مقالة منهجية

مهمة حركية دقيقة لدراسة حركية المفاصل في نموذج قبل سريري للأمراض التنكسية العصبية

DOI:

10.3791/68128

⸱

يونيو 13, 2025

 ,  ,  ,  ,  , 
1Department of Psychology, Arizona State University, 2Phoenix Country Day School, 3School of Biological and Health Systems Engineering, Arizona State University

في هذه المقالة

ملخص

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

تصف الدراسة الحالية اختبار السلوك الحركي الدقيق لفحص العجز الحركي في نماذج القوارض ، بما في ذلك فأر TgF344-AD ، باستخدام التعلم الآلي.

الملخص

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

يعد الخلل الحركي مكونا حاسما ، ولكنه غالبا ما لا يحظى بالتقدير الكافي ، للأمراض التنكسية العصبية مثل مرض الزهايمر (AD) والخرف ذي الصلة. أظهر بحث جديد أن المهام التي تنطوي على السلوك الحركي الدقيق والقدرة البصرية المكانية والوظيفة التنفيذية لدى البشر قد يكون لها القدرة على الكشف المبكر عن المرض. ومع ذلك ، لا يعرف سوى القليل عن الآليات الدقيقة التي تتنبأ بها هذه المهام بالتدهور المعرفي والوظيفي المرتبط بمرض الزهايمر. في الطريقة الحالية ، تم إنشاء مهمة حركية دقيقة ، مهمة القدرة الحركية الحركية (KINEMAT) ، لفحص التغيرات في القدرة الحركية عبر تطور المرض في النماذج قبل السريرية لمرض الزهايمر بالنسبة للأمراض التنكسية العصبية الأخرى والشيخوخة الطبيعية باستخدام برنامج التعلم الآلي المجاني مفتوح المصدر. هنا ، تم إنشاء إثبات المفهوم من خلال تصميم واختبار وتنفيذ مهمة المحرك الدقيق في دراسة تجريبية لفئران فيشر 344 CDF مع وبدون إعاقات حركية ناتجة عن هارمالين. التحقق الإضافي ، مع نموذج الفئران لمرض الزهايمر (TgF344-AD) ، أظهر جدوى النموذج وحساسية المهمة. تم تدريب الفئران على الوصول من خلال فتحة صغيرة في مقدمة الغرفة لاستعادة حبيبات السكر من أحد الأوعية الثلاثة بصعوبة متفاوتة. تم تسجيل استرجاع الحبيبات باستخدام أحد التصنيفات الثلاثة: النجاح (الاستيلاء على حبيبات السكر وتناولها بنجاح) ، أو السقوط (يمسك بالتعويض ولكنه يسقط العلاج عند الإمساك) ، أو الفشل (الوصول الذي لا يتم فيه شراء الحبيبات ، أو يتم إخراج الكريات من الوعاء عند محاولة الإمساك). لوحظت اختلافات كبيرة في القدرة الحركية بين الفئران الضابطة والمعالجة بهارمالين ، والتي يتضح من انخفاض إجمالي الوصول وزيادة تباين وضع المخلب. أظهرت فئران TgF344-AD أيضا انخفاضا في إجمالي الوصول ، بالإضافة إلى انخفاض النجاحات في جميع الأوعية. في التحقق من صحة هذا كمهمة حركية دقيقة في القوارض ، فإن لديها القدرة المستقبلية على دراسة الشيخوخة الطبيعية والنماذج قبل السريرية للأمراض التنكسية العصبية ، بما في ذلك مرض الزهايمر ، حيث تظهر الأمراض والأعراض بمرور الوقت.

المقدمة

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

ثبت أن الوظيفة الحركية ضعيفة لدى الأشخاص المصابين بالخرف بسبب مرض الزهايمر (AD) أو أنواع فرعية أخرى (على سبيل المثال ، الخرف مع أجسام ليوي). يمكن أن تميز قوة القبضة وسرعة المشي بين كبار السن المعاقين إدراكيا وغير المعاقين1،2 ، ولكن لا يمكن بالضرورة التمييز بين الأنواع الفرعية المختلفة من الخرف (أي انخفاض الخصوصية) 1،2. وبالتالي ، لا تزال هناك حاجة إلى أدوات تشخيصية جديدة للخرف المبكر ، ربما تقترن بالتعلم الآلي ، لتقييم الأنماط والعلاقات المعقدة بين السلوك وحالةالمرض 3،4. تعتبر النماذج الحيوانية ذات قيمة للتحقيق في تطور الأمراض التنكسية العصبية لتقديم رؤى حول ظهور المرض المبكر ، والارتباطات السلوكية ، ودمج التعلم الآلي في خطوط أنابيب التحليل للتمييز بين الشدة والعرض5،6،7.

حددت الأساليب السلوكية الجديدة لدى البشر المهام التي تنطوي على مهارة حركية دقيقة جنبا إلى جنب مع المعالجة المعرفية ، مثل القدرة البصرية المكانية والوظيفة التنفيذية8،9،10. على سبيل المثال ، يمكن لمهمة الأطراف العلوية الوظيفية تتبع أنماط التنكس العصبي ويمكنها التمييز بين الضعف الإدراكي الخفيف (MCI) ومرض الزهايمر. في هذه المهمة ، ينقل البشر الفاصوليا النيئة (اثنتان في كل مرة) من كوب منزلي مركزي إلى كوب مستهدف باستخدام ملعقة. تظهر مرحلة المهمة التي يتم فيها الحصول على الفاصوليا بالملعقة ارتباطات أقوى مع الإدراك (على وجه التحديد ، الذاكرة البصرية المكانية) من المرحلة التي يتم فيها نقل الفاصوليا إلى الكوب المستهدف11،12. عندما تدخل الملعقة إلى الكوب ، قد تزعج الفاصوليا في الكوب ، مما يعني أن حركات المشارك قد تجعل المهمة أكثر صعوبة. علاوة على ذلك ، مع تقدم التجربة وانخفاض عدد الفاصوليا في الكوب المنزلي ، تصبح المهمة أكثر صعوبة (أي يزداد وقت الحصول على الفاصوليا بالملعقة)13. ثبت أن هذه المهمة ترتبط بعلم الأمراض الخاص بمرض الزهايمر (الأميلويد) 9،14 والتنكس العصبي (ضمور الحصين) 10،15 ، مما يشير إلى أن أدائها قد يعتمد على الدوائر العصبية والعمليات السلوكية التي تتأثر في وقت مبكر من عملية المرض. من المعروف أن بدء الحركة والتخطيط والتنفيذ وتصحيحها يتم التحكم فيها من خلال شبكة متنوعة تعبر الدماغ ، بما في ذلك القشرة الحركية ، مع الأجسام الخلوية للخلايا العصبية الحركية العلوية الموجودة في القشرة الدماغية التي تتشابك على الخلايا العصبية الحركية السفلية في البل الشوكي16. تتواصل هذه الخلايا العصبية الحركية السفلية مباشرة مع العضلات للتحكم في الحركة عند التقاطع العصبي العضلي. تحمل المسالك الصاعدة المعلومات الحسية من المحيط إلى الحبل الشوكي ، بينما تنقل المسالك الهابطة داخل الدماغ معلومات اتجاهية تتعلق بكيفية ومكان العودة إلى العضلات17،18. يعد فهم كيفية تأثر هذه المسارات بشكل انتقائي بأمراض مرض الزهايمر أمرا بالغ الأهمية لفهم تطور المرض ، خاصة وأن النماذج الحيوانية الجينية ، بما في ذلك الفأر 3xTg-AD وفأر TgF344-AD ، قد استخدمت سابقا لدراسة كيفية تأثير جينات AD على الحركة والتنسيق والإعاقات الحركية الأخرى19،20،21. عادة ما تركز هذه المهام على الإعاقات الحركية الجسيمة المتعلقة بحركة الجسم بالكامل ، لكن العجز الحركي لدى البشر أكثر تنوعا ، والذي قد يكون من الصعب تحديده في القوارض22. لذلك هناك حاجة إلى مهام جديدة لسد الفجوة بين النماذج البشرية والحيوانية لالتقاط هذا التباين.

