تحليل بطبعة مخلب من التسجيلات المحسنة على النقيض من التباين (PrAnCER): نظام تحليل مشية آلي منخفض التكلفة ومفتوح الوصول لتقييم حالات العجز في المحرك

نحن نقدم نظام جديد لتحليل المشية الذي هو سهل الاستعمال ، وبأسعار معقولة ، وبديل دقيق لأنظمة المشي التجارية. استخدام أرضية شبه شفافة في الإضاءة الصحيحة يخلق عالية التباين مطبوعات مخلب في حين حجب جسم الحيوان. يمكن استخدام نظامنا لتقييم الوظائف الحركية في مجموعة واسعة من نماذج الإصابات والأمراض، مثل النخاع الشوكي أو تلف الأعصاب، والأمراض العصبية، والاضطرابات العصبية العضلية.

يمكن تكييف كل من جهاز المشي لدينا وبرنامج PrAnCER الآلي بسهولة لتناسب الاجهزة المختلفة أو نماذج الحيوانات. لإعداد ممشى تحليل المشية ، ضع ممرًا واضحًا مغلقًا من زجاج شبكي على أرضية زجاجية صافية وتغطية الأرضية بقطعة من vellum الصياغة 16 رطلًا بنفس عرض الممشى. ثم، ضع كاميرا مع ما لا يقل عن 30 لقطة في الثانية معدل الإطار مباشرة تحت الممشى لالتقاط منتصف المسار وتأمين شريط من أضواء الصمام الثنائي 12 فولت الضوء الباعث مع 18 الصمامات الباعثة للضوء في القدم الواحد ما يقرب من بوصتين من و شبر واحد فوق أرضية الممشى للقضاء على المسار.

لتعود الحيوانات إلى الممشى، ضع قفص الفئران الرئيسية على مستوى السطح في نهاية الممشى المشية لتكون بمثابة مربع الهدف والسماح للجرذ على المشي من جهة أسفل طول الممشى إلى القفص المنزل. سوف تتوقف الفئران في كثير من الأحيان في نهاية الممشى للنظر حولها قبل القفز إلى أسفل في القفص المنزلي. إذا استغرق الجرذ أكثر من دقيقة واحدة للخروج من الممشى ، فشجع الحيوان على دخول القفص المنزلي بدفعة لطيفة.

إذا استدار الجرذ، استخدم قطعة صغيرة من زجاج شبكي لمنع نهاية البداية للممشى. عندما تكون الفئران مريحة عبور الممشى بوتيرة ثابتة دون تجميد، وضبط الإعدادات على برنامج كاميرا ويب لتحقيق أوضح صورة لبصمات مخلب وتسجيل كل تشغيل على حدة، ووضع العلامات على أشواط مناسبة للاستخدام مع برنامج التحليل الآلي. بعد التأكد من عدم وجود بقع أو حطام على vellum ، ابدأ في التسجيل قبل بضع ثوان من دخول الجرذ إلى الممشى والتوقف بمجرد خروج الجرذ من الممشى ويدخل القفص المنزلي.

من المهم التأكد من أن مقاطع الفيديو المسجلة تلتقط أربع خطوات متتالية على الأقل تحدث دون توقف مؤقت أو تسريع لتعكس بدقة وظيفة الحيوان الحركية. امسح الممشى بالإيثانول بعد كل جرذ، واستبدل الفلوم حسب الحاجة. لتحليل تسجيلات المشية ، ضع جميع مقاطع الفيديو ليتم تحليلها في مجلد واحد وتشغيل تحليل طباعة مخلب التسجيلات المحسنة على النقيض ، أو PrAnCER ، سيناريو Python.

في القائمة المنبثقة، انقر فوق اختيار مجلد لتحديد مجلد مقاطع الفيديو وتحديد الخيارات المخصصة المناسبة للتحليل حسب الرغبة. انقر فوق متابعة عند الانتهاء. لتحديد منطقة ذات أهمية على صورة الممشى ، انقر يسارًا لتحديد الحافة العلوية وانقر بزر الماوس الأيمن لتحديد الحافة السفلية.

إذا كان المربع الذي يظهر صحيحاً، اضغط N للمتابعة. سيتم تشغيل البرنامج تلقائياً. بعد اكتمال PrAnCER، انقر فوق Enter في المحطة الطرفية لإنهاء البرنامج.

ثم، يدويا مراجعة إخراج الصور بواسطة PrAnCER عن طريق تشغيل البرنامج النصي بيثون، Gait محرر واجهة المستخدم الرسومية واختيار ملف MP4 المناسبة لكل فيديو. قم بتصحيح أية طباعة تم تحديدها بشكل خاطئ أو دمجها حسب الضرورة. لاستخراج معلمات مشية المكانية والزمانية، قم بتشغيل محلل المعلمة النصية Python، وحدد عدد النسخ المطبوعة لتحليلها ومجلد مقاطع الفيديو التي يجب تحليلها.

ثم انقر فوق متابعة لإخراج ملف csv لكل فيديو يحتوي على عدد من معلمات المشي الشائعة. في حين أن لا يماثل إلى التهديف اليدوي، وPrAnCER ينفذ بدقة عالية ويولد مقاييس موثوق بها من مشية. تظهر النتائج من مجموعة من مقاطع الفيديو الخاصة بالتحكم هنا للمقارنة.

لم يكن تحليل PrAnCER لطول الخطوات مختلفًا بشكل كبير عن التسجيل اليدوي ، ولكن كان هناك اختلاف كبير لوحظ في قاعدة قياس الدعم. ويُرجح أن يرجع ذلك إلى التباينات في تحديد التوسّط بدلاً من اكتشاف الأخطاء. في الحيوانات المعالجة بجرعة عالية من الهالوبيريدول، لوحظت زيادة كبيرة في طول الخطوة والحد الأقصى لمنطقة الاتصال.

الحيوانات نظرا لجرعات منخفضة haloperidol أيضا إظهار زيادة كبيرة في مدة الموقف والحد الأقصى لمنطقة الاتصال. بالإضافة إلى ذلك، هناك فرق كبير بين ارتفاع وانخفاض جرعة الهالوبيريدول الشروط في قاعدة الدعم، أقصى منطقة اتصال، والمعلمات مشية المسافة interlimb. في حين أن PrAnCER تحلل بالفعل العديد من معلمات مشية اشق الزمانية الشائعة ، يمكن تعديل الشفرة لتقييم أي خصائص مشية إضافية يرغب المستخدم.

نأمل أن نظامنا سيجعل تحليل المشية أكثر سهولة للباحثين الذين يرغبون في طريقة بسيطة وبأسعار معقولة لقياس الوظيفة الحركية.