يتطلب اشتراك JoVE لعرض هذا المحتوى. تسجيل الدخول أو ابدأ نسخة تجريبية مجانية

مقالة منهجية

تحليل مشيه للإعاقات الحركية تعتمد على سن في الفئران مع نيوروديجينيريشن

11.8K مشاهدات

⸱

DOI:

10.3791/57752

⸱

يونيو 18, 2018

 , 
1European Neuroscience Institute (ENI), 2University Medical Center Göttigen (UMG)

في هذه المقالة

ملخص

في هذه الدراسة، ونحن تثبت استخدام تحليل مشيه الحركية استناداً إلى التصوير البطني الطائرة لرصد التغييرات الطفيفة في التنسيق الحركي، فضلا عن تطور نيوروديجينيريشن مع التقدم في السن في نماذج الماوس (مثلاً، اندوفيلين المسخ خطوط الماوس).

الملخص

اختبارات السلوك الحركي تستخدم عادة لتحديد مدى صلة وظيفية نموذج القوارض واختبار حديثا تطوير علاجات في هذه الحيوانات. على وجه التحديد، يتيح تحليل مشيه استئثارها المرض تعمل ذات الصلة التي لوحظت في المرضى البشرية، لا سيما في أمراض الأعصاب التي تؤثر على قدراتهم الحركية مثل مرض باركنسون (PD)، مرض الزهايمر (AD)، الجانبي الضموري التصلب الجانبي (المرض)، وغيرها. في أوائل الدراسات على طول هذا الخط، تم قياس بارامترات مشيه شاقة ويتوقف على العوامل التي كان من الصعب التحكم (مثلاً، تشغيل السرعة، مستمر على التوالي). تطوير أنظمة الطائرة البطني (VPI) التصوير جعلت ممكناً القيام بتحليل مشيه على نطاق واسع، مما يجعل هذا الأسلوب أداة مفيدة لتقييم السلوك الحركي في القوارض. نقدم هنا، بروتوكولا متعمقة لكيفية استخدام تحليل مشيه الحركية لدراسة تطور تعتمد على سن العجز الحركي في نماذج الماوس من نيوروديجينيريشن؛ وتستخدم خطوط الماوس مع انخفاض مستويات اندوفيلين، التي تلف الأعصاب يزيد تدريجيا مع التقدم في السن، كمثال.

المقدمة

أمراض الأعصاب تشكل عبئا كبيرا على المرضى والأسر والمجتمع، وسوف تصبح من قلق أكبر كلما زاد متوسط العمر المتوقع، وما زال سكان العالم العمر. أحد الأعراض الأكثر شيوعاً من أمراض الأعصاب مشاكل التوازن والتنقل. وهكذا، وصف السلوك الحركي في الشيخوخة الثدييات (مثلاً، مكافحة القوارض) نماذج، و/أو نماذج عرض تعمل الأعصاب، أداة قيمة إثبات الأهمية في فيفو من نماذج حيوانية معينة، أو العلاجية العلاجات التي تهدف إلى تحسين أعراض المرض. تقريبا كل نهج لعلاج أمراض الأعصاب في نهاية المطاف يتطلب اختبار نموذج حيوان قبل الشروع في تجربة سريرية في البشر. ولذلك، من الأهمية بمكان أن يكون السلوك موثوقة واستنساخه بالاختبارات التي يمكن استخدامها لقياس استمرار الأمراض ذات الصلة تعمل على طول العمر التقدم، بغية ضمان أن دواء مرشح، الذي أظهر المحتملة في نموذج في المختبر ، ويمكن تحسين النمط الظاهري في الحيوانات حية فعالية.

واحد جوانب تقييم السلوك الحركي في القوارض هو تحليل مشيه الحركية، التي يمكن أن يؤديها VPI (أيضا يسمى البطني الطائرة بالفيديو)1،2. هذه الطريقة المتبعة تستفيد من التسجيل المستمر للجانب السفلي القوارض المشي فوق مطحنة شفافة ويجهز حزام1،2،،من34. تحليل الفيديو تغذية البيانات ينشئ "يطبع مخلب الرقمية" من جميع أطرافه الأربعة أن الخص بشكل حيوي وموثوق بها نمط المشي للقوارض، كما وصفت أصلاً اللفت et al. 2 وأميندي et al. 3.

مبدأ التحليل القائم على تصوير مشيه قياس منطقة مخلب على اتصال بحزام المطحنة على مر الزمن، لكل مخلب الفردية. ويمثل موقف كل زيادة في منطقة باو (في مرحلة الكبح) وانخفاضا في منطقة باو (في مرحلة الدفع). ويعقب هذا المرحلة البديل الذي يتم الكشف عن لا إشارة. وتشكل خطوة سوينغ وموقف معا. بالإضافة إلى مشيه ديناميات المعلمات، ويمكن أيضا استخراج المعلمات الموقف من أشرطة الفيديو المسجلة. معلمات المثالية وتعريفها وترد في الجدول 1 وتشمل عرض موقف (SW؛ المسافة مجتمعة من الكفوف الصدارة أو هند إلى المحور الآنف والذيل)، خطوة طول (SL؛ ومتوسط المسافة بين خطوات اثنين من مخلب نفسه)، أو مخلب التنسيب الزاوية (زاوية مخلب للمحور الآنف والذيل). تسمح البيانات ديناميات الموقف ومشية استخلاص النتائج على توازن الحيوان (بواسطة معلمات الموقف وتغيراتها عبر عدة خطوات) والتنسيق (بواسطة مشيه ديناميات المعلمات). معلمات أخرى، مثل معامل ترنح (SL تباين حسبتها [(كحد أقصى. SL−min. SL)/يعني م])، أطرافهم هند يشاطر موقف (وقت كل أطرافه هند هي على اتصال بالحزام)، أو اسحب مخلب (المساحة الإجمالية مخلب على الحزام من موقف كامل مخلب زنتها) يمكن أيضا استخراج، وقد أبلغت إلى تغيير في مختلف الأعصاب دي نماذج سيسي5،6،،من78 (انظر الجدول 1).

