Die Leitersprosse Walking-Aufgabe: Ein Scoring-System und seine praktische Anwendung.
12. Juni 2009
Die Leitersprosse Walking Aufgabe ist es, eine neue Prüfung zur qualifizierten Fuß beurteilen und zu messen sowohl Vorderbein und Hinterbein platzieren, Stepping, und inter-Schenkel Koordination.
Die Treppenlaufgang-Aufgabe bewertet geschicktes Gehen und misst sowohl die Platzierung, das Schreiten als auch die interlimbale Koordination von Vorder- und Hintergliedmaßen. Die Vorrichtung besteht aus zwei transparenten Plexiglaswänden, die einen Meter lang und zwanzig Zentimeter hoch sind, sowie einem Zentimeter Abstand zur Basis.
Kleine Löcher wurden in Abständen von einem Zentimeter gebohrt. Metallstufen, 13 Zentimeter lang und drei Millimeter im Durchmesser, sind in regelmäßigen oder unregelmäßigen Abständen entlang der Basis der Wände angebracht. Die Wände der Vorrichtung können an die Größe der zu testenden Ratte angepasst werden.
Der Abstand zwischen den Wänden sollte eng genug sein, um zu verhindern, dass die Ratte innerhalb der Vorrichtung kehrtmachen kann, aber nicht so eng, dass die natürliche Gehbewegung der Ratte behindert wird. Ein Freiraum von einem Zentimeter auf jeder Seite der Ratte sollte ausreichend sein. Jedes Ende der Sprossenleiter-Vorrichtung wird auf einen Transportbehälter gestellt.
An einem Ende befindet sich ein neutraler Startbehälter und am anderen Ende der vertraute Heimbehälter der Ratte. Es kann einige Zeit dauern, bis der Versuchstier eine Überquerung beginnt und beendet, um die Stresslevel niedrig zu halten. Die Ratte sollte mindestens nicht geschoben oder angestupst werden.
Es ist am besten, das Tier in seinem eigenen Tempo laufen zu lassen. Wenn die Ratte ständig im Apparat umkehrt, könnten die Wände zu weit auseinanderstehen. Falls das Verhalten durch Verengen der Leiterwände nicht verhindert wird, kann der Prüfer eine Hand direkt hinter der Ratte im Durchgang platzieren, um die falsche Gehaufgabe zu bewerten.
Es wurde ein Sieben-Punkte-System entwickelt, bei dem jede Pfotenplatzierung auf einer Sprosse eine Bewertung von null bis sechs erhält. Die Kategorien lauten: völliger Fehlgriff, tiefer Ausrutscher, geringer Ausrutscher, Ersatz, Korrektur, teilweise Platzierung und sechs korrekte Platzierung. Ein völliger Fehlgriff erhält die Punktzahl null und tritt auf, wenn die Pfote der Ratte bei einem Platzierungsversuch eine Sprosse nicht berührt, wodurch das Tier zu Fall kommt.
Ein Sturz ist definiert als ein Ereignis, bei dem ein Gliedmaßen zwischen die Sprossen gerät, wodurch die Körperhaltung und das Gleichgewicht gestört werden. Vollständige Fehltritte mit allen vier Pfoten sind selten. Ein tiefer Ausrutscher tritt auf, wenn eine Gliedmaße auf eine Sprosse gesetzt wird, aber beim Belasten abrutscht und zu einem Sturz führt.
Tiefe Ausrutscher aller vier Pfoten sind ebenfalls selten. Ein leichter Ausrutscher tritt auf, wenn eine Pfote nach der Platzierung von einer Sprosse abrutscht, jedoch kein Sturz erfolgt, der das Gehen unterbricht. Ein Austausch tritt auf, wenn eine Pfote auf eine Sprosse gesetzt wird, aber schnell auf eine andere Sprosse verlegt wird, bevor sie Gewicht trägt.
Eine Korrektur liegt vor, wenn eine Pfote auf eine Sprosse zielt, aber auf einer anderen Sprosse platziert wird, ohne die erste Sprosse zu berühren. Eine Korrektur tritt ebenfalls auf, wenn eine Pfote auf eine Sprosse gesetzt wird und schnell neu positioniert wird, bevor sie Gewicht trägt. Diese Art der Korrektur ist bei den Hinterpfoten selten.
Teilweises Platzieren tritt auf, wenn eine Pfote nur mit dem Handgelenk oder den Fingern eines Vorderbeins beziehungsweise mit der Ferse und den Zehen eines Hinterbeins auf einer Sprosse platziert wird. Ein korrektes Platzieren einer Pfote erfordert, dass die Mitte der Handfläche direkt auf einer Sprosse aufliegt. Während vollständiger Gewichtsbelastung gilt ein Schrittkreislauf dann als abgeschlossen, wenn eine Vorderpfote und eine Hinterpfote – typischerweise die kontralaterale Hinterpfote – die Sprossen berührt und das gesamte Körpergewicht der Ratte vollständig getragen haben.