إحدى مناطق الدماغ التي تتورط عادة في الإعاقات الحركية والرعشة هي المخيخ23. المخيخ هو منظم مهم للحركات الدقيقة والمنسقة ويعمل كمعالج للمعلومات الحسية لتقديم التغذية الراجعة من خلال المسارات الهابطة لتصحيح هذه الحركة الإرادية وتكييفها24،25. من المهم ملاحظة أنه تم التعرف على ضمور المخيخ لدى الأفراد المصابين بمرض الزهايمر ، ولكن على عكس المناطق الأخرى مثل الحصين ، فإن زيادة ترسب الأميلويد في المخيخ لا يرتبط بزيادة الضمور26. في حين أن تطور أمراض مرض الزهايمر يختلف في المخيخ ، إلا أن هناك روابط ثنائية الاتجاه متعددة التشابك بين المخيخ والحصين والتي من المحتمل أن تكون قد تعطلت في27،28،29 بعد الميلاد. والجدير بالذكر أن هناك روابط وظيفية بين المخيخ والحصين ، حيث تم توثيق حدوث عجز في الذاكرة بعد استئصال الورم المخيخي30،31،32،33،34،35،36،37. في القوارض ، تتعطل خلايا مكان الحصين مع اضطراب المخيخ38. تسلط هذه العجز المتداخل في الذاكرة والتواصل الاجتماعي والتحكم الحركي الضوء على أهمية الكشف عن التغييرات المبكرة المحتملة في المسارات الحركية التي تحدث قبل التدهور المعرفي30،31،38،39. مع تنفيذ المهام الحركية الدقيقة في أبحاث مرض الزهايمر المبكرة ، قد نبدأ في إعادة تشكيل الفهم التقليدي لمرض الزهايمر باعتباره مجرد اضطراب معرفي وإعادة توجيه جهود التشخيص إلى التغيرات الحركية المبكرة التي قد تتنبأ بتطور المرض وقد يمكن تمييزها بشكل أكبر بين الأفراد المتقدمين في السن الضعاف إدراكيا وغير المعاقين.

لفهم كيف يمكن أن يكون السلوك الحركي الدقيق مؤشرا على التغيرات في بنية الدماغ ، تم إنشاء واختبار نسخة من القوارض من المهمة البشرية الموضحة أعلاه. تم تسمية مهمة القوارض هذه KINEMAT (مهمة القدرة الحركية الحركية) ، وهي تنحرف عن مهام الوصول السابقة التي تتطلب استرجاع حبيبات واحدة من قاعدة التمثال أو الدرج والتسجيل الأكثر بساطة نتيجة لوضع الحبيبات المتسق في جميع مراحل المهمة40،41،42،43،44،45،46 ، 47،48. تتضمن مهمة الوصول إلى المحرك الدقيق هذه طرقا جديدة للتهديف ، وأوعية ذات صعوبات مختلفة ، وميزات مزعجة ذاتية لتقليد النظير البشري ، مع حركة الحبيبات وتعديلات استراتيجية المشاركين اللاحقة المركزية للتصميم. تستخدم هذه المهمة أدوات التعلم الآلي ، Social LEAP Estimates Animal Poses (SLEAP) و keypoint-MoSeq49,50 ، مما يسمح بقياس غير متحيز وكمي للقدرة الحركية الدقيقة والوصول إلى السلوكيات. بينما تم تطوير نماذج حسابية بارزة أخرى لمهام الوصول الماهرة في القوارض44،45،51 ، فإن keypoint-MoSeq يزيل الضوضاء للسماح بالقياس الكمي الدقيق للحركة والاستيعاب50. تمت إعادة بناء أداء المهام واستراتيجية التعلم الحركي باستخدام كاميرا رؤية آلية عالية الأداء في الفئران النموذجية والمضطربة بالسيارات باستخدام Harmaline52. ينشط الهارمالين النواة الزيتية السفلية ويعطل وظيفة المخيخ من خلال ألياف التسلق الجلوتاماتيرجيك53،54. بالإضافة إلى ذلك ، تم فحص القدرة الحركية الدقيقة في مجموعة فرعية من فئران TgF344-AD. وبالتالي ، كان من المتوقع أن تجد المهمة الحركية الدقيقة ضعفا قابلا للقياس في الفئران المعالجة بهارمالين و TgF344-AD بالنسبة لنظيراتها النموذجية كدليل على المفهوم. يصف هذا البروتوكول بناء المهمة الحركية الدقيقة ، وتدريب واختبارها ، وتحديد سلوك الوصول باستخدام SLEAP و keypoint-MoSeq.

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

البروتوكول

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

تمت الموافقة على جميع الطرق الموضحة هنا من قبل اللجنة المؤسسية لرعاية واستخدامها (IACUC) بجامعة ولاية أريزونا.

1. تصميم وبناء الغرفة

  1. تحضير ألواح الأكريليك الشفافة. توجد مخططات الصندوق في https://github.com/verpeutlab/ADFineMotorTask. قطع ألواح الأكريليك الشفافة إلى الأبعاد التالية (جميع الألواح بسمك 1 سم):
    1. قطع لوحتين جانبيتين: 26 سم × 22 سم.
    2. قطع اللوحة العلوية: 27 سم × 12 سم.
    3. قطع اللوحة السفلية الأولى: 26 سم × 10 سم
    4. قطع اللوحة السفلية الثانية: 26 سم × 11 سم
    5. قطع اللوحة الأمامية: 20 سم × 11 سم.
    6. قطع اللوحة الخلفية: 20 سم × 12 سم
    7. قص فتحة اللوحة الأمامية (140 مم × 12 مم). ضع الفتحة في المنتصف ، مع محاذاة الحافة السفلية مع الجزء السفلي من اللوحة.
    8. قطع الأخدود الداخلي: 1 سم. على الحواف الداخلية للألواح الجانبية، قم بإنشاء مسافة بادئة أو أخدود للسماح للوحة الأمامية بالانزلاق للداخل والخارج بإحكام.
      ملاحظة: إذا لم تكن ميزة الانزلاق مطلوبة ، فقد يتم لصق اللوحة الأمامية بشكل دائم لتبسيط البناء.
    9. قم بحفر ثقوب متباعدة بشكل متساو (قطرها 5 مم) في اللوحة السفلية الثانية للسماح للكريات بالسقوط في حالة سقوطها. باعد بين الثقوب 1 سم في نمط شبكي.
  2. قم بتجميع الغرفة بمادة لاصقة (الشكل 1 أ).
    ملاحظة: استخدم مادة لاصقة قوية وشفافة مصممة بشكل صريح لمواد الأكريليك.
    1. الألواح الجانبية: ضع خطا مستمرا من المادة اللاصقة على طول حواف اللوحة السفلية. ضع الألواح الجانبية عموديا واضغط بقوة. اسمح للمادة اللاصقة بالشفاء وفقا لتعليمات التصنيع.
    2. اللوحة الخلفية: ضع المادة اللاصقة على الحواف الخلفية للألواح الجانبية والسفلية. ضع اللوحة الخلفية واضغط عليها في مكانها.
    3. اللوحة العلوية: ضع مادة لاصقة على الحواف العلوية للألواح الجانبية والخلفية. ضع اللوحة العلوية واضغط بقوة.
    4. اللوحة الأمامية: حرك اللوحة الأمامية بحذر في الأخاديد الموجودة على الألواح الجانبية ، مما يضمن ملاءمة مريحة ولكن سلسة ، أو ضع مادة لاصقة على طول حواف اللوحة الأمامية وثبتها على الألواح الجانبية والعلوية والسفلية.
      1. اختبر حركة اللوحة وتأكد من أنها تتماشى بدقة مع بقية الغرفة.
  3. إعداد الإضاءة
    1. ضع ضوء الأشعة تحت الحمراء (IR) على الطرف المقابل من غرفة الاختبار ، مشيرا إلى الغرفة. ضع ورقة من ورق البناء الأبيض أعلى الغرفة لتعكس الضوء لأسفل.
      ملاحظة: تعد الإضاءة أمرا بالغ الأهمية للتتبع الصحيح ، ويجب إجراء جميع التسجيلات تحت ضوء الأشعة تحت الحمراء في غرفة مظلمة.
  4. تحضير وعاء التدريب.
    1. قم بتصنيع وعاء التدريب بنصف قطر 31 مم وامتداد 32 مم باستخدام طابعة ثلاثية الأبعاد. يتوفر ملف STL على https://github.com/verpeutlab/ADFineMotorTask (الشكل 1 ب: أعلى)
    2. قم بتوصيل وعاء التدريب بقاع الغرفة أمام الفتحة مباشرة. ضع الوعاء بحيث تكون حافته العلوية أعلى تقريبا من مستوى عين الجرذ داخل الغرفة ، باستخدام حامل داعم ، مثل كتلة من الخشب.
  5. تحضير أوعية الاختبار (الشكل 1 ب: الوسط والأسفل).
    1. اطبع الأوعية باستخدام ملفات STL المقدمة. يتم توفير تصميمين متميزين للوعاء: "Plain-Less" و "Plinko". (https://github.com/verpeutlab/ADFineMotorTask)
      1. افحص دقة الأبعاد والمتانة (الأبعاد: 50 مم عمق × 40 مم عرض).

