Name: Asimétrica Pasarela: Un Ensayo Novela conductual para Estudiar asimétrica Locomoción (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2016-01-15T13:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 19 s
Description: Aprende a evaluar asimetrías de marcha en ratas mediante una tarea de posicionamiento de extremidades precisa. Este método de bajo costo permite cuantificar el control locomotor y las contribuciones de señales corticales.

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Kriss Franklin, Amanda Pollard y Justine Shaffer ayudaron en el entrenamiento de animales y la recopilación de datos. Sarah Freeman y Alisa Ivanova contribuyeron al análisis de datos. Este estudio cuenta con el apoyo de WVU School of Medicine Start-Up, NIH/NIGMS U54GM104942 y NIH CoBRE P20GM109098.

La siguiente paradigma de entrenamiento emplea el análisis de los ajustes de fase de la media de adultos rata Sprague-Dawley. Por favor, asegúrese de que el protocolo descrito en el presente documento está en conformidad con las directrices de su cuidado de los animales institucionales. Todos los procedimientos de este estudio se llevaron a cabo de acuerdo con el Cuidado y Uso Comité Animal Institucional (IACUC) y la Oficina para el Laboratorio de Bienestar Animal (OLAW) en West Virginia University School de Medicina y se rige por los Institutos Nacionales de Salud directrices para el uso de experimentación animales. 1. Equipo de instalación <ol><li> Construir la pasarela asimétrica como una caja de plástico con techo abierto arriostrados con aluminio apoya en cada esquina que mide 155 cm x 104 cm (Figura 1). Apoye los bordes superiores de la caja con barras de aluminio ranurados en ambos lados para permitir la colocación clavija alternativo, a lo largo del perímetro de la caja, de modo que cada clavija consecutiva en el mismo lado define la longitud de la zancada. </li&gt; <li> Coloque una de 20 cm x 20 cm plataforma en cada esquina (cuatro en total) que separa las condiciones representadas en cada lado. Esta distancia debe ser suficiente para la inclusión de la distancia recorrida por un solo ciclo de paso rata. <ol><li> Usar las clavijas de aluminio con unas dimensiones de 20 cm x 1 cm x 0,5 cm. Doble la parte superior de cada clavija de 2,5 cm desde la punta para producir una plataforma de colocación de los pies. </li><li> Asegure las clavijas a las barras estriadas utilizando soportes de deslizamiento interior a través de los agujeros mecanizados a la misma distancia para asegurar el nivel de colocación horizontal. Ajuste las posiciones con un destornillador y una regla. Utilice una anchura PEG 1 cm que corresponde aproximadamente al tamaño medio pata de la rata; clavijas más delgadas o más amplias son ya sea incómodo o aumentan la variabilidad colocación de los pies. </li></ol></li><li> Manipular la colocación clavija en cada lado para producir una de las tres condiciones de desafío escalonamiento precisas. <ol><li> Producir una tarea locomotor simétrica con una longitud de zancada 15 cm (SL15) mediante el establecimiento de la izquierda inter-zancada longitud (l ISL) y la longitud entre zancada derecha (r ISL) a la mitad de la longitud de zancada (7,5 cm). </li><li> Imponer una condición simétrica adicional (SL12) cambiando l ISL yr ISL longitudes de 6,0 cm. </li><li> Producir las tareas asimétricos cambiando la distancia entre las clavijas en los lados izquierdo y derecho, denominada la longitud inter-zancada. Para desafiar el sistema motor asimétrica, cambie el l ISL yr ISL en un 