も近い加速曲線を計算します。生データへのフィット式1、C INI = 8、C フィン 注：この式は、ラットの体の状態に適応します。したがって、適応加速度トレーニングモデルとして計算曲線を参照してください。
（1） - 正式な訓練の週1のための式（1）を使用してください。
- 週2とトレーニングの3、式1のパラメータを調整するために、それは速度は30m /分に到達できるようにするには、22から12からの変更は、A、と言うことです。
（1） 5.ソフトウェアプログラムの制御
注：排他的マイクロコントローラベースのモータ動作およびその後のデータ分析のためにコンピュータに赤外線センサからの信号の送信のためのコードを開発します。
- 一つのメインプログラムとタイマーの2つの割込みサービス・ルーチン内を含むソフトウェア制御プログラムを書き込むためのCプログラミング言語を使用してマイクロコントローラ18。
- メインプログラムは、マイクロコントローラのレジスタを初期化し、マイクロコントローラのメモリに適応加速度曲線モデルを構築することを確認してください。
- 適応加速曲線を活性化し、全体の訓練期間を計算するためにタイマ0の割り込みサービス・ルーチンを使用してください。
- 赤外線センサから信号データを抽出するために、タイマ1の割り込みサービスルーチンを使用して、コンピュータにデータを転送します。
- 走行輪の速度を調整するために0 Oの位置を記録するために、メインプログラムを使用してください。
- 0℃で受信IRセンサがトリガーされると、メインプログラムによって蓄積された落下の発生、と解釈。秋の発生率の発生時刻モーメントがラットの位置検出数の10％のしきい値をヒットし、訓練を受けたラットのための安全対策として、自動的に走行輪を減速します。注：スピードOラットがセーフゾーン（0 O 135○）に戻り、安全対策のために安定した走行状態を維持できるようになるまでホイールを実行してfを減少させます。
6.ポジショニングランニングホイールシステムを動作させます
- マイクロコントローラをオンにして、オペレータは、毎週のトレーニングモデルを開始するためにボタンを押すのを待ちます。
- 週1のための訓練モデルを開始するには、「スタート」ボタンを押してください。
注：20m /分に達し、自動的に30分後に停止するまで、モータが自動的に適応加速度曲線に基づいて加速します。 - 第2週のための訓練モデルを開始するには、「スタート」ボタンを押してください。
注：30m /分に達し、自動的に30分後に停止するまで、モータが自動的に適応加速度曲線に基づいて加速します。 - 週3のための訓練モデルを開始するには、「スタート」ボタンを押してください。
注：モーター自動的accelera適応加速度曲線に基づいて、TESが30m /分に達し、自動的に60分後に停止するまで。
注記：全訓練プロセスを通して、データを無線でコンピュータに赤外線センサから受信した信号を送信します。
- 週1のための訓練モデルを開始するには、「スタート」ボタンを押してください。
- コンピュータを使用して、（全体の運動処理に効果的な運動の測定値を取得するための位置データを分析
）。式2を参照してください。 
（2）
注：EEE、EEDとIEDはそれぞれ、効果的な運動対策、効果的かつ非効果的な運動の持続時間を表します。
）。式2を参照してください。 
（2） 7.ラットトレーニング
- シャム、制御、トレッドミル、MRWとPRWグループ：ランダム（各群についてはn = 9）5つのグループに成体雄Sprague-Dawleyラットを分割。
- TR すなわち 、3運動グループのための3週間の運動トレーニングを実施eadmill、MRWとPRWグループ、偽および対照群のためにはそうではありません。
注：各運動群のための3週間の運動トレーニングは週1の間に30分間20メートル/分で、30メートル/分週3の間に60分間30週2中の分及び30メートル/分。
8.動物や脳卒中モデル
- 節で述べたように。 7.1は、無作為に5群に、250〜280グラムの間の体重、関連するすべての成体雄Sprague-Dawleyラットを分割します。
- 正確な薬物投与量の計算を確実にするために、全ての動物を秤量します。ペントバルビタールナトリウム（25 mgの/ kgで、腹腔内[IP]）とケタミンを含有する混合物（4.4ミリグラム/キログラム、筋肉内[IM]）、アトロピン（0.02633ミリグラム/キログラム、[IM]）およびキシラジン（6.77ミリグラムでラットを麻酔/ kgで、[IM]）。
- 呼吸速度（通常の70から115呼吸/分）、リズム、呼吸、粘膜の色や反射の定期的なテストの深さ、 例えばつま先のピンチ、テールピンチ、まぶた/まつげを監視することにより、麻酔深度を評価しますそして、眼瞼。