2. أجهزة الكمبيوتر والكاميرا

  1. استخدم حامل ثلاثي القوائم لتركيب الكاميرا بإحكام.
  2. ضع الكاميرا على بعد حوالي 15-20 سم من اللوحة الأمامية للغرفة.
    1. اضبط ارتفاع الحامل ثلاثي القوائم وزويته حتى تلتقط الكاميرا عرضا متساوي القياس بزاوية 45 درجة لكل من الفتحة والوعاء.
      ملاحظة: تأكد من أن مجال رؤية الكاميرا يشمل مخلب الفئران والوصول الكامل والفتحة ووعاء التدريب أو الاختبار. اختبر زوايا ومسافات مختلفة إذا لزم الأمر لتحقيق الرؤية المثلى.
  3. قم بتنزيل برنامج لإقرانه بالكاميرا للتسجيلات السلوكية (https://www.teledynevisionsolutions.com/products/spinnaker-sdk) وافتح البرنامج لاستخدام الكاميرا لتسجيل السلوك.
    1. استخدم إعدادات الكاميرا التالية: وضع الاكتساب: مستمر، معدل الإطارات: 216 هرتز، وضع التعريض الضوئي: موقوت، التعريض الضوئي التلقائي: إيقاف، وقت التعريض الضوئي: 4430 ميكرو ثانية، الكسب التلقائي: إيقاف التشغيل، الكسب: 16.85 ديسيبل، جاما: 0.8.
    2. إعدادات التسجيل هي كما يلي: نوع ملف H264 ، معدل بت 5 ملايين (5،000،000).
    3. للتسجيل لمدة 10 دقائق، أدخل 130,000 إطار واستخدم وضع البث للحفظ.
      ملاحظة: يوصى باستخدام جهاز مخصص بذاكرة وصول عشوائي (RAM) بسعة لا تقل عن 16 جيجابايت ومحرك أقراص صلبة داخلي بسعة 1 تيرابايت لتخزين البيانات.

figure-protocol-1
الشكل 1: تخطيطي لمهمة المحرك الدقيق. (أ) تمثيل كرتوني للمهمة الحركية الدقيقة حيث يصل الجرذ من خلال فتحة للحصول على حبيبات السكر. يتم تسجيل الوصول لتحليل التعلم الآلي. هناك ثلاثة أوعية منفصلة مستخدمة: وعاء تدريب (أسفل اليسار) ، (أسفل الوسط) وعاء عادي / أقل ، ووعاء Plinko (أسفل اليمين) مع عوائق محاطة بدائرة باللون الأحمر. (ب) مخططات لكل تصميم وعاء ، بما في ذلك وعاء التدريب (العلوي) ، (الأوسط) وعاء عادي / أقل ، و (أسفل) وعاء Plinko. الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

3. تحضير

  1. قم بإقران المنزل (كحد أدنى) Fisher 344 فئران CDF (ذكر وإناث ، >3 أشهر) في دورة عكسية للضوء / الظلام للسماح بالاختبار عندما تكون أكثر نشاطا.
  2. قم بوزن جميع القوارض قبل أسبوع واحد من بداية التعود وقدم ~ 30 جم من الطعام للقوارض التي يزيد وزنها عن 300 جم و ~ 15 جم للقوارض 100-300 جم للحفاظ على بنسبة 90٪ من وزن الجسم.
    1. قم بوزن الفئران يوميا وضبط الطعام وفقا لذلك ، مما يقلل من كمية الطعام المقدمة بمقدار 1-2 جم يوميا حتى يصل وزن القوارض إلى 90٪ من وزن الجسم. سيساعد التعامل اليومي أيضا على تعويد على المجرب.
    2. طوال فترة التعود والاختبار ، استمر في هذا الإجراء ، وضبط الطعام بمقدار +/- 0.5 جم عندما ينخفض الوزن عن العتبة أو يتجاوزها.
    3. أثناء الاختبار ، قم بوزن قبل بدء المهمة ، ثم قدم الطعام المخصص فور العودة إلى القفص بعد الانتهاء من المهمة.
      ملاحظة: أي فقدان مفاجئ للوزن (>15٪) على مدى 1-2 أيام يمكن أن يشير إلى وجود مشكلة أساسية ، ويجب استشارة الطبيب البيطري.

4. التعود (2 أيام)

  1. قم بتشغيل ضوء الأشعة تحت الحمراء والكاميرا والكمبيوتر.
  2. ضع وعاء التدريب مع الكريات في فتحة الفتح ، مع التأكد من أن طرف الوعاء يمتد قليلا إلى الجهاز (حوالي 2 سم في البداية).
  3. انقل الأقفاص إلى غرفة الاختبار واترك الفئران تتأقلم لمدة 5 دقائق.
  4. اليوم 1: أضف الفئران المأهولة إلى الغرفة واسمح لها بالاستكشاف لمدة 20 دقيقة. ضع 3-5 حبيبات سكر في القفص المنزلي بعد الاختبار للسماح للفئران بالتعرف على الكريات.
    ملاحظة: حجم الحبيبات 45 مجم يسمح باسترجاع حبيبات واحدة.
  5. نظف الغرفة بمنديل مطهر بين الفئران. في نهاية اليوم ، رش بالإيثانول للتطهير.
  6. اليوم 2: تعويد القوارض بشكل فردي على الجهاز باستخدام نفس الإجراء (20 دقيقة). إذا بدت القوارض خائفة أو تتجنب مقدمة الجهاز والوعاء ، فاستمر في التعود حتى يحل هذا السلوك. استمر في إعطاء الكريات كعلاج في قفص المنزل (3-5 حبيبات).
    1. لتشجيع الألفة والاقتراب من الوعاء ، حرك الأنبوب الممدود بعيدا في مصراع الجهاز تدريجيا طوال فترة التعود ، مع تحريك الطرف 0.5 سم في المرة الواحدة بالقرب من القوارض لتسهيل الوصول.
      ملاحظة: يجب إجراء كل من التعود والاختبار والتدريب في نفس الموقع تحت الضوء الأحمر للقضاء على تأثير المناطق المحيطة الجديدة.

