一个评估在大鼠近端和远端的前肢功能的新方法:欧文，Beatties和布雷斯纳汉（IBB）前肢规模
December 16th, 2010
在这里，我们将描述一种啮齿类动物行为的检测，可以检测在一种自然发生的的行为，包括两位数的动作，并不需要广泛的培训或剥夺，增强学习动力的近端和远端的前肢功能恢复。
该视频演示了 Irvine Bates 和 Bresnahan 跌倒肢体量表 （IBB），它可以检测近端和远端跌倒功能的恢复。首先让大鼠适应测试环境，并在单侧 C six SCI 后观察。然后记录动物在吃两种大小一致、形状不同的谷物时。
这些视频用于评估跌倒使用的特征，例如关节位置、物体支撑、手指运动和抓握技术，并且不同行为特征的存在被记录在 IBB 评分表上。IBB 显示出一致的恢复模式，对损伤严重程度敏感。此外，IBB 量表可用于评估影响正常跌倒功能的其他类型的损伤后的恢复情况。
尽管有几种行为测定对四个肢体恢复的不同方面敏感，并且是颈脊髓损伤的实验模型。很少有技术提供有关恢复精细运动控制和手指运动的详细信息。这种方法可能有助于回答有关脊髓损伤恢复的关键问题，例如特定轴突束在近端和远端敌人肢体功能恢复中的作用。
例如，红脊髓束或皮质脊髓束。这项技术的影响延伸到人类的治疗。大多数人类脊髓损伤发生在颈椎水平。
此外，颈脊髓损伤患者的一个关键优先事项是恢复手部和手臂功能。因此，需要评估前肢近端和远端功能的结局测量。虽然这种方法可以深入了解脊髓损伤后的前肢恢复情况，但它也可以应用于影响正常前肢功能的其他类型的损伤，例如中风或周围神经病变。
刚接触这种方法的人可能会遇到困难，因为他们被要求在老鼠进食时评估行为特征的数量。我们第一次想到这种方法是在观察大鼠在脊髓损伤后恢复期间进食时。这种方法建立在其他研究人员之前的工作之上，包括 Ian Wisha 和他的合作者。
这种方法的视觉演示至关重要，因为肢体运动的行为特征发生得非常快，因此，对技术观察者进行评分或需要的行为的视频示例。动物一到达动物设施就应该接触谷物的气味和味道，以便它们习惯吃这种食物。动物也应适应测试环境。
有机玻璃或有机玻璃圆筒将几块谷物放入地板上的圆筒中，然后将老鼠放入其中。过度梳理、排尿、排便和跳跃都是动物压力大、需要更多时间适应的指标。一旦动物很好地适应了测试环境，下一步就是在拍摄期间对动物吃谷物的视频进行记录。
最好握住摄像机，因为动物在进食时可能会改变位置。拍摄动物吃掉一整块球形和一块甜甜圈形的麦片，因为所需的动作因形状而异，最佳评估包括观察这两个序列。在评分表上分别收集每个形状块的数据，然后将分数组合起来，为该大鼠在受伤后的那一天创建总分。
现在让我们看看评估视频的一些技巧。动物的跌倒功能应在动物开始吃谷物后立即开始，并在吃完谷物片后立即停止。在开始进食之前，只能使用大小和形状一致的球形和甜甜圈形谷物进行评估。
食用破损的麦片时不应对动物进行评分 在测试进行评估之前，强烈建议将视频的速度减慢到至少原始速度的一半，因为即使受伤的大鼠可以快速进食并且可能会错过关键行为的发生率。这可以在 QuickTime 和 Windows Media Player 等程序中实现，同时观察动物。使用 IBB 评分表来记录以下行为特征的存在，我们现在将概述这些特征。
评估大鼠的主要肘部位置，这是肘部在进食阶段最常见的位置，在肘部保持笔直的角度超过 160 度的地方，部分弯曲的地方，肘部弯曲的角度小于 160 度， 但在肘部弯曲角度小于 90 度的地方完全弯曲超过 90 度。评估大鼠的近端跌倒运动，这是由受损跌倒肢体的肩部和/或肘部进行的运动。这些运动可能会也可能不会导致跌倒肢体与连续体接触，在没有肩部和/或受损跌倒肢体的肘部运动的情况下，轻微的运动，肩部和/或肘关节抽搐和耸肩的范围属于这一类，其中运动超过肩部和/或肘关节范围的一半。
在早期恢复中，这些运动可能很多且不稳定。评估大鼠使用受损肢体的非 volla 表面来稳定谷物块的能力。在此过程中，老鼠将其保持在有助于进食的位置。
可以充当支撑的肢体区域是手腕上方的前臂、手腕或手指后部，没有，在进食阶段没有非 VLA 支撑。有些项目的非 A 支持确实发生在进食阶段，但并非总是且几乎总是在进食阶段出现对对象的非 VOA 支持。在 95% 到 100% 的时间里，大鼠被评估为主要的 FOPO 位置，这是在进食时超过 50% 的时间里手指所占据的位置，杵状、固定和弯曲，其中手指弯曲并握成关节角度约为 90 度的拳头。
扩展 非适应性 当手指以大于或等于 160 度的角度伸展并且不符合所持有物体的形状 部分弯曲 适应性，即手指部分弯曲并符合物体的形状。评估大鼠的接触性 vola 支持，即它利用受损 fopo 的 vola 表面来稳定系列片段的能力，并在此过程中将其保持在一个位置以帮助进食，在进食期间没有支撑的情况下，PO 的 vola 表面没有支撑或少于 5% 的时间。有些人在进食时确实发生了对物体的支撑，但并非总是或少于 95% 的时间，并且几乎总是在进食期间或 95% 到 100% 的时间里，物体的 vola 表面的支撑几乎总是或总是发生在进食期间，或者 95% 到 100% 的时间。
评估大鼠在进食过程中是否存在受损者的手腕运动以进行毛孔。一旦建立了 vola 支持，就不会对 PO 受损患者与连续剧之间没有接触时发生的风险移动进行评分。这些得分运动可以发生在任何方向。
