La evaluación de la recuperación funcional en modelos animales de PNI y SCI sigue siendo difícil debido a la gran variedad de métodos de evaluación, cada uno con ventajas y desventajas individuales. Sólo unos pocos enfoques han sido probados y validados en múltiples modelos de lesiones nerviosas periféricas y centrales, aunque nuevas técnicas prometedoras que combinan el seguimiento del movimiento y el aprendizaje automático podrían potencialmente impulsar la investigación neuroconductual al siguiente nivel de pruebas funcionales. Estamos convencidos de que pronto surgirán métodos de vanguardia ampliamente aplicables a una amplia variedad de modelos de animales y lesiones. A la luz de estas consideraciones, una de las ventajas de AGA es la posibilidad de evaluar la recuperación funcional en múltiples modelos de lesión nerviosa utilizando un solo dispositivo. Desde principios de la década de 2000 este enfoque se ha utilizado en modelos experimentales de PNI como elciático 37,peroneal38,y lesión del nervio femoral modelo22, así como después de la avulsión de raíz tanto dellumbar 39 como del plexo braquial40. Varias lesiones nerviosas centrales, incluyendo la lesión por contusión de la médula espinal, también se han estudiado con el método41,42. Con este artículo, presentamos un protocolo detallado sobre cómo inducir tres lesiones nerviosas comúnmente estudiadas, así como cómo evaluar la recuperación funcional después. En nuestra opinión, una guía práctica para los investigadores interesados en el área de la lesión, reparación y regeneración de nervios experimentales sobre cómo hacer un uso óptimo de las características ventajosas del método sería de gran ayuda.
Varios autores han abordado el potencial de AGA para evaluar la recuperación funcional en roedores, destacando la ventaja del método para evaluar simultáneamente los parámetros de marcha relacionados con la reinnervación motora y sensorial27,28. Además, la comparación de datos de una pata experimental, por ejemplo, una lesión nerviosa reconstruida a una pata no operada como se muestra en ambos modelos presentados permite la inclusión de un control positivo intra-animal. Inversamente, una pata operada sin reconstrucción quirúrgica o tratamiento adicional podría servir como un control negativo intra-animal. También se demostró que es posible combinar AGA con enfoques de aprendizaje automático43. A pesar de las ventajas del método, también tiene varias limitaciones e inconvenientes, como los esfuerzos de entrenamiento que consumen mucho tiempo, que son obligatorios para acostumbrar al animal al procedimiento de adquisición28,44. Otra limitación de AGA es el tamaño máximo de los animales elegibles para las pruebas debido a las dimensiones limitadas del aparato. Por lo tanto, el uso de AGA se limita actualmente a los animales del tamaño de roedores y hurones45. Además, los enfoques de evaluación neuroconductual recientemente emergentes en el campo del seguimiento del movimiento capaces de aprendizaje automático pueden superar a AGA tanto en la amplitud como en las posibles aplicaciones18,19,46. Lo más notable, pero de acuerdo con otros métodos de evaluación, parece que la recuperación funcional evaluada por AGA es fuertemente limitada, si incluso ocurre, en modelos de neurotmesis del nervio ciático47,48. Por otro lado, AGA permite una evaluación integral del curso de la recuperación funcional después de la neurotmesis del nervio femoral como se muestra en nuestros datos. Con este trabajo, demostramos que el área de impresión de patas es un parámetro representativo de la marcha evaluable a través de AGA, que es ejemplar para el curso de la recuperación funcional en los dos modelos de lesiones de nervios periféricos antes mencionados presentados por nosotros. Mientras que la recuperación funcional ad integrum fue observable después de la reparación del autoinjerto del nervio femoral, los parámetros de AGA todavía cambiaron significativamente desde el inicio al final del período de observación después de la reparación del autoinjerto del nervio ciático. En este contexto, cabe destacar que las contracturas de las extremidades son un fenómeno común en ratas con lesión del nervio ciático y es necesario tener precaución para no confundir estos signos de desequilibrio muscular y parálisis con el procedimiento de recuperación funcional32. Esto, por un lado, subraya la incapacidad del método AGA para detectar una recuperación funcional significativa después de una lesión de neurotmesis en este modelo. Por otro lado, plantea la cuestión de si es factible evaluar el modelo de lesión nerviosa ciática de la rata, que sigue siendo el modelo de reparación del nervio experimental más utilizado, mediante análisis de la marcha en general en caso de que la lesión nerviosa sea más grave que la axonotmesis48. Los detalles de solución de problemas se proporcionan en el archivo suplementario 1.
