La cinemática y la reacción del suelo Determinación de la Fuerza: Una demostración de habilidades Locomotor Cuantificación de adultos jóvenes, de mediana edad, y las ratas de Geriatría

Este video muestra un procedimiento para medir las fuerzas de reacción del suelo y la cinemática de las extremidades traseras en ratas que se comportan libremente. Primero se entrena a las ratas para que crucen constantemente una pista de aterrizaje en busca de una recompensa por comida. A continuación, se colocan marcadores reflectantes en puntos de referencia anatómicos topográficos clave para la extremidad trasera.

La grabación de video y los datos de la fuerza de reacción del suelo se recopilan mientras el animal se encuentra buscando la recompensa de comida. Los marcadores reflectantes se digitalizan y los datos se procesan retrospectivamente. Se observan diferencias cualitativas y cuantitativas en las habilidades locomotoras en ratas de una variedad de modelos de enfermedades.

Hola, mi nombre es Aubrey Webb. Soy profesor asistente en la Facultad de Medicina Veterinaria y en el Instituto del Cerebro Hotchkiss de la Universidad de Calgary en Calgary, Alberta, Canadá. La principal ventaja de esta técnica sobre los métodos existentes, como las escalas de calificación de locomotoras y otras medidas de punto final, es que esta técnica proporciona datos cuantitativos, objetivos y sensibles para ayudar a diferenciar las diferencias sutiles entre los grupos de ratas locomadoras.

Este método puede ayudar a responder preguntas clave en el campo de la neurociencia y la ortopedia, como cuáles son los efectos de una posible terapia. Las implicaciones de esta técnica se extienden hacia la terapia para varios modelos de enfermedad porque la probabilidad de afirmar que no hay efecto cuando lo hay es limitada. Sin embargo, usando esta técnica, este método proporciona información sobre la locomoción de las ratas.

También se puede aplicar a otros sistemas, como varios modelos de enfermedades neurológicas y ortopédicas en una variedad de especies de animales. En general, las personas nuevas en este método tendrán dificultades porque el análisis biomecánico requiere mucho tiempo y paciencia, y porque se requieren conocimientos avanzados de biomecánica para solucionar problemas de análisis de datos, esta metodología se ha utilizado en múltiples especies durante varias décadas, aunque solo recientemente ha estado disponible para su uso en roedores debido al equipo disponible comercialmente. El primer paso para medir las habilidades locomotoras de las ratas es entrenar a cada animal para que cruce una pista de aterrizaje de superficie plana.

Al recibir ratas de un proveedor de animales apropiado, los animales deben aclimatarse a su nuevo hogar. Durante una semana. Durante este tiempo de aclimatación, coloca varios Cheerios en la jaula de la rata.

Diariamente se restringe la alimentación de los animales a sus necesidades energéticas de mantenimiento para prevenir la obesidad y asegurar la motivación para realizar la tarea a partir de entonces. Manipule cada animal durante 10 a 15 minutos diarios durante una semana durante el mismo período de tiempo, coloque cada animal en la pista con Cheerios ubicados en cada extremo. Cuando los animales se familiaricen con su entorno, comenzarán a comer los Cheerios.

Una vez que el animal se siente cómodo comiendo Cheerios dentro de la pista, debe ser condicionado operativamente para correr a lo largo de la pista para obtener una recompensa de comida. Esto se logra lanzando un cuarto de un cheerio al extremo opuesto de la pista donde se coloca la rata. Una vez que la rata coma este cheerio, coloque otro cuarto cheerio en el otro extremo de la pasarela.

Repita esto hasta que la rata se mueva constantemente a lo largo de la pista a una velocidad de trote constante. Comer el cheerio sin galopar o saltar sobre el condicionamiento de los animales a esta tarea puede conducir a puertas al galope y saltarinas, que biomecánicamente son más difíciles de interpretar. Ahora veamos cómo llevar a cabo la posición conjunta. Marcando cuatro.

El análisis cinemático de las extremidades no es fiable debido a la postura severamente agachada y al posterior artefacto de movimiento de la piel impuesto por la colocación de marcadores cutáneos en las cuatro extremidades. En cambio, la cinemática de las extremidades anteriores debe lograrse mediante cinematografía de rayos X o fluoroscopia. Por lo tanto, este video describirá únicamente la colocación del marcador de posición de la articulación Hindin.

Una vez que el animal ha sido anestesiado, afeitar las extremidades traseras y el dorso hasta el nivel de las crestas ilíacas. A continuación, coloque el animal recostado externamente y coloque sus extremidades traseras en una posición aproximada de pie utilizando una espuma de embalaje firme para sostenerlo con una marca de marcador permanente no tóxica. Las porciones craneales de las crestas ilíacas, el tramo mayor del fémur, la protuberancia tibial lateral, la articulación tarsiana y la cara distal y lateral del quinto metatarsiano.

Es necesario resaltar diariamente los puntos de referencia anatómicos previamente marcados, ya que las ratas eliminarán lentamente los marcadores a través de un comportamiento de aseo natural. Ahora veamos cómo registrar los datos. Coloque el volumen de calibración dentro del área predeterminada de la pista.

