הפרוטוקול הנוכחי מתאר מעקב/הערכה תלת-ממדיים של תנועה כדי לתאר שינוי בתנועת ההליכה של חולדות לאחר חשיפה לסביבה מדומה.
מאמר שיטה
הפרוטוקול הנוכחי מתאר מעקב/הערכה תלת-ממדיים של תנועה כדי לתאר שינוי בתנועת ההליכה של חולדות לאחר חשיפה לסביבה מדומה.
זה ידוע היטב כי disuse משפיע על מערכות עצביות וכי תנועות המפרקים משתנים; עם זאת, עדיין לא ברור אילו תוצאות מציגות כראוי מאפיינים אלה. המחקר הנוכחי מתאר גישה של ניתוח תנועה המשתמשת בשחזור תלת-ממדי (3D) מצילומי וידאו. באמצעות טכנולוגיה זו, שינויים שאינם מעוררי שימוש בביצועי הליכה נצפו במכרסמים שנחשפו לסביבת מיקרו-כבידה מדומה על ידי פריקת החלק האחורי שלהם בזנבו. לאחר שבועיים של פריקה, החולדות הלכו על הליכון, ותנועות ההליכה שלהן תועדו באמצעות ארבע מצלמות של מכשירים מצומדים מטען (CCD). פרופילי תנועה תלת-ממדיים שוחזרו והושוו לאלה של נבדקי בקרה באמצעות תוכנת עיבוד התמונה. מדדי התוצאה המשוחזרים הציגו בהצלחה היבטים מובחנים של תנועת הליכה מעוותת: מתיחת יתר של מפרקי הברך והקרסול ומיקום גבוה יותר של מפרקי הירך במהלך שלב העמידה. ניתוח תנועה שימושי מכמה סיבות. ראשית, היא מאפשרת הערכות התנהגותיות כמותיות במקום תצפיות סובייקטיביות (למשל, לעבור/להיכשל במשימות מסוימות). שנית, ניתן לחלץ פרמטרים מרובים כדי שיתאימו לצרכים ספציפיים לאחר קבלת מערכי הנתונים הבסיסיים. למרות מכשולים ליישום רחב יותר, ניתן להקל על החסרונות של שיטה זו, כולל עוצמת העבודה והעלות, על ידי קביעת מדידות מקיפות והליכי ניסוי.
חוסר פעילות גופנית או disuse מוביל להידרדרות של אפקטים לוקומוטוריים, כגון ניוון שרירים ואובדן עצם1 ו deconditioning כל הגוף2. יתר על כן, לאחרונה הבחין כי חוסר פעילות משפיע לא רק על היבטים מבניים של מרכיבים שלד-שריר, אלא גם על היבטים איכותיים של התנועה. לדוגמה, מיקומי הגפיים של חולדות שנחשפו לסביבה מדומה של מיקרו-כבידה היו שונים מאלה של בעלי חיים שלמים אפילו חודש לאחר שההתערבות הסתיימהב-3,4. עם זאת, מעט מאוד דווח על ליקויים בתנועה הנגרמים כתוצאה מחוסר פעילות. כמו כן, מאפייני תנועה מקיפים של ההידרדרות לא נקבעו במלואם.
הפרוטוקול הנוכחי מדגים ודן ביישום של הערכה קינמטית כדי להמחיש שינויים בתנועה על ידי התייחסות לליקויים בתנועה בהליכה המתעוררים באמצעות חוסר שימוש בחולדות הנתונות לפריקה אחורית.
הוכח כי הרחבות יתר של גפיים בהליכה לאחר סביבת מיקרו-כבידה מדומה נצפות הן בבני אדם5 והן בבעלי חיים 4,6,7,8. לכן, למען האוניברסליות, התמקדנו בפרמטרים כלליים במחקר זה: זוויות מפרקי הברך והקרסול והמרחק האנכי בין המפרק המטטרסופלנגאלי לירך (שווה בערך לגובה הירך) בנקודה האמצעית של שלב העמידה (אמצע העמידה). יתר על כן, יישומים פוטנציאליים של הערכה קינמטית וידאו מוצעים בדיון.
סדרה של ניתוחים קינמטיים עשויה להיות אמצעי יעיל להערכת היבטים תפקודיים של שליטה עצבית. עם זאת, למרות שניתוחי תנועה פותחו מתצפית טביעת רגל או מדידה פשוטה בווידאושצולם 9,10 למערכות מצלמהמרובות 11,12, שיטות ופרמטרים אוניברסליים טרם נקבעו. השיטה במחקר זה נועדה לספק לניתוח תנועה משותף זה פרמטרים מקיפים.
בעבודה הקודמת13, ניסינו להמחיש שינויים בהליכה בחולדות מודל נגעים עצביים באמצעות ניתוח וידאו מקיף. עם זאת, באופן כללי, התוצאות הפוטנציאליות של ניתוחי תנועה מוגבלות לעתים קרובות למשתנים קבועים מראש המסופקים במסגרות הניתוח. מסיבה זו, המחקר הנוכחי פירט עוד יותר כיצד לשלב פרמטרים המוגדרים על ידי המשתמש החלים באופן כללי. הערכות קינמטיות באמצעות ניתוחי וידאו עשויות להיות שימושיות יותר אם ייושמו פרמטרים מתאימים.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
המחקר הנוכחי אושר על ידי הוועדה לניסויים בבעלי חיים של אוניברסיטת קיוטו (Med Kyo 14033) ובוצע בהתאם להנחיות המכון הלאומי לבריאות (מדריך לטיפול ושימוש בחיות מעבדה, מהדורה 8). חולדות Wistar זכרים בני 7 שבועות שימשו למחקר הנוכחי. סכימה המייצגת את רצף ההליכים מובאת בתיק משלים 1.