También proporcionamos datos ejemplares sobre el uso del método para evaluar la función locomotora en ratas con lesión de la médula espinal, que es posible sin ningún cambio necesario en el procedimiento de configuración o adquisición del hardware. El mismo principio se aplica a otros modelos de roedores de lesión nerviosa central (CNI)26,49,50 y lesión por avulsión de raíz. A diferencia de los PNI aislados, las lesiones de la médula espinal son mucho más complejas en sus consecuencias fisiopatológicas, ya que una multitud de estructuras muy importantes están dañadas, que implican vías eferentes como los tracto corticospinal y rubrospinal y vías aferentes como las columnas dorsales y las vías espinootálmicas35. El desafío de evaluar adecuadamente estos cambios patológicos se refleja en el armamentario integral de las pruebas de comportamiento, como la puntuación de Basso, Beattie y Bresnahan (BBB)36. El parámetro de marcha Base de Apoyo se ha divulgado para aumentar después de lesiones nerviosas centrales, muy probablemente para tener en cuenta una marcha instable resultante. La base de soporte cambió significativamente desde la línea de base de WPO10 hasta WPO14 en nuestro modelo, apoyando nuestra presunción de que este parámetro permite evaluar el curso de la recuperación funcional por AGA después de una lesión de contusión torácica en la médula espinal.
Estamos convencidos de que AGA es una herramienta factible para evaluar la recuperación funcional en roedores con lesiones del sistema nervioso. Sin embargo, aconsejamos reflejar los cambios observados de la marcha cuidadosamente y a fondo en cada configuración experimental respectiva. Las alteraciones en los parámetros de marcha, por ejemplo, un aumento en el área de impresión después de un decremento postoperatorio inmediato o una disminución del tiempo de oscilación que provoca una elevación postoperatoria inmediata de este parámetro, en el transcurso del período de observación no se relacionan inevitablemente con la recuperación funcional. En cambio, estos cambios también pueden estar relacionados con una posible adaptación funcional para mantener una marcha discreta, dado que las ratas son una especie de presa y tratan de evitar mostrar dolor o discapacidad a los depredadores potenciales51. Por lo tanto, se recomienda utilizar el análisis automatizado de la marcha como herramienta complementaria para relacionar los cambios de marcha con otras medidas de resultado de la lesión y regeneración de los nervios periféricos21. Como se mencionó anteriormente, también creemos que debe reflejarse cuidadosamente si los roedores con neurotmesis del nervio ciático deben ser investigados por medio de AGA, ya que nuestro hallazgo indica fuertemente que la recuperación funcional está severamente limitada en este caso.
Como se muestra en nuestro trabajo, el principal activo de AGA es la posibilidad de estudiar tanto la reinnervación motora como sensorial en una multitud de modelos experimentales de PNI, así como en CNI, a la vez que requieren una sola configuración. Por lo tanto, el método es, en nuestra opinión, una herramienta muy valiosa para las pruebas neuroconductuales integrales. Uno de los activos de AGA, que es la posibilidad de estudiar la reinnervación motora y sensorial en varios modelos animales de PNI y CNI mientras se requiere una sola configuración, es en nuestra opinión la principal ventaja del método en comparación con otros métodos de evaluación para estudiar la recuperación funcional, como el análisis de pista a pie52,von Frey testing53, o la cinemática de la marcha16. El potencial de evaluar simultáneamente los cambios de marcha que se correlacionan con los resultados de las investigaciones electrofisiológicas del músculo reinnervado22 o los métodos de evaluación de la función sensorial54 es prometedor con respecto a las aplicaciones futuras del método. Por lo tanto, recomendamos utilizar AGA para investigar la recuperación funcional en modelos de roedores de PNI de extremidades anteriores, como el nervio cubital, radial o mediano, o los modelos experimentales de transferencia de nervios55,que aún no se han estudiado con este método.
Por la presente proporcionamos un protocolo detallado sobre cómo utilizar el análisis automatizado de la marcha para estudiar la recuperación funcional en tres modelos de roedores de lesión nerviosa. Si bien el método requiere una cuidadosa consideración de varios aspectos clave, como el entrenamiento adecuado y la calibración meticulosa de hardware y software, es una herramienta complementaria factible y valiosa para evaluar la regeneración nerviosa en modelos de roedores de lesión nerviosa central y periférica.