Se captura un solo fotograma del volumen de calibración dentro de la pista de cada una de las cámaras. Antes de iniciar una sesión de grabación, examine la vista de cada cámara. Asegúrese de que el campo de visión sea el mismo desde las cuatro cámaras, y que incluya la placa de fuerza en el centro y una longitud de pista suficiente para capturar dos zancadas.

Todas las marcas calibradas a lo largo de cada una de las urnas están digitalizadas. Este paso de calibración es fundamental antes de recopilar datos. Si la calibración no se realiza con precisión o no se produce inmediatamente antes de una sesión de grabación, todos los datos resultantes serán inexactos e inutilizables.

Solo una vez que se haya cometido un error satisfactorio en la digitalización, se procederá a recopilar los datos de la locomotora inmediatamente antes de colocar al animal en la pista. Registre su peso y adhiera marcadores de piel reflectantes cónicos a las marcas de fieltro predeterminadas hechas en los puntos topográficos de las extremidades traseras. Una vez que los marcadores estén colocados en las extremidades traseras, siéntese frente a la computadora y tenga a mano el marcador de evento conectado a través del sistema motor Vicon.

Usando el archivo calibrado como plantilla se crean varios archivos antes de grabar. Por lo general, se necesitan de 25 a 30 archivos para garantizar que se recopile un número suficiente de ejecuciones, es decir, el criterio de inclusión y la velocidad. Una vez creados los archivos, comience a recopilar datos.

Primero, pídele a la rata que se desplace dentro de la pista lanzando un cuarto de piezas de Cheerios a cada extremo de la pista con una coordinación y sincronización cuidadosas. El marcador de evento se activa al inicio y justo antes de que la rata complete con éxito un paso a lo largo de la pista. Después de examinar la reacción cruda del suelo, el trazado de la fuerza y después de registrar si las extremidades izquierda o derecha, golpeó la placa de fuerza, guarde y cierre el archivo.

Se debe registrar el mismo número de golpes de la placa de fuerza de la extremidad izquierda y derecha. El proceso de registro de los datos de una ejecución determinada se repite hasta que se haya registrado un número suficiente de ejecuciones. Ahora veamos cómo analizar los datos de las carreras al completar la recopilación de datos para la cinemática y las fuerzas de reacción del suelo, cada carrera de cada animal debe evaluarse para determinar la velocidad utilizando el software vicon modus, dos marcadores relativamente fijos.

Por ejemplo, las alas del íleon se pueden utilizar para evaluar un punto virtual entre los marcadores. Al hacerlo, solo se incluyen las carreras en las que el animal se mueve entre 60 y 90 centímetros por segundo. Para el análisis, se necesitan un mínimo de 10 carreras.

Cinco carreras en las que la extremidad izquierda hace contacto con la plataforma de fuerza, y cinco carreras en las que la extremidad derecha hace contacto con la plataforma de fuerza. Una vez que se identifican las carreras aceptables para cada animal, se debe completar la digitalización de los marcadores de piel restantes para compensar el movimiento de la piel. La estimación de la posición de la rodilla mediante triangulación, ángulos de la articulación de la cadera, la rodilla y la articulación H.

Las velocidades y aceleraciones están determinadas, la postura y también se pueden evaluar los tiempos de balanceo. Los datos de fuerza de reacción del suelo recopilados simultáneamente se analizan utilizando el mismo software, se pueden calcular una variedad de variables para las fuerzas en cada una de las tres direcciones ortogonales. Los datos de fuerza de reacción del suelo recopilados simultáneamente se analizan Utilizando el mismo software, se pueden calcular una variedad de variables para las fuerzas en cada una de las tres direcciones ortogonales.

Ahora mostraremos algunos resultados representativos para representar la utilidad de esta forma de análisis de locomotoras. Se determinaron la cinemática y las fuerzas de reacción del suelo para ratas wister hembras jóvenes, de mediana edad y geriátricas. A partir de este análisis, se encontraron diferencias relacionadas con la edad para las ratas hembra de wister.

En particular, el análisis de la fuerza de reacción del suelo demuestra que las ratas geriátricas tienen una capacidad de frenado de cuatro extremidades reducidas y tienden a usar más sus extremidades traseras para la estabilización lateral en comparación con los otros grupos de animales, el análisis cinemático no reveló ninguna diferencia estadística entre cada grupo. Aunque demuestra que la cinemática se puede registrar fácilmente desde prácticamente cualquier edad de la rata mientras se intenta realizar este procedimiento. Es importante pesar al animal inmediatamente antes o inmediatamente después de la recolección de datos y calibrar cuidadosamente el sistema antes de la recolección de datos siguiendo este procedimiento.

Se pueden utilizar otros métodos, como la electrofisiología clínica de animales enteros, para responder a preguntas adicionales. Por ejemplo, ¿los hallazgos de la fuerza de reacción cinemática y terrestre están relacionados con la regeneración neuronal o alguna otra forma más amplia de plasticidad neuroanatómica en, por ejemplo, la regeneración de nervios periféricos? Después de ver este video, debe tener una buena comprensión de cómo recopilar datos de la fuerza de reacción del suelo y la cinemática de las extremidades traseras de ratas que se comportan libremente utilizando equipos disponibles en el mercado.