הערכת תפקוד Forelimb לאחר חד צדדי צוואר הרחם SCI באמצעות משימות רומן: שלב התחלפות גפיים, חוסר יציבות ביציבה וטיפול פסטה

המטרה הכוללת של הליך זה היא להעריך ליקויים תפקודיים והחלמה לאחר פגיעה בחוט השדרה הצווארי. דבר זה מושג תחילה על ידי אימון בעלי החיים להתרגל לטיפול ולסביבת הבדיקה. לאחר מכן, נערכת הערכה של יכולתם של החולדות לבצע הליכה לסירוגין של הגפיים.

לאחר מכן, בעלי החיים נבדקים לגבי יכולתם להגיב לשינויים במרכז הכובד ולהתאים את תנוחתם בהתאם. לבסוף, תפקוד ארבעת הכפות ותפקוד ארבע הגפיים נותחים במהלך משימת טיפול מוטורית עדינה, הדורשת מבעלי החיים לאכול פסטה. בסופו של דבר, ניתן להשיג תוצאות המראות הבדלים בגירעון לאחר פגיעה בחוט השדרה הצווארי, מה שמאפשר לקבץ את בעלי החיים על בסיס הגירעונות התפקודיים שלהם, המתואמים עם ההבדלים האנטומיים שלהם.

היתרון העיקרי של השיטות המתוארות כאן על פני שיטות קיימות אחרות, כגון footprint gate analysis, הוא שהן פשוטות הרבה יותר לשימוש ואינן דורשות ציוד או תוכנה יקרים. שיטות אלו מספקות תובנה לגבי התאוששות תפקודית לאחר פגיעה בחוט השדרה, אך ניתן להשתמש בהן גם עבור מודלים של מחלות אחרות כגון מחלת פרקינסון, שבץ מוחי או הפרעות נוירולוגיות אחרות הגורמות לגירעון מוטורי. בעלי החיים שישמשו במחקר זה יעברו פגיעה לטרלית בחוט השדרה בדרגות C3-C4 שבועיים עד שלושה שבועות לפני הניתוח. יש להרגיל את בעלי החיים לטיפול ולסביבת הבדיקה, המכוסה בנייר זכוכית כדי למנוע החלקה, הישענות או גרירה של ארבע הגפיים.

מבחן חילופי הצעידה בארבע הגפיים קובע האם בעל החיים משתמש בשתי גפיו הקדמיות, וניתן לבצע מבחן זה מדי יום לפני התחלת הפעולה, כדי לוודא שבעל החיים הפסיק להיאבק וששריריו רפויים. לאחר מכן, החזק את בעל החיים על גבי שולחן בעמידה שבה המשקל נשען רק על הגפיים הקדמיות, או בתנוחת "עגלה", כאשר גופו נמצא בזווית של כמעט 90 מעלות לשולחן. ברגע שבעל החיים נראה רפוי בידיך, דחף אותו קדימה כדי שינוע על פני השולחן.

קבעו ורשמו האם החולדה מחליפה בין השימוש באיברי הגפיים הקדמיים בעת התנועה על פני השטח. חזרו על בדיקה זו לפחות פעמיים בעודכם מחזיקים את החיה ביד אחת, ולאחר מכן פעמיים בעודכם מחזיקים אותה ביד השנייה.

אם החולדה הפגינה בהצלחה חילוף צעדים, בצע את הבדיקה שוב על ידי הכנסת המתנה של חמש שניות לאחר הצעד הראשון, כדי לקבוע אם דפוס החילוף נשמר לאחר השהיה. רשום את התוצאות בגיליון הציונים. מבחן חוסר היציבות הפוסטורלית בוחן את המרחק הדרוש לבעל החיים כדי לבצע צעד עם הגפה הקדמית במטרה להחזיר את שיווי המשקל.

בדומה למבחן ההחלפה, על בעל החיים לשחרר את המתח בשריריו לפני תחילת הבדיקה תוך שימוש בשולחן המכוסה בנייר זכוכית; אפשרו לבעל החיים לאמץ את תנוחת "עגלת היד" כאשר גופו נמצא בזווית של כמעט 90 מעלות לשולחן, תוך כדי ריסון קל של אחת הגפייםתחתונות אל עבר גוף בעל החיים, ויישור אפו עם קו האפס כפי שנראה ממבט על. לאחר מכן, הניעו את החולדה קדימה. פעולה זו תסיט את מרכז הכובד של בעל החיים ותעורר אותו לבצע צעד כדי להחזיר את שיווי המשקל.

קבעו את המיקום החדש של האף לאחר שהחולדה ביצעה שני צעדים, והשתמשו בממוצע של שני צעדים אלה כמרחק הדרוש להפעלת צעד. רשמו את התוצאות בגיליון ניקוד מבחן חוסר היציבות התמיכתי (postural instability) המופיע בפרוטוקול הטקסט. בדקו כל גפה חמש פעמים.