20% para imponer cortas longitudes entre zancada ya sea en la (condición L6R9) hacia la izquierda o de la derecha laterales (L9R6). Los 1,5 cm perturbaciones imponen una ISL l de 6 cm y r ISL de 9 cm para la condición L6R9, o un l ISL de 9 cm y una ISL r de 6 cm para la condición L9R6 </li></ol></li><li> Para las ratas, mantener la longitud de la zancada para todas las condiciones excepto SL12 en una preferidas 15 cm. </li><li> Para mayor comodidad, asignar a cada lado largo de la pasarela una condición asimétrica a favor de la izquierda o la rlado de vuelo del sujeto, mientras que la reserva de los dos lados cortos de la condición de control simétrico. </li><li> Configuración de una cámara de alta definición con una frecuencia de muestreo de al menos 60 Hz por lo que la colocación de las extremidades en los soportes no esté obstruido con la cámara apuntando perpendicularmente a la calzada con el campo de visión que abarca alrededor de 7 pasos. Los primeros y últimos pasos en la proximidad a las plataformas son ignorados. </li></ol> 2. Capacitación sobre Aparato <ol><li> Utilice los recursos de formación estándar, por ejemplo., NIH Formación Básica Biomethodology para ratas de laboratorio, para familiarizarse con la formación del comportamiento general de los roedores. </li><li> En el inicio de la formación, aclimatarse sujetos colocando y recompensarlos en la plataforma de 20 cm x 20 durante al menos 5 minutos. Entonces, guiar a los animales a través de un acuerdo de paridad con un 1 cm de longitud inter-paso a la siguiente plataforma por la presentación de un premio de comida. Recompensa animales verbalmente y con las caricias para llegar a la plataforma. </li><li> After 5 carreras de entrenamiento, espacio las clavijas un extra de 1 - 2 cm de distancia y realizar los siguientes 5 carreras de entrenamiento. El número de repeticiones que aparece en este documento es suficiente para producir el tamaño de muestra estadísticamente apropiado (20 - 35 pasos). <ol><li> Si el animal adquiere la tarea más lentamente a juzgar por la coherencia de escalonamiento (sin parar) y la postura (espalda arqueada), a continuación, centrarse capacitación sobre el fortalecimiento de estas habilidades en las longitudes de zancada corta (S12) antes de reanudar el entrenamiento en las largas zancadas ( S15) con el tiempo acercándose a la longitud de la zancada deseado. </li><li> Si el nuevo espaciado induce ansiedad o malestar con la tarea, vuelva a ajustar las clavijas a la configuración anterior y repetir el paradigma de la formación. </li><li> Continúe con esta formación hasta que se alcancen las longitudes entre zancada apropiadas para que se cumplan las cuatro condiciones y normas del aparato locomotor. En nuestra experiencia, las ratas responden bien al estímulo vocal como señales para iniciar un juicio. La prueba se puede realizar en el mismo día como la formación proporcionadolos sujetos están motivados para realizar la tarea. Nota: Las normas del aparato locomotor son las siguientes: a pie es consistente y no implica paradas o pasos en falso; cabeza-meneo es mínima; la parte posterior es arqueado y la cola se eleva durante la locomoción; cada extremidad es claramente visible desde una vista ortogonal de la pasarela en el inicio y el desplazamiento de la fase de apoyo. Este proceso de selección es esencial, ya que el presente estudio se centra sólo en caminar en lugar de otro comportamiento Gaiting. </li></ol></li></ol> 3. Pruebas y Análisis de Datos <ol><li> Animales de ensayo en tareas