المعلمةوحدةتعريف
الوقت البديلمرض التصلب العصبي المتعددمدة الزمن مخلب ليست على اتصال حزام
الوقت موقفمرض التصلب العصبي المتعددمدة الزمن مخلب على اتصال حزام
الفرامل %% لوقت الموقفالنسبة المئوية للوقت موقف الكفوف في طور الفرامل
دفع %% لوقت الموقفالنسبة المئوية للوقت موقف الكفوف في مرحلة الدفع
عرض موقفسممسافة مجتمعة من السطح أو هند الكفوف إلى المحور الآنف والذيل
طول برايدسممتوسط المسافة بين خطوات اثنين من مخلب نفس
تردد واسعةخطوات/sعدد خطوات كاملة في الثانية
مخلب موضع الزاويةدرجةزاوية مخلب فيما يتعلق بمحور الآنف والذيل في الحيوان
معامل ترنحa.u.تقلب SL حسبتها [(max SL-min SL)/يعني م]
موقف مشترك %% من الموقفالوقت موقف أطرافهم هند المشتركة؛ الوقت الذي يتم كل أطرافه هند على اتصال بالحزام في نفس الوقت
اسحب مخلبمم2 تبلغ المساحة الإجمالية مخلب على الحزام من موقف كامل مخلب زنتها
تحميل أطرافهمسم2 ماكس دا/dT؛ أقصى معدل تغير منطقة مخلب في مرحلة الانهيار
تقلب زاوية الخطوةدرجةالانحراف المعياري للزاوية بين هند الكفوف كدالة SL وسويسري

الجدول 1. تعريف معلمات مشيه الرئيسية التي يمكن اختبارها بتصوير الطائرة البطني.

يمكن أن يكون تحديا تقييم سلوك القوارض نماذج لأمراض الأعصاب الحركية اعتماداً على شدة النمط الظاهري لنموذج محدد في سن معينة. عدة الأمراض، أبرزها PD، إظهار سلوك القوى الحركية (الحركة) العجز، سواء في المرضى أو في نماذج حيوانية. هو أحد الأعراض الرئيسية الأربعة في PD bradykinesia، التي تقدم مع الشيخوخة، وتتجلى في ضعف مشيه شديدة الفعل في المراحل المبكرة من PD9. الدراسات نموذج PD الحادة، والقوارض تعامل مع 1-methyl-4-phenyl-1,2,3,6-tetrahydropyridin (MPTP)، قد استخدمت بالفعل VPI مشيه تحليل10،،من1112. ومع ذلك، نظراً للطابع الحاد لهذا النموذج، هذه الدراسات لا تتناول تطور العجز الحركية المرتبطة بالسن. وقد أجرى عدة دراسات أجريت مؤخرا تحليل مشيه في الفئران الذين تتراوح أعمارهم بين التغييرات الأعصاب، على سبيل المثال13،،من1415، وإذ تشدد على أهمية فهم تطور المرض مع التقدم في السن .

بالإضافة إلى حالات العجز الحركي، نماذج حيوانية من أمراض الأعصاب غالباً صعوبات مع التركيز على مهام الفحص وإظهار العاهات المعرفية البارزين، لا سيما مع التقدم في السن. يمكن أن يؤثر هذا النمط الظاهري نتيجة لاختبارات السلوك الحركي. هي واحدة من الاختبارات الأكثر استخداماً لفحص السيارات العجز، اختبار روتارود16، تعتمد على الإدراك والاهتمام، والإجهاد17،18. أثناء الاستعداد للسير في حلقة مفرغة يجهز يعتمد أيضا على هذه العوامل، قيد القراءة مسجل، الذي هو سمة من سمات أكثر توحيدا والآن أقل تتأثر بتغير الإدراك. آثار الإجهاد والاهتمام قد تكون مرئية في معلمات محددة، مثل الوقت البديل/موقف للإجهاد، و SL للاهتمام19،20، ولكن ليس في القدرة على تشغيل الشاملة.

ويوفر نهج تحليل مشيه الحركية كذلك ميزة وجود خيارات لضبط التحدي لنماذج القوارض. يسمح المطحنة مع زاوية قابلة للتعديل وسرعة المشي بسرعة من 0.1-99.9 سم/s، حيث أن القوارض المصابين بضعف شديد في المشي قد تكون لا تزال قادرة على تشغيل بسرعة بطيئة (~ 10 سم/ثانية). عدم إعاقة الحيوانات يمكن أن يقاس في تشغيل أسرع بسرعة (30-40 سم/ثانية). توفر مراقبة أم لا قادرة على تشغيل بسرعة بعض الحيوانات المختبرة نتيجة بحد ذاتها. علاوة على ذلك، يمكن الطعن في القوارض بالإضافة إلى ذلك للتشغيل المنحدر، أو لأسفل انخفاضا، عن إمالة المطحنة إلى زاوية المطلوب مع المساعدة من جونيوميتير، أو عن طريق إرفاق زلاجات مرجحة لأطرافه هند الفأر أو الجرذ.