5. التشكيل (10 أيام)

  1. قم بتشغيل ضوء الأشعة تحت الحمراء والكاميرا والكمبيوتر.
  2. انقل الأقفاص إلى الغرفة واترك الفئران تتأقلم لمدة 5 دقائق.
  3. باستخدام وعاء التدريب ، قم بتوفير 1-5 حبيبات على طول الامتداد ، مع وضع الامتداد بالكامل داخل الجهاز في اليوم الأول. تدريب في جلسات مدتها 10 دقائق. التسجيل أثناء التشكيل اختياري.
    ملاحظة: لتعريف القوارض بالكريات, من المهم توفير عدد قليل من كريات السكر داخل الجهاز نفسه لتقليل النفور من الكريات الموجودة في الوعاء. من المحتمل أن تأكل القوارض الكريات داخل الجهاز لأنها يمكن شراؤها بسهولة وستتعرف على هذه الكريات في الوعاء. من المهم أن تعتادوا على مواجهة الاتجاه الصحيح للجهاز والتعود على لمس الوعاء.
  4. في الأيام اللاحقة من التدريب ، ابدأ في سحب امتداد الوعاء من الجهاز. سيتطلب ذلك من القوارض الاقتراب من فتحة الجهاز في المقدمة وتشجيع التفاعل مع الامتداد خارج الجهاز مباشرة.
    1. يسمح التصميم بوضع محدد للكريات. على سبيل المثال ، ضع الكريات في نهاية الوعاء الأقرب إلى القوارض وتحرك تدريجيا بعيدا لتشجيع القوارض على الوصول إلى خارج الجهاز.
  5. عندما تصبح القوارض أكثر راحة في أخذ الكريات من حافة الامتدادات, حتى لو كان ذلك عن طريق الفم فقط, ابدأ في إدخال الكريات عبر الملقط لتشجيع الوصول إلى السلوك.
    1. امسك حبيبات واحدة في الملقط خارج الجهاز مباشرة ، مما يسمح للقوارض بلمس الملقط ببساطة. كافئ هذا السلوك على الفور لتشجيع المزيد من الوصول.
    2. عندما تصبح القوارض أكثر راحة في لمس الملقط ، اسمح لها بالوصول إلى مسافة أبعد قليلا من الجهاز للمس الحبيبات أو الإمساك بها عن طريق إمساك الملقط بعيدا قليلا عن فتحة الجهاز.
      ملاحظة: احتفظ بملاحظات حول جميع سلوكيات ، خاصة إذا كانت تخاف من الوعاء أو لا تصل إليها. قد تحتاج هذه إلى أيام تشكيل إضافية.
  6. بمجرد وصول القوارض بشكل مستمر ومستقل لمدة لا تقل عن 3 أيام (الشكل 2 أ) ، انتقل إلى الوعاء العادي حتى يتم تحديد السلوك (الوصول المستمر لمدة 3 أيام مع 10 وصول مستقلة على الأقل في اليوم).
    1. عند إدخال القوارض إلى وعاء عادي ، تأكد من ملء الوعاء قدر الإمكان بالكريات حتى تتمكن القوارض من تصور الكريات على جانب الوعاء.
      ملاحظة: قد تكون هناك حاجة إلى تشجيع الوصول باستخدام الملقط في هذه المرحلة.
  7. نظف الغرفة بمنديل مطهر بين الفئران. في نهاية اليوم ، رش بالإيثانول للتطهير.

6. الاستعداد للاختبار:

  1. يتم الانتهاء من الاختبار على مدار 9 أيام (الشكل 2 أ) ، حيث يقوم كل قوارض بإجراء 3 تجارب لكل وعاء ، مع كل تجربة مدتها 10 دقائق تحدث في أيام متتالية.
    ملاحظة: من الأفضل إجراء الاختبار في الصباح.
  2. في كل يوم من أيام الاختبار ، قم بوزن الفئران. بمجرد اكتماله ، تترك الفئران في أقفاص منزلية لمدة 30-60 دقيقة قبل الاختبار ، حيث يمكن أن يؤدي الوزن إلى الإجهاد ويمنع سلوك الوصول.
  3. قم بتشغيل الكمبيوتر وإعداد الوعاء. قم بتوصيل الكاميرا والضوء. افتح برنامج التسجيل واضبط إعدادات الكاميرا كما هو موضح في القسم 2 من البروتوكول.
    ملاحظة: يوصى بتسجيل ما لا يقل عن 200 إطار في الثانية (fps) لالتقاط جميع حركات المخلب.
  4. قم بمحاذاة الوعاء في إطار الكاميرا وتصوره في برنامج التسجيل بالضغط على زر التشغيل. ضع الوعاء متدفقا مع الجهاز والكاميرا بزاوية 45 درجة على جانب الوعاء.
    1. حرك الكاميرا لالتقاط الوصول مباشرة لدراسة الأرقام الفردية وحركة راحة اليد، بالإضافة إلى الحركة المتعلقة بارتفاع راحة اليد فوق الوعاء أثناء الوصول.
    2. ضع الكاميرا بشكل عمودي على الوعاء مباشرة لالتقاط حركة الذراع واليد من وإلى الوعاء ، ولكن ليس وضع الأرقام أو تفاصيل حول سلوك الإمساك.
      ملاحظة: على الرغم من أن زاوية 45 درجة موصى بها لالتقاط الحركة على طول مستويات x و y و z ، إلا أن التكوينات الأخرى قد تلتقط المعلومات بسهولة أكبر للدراسة المطلوبة.

7. الاختبار (9 أيام)

  1. ضع الفئران في الغرفة لتعتاد عليها لمدة 1 ساعة.
  2. ضع الوعاء الأول على منصة الوعاء ، وثبته بشمع الأسنان. تأكد من أن الجزء الأمامي من الوعاء متدفق ومتمركز مع فتح الجهاز.
  3. قم بتسمية ملف الفيديو داخل Spinview برقم تعريف الفئران وتاريخ التسجيل ووقت التسجيل.
  4. ضع الجرذ في الجهاز. أغلق الغطاء وضع البطاقات البيضاء في الأعلى لتشتيت الضوء.
  5. في هذه المرحلة ، تحقق جيدا من زاوية الكاميرا للتأكد من التقاط المشهد المناسب واضبط الوعاء إذا لم يكن في المنتصف.
  6. صب الكمية الصحيحة من الكريات في الوعاء واضغط على بدء التسجيل.
    اليوم 1-3 وعاء عادي: ~ 100 حبة
    يوم 4-6 وعاء أقل: ~ 50 حبة
    اليوم 7-9 وعاء Plinko: ~ 50 حبة
  7. ابق في الغرفة طوال فترة الاختبار لمراقبة الفئران باستمرار, تدوين الملاحظات حول الوصول إلى الأداء والسلوك, وإضافة الكريات حسب الضرورة للحفاظ على الكمية الصحيحة.
    1. بالنسبة للوعاء العادي, تأكد من أن القوارض يمكنها رؤية الكريات على حافة الوعاء وأنه يمكن دائما الحصول على الكريات (بمعنى آخر., ملء الوعاء طوال التجربة مع انخفاض الكريات, يتم وضع الكريات في طبقات).
    2. بالنسبة للوعاء الأقل: تأكد من أن الكريات غير مكدسة على بعضها البعض وهناك مساحة بين الكريات ، مما يسمح لها بالتشتت عندما يحاول الجرذ الوصول.
    3. بالنسبة لوعاء Plinko: تأكد من وجود ما يكفي من الكريات ليمكن الوصول إليها بين العوائق.
  8. أعد إلى قفص منزله وقدم الطعام المخصص. نظف الغرفة بمنديل مطهر بين الفئران.
  9. في نهاية اليوم ، رش بالإيثانول لتطهير الغرفة بأكملها للتحضير لليوم التالي.
    ملاحظة: في حالة اختبار كل من القوارض من الذكور والإناث ، تأكد من موازنة الجنسين مع بعض الإناث وبعض الذكور الذين تم اختبارهم في وقت مبكر من الصباح ، ومزيج مماثل تم اختباره لاحقا. حافظ على ترتيب المختبرين طوال التجربة بأكملها.

