Name: Asimmetrica Passerella: A Novel comportamentale saggio per lo Studio Asymmetric Locomozione (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2016-01-15T13:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 19 s
Description: Scopri un metodo a basso costo per valutare le asimmetrie del passo nei ratti attraverso un compito di posizionamento preciso degli arti. Questo saggio comportamentale quantifica il controllo locomotorio e i contributi corticali.

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Kriss Franklin, Amanda Pollard e Justine Shaffer hanno assistito nell'addestramento degli animali e nella raccolta dei dati. Sarah Freeman e Alisa Ivanova hanno contribuito all'analisi dei dati. Questo studio è supportato da WVU School of Medicine Start-Up, NIH/NIGMS U54GM104942 e NIH CoBRE P20GM109098.

Il seguente paradigma formazione impiega l&#39;analisi delle rettifiche di fase del media per adulti Sprague-Dawley di ratto. Assicurarsi che il protocollo qui descritto è in conformità con le vostre linee guida per la cura degli animali istituzionali. Tutte le procedure di questo studio sono stati eseguiti in conformità con la cura e l&#39;uso Comitato Animal Istituzionale (IACUC) e Ufficio per Laboratory Animal Welfare (OLAW) alla West Virginia University School of Medicine e si conforma al National Institutes of linee guida di salute per l&#39;uso delle sperimentale animali. 1. apparecchiature di installazione <ol><li> Costruire la passerella asimmetrica come una scatola di plastica open-top rinforzato con supporti in alluminio ad ogni angolo misura 155 cm x 104 cm (Figura 1). Brace i bordi superiori della scatola con barre di alluminio scanalati su entrambi i lati per consentire il posizionamento alternato piolo, lungo il perimetro della scatola, in modo che ciascun piolo consecutive sullo stesso lato definisce la lunghezza del passo. </li&gt; <li> Inserire un 20 cm x 20 cm piattaforma su ogni angolo (quattro totale) che separa le condizioni rappresentate su ciascun lato. Questa distanza deve essere sufficiente per l&#39;inserimento della distanza percorsa da un singolo ciclo del passo ratto. <ol><li> Utilizzare pioli in alluminio con dimensioni di 20 cm x 1 cm x 0,5 cm. Piegare la parte superiore di ogni spina 2,5 cm dalla punta a produrre una piattaforma di posizionamento del piede. </li><li> Fissare i picchetti alle barre scanalate con scorrevole parentesi all&#39;interno attraverso i fori lavorati alla stessa distanza per assicurare livello di posizionamento orizzontale. Regolare le posizioni con un cacciavite e un righello. Utilizzare una larghezza piolo 1 centimetro che corrisponde approssimativamente alla dimensione media topo zampa; pioli più sottili o più ampi sono o disagio o aumentare la variabilità posizionamento del piede. </li></ol></li><li> Manipolare il posizionamento perno su ogni lato per produrre uno dei tre precise condizioni sfida stepping. <ol><li> Produrre un compito motorio simmetrica con una lunghezza di passo 15 centimetri (SL15) impostando la sinistra inter-falcata lunghezza (l ISL) e proprio la lunghezza tra falcata (r ISL) alla metà della lunghezza del passo (7,5 cm). </li><li> Imporre una condizione simmetrica aggiuntivo (SL12) cambiando l ISL e r ISL lunghezze a 6,0 cm. </li><li> Produrre i compiti asimmetrici cambiando la distanza tra pioli sui lati sinistro e destro, definito dalla lunghezza