بالإضافة إلى العديد من الدراسات واحدة من البروتينات التي هي تحور في المرضى، هناك وعي متزايد مؤخرا الصلات بين الالتقام عيب العملية ونيوروديجينيريشن13،،من2122، 23،24،،من2526،،من2728. الفأر نماذج مع انخفاض مستويات اندوفيلين-أ (اندوفيلين من الآن فصاعدا)، دوراً رئيسيا في كلا كلاثرين بوساطة الالتقام21،13،29،،من3031 , 32 , 33 , تم العثور على 45 و34من الالتقام كلاثرين مستقلة، لإظهار نيوروديجينيريشن والعاهات تعتمد على العمر في النشاط الحركي13،21. ترميز الجينات ثلاثة أسرة البروتينات اندوفيلين: اندوفيلين 1، اندوفيلين 2، واندوفيلين 3. جدير بالذكر أن النمط الظاهري الناجمة عن نضوب البروتينات اندوفيلين تختلف إلى حد كبير تبعاً للعدد المفقودين اندوفيلين الجينات13،21. بينما ثلاثية المغلوب (كو) لجميع اندوفيلين الجينات القاتلة ساعات قليلة بعد الولادة، والفئران دون كلا اندوفيلين 1 و 2 لا تزدهر ولا يموت في غضون 3 أسابيع بعد الولادة، كو واحد لأي من اندوفيلينس الثلاثة يظهر لا النمط الظاهري الواضح لاختبار 21من شروط. إظهار انخفاض عمر الوراثية المسخ الأخرى اندوفيلين وتطوير الإعاقات الحركية مع زيادة العمر13. على سبيل المثال، اندوفيلين 1KO-2HT-3KO الفئران عرض التعديلات المشي ومشاكل التنسيق الحركية (كاختبار تحليل مشيه الحركية وروتارود) بالفعل في 3 أشهر عمر، بينما على ليتيرماتيس، اندوفيلين 1KO-2WT-3KO الحيوانات، عرض كبير تخفيض التنسيق الحركي فقط في 15 شهرا من العمر13. نظراً للتنوع الواسع لتعمل في هذه النماذج، من الضروري تحديد وتطبيق اختبار التي يمكن أن تدمج مجموعة متنوعة من التحديات المرافقة للسيارات للحيوان وقدرات الإدراك، فضلا عن السن. هنا، نحن بالتفصيل الإجراءات التجريبية التي تستفيد من تحليل مشيه الحركية لتقييم ظهور وتطور من العاهات الحركية في نموذج ماوس تظهر التغييرات الأعصاب (أي طفرات اندوفيلين). وهذا يشمل قياس البارامترات مشيه في مختلف الإعمار ومختلف الحدة من ضعف في الحركة.

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

البروتوكول

وتجري جميع التجارب على الحيوانات ذكرت هنا وفقا للمبادئ "التوجيهية الأوروبية" للرفق بالحيوان (2010/63/الاتحاد الأوروبي) مع موافقة لانديسامت Niedersächsisches für فيربراوتشيرشوتز und لبينسميتيلسيتشيرهيت (لافيس)، رقم التسجيل 14/ 1701.

1-دراسة التصميم

  1. كما عمل سلوك الحيوانات يتطلب تخطيطاً دقيقا، تنظر المعلمات التالية أثناء تصميم التجربة.
    1. عدد من الحيوانات بحاجة كل مجموعة.
      1. استخدام برمجيات إحصائية (مثل تمرير، إيدا، أو GPower) لحساب حجم المجموعة المطلوبة.
        ملاحظة: يعتمد حجم المجموعة عن الاختلاف بين الحيوانات وشدة النمط الظاهري. لتحليل مشيه الحركية، عدد الفئران هو عادة 10-20 كل مجموعة.
    2. الجنس الحيوانات التجريبية.
      1. النظر في تأثير مستويات الإستروجين على التجربة، اعتماداً على سلالة حيوانية.
        ملاحظة: دراسات السلوك كثيرة تركز على الذكور من أجل تجنب تأثير مستويات الإستروجين في التجربة. هذه التأثيرات قوية أكثر أو أقل اعتماداً على سلالة حيوانية الخلفية.
      2. إذا كان سيتم استخدام كلا الجنسين، اختبار تأثير الجنس وتقييم بين الجنسين بشكل مستقل عند الضرورة.
    3. عمر الحيوانات التجريبية.
      1. استخدام الحيوانات الكبار (2 أشهر من العمر، أو أكثر) إلا إذا كان هناك حاجة إلى نقطة مرة واحدة.
      2. حدد العديد من النقاط الزمنية عند دراسة التغير في السلوك الحركي مع التقدم في السن. أقرب وقت ممكن النقطة شهر واحد، بعد أن يتم الفطام الفئران من أمهاتهم. اختبار الحيوانات في فترات منتظمة، مثلاً كل 1 أو 2 أو 3 أشهر.
  2. تقديم طلب للحصول على إذن من السلطات المحلية لإجراء اختبار سلوك الحيوانات.
  3. وضع خطط لشراء الحيوانات الاختبار.
    1. جعل خطة تربية أو اتصل موزع حيوان في الوقت مناسب حتى تصبح متوفرة كافية الحيوانات التجريبية في اليوم عندما تبدأ التجارب.
    2. السماح للحيوانات إلى روض لمدة أسبوع واحد إذا كان يتم الاحتفاظ بها في غرفة/إعداد جديد خلال التجارب.

2-تسجيل فيديو

ملاحظة: لتوضيح كيفية استخدام تحليل مشيه الحركية، هنا نظام تصوير متاحة تجارياً مع تصوير المصاحبة وبرمجيات التحليل (انظر الجدول للمواد) وتستخدم.