figure-protocol-2
الشكل 2: تدريب واختبار الفئران التي تؤدي المهمة الحركية الدقيقة. (أ) الجدول الزمني للتجربة. اعتادت الفئران على الجهاز لمدة يومين ثم خضعت لإجراءات التشكيل لمدة 10 أيام. تم اختبار للتأكد من قدرتها الحركية الدقيقة في جميع الأوعية الثلاثة لمدة ثلاثة أيام في كل وعاء. بعد ذلك ، تم حقن بهارمالين وإعادة اختبارها على كل وعاء على مدار ثلاثة أيام. (ب) خضعت الفئران (ن = 6) لوعاءين مختلفين (وعاء تدريب وعادي) أثناء إجراءات التشكيل ، وتم تبديل نوع الوعاء في اليوم 5 لتحسين الوصول. كانت هناك زيادة كبيرة في التشكيل على مدار 10 أيام للوصول إلى المعايير (F (9 ، 45) = 13.5 ، ص < 0.001). يحدد الشريط الرمادي المفتاح بين وعاء التدريب الأنبوبي الأصلي والحالي الممدود. (ج) لاختبار جميع الأوعية الثلاثة ، كان هناك فرق كبير في إجمالي الوصول عبر 9 أيام من الاختبار (F (8 ، 32) = 3.74 ، ص = 0.003). ملاحظة: تمت إزالة الجرذ 2 بعد التشكيل. نتج عن وعاء Plinko اختلافات كبيرة بين Less (p = 0.001) والوعاء العادي (p = 0.027). الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

8. نمذجة تعطيل المحرك الدقيق باستخدام Harmaline

ملاحظة: لتحديد آثار الاضطرابات الحركية على القدرة الحركية الدقيقة والأداء في المهمة الحركية الدقيقة ، تم حقن الفئران بهارمالين (10 مجم / كجم) ، وهو قلويد كربولين β وهو مثبط قابل للانعكاس من أوكسيديز أحادي الأمين -A ويستهدف الزيتون السفلي52،55،56،57. يؤثر الهارمالين في نماذج القوارض على الموقف والتوازن ، ويحد من التنسيق الحركي الدقيق ، ويسبب اضطرابا حركيا في الأطراف العلوية.

  1. قم بوزن الفئران لحساب جرعة Harmaline المناسبة.
  2. اسمح للفئران بالتعود على غرفة الاختبار لمدة 1 ساعة.
  3. قم بتشغيل الكمبيوتر وإعداد الوعاء. قم بتوصيل الكاميرا والضوء. افتح برنامج التسجيل واضبط إعدادات الكاميرا كما هو موضح في القسم 2 من البروتوكول.
  4. حقن القوارض بهارمالين (10 مجم / كجم ، IP.).
  5. بعد 15 دقيقة ، اسكب الكريات في الوعاء المناسب ، وابدأ التسجيل. اختبر الجرذ على كل وعاء على مدار 3 أيام.
    وعاء عادي لليوم 1: ~ 100 حبة
    وعاء أقل من اليوم 2: ~ 50 حبة
    اليوم 3 وعاء Plinko: ~ 50 حبة
    ملاحظة: راقب موقع الحقن بحثا عن تشوهات ، بما في ذلك تهيج الجلد ، والسلوكيات المؤلمة ، والرنح ، وانخفاض حرارة الجسم ، وتغيرات الوضعية لمدة تصل إلى 3 ساعات بعد الحقن. بعد النوافذ التي تستغرق 3 ساعات ، استمر في مراقبة أي تغييرات في السلوك ، بما في ذلك زمن الوصول إلى تناول الطعام أو الشراب ، أو أي رعشة متبقية.

9. تحليل الفيديو باستخدام التعلم الآلي

ملاحظة: بعد جمع البيانات وتسجيل الفيديو ، تم حساب الوصولات يدويا وتسجيلها على النحو التالي: النجاح (استرداد الحبيبات واستهلاكها) ، القطرات (يسترجع الحبيبات ويسقط الحبيبات قبل الاستهلاك) ، الفشل (غير قادر على استرداد الحبيبات). تم استخدام هذه البيانات المسجلة يدويا كبيانات حقيقة أساسية لتحليل التعلم الآلي.

  1. باستخدام كود Python المخصص في https://github.com/verpeutlab/ADFineMotorTask ، تم إجراء مقارنات بين المعالجة بخط الأساس المعالجة ب Harmaline لتحديد التغييرات في أداء الوصول (الشكل 3 والشكل 4 والشكل 5 والشكل 6).
  2. لتحليل الحركية المشتركة لسلوك الوصول ، بما في ذلك مسار الوصول ، وتشكيل المخلب والموضع ، والتغييرات في استراتيجية الوصول عبر أنواع الأوعية المختلفة ، استخدم برنامج التعلم الآلي المجاني والمفتوح المصدر Social LEAP Estimates Animal Poses (SLEAP) (انظر https://sleap.ai/ للحصول على شرح أكثر شمولا ودليل خطوة بخطوة لاستخدام البرنامج مفتوحالمصدر 49).
    ملاحظة: يمكن تنزيل SLEAP49 في https://github.com/talmolab/sleap.
  3. افتح مشروعا جديدا وأضف 3 مقاطع فيديو لمهمة الوصول.
  4. قم بإنشاء هيكل عظمي يتكون من 15 عقدة: 1 أعلى الذراع ، 1 معصم ، 1 مركز راحة اليد ، 4 قاعدة ، 4 مفصل ، و 4 عقد بأطراف الأصابع (قم بتنزيل الهيكل العظمي في https://github.com/verpeutlab/ADFineMotorTask).
  5. أضف حوافا بين العقد بحيث يتصل الجزء العلوي من الذراع بالرسغ ، ثم مركز راحة اليد. من مركز راحة اليد ، قم بتوصيل العقد الأساسية والمفصل وأطراف الأصابع بحيث يكون مركز راحة اليد دائما هو عقدة البداية (الشكل 7 أ).
  6. قم بتسمية ما لا يقل عن 50 إطارا قبل تشغيل التدريب. هنا يمكن للمرء تدريب نموذج جديد أو استخدام نماذج المركزية والمركزية على github: https://github.com/verpeutlab/ADFineMotorTask.
  7. بمجرد تدريب النموذج ، افتح مقطع فيديو جديدا وقم بتشغيل الاستدلال: trackin.match: greedy ، n_instances: 1 ، tracking.clean_instance_count: 1 ، tracking.target_instance_count: 1 ، tracking.pre_cull_to_target: 1.
    ملاحظة: يمكن تشغيل الاستدلال كبرنامج نصي bash على نظام مجموعة محلي. قد تتطلب مقاطع الفيديو التي يتم تتبعها تدقيقا لغويا (انظر https://sleap.ai/ للحصول على تعليمات التدقيق اللغوي).
  8. لتحليل العقد بشكل أكبر وفهم الاختلافات بين المجموعات في الحركية المشتركة ، استخدم keypoint المجاني والمفتوح المصدر - MoSeq50 (انظر https://github.com/dattalab/keypoint-moseq للحصول على تفاصيل حول التنزيل وتعليمات الاستخدام).
  9. قم بإنشاء مقاطع منفصلة للسلوك باستخدام keypoint-MoSeq50 (الشكل 7 ب). قم بإجراء تحليل إضافي لتعيين تردد الانتقال والاحتمالية والتغيرات في تواتر التحولات بين ظروف Harmaline و Baseline لكل وعاء (الشكل 7C ، D). انظر https://github.com/verpeutlab/ADFineMotorTask للحصول على كود التحليل.