- 直腸内に温度プローブを挿入し、別々の加熱ランプを使用して37.5℃に37間の直腸温度を維持。
- 外頸動脈アプローチ19を介して中大脳動脈の開口部を閉塞するために内頸動脈内にフィラメントを挿入して局所虚血、一過性中大脳動脈閉塞（MCAO）を誘導します。
- 内頸動脈にフィラメントを挿入していない一方で、偽手術動物で同じ操作手順を実行します。 1時間局所脳虚血を維持し、フィラメントを取り外し、切開部を閉じ、再灌流を可能にするために引き出すことができたナイロン縫合糸突出、1cmのままにしておきます。
- 3日間1日2回鎮痛のための動物への皮下（SC）鎮痛剤（ブプレノルフィン（0.05ミリグラム/ kg、皮下））の注射を、管理します。
9.神経の損傷を評価します
- 評価それぞれuate神経および運動機能、神経学的重症度スコア（mNSS）20と傾斜面のテスト21による。
注：mNSSモータ（筋肉の状態、異常な動き）、感覚（視覚、触覚および固有受容）と反射試験の複合体です。タスクを実行する障害の1点を与えます。 0-18のスケールでレート神経機能（通常のスコア= 0;最大の赤字スコア= 18）。 - 手術後7日の時間スパン日以上前に、毎日の行動のパフォーマンスの面で全てのラットを評価します。
- 傾斜面を用いたラットの後肢握力を測定します。
- 日常的に傾斜クライミング装置にラットを置き、1週間試験前に装置にラット及び試験条件を順応。
- 装置上で各ラットを置き、順化期間中に装置の上面までのプラットフォームを登るために、ラットを奨励します。
- でラットを配置テスト中に下向きのヘッドを備えた装置の上部。ラットの体軸が25°の角度で始まる傾斜面上に20×20 cm 2のゴムリブ付き表面に沿って留まることを確認してください。
- 動物が平面に保持することができたで最大角度を決定するために、ステッピングモータに接続されたボールねじを使用して動的に角度を増やします。マウスが傾斜面に保持し、その後、滑落イベントを検出することができなかったまで徐々に傾斜面の角度を増やします。傾斜面のベースラインの程度は、初めに25°です。
- 左側と右側の最大角度の平均値、すなわち 、独立して、すべての行動試験を調べ、得点するために、二人の観察者（ラットが与えられていたものを、治療を知らない）を確認して下さい。
- サクリFiのCEのにMCAo後の7日目にすべての動物。生理食塩水22で（ペントバルビタールナトリウムを100mg / kg、腹腔内）深麻酔下の動物の心を潅流22を使用して、2.0ミリメートルの冠状切片にスライスされた5分間、冷生理食塩水で脳組織を浸します。
- 次に24時間4℃でのfi xation 5％ホルムアルデヒド溶液にスライスを転送する、30分間、37℃で2、3、5 - 塩化トリフェニルテトラゾリウム（TTC）中に新鮮な脳切片を水没。プレキシグラスホルダーに染色された脳スライスを配置します。
- 画像処理ソフトウェアがロードされ、パーソナルコンピュータに連結したCCDカメラを用いて較正スケールでTTC染色切片を撮影します。各TTC染色した脳切片23から梗塞面積（ 平方ミリメートル）を推定するとともに半自動画像解析システムを使用してください。
- すべての脳切片の梗塞領域の合計によって各スライスの総梗塞容積を計算します。マーク非染色領域（虚血性脳）別々に2mm厚のスライスの各側には、梗塞体積および平均値を計算します。
- Calcu後半に補正梗塞体積（CIV）として
CIV = {LT-（RT-RI）}
D（3）
注：LT及びRTはmm 2での左右半球の領域を示し、それぞれ、RIは、 平方ミリメートルで梗塞面積であり、d = 2mmでスライス厚です。
D（3） Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
このセクションでは、比較に専念手術後1週間行われ、mNSSスコアに、5つのグループのうち、平面試験結果と脳梗塞体積を傾ける。 図4Aおよび4Bは 、それぞれ平均mNSSスコアと傾斜面の試験結果の平均値を、提示します。 PRWグループはmNSS改善の面で最高のように表示されます。 PRWとMRWの間トレッドミルとPRW間に有意差は明らかにPRWをより効果的に現在入手可能な他の動物のモビリティシステムよりもストロークから保護することを示唆しています。傾斜平面試験は明らかに、脳卒中の影響の重症度を軽減する手段として、運動の利点を実証する、手術後7日の期間にわたって、対照群に比べて全運動群において有意により急傾斜角度で行われます。特に、PRW群の傾斜角度はSTEEとして実証されましたトレッドミルとMRWよりも回復のより高いレベルを示す、すべての運動のグループの間で害虫、およびシャム群のそれとさえ匹敵します。また、 図4Cは、神経損傷の評価の7日後の脳切片を抽出した後、PRW基だけでなく、対照群よりも有意に小さい梗塞容積を示しただけでなく、すべての運動のグループの中で最小の梗塞容積を示したことを示しています。したがって、明らかにPRWを使用して訓練を受けたラットは、脳のダメージ減少の訓練に関してPRWの優位性を検証し、市販のトレーニングシステムを使用したものよりも脳梗塞の損傷の有意に少ない量を被ったことが実証されています。