  1. بدء تشغيل الكمبيوتر وجهاز تصوير البرنامج.
  2. تحديد الحالة الصحية ورفاه كل حيوان بملاحظة أنه في قفصة المنزل، ووزنها على توازن.
  3. عند الحاجة، بلطف تطبيق الطلاء إصبع أحمر لآثار أقدام الحيوان بفرشاة. السماح الطلاء ليجف لدقيقة ~ 5 في قفص نظيف قطع غيار.
    ملاحظة: تجنب اللوحة البطن للحيوان كما يستخدم الطلاء لتعزيز التباين بين الكفوف والجسم. ومفيد لطلاء الإصبع الأسود مفيد للتصويبات. هذه الخطوة ضروري للحيوانات ذات الفراء البنى، أو في حالة قد تم وشم الكفوف لتحديد الهوية. إذا اختارت أن ترسم آثار أقدام حيوان واحد، يلزم جميع الحيوانات في نفس المجموعة وفريق مراقبة رسمها كذلك.
  4. تعيين سرعة المطحنة في أعلى اللوحة اليمنى للجهاز؛ إذا كان سيتم تطبيق سرعة تشغيل واحد أو أكثر، تبدأ مع أبطأ سرعة أولاً.
  5. ضع الحيوانات في غرفة الاختبار (تجنب لقط الذيل أو الكفوف عند إغلاق الدائرة). تغطية الدائرة بقطعة قماش داكن والسماح لكل الحيوانات ضبط ل 1-2 دقيقة.
  6. تشغيل الضوء في غرفة الاختبار بتحويل المطحنة الدوارة ضوء التحول إلى الوضع "on". تشغيل تبديل المطحنة الدوارة "الأمام" لبدء حلقة مفرغة، ثم انقر فوق الزر "تسجيل" في تصوير البرنامج.
    ملاحظة: أثناء تشغيل المطحنة، من المهم مراقبة أداء الحيوان بعناية واستمرار: وقف حلقة مفرغة فورا إذا كان الحيوان لا يمكن مواكبة سرعة المطحنة، أو تظهر أعراض ثانوية غير المتصلة بالحركة (مثلاً، نوبات الصرع). شروط الاختبار قد تحتاج إلى تعديل.
  7. عند تشغيل هذا الحيوان ستابلي (لا الهروب السريع إلى الجانبين، الأمامي أو الخلفي)، سجل على الأقل 5 s قبل إيقاف حلقة مفرغة. إيقاف التسجيل بواسطة النقر فوق "إيقاف" في تصوير البرنامج، وتشغيل التبديل الروتاري المطحنة مرة أخرى إلى موضع "إيقاف".
    ملاحظة: لتجنب تشغيل غير مستقرة من الحيوانات يمكن تكون مفيدة للسماح لهم بتشغيل لعدة ثوان، أو السماح لهم بتشغيل في الاتجاه الآخر (عن طريق تحويل المطحنة الدوارة التبديل إلى "عكس" بدلاً من "الأمام").
  8. انقر فوق الزر "تجهيز" في برنامج تصوير لفتح قائمة التي يمكن تعيينها في البداية ونقطة النهاية لمقطع الفيديو (لاستخدامها في التحليل). للقيام بذلك، استخدم شريط التمرير في الجزء السفلي من الشاشة للتنقل من خلال الفيديو.
  9. لتحديد نقطة الوقت الحالي كتاريخ البدء أو نقطة النهاية، انقر فوق "من الإطار #" و"إلى"، على التوالي. تأكد من أن المقطع يحتوي على مالا يقل عن 7 خطوات/مخلب (الخطوات 14 في المجموع) من الحيوان يعمل ستابلي بسرعة ثابتة.
  10. أدخل تعريف الحيوانات، وتاريخ الميلاد، والوزن، والجنس. حفظ البيانات في موقع المطلوب على الكمبيوتر أو الخادم. انقر فوق "الكاميرا" للعودة إلى واجهة تسجيل.
  11. إذا كانت سرعة تشغيل متعددة تحتاج إلى تسجيل، كرر الخطوات من 2.6-2.10 مع سرعات التشغيل المطلوب. قبل تسجيل الفيديو التالي، تأكد من أن الدهان الأحمر لا تزال موجودة على مخلب، خلاف كرر الخطوة 2، 3.
  12. بعد التسجيل، إطلاق سراح هذا الحيوان إلى قفصة المنزل. بعد إزالة حيوان، تنظيف الحزام المطحنة جيدا بالماء والصابون متبوعاً بمطهر لإعداده للحيوانات التجريبية المقبلة.

