يصف هذا البروتوكول تتبع/تقييم الحركة ثلاثي الأبعاد لتصوير تغير حركة مشي الفئران بعد التعرض لبيئة محاكاة عدم الاستخدام.
مقالة منهجية
يصف هذا البروتوكول تتبع/تقييم الحركة ثلاثي الأبعاد لتصوير تغير حركة مشي الفئران بعد التعرض لبيئة محاكاة عدم الاستخدام.
من المعروف جيدا أن عدم الاستخدام يؤثر على الأنظمة العصبية وأن حركات المفاصل تصبح متغيرة. ومع ذلك ، فإن النتائج التي تظهر هذه الخصائص بشكل صحيح لا تزال غير واضحة. تصف هذه الدراسة نهج تحليل الحركة الذي يستخدم إعادة البناء ثلاثي الأبعاد (3D) من لقطات الفيديو. باستخدام هذه التكنولوجيا ، لوحظت تغييرات في أداء المشي بسبب عدم الاستخدام في القوارض المعرضة لبيئة محاكاة الجاذبية الصغرى عن طريق تفريغ أطرافها الخلفية من ذيلها. بعد 2 أسابيع من التفريغ ، سارت الفئران على جهاز المشي ، وتم التقاط حركات مشيتها باستخدام أربع كاميرات جهاز مقترن بالشحن (CCD). تم إعادة بناء ملفات تعريف الحركة 3D ومقارنتها بملفات تعريف عناصر التحكم باستخدام برنامج معالجة الصور. نجحت مقاييس النتائج المعاد بناؤها في تصوير جوانب متميزة من حركة المشية المشوهة: فرط تمدد مفاصل الركبة والكاحل والوضع الأعلى لمفاصل الورك خلال مرحلة الوقوف. تحليل الحركة مفيد لعدة أسباب. أولا ، إنها تمكن من التقييمات السلوكية الكمية بدلا من الملاحظات الذاتية (على سبيل المثال ، النجاح / الفشل في مهام معينة). ثانيا ، يمكن استخراج معلمات متعددة لتناسب احتياجات محددة بمجرد الحصول على مجموعات البيانات الأساسية. على الرغم من العقبات التي تحول دون تطبيقها على نطاق أوسع ، يمكن تخفيف عيوب هذه الطريقة ، بما في ذلك كثافة العمالة والتكلفة ، من خلال تحديد القياسات الشاملة والإجراءات التجريبية.
يؤدي نقص النشاط البدني أو عدم الاستخدام إلى تدهور المؤثرات الحركية ، مثل ضمور العضلات وفقدان العظام1 وإزالة تكييف الجسم كله2. علاوة على ذلك ، لوحظ مؤخرا أن الخمول لا يؤثر فقط على الجوانب الهيكلية للمكونات العضلية الهيكلية ولكن أيضا على الجوانب النوعية للحركة. على سبيل المثال ، كانت مواقع أطراف الفئران المعرضة لبيئة محاكاة الجاذبية الصغرى مختلفة عن تلك الخاصة بالحيوانات السليمة حتى بعد شهر 1 من انتهاء التدخل 3,4. ومع ذلك، لم يبلغ إلا عن القليل عن العجز في الحركة الناجم عن عدم النشاط. كما أن خصائص الحركة الشاملة للتدهور لم تحدد بشكل كامل.
يوضح البروتوكول الحالي ويناقش تطبيق التقييم الحركي لتصور تغيرات الحركة من خلال الإشارة إلى عجز حركة المشي الناجم عن عدم الاستخدام في الفئران المعرضة لتفريغ الأطراف الخلفية.