この研究は、脳の損傷の軽減の訓練で効果的な運動の活動を定量化するための科学的なアプローチを提示しました。トレーニングの3週間の間に、一方PRWで98％効果的な運動の尺度は、そこにあります MRWで唯一の68％（ 表1）。効果的な運動率のこの有意差はPRW研修機構の優位ことを示しています。 1のように定義された非効果的な運動対策、 -効果的な運動の対策とmNSSスコア（ 図4A）と相関は、mNSSスコア（ 表1）と88％の相関を与えます。また、効果的な運動の尺度と傾斜面の角度（ 表1）、および無効な運動測定および梗塞容積（ 表1）の間の92％の相関との間の85％の相関が存在します。特に、98％と高い効果的な運動の尺度はPRWケースにおいて極端に低い梗塞体積と相関しています。有意な相関関係は、したがって、無効な運動および神経学的損傷の程度との間で実証されています。
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図 1：PRWシステム PRWの（A）設計図面。走行輪は直径55センチ、幅15 cmです。走行輪の下半分には、穴は、赤外線センサの設置のために45°毎に掘削されています。 （B）PRWの実際の画像。高摩擦ゴムクローラの層は、アクリルホイールの内側に配置されています。走行輪の一方の側の四半円形開口部は、入口と出口と同様のための訓練を受けた動物として機能します。ベアリングと鉄の棒は、走行輪を支持する、三角形の列に走行輪を接続しています。モーターは、走行輪トラックの外側に設定されている10cmの中央軸に取り付けられたゴム製のディスクによって走行輪トラックに接続されています。マイクロコントローラは、モータを動作させることにより、走行輪を命令します。半円形、透明なアクリルシート一対の三角coluに添付されています MNS、および赤外線センサの4ペアはアクリルシートに埋め込 まれている。 この図の拡大版をご覧になるにはこちらをクリックしてください。
図 2：赤外線センサの展開 （A）PRW のサイズおよびラットの体長によると、赤外線センサのペアは、すべての45°〜0〜135°（8センサーの合計を生成する）を展開しました。 。 0°と135°の間、ラットは通常走行の状態を示し、従って、この領域は、効果的な運動の領域として定義しました。 （B）MRWの場合には、赤外線センサのペアは、0〜140°の間ごとに70°を展開しました。= "_空白」を取得>この図の拡大版をご覧になるにはこちらをクリックしてください。
図 3：スムーズなスピードアップ運動のための適応加速度トレーニングモデルの構築破線は3日目の7匹のラットの訓練のために手動で指定された加速曲線を表し、指数関数として特徴付けることができます。非線形カーブフィッティング、それに応じて行われます。丸の曲線は週1、略して週1曲線の初期適応加速曲線を表しています。週2と3の曲線は、30メートル/分（C フィン = 30）への最終的な速度で週1カーブの調整されたバージョンである。 この図の拡大版をご覧になるにはこちらをクリックしてください。
図 4： 手術後 7 日間 の時間スパンにわたってグループ間の神経障害アセスメント （9 ラットを 用いた各グループ ） 上での比較 （A）の平均mNSSスコア（平均±SD）。すべての運動群と対照群の間で有意な変動、メリットの脳損傷の低減を行使証拠が存在します。 PRWグループは、他の研修制度に優れた神経保護のメカニズムを実証し、運動群の中で最も低いスコアを提供します。 （B）の平均後肢テスト角度（平均±SD）。非常に急峻な角度は、対照群に比べPRWにおいて実証されており、すべての運動のグループのうち最も急なように示されています。また、PRWおよび偽群の間にほとんど差は、indicatiがありましたより高いレベルへのPRW、再生ラットの後肢グリップNG。梗塞ボリューム上の（C）の比較（平均±SD）。 PRWが対照群よりもはるかに小さいボリュームを取得し、脳損傷の低減にPRWの顕著な効果を検証し、すべての運動のグループの中で最も低いランクされています。 この図の拡大版をご覧になるにはこちらをクリックしてください。
| グループ | 効果的な運動対策％（EEE） | mNSS | 傾斜面の角度 | 梗塞体積 |