3-الفيديو تجهيز

  1. ابدأ تشغيل برنامج تحليل وانقر فوق "تحديد مجلد دراسة" لتحديد المجلد مع أشرطة الفيديو المسجلة.
  2. حدد فيديو واحد أو العديد من أشرطة الفيديو التي يمكن معالجتها بشكل متتابع، وانقر فوق "الانتقال".
  3. استخدم الدالة "رسم" لتحديد منطقة حيث يتم تشغيل الماوس؛ ينبغي أن يتضمن هذا القسم فقط بالماوس وخلفية بيضاء.
  4. إذا كان يستخدم الدالة المطحنة "عكس"، اختر "التحقق مما إذا كان الآنف هذا الموضوع بحقك >>>" مرآة الفيديو حيث صمم هذا البرنامج لتحليل الحيوانات إلى اليسار فقط. انقر فوق "قبول" المضي قدما.
  5. استخدم الدالة "تحديث" لرؤية القناع الافتراضي ومخلب طباعة يقوم بالكشف عن البرامج.
    ملاحظة: يتم عرض الفيديو الأصلي على اليسار، وصورة أبيض وأسود يطبع مخلب المقترح على الحق.
  6. قم بإدخال قيم في مربعات "الطول" و "العرض" لتغيير القناع التي تستثني منطقة حمراء حول الآنف للحيوان للتحليل؛ كما أن اللون مماثل للكفوف، عدم إخفاء هذا المجال يمكن أن يؤدي في البرنامج عن طريق الخطأ في تصنيف منطقة الآنف مخلب.
  7. ضبط منزلقات "تصفية الضوضاء" و "تصفية الفراء وبقع داكنة" لتحسين طباعة مخلب أبيض وأسود. تعيين مربع التمرير "تصفية الضوضاء" ~ 800-950 للحيوانات الأسود و ~ 700-800 للحيوانات البنى أو الأبيض، اعتماداً على لون الفراء الدقيق للحيوان. حدد "موافق" عندما تكون الإعدادات مرضية.
    ملاحظة: يعتمد مربع التمرير "تصفية الفراء وبقع داكنة" على كيف "الحمراء" مخلب هو. لطلاء الكفوف، والقيمة عادة حوالي 100-120، ورسمت بغير آثار أقدام أفضل قيمة حوالي 50-100. هذه الإعدادات تعتمد على الظلال لون الفراء والكفوف، وتحتاج إلى أن يكون الأمثل لكل الحيوانات. وينبغي أن يكون مخلب أبيض وأسود الطباعة تمثيلات واضحة للكفوف مع ضجيج الخلفية قليلاً قدر الإمكان.
  8. حدد واحد أو عدة من أشرطة الفيديو التي تم تمريرها التسوية الأولى (المسمى مع "@ @" قبل اسم الفيديو) وقم بتحديد الدالة "انتقال" لبدء تحليل أشرطة الفيديو هذه.
    ملاحظة: يأخذ التحليل 2-5 دقائق كل فيديو. فمن الممكن لتشغيل تحليل العديد من أشرطة الفيديو بين عشية وضحاها حيث تتطلب هذه الخطوة أي إدخال من المجرب.
  9. حدد شريط فيديو تم تحليلها على (المسمى بواسطة "@ @ @")، وانقر فوق "الانتقال". علما بأنه يمكن الآن رؤية منطقة مخلب (في سم2) على اتصال بالحزام على مر الزمن (مشيه dynamics) لكل مخلب منفصلة. مقارنة شريط الفيديو الأصلي ومخلب المحسوبة الطباعة لمنطقة محددة، استخدم الدالة "تشغيل الفيديو".
  10. استخدم الأدوات التالية (ثلاث) تصحيح الأخطاء الصغيرة التي أدلى بها البرنامج.
    1. استخدم الخيار "الصحيح" لحذف إشارة خاطئة، مثلاً، عندما البرنامج السجلات إشارة على الرغم من مخلب المقابلة ليست على اتصال بالحزام. انقر مرة واحدة للتكبير في المجال ذي الصلة، ووضع علامة على الحد الأيسر للكائن لإزالة مع انقر فوق الثاني والحد الأيمن مع فوق الثالث.
    2. استخدم خيار "الاتصال" للجمع بين إشارتين، مثلاً، عندما يتم تسجيل أي إشارة لإطارات قليلة حتى ولو مخلب على اتصال بالحزام. انقر مرة واحدة للتكبير في المجال ذي الصلة، وانقر نقراً مزدوجاً فوق في وسط الكائنين في الجمع بين.
    3. استخدم الخيار "حذف" لإزالة النقاط الزمنية من التحليل بشكل كامل. استخدم هذا الخيار فقط إذا كان لا يمكن إصلاح الخطأ مع "الصحيح" أو الدالة "الاتصال"، مثلاً، عندما يتم تسجيل إشارة من مخلب فوريليمب اليسرى بطريق الخطأ مخلب اليسار هند أطرافهم. انقر مرة واحدة للتكبير إلى المنطقة ذات الصلة، ووضع علامة الحد الأيسر للمنطقة لإزالة مع انقر فوق الثاني والحد الأيمن مع فوق الثالث.
      ملاحظة: قد لا يمكن استخدام الأدوات لتصحيح الأخطاء الصغيرة؛ لا يمكن تصحيح إخفاقات منهجية (مثلاً، إذا كانت الإشارة من مخلب واحد كان ضعيفا للغاية): الفيديو ينبغي أن تستبعد من تحليل وتسجيل الحيوان كل تكرار، عندما يكون ذلك ممكناً. علما أن الخيار "تشغيل الفيديو" لم يعد متوفراً بعد "الصحيحة"، استخدمت "الاتصال" أو الخيار "حذف"، والنقر فوق الزر "تراجع" إلى إعادة تعيين كافة 3 أدوات التحرير.
  11. حدد "التالي أطرافهم" المضي قدما من خلال أطرافه 4؛ عند النقر فوق "التالي أطرافهم" بعد مخلب آخر، البرنامج يكمل التحليل ويبين النتائج لهذا الحيوان على شاشات 4.

4. تحليل مشيه

  1. عندما يتم تحليل جميع أشرطة الفيديو من تجربة واحدة، حدد كافة ملفات الفيديو، ثم انقر فوق "إعادة تنظيم النتائج" لتصدير النتائج (قائمة المعلمات في ملفات جداول البيانات).
  2. فتح الملف بإنهاء "reorganized_stride_info" وإضافة المعلومات التي لم يتم تضمينها في جدول البيانات هذا: المجموعة المعلومات (مثل النمط الوراثي، والعلاج)، والعمر، والقياسات من الحيوان الطول والعرض التي يتم حفظها في مكان آخر ملف جدول البيانات مع انتهاء "SFI_TFI_PFI_reorganized_stride_info".
  3. تطبيع المعلمات مشيه للحيوان للعرض أو الطول عند الاقتضاء، مثلاً، SL طول الحيوان وسويسري لعرض الحيوانات.
  4. فرز النتائج حسب المجموعة، والعمر، وسرعة التشغيل: تحليل جميع هذه الشروط بشكل مستقل.
    ملاحظة: إعمار مختلفة أو تشغيل بسرعة لا يمكن ضم ضمن مجموعة ذاتها.
  5. حساب قيم المتوسط (الوسط) والانحراف المعياري، والخطأ المعياري للوسط لكل معلمة لجميع الظروف التجريبية.
  6. إجراء التحليل الإحصائي وفقا للتصميم التجريبي، مثلاً، استخدام الذيل 2 ر-اختبار لمقارنة المسخ/تعامل الحيوانات البرية-نوع (WT)/عنصر التحكم أو ANOVA لمقارنة عدة مجموعات مستقلة.
  7. نظرة على الإطلاق قياس المعلمات: أنها مفيدة لرسم كل معلمة لتصور أفضل النتائج. إذا كان هناك اختلافات إحصائية في معلمة معينة، تحقق من حالة تغيير معلمات أخرى تعتمد في المقابل.
    ملاحظة: على سبيل المثال، إذا SL يتناقص إلى حد كبير في مجموعة اختبار معينة، كما سيتسبب أعلى تردد برايد (نظراً لسرعة التشغيل هو نفسه) وقد تؤدي سويسري زيادة (من أجل الحفاظ على استقرار الموقف).
  8. حدد المعلمات التي هي الأكثر ملاءمة لنموذج، و/أو قابلة للمقارنة للملاحظات في الأمراض البشرية. لعرض تقديمي، إنشاء ملفات الفيديو التمثيلي لكل مجموعة وتكملتها بالرسوم البيانية عرض قراءات للمعلمات ذات الصلة، منذ التغييرات مشيه خفية غالباً ما لا تكون واضحة من أشرطة الفيديو.