figure-protocol-3
الشكل 3: التغييرات في الوصول عبر الأوعية والعلاج. (أ) بالنسبة لاختبار خط الأساس (ن = 5) ، عبر جميع الأوعية الثلاثة ، كان هناك فرق كبير في إجمالي الوصولات (H (df) = 8.48 ، ص = 0.014 ، Kruskal-Wallis) ، مع حدوث المزيد من الوصولات مع نوع وعاء Plinko (p = 0.011 ، اختبار Dunn اللاحق مع تصحيح Bonferroni). (ب) لم ينتج عن الاضطراب الهارمالين (ن = 5) اختلافات بين أنواع الوعاء. يتم الإبلاغ عن الأخطاء ك S.E.M. * p < 0.05. الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

figure-protocol-4
الشكل 4: مقارنة الأداء بين الظروف وعبر أنواع الوعاء. (أ) كان هناك وعاء كبير (F (2) = 5.78 ، p = 0.007) وفرق النتائج (F (2) = 3.92 ، p = 0.029) أثناء اختبار خط الأساس. زادت محاولات الوصول حيث أصبح نوع الوعاء أكثر صعوبة ، على الرغم من تقليل الوصول من خط الأساس عبر جميع الأوعية في حالة الهارمالين. (ب) لم يتم العثور على فروق في الفئران المعالجة بهارمالين من حيث عدد الوصول عبر الأوعية. (ج) كان هناك فرق يعتد به في النتائج (F (2) = 2.07 ، ص < 0.001) أثناء اختبار خط الأساس عند تحليله حسب الأداء. (د) لم يتم العثور على فروق في الفئران المعالجة بهارمالين لأداء الوعاء أو النتيجة. يتم الإبلاغ عن الأخطاء على أنها S.E.M . يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

figure-protocol-5
الشكل 5: مقارنة بين شروط خط الأساس والهارمالين. (أ) لم تكن هناك فروق في نجاح الأداء بين الشروط. (ب) بالنسبة لعدد الفشل ، كان هناك فرق كبير بين شروط خط الأساس والهارمالين (H (df) = 4.85 ، ص = 0.028 ، Kruskal-Wallis) مع تأثير كبير موجود في حالة Harmaline (ص = 0.028 ، اختبار Dunn اللاحق مع تصحيح Bonferroni). يتم الإبلاغ عن الأخطاء على أنها S.E.M . يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

figure-protocol-6
الشكل 6: معدلات التعلم والوصول. (أ) كان لدى الهارمالين معدل تعلم مضطرب مقارنة بحالة خط الأساس (t-stat = 2.833 ، ص = 0.022). (ب) بالنسبة لإجمالي الوصولات في الدقيقة ، كان هناك تفاعل كبير بين الوعاء (أقل) والحالة (الهارمالين) (F (1،5) = 9.83 ، ص = 0.002 ، نموذج خطي مختلط) والوعاء (plinko) والحالة (الهارمالين) (F (1،5) = 22.67 ، ص < 0.001 ، نموذج خطي مختلط). قلل Harmaline إجمالي الوصول في الدقيقة عبر جميع أنواع الأوعية (أقل: p = 0.01 ، Plinko: p < 0.001) مقارنة بخط الأساس. يتم الإبلاغ عن الأخطاء على أنها S.E.M. *p < 0.05 ، ***p < 0.001. الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

figure-protocol-7
الشكل 7: يحدد التعلم الآلي الأوضاع الفريدة واستراتيجية المهام. (أ) مواقع العقدة على مخلب الفئران المسمى باستخدام SLEAP. (ب) أمثلة على المقاطع التي تم تحديدها بواسطة keypoint-MoSeq أثناء الوصول. (ج) مصفوفة ترددات انتقال bigram بين المقاطع المتتالية. يتم تطبيع احتمالات الانتقال من خلال إجمالي عدد الثنائيات. (د) رسم بياني انتقالي يقارن الاختلافات في انتقال المقاطع بين Harmaline و Baseline. تمثل عقد الرسم البياني المقاطع ، وتشير الحواف إلى التحولات بينهما. تشير الحواف الأكثر بروزا إلى انتقالات المقاطع ذات الترددات الأعلى. تشير الوصلات الحمراء إلى انتقال منظم ، بينما يشير الاتصال الأزرق إلى انتقال منخفض التنظيم في المعالجة بهارمالين. تشير الدوائر الحمراء إلى الاستخدام المنظم ، بينما تشير الدائرة الزرقاء إلى استخدام منظم للمقطع المشار إليه في المعالجة بهارمالين. واستبعدت أزواج من المقاطع ذات الترددات الأقل من 0.005. الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

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

النتائج

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

بعد أن وصلت الفئران إلى 90٪ من تقييد الغذاء لوزن الجسم ، تم اعتيادها على الغرفة لمدة يومين ، ثم خضعت لإجراءات التشكيل لمدة 1-2 أسابيع. تم تسجيل عدد الوصولات الناجحة والمنسدلة والفاشلة من قبل مراقب مدرب أعمى عن كل حالة. على مدار 9 أيام (خط الأساس) ، تم اختبار الفئران للقدرة الحركية الدقيقة على 3 تكوينات مختلفة للوعاء (عادي ، أقل ، وبلينكو). بعد ذلك ، تم حقن نفس الفئران (ن = 5 لكل مجموعة ، تمت إزالة 1 بعد تشكيل وعاء التدريب بسبب المرض) بهارمالين (10 مجم / كجم ، IP) مرة واحدة يوميا على مدار...

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

المناقشة

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

عادة ما تقتصر مهام الوصول إلى القوارض على الكريات المفردة ولا تشمل العوائق أو السمات المزعجة ذاتيا ، وهي صراعات شائعة للمرضى الذين يعانون من الأمراض التنكسية العصبية. يمكن للطريقة المعروضة هنا ، باستخدام كل من مهمة الوصول إلى الحبيبات المعاد تصورها والتعلم الآلي ، اكتشاف كل من التنسيق والاستراتيجية من خلال تحليل ميزات الوضع والانتقالات ، بالإضافة إلى حركات الأرقام الفردية. اكتشفت المهمة الحركية الدقيقة التي تم إنشاؤها هنا التنسيق والاستراتيجية من خلال تحليل الوضع والتحولات بين الوضعيات. ...

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

الإفصاحات

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

ويعلن أصحاب البلاغ عدم وجود مصالح مالية متنافسة.

شكر وتقدير

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

تم دعم هذا العمل من قبل معهد أبحاث الصحة العقلية ، ومعهد أبحاث العلوم الاجتماعية ، وقسم العلوم الصحية في أريزونا [ADHS14-052688] ، ووزارة الصحة والخدمات الإنسانية الأمريكية ، والمعاهد الوطنية للصحة [P30AG019610] ، وبرنامج زمالة REC لمركز أبحاث مرض الزهايمر في أريزونا ، واتحاد أريزونا لمرض الزهايمر ، وجائزة نانسي أيزنبرغ جونيور لباحث هيئة التدريس. تم إنشاء الأرقام باستخدام Biorender.com. نود أن نشكر نيلسون يامادا وأكاش كوبرافالي وجين كاماو على مساعدتهم في التصميم.

