لتشغيل الآلية المبتكرة القائمة على عجلة لتحسين الأداء الجرذ التدريب

الهدف العام من هذا الإجراء هو قياس نشاط تمرين فعال للوقاية من السكتة الدماغية الإقفارية في الجرذان باستخدام عجلة جري ذات وضعية محددة. يمكن أن تساعد هذه الطريقة في الإجابة على أسئلة رئيسية في مجال الطب الدقيق فيما يتعلق بالوقاية من السكتة الدماغية. وتكمن الميزة الرئيسية لهذه التقنية في أنها تعرض نظام عجلة جري عالي الفعالية يمكن استخدامه للوقاية من السكتة الدماغية الإقفارية في الجرذان.

تعزز تداعيات هذه التقنية من فعالية الوقاية من السكتة الدماغية، حيث أظهرت نتائج تضيق الشريان الدماغي المتوسط أن نظام PRW المقترح قد تفوق على نظام جهاز المشي التقليدي. ورغم أن هذه الطريقة يمكن أن توفر رؤى حول الوقاية من السكتة الدماغية، إلا أنه يمكن تطبيقها أيضاً على نماذج أمراض أخرى مثل مرض Alzheimer. وسيقوم بتوضيح الإجراء كل من Ling-Yu Tang وChung-Ham Wang، وهما فنيان من مختبرنا.

ابدأ بالحصول على عجلة جري من الأكريليك الشفاف، بقطر 55 سنتيمتر وعرض 15 سنتيمتر. قم بقص فتحة على شكل ربع دائرة في أحد جانبي عجلة الجري لتكون بمثابة مدخل ومخرج للجرذان. بعد ذلك، ضع طبقة من مسار مطاطي عالي الاحتكاك على الجانب الداخلي لعجلة الأكريليك.

بعد ذلك، قم بتوصيل قضيب حديدي مزود بمحامل بعجلة الجري. ثم، ضع عمودين مثلثين من الأكريليك على جانبي عجلة الجري ليعملا كإطار دعم. استخدم البراغي لتثبيت لوح أكريليك شفاف نصف دائري بسمك 1 mm على الجوانب الخارجية للعمودين المثلثين.

تأكد من أن الصفائح الأكريليكية تبعد حوالي ثلاثة سنتيمترات عن كل جانب من جوانب عجلة الجري. استخدم هذه الصفائح لتحديد مواضع مستشعرات الأشعة تحت الحمراء؛ وللقيام بذلك، قم بحفر ثقب في كل صفيحة أكريليكية عند كل زيادة قدرها 45 درجة مسبقاً. بعد ذلك، قم بعمل ثقوب بنفس حجم مستشعرات الأشعة تحت الحمراء.

لتشغيل عجلة الجري، استخدم محرك تيار مستمر بدون فرش (Brushless DC Motor) ومسير محرك (Motor Driver). قم بتركيب قرص مطاطي بقطر 10 centimeters على المحور المركزي للمحرك. وباستخدام الإطار الحديدي والزنبركات لدعم المحرك، قم بتوصيل القرص المطاطي من المحور المركزي للمحرك إلى الجانب الخارجي لعجلة الجري.

بعد ذلك، استخدم متحكماً دقيقاً لتدوير القرص المطاطي، وراقب دوران عجلة الجري. بعد ذلك، قم بتركيب أربعة باعثات للأشعة تحت الحمراء على أحد الجانبين، وأربعة مستقبلات مقابلة لها للأشعة تحت الحمراء على الجانب opposite بالتتابع بين صفر و135 درجة. وأخيراً، قم بتوصيل أربعة أزواج من مستشعرات الأشعة تحت الحمراء المثبتة في كلا لوحي الأكريليك بالدبابيس العامة للمتحكم الدقيق باستخدام كابلات أحادية النواة، وذلك لتكوين نظام عجلة الجري لتحديد الموضع.

قبل ثلاثة أيام من بدء تمرين التدريب الذي يستمر لثلاثة أسابيع، اسمح للجرذ بالتعرف على بيئة الجري من خلال تشغيل عجلة الجري يدويًا. أثناء التدريب الذي يتم تشغيله يدويًا، قم بتسريع سرعة الجري تدريجيًا حتى يصبح الجرذ غير قادر على مواكبة السرعة. وبمجرد حدوث ذلك، قم بخفض السرعة حتى يستعيد الجرذ وتيرة جري ثابتة، ثم قم بزيادة السرعة تدريجيًا مرة أخرى حتى يصل الجرذ إلى 20 meters per minute.