5-استكشاف الأخطاء وإصلاحها

ملاحظة: قد يكون بعض الحيوانات، وخاصة نماذج الماوس النمط الظاهري قلق، صعوبات لأداء مهمة بسيطة حتى مثل تشغيل في حلقة مفرغة. فيما يلي الخطوات التي يمكن اتخاذها لخفض مستويات القلق وتشجيع التشغيل.

  1. التعود وإنفاذ إيجابية.
    1. في 2-3 أيام قبل الاختبار الأول، ضع الماوس في غرفة الاختبار وتغطية ذلك بقطعة قماش داكنة، واترك الضوء إيقاف تشغيل. واسمحوا الماوس التكيف مع البيئة الجديدة لدقيقة ~ 5 تشو إضافة أو الشوكولاته/زبدة (مثل نوتيلا) إلى غرفة الاختبار حتى يجوز تكوين ارتباط إيجابي.
  2. السلبية الإنفاذ بالهواء نفث/خلف الحدود.
    1. الفئران لا تحب نفث الهواء أو حركة وراءها، وسيتم تشغيل بعيداً عن الاضطرابات. تحفيزهم على التوالي، استخدم نفث الهواء معتدل، أو الإيقاعي حركة شريط مرن الذي يشكل الحدود الخلفية لقاعة الاختبار، لتشجيع الماوس لتشغيل نحو الجزء الأمامي من قاعة الاختبار.
  3. بداية بطيئة.
    1. عند اختبار سرعة تشغيل بسرعة، تبدأ حلقة مفرغة بسرعة أقل، وثم ببطء زيادة سرعة المطحنة نحو حالة الاختبار المطلوب.
  4. التقليل إلى أدنى حد من حرية الحركة.
    1. طول غرفة اختبار محدد بواسطة شريطين قابل للتعديل في الأمام والخلف. إذا كان حيوان اختبار مواكبة سرعة التشغيل، لكن لا يتم تشغيل اطراد، تحد من طول الدائرة أن يؤدي تشغيل أكثر ثابت.
  5. إذا كانت القياسات المذكورة أعلاه غير ناجح، سجل تشغيل في اليوم التالي. إذا كانت لا تزال ترفض الحيوان لتشغيل بعد الاختبار على ثلاثة أيام، سجل هذا الاستنتاج، واستبعاد الحيوان من إجراء مزيد من التجارب.
    ملاحظة: تعتمد نتائج تحليل مشيه على تسجيل الفيديو عالية الجودة. لا يوجد أي سبب لاستبعاد ملفات الفيديو أثناء التحليل إذا تم تسجيل أشرطة الفيديو بعناية. وإذا كانت جودة الفيديو غير كافية، ستصبح واضحة خلال الخطوة 3.6 عندما يتم يتم تعيين المعلمات لإنشاء طباعة مخلب الرقمية. إذا كان أي جزء آخر من الجسم ما عدا آثار أقدام وانف يظهر الأحمر (مثلاً بسبب الفراء مفقودة حول الأعضاء التناسلية أو الإصبع الطلاء سبرينكلينجس في البطن)، النوعية تنخفض إلى حد كبير. تسمح بإجراء التعديلات في الخطوة 3، 6 تصحيح المسائل الصغيرة فقط، وإذا كان هذا لا يمكن أن يجلب الفيديو نسبة مقبولة إشارة/ضوضاء، يحتاج الفيديو إلى استبعادها من التحليل، والتسجيل بحاجة إلى تكرار. وهكذا، من المستحسن تحليل أشرطة الفيديو قريبا بعد يتم إجراء التسجيلات.

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

النتائج

لتوضيح كيفية استخدام تحليل مشيه الحركية، نحن أدوا تحليل مشيه على الفئران WT C57BL/6J مع التقدم في السن، فضلا عن عدة خطوط متحولة اندوفيلين، باستخدام الأدوات المتاحة تجارياً والبرمجيات (يرجى الرجوع إلى الجدول من المواد). في هذا الإعداد، تسجل كاميرا عالية السرعة ضمن حلقة مفرغة شفافة تشغيل ماوس (الشكل 1A). يتعرف البرنامج ثم التناقض بين الكفوف اللون الأحمر والفراء الأبيض أو الأسود. منذ كان لدينا الحيوانات التجريبية لون الفراء بني داكن، ونحن قد رسم...

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

المناقشة

دراسة تنسيق السيارات هو نهج مفيد في وصف نماذج أمراض الأعصاب، خاصة بالنسبة للأمراض مثل PD الذي هو التنسيق الحركي تأثرا شديدا. مع المساعدة من بالانزيم تحليل مشيه الحركية الوظيفية، علينا تحديد بعض التغييرات الطفيفة في مشيه الحيوانات في بداية مشاكل الحركة، أو في نماذج مع نيوروديجينيريشن ضعيفة ومتواضعة نسبيا ومن ثم النمط الظاهري. ونظرا لمجموعة واسعة من تعمل في نماذج مختلفة من أمراض الأعصاب الذي يشمل الشذوذ مشيه الصغيرة وضعف في حركة شديدة، هذا الأسلوب مناسب تماما لتقييم المعلمات مشيه على أساس سن الحيوان والقدرة على التحرك. يمك...

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

الإفصاحات

الكتاب يعلن لا تضارب المصالح المالية.

