Cinematica e di reazione Determinazione terra Force: Un Quantificazione Abilità Dimostrazione Locomotore di Giovane adulto, mezza età, e Ratti geriatrica

Questo video mostra una procedura per misurare le forze di reazione al suolo e la cinematica degli arti posteriori in ratti che si comportano liberamente. I ratti vengono prima addestrati ad attraversare costantemente una pista per una ricompensa in cibo. Marcatori riflettenti poi posizionati in corrispondenza dei punti di riferimento anatomici topografici chiave per l'arto posteriore.

La registrazione video e i dati sulla forza di reazione al suolo vengono raccolti mentre l'animale si muove per la ricompensa in cibo. I marcatori riflettenti vengono digitalizzati e i dati vengono elaborati in modo retrospettivo. Differenze qualitative e quantitative nelle capacità locomotorie sono state osservate nei ratti di una varietà di modelli di malattia.

Ciao, mi chiamo Aubrey Webb. Sono un assistente professore presso la Facoltà di Medicina Veterinaria e presso l'Hotchkiss Brain Institute presso l'Università di Calgary a Calgary, Alberta, Canada. Il vantaggio principale di questa tecnica rispetto ai metodi esistenti come le scale di valutazione delle locomotive e altre misure finali è che questa tecnica fornisce dati sensibili, oggettivi e quantitativi per aiutare a differenziare le sottili differenze tra i gruppi di ratti locomotanti.

Questo metodo può aiutare a rispondere a domande chiave nel campo delle neuroscienze e dell'ortopedia, come ad esempio quali sono gli effetti di una potenziale terapia. Le implicazioni di questa tecnica si estendono alla terapia per vari modelli di malattia perché la probabilità di rivendicare l'assenza di effetti quando ce n'è uno è limitata. Utilizzando questa tecnica, tuttavia, questo metodo fornisce informazioni sulla locomozione dei ratti.

Può anche essere applicato ad altri sistemi come vari modelli di malattie neurologiche e ortopediche in una varietà di specie di animali. In generale, gli individui che non conoscono questo metodo avranno difficoltà perché l'analisi biomeccanica richiede molto tempo e pazienza e poiché è necessaria una conoscenza avanzata della biomeccanica per risolvere i problemi dell'analisi dei dati, questa metodologia è stata utilizzata in più specie per diversi decenni, anche se solo di recente è stata disponibile per l'uso nei roditori a causa delle attrezzature disponibili in commercio. Il primo passo per misurare le capacità locomotorie dei ratti è addestrare ogni animale ad attraversare una pista di enclos a superficie piana.

Dopo aver ricevuto i ratti da un fornitore di animali appropriato, gli animali dovrebbero essere acclimatati nella loro nuova casa. Per una settimana. Durante questo periodo di acclimatazione, metti diversi Cheerios nella gabbia del topo.

Gli animali quotidiani sono alimentati in modo limitato al loro fabbisogno energetico di mantenimento per prevenire l'obesità e garantire la motivazione a svolgere il compito in seguito. Maneggia ogni animale per 10-15 minuti al giorno per una settimana durante lo stesso periodo di tempo, posiziona ogni animale nella pista con Cheerios situato alle due estremità. Quando gli animali acquisiscono familiarità con il loro ambiente, iniziano a mangiare i Cheerios.

Una volta che l'animale si sente a proprio agio nel mangiare Cheerios all'interno della pista, deve essere condizionato operativamente a correre per tutta la lunghezza della pista per una ricompensa in cibo. Ciò si ottiene lanciando un quarto di un cheerio all'estremità opposta della pista dove è posizionato il topo. Una volta che il topo mangia questo cheerio, posiziona un altro quarto di cheerio all'altra estremità della pista.

Ripetere l'operazione fino a quando il ratto non si muove costantemente lungo la pista a una velocità di trotto costante. Mangiare il cheerio senza galoppare o saltare sopra il condizionamento degli animali a questo compito può portare a galoppare e saltare i cancelli, che biomeccanicamente sono più difficili da interpretare. Vediamo ora come condurre la posizione congiunta. Marcatura quattro.

L'analisi cinematica degli arti è inaffidabile a causa della postura gravemente accovacciata e del conseguente artefatto del movimento cutaneo imposto dal posizionamento di marcatori cutanei sui quattro arti. Invece, la cinematica degli arti anteriori deve essere ottenuta utilizzando la cinematografia a raggi X o la fluoroscopia. Pertanto, questo video descriverà esclusivamente il posizionamento dell'indicatore di posizione dell'articolazione Hindin.

Una volta che l'animale è stato anestetizzato, radere gli arti posteriori e il dorso fino al livello delle creste iliache. Quindi posizionare l'animale sdraiato esterno e posizionare gli arti posteriori in una posizione eretta approssimativa utilizzando una schiuma da imballaggio solida per sostenerlo con un segno di pennarello permanente non tossico. La maggior parte delle porzioni craniche delle creste iliache, la maggiore tranta del femore, la protuberanza tibiale laterale, l'articolazione tarsale e l'aspetto distale e laterale del quinto metatarso.

È necessaria l'evidenziazione quotidiana dei punti di riferimento anatomici precedentemente contrassegnati poiché i ratti rimuoveranno lentamente i marcatori attraverso un comportamento di toelettatura naturale. Vediamo ora come registrare i dati. Posizionare il volume di calibrazione all'interno dell'area predeterminata della pista.