inter-passo. Per sfidare il sistema motorio asimmetrico, modificare la ISL L e R ISL del 20% per imporre brevi inter-stride lunghezze sia sulla sinistra (condizione L6R9) oppure a destra (L9R6) laterali. Il CM perturbazioni 1,5 impongono l ISL di 6 cm e r ISL di 9 cm per la condizione L6R9, o l ISL di 9 cm ed una ISL r di 6 cm per la condizione L9R6 </li></ol></li><li> Per ratti, mantenere la lunghezza del passo per tutte le condizioni tranne SL12 a un preferito di 15 cm. </li><li> Per comodità, assegnare ciascun lato lungo della passerella una condizione asimmetrica favorendo sinistro o il right lato del soggetto, riservando due lati corti per la condizione di controllo simmetrica. </li><li> Setup una telecamera ad alta definizione con una frequenza di campionamento di almeno 60 Hz in modo che il posizionamento degli arti pioli è ostruita con fotocamera punta perpendicolarmente alla passerella con il campo visivo che copre circa 7 passi. Il primo e l&#39;ultimo passo in prossimità di piattaforme vengono ignorate. </li></ol> 2. Formazione su Apparatus <ol><li> Si prega di utilizzare le risorse di formazione standard, ad es., NIH Formazione in base Biomethodology per topi di laboratorio, per familiarizzare con la formazione generale del comportamento dei roditori. </li><li> All&#39;inizio della formazione, acclimatare soggetti ponendo e ricompensandoli sulla piattaforma 20 x 20 centimetri per almeno 5 minuti. Poi, guidare gli animali attraverso un accordo piolo con un 1 cm Lunghezza inter-falcata alla prossima piattaforma per la presentazione di una ricompensa in cibo. Premiare gli animali verbalmente e con carezze per raggiungere la piattaforma. </li><li> After 5 piste di allenamento, spazio i pioli un extra di 1 - 2 cm di distanza e svolgere i prossimi 5 piste di allenamento. Il numero di ripetizioni elencato qui è sufficiente a produrre statisticamente appropriata dimensione del campione (20 - 35 gradini). <ol><li> Se l&#39;animale acquisisce il compito più lentamente, come giudicato dalla consistenza di passo (senza sosta) e la postura (schiena arcuata), per poi focalizzarsi formazione sul rafforzamento di queste competenze alle brevi lunghezze falcata (S12) prima di riprendere formazione sui lunghi passi ( S15) alla fine si avvicina la lunghezza del passo desiderato. </li><li> Se la nuova spaziatura induce ansia o disagio con il compito, riaggiustare i pioli per l&#39;impostazione precedente e ripetere il paradigma di formazione. </li><li> Procedere con questa formazione fino a quando la lunghezza corretta inter-falcata si ottengono per le quattro condizioni e le norme locomotore sono soddisfatte. Nella nostra esperienza, i ratti rispondono bene a incoraggiamento vocale come spunti per avviare un processo. Il test può essere eseguito lo stesso giorno come formazione previstoi soggetti sono motivati ​​per eseguire l&#39;operazione. Nota: Le norme locomotorie sono le seguenti: a piedi è coerente e non comporta arresti o passi falsi; testa alla maschietta è minima; la parte posteriore è arcuato e la coda è sollevata durante la locomozione; ogni arto è chiaramente visibile da una vista ortogonale della passerella a insorgenza e offset di fase di appoggio. Questo processo di selezione è essenziale come il presente studio si concentra solo a camminare piuttosto che altri comportamenti gaiting. </li></ol></li></ol> 3. Prove e analisi dei dati <ol><li> Animali da esperimento sui compiti S12, S15, L9R6, e L6R9 (descritti nella sezione 1.3) con disegno randomizzato sessione. Usa pause per evitare di adattamento all&#39;interno di un compito. </li><li> Sessioni di registrazione con fotocamera ad alta definizione, con una frequenza di campionamento di almeno 60 Hz. Importa registrazioni video senza re-campionamento in software di video editing e selezionare solo le attacchi a piedi per ulteriori analisi. </li><li> Mark insorge e offset delle fasi cinematichein registrazioni video di ogni soggetto. </li><li> Qui, utilizzare il software personalizzato chiamato Videoa scritto in Matlab per identificare manualmente il tempo della posizione insorgenza e offset per ogni arto su base fotogramma-per-fotogramma, dove posizione insorgenza è indicato dalla perdita dell&#39;effetto movimento associato al posizionamento degli arti sulla un piolo, e la posizione di offset, che si verificano al momento della comparsa di arto lift-off, è indicato per la prima prova di motion blur. </li><li> Calcolare la durata della fase di oscillazione come il tempo rimanente tra due consecutivi esacerbazioni stance cinematiche. Escludere qualsiasi comportamento non è coerente con overground camminare quadrupede, ad es., Quando l&#39;andatura contiene un doppio fase di oscillazione (entrambi arti anteriori o zampe posteriori da terra), dal procedimento di analisi. </li><li> Tracciare la durata di ogni fase in funzione della durata del ciclo corrispondente passo. Cattura il rapporto con il modello di regressione lineare (Tphase = B1 + B2 * Tc) ottenuto per ogni arto, dove Tc è la durata del ciclo, è l&#39;e Tphaseither Te posizione estensore legati o Tf, che è l&#39;oscillazione flessori riscontrato, e B1 e B2 sono costanti empiriche (offset e slope) del modello di regressione. Nota: La pendenza (B2) rappresenta la quantità di variazione della durata di fase con il cambiamento di velocità di locomozione. </li><li> Utilizzare Equazioni 1 e 2 (Figura 2C) per ogni arto per calcolare l&#39;indice di asimmetria (AI). Entrambe le equazioni hanno la stessa forma di un semplice rapporto che normalizza la differenza dei due valori alla loro somma. <ol><li> Con l&#39;equazione 1, calcolare la differenza orizzontale (AI h) che utilizza la differenza tra pendii di modulazione posizione di sinistra (L) e destro (r) arti. Analogamente, calcolare l&#39;asimmetria verticale (AI v) utilizzando le piste da anteriore / anteriore (a) e posteriore (p) arti posteriori /. Il risultato dell&#39;applicazione di queste due equazioni è l&#39;insieme di dati di 4 punti xy corrispondenti a 1) forelimb asimmetria, &lt;em&gt; AAI h; 2) l&#39;asimmetria degli arti posteriori, Pai h; 3) a sinistra zampa anteriore-hindlimb asimmetria, LAI v; 4) l&#39;asimmetria degli arti posteriori zampa anteriore-destra, Raï v. </li><li> Tracciare questi valori come patch (Figura 2B) per la rappresentazione visiva di asimmetria in tutte le arti. </li></ol></li><li> Calcolo indici diagonalità (DI) per valutare l&#39;accoppiamento diagonale tra parametri di una zampa anteriore e del suo arti posteriori controlaterale (Equazione 3, Figura 2C). </li><li> Testare il DI, nonché la differenza di quattro IA tra le condizioni di asimmetria opposte (ΔAI = | AIL9R6 - AIL6R9 |) per la significatività statistica utilizzando ANOVA al confronto post-hoc di mezzi analisi 19 </li></ol>