S12, S15, L9R6 y L6R9 (descritos en la sección 1.3) con diseño aleatorizado sesión. Utilice descansos para evitar la adaptación dentro de una tarea. </li><li> Sesiones de grabación con cámara de alta definición con una frecuencia de muestreo de al menos 60 Hz. Grabaciones de vídeo de importación sin re-muestreo en el software de edición de vídeo y seleccionar sólo los combates a pie para su posterior análisis. </li><li> Marcos inicios y finales de las fases cinemáticasen grabaciones de vídeo de cada sujeto. </li><li> Aquí, utilizar el software personalizado llamado Vídeoa escrito en Matlab para identificar manualmente el tiempo de aparición posición y el desplazamiento para cada extremidad sobre una base de trama a trama, donde la aparición posición está indicada por la pérdida de desenfoque de movimiento asociado con la colocación del miembro en un tipo de cambio, y la postura de desplazamiento, que se producen al comienzo de la extremidad del despegue, es indicado por la primera evidencia de la falta de definición de movimiento. </li><li> Calcular la duración de la fase de impulsión como el tiempo que queda entre dos inicios postura cinemáticas consecutivos. Excluir cualquier comportamiento no es consistente con la marcha cuadrúpeda de superficie, por ejemplo., Cuando la marcha contiene una fase de doble hoja (ambas extremidades anteriores o extremidades posteriores de la tierra), de procedimiento de análisis. </li><li> Trazar la duración de cada fase como una función de la duración del ciclo paso correspondiente. Captura de la relación con el modelo de regresión lineal (tphase = B1 + B2 * Tc) obtenida para cada extremidad, donde Tc es la duración del ciclo, tphase es either Te postura relacionada extensor o Tf, que es el swing relacionados flexor-y B1 y B2 son constantes empíricas (offset y pendiente) del modelo de regresión. Nota: La pendiente (B2) representa la cantidad de cambio en la duración de la fase con el cambio en la velocidad de locomoción. </li><li> Usar ecuaciones 1 y 2 (Figura 2C) para cada extremidad para calcular el índice de asimetría (AI). Ambas ecuaciones tienen la misma forma de una relación simple que normaliza la diferencia de dos valores para su suma. <ol><li> Utilizando la ecuación 1, calcular la diferencia horizontal (AI h) que utiliza la diferencia entre las pendientes de modulación de posición izquierda (L) y derecho (R) extremidades. Del mismo modo, el cálculo de la asimetría vertical (AI v) el uso de las pistas de adelante / anterior (a) y de vuelta / posteriores (p) extremidades. El resultado de la aplicación de estas dos ecuaciones es el conjunto de datos de 4 puntos xy correspondientes a 1) la asimetría de la extremidad anterior, &lt;em&gt; AAI h; 2) la asimetría de las extremidades posteriores, PAI h; 3) dada la asimetría-extremidad anterior de las extremidades posteriores, Lai v; 4) asimetría extremidad anterior miembro posterior derecho, la RAI v. </li><li> Trazar estos valores como un parche (Figura 2B) para la representación visual de la asimetría a través de todas las extremidades. </li></ol></li><li> Cálculo de los índices diagonalidad (DI) para evaluar acoplamiento diagonal entre parámetros de una extremidad anterior y su extremidad posterior contralateral (Ecuación 3, Figura 2C). </li><li> Prueba de la DI, así como la diferencia de cuatro IA entre las condiciones de asimetría de oposición (ΔAI = | AIL9R6 - AIL6R9 |) para la significación estadística mediante un ANOVA de una vía con la comparación post-hoc de análisis de medios 19 </li></ol>