例如，背侧到腹侧方向或内侧到外侧方向，可能的分数包括 yes 或 no。对于此行为，至少需要 1 次手腕运动，大鼠才算作 yes。评估大鼠受损前肢的运动，这些运动与未受损前肢的成功纵运动同步，并有助于正确纵序列。
没有，如果受损的跌倒肢体没有进行连续的调整，当肩部和/或肘部和/或肢体的手腕有运动时，肢体的动作导致 fopo 和连续体之间完全失去接触，则没有夸大。这些事件是短暂的，通常发生在序列成功纵运动之前，受损的 fopo 微妙的波动面，其中受损跌倒肢体的肩部和/或肘部和/或手腕的运动发生在进食过程中 fopo 和谷物之间没有失去接触， 评估大鼠在进食过程中是否存在单个手指的运动。这些运动可以是非接触式的，也可以是非接触式运动的接触式作。
手指的运动发生但不会导致与序列接触以进行接触作运动。手指的运动确实导致手指与物体发生 vola 接触，这样做有助于纵序列可能的分数，包括简单的 yes 或 no。评估大鼠在进食阶段最常用的抓取技术，该技术发生的时间超过 50%。
存在几种抓握方法，但最常见的是 piner、hook 和 whole grasp。老鼠使用的抓取技术是刻板的，具体取决于系列作品的大小和形状。可能的分数包括异常，即在进食阶段始终使用替代的抓握方法而不是受伤前使用的方法来支撑和控制麦片，有时是正常的，在进食阶段不一致地使用受伤前使用的抓握方法来支撑和控制麦片，并且几乎总是正常的。
在进食阶段始终使用受伤前使用的抓握方法来支撑和控制连续的碎片。一旦掌握了拍摄可以在 5 到 10 分钟内完成，评估和评分将需要更多时间，因为需要降低视频的速度并偶尔重新检查模棱两可的行为。在尝试此程序时，重要的是要记住拍摄大鼠吃掉一整块谷物，并拍摄特写和聚焦，以便准确判断大鼠。按照此程序，可以对病变部位进行组织学分析，以回答其他问题，例如哪些轴突或哪些神经元细胞群对于运动关键特征的恢复很重要在其发育后。
这项技术将帮助脊髓损伤领域的研究人员探索前肢近端和远端恢复和啮齿动物，并将其与灵长类动物和人类的恢复联系起来。看完这个视频后，你应该对如何训练动物在测试环境中进食有一个很好的了解，同时它们被拍摄，以识别不同的行为特征，并使用IBB评分表记下它们，然后能够分配一个分数。
概述
本文描述了一种啮齿动物行为测定法，即Irvine Bates和Bresnahan掉落肢体评分标准（IBB），它可以在自然行为中检测近端和远端前肢功能的恢复。该方法需要最少的训练，并评估脊髓损伤后大鼠的精细运动控制和手指运动。
关键研究组成部分
科学领域
- 神经科学
- 行为评估
- 脊髓损伤恢复
背景
- 脊髓损伤后前肢功能的恢复至关重要。
- 现有的测定法通常缺乏对精细运动控制的敏感性。
- IBB评分标准提供了对前肢运动的详细评估。
- 人类脊髓损伤经常发生在颈椎水平，需要有效的恢复措施。
研究目的
- 介绍一种评估啮齿动物前肢恢复的方法。
- 评估脊髓损伤对精细运动技能的影响。
- 为人类脊髓损伤康复提供适用的见解。
使用的方法
- 大鼠适应测试环境，并在吃麦片时被录像。
- 使用IBB评分表评估行为特征。
- 分析视频记录中的关节位置和运动。
- 评分包括前肢功能和支持的各个方面。
主要结果
- IBB评分标准显示出对损伤严重程度敏感的一致恢复模式。
- 详细评估揭示了特定轴突束在恢复中的作用。
- 该方法可以适用于其他影响前肢功能的损伤。
- 视觉演示增强了观察者对准确评估的训练。
结论
- IBB评分标准是研究损伤后前肢恢复的有价值工具。
- 它为人类运动功能的康复提供了见解。
- 进一步的研究可以扩展其应用于各种类型的损伤。
常见问题
Executive Industry Relevance
Assessing proximal and distal forelimb recovery is critical for evaluating neuroprotective and regenerative therapies in preclinical spinal cord injury models. The IBB scale provides quantitative, behaviorally relevant readouts that support target validation and mechanistic de-risking by linking axonal tract integrity to functional motor outcomes. This enables predictive confidence in lead identification and portfolio triage for CNS repair programs.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Scientific Value: Interrogates therapeutic hypotheses by correlating axonal tract integrity (e.g., corticospinal, rubrospinal) with proximal and distal forelimb recovery patterns.