1. היכרות חולדות עם הליכון הליכה
הערה: עיין בדוח13 שפורסם בעבר לקבלת פרטים לגבי ההליך.
2. יישום של פריקה אחורית לחולדות והקמת סמני מפרקים
הערה: הרם את האחוריים של החולדה באמצעות חוט וסרט דבק המחוברים לזנב כפי שתואר בדוחות קודמים18,19,20. יש לוודא שהחוט והסרט מחוברים בבסיס הזנב כדי למנוע החלקה של עור הזנב. עקוב אחר בעלי החיים ביסודיות וכוונן את גובה הפריקה או ההידוק של הקלטת במידת הצורך.
3. מעקב אחר סמנים באמצעות סרטונים שצולמו
4. חישוב הפרמטרים הרצויים
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
12 בעלי חיים חולקו באופן אקראי לאחת משתי קבוצות: קבוצת הפריקה (UL, n = 6) או קבוצת הביקורת (Ctrl, n = 6). עבור קבוצת UL, הגפיים האחוריות של בעלי החיים נפרקו על ידי הזנב במשך שבועיים (תקופת UL), בעוד שהחיות של קבוצת Ctrl נותרו חופשיות. שבועיים לאחר הפריקה, קבוצת UL הראתה תבנית הליכה מובחנת בהשוואה לקבוצת Ctrl. איור 1 מראה מסלולים משותפים מנורמלים של נבדקים מייצגים. במהלך שלב העמידה, קבוצת UL הציגה הרחבות נוספות בברך ובקרסול (כלומר, plantarflexion עבור הקרסול) מאשר קבוצת Ctrl, שנקראה "הליכה בב...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
שינוי סביבות מוביל לתנודות בהיבטים פונקציונליים וברכיבים שריר-שלד של מערכות לוקומוטוריות26,27. סטיות במבנים או בסביבות כיווץ עלולות להשפיע על יכולות תפקודיות, ולהימשך גם לאחר פתרון עיוותים מכניים/סביבתיים19. ניתוח תנועה אובייקטיבי מסייע למדוד את היכולות התפקודיות הללו באופן כמותי. כפי שמוצג לעיל, ניתוח וידאו הוא מתודולוגיה רבת עוצמה לרכישת פרמטרים כאלה.
על מנת לעקוב אחר ציוני דרך משותפים לניתוח וידאו, השימוש בסמ...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
המחברים מצהירים כי אין ניגוד עניינים.
מחקר זה נתמך בחלקו על ידי האגודה היפנית לקידום המדע (JSPS) KAKENHI (מס' 18H03129, 21K19709, 21H03302, 15K10441) והסוכנות היפנית למחקר ופיתוח רפואי (AMED) (מס' 15bk0104037h0002).
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| סרט דבק | NICHIBAN CO., LTD. | SEHA25F | סרט דבק לאבטחת חוט על זנבות של חולדות לפריקת גפיים אחוריות |
| מכשיר הרדמה לבעלי חיים קטנים | SHINANO MFG CO., LTD. | SN-487-0T | |
| קליק אוטומטי | נ.א. | נ.א. | תוכנה חינמית זמינה להורדה למחשב (https://www.google.com/search?client=firefox-b-1-d&q=auto+clicker) |
| מצלמת CCD | Teledyne FLIR LLC | GRAS-03K2C-C | CCD (מכשיר מצמד טעינה) מצלמות לצילום וידאו |
| חוט כותנה | NA | נ.א. | חוט לתליית זנבות חולדות מתקרת הכלוב |
| תמיסת אינהלציה ISOFLURANE | פייזר יפן בע"מ | (01)14987114133400 | |
| סמן משותף | TOKYO MARUI Co., Ltd | 0.12 גרם BB | 6 מ"מ ששימשו כסמנים חצי כדוריים עם שינוי |
| Kine Analyzer | KISSEI COMTEC CO., LTD. | נ.א. | תוכנה לאנליזה |
| קונישי ארון אלפא | TOAGOSEI CO., LTD. | #31204 | דבק סופר להצמדת סמנים כדוריים על סימני חולדות |
| מקליט תנועה | KISSEI COMTEC CO., LTD. | נ.א. | תוכנה להקלטת וידאו |
| סמן צבע | MITSUBISHI PENCIL CO., LTD | PX-21.13 | סמן צבע על בסיס שמן לסימון אצבעות של בעלי חיים |
| מכשיר לכידת תנועה תלת מימדי (KinemaTracer לבעלי חיים קטנים) | KISSEI COMTEC CO., LTD. | נ.א. | מערכת ניתוח תנועה תלת מימדית המורכבת מארבע מצלמות (https://www.kicnet.co.jp/solutions/biosignal/animals/kinematracer-for-animal/ או https://micekc.com/en/) |
| מחשבון תלת מימד (תלת מימד) | KISSEI COMTEC CO., LTD. | נ.א. | תוכנה למעקב אחר סמנים |
| הליכון | MUROMACHI KIKAI CO., LTD | MK-685 | הליכון מצויד בדיור שקוף, שוקר חשמלי ויחידת בקרת מהירות |
| Wistar Rats (זכר, בן 7 שבועות) | N.A. | נ.א. | זמין מסחרית במקורות בעלי חיים ניסיוניים |
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
בקש הרשאה לשימוש חוזר בטקסט או באיורים של מאמר JoVE זה
בקש הרשאה