وقد تبين أن فرط تمدد الأطراف في المشي بعد بيئة محاكاة الجاذبية الصغرى لوحظت في كل من البشر5 والحيوانات4،6،7،8. لذلك ، من أجل العالمية ، ركزنا على المعلمات العامة في هذه الدراسة: زوايا مفاصل الركبة والكاحل والمسافة الرأسية بين المفصل المشطي السلامي والورك (أي ما يعادل تقريبا ارتفاع الورك) في النقطة الوسطى من مرحلة الوقوف (الوسط). وعلاوة على ذلك، يقترح في المناقشة تطبيقات محتملة للتقييم الحركي بالفيديو.
قد تكون سلسلة من التحليلات الحركية مقياسا فعالا لتقييم الجوانب الوظيفية للتحكم العصبي. ومع ذلك ، على الرغم من أنه تم تطوير تحليلات الحركة من مراقبة البصمة أو القياس البسيط على الفيديو الملتقط 9,10 إلى أنظمة الكاميرا المتعددة 11,12 ، إلا أنه لم يتم بعد إنشاء طرق ومعلمات عالمية. تهدف الطريقة في هذه الدراسة إلى تزويد تحليل الحركة المشترك هذا بمعلمات شاملة.
في العمل السابق13 ، حاولنا توضيح تغيرات المشي في الفئران نموذج الآفة العصبية باستخدام تحليل فيديو شامل. ومع ذلك ، بشكل عام ، غالبا ما تقتصر النتائج المحتملة لتحليلات الحركة على المتغيرات المحددة مسبقا المقدمة في أطر التحليل. ولهذا السبب، تناولت هذه الدراسة مزيدا من التفصيل لكيفية إدراج بارامترات يحددها المستعملون وقابلة للتطبيق على نطاق واسع. قد تكون التقييمات الحركية باستخدام تحليلات الفيديو ذات فائدة أكبر إذا تم تنفيذ المعلمات المناسبة.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
تمت الموافقة على هذه الدراسة من قبل لجنة التجارب الحيوانية بجامعة كيوتو (Med Kyo 14033) وتم إجراؤها وفقا للمبادئ التوجيهية للمعهد الوطني للصحة (دليل رعاية واستخدام المختبر ، الطبعة 8th). تم استخدام ذكور فئران Wistar البالغة من العمر 7 أسابيع في هذه الدراسة. ويرد مخطط يمثل تسلسل الإجراءات في الملف التكميلي 1.
1. التعرف على الفئران مع المشي على جهاز المشي
ملاحظة: يرجى الاطلاع على التقرير13 المنشور سابقا للحصول على تفاصيل بشأن الإجراء.
2. تطبيق تفريغ الأطراف الخلفية على الفئران ووضع علامات مشتركة
ملاحظة: ارفع الأطراف الخلفية للفئران باستخدام خيط وشريط لاصق متصل بالذيل كما هو موضح في التقارير السابقة18،19،20. تأكد من تثبيت الخيط والشريط في قاعدة الذيل لمنع انزلاق جلد الذيل. راقب الحيوانات جيدا واضبط ارتفاع التفريغ أو ضيق الشريط إذا لزم الأمر.
3. تتبع العلامة باستخدام مقاطع الفيديو التي تم التقاطها
4. حساب المعلمات المطلوبة
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
تم تعيين 12 حيوانا عشوائيا إلى واحدة من مجموعتين: مجموعة التفريغ (UL ، n = 6) أو المجموعة الضابطة (Ctrl ، n = 6). بالنسبة لمجموعة UL ، تم تفريغ الأطراف الخلفية للحيوانات بواسطة الذيل لمدة 2 أسابيع (فترة UL) ، في حين تركت مجموعة Ctrl حرة. بعد 2 أسابيع من التفريغ ، أظهرت مجموعة UL نمط مشية متميز مقارنة بمجموعة Ctrl. ويبين الشكل 1 المسارات المشتركة الطبيعية للمواضيع التمثيلية. خلال مرحلة الوقوف ، أظهرت مجموعة UL امتدادات أخرى في الركبة والكاحل (أي الانثناء الأخمصي للكاحل) من مجموعة Ctrl ، والتي...