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</ol>

Los autores no tienen nada que revelar.

La razón de ser de este estudio fue desarrollar una tarea conductual que evalúe cuantitativamente los cambios en el control preciso de las conductas locomotoras asimétricas. La existencia de la GPC espinal ha sido demostrada funcionalmente desde hace algún tiempo20, pero las características anatómicas y funcionales que describen su mecanismo, así como sus entradas moduladoras de vías descendentes o de retroalimentación sensorial, no se han caracterizado hasta la última década6,21,22. El consenso act...

Publicar tiempos morbilidad en la población sobreviviente incluye deficiencias motoras gruesas que representan un desafío para la evaluación cuantitativa de los seres humanos publican modelos de accidente cerebrovascular y animales de deterioro neurológico 1. En el ámbito clínico, estas deficiencias motoras se miden utilizando criterios subjetivos que son más sensibles a grave en lugar de moderado deterioro que presenta la mayoría de los pacientes. Del mismo modo, estas evaluaciones subjetivas de la conducta motora después de la lesión en los animales son comunes, por ejemplo., El Basso, Beattie y Bresnahan (BBB) ​​escala locomotora método de 2,3. Si bien estos métodos de evaluación subjetiva están ayudando traducción entre los estudios rehabilitación de la marcha en modelos animales cuadrúpedos y los seres humanos, los detalles de los déficits motores asociados con la actividad de los grupos musculares separadas no se evalúan. Por otra parte, la evaluación de la contribución cortical motor a la locomoción, como el culpable putativa de déficit motor en accidente cerebrovascular,sólo puede ser obtenido indirectamente incluso utilizando los más novedosos métodos cuantitativos automatizados 4,5, ya que se basan en la cancha abierta o tareas para caminar lineales. Estas tareas no requieren contribución cortical y pueden ser realizadas por los mecanismos neurales de la médula espinal, animales es decir, el generador de patrón central (CPG) de red que se ahorra en la mayoría de modelos animales de daño neuronal, por ejemplo, espinalizada 6 -.. 8 . Cortical contribución esencial a estos mecanismos espinales se ha implicado experimentalmente en tareas que requieren anticiparon ajustes posturales 9 y 10 alcanzan, así como precisa paso a paso 10. Además, la mayoría el daño neurológico es asimétrica; por ejemplo, accidente cerebrovascular causa hemiparesia, es decir, debilidad en un lado del cuerpo, lo que resulta en una marcha asimétrica 11 -. 14. La asimetría de la marcha hemipléjica es producido por spatiotempor asimétricaactivación muscular al manifiesta más significativamente en el acortamiento de la fase de apoyo extensor asociada y el alargamiento de la fase de oscilación flexor asociada del ciclo de paso en el lado paretic 15,16. Esta tendencia aún no se ha explorado a través de una gama de velocidades del aparato locomotor en animales sanos o paréticos. En el estudio actual, se empleó el análisis de la fase de duración características 17 que describe la relación entre la duración de oscilación o postura de fases como una función de la duración del ciclo en cada paso. A continuación, el modelo de regresión lineal obtenida se describirá adicionalmente con un análisis de asimetría en todas las extremidades. Se presenta un método de bajo costo novedoso para evaluar la actividad de descender entradas corticales en el sistema motor de animales cuadrúpedos basado en una tarea precisa locomotora paso a paso. Esta tarea está diseñado para desafiar la corteza motora mediante la imposición de exigencias sobre la colocación del pie sobre un rango natural de velocidades de marcha. en adición, Requisitos pies de colocación son manipulados para desafiar preferentemente el lado izquierdo o derecho del sistema motor. En una tarea locomotora similares, Metz y Whishaw (2009) examinaron las tasas de fracaso, el número de pasos perdidos en pasarela peldaño irregular, en ratas. Nuestro método es complementario a este estudio previo, y se detalla la calidad del control de la fase de &quot;exitosa&quot; 18 pasos.

<table><tbody><tr><td>MATLAB&reg; R2013a</td><td>MathWorks</td><td></td><td>Plataforma de diseño para vídeo personalizadoa software de anotación de vídeo</td></tr><tr><td>Sony HDR-CX380/B Handycam de alta definición</td><td>Sony</td><td>27-HDRCX330/B</td><td>Dispositivo de adquisición de vídeo.</td></tr><tr><td>Jif Mantequilla de Cacahuete Cremosa - Sin Gluten 454 g</td><td>J.M. Smucker Company</td><td></td><td>Estímulo de recompensa alimenticia.</td></tr><tr><td>Tableta de Sacarosa - Chocolate 1800 g</td><td>TestDiet</td><td>1811256</td><td>Estímulo de recompensa alimenticia.</td></tr><tr><td>Palitos para roer madera de manzanita</td><td>BioServe</td><td>W0016</td><td>Para la presentación de estímulos de recompensa alimentaria.</td></tr></tbody></table>

asimétrica pasarela: un ensayo novela conductual para estudiar asimétrica locomoción