| PRW | 98.88±1.11 | 23.54±3.08 | 100 | 37.6±1.08 |
| MRW | 68.05±5.39 | 70.7±6.48 | 34.23±4.48 | 72.76±6.52 </ TD> |
| コントロール | 0 | 100 | 0 | 100 |
| EEEとの相関係数（R 2） | -0.88 | 0.85 | -0.92 |
表 1：効果的な運動の活動と神経学的損傷との相関に関する比較 PRW、MRWと対照群の間で効果的な運動活性比較。 PRWとMRWグループはPRWは、効果的なトレーニングをより多く提供することを意味し、3週間のトレーニングの後、それぞれ、98％および68％の平均効果的な運動の尺度を与えます。 mNSSと効果のない運動対策、効果的な運動の尺度と傾斜面の角度との間に0.85の相関関係、および効果のない運動指標と梗塞体積との間に0.92の相関関係、尊敬の間0.88の相関関係が存在しますively。具体的には、98％までの効果的な運動速度がPSW内の非常に小さい梗塞体積と相関しています。 mNSSのデータ、傾斜面の角度、及び梗塞体積は正規化されます。
| 関数 | PRW（本調査） | MRW | トレッドミル |
| 運動トレーニング | 強制（横方向に電動式） | 強制（中心電動式） | 強制（電気ショック） |
| 同時に訓練動物の数 | シングル | シングル | 多数 |
| 滑走路の構造 | 質感のラバーベルト | バー | ラバーベルト |
| 訓練可能な強度 | 高、中、低 | 低、中間 | 高、中、低 |
| 適応加速トレーニング | はい | いいえ | いいえ |
| 走行位置検出 | はい | いいえ | いいえ |
| 減速トレーニング | はい | いいえ | いいえ |
| 効果的な運動の評価 | はい | いいえ | いいえ |
表 2：動物モビリティ・システム間で比較 PRWは、トレーニング強度の任意のレベルで使用することができます。適応学習曲線でカスタマイズホイールを組み合わせることで、PRWは、カウンターパートよりも優れた代替手段として機能します。また、赤外線位置検出技術は、脳損傷の低減のための効果的な運動活性を定量するために使用されます。
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Discussion
このプロトコルは、動物における脳卒中の影響の重症度を減少させるための非常に効果的な走行輪システムを記載しています。ラット向けテストベッドとして、このプラットフォームは、安定した走行速度が所定の適応加速度曲線を用いて、実行中のプロセス全体を通してラットによって維持することができるように同様に設計されています。典型的な訓練システムでは、予め設定されたトレーニングの速度と持続時間は、手動で設定されています。運動が開始されると、プリセット速度は非常にすぐに到達します。この文脈では、ラットは、それらが転倒し、落下作製し、それに応じてそれらの実行の安定性に影響を与え、より高い速度に達することができない可能性が高いです。重要なステップは、MRWとは対照的に、PRWの主な機能である、1.1、4.1および4.2です。ステップで説明したように、広々とした走行軌道間の統合、。 1.1、および適応加速度トレーニングモデル構築、ステップにいいます。 4.1と4.2の改良版として提示されています典型的なMRW。このような重要な機能はMRWより減少梗塞容積につながります。提示システムの全体的なデザインは、効果的でない運動の減少のためのラットに優しいテストベッドとして設計されています。より具体的には、赤外線センサの4対は、ステップで定義された効果的な運動活性を定量化する手段を提供する、ラットのリアルタイムの位置を検出するように配備されています。 6.6、mNSSスコアとの相関についての比較、斜面の角度や脳梗塞ボリュームの。この尺度は、従来のトレーニングプラットフォームにまだは実現神経生理学実験の任意のタイプを、定量化するために使用することができます。しかし、効果的な運動は、IRセンサのまばらな分布のために小ネズミのために検出できない可能性が非常に高いです。また、トレッドミルに比べて大きな欠点は、単一のラットがこのプラットフォームでは一度にトレーニングすることができるということです。システムのトラブルシューティングには2つの部分が含まれます。一つは、信号の送信および受信のための正確なセンサ位置合わせでありますIRの高い指向性に起因し、他は毎分指定された回転（rpm）で回転走行輪であるが。 IR光源/検出器対強い信号が検出器によって受信されるまで、整列される必要があります。ホイールが長時間回転させたときの走行輪に関しては、直径10cmのゴムディスクは徐々に磨耗します。したがって、ばね必要が正常車輪の回転のために不十分なゴムディスク摩擦を補償する方法として、緩めることができる。 表2は、脳損傷の減少実験に使用強制動物モビリティシステムの比較を与えます。
