אטריה ו בדיקות Capellini טיפול: מדדים כמותיים פשוט פונקציה של מיומנות בכפו אצל חולדות ועכברים
21 ביולי 2010
אטריה ו בדיקות Capellini טיפול מיומנות בכפו לנצל את הנטייה הטבעית של מכרסמים לתפעל פריטי מזון באמצעות בכפו מיומן ותנועות ספרות. בעלי חיים הם צילמו בזמן הטיפול גדילים קצרים של פסטה יבשה מבושלת. השמעת וידאו בהילוך איטי מאפשרת כימות של התאמות בכפו.
סרטון זה מדגים פרוצדורה לכימות ליקויים במיומנות מוטורית עדינה במהלך טיפול במזון. במכרסמים, כל בעל חיים נחשף למקטעים קצרים של פסטה לא מבושלת תחילה בכלוב הבית, ולאחר מכן בסביבת הבדיקה. בסביבת הבדיקה, תנועות ה-fopo של בעל החיים מוקלטות בווידאו. במהלך אכילת הפסטה, ההתאמות המבוצעות בכל fopo מזוהות ונספרות במהלך השמעה של הווידאו בהילוך איטי.
במהלך ניתוח הווידאו, מזוהים דפוסי התנהגות לא טיפוסיים בטיפול בחפצים. התוצאות שזוהו מראות שינויים בארבעה מדדי מיומנות מוטורית לקויה לאחר נזק מוחי או במהלך הזדקנות, זאת באמצעות כימות התנועות המשמשות למניפולציה של מזון בזמן האכילה. שלום, אני קלי טנט (Kelly Tenet) מהמעבדה של תרזה ג'ונס במחלקה לפסיכולוגיה באוניברסיטת טקסס באוסטון, ואני RNAi, גם אני ממעבדת ג'ונס.
היום נדגים בפניכם את הפרוטוקולים למבחן הטיפול בורמיצ'לי (Vermicelli Handling Test) בחולדות ואת מבחן הטיפול ב-CAPI בעכברים. אנו משתמשים בנהלים אלו במעבדתנו כדי לחקור כיצד משתמש בכישוריות המוטוריות של Dexter במהלך הטיפול במזון, לאחר נזק מוחי או במהלך תהליכי הזדקנות. אז בואו נתחיל.
כדי להכין את חתיכות הפסטה לבדיקה, השתמשו בטושים בעלי חוד דק מאוד כדי לסמן פסטה מסוג ורמיצ'לי של מותגי DeCheco ו-Skinner, וכן פסטה מסוג CAPI, במרווחי זמן ספציפיים באמצעות תבנית מבריסטול. עבור CAPI, השתמשו במרווחים של 0.86 centimeter, ועבור ורמיצ'לי השתמשו במרווחים של 1.75 centimeter. פעולה זו מקלה על ויזואליזציה של תנועת גזירי הפסטה.
במהלך ההכנה, השתמשו בלהב תער כדי לחתוך את ה-capi לאורכים של 2.6 centimeter לשימוש עם עכברים, ועבור חולדות חתכו ורמיצ'לי לאורכים של שבעה centimeter. כיוון שמותגי פסטה נבדלים במרקם ובקוטר, דבר העלול להשפיע על אופן הטיפול, מומלץ להשתמש במקור פסטה בודד לבדיקות חוזרות כדי להתגבר על תגובות נאופוביות (פחד ממאכלים חדשים). כדי לבסס מיומנות בטיפול, חשפו את בעלי החיים לחתיכות הפסטה בכלובים שלהם בשבועות שלפני הבדיקה. חשיפה של חמישה עד 10 ימים עם כארבע חתיכות לבעל חיים בכל פעם היא מספיקה.
אפילו בעלי חיים שהתרגלו לסביבה עשויים להסתייג מאכילה מול המצלמה. מסיבה זו, מקמו את המצלמה מול אזור הבדיקה במהלך סבב אחד או יותר של הרגלה. לאחר שבעלי החיים נחשפו לחתיכות הפסטה, העבירו אותם לסביבת הבדיקה והרגילו אותם לאכול שם.