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</ol>

Gli autori non hanno nulla da rivelare.

Il razionale di questo studio è stato quello di sviluppare un compito comportamentale che valuti quantitativamente i cambiamenti nel controllo preciso dei comportamenti locomotori asimmetrici. L'esistenza del CPG spinale è stata dimostrata funzionalmente da tempo20, ma le caratteristiche anatomiche e funzionali che descrivono il suo meccanismo, così come i suoi input modulatori da vie discendenti o di feedback sensoriale, non sono state caratterizzate fino all'ultimo decennio6,21,22. L'attuale conse...

Post-ictus morbilità nella popolazione superstite comprende menomazioni motorie che rappresentano una sfida per la valutazione quantitativa di entrambi gli esseri umani dopo l&#39;ictus e animali modelli di danno neurologico 1. In ambito clinico, queste difficoltà motorie sono valutate con criteri soggettivi che sono più sensibili al deterioramento grave piuttosto che moderata esibito dalla maggior parte dei pazienti. Allo stesso modo, tali valutazioni soggettive del comportamento motorio post-infortunio negli animali sono comuni, ad esempio., Basso, Beattie e Bresnahan (BBB) ​​scala locomotore metodo 2,3. Mentre questi metodi di valutazione soggettivi stanno aiutando traduzione tra gli studi di riabilitazione andatura in modelli animali quadrupedi e gli esseri umani, i dettagli di deficit motori associati all&#39;attività dei gruppi muscolari separati non sono valutati. Inoltre, la valutazione del contributo corticale motore locomozione, come il colpevole putativo di deficit motorio in un incidente cerebrovascolare,può essere ottenuto solo indirettamente anche utilizzando metodi quantitativi più nuovi automatizzate 4,5, in quanto si basano sul campo aperto o compiti lineari piedi. Queste attività non richiedono contributo corticale e possono essere eseguite dai meccanismi neurali del midollo spinale, animali cioè, il generatore di pattern centrale (CPG) della rete che è risparmiata nella maggior modelli animali di danno neuronale, ad esempio, spinalized 6 -.. 8 . Contributo corticale essenziale a questi meccanismi spinali è stata sperimentalmente coinvolto in compiti che richiedono anticipato aggiustamenti posturali 9 e raggiungendo 10, così come precisa un passo 10. Inoltre, molti danni neurologici è asimmetrica; per esempio, ictus provoca emiparesi, cioè, debolezza su un lato del corpo, che si traduce in un andatura asimmetrica 11 -. 14. L&#39;asimmetria di andatura emiplegica è prodotto da spatiotempor asimmetricaattivazione muscolare al manifesta più significativamente abbreviando la fase di appoggio estensore associata e l&#39;allungamento della fase di oscillazione flessori-associato del ciclo gradino sul lato paretico 15,16. Questa tendenza non è stato ancora esplorato attraverso una gamma di velocità locomotore in animali sani o paretici. In questo studio, abbiamo utilizzato l&#39;analisi della fase durata caratteristiche 17 che descrive la relazione tra la durata delle fasi di oscillazione o una posizione in funzione della durata del ciclo in ogni passaggio. Il modello di regressione lineare ottenuta è stata poi ulteriormente descritto con l&#39;analisi di asimmetria in tutte le arti. Descriviamo un metodo a basso costo romanzo per valutare l&#39;attività di input corticali decrescente nel sistema motorio degli animali quadrupedi basati su un compito preciso passo locomotore. Questo compito è stato progettato per sfidare la corteccia motoria imponendo esigenze di posizionamento del piede in un area di ripartizione naturale di velocità a piedi. Inoltre, I requisiti piede-posizionamento sono manipolati a sfidare preferenzialmente sul lato sinistro o destro del sistema motorio. In un compito motorio simile, Metz e Whishaw (2009) hanno esaminato i tassi di fallimento, il numero di passi perse sul irregolare passerella gradino, nei ratti. Il nostro metodo è gratuita per questo studio precedente, e in dettaglio la qualità del controllo fase &quot;di successo&quot; 18 passi.

<table><tbody><tr><td>MATLAB&reg; R2013a</td><td>Piattaforma di progettazione MathWorks</td><td></td><td>per software di annotazione video personalizzato</td></tr><tr><td>Sony HDR-CX380/B Handycam ad alta definizione</td><td>Sony</td><td>27-HDRCX330/B</td><td>Dispositivo di acquisizione video.</td></tr><tr><td>Jif Burro Cremoso di Arachidi - Senza Glutine 454 g</td><td>J.M. Smucker Company</td><td></td><td>Stimolo di ricompensa alimentare.</td></tr><tr><td>Saccarosio Tablet - Cioccolato 1800 g</td><td>TestDiet</td><td>1811256</td><td>Stimolo di ricompensa alimentare.</td></tr><tr><td>Manzanita Legno Rosicchiare Bastoncini</td><td>BioServe</td><td>W0016</td><td>Per la presentazione di stimolo di ricompensa alimentare.</td></tr></tbody></table>

asimmetrica passerella: a novel comportamentale saggio per lo studio asymmetric locomozione

