评估单侧颈髓损伤后前肢功能的新型任务：肢体交替步态、姿势不稳定性和意大利面取物操作

本实验的总体目标是评估颈段脊髓损伤后的功能缺损及恢复情况。首先通过训练使动物在操作过程中以及测试环境中感到适应和舒适，随后评估大鼠四肢踏步交替能力。

然后测试动物对重心变化的反应能力以及相应调整姿势的能力。最后，在精细运动操作任务中分析四爪和四肢的功能，该任务要求动物进食意大利面。最终可获得显示颈段脊髓损伤后功能缺陷差异的结果，从而可根据与解剖学差异相对应的功能缺陷对动物进行分组。

与足迹门分析等其他现有方法相比，本文所述方法的主要优势在于操作更为简便，且无需昂贵的设备或软件。这些方法可为脊髓损伤后的功能恢复提供洞察，也可用于其他导致运动功能缺损的疾病模型，如帕金森病、脑卒中或其他神经系统疾病。本研究所用动物将在手术前两至三周接受C3-C4节段侧方脊髓损伤。在测试前，应使动物适应操作过程及测试环境，测试区域表面需覆盖砂纸，以防止动物四肢打滑、支撑或拖拽。

四肢交替步态测试用于判断动物是否完全使用其前肢。该测试可在每天开始前进行，需确保动物已停止挣扎且肌肉处于放松状态。接下来，将动物置于桌面上，使其仅以前肢承重，身体与桌面呈近90度角，呈独轮车姿势。当动物在手中表现放松后，向前推动动物，使其沿桌面表面移动。

确定并记录大鼠在表面移动时是否交替使用前肢。用一只手固定动物，至少重复此测试两次；再用另一只手固定动物，重复测试两次。

如果大鼠成功表现出交替迈步行为，则通过在第一次迈步后引入5秒等待时间再次进行测试，以确定延迟后交替模式是否仍然存在。记录结果并填写在评分表中。姿势不稳测试用于评估动物为恢复平衡而用前肢迈步所需的距离。

与交替试验类似，应先让动物在肌肉放松的状态下，将其置于覆盖有砂纸的桌面上，使其身体呈手推车姿势，躯干与桌面呈近90度角，轻轻固定其一只前肢紧贴躯干，并从上方观察，使其鼻尖对准零刻度线。接着，将大鼠向前移动，这会改变动物的重心，从而刺激其迈步以恢复平衡。

确定大鼠迈步两次后鼻尖的新位置，并取这两次迈步的平均值作为触发下一步所需的距离。将结果记录在文本方案提供的姿势不稳测试评分表上。每个肢体测试五次。

面条处理测试将测量大鼠进食一段标准面条所需的时间以及每次测试过程中的前肢偏好。在手术前一到两周，每天在大鼠的饲养笼内给予五到六段长度为4.0厘米的细意大利面条，以使其适应并获得基线数据。接下来，将大鼠放入测试装置中，并将面条段放置在装置前端，以便于观察其前肢的使用情况。然后记录每段面条被完全进食所需的时间。

每次实验过程中，允许动物至少食用三块食物。如果动物在进食过程中暂停，则暂停计时；当动物恢复进食时，重新开始计时。

当大鼠在训练期间连续至少三天表现出稳定的吃意大利面时间后，即可进行基线记录，以收集数据。使用文本方案中提供的意大利面操作评分表，将意大利面片段放在笼子前部附近的地面上，记录大鼠吃掉一段意大利面所需的时间、所使用的前肢以及前肢的位置（如图所示）。采用前肢步态交替测试，在脊髓损伤手术后，仅有50%的动物能够交替使用其前肢，且在延迟五秒后，仅有50%成功交替的动物能够继续交替使用其肢体。

将研究结果与解剖学研究进行关联分析显示，步态交替保留较好的动物在病灶对侧的皮质脊髓束和背柱保留面积显著更大，表明四肢步态交替测试能够预测病灶的严重程度以及病灶的单侧性。该测试的应用可根据病灶严重程度对实验组进行有效分组。例如，四肢体运动功能评分可根据病灶严重程度进行分组，从而获得更清晰的结果。

此处来自姿势不稳测试的数据显示，脊髓损伤后同侧、病灶侧及对侧肢体均发生改变。脊髓单侧损伤不仅可导致受损或受累肢体发生变化，也可引起未受损肢体的变化。在颈段脊髓损伤后采用姿势不稳测试表明，病灶状态具有显著影响。

此外，与假手术动物相比，损伤动物在IPS同侧肢体的位移距离显著更长。而在损伤对侧肢体，其位移距离则明显短于假手术动物，如本图所示在损伤后慢性阶段的时间点所见。尽管如此，假手术动物与损伤组动物在摄取意大利面所需时间上相似。然而，在测试期间，假手术动物和损伤后能交替使用双侧肢体的动物均能使用双侧前肢进食意大利面，而严重损伤且无法交替使用肢体的动物中，仅有较小比例能够使用同侧前肢进食意大利面。

如果操作正确，每只大鼠的这些测试可在五分钟内完成。此处描述的行为学测试可与其他现有的行为学测试结合使用，例如足错步实验、前肢偏好实验以及肢体运动功能评分测试，以全面评估颈段脊髓损伤后动物同侧及对侧肢体的功能情况。