באופן כללי, בעלי החיים אוכלים את הפסטה בקלות בסביבה זו. לאחר שלושה עד חמישה סבבי האכלה כאשר ההכנות הושלמו, נראה כיצד לבצע ניסויי טיפול בפסטה בחולדות ועכברים. סבבי הבדיקה מורכבים מניסיונות רצופים שבהם נספרכת פסטה אחת בכל ניסוי.
מפגש מורכב בדרך כלל מארבעה עד חמישה ניסיונות לכל חולדה ושלושה עד ארבעה ניסיונות לכל עכבר. חולדות יושבות בדרך כלל זקוף על רגליהן האחוריות כדי לאכול פסטה, והמשיכות נצפות בקלות רבה יותר. כאשר המצלמה ממוקמת בערך בגובה רצפת התא ובזווית קלה כלפי מעלה, עכברים נוטים להתכופף קדימה ולהחזיק את הפסטה בזווית.
לפיכך, תא בדיקה בעל רצפה פתוחה מונח על גבי מראה. המצלמה ממוקמת בגובה גבוה מעט מהרצפה ומוטה כלפי מטה כדי להתמקד בהשתקפות הכפות במראה. לפני תחילת צילום הווידאו, הניחו חתיכת פסטה בתוך תא הבדיקה.
כדי להתחיל את האכילה ולהביא את בעל החיים למבט מצלמה מתאים, על בעל החיים לפנות לכיוון המצלמה ויש להגדיל את התמונה (zoom) במידה מספקת של 10 עד 12 x. כדי לצפות בהתאמות נפרדות הן בארבע הכפות והן בכל האצבעות, פרקי האצבעות של שתי הכפות צריכים להיות גלויים ברגע שבעל החיים והמצלמה והמיקום מתחילים את הנפילה הראשונה של הניסוי, או יש לתלות פיסת פסטה ישירות מול בעל החיים ולהתחיל בהקלטה. לפני תחילת האכילה, ניתן לשמוע כל נשיכה מפיסת הפסטה.
לכן, הקלטה קולית שימושית לאימות האכילה. המשיכו בשאר הניסויים. באופן דומה, מומלץ למזער את ההמתנה בין הניסויים כדי שהחיות לא יתרחקו מעמדת הצפייה האופטימלית.
כעת נראה כיצד לבצע ניתוח וידאו כמותי של ארבע התאמות לקויות וזמן אכילה. ניתוח של ארבע התאמות לקויות במהלך האכילה הוא מדד כמותי פשוט הרגיש לליקויים לטרליים לאחר פגיעה במערכת העצבים המרכזית (CNS) בחולדות ולשינויים תלויי גיל בעכברים. במהלך הניתוח, מהירות השמעה של הווידאו מופחתת לכ-50% מהזמן האמיתי, או שנעשה שימוש בהתקדמות פריים אחר פריים לפי הצורך כדי לזהות התאמות. החלק הכמותי של הניסוי מתחיל כאשר פיסת הבצק מונחת לראשונה בפה ומסתיים כאשר החלק האחרון של הבצק משוחרר מהנקבים ונעלם לתוך הפה.
התאמה נספרת בכל פעם שהנקב משתחרר ונוגע שוב בחלק הקודם. כאשר נוצר עיגון מחודש של הנקב, או כאשר ישנה פליקה, כפיפה או abduction, abduction של האצבעות, כל התאמה נרשמת בנפרד עבור הנקב השמאלי והימני. התאמות אינן נספרות כאשר הנקב מחליק על פני היצירה ללא תנועה של האצבעות או מיקום מחדש של האחיזה.
תנועות של הפה כאשר הוא אינו במגע עם חתיכת המארב אינן נספרות גם הן. זמן האכילה נרשם עבור כל ניסוי, החל מרגע התחלת האכילה ומסתיים כאשר חתיכת המארב נעלמת בתוך הפה. אם בעל החיים מפסיק לאכול אך ממשיך להחזיק בחתיכה, זמן ההפסקה מופחת מהזמן הכולל; אם הניסוי נפסל מהניתוח.
אם במהלך כל שלב של האכילה, תצפית על ההפסקה נחסמת או אם החיה שוברת את החתיכה (מכיוון שחתיכות קצרות יותר משנות את דפוסי הטיפול, עכברים מפילים לעיתים את הפסטה במהלך האכילה, ואחרי הפסקה קצרה, מרים אותה וממשיכים לאכול), ייתכן שהדבר נובע מהסחה או משובעיות חלקית. אם האכילה מתחדשת במהירות, לא נשמיט ניסויים אלו, אך נחסיר את הזמן שבו החתיכות נפלו מזמן האכילה הכולל.