Asymmetric Walkway: A Novel Behavioral Assay for Studying Asymmetric Locomotion

Saggi comportamentali sono comunemente usati per la valutazione di deterioramento sensorimotor nel sistema nervoso centrale (CNS). I metodi più sofisticati per quantificare deficit locomotori nei roditori è di misurare i disturbi minuto di vincoli andatura overground (ad es., Il punteggio BBB manuale o passerella automatizzato). Tuttavia, input corticali non sono necessari per la generazione di locomozione base prodotta dal generatore spinale modello centrale (CPG). Così, i compiti non vincolati a piedi prova deficit locomotori da deterioramento corticale motore solo indirettamente. In questo studio, si propone un nuovo, preciso compito motorio piede posizionamento che valuta input corticali al midollo CPG. Un peg-way strumentati è stato utilizzato per imporre compiti locomotore simmetrici e asimmetrici che mimano deficit lateralizzati movimento. Dimostriamo che il trasferimento dal equidistanti lunghezze inter-falcata di 20% producono cambiamenti nelle caratteristiche di fase posizione degli arti anteriori durante la locomozione con prefsbagliato lunghezza del passo. Inoltre, proponiamo che la passerella asimmetrica consente misurazioni di risultati comportamentali prodotte da segnali di controllo corticali. Queste misure sono rilevanti ai fini della valutazione di danno dopo danno corticale.

Figura 2 mostra l&#39;analisi di asimmetria durante l&#39;attività locomotoria per un singolo soggetto rappresentativo. I valori sono stati calcolati per ogni condizione con l&#39;equazione 1 e 2 da tutti i soggetti individualmente (Figura 2) e da dati compositi di 8 femmina Sprague-Dawley (250 - 400 g, Figura 3). Generalmente, la modulazione di fase statica forelimb era minore per il lato in cui la condizione locomozione stata favorita ...

Qui, presentiamo un protocollo per quantificare il passaggio preciso nei roditori. I segnali del generatore del pattern corticale e del diagramma centrale spinale sono necessari per un posizionamento preciso del piede durante la locomozione ostruita. Riportiamo qui il nuovo compito di camminata vincolata che esamina direttamente il comportamento preciso del passo.

Asimmetrica Passerella: A Novel comportamentale saggio per lo Studio Asymmetric Locomozione

Behavioral assays are commonly used for the assessment of sensorimotor impairment in the central nervous system (CNS). The most sophisticated methods for ...

Questo video presenta un nuovo metodo economico per valutare le asimmetrie della deambulazione nei ratti, utilizzando un compito preciso di posizionamento degli arti locomotori. Le durate delle fasi a un'ampia gamma di velocità di cammino della deambulazione quadrupede vengono utilizzate per calcolare un indice atto a valutare le capacità degli animali. La nostra motivazione era sviluppare un compito comportamentale che valutasse quantitativamente i cambiamenti nel controllo preciso di comportamenti locomotori simmetrici.Questo compito offre l'opportunità di distinguere i contributi di una via discendente alla regolazione della fase locomotoria. Ad esempio, registrazioni simultanee o stimolazioni nella corteccia motoria indicherebbero un contributo alla modulazione delle fasi muscolari in questo compito. Costruire l'apparato come una scatola di plastica aperta in alto con supporti in alluminio in ogni angolo.Includere una struttura composta da una ringhiera in alluminio scanalato per offrire flessibilità nella posizione dei pioli. La disposizione dei pioli determina la lunghezza del passo imposta all'animale. In ciascuno dei quattro angoli, posizionare una piattaforma quadrata di 2

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Il ramo scala camminare compito è un nuovo test per valutare a piedi qualificati e misurare sia degli arti posteriori e la zampa anteriore collocamento, passo-passo, e tra arti coordinamento.

Il ramo Ladder Walking attività: un sistema di punteggio e la sua applicazione pratica.

