Analyse de la patte-Print des enregistrements améliorés par contraste (PrAnCER) : Un système automatisé d'analyse de la démarche à faible coût et à accès ouvert pour évaluer les déficits moteurs

Nous présentons un nouveau système d’analyse de la démarche qui est une alternative conviviale, abordable et précise aux systèmes de démarche commerciale. L’utilisation d’un plancher semi-transparent dans un éclairage correct crée des empreintes de pattes à contraste élevé tout en obscurcissant le corps de l’animal. Notre système peut être utilisé pour évaluer la fonction motrice dans un large éventail de modèles de blessures et de maladies, tels que les lésions médullaires ou nerveuses, les maladies neurodégénératives et les troubles neuromusculaires.

Notre appareil de démarche et notre programme automatisé PrAnCER peuvent être facilement adaptés pour s’adapter à différentes configurations ou modèles animaux. Pour installer une passerelle d’analyse de démarche, placez une passerelle fermée en plexiglas claire sur un plancher en plexiglas clair et couvrez le plancher avec un morceau de vélin de dessin de 16 livres coupé à la même largeur que la passerelle. Ensuite, placez une caméra avec au moins 30 images par seconde de vitesse d’image directement en dessous de la passerelle pour capturer le milieu de la piste et fixer une bande de 12 volts de lumières diodes électroluminescentes avec 18 diodes électroluminescentes par pied à environ deux pouces de et un pouce au-dessus du plancher de la passerelle pour éliminer la piste.

Pour habituer les animaux à la passerelle, placez la cage à rat au niveau de la surface à l’extrémité de la passerelle de démarche pour servir de boîte de but et permettre au rat de marcher de la main vers le bas de la longueur de la passerelle à la cage à la maison. Les rats s’arrêtent souvent au bout de la passerelle pour regarder autour de eux avant de sauter dans la cage de la maison. Si un rat met plus d’une minute à sortir de la passerelle, encouragez l’animal à entrer dans la cage de la maison avec une légère poussée.

Si le rat fait demi-tour, utilisez un petit morceau de plexiglas pour bloquer l’extrémité de départ de la passerelle. Lorsque les rats sont à l’aise de traverser la passerelle à un rythme régulier sans gel, ajuster les paramètres sur le logiciel webcam pour obtenir l’image la plus claire des empreintes de pattes et enregistrer chaque course séparément, l’étiquetage des pistes de manière appropriée pour une utilisation avec le programme d’analyse automatisée. Après avoir confirmé qu’il n’y a pas de taches ou de débris sur le vélin, commencez à enregistrer quelques secondes avant que le rat entre dans la passerelle et arrêtez-vous une fois que le rat sort de la passerelle et entre dans la cage d’accueil.

Il est important de s’assurer que les vidéos enregistrées capturent au moins quatre étapes consécutives qui se produisent sans pause ni accélération pour refléter avec précision la fonction motrice de l’animal. Essuyez la passerelle avec de l’éthanol après chaque rat, en remplaçant le vélin au besoin. Pour l’analyse des enregistrements de démarche, placez toutes les vidéos à analyser dans un seul dossier et exécutez l’analyse d’impression de patte des enregistrements contrastés, ou PrAnCER, script Python.

Dans le menu pop-up, cliquez sur choisir un dossier pour sélectionner le dossier de vidéos et sélectionnez les options personnalisées appropriées pour l’analyse souhaitée. Cliquez sur continuer une fois terminé. Pour définir une région d’intérêt sur l’image de la passerelle, cliquez à gauche pour définir un bord supérieur et un clic droit pour définir un bord inférieur.

Si la boîte qui apparaît est correcte, appuyez sur N pour continuer. Le programme s’exécutera automatiquement. Une fois PrAnCER terminé, cliquez sur entrer dans le terminal pour terminer le programme.

Ensuite, passez en revue manuellement la sortie d’images de PrAnCER en exécutant le script Python, l’interface utilisateur graphique de Gait Editor et en sélectionnant le fichier MP4 approprié pour chaque vidéo. Corrigez les impressions mal identifiées ou fusionnées au besoin. Pour extraire les paramètres de démarche spatiale et temporelle, exécutez l’analyseur de paramètres de script Python et sélectionnez le nombre d’impressions postérieures à analyser et le dossier des vidéos à analyser.

Ensuite, cliquez continuer à produire un fichier csv pour chaque vidéo contenant un certain nombre de paramètres de démarche commune. Bien qu’il ne soit pas identique à la notation manuelle, PrAnCER effectue avec une grande précision et génère des mesures fiables de la démarche. Les résultats d’un groupe de vidéos de contrôle sont affichés ici pour comparaison.

L’analyse prancer de la longueur de foulée n’était pas significativement différente de la notation manuelle, mais il y avait une différence significative observée dans la base de la mesure de soutien. Cela est probablement dû à des écarts dans la sélection de centrage plutôt que des erreurs de détection. Chez les animaux traités avec de l’halopéridol à haute dose, on observe une augmentation significative de la longueur de la foulée et de la zone de contact maximale.

Les animaux qui reçoivent de l’halopéridol à faible dose démontrent également une augmentation significative de la durée de la position et de la zone de contact maximale. En outre, il y a une différence significative entre les conditions d’halopéridol à haute et basse dose dans la base du support, la zone de contact maximale, et les paramètres de démarche de distance d’interlimb. Bien que PrAnCER analyse déjà de nombreux paramètres de démarche spatiotemporal communs, le code peut être modifié pour évaluer toutes les caractéristiques de démarche supplémentaires que l’utilisateur désire.

Nous espérons que notre système rendra l’analyse de la démarche plus accessible aux chercheurs qui aimeraient un moyen simple et abordable de mesurer la fonction motrice.