המדידות שהתקבלו מניתוח הווידאו הן מספר ההתאמות הממוצע לנקב, ליחידה, זמן האכילה הממוצע ליחידה, וקצב ההתאמות. כעת נבחן מספר דפוסי טיפול לא טיפוסיים. דפוסי טיפול לא טיפוסיים יכולים להבדיל בין סוגים שונים של פגיעות במערכת העצבים המרכזית (CNS) ולחשוף שינויים הקשורים לגיל.
הקלטה של התנהגויות אלו מועילה כניתוח משלים. בעלי חיים שלמים מתחילים בדרך כלל לאכול כאשר קצה אחד דל של הפסטה נמצא נמוך יותר והקצה הדל השני קרוב לפה. ה-POS נוטים בדרך כלל לתפוס את אותן עמדות בכל הניסויים.
בהתנהגות לא טיפוסית, בעל החיים עשוי להחליף את מיקומי שתי הגפיים. במהלך האכילה בבעלי חיים תקינים, הפורות נעות לעמדות סימטריות יותר זו לצד זו, או עם אצבעות מפרידות כאשר החתיכה קצרה מאוד. חלק מהבעלי חיים עם פגיעות במערכת העצבים המרכזית (CNS) לא יצליחו לעשות זאת, ובמקום זאת ימקמו את המוטות יחד באחיזה סימטרית כאשר החתיכות ארוכות.
שני התנהגויות לא טיפוסיות נוספות בחולדות ועכברים הן אי-מגע של חתיכת הפסטה עם נקב אחד למשך זמן ממושך במהלך האכילה, ושימוש בפה כדי למשוך את הפסטה דרך הנקבים לצורך מיקום מחדש. חלק מההתנהגויות נחשבות לא טיפוסיות עבור חולדות, אך טיפוסיות עבור עכברים, כגון תנוחת גב כפופה והפלת הפסטה לאחר תחילת האכילה. עם זאת, תדירות ההפלות בעכברים עשויה לעלות לאחר נזק למערכת העצבים המרכזית (CNS), ולכן מומלץ לתעד את תדירות ההפלות בשני המינים.
עכברים מבוגרים מבצעים לעיתים קרובות התאמות שאינן גורמות להתקדמות הפסטה. דבר זה נספר בכל פעם שהתאמה נכשלת בבירור בהובלה של תנועה ניכרת של הפסטה אל תוך הפה. כעת נציג מספר תוצאות מבדיקות הטיפול.
ניתוחים של חולדות עם נגעים בקליפת המוח הסנסורית-מוטורית מעידים כי בעלי חיים מבצעים פחות התאמות בעזרת הגפה הפגועה (הנגדית לנגע) מאשר בעזרת הגפה הצדדית. חסימה חד-צדדית של העורק המוחי האמצעי גורמת הן להפחתה בהתאמות של הגפה הנגדית והן לעלייה בהתנהגויות טיפול שאינן טיפיות. ניתוחי וידאו של עכברים מראים כי בעלי חיים מבוגרים זקוקים לזמן רב יותר כדי לאכול את חתיכות הפסטה ומבצעים יותר התאמות שאינן מביאות לקידום הפסטה אל תוך הפה בהשוואה לעכברים צעירים.
הראינו לכם כיצד לכמת התנהגויות טיפול בפסטה בחולדות ועכברים. בעת ביצוע פרוצדורה זו, חשוב לזכור לבדוק את המהימנות בין השומעים (interrater reliability) כדי לוודא שסידורי הפסטה מזוהים באופן מדויק. וזהו.
תודה שצפיתם ובהצלחה בניסוייכם.
סקירה כללית
סרטון זה מדגים את מבחני הטיפול בורמיצ'לי ובקפליני (Vermicelli and Capellini Handling Tests), המעריכים את המיומנות המוטורית של כפות הרגליים הקדמיות במכרסמים על ידי ניתוח האופן שבו הם מטפלים בפסטה לא מבושלת. הפרוצדורה כוללת צילום של בעלי החיים במהלך הטיפול במזון כדי לכמת את ההתאמות שהם מבצעים בכפות הרגליים הקדמיות.