Dies entspricht effektiv vier einzelnen Schritten: ein Vorder- und Hinterpfote, gefolgt von einem Vorder- und Hinterpfote. Dadurch kann die Ratte einen Takt beim Laufen entwickeln, da nur aufeinanderfolgende Schritte bewertet werden. Wenn die Ratte auf der Leiter anhält, werden der letzte Zyklus vor dem Halten und der erste Zyklus nach dem Halten nicht bewertet.
Der letzte Zyklus, bevor eine Ratte das Ende der Leiter erreicht, wird ebenfalls nicht bewertet. Resultierende Fehler der anderen Pfoten werden nicht erfasst. Die Bewertung sollte erst dann wieder aufgenommen werden, wenn die fehlerhafte Pfote einen erfolgreichen Zyklus abgeschlossen hat.
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Übersicht
Die Treppenlaufgang-Aufgabe ist eine neuartige Testmethode, die zur Beurteilung des gekonnten Gehens bei Ratten entwickelt wurde. Dieser Test misst sowohl das Platzieren und Treten der Vorder- und Hintergliedmaßen als auch die Koordination zwischen den Gliedmaßen.
Wesentliche Studienkomponenten
Bereich der Wissenschaft
- Neurowissenschaften
- Verhaltensbeurteilung
- Motorische Koordination
Hintergrund
- Die Aufgabe des Gehens über Sprossen einer Leiter liefert Erkenntnisse über motorische Fähigkeiten.
- Sie ist entscheidend für das Verständnis der Lokomotion in tierischen Modellen.
- Mithilfe dieser Aufgabe lassen sich neurologische Zustände, die die Bewegung beeinträchtigen, beurteilen.
- Die Versuchsanordnung ist verstellbar, um Ratten unterschiedlicher Größe zu berücksichtigen.
Zweck der Studie
- Beurteilung des gekonnten Gehens bei Ratten.
- Messung der Koordination zwischen Vorder- und Hintergliedmaßen.
- Bereitstellung einer standardisierten Methode zur Beurteilung der motorischen Funktion.
Verwendete Methoden
- Nutzung einer Leiter-Apparatur mit verstellbaren Wänden.
- Beurteilung des Platzier- und Schrittverhaltens.
- Messung der Interlimb-Koordination während der Aufgabe.
- Analyse der Leistung basierend auf dem Abstand der Sprossen.
Hauptergebnisse
- Zeigte die Fähigkeit, gekonntes Gehen präzise zu messen.
- Zeigte Leistungsunterschiede basierend auf der Koordination der Gliedmaßen.
- Unterstrich die Bedeutung der Apparaturkonstruktion bei der Untersuchung.
- Stellte eine zuverlässige Methode für zukünftige neurologische Bewertungen bereit.
Schlussfolgerungen
- Die Balkenlauf-Aufgabe eignet sich zur Beurteilung motorischer Fähigkeiten.
- Sie kann verwendet werden, um die Auswirkungen neurologischer Erkrankungen zu bewerten.
- Diese Methode verbessert das Verständnis der Lokomotion in Tiermodellen.
Häufig gestellte Fragen
Ausführliche Bedeutung für die Industrie
Die Aufgabe des Gehens auf einer Sprossenleiter liefert eine sensitive, quantitative Messung des geschickten Gehens in Nagetiermodellen und ermöglicht die Detektion subtiler motorischer Defizite in der Forschung zu neurodegenerativen Erkrankungen. Durch die gleichzeitige Beurteilung der Platzierung von Vorder- und Hintergliedmaßen, des Schritts sowie der intermembrenen Koordination unterstützt die Methode die mechanistische Risikominderung therapeutischer Zielstrukturen, die die motorische Funktion beeinflussen. Ihre Eignung für die wiederholte Anwendung in Längsschnittstudien erhöht das Vorhersagevertrauen bei der präklinischen Validierung von Zielstrukturen und der Identifizierung führender Kandidaten.
Strategische Anwendungen in der Biopharma-Forschung und -Entwicklung
Frühe Entdeckung und Zielvalidierung
- Wissenschaftlicher Wert: Ermöglicht die Überprüfung therapeutischer Hypothesen in Bezug auf die Funktion motorischer Schaltkreise und die Integrität von Bahnen in Krankheitsmodellen.
- Operationaler Wert: Unterstützt die biologische Risikominimierung durch Quantifizierung von gelenkspezifischen motorischen Beeinträchtigungen und kompensatorischen Strategien.