بعد ثلاثة أيام، ابدأ تدريب التمارين الرياضية الذي يستمر لثلاثة أسابيع عن طريق الضغط على زر البدء في المتحكم الدقيق كل أسبوع لتنفيذ نموذج تدريبي حيث يركض الجرذ لمسافة 20 meters per minute لمدة 30 minutes خلال الأسبوع الأول، و 30 meters per minute لمدة 30 minutes خلال الأسبوع الثاني، و 30 meters per minute لمدة 60 minutes خلال الأسبوع الثالث. حافظ على الجرذ في حالة ركض ثابتة بين صفر درجة و 135 درجة، وهو ما يُعرف بمنطقة التمرين الفعالة. ابدأ بتقييم الأداء السلوكي من خلال درجات الشدة العصبية في جميع الجرذان المصابة بالسكتة الدماغية في اليوم السابق للجراحة، وكذلك يومياً لمدة سبعة أيام بعد الجراحة.

بعد ذلك، قم بقياس قوة أطراف الجرذ باستخدام مستوى مائل. وللقيام بذلك، ضع الجرذ على جهاز تسلق مائل بشكل يومي، وقم بتعويده على الجهاز وظروف الاختبار قبل أسبوع من بدء الاختبار. وأثناء الاختبار، ضع الجرذ في أعلى الجهاز في اتجاه يتوازى فيه محور الجسم مع المحور الطولي للمستوى المائل.

تأكد من بقاء الجرذ على طول منحدر السطح المضلع بالمطاط للمستوى المائل، والذي يجب ضبطه بزاوية 25 درجة. قم بزيادة الزاوية ديناميكياً باستخدام برغي كروي متصل بمحرك خطوي لتحديد أقصى زاوية يمكن للجرذ التمسك عندها بالمستوى. زد زاوية المستوى المائل تدريجياً حتى يفشل الجرذ في التمسك، ثم رصد حدث الانزلاق إلى أسفل.

أخيراً، قم بتكليف مراقبين غير مطلعين لفحص وتقدير جميع الاختبارات السلوكية بشكل مستقل. قدمت هذه الدراسة نهجاً علمياً لقياس نشاط التمارين الفعال في تدريبات الوقاية من السكتة الدماغية، واستخدمت درجات الشدة العصبية، أو M-N-S-S، للتحقق من الطريقة المقترحة. وتظهر هذه النتائج تبايناً ملحوظاً بين جميع مجموعات التمارين والمجموعات الضابطة، مما يشير إلى أن التمارين الرياضية تفيد في الوقاية من السكتة الدماغية.

سجلت مجموعة PRW أدنى درجة بين مجموعات التمرين، مما يدل على آلية حماية عصبية متفوقة مقارنة بأنظمة التدريب الأخرى. بالإضافة إلى ذلك، حققت مجموعة PRW حجماً أصغر بكثير من حجم الاحتشاء مقارنة بمجموعة الضبط، وكانت الأقل بين جميع مجموعات التمرين، مما يؤكد التأثير البارز لـ PRW في الوقاية من السكتة الدماغية. يمكن تنفيذ هذه التقنية في غضون ست عشرة ساعة إذا نُفذت بشكل صحيح.

أثناء تنفيذ هذا الإجراء، من المهم تذكر الاعتماد على النتائج والمؤشرات واتباعها لتحديد المعدلات والوقت والموضع بدقة. بعد تنفيذ هذا الإجراء، يمكن تطبيق طرق أخرى، مثل عجلة الجري الآلية التقليدية، للإجابة على أسئلة إضافية حول التعلم المستقر. وقد مهدت هذه التقنية، بعد تطويرها، الطريق للباحثين في مجال فيزيولوجيا التمرين لاستكشاف الطب الوقائي في الجرذان.

بعد مشاهدة هذا الفيديو، يجب أن يكون لديك فهم جيد لكيفية بناء نظام عجلة جري عالي الفعالية للوقاية من السكتة الدماغية الإقفارية في الجرذان.