מרכיבי מפתח של המחקר
תחום מדע
- מדעי המוח
- ניתוח התנהגותי
- מודלים של מכרסמים
רקע
- מיומנות מוטורית של כף רגל קדמית היא קריטית להבנת מיומנויות מוטוריות במכרסמים.
- במבחני הטיפול (handling tests) נעשה שימוש בפסטה כדי להעריך את הדיוק של תנועות כף הרגל הקדמית.
- שינויים במיומנות המוטורית העדינה עשויים להעיד על ליקויים נוירולוגיים או על ירידה הקשורה לגיל.
- ניתוח וידאו מאפשר תצפית מפורטת על תנועות הכפות בזמן האכילה.
מטרת המחקר
- לכימות התאמות של כף רגל קדמית במהלך טיפול במזון במכרסמים.
- להערכת ההשפעה של נזק מוחי או הזדקנות על מיומנות מוטורית (dexterity).
- לקביעת שיטה סטנדרטית להערכת מיומנויות מוטוריות במודלים של מכרסמים.
שיטות שנעשה בהן שימוש
- מבצעים הרגלה של המכרסמים לטיפול בפסטה לא מבושלת בכלוב הבית שלהם.
- הצילום בווידאו מבוצע בסביבת בדיקה מבוקרת.
- נעזרים בהשמעה של סרטון בהילוך איטי כדי לנתח את התאמות כף רגל הקדמית.
- המדדים הכמותיים כוללים את מספר ההתאמות ואת זמן האכילה.
תוצאות עיקריות
- כימות ההתאמות חושף הבדלים במיומנות המוטורית לאחר פציעה או עם הגיל.
- ניתוח וידאו מזהה דפוסי טיפול לא טיפוסיים במהלך מניפולציה של מזון.
- השיטה מספקת נתונים מהימנים על מיומנות כפות הרגליים הקדמיות במודלים של מכרסמים.
- התוצאות תורמות להבנת התפקוד המוטורי ואסטרטגיות שיקום.
מסקנות
- מבחני הטיפול בורמיצ'לי ובקפליני יעילים להערכת מיומנות כפות הרגליים הקדמיות.
- מבחנים אלו יכולים לסייע בזיהוי שינויים נוירולוגיים במכרסמים.
- נהלים סטנדרטיים משפרים את השחזוריות במחקר התנהגותי.
שאלות נפוצות
רלוונטיות תעשייתית למנהלים
הערכת מיומנות כף הרגל הקדמית במודלים של מכרסמים מספקת מדד תרגומי לתפקוד מוטורי התומך בתיקוף מטרה בגילוי תרופות למערכת העצבים המרכזית (CNS). נקודות קצה התנהגותיות כמותיות, כגון תדירות התאמה וזמן אכילה, מאפשרות הפחתת סיכונים מכניסטית על ידי קישור התערבויות מולקולריות לתוצאות תפקודיות. גישה זו מגבירה את הביטחון החזוי בשלבי הגילוי המוקדמים באמצעות זיהוי ליקויים לטרליים ושינויים תלויי-גיל הרלוונטיים לאינדיקציות נוירודגנרטיביות ונוירופסיכיאטריות.
יישומים אסטרטגיים במחקר ופיתוח בביופארמה
גילוי מוקדם ותיקוף מטרה
- ערך מדעי: מאפשר בדיקה של היפותזות טיפוליות באמצעות כימות ליקויים לטרליים של כף רגלי הקדמית לאחר נגעים מוחיים חד-צדדיים או דלטור של דופמין.
- ערך תפעולי: מספק מדד רגיש וניתן לשחזור לזיהוי גירעונות מוטוריים עדינים שעשויים שלא להבוא לידי ביטוי במבחנים מוטוריים כלליים.
- ערך מדעי: תומך בהפחתת סיכונים ביולוגיים על ידי הקשר בין מטרות מולקולריות לשינויים מדידים בתפקוד מיומן של כף רגל קדמית.
סריקה ופיתוח בדיקות (Assay)
- ערך מדעי: מייצר פלטים כמותיים ונורמליים (התאמות לפי יחידה, זמן אכילה) המתאימים לסריקת התנהגות בעלת תוכן גבוה.