شكر وتقدير

ونشكر أولياء الحيوان في مرفق العيني الحيوان للمساعدة في تربية، والدكتور نونو رايموندو لتعليقات مفيدة على المخطوطة. الدردشة معتمد بواسطة المنح من مؤسسة البحوث الألمانية (DFG) من خلال مركز البحوث التعاونية SFB-889 (مشروع A8) و SFB-1190 (مشروع P02)، وجائزة إيمي نويثر الشباب محقق (1702/1). C.M.R. معتمد من قبل الزمالة، من مدرسة الدراسات العليا غوتنغن لعلوم الأعصاب والفيزياء الحيوية والعلوم البيولوجية الجزيئية (جنب).

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

المواد

يتم تضمين الداكن صغيرة للجسم المخفف
قائمة المواد المستخدمة في هذه المقالة
الاسمالشركةرقم فهرسيالتعليقات
DigiGaitMouse Detailss، Inc. ، Framingham ، Massachusetts ، الولايات المتحدة الأمريكيةDigiGait Imager and Analysis Software مع
بطانية الجهاز غير الشفافة أو القماشالذي يغطي غرفة الاختبار لتقليل شعور بالتعرض /
توازنالإجهاد ، على سبيل المثال توازن Satoriusبدقة 0.1 جرام وحمولة قصوى لا تقل عن 100 جرام
أحمر طلاء الإصبععلى سبيل المثال Kreul أو Staedtlerلزيادة التباين بين الكفوف فرشاة
طلاءفرشاة ناعمة لتطبيق طلاء الإصبع على مخالب
المنظفلتنظيف
المطهر ، على سبيل المثال ميليسيبتول أو 70٪ إيثانولعلى سبيل المثال B.Braunللتطهير