Asymmetric Walkway: A Novel Behavioral Assay for Studying Asymmetric Locomotion

Ensayos de comportamiento se utilizan comúnmente para la evaluación de deterioro sensoriomotor en el sistema nervioso central (SNC). Los métodos más sofisticados para cuantificar los déficits locomotores en roedores es medir las perturbaciones hora de marcha sobre el suelo sin restricciones (por ejemplo., La puntuación de la acreditación manual o automatizado CatWalk). Sin embargo, las entradas corticales no son necesarios para la generación de locomoción básica producida por el generador de patrón central de la médula (CPG). Por lo tanto, las tareas para caminar sin restricciones prueba déficits locomotores por deterioro cortical motor sólo indirectamente. En este estudio, proponemos una novela, tarea locomotora pies colocación precisa que evalúa entradas corticales a la médula CPG. Una clavija vías instrumentado se utilizó para imponer tareas locomotores simétricas y asimétricas que imitan los déficits de movimiento lateralizado. Se demuestra que los cambios de equidistantes longitudes entre zancada de 20% producen cambios en las características de fase postura extremidad anterior durante la locomoción con preferrado longitud de zancada. Además, se propone que la pasarela asimétrica permite mediciones de los resultados conductuales producidas por señales de control cortical. Estas medidas son pertinentes para la evaluación de deterioro después de un daño cortical.

La Figura 2 muestra el análisis de la asimetría durante las tareas locomotor en un solo sujeto representativo. Se calcularon los valores para todas las condiciones utilizando la Ecuación 1 y 2 de todos los sujetos individualmente (Figura 2) y de los datos de material compuesto de 8 ratas hembra Sprague-Dawley (250 - 400 g, Figura 3). Generalmente, la modulación de la fase de apoyo de la extremidad anterior era menor para el lado al que s...

Aquí, presentamos un protocolo para cuantificar el paso preciso en roedores. Las señales corticales y del generador de patrones centrales espinales son necesarias para la colocación precisa de los pies durante la locomoción obstruida. Informamos aquí sobre la novedosa tarea de caminar restringido que examina directamente el comportamiento preciso de los pasos.

Asimétrica Pasarela: Un Ensayo Novela conductual para Estudiar asimétrica Locomoción

Behavioral assays are commonly used for the assessment of sensorimotor impairment in the central nervous system (CNS). The most sophisticated methods for ...

Este vídeo presenta un nuevo método de bajo costo para evaluar asimetrías de la marcha en ratas, utilizando una tarea precisa de posicionamiento de las extremidades locomotoras. Las duraciones de las fases en un rango de velocidades de desplazamiento de la marcha cuadrúpeda se utilizan para calcular un índice que puntúa las capacidades de los animales. Nuestra justificación fue desarrollar una tarea conductual que evaluara cuantitativamente los cambios en el control preciso de comportamientos locomotores simétricos.Esta tarea ofrece la oportunidad de discernir las contribuciones de una vía descendente a la regulación de la fase locomotora. Por ejemplo, las grabaciones simultáneas o la estimulación en la corteza motora indicarían una contribución a la modulación de las fases musculares en esta tarea. Construya el aparato como una caja de plástico abierta en la parte superior con soportes de aluminio en cada esquina.Incluya un marco formado por rieles de aluminio ranurados para proporcionar opciones flexibles para la colocación de clavijas. La colocación de las clavijas define la longitud de zancada impuesta al animal. En cada una de las cuatro esquinas, coloque una plataforma cuadra

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Investigación

JoVE Journal

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Comportamiento

El peldaño de la escalera caminando tarea es una nueva prueba para evaluar el caminar calificados y medir patas delanteras y la extremidad posterior colocación, paso a paso, y entre los miembros de coordinación.

El peldaño de la escalera a pie de la tarea: un sistema de puntuación y su aplicación práctica.