- ערך תפעולי: משתמש באורכי פסטה סטנדרטיים ובפרוטוקולי הרגלה כדי להפחית שונות ולשפר את השחזוריות של הבדיקה בין מעבדות שונות.
- ערך מדעי: מקל על זיהוי דפוסי טיפול לא טיפוסיים שיכולים להבדיל בין סוגי פגיעות לבין התקדמות המודל.
מחקר תרגומי ופרה-קליני
- ערך מדעי: מציע רגישות מערכתית רלוונטית למחלה הן לפגיעות חריפות במערכת העצבים המרכזית (למשל, MCAO) והן לתהליכים נוירודגנרטיביים כרוניים.
- ערך תפעולי: מאפשר מעקב ארוך טווח של שינויים במיומנות המוטורית (dexterity), ובכך תומך בהחלטות קידום מבוססות סיכון במחקרי פרה-קליניקה.
- ערך מדעי: עולה בקנה אחד עם אסטרטגיות של ביומרקרים טרנסלציונליים על ידי אספקת מתאם תפקודי להתערבויות מבניות או מולקולריות.
שילוב תהליכי עבודה וקווי עיבוד
השיטה משתלבת ברצף הגילוי, החל ממעורבות המטרה (target engagement) ועד לאופטימיזציה של המולקולות המובילות (lead optimization), כאשר תיקוף פונקציונלי מספק בסיס להחלטות המשך או הפסקה (go/no-go) לפני השקעה משמעותית.
- ביולוגיה של הגילוי: תומכת בבחינת השערות באמצעות כימות התאמות של כף רגל קדמית כמדד עקיף לשלמות המעגל העצבי ולשליטה מוטורית.
- סריקה: מספקת מוכנות של הבדיקה באמצעות ניתוח וידאו והתרגלות סטנדרטיים, מה שמאפשר הערכה מהימנה של השפעת תרכובות.
- אנליטיקה: מניבה תוצאות כמותיות (קצב התאמה, זמן אכילה) המאפשרות השוואה אובייקטיבית בין קבוצות ניסוי ונקודות זמן.
- מחקר תרגומי: מתחברת לרצף פרה-קליני על ידי מידול ירידה במיומנות מוטורית הקשורה לגיל ומסלולי התאוששות לאחר פציעה.
- שימוש חוזר ארגוני: מייצגת יכולת ניתנת להרחבה עם תשתית מינימלית, ישימה בתחומי טיפול מרובים הכוללים תפקוד מוטורי.
השפעה תפעולית וארגונית
- ערך מדעי: מגביר את הביטחון החזוי על ידי הפחתת עמימות מכניסטית בין מודולציה של המטרה לבין התאוששות תפקודית.
- ערך תפעולי: משפר את הסטנדרטיזציה ואת השחזוריות בין מעבדות באמצעות קריטריוני ניקוד מוגדרים וניתוח מבוסס וידאו.
- ערך אסטרטגי: משפר את קבלת ההחלטות לגבי המשך הפיתוח (go/no-go) על ידי אספקת נתונים תפקודיים מוקדמים המפחיתים נשירה בשלבים מאוחרים עקב חוסר יעילות.
- השפעה על הפורטפוליו: מאפשר תעדוף של תרכובות מותאם סיכון, בהתבסס על שיפורים תלויי-מינון בהתנהגות מיומנות של כף רגל קדמית.
שיקולי יישום
- דורש מומחיות בהתנהגות מכרסמים ובניתוח וידאו כדי להבטיח זיהוי מדויק של התאמות בכף הרגל הקדמית.
- תלוי בתאורה עקבית, במיקום המצלמה וביכולת השמעה בהילוך איטי לצורך איסוף נתונים מהימן.
- מחייב סטנדרטיזציה בין-צוותית של פרוטוקולי ההרגלה והניקוד כדי לשמור על מהימנות בין בוחנים.
- כולל שיקולי התאמה בעת תרגום בין פרוטוקולים של חולדות לעכברים בשל הבדלים בטיפול הספציפי למין.
- מוגבל להערכת שימוש מיומן בכף הרגל הקדמית במהלך בליעה; אינו מיועד למדידת תנועה גסה או כוח.