- Prädiktiver Wert: Erleichtert die Priorisierung von Portfolioinhalten durch objektive, reproduzierbare Messungen der motorischen Leistung, die mit der Zielinteraktion verknüpft sind.
Screening und Assay-Entwicklung
- Testbereitschaft: Erzeugt standardisierte, quantitative Ausgaben (0–6 Bewertung pro Pfotenplatzierung), die eine zuverlässige Substanzprüfung hinsichtlich motorischer Effekte ermöglichen.
- Reproduzierbarkeit: Die variable Sprossenabstände verhindern Lerneffekte und gewährleisten eine konsistente Leistungsmessung über verschiedene Sitzungen und Labore hinweg.
- Skalierbarkeit: Die justierbare Vorrichtung passt sich unterschiedlichen Rattengrößen an und unterstützt die Konsistenz zwischen Studien sowie die Wiederverwendung der Plattform in Entdeckungsprozessen.
Translationale und präklinische Forschung
- Translationale Kontinuität: Misst krankheitsrelevante motorische Funktionen in Nagetiermodellen und orientiert sich dabei an klinischen Endpunkten bei Schlaganfall, Rückenmarkverletzungen und neurodegenerativen Erkrankungen.
- Risikoadjustierte Weiterentwicklung: Ermöglicht die empfindliche Detektion subtiler motorischer Besserung oder Verschlechterung und unterstützt somit Go/No-Go-Entscheidungen in der präklinischen Entwicklung.
- Mechanistische Entlastung von Risiken: Unterscheidet zwischen echter motorischer Beeinträchtigung und lernbasierten Kompensationsmechanismen, wodurch die Zuversicht in zielgerichtete Wirkmechanismen erhöht wird.
Pipeline- und Workflow-Integration
Die Methode integriert sich in den Entdeckungsprozess von der frühen Target-Validierung über die Identifizierung von Wirkstoffkandidaten bis hin zur präklinischen Wirksamkeitsprüfung, insbesondere für Programme, die auf motorische Dysfunktionen abzielen.
- Entdeckungsbiologie: Unterstützt die Hypothesenprüfung neuronaler Bahnen, die geschicktes Gehen und die Koordination zwischen den Gliedmaßen steuern.
- Screening: Liefert quantitative, reproduzierbare Daten zur motorischen Leistung, die zur Bewertung der Wirkung von Substanzen auf die motorische Funktion unerlässlich sind.
- Analytik: Erzeugt eine ordinale Bewertung (0–6) für jede Pfotenplatzierung und ermöglicht so den statistischen Vergleich der motorischen Leistung zwischen experimentellen Gruppen.
- Translationale Forschung: Verbindet die motorische Leistung von Nagetieren mit klinischen motorischen Defiziten bei neurologischen Erkrankungen und unterstützt die Abstimmung von Biomarkern.
- Unternehmensweite Wiederverwendung: Stellt eine skalierbare, standardisierte Testplattform dar, die in mehreren Programmen zur Entdeckung neurotherapeutischer Wirkstoffe eingesetzt werden kann.
Operative und unternehmerische Auswirkungen
- Wissenschaftlicher Wert: Erhöht die Vorhersagesicherheit bei der Target-Validierung, indem mechanistische Unklarheiten bei der Beurteilung motorischer Phänotypen reduziert werden.
- Operativer Wert: Gewährleistet Standardisierung und Reproduzierbarkeit durch feste Bewertungskriterien und eine anpassbare Apparaturkonstruktion.
- Strategischer Wert: Verbessert die Qualität von Go/No-Go-Entscheidungen, indem bereits früh im Entdeckungsprozess empfindliche, quantitative Daten zur motorischen Funktion bereitgestellt werden.
- Portfolio-Wirkung: Ermöglicht die risikobasierte Priorisierung von Verbindungen anhand ihrer Profilierung hinsichtlich motorischer Sicherheit und Wirksamkeit.
Durchführungsüberlegungen
- Erfordert Fachkenntnisse in der Verhaltensprüfung an Nagetieren und der Beurteilung motorischer Funktionen.
- Benötigt eine spezielle Versuchsapparatur mit verstellbaren Plexiglaswänden und auswechselbaren Sprossen.
- Setzt eine standardisierte Schulung der Auswerter voraus, um eine konsistente Anwendung des 0–6-Platzierungsbewertungssystems sicherzustellen.
- Erfordert bei der Interpretation der Ergebnisse über verschiedene Modelle hinweg die Berücksichtigung art- und stammspezifischer motorischer Grundwerte.
- Auf die Beurteilung gezielter Gehleistungen beschränkt; erfasst keine spontane Aktivität im Heimkäfig oder komplexe Gangmuster.
