מעקב סינכרוני רב-מפרקי מבוסס למידה עמוקה לכימות אובייקטיבי של קינמטיקה של תנועת גפיים אחוריות בעכברים

Summary

פרוטוקול זה מקים צינור הערכה קינמטי של עכברוש אחורי באמצעות בדיקת הליכון ללא סימן עם תיוג אוטומטי רב-מפרקי מונע למידה עמוקה, המאפשר כימות תנועה שניתן לשחזר.

Abstract

הערכה מדויקת ואובייקטיבית של הליכת עכברים חיונית לתחומי המחקר בנוירולוגיה וקינסיולוגיה. מערכות קונבנציונליות תלויות לעיתים קרובות בהדמיית טביעת רגל להסקת הליכה עקיפה, שאינה יכולה ללכוד באופן מלא את הקינמטיקה הרב-מפרקית של הגפיים האחוריות. מחקר זה מקים מערכת ניתוח הליכה מבוססת הליכון ללא סימנים עבור מכרסמים, המשלבת אלגוריתמים מותאמים אישית של למידה עמוקה עם הליכון תומך משקל מתוכנת, כדי לאפשר מעקב בזמן אמת אחרי מספר מפרקי גפיים תחתונות וכימות קינמטי רב-ממדי. המערכת מחלקת אוטומטית פרמטרים של מחזור הליכה, מסלולי מפרקים, דפוסי חלוקת כוח וחלקות תנועה בתנאי מהירות מודולציה (0-300 מ"מ/שנייה), שיפוע (±30°) ותמיכה במשקל מדורג (0-500 גרם), ומספקת כלי הערכה אובייקטיבי למחקר התנהגות נוירומוסקולרית. באמצעות מודלים של פגיעות חוט השדרה (SCI), התוצאות מראות את רגישות המערכת בזיהוי הבדלים רב-ממדיים בטווח התנועה של המפרקים, רציפות המסלול, הכוח הדחף והחלקות בין מכרסמים בריאים לפצועים, ובכך מאמת את יכולות ההבחנה והדירוג של המחלה. בהשוואה לציונים סובייקטיביים מסורתיים או שיטות טביעת רגל, פלטפורמה זו מבטלת הטיה אישית ומגבלות נתונים מממדיות נמוכות, תוך שילוב ארכיטקטורה מונעת למידה עמוקה ויתרונות איסוף נתונים בתפוקה גבוהה. הוא רלוונטי למחקרים העוסקים בפגיעות עצביות מרכזיות או פריפריות, מחלות ניווניות עצבית, הפרעות במערכת השרירים והשלד ותהליכי הזדקנות. באמצעות אינטגרציה סינכרונית של מודולי הנוירואלקטרופיזיולוגיה, המערכת מאפשרת עוד יותר קישור זמני של הליכה ואותות עצביים, ובכך יוצרת מסגרת מתודולוגית לניתוח מנגנוני בקרה מרכזיים-פריפריאליים ולפיתוח אסטרטגיות נוירומודולטוריות.

Introduction

במחקר עכשווי במדעי המוח ובתנועות, כימות אובייקטיבי של צעידה חיוני לניתוח תפקודים עצביים-שריריים, הבהרת מנגנוני מחלה והערכת אסטרטגיות שיקום¹. הרזולוציה המרחבית-זמנית הגבוהה שלו מאפשרת ללכוד שונות עדינה בסינרגיה בין פקודות עצביות, פרופילי הפעלה של שרירים ומכניקה של השלד, ובכך מבססת בסיס אמפירי לחקירת תיאום מסלולים על-שדרתיים, משוב היקפי והקשרים מכניים. מדדים קינמטיים שחוזרים משפרים את רגישות הזיהוי לפצעים, שינויים ניווניים והשפעות טיפוליות, ומאיצים את פיתוח התרופות^{והמכשירים 2}.

פלטפורמות הערכה קונבנציונליות כמו CatWalk, DigiGait או ניתוחי טביעת רגל פשוטים מסיקות ....