試験は、対照群（P <0.05）に比べPRWグループ内mNSSスコア、傾斜角および梗塞体積の点で有意に良好な結果を与えます。 PRWグループは、すべての運動のグループの間で効果的な運動トレーニングのほとんどの量を提供するものとして検証しました。伝統的なMRWを使用して訓練すると、この研究では、ラットは、AReは頻繁に滑走路のバーの上に保持し、20メートル/分、従来の研究9のピースとの契約を超えた速度で実行することを拒否することが判明します。ラットのトレーニングのパフォーマンスを改善する方法として、金属製の滑走路は、この作業トラックを実行高密度ゴムとして再設計されています。トレッドミルでは、心理的ストレスは必然的に電気ショックドリブンラット、過去の生理学の分野で未解決の問題に課されています。したがって、方法は、タンブル頻度を低減し、トレーニング中にラットに課せられた心理的ストレスを緩和することが見出されなければなりません。このようにして、試験結果は、脳損傷の減少に運動効果を実証するための説得力のある方法として、より正確に解釈することができます。これは、この作品の背後にある主要な動機です。
この作品は成功した梗塞容積、ストローク損傷の最も直接的な証拠と相関効果的な運動活動の定量的な尺度を提供します。そのため、効果的な運動動物ベースのテストの他のタイプに応じて修飾することができます。 6に示すように- 8、運動強度と持続時間の両方がユーザー指定の神経生理学的実験であるが、アカウントに運動トレーニングの有効量を服用していません。効果的な運動活性は、このラットフレンドリーかつ革新的な動物モビリティ・システムを使用して、脳卒中の神経保護への重要な要因として検証されます。
なお、このプラットフォームは、将来的に可変速度訓練と関連する問題に適用することができると考えられます。 24、25で指摘したように、可変速度のトレーニングは、運動生理学の分野で、より効果的なトレーニングと見られています。基準として赤外線位置検出技術を用いて、可変速度訓練を正確神経生理学的保護機構への深い調査のために運動選手に行うことができます。
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Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Brushless DC motor | Oriental Motor | BLEM512-GFS | |
| Motor driver | Oriental Motor | BLED12A | |
| Motor reducer | Oriental Motor | GFS5G20 | |
| Speedometer | Oriental Motor | OPX-2A | |
| Treadmill | Columbus Instruments | Exer-6M | |
| Infrared transmitter | Seeed Studio | TSAL6200 | |
| Infrared Receiver | Seeed Studio | TSOP382 | |
| Microcontroller | Silicon Labs | C8051F330 | |
| CCD camera | Canon Inc. | EOS 450D | |
| Image processing software | Adobe Systems Incorporated | ADOBE Photoshop CS5 12.0 | |
| Image analysis | Media Cybernetics | Pro Plus 4.50.29 | |
| Sodium pentobarbital | Sigma-Aldrich (Saint Louis, MO, USA) | SIGMA P-3761 | |
| Ketamine | Pfizer (Kent, UK) | 1867-66-9 | |
| Atropine | Taiwan Biotech Co., Ltd. (Taoyuan, Taiwan) | A03BA01 | |
| Xylazine | Sigma-Aldrich (Saint Louis, MO, USA) | SIGMA X1126 | |
| Buprenorphine | Sigma-Aldrich (Saint Louis, MO, USA) | B9275 |
References
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