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

المواد

قائمة المواد المستخدمة في هذه المقالة
الاسمالشركةرقم فهرسيالتعليقات
مواد الطباعة ثلاثية الأبعادأمازون (افتتاحية)B07PGY2JP1خيط طابعة PLA ثلاثية الأبعاد PLA 1.75 مم، دقة أبعاد +/- 0.03 مم
الكاميراإدموند أوبتيكسBFS-U3-13Y3M-C1.3 ميجابكسل، أحادي، 170 إطار في الثانية، ON شبه بايثون 1300 x2
كابلات الكاميراإدموند أوبتيكسACC-01-2300كابل USB 3.1، 3 متر، من النوع A إلى كابل Micro-B (مقفل)
عدسة الكاميرامختبرات ثورMVL5WAعدسة 4.5 مم EFL، f/1.4، عدسة الرؤية الآلية بصيغة 1/2"
اتصال الكاميرا بالحامل الثلاثيإدموند أوبتيكس88-210توصيل الكاميرا بالحامل الثلاثي
مناديل التنظيفأمازون (ساني-كلوث)B00KMZ7KMOممسح مطهر السطح AF3 علبة مناديل برائحة خفيفة 160 سي تي P13872
الحاسوبديلالدقةمعالج Intel Core i7-13700 @ 2.1 جيجاهرتز، NVIDIA T1000 8 جيجابايت، ذاكرة RAM 16 جيجابايت
ضوء الأشعة تحت الحمراءأمازون (سيرليوم)B0BJFDBT44كاميرا ضوء الأشعة تحت الحمراء 48 إضاءة LED بالأشعة تحت الحمراء أضواء رؤية ليلية مقاومة للماء للأشعة تحت الحمراء ضوء لكاميرا أمان كاميرات مراقبة              
غراء اللوحةأمازون (سدينتر)B0B1DLRPNZغراء الزجاج
زجاج بليكسيأمازون (TOOLINHAND  الولايات المتحدة)B0BRJ1L8TR12 &00; صفائح أكريليك/بليكسي غلاس شفافة 12" - شفافة 1/8" سميك (3 مم) 
بايثون  مؤسسة بايثون للبرمجياتبايثون 3.7
سبينفيوتقنيات تيليداينالإصدار 3.1.0.79 
حبيبات السكر (45 ملغ)بيوسيرفF002345 ملغ، 50,000 بدون نكهة في العلبة؛ المكونات: السكروز، الدكستروز، ستيرات المغنيسيوم، سيليكات الكالسيوم، زيت معدني
الحامل الثلاثيأمازون (YOUYI)B086PYJF9Dحامل كاميرا الويب المكتبية المرنة من أمازون
الملقطأدوات العلوم الدقيقة11064-07ملقط السوسن
الشمعأمازون (ميكانيكا العظام)B00FKDC0UUأورثوكس جينوني 