المراجع

  1. Clarke, K. A., Still, lJ. Gait analysis in the mouse. Physiology and Behavior. 66, 723-729 (1999).
  2. Kale, A., Amende, I., Meyer, G. P., Crabbe, J. C., Hampton, T. G. Ethanol's effects on gait dynamics in mice investigated by ventral plane videography. Alcohol Clin Exp Res. 28 (2), 1839-1848 (2004).
  3. Amende, I., Kale, A., McCue, S., Glazier, S., Morgan, J. P., Hampton, T. Gait dynamics in mouse models of Parkinson's disease and Huntington's disease. J Neuroeng Rehabil. 25, 2-20 (2005).
  4. Herbin, M., Hackert, R., Gasc, J. P., Renous, S. Gait parameters of treadmill versus overground locomotion in mouse. Behavioural Brain Res. 181 (2), 173-179 (2007).
  5. Powell, E., Anch, A. M., Dyche, J., Bloom, C., Richtert, R. R. The splay angle: A new measure for assessing neuromuscular dysfunction in rats. Physiol Behav. 67 (5), 819-821 (1999).
  6. Blin, O., Ferrandez, A. M., Serratrice, G. Quantitative analysis of gait in Parkinson patients: increased variability of stride length. J Neurol Sci. 98 (1), 91-97 (1990).
  7. Švehlík, M. D., et al. Gait Analysis in Patients With Parkinson's Disease Off Dopaminergic Therapy. Arch Phys Med Rehabil. 90 (11), 1880-1886 (2009).
  8. Roome, R. B., Vanderluit, J. L. Paw-dragging: a novel, sensitive analysis of the mouse cylinder test. J Vis Exp. (98), e52701(2015).
  9. Roiz Rde, M., Cacho, E. W., Pazinatto, M. M., Reis, J. G., Cliquet, A. Jr, Barasnevicius-Quagliato, E. M. Gait analysis comparing Parkinson's disease with healthy elderly subjects. Arg Neuropsiquiatr. 68 (1), 81-86 (2010).
  10. Wang, X. H., et al. Quantitative assessment of gait and neurochemical correlation in a classical murine model of Parkinson's disease. BMC Neurosci. 13, 142(2012).
  11. Lao, C. L., Kuo, Y. H., Hsieh, Y. T., Chen, J. C. Intranasal and subcutaneous administration of dopamine D3 receptor agonists functionally restores nigrostriatal dopamine in MPTP-treated mice. Neurotox Res. 24 (4), 523-531 (2013).
  12. Zhao, Q., Cai, D., Bai, Y. Selegiline rescues gait deficits and the loss of dopaminergic neurons in a subacute MPTP mouse model of Parkinson's disease. Int J Mol Med. 32 (4), 883-891 (2013).
  13. Murdoch, J. D., et al. Endophilin-A deficiency induces the FoxO3a-Fbxo32 network in the brain and causes dysregulation of autophagy and the ubiquitin-proteasome system. Cell Rep. 17 (4), 1071-1086 (2016).
  14. Dai, M., et al. Progression of Behavioral and CNS Deficits in a Viable Murine Model of Chronic Neuronopathic Gaucher Disease. PLoS One. 11 (9), e0162367(2016).
  15. Szalardy, L., et al. Lack of age-related clinical progression in PGC-1α-deficient mice - implications for mitochondrial encephalopathies. Behav Brain Res. , 272-281 (2016).
  16. Rustay, N. R., Wahlsten, D., Crabbe, J. C. Influence of task parameters on rotarod performance and sensitivity to ethanol in mice. Behavioural Brain Research. 141 (2), 237-249 (2003).
  17. Majdak, P., et al. A new mouse model of ADHD for medication development. Sci Rep. 6, 39472(2016).
  18. Ishige, A., Sasaki, H., Tabira, T. Chronic stress impairs rotarod performance in rats: implications for depressive state. Behavior. (1-2), 79-84 (2002).
  19. Fukui, D., Kawakami, M., Matsumoto, T., Naiki, M. Stress enhances gait disturbance induced by lumbar disc degeneration in rat. European Spine Journal. 27 (1), 205-213 (2017).
  20. Stuart, S., Galna, B., Delicato, L. S., Lord, S., Rochester, L. Direct and indirect effects of attention and visual function on gait impairment in Parkinson's disease: influence of task and turning. Eur J Neuroscience. 46 (1), 1703-1716 (2017).
  21. Milosevic, I., et al. Recruitment of endophilin to clathrin coated pit necks is required for efficient vesicle uncoating after fission. Neuron. 72 (4), 587-601 (2011).
  22. Shi, M., et al. Identification of glutathione S-transferase pi as a protein involved in Parkinson disease progression. Am. J. Pathol. 175 (1), 54-65 (2009).
  23. Arranz, A. M., et al. LRRK2 functions in synaptic vesicle endocytosis through a kinase-dependent mechanism. J. Cell Sci. 128, 541-552 (2015).
  24. Quadri, M., et al. Mutation in the SYNJ1 gene associated with autosomal recessive, early-onset Parkinsonism. Hum. Mutat. 34 (9), 1208-1215 (2013).
  25. Krebs, C. E., et al. The Sac1 domain of SYNJ1 identified mutated in a family with early-onset progressive Parkinsonism with generalized seizures. Hum. Mutat. 34 (9), 1200-1207 (2013).
  26. Edvardson, S., et al. A deleterious mutation in DNAJC6 encoding the neuronal-specific clathrin-uncoating co-chaperone auxilin, is associated with juvenile parkinsonism. PLoS ONE. 7 (5), e36458(2012).
  27. Cao, M., Milosevic, I., Giovedi, S., De Camilli, P. Upregulation of parkin in endophilin mutant mice. J neurosci. 34 (49), 16544-16549 (2014).
  28. Cao, M., et al. Parkinson sac domain mutation in synaptojanin 1 impairs clathrin uncoating at synapses and triggers dystrophic changes in dopaminergic axons. Neuron. 93 (4), 882-896 (2017).
  29. Farsad, K., Ringstad, N., Takei, K., Floyd, S. R., Rose, K., De Camilli, P. Generation of high curvature membranes mediated by direct endophilin bilayer interactions. J. Cell Biol. 155, 193-200 (2001).
  30. Ringstad, N., Nemoto, Y., De Camilli, P. The SH3p4/Sh3p8/SH3p13 protein family: binding partners for synaptojanin and dynamin via a Grb2-like Src homology 3 domain. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 94 (16), 8569-8574 (1997).
  31. Ringstad, N., et al. Endophilin/SH3p4 is required for the transition from early to late stages in clathrin-mediated synaptic vesicle endocytosis. Neuron. 24 (1), 143-154 (1999).
  32. Ringstad, N., Nemoto, Y., De Camilli, P. J. Differential expression of endophilin 1 and 2 dimers at central nervous system synapses. Biol. Chem. 276 (44), 40424-40430 (2001).
  33. Verstreken, P., et al. Endophilin mutations block clathrin-mediated endocytosis but not neurotransmitter release. Cell. 109 (1), 101-112 (2002).
  34. Boucrot, E., et al. Endophilin marks and controls a clathrin-independent endocytic pathway. Nature. 517, 460-465 (2015).
  35. Takezawa, N., Mizuno, T., Seo, K., Kondo, M., Nakagawa, M. Gait disturbances related to dysfunction of the cerebral cortex and basal ganglia. Brain Nerve. 62 (11), Article in Japanese 1193-1202 (2010).
  36. Wahlsten, D. Mouse Behavioral Testing: How to Use Mice in Behavioral Neuroscience. , Academic Press. (2010).
  37. Guillot, T. S., Asress, S. A., Richardson, J. R., Glass, J. D., Miller, G. D. Treadmill Gait Analysis Does Not Detect Motor Deficits in Animal Models of Parkinson's Disease or Amyotrophic Lateral Sclerosis. J Mot Behav. 40 (6), 568-577 (2008).
  38. Hampton, T. G., Amende, I. Treadmill gait analysis characterizes gait alterations in Parkinson's disease and amyotrophic lateral sclerosis mouse models. J Mot Behav. 42 (1), 1-4 (2010).
  39. Glajch, K. E., Fleming, S. M., Surmeier, D. J., Osten, P. Sensorimotor assessment of the unilateral 6-hydroxydopamine mouse model of Parkinson's disease. Behav Brain Res. 230 (2), 309-316 (2012).
  40. Takayanagi, N., et al. Pelvic axis-based gait analysis for ataxic mice. J Neurosci Methods. 219 (1), 162-168 (2013).
  41. Zhou, M., et al. Gait analysis in three different 6-hydroxydopamine rat models of Parkinson's disease. Neurosci Lett. 584, 184-189 (2015).
  42. Geldenhuys, W. J., Guseman, T. L., Pienaar, I. S., Dluzen, D. E., Young, J. W. A novel biomechanical analysis of gait changes in the MPTP mouse model of Parkinson's disease. PeerJ. 3, e1175(2015).
  43. Baldwin, H. A., Koivula, P. P., Necarsulmer, J. C. Step Sequence is a Critical Gait Parameter of Unilateral 6-OHDA Parkinson's Rat Models. Cell Transplant. 26 (4), 659-667 (2017).
  44. Carter, R. J., Morton, J., Dunnett, S. B. Motor coordination and balance in rodents. Curr Protoc Neurosci. , Chapter 8: Unit 8.12 (2001).
  45. Milosevic, I. Revisiting the Role of Clathrin-Mediated Endocytosis in Synaptic Vesicle Recycling. Front Cell Neurosci. , (2018).

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

إعادة الطباعة والأذونات

الوسوم

تحليل مشيه للإعاقات الحركية تعتمد على سن في الفئران مع نيوروديجينيريشن
اتصل بنا
أوصِ بها للمكتبة

الخصوصية

شروط الاستخدام

السياسات

2026 © حقوق الطبع والنشر MyJoVE Corporation. جميع الحقوق محفوظة.