Se describe un método para registrar la actividad motora, programada para la señal de contacto eléctrico registrado en el tarso un insecto atado, caminar sobre una superficie resbaladiza. Esto se utiliza para estudiar la base neural de la conducta adaptativa bajo la influencia de la reducción de la interacción mecánica entre las piernas a través del sustrato.

Estudiar la base neural de la conducta adaptativa Locomotor en insectos

Este video describe el uso de software de video y seguimiento para registrar el movimiento de los gusanos en una arena. El protocolo de ejemplo mide el efecto de la exposición al etanol en la locomoción de los gusanos.

C. elegans Seguimiento del movimiento: un método para evaluar la locomoción en gusanos

En este video, describimos el procedimiento de prueba de pisada y el análisis relacionado para evaluar la marcha y la coordinación motora en ratones.

Evaluación de la marcha mediante el análisis de la huella: un método para probar la coordinación motora en ratones

Este protocolo describe un sistema flexible y de bajo costo para la medición de ambulación de ratón en un ensayo de actividad de campo abierto. Mostramos que un paseo de 6 minutos el análisis basado en este sistema detecta una disminución del movimiento voluntario en ratones mdx y distingue con precisión mejora en un rescate de músculo-específica de estos animales.

Un análisis Simple y de bajo costo para la medición de actividad en modelos de ratón de la Distrofia Muscular

En este estudio, se demuestra el uso del análisis cinemático de la marcha en plano ventral de imágenes para monitorear los cambios sutiles en la coordinación motora, así como la progresión de la neurodegeneración con edad en modelos de ratón (por ejemplo, endophilin mutante avanzada base líneas de ratón).

Análisis de la marcha de deficiencias motoras dependientes de la edad en ratones con neurodegeneración

Aquí se presenta un protocolo para recopilar y analizar la cinemática tridimensional de la locomoción cuadrúpeda en roedores para estudios preclínicos.

Análisis de gait cinemático 3D para estudios preclínicos en roedores

El análisis de huellas es una alternativa de bajo costo a los programas de análisis de marcha digitalizados para investigadores que cuantifican las anomalías del movimiento en ratones. Debido a su velocidad, simplicidad y potencial longitudinal, es ideal para la fenotipado conductual de modelos de ratón.

Análisis de la gait de bajo costo para el fenotipado conductual de modelos de ratón de enfermedad neuromuscular

Proporcionamos un protocolo para la evaluación del comportamiento motor a través de una batería de prueba de comportamiento en ratas después de una lesión por aplastamiento del nervio ciático.

Evaluación Multifactorial Del Comportamiento Motor En Ratas Después De La Lesión Unilateral Por Aplastamiento Del Nervio Ciático

Se proporciona una tubería experimental para describir cuantitativamente el patrón locomotor de ratones que caminan libremente utilizando la caja de herramientas MouseWalker (MW), que va desde grabaciones de video iniciales y seguimiento hasta análisis posteriores a la cuantificación. Se emplea un modelo de lesión por contusión de la médula espinal en ratones para demostrar la utilidad del sistema MW.

Uso del MouseWalker para cuantificar la disfunción locomotora en un modelo de ratón de lesión de la médula espinal

Aquí presentamos un protocolo para una prueba de comportamiento versátil desarrollada recientemente, la prueba de la viga de escalera. Esta prueba tiene la ventaja de detectar la ataxia cerebelosa sutil causada por un defecto de la acción de la hormona tiroidea en el sistema nervioso central sobre las pruebas de comportamiento convencionales que evalúan el rendimiento motor.

Un método versátil y conductual para investigar los efectos de la hormona tiroidea en la función cerebelosa

Aprende a evaluar asimetrías de marcha en ratas mediante una tarea de posicionamiento de extremidades precisa. Este método de bajo costo permite cuantificar el control locomotor y las contribuciones de señales corticales.

Asimétrica Pasarela: Un Ensayo Novela conductual para Estudiar asimétrica Locomoción

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