المراجع

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Hooyman, A., Malek-Ahmadi, M., Fauth, E. B., Schaefer, S. Y. Challenging the relationship of grip strength with cognitive status in older adults. Int J Geriatr Psychiatry. 36 (3), 433-442 (2021).
  2. Hooyman, A., et al. Remote, unsupervised functional motor task evaluation in older adults across the United States using the MindCrowd electronic cohort. Dev Neuropsychol. 46 (6), 435-446 (2021).
  3. Chudzik, A., Śledzianowski, A., Przybyszewski, A. W. Machine learning and digital biomarkers can detect early stages of neurodegenerative diseases. Sensors (Basel). 24 (5), 1572(2024).
  4. Félix, J. P., do Nascimento, H. A. D., Guimarães, N. N. Investigation of machine learning techniques to aid in the diagnosis of neurodegenerative diseases. Anais Estendidos do XXIV Simpósio Brasileiro de Computação Aplicada à Saúde (SBCAS). 2024, 115-120 (2024).
  5. Sabbagh, J. J., Kinney, J. W., Cummings, J. L. Alzheimer's disease biomarkers in animal models: closing the translational gap. Am J Neurodegener Dis. 2 (2), 108-120 (2013).
  6. Borchelt, D. R. Inherited neurodegenerative diseases and transgenic models. Lab Anim Sci. 48 (6), 604-610 (1998).
  7. Burré, J., Sharma, M. Cellular and small animal models of neurodegenerative diseases. J Vis Exp. (186), e64542(2022).
  8. Schaefer, S. Y., Hooyman, A., Duff, K. Using a timed motor task to predict one-year functional decline in amnestic mild cognitive impairment. J Alzheimer's Dis. 77 (1), 53-58 (2020).
  9. Schaefer, S. Y., et al. Improving prediction of amyloid deposition in mild cognitive impairment with a timed motor task. Am J Alzheimer's Dis Other Demen. 37, 15333175211048262(2022).
  10. Schaefer, S. Y., et al. Association between motor task performance and hippocampal atrophy across cognitively unimpaired, amnestic mild cognitive impairment, and Alzheimer's disease individuals. J Alzheimer's Dis. 85 (4), 1411-1417 (2022).
  11. Hooyman, A., Lingo VanGilder, J., Schaefer, S. Y. Mediation analysis of the effect of visuospatial memory on motor skill learning in older adults. J Motor Behav. 55 (1), 68-77 (2023).
  12. Hooyman, A., Wang, P., Schaefer, S. Y. Age-related differences in functional tool-use are due to changes in movement quality and not simply motor slowing. Exp Brain Res. 239 (5), 1617-1626 (2021).
  13. Schaefer, S. Y., Hengge, C. R. Testing the concurrent validity of a naturalistic upper extremity reaching task. Exp Brain Res. 234 (1), 229-240 (2016).
  14. Reed, A. M., et al. Examining the diagnostic accuracy of a novel performance-based test for Alzheimer's disease screening. J Prev Alzheimer's Dis. 11 (4), 903-907 (2024).
  15. Malek-Ahmadi, M., et al. Volumetric regional MRI and neuropsychological predictors of motor task variability in cognitively unimpaired, mild cognitive impairment, and probable Alzheimer's disease older adults. Exp Gerontol. 173, 112087(2023).
  16. Rawji, V., Rothwell, J. C., Jahanshahi, M. Motor control: response preparation, initiation, and inhibition. Cogn Syst Neurosci. , 379-397 (2024).
  17. Erzurumlu, R., Sengul, G., Ulupinar, E. Ascending and descending pathways of the spinal cord. Human Neuroanat. 215, 231(2024).
  18. Canedo, A. Primary motor cortex influences on the descending and ascending systems. Prog Neurobiol. 51 (3), 287-335 (1997).
  19. Castillo-Mariqueo, L., Pérez-García, M. J., Giménez-Llort, L. Modeling functional limitations, gait impairments, and muscle pathology in Alzheimer's disease: studies in the 3xTg-AD mice. Biomedicines. 9 (10), 1365(2021).
  20. Nyul-Toth, A., et al. Early manifestation of gait alterations in the Tg2576 mouse model of Alzheimer's disease. GeroScience. 43 (4), 1947-1957 (2021).
  21. Rutkowsky, J. M., et al. The impact of continuous and intermittent ketogenic diets on cognitive behavior, motor function, and blood lipids in TgF344-AD rats. Aging. 16 (7), 5811-5828 (2024).
  22. Wirths, O., Bayer, T. A. Motor impairment in Alzheimer's disease and transgenic Alzheimer's disease mouse models. Genes Brain Behav. 7 (s1), 1-5 (2008).
  23. Trujillo, P., Darby, R. R. The cerebellum as the central hub of a widespread network in essential tremor. Neurology. 101 (15), 639-640 (2023).
  24. Paulin, M. G. The role of the cerebellum in motor control and perception. Brain Behav Evol. 41 (1), 39-50 (1993).
  25. Ito, M. Mechanisms of motor learning in the cerebellum. Brain Res. 886 (1-2), 237-245 (2000).
  26. Jacobs, H. I. L., et al. The cerebellum in Alzheimer's disease: evaluating its role in cognitive decline. Brain. 141 (1), 37-47 (2018).
  27. Fouquet, C., et al. Complementary roles of the hippocampus and the dorsomedial striatum during spatial and sequence-based navigation behavior. PLoS One. 8 (6), e67232(2013).
  28. Rondi-Reig, L., et al. A liaison brought to light: cerebellum-hippocampus, partners for spatial cognition. Cerebellum. 21 (5), 826-837 (2022).
  29. Lefort, J. M., et al. Cerebellar contribution to spatial navigation: new insights into potential mechanisms. Cerebellum. 14 (1), 59-62 (2015).
  30. Badura, A., et al. Normal cognitive and social development require posterior cerebellar activity. eLife. 7, e36401(2018).
  31. Stoodley, C. J., et al. Altered cerebellar connectivity in autism and cerebellar-mediated rescue of autism-related behaviors in mice. Nat Neurosci. 20 (12), 1744-1751 (2017).
  32. Klibaite, U., et al. Deep phenotyping reveals movement phenotypes in mouse neurodevelopmental models. Mol Autism. 13 (1), 12(2022).
  33. van der Heijden, M. E. Converging and diverging cerebellar pathways for motor and social behaviors in mice. Cerebellum. 23 (5), 1754-1767 (2024).
  34. Gibson, J. M., et al. A critical period for development of cerebellar-mediated autism-relevant social behavior. J Neurosci. 42 (13), 2804-2822 (2022).
  35. Chao, O. Y., et al. Functional convergence of motor and social processes in lobule IV/V of the mouse cerebellum. Cerebellum. 20 (6), 836-852 (2021).
  36. Chao, O. Y., et al. Social memory deficit caused by dysregulation of the cerebellar vermis. Nat Commun. 14 (1), 6007(2023).
  37. Yu, W., Krook-Magnuson, E. Cognitive collaborations: bidirectional functional connectivity between the cerebellum and the hippocampus. Front Syst Neurosci. 9, 177(2015).
  38. Grossauer, S., et al. Behavioral disorders and cognitive impairment associated with cerebellar lesions. J Mol Psychiatry. 3 (1), 5(2015).
  39. Verpeut, J. L., Oostland, M. The significance of cerebellar contributions in early-life through aging. Front Comput Neurosci. 18, 1449364(2024).
  40. Montoya, C. P., et al. The "staircase test": a measure of independent forelimb reaching and grasping abilities in rats. J Neurosci Methods. 36 (2-3), 219-228 (1991).
  41. Bova, A., et al. Automated rat single-pellet reaching with 3-dimensional reconstruction of paw and digit trajectories. J Vis Exp. (149), e59979(2019).
  42. Chen, C. -C., Gilmore, A., Zuo, Y. Study motor skill learning by single-pellet reaching tasks in mice. J Vis Exp. (85), e51238(2014).
  43. Salameh, G., et al. The home-cage automated skilled reaching apparatus (HASRA): individualized training of group-housed mice in a single pellet reaching task. eNeuro. 7 (5), (2020).
  44. Becker, M. I., Person, A. L. Cerebellar control of reach kinematics for endpoint precision. Neuron. 103 (2), 335-348.e5 (2019).
  45. Whishaw, I. Q., Alaverdashvili, M., Kolb, B. The problem of relating plasticity and skilled reaching after motor cortex stroke in the rat. Behav Brain Res. 192 (1), 124-136 (2008).
  46. Klein, A., et al. The use of rodent skilled reaching as a translational model for investigating brain damage and disease. Neurosci Biobehav Rev. 36 (3), 1030-1042 (2012).
  47. Farr, T. D., Whishaw, I. Q. Quantitative and qualitative impairments in skilled reaching in the mouse (Mus musculus) after a focal motor cortex stroke. Stroke. 33 (7), 1869-1875 (2002).
  48. Whishaw, I. Q., et al. Proximal and distal impairments in rat forelimb use in reaching follow unilateral pyramidal tract lesions. Behav Brain Res. 56 (1), 59-78 (1993).
  49. Pereira, T. D., et al. SLEAP: a deep learning system for multi-animal pose tracking. Nat Methods. 19 (4), 486-495 (2022).
  50. Weinreb, C., et al. Keypoint-MoSeq: parsing behavior by linking point tracking to pose dynamics. Nat Methods. 21 (7), 1329-1339 (2024).
  51. Ryait, H., et al. Data-driven analyses of motor impairments in animal models of neurological disorders. PLoS Biol. 17 (11), e3000516(2019).
  52. Martin, F. C., et al. Harmaline-induced tremor as a potential preclinical screening method for essential tremor medications. Mov Disord. 20 (3), 298-305 (2005).
  53. Vrieler, N., et al. Variability and directionality of inferior olive neuron dendrites revealed by detailed 3D characterization of an extensive morphological library. Brain Struct Funct. 224 (4), 1677-1695 (2019).
  54. Lefler, Y., Yarom, Y., Uusisaari, M. Y. Cerebellar inhibitory input to the inferior olive decreases electrical coupling and blocks subthreshold oscillations. Neuron. 81 (6), 1389-1400 (2014).
  55. Khan, F. A., et al. Recent pharmacological developments in β-carboline alkaloid "harmaline.". Eur J Pharmacol. 721 (1-3), 391-394 (2013).
  56. Woodward, K., et al. Cerebello-thalamo-cortical network dynamics in the harmaline rodent model of essential tremor. Front Syst Neurosci. 16, 899446(2022).
  57. Guo, D., et al. In vivo calcium imaging in mouse inferior olive. J Vis Exp. (172), (2021).
  58. Zemmar, A., et al. Acquisition of a high-precision skilled forelimb reaching task in rats. J Vis Exp. (100), e53010(2015).
  59. Lemke, S. M., et al. Information flow between motor cortex and striatum reverses during skill learning. Curr Biol. 34 (9), 1831-1843.e7 (2024).
  60. Pierre, P. J., et al. A behavioral characterization of the effects of food deprivation on food and nonfood object interaction: an investigation of the information-gathering functions of exploratory behavior. Physiol Behav. 72 (1-2), 189-197 (2001).
  61. Machado, A. S., et al. A quantitative framework for whole-body coordination reveals specific deficits in freely walking ataxic mice. eLife. 4, e07892(2015).
  62. Aljovic, A., et al. A deep learning-based toolbox for Automated Limb Motion Analysis (ALMA) in murine models of neurological disorders. Commun Biol. 5 (1), 131(2022).
  63. Sheppard, K., et al. Stride-level analysis of mouse open field behavior using deep-learning-based pose estimation. Cell Rep. 38 (2), 110231(2022).
  64. Kim, B., et al. Impact of motor task conditions on end-point kinematics and trunk movements during goal-directed arm reach. Sci Rep. 14 (1), 4520(2024).
  65. Sugioka, J., et al. Relationship between finger movement characteristics and brain voxel-based morphometry. PLoS One. 17 (10), e0269351(2022).

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

إعادة الطباعة والأذونات

طلب إذن لإعادة استخدام النص أو الأشكال في مقالة JoVE هذه

طلب إذن

الوسوم

Fisher 344

مقالات ذات صلة