Protocol

כל ההליכים לבעלי חיים אושרו על ידי ועדת הטיפול והשימוש בבעלי חיים מוסדית של מכון בייג'ינג לחקר מוח ועמדו בהנחיות לטיפול ושימוש בבעלי חיים במעבדה. לא נצפו תופעות לוואי הקשורות להליך.

1. הכנת ציוד

1. הפעל את ספק הכוח של מערכת ההליכון ובחר את כפתור בקרת המהירות במסך המגע.
2. תן לחגורה לרוץ במהירות נמוכה במשך 30 שניות כדי לבדוק אם חגורת ההליכון סוטה.
3. בחר בכפתור בקרת השיפוע , ואז הגדר את השיפוע ל-0°, לחץ על אפס, ווודא שהערך המוצג תואם לבועת הרמה.
4. היכנסו לממשק המתלים , תלו משקל של 10 גרם, ובדוק אם קריאת המתיחה ....

Results

התרשים הסכמטי והתמונה בפועל של מבנה מערכת ההליכון מוצגים באיור 1A,B, בהתאמה. המכשיר מסוגל לקבל תמונות צדדיות בעלות ניגודיות גבוהה ללא סימנים. ההליכון תומך בהתאמות למהירות, שיפוע, כיוון והפחתת משקל, ומצויד בלוח בקרה מספרי. ממשק התוכנה המלווה כולל ממשק ניטור ורכישה בזמן אמת, וכן ממשק העלאת וידאו וניתוח חילוץ הליכה. הוא משולב עם מודול למידה עמוקה להערות הליכה אוטומטיות, שיכול לאסוף נתוני תנועה רציפים של הרכס האיליאקי של הגפיים האחוריות, מפרקי ה.......

Discussion

פרוטוקול זה מגדיר מערכת ניתוח הליכה מבוססת הליכון עבור חולדות ונהלי הפעולה שלה, ומספק כלי הערכה רב-ממדי ואובייקטיבי למחקר התנהגותי נוירומוסקולרי. כפי שהודגם בהשוואות בין-קבוצתיות של פרמטרי הליכה בין SCI לחולדות בריאות במסגרת המחקר לדוגמה, המערכת רוכשת קואורדינטות תנועה מרחביות גולמיות של הגפיים התחתונות של הנבדקים באמצעות צילום וידאו רציף בקצב פריימים גבוה ואלגוריתם אנוטציה אוטומטי רב-מפרקי מונע בינה מלאכותית. דבר זה מאפשר ניתוחים כמותיים מקיפים וייצוגים גרפיים, כולל מסלולי הליכה, חלוקת .......

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
הערות ובינווט של בינה מלאכותית להליכה תוכנת רכישה	Shanghai ClinAITrial Technology Co., Ltd.	MouseAI	MouseAI היא תוכנת ניתוח משולבת להליכון MOVEMETRICS, המאחדת הקלטת וידאו, רישום מטא-דאטה וניתוח הליכה אוטומטי לתהליך עבודה אחד.
פגיעה מכנית	RWD מדעי חיים, שנזן, סין
מערכת הקלטה לוגית אלקטרופיזיולוגית רב-ערוצית	Kedou (suzhou) מוח - Computer Technology Co. ,	קדוBC RHD128A	KedouBC RHD128A היא מערכת רכישת אלקטרופיזיולוגיה קומפקטית עם 128 ערוצים ב-vivo שנועדה להקלטת עצבים ברזולוציה גבוהה בבעלי חיים קטנים עד גדולים במעבדה. הוא משלב שלבי ראש קלים (1.3 g), המרת A/D 16 ביט ומגברים מתוכנתים, לוכד אותות EEG, ECoG, LFP, קפיצים, EMG ו-ECG מ-0.1 הרץ עד 30 קילוהרץ עם ≤ 2.4 ומיקרו; רעש מערכת V ו-10 G&Omega >; אימפדנס קלט. RHD128A מספק נתונים עצביים חזקים וניתנים להרחבה על ידי המשתמש, כדי להאיץ מחקרים בממשקי מוח-מכונה, נוירודגנרציה ושיקום.
הליכון	Shanghai ClinAITrial Technology Co., Ltd.	MOVEMETRICS	MOVEMETRICS הוא הליכון מדויק מאוד לניתוח מתקדם להליכה של מכרסמים.