מבחן הטיפול בפסטה ימדוד את הזמן הדרוש לאכילת חתיכת פסטה סטנדרטית ואת העדפת הכף במהלך כל מפגש. שבוע עד שבועיים לפני הניתוח, יש לתת לחולדה חמש עד שש חתיכות של פסטה מסוג ספגטי דק באורך 4.0 centimeter מדי יום בכלוב מגוריה כדי להכינה למדידות הבסיס. לאחר מכן, יש להניח את החולדה בתא בדיקה ולהציב חתיכות פסטה בחלקו הקדמי של התא, כך שניתן יהיה לצפות בקלות בשימוש בגפניה. לאחר מכן, יש לתעד את הזמן הדרוש לאכילת כל חתיכת פסטה.

אפשרו לבעל החיים לאכול לפחות שלוש חתיכות בכל מפגש. אם בעל החיים עוצר במהלך האכילה, השביתו את תזמון הזמן. כמו כן, הפעילו מחדש את התזמון כאשר בעל החיים חוזר לאכול.

ברגע שהחולדה הראתה זמן אכילת פסטה עקבי במשך שלושה ימים לפחות במהלך האימון, בעל החיים מוכן להקלטת קו בסיס (baseline) לאיסוף נתונים. הניחו חתיכות פסטה על הרצפה ליד חזית התא, תוך שימוש בגיליון הניקוד לטיפול בפסטה המסופק בפרוטוקול הטקסט. רשמו את הזמן שנדרש לחולדה כדי לאכול חתיכת פסטה, אילו גפיים שימשו אותה ואת מיקומי ארבע הגפיים כפי שמוצג כאן, באמצעות מבחן חילופי צעדי הגפיים הקדמיות. לאחר פגיעה כירורגית בחוט השדרה, רק 50% מהבעלי החיים היו מסוגלים להחליף בין השימוש בגפיהם הקדמיות, ו-50% מאלו שהצליחו לבצע חילופים היו מסוגלים להחליף בין השימוש בגפיהם לאחר השהייה של חמש שניות.

הצלבת הממצאים עם מחקרים אנטומיים גילתה כי למחליפים (alternators) יש שטח גדול משמעותית של מסלול קורטיקו-ספינלי ועמוד גבי שריר (dorsal column) שנשמרו בצד שמולת הנגע, מה שמעיד על כך שבדיקת חילופי הצעדים של הגפיים הקדמיות יכולה לנבא את חומרת הנגע וכן את חד-צדדיות הנגעים. השימוש בבדיקה זו יאפשר הפרדה של קבוצות על בסיס חומרת הנגע. לדוגמה, ניתן להפריד מדידות של סולם מוטורי לארבע גפיים על בסיס חומרת הנגע כדי לקבל תוצאות ברורות יותר.

כאן, נתונים שנאספו מבדיקת אי-יציבות תנוחתית מראים שינויים בגפיים באותו צד הפגיעה (ips), בגפיים הפגועות ובגפיים בצד הנגדי לפגיעה (contra lesional) לאחר פגיעה בחוט השדרה. פגיעות חד-צדדיות בחוט השדרה עלולות לגרום לשינויים לא רק בגפה הפגועה או המושפעת, אלא גם בגפה שאינה פגועה. שימוש בבדיקת אי-יציבות תנוחתית לאחר פגיעה בחוט השדרה הצווארי הדגים כי הייתה השפעה משמעותית ממצב הפגיעה.

בנוסף, התזוזת הגפה הייתה ארוכה משמעותית בצד ה-IPS הפגוע של בעלי החיים הפגועים בהשוואה לבעלי חיים שעברו ניתוח sham. בעוד שמרחק ההתזוזה בגפה הקדמית ה-contral lesional היה קצר הרבה יותר בהשוואה לבעלי חיים מקבוצת ה-sham, כפי שמוצג באיור זה בנקודות זמן כרוניות לאחר הפגיעה, הן בעלי החיים מקבוצת ה-sham והן אלה מקבוצת ה-lesioned השקיעו פרקי זמן דומים באכילת פסטה. עם זאת, בעוד שגם בעלי החיים מקבוצת ה-sham וגם ה-alternators מקבוצת ה-lesioned אכלו פסטה באמצעות שתי כפות הרגליים במהלך תקופת הבדיקה, אחוז קטן יותר של non alternators פגועים קשות הצליחו להשתמש בגפיים הקדמיות ה-ips lesional שלהם כדי לאכול פסטה.

ניתן לבצע בדיקות אלו בפחות מחמש דקות לחולדה אם הן מבוצעות נכון. ניתן להשתמש בבדיקות ההתנהגות המתוארות כאן בשילוב עם בדיקות התנהגות קיימות אחרות, כגון בדיקות העדפת כף רגל בצילינדר (foot fault cylinder paw preference tests), ובבדיקות סולם תנועתיות של הגפיים (limb locomotive scale tests), כדי להעריך באופן מלא את תפקוד הגפיים בצד הפגוע (ipsilateral) וכן בצד הנגדי לפגיעה (contralateral) לאחר פגיעה בחוט השדרה הצווארי.