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
تغيير البيئات يؤدي إلى تقلب الجوانب الوظيفية والمكونات العضلية الهيكلية للأنظمة الحركية26,27. قد تؤثر الانحرافات في الهياكل أو البيئات المقلصة على القدرات الوظيفية ، وتستمر حتى بعد حل التشوهات الميكانيكية / البيئية19. يساعد تحليل الحركة الموضوعي على قياس تلك القدرات الوظيفية كميا. كما هو موضح أعلاه ، يعد تحليل الفيديو منهجية قوية للحصول على هذه المعلمات.
من أجل تتبع المعالم المشتركة لتحليل الفيديو ، فإن استخدام ...
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
ويعلن صاحبا البلاغ أنه لا يوجد تضارب في المصالح.
تم دعم هذه الدراسة جزئيا من قبل الجمعية اليابانية لتعزيز العلوم (JSPS) KAKENHI (رقم 18H03129 و 21K19709 و 21H03302 و 15K10441) والوكالة اليابانية للبحث والتطوير الطبي (AMED) (رقم 15bk0104037h0002).
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
| الاسم | الشركة | رقم فهرسي | التعليقات |
|---|---|---|---|
| شريط لاصق | NICHIBAN CO.، LTD. | SEHA25F | شريط لاصق لتأمين الخيط على ذيول الفئران لتفريغ الأطراف الخلفية |
| جهاز التخدير للحيوانات الصغيرة | SHINANO MFG CO.، LTD. | SN-487-0T | |
| الفرس التلقائي | NA | ن. | برنامج مجاني متاح للتنزيل على جهاز الكمبيوتر (https://www.google.com/search?client=firefox-b-1-d&q=auto+clicker) |
| كاميرا CCD | Teledyne FLIR LLC | GRAS-03K2C-C | CCD (جهاز مقترن بالشحن) كاميرات لالتقاط الفيديو |
| خيط قطني | NA | ن. | خيط لتعليق ذيول الفئران من سقف القفص |
| محلول استنشاق ISOFLURANE | شركة Pfizer Japan Inc. | (01)14987114133400 | |
| علامة مشتركة | طوكيو MARUI المحدودة | 0.12 جرام BB | 6 مم الكريات الادسنس التي تم استخدامها كعلامات شبه كروية مع تعديل |
| محلل كين | KISSEI COMTEC CO.، LTD. | ن. | برنامج للتحليل |
| كونيشي آرون ألفا | TOAGOSEI المحدودة | # 31204 | الغراء الفائق لإرفاق علامات كروية على علامات الفئران |
| مسجل الحركة | KISSEI COMTEC CO.، LTD. | ن. | برنامج لتسجيل الفيديو |
| علامة الطلاء | MITSUBISHI PENCIL CO.، LTD | PX-21.13 | طلاء زيتية لتمييز أصابع |
| جهاز التقاط الحركة ثلاثي الأبعاد (KinemaTracer للحيوانات الصغيرة) | KISSEI COMTEC CO.، LTD. | ن. | نظام تحليل الحركة ثلاثي الأبعاد الذي يتكون من أربع كاميرات (https://www.kicnet.co.jp/solutions/biosignal/animals/kinematracer-for-animal/ أو https://micekc.com/en/) |
| آلة حاسبة ثلاثية الأبعاد (3D) | KISSEI COMTEC CO.، LTD. | ن. | برنامج تتبع العلامات |
| جهاز المشي | MUROMACHI KIKAI CO.، LTD | MK-685 | جهاز المشي مجهز بغلاف شفاف ، صدمة كهربائية ، ووحدة تحكم في السرعة |
| Wistar Rats (ذكر ، 7 أسابيع) | NA. | ن. | متوفر تجاريا في مصادر حيوانية تجريبية |
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
طلب إذن لإعادة استخدام النص أو الأشكال في مقالة JoVE هذه
طلب إذن