- Operational Value: Enables biological de-risking through sensitive detection of fine motor control and digit movement deficits post-injury.
- Predictive Value: Supports portfolio decisions by providing injury-severity-sensitive readouts that reflect translational relevance to human cervical SCI.
Screening & Assay Development
- Scientific Value: Delivers standardized, video-based quantification of grasping technique, joint position, and object support for reproducible compound screening.
- Operational Value: Requires minimal training and no food deprivation, enabling high-throughput adaptation across laboratories.
- Scalability: Uses consistent cereal shapes and sizes to ensure assay uniformity and cross-study comparability.
Translational & Preclinical Research
- Translational Continuity: Mirrors human cervical SCI priorities by assessing hand/arm function recovery in a clinically relevant rodent model.
- Mechanistic De-risking: Links specific neuronal populations and axonal tracts to functional recovery, informing target selection for neuroregenerative strategies.
- Preclinical Bridge: Supports risk-adjusted advancement by providing longitudinal, injury-severity-correlated behavioral data.
Pipeline & Workflow Integration
The IBB scale fits within the discovery continuum from target validation through lead identification to preclinical efficacy testing, offering a functional bridge between molecular mechanisms and motor outcomes.
- Discovery Biology: Supports hypothesis testing by quantifying forelimb use during natural behavior, reducing reliance on surrogate endpoints.
- Screening: Enables assay readiness through standardized video capture and scoring of digit movement, joint angle, and limb support.
- Analytics: Generates quantitative ordinal scores based on predefined behavioral thresholds (e.g., >50% time in specific joint or digit positions) for group comparisons.
- Translational Research: Connects to preclinical validity by modeling cervical SCI and assessing recovery of proximal/distal forelimb function relevant to human motor rehabilitation.
- Enterprise Reuse: Represents a reusable behavioral platform applicable across injury models (SCI, stroke, neuropathy) and therapeutic modalities.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Increases predictive confidence by detecting subtle changes in fine motor control and grasping technique missed by gross motor assays.
- Operational Value: Enhances reproducibility through video-based scoring, environmental acclimation protocols, and standardized stimulus presentation.
- Strategic Value: Improves go/no-go decisions by providing mechanistically interpretable, injury-severity-correlated functional data.
- Portfolio Impact: Enables risk-adjusted prioritization of CNS repair candidates based on forelimb functional recovery profiles.
Implementation Considerations
- Requires expertise in rodent handling, behavioral observation, and video analysis techniques.
- Dependent on consistent cereal size/shape, video recording equipment, and playback software for speed reduction.
- Necessitates cross-observer training using slowed video to ensure reliable scoring of rapid digit and limb movements.
- Involves acclimation period to reduce stress-induced behaviors (grooming, jumping) that confound feeding-related assessments.
- Limited to forelimb-specific outcomes; does not assess hindlimb, pain, or autonomic functions.
Biopharma FAQs
Chapters in this video
0:05
Title
2:33
Training the Rodents
4:36
Behavioral Features: Predominant Elbow Joint Position
5:10
Behavioral Features: Proximal Forelimb Movements
7:21
Contact Volar Support
6:37
Behavioral Features: Predominant Forepaw Position
5:51
Behavioral Features: Contact Non-Volar Support
3:45
Assessment of Videos
8:06
Wrist Movement During Manipulation
8:55
Cereal Adjustments (Control)
9:48
Presence of Digit Movements
10:31
Grasping Method
11:33
Conclusion