Descriviamo un metodo per registrare l'attività motoria, programmata per il segnale elettrico registrato contatto tarsale in un insetto legati, camminare su una superficie scivolosa. Questo è utilizzato per studiare le basi neurali del comportamento adattivo sotto l'influenza della ridotta interazione meccanica tra le gambe attraverso il substrato.

Studiare le basi neurali del comportamento adattivo Locomotore in Insetti

Questo video descrive l'uso di video e software di tracciamento per registrare il movimento dei vermi in un'arena. Il protocollo di esempio misura l'effetto dell'esposizione all'etanolo sulla locomozione dei vermi.

C. elegans Tracciamento del movimento: un metodo per valutare la locomozione nei vermi

In questo video, descriviamo la procedura di test dell'impronta e la relativa analisi per valutare l'andatura e la coordinazione motoria nei topi.

Valutazione dell'andatura mediante analisi dell'impronta: un metodo per testare la coordinazione motoria nei topi

Questo protocollo descrive un sistema flessibile, a basso costo per la misurazione della deambulazione del mouse in un'analisi di attività di campo aperto. Vi mostriamo un saggio di deambulazione di 6 minuti basato su questo sistema rileva una diminuzione nel movimento volontario nei topi mdx che distingue accuratamente miglioramento in un salvataggio di muscolo-specific di questi animali.

Un'analisi semplice e a basso costo per la misurazione della deambulazione in modelli murini di distrofia muscolare

In questo studio, dimostriamo l'uso dell'analisi cinematica andatura basato su piano ventrale di imaging per monitorare i cambiamenti sottili nella coordinazione motoria, come pure la neurodegenerazione con l'avanzare dell'età in modelli murini (ad es., endophilin mutante linee del mouse).

Analisi del passo di età-dipendente motorie in topi con il Neurodegeneration

Presentato qui è un protocollo per raccogliere e analizzare la cinematica tridimensionale della locomozione quadrupede nei roditori per studi preclinici.

3D Kinematic Gait Analysis for Preclinical Studies in Rodents

L'analisi dell'impronta è un'alternativa a basso costo ai programmi di analisi dell'andatura digitalizzata per i ricercatori che quantificano le anomalie di movimento nei topi. A causa della sua velocità, semplicità e potenziale longitudinale, è ideale per la fenotipizzazione comportamentale dei modelli murini.

Analisi dell'andatura a basso costo per la fenotipizzazione comportamentale dei modelli murini delle malattie neuromuscolari

Forniamo un protocollo per la valutazione del comportamento motorio tramite una batteria di test comportamentale nei ratti dopo una lesione da schiacciamento del nervo sciatico.

Valutazione multifattoriale del comportamento motorio nei ratti dopo la lesione unilaterale da schiacciamento del nervo sciatico

Viene fornita una pipeline sperimentale per descrivere quantitativamente il modello locomotore dei topi che camminano liberamente utilizzando il toolbox MouseWalker (MW), che va dalle registrazioni video iniziali e dal tracciamento all'analisi post-quantificazione. Un modello di lesione da contusione del midollo spinale nei topi viene impiegato per dimostrare l'utilità del sistema MW.

Utilizzo di MouseWalker per quantificare la disfunzione locomotoria in un modello murino di lesione del midollo spinale

Qui presentiamo un protocollo per un test comportamentale versatile sviluppato di recente, il ladder beam test. Questo test ha il vantaggio di rilevare una sottile atassia cerebellare causata da un difetto dell'azione dell'ormone tiroideo nel sistema nervoso centrale rispetto ai test comportamentali convenzionali che valutano le prestazioni motorie.

Un metodo comportamentale versatile per studiare gli effetti dell'ormone tiroideo sulla funzione cerebellare

Scopri un metodo a basso costo per valutare le asimmetrie del passo nei ratti attraverso un compito di posizionamento preciso degli arti. Questo saggio comportamentale quantifica il controllo locomotorio e i contributi corticali.

Asimmetrica Passerella: A Novel comportamentale saggio per lo Studio Asymmetric Locomozione

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