Viene catturato un singolo fotogramma del volume di calibrazione all'interno della pista da ciascuna delle telecamere. Prima di avviare una sessione di registrazione, esaminare la vista da ciascuna telecamera. Assicurati che il campo visivo sia lo stesso di tutte e quattro le telecamere e che includa la pedana di forza al centro e una lunghezza della pista sufficiente per catturare due passi.

Tutti i segni calibrati lungo la lunghezza di ciascuno dei sondaggi sono digitalizzati. Questa fase di calibrazione è fondamentale prima della raccolta dei dati. Se la calibrazione non viene eseguita in modo accurato o non avviene immediatamente prima di una sessione di registrazione, tutti i dati risultanti saranno imprecisi e inutilizzabili.

Solo una volta che viene commesso un errore soddisfacente nella digitalizzazione, procedere alla raccolta dei dati della locomotiva immediatamente prima di posizionare l'animale sulla pista. Registrare il suo peso e far aderire i marcatori cutanei riflettenti conici ai segni di feltro predeterminati fatti sui punti di riferimento topografici degli arti posteriori. Una volta posizionati i marcatori sugli arti posteriori, siediti al computer e tieni in mano il marcatore dell'evento attaccato tramite il sistema motorio Vicon.

Utilizzando il file calibrato come modello, vengono creati diversi file prima della registrazione. In genere sono necessari da 25 a 30 file per garantire che vengano raccolte un numero sufficiente di esecuzioni, ovvero l'inclusione e la velocità. Una volta creati i file, inizia a raccogliere i dati.

Per prima cosa, spingi il topo a fare la spola all'interno della pista lanciando un quarto di pezzi di Cheerios alle due estremità della pista con un'attenta coordinazione e tempismo. Il marcatore di evento viene attivato all'inizio e appena prima che il ratto completi con successo un passaggio lungo la pista. Dopo aver esaminato la reazione del terreno grezzo, il tracciamento della forza e dopo aver registrato se gli arti sinistro o destro, colpiscono la piastra di forza, salvare e chiudere il file.

Devono essere registrati numeri uguali di colpi della piastra di forza dell'arto sinistro e destro. Il processo di registrazione dei dati di una determinata corsa viene ripetuto fino a quando non viene registrato un numero sufficiente di esecuzioni. Ora vediamo come analizzare i dati delle corse Dopo aver completato la raccolta dei dati per la cinematica e le forze di reazione al suolo, ogni corsa di ogni animale deve essere valutata per la velocità utilizzando il software vicon modus, due marcatori relativamente fissi.

Ad esempio, le ali dell'ileo possono essere utilizzate per valutare un punto virtuale tra i marcatori. In questo modo è possibile calcolare la velocità di questo punto virtuale in direzione orizzontale, includendo solo le corse in cui l'animale si muove tra i 60 e i 90 centimetri al secondo. Per l'analisi, sono necessarie un minimo di 10 esecuzioni.

Cinque corse in cui l'arto sinistro entra in contatto con la piattaforma di forza e cinque corse in cui l'arto destro entra in contatto con la piattaforma di forza. Una volta identificate le corse accettabili per ogni animale, è necessario completare la digitalizzazione dei marcatori cutanei rimanenti per compensare il movimento della pelle. La stima della posizione del ginocchio viene calcolata utilizzando la triangolazione, gli angoli dell'anca, del ginocchio e dell'articolazione H.

Le velocità e le accelerazioni sono determinate dalla posizione e possono essere valutati anche i tempi di oscillazione. I dati sulla forza di reazione al suolo raccolti simultaneamente vengono analizzati utilizzando lo stesso software, è possibile calcolare una varietà di variabili per le forze in ciascuna delle tre direzioni ortogonali. Utilizzando lo stesso software, è possibile calcolare una varietà di variabili per le forze in ciascuna delle tre direzioni ortogonali.

Ora mostreremo alcuni risultati rappresentativi per rappresentare l'utilità di questa forma di analisi delle locomotive. La cinematica e le forze di reazione al suolo sono state determinate per ratti wister femmine giovani, di mezza età e geriatrici. Da questa analisi, sono state riscontrate differenze legate all'età per le femmine di ratto wister.

In particolare, l'analisi della forza di reazione al suolo dimostra che i ratti geriatrici hanno una ridotta capacità di frenatura di quattro arti e tendono a utilizzare maggiormente gli arti posteriori per la stabilizzazione laterale rispetto agli altri gruppi di animali, l'analisi cinematica non ha rivelato alcuna differenza statistica tra ciascun gruppo. Sebbene dimostri che la cinematica può essere facilmente registrata praticamente da qualsiasi età del ratto durante il tentativo di eseguire questa procedura. È importante pesare l'animale immediatamente prima o immediatamente dopo la raccolta dei dati e calibrare attentamente il sistema prima della raccolta dei dati seguendo questa procedura.

Altri metodi, come l'elettrofisiologia clinica dell'intero animale, possono essere utilizzati per rispondere a ulteriori domande. Ad esempio, i risultati della forza cinematica e di reazione al suolo sono correlati alla rigenerazione neurale o a qualche altra forma più ampia di plasticità neuroanatomica, ad esempio nella rigenerazione dei nervi periferici? Dopo aver visto questo video, dovresti avere una buona comprensione di come raccogliere la forza di reazione al suolo e i dati cinematici degli arti posteriori da ratti che si comportano liberamente utilizzando attrezzature disponibili in commercio.