Name: Comprensione completa dellalterazione dellandatura indotta dallinattività nei roditori (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2022-07-06T13:10:00.000+00:00
Duration: 4 min 37 s
Description: Scopri l'analisi tridimensionale del movimento articolare nei ratti dopo scarico degli arti posteriori. Questo protocollo fornisce parametri standardizzati per valutare alterazioni biomeccaniche dell'andatura.

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Questo studio è stato sostenuto in parte dalla Japan Society for the Promotion of Science (JSPS) KAKENHI (n. 18H03129, 21K19709, 21H03302, 15K10441) e dall'Agenzia giapponese per la ricerca e lo sviluppo medico (AMED) (n. 15bk0104037h0002).

Il presente studio è stato approvato dal Comitato sperimentale sugli animali dell'Università di Kyoto (Med Kyo 14033) ed eseguito in conformità con le linee guida del National Institute of Health (Guida per la cura e l'uso degli animali da laboratorio, 8a edizione). Per il presente studio sono stati utilizzati ratti Wistar maschi di 7 settimane. Uno schema che rappresenta la sequenza delle procedure è fornito nel fascicolo supplementare 1.
1. Familiarizzare i ratti con il tapis roulant che cammina
NOTA: Si prega di consultare la relazione13 precedentemente pubblicata per i dettagli relativi alla procedura.
<ol><li>Posiziona il ratto su un tapis roulant progettato per i roditori (vedi Tabella dei materiali). Nella prima sessione, consentire all'animale di esplorare il tapis roulant per abituarsi all'ambiente. NOTA: questo processo richiede circa 5 minuti.</li>
	<li>Aumentare gradualmente la velocità della cintura al livello desiderato (20 cm/s) e camminare con il topo. Utilizzare una scossa elettrica alla fine del tapis roulant se necessario14. NOTA: Una sessione di camminata dura circa 10-20 minuti.</li>
	<li>Ripetere questo processo a giorni alterni per 1 settimana o più frequentemente se necessario15,16,17. NOTA: iniziare il periodo di familiarizzazione 1 settimana prima del passaggio 2.</li>
	<li>Tenere i ratti in gruppi in gabbie (2-3 ratti in ogni gabbia) con un ciclo luce-buio di 12 ore. Fornire cibo e acqua ad libitum.</li>
</ol>2. Applicazione dello scarico degli arti posteriori ai ratti e creazione di marcatori articolari
NOTA: Sollevare gli arti posteriori del ratto usando filo e nastro adesivo attaccato alla coda come descritto nelle precedenti relazioni18,19,20. Assicurarsi che il filo e il nastro siano attaccati alla base della coda per evitare lo slittamento della pelle della coda. Monitorare accuratamente gli animali e regolare l'altezza di scarico o la tenuta del nastro, se necessario.
<ol><li>Sotto inalazione di isoflurano al 2-5% con una maschera anestetica, avvolgere la prima metà di una striscia di nastro adesivo lunga 30 cm attorno alla porzione prossimale della coda del ratto.</li>
	<li>Piegare un filo di cotone lungo 1 m (spago da cucina in cotone, diametro circa 1 mm) a metà. Fai un cappio legando un nodo al punto medio piegato di 50 cm. Il nodo deve essere a circa 5 cm dalla punta per lasciare un anello di circonferenza di 10 cm.</li>
	<li>Lasciare passare i restanti 15 cm del nastro adesivo una volta attraverso l'anello di filettatura per fissare il nastro. Avvolgere il nastro rimanente attorno alla porzione distale della coda.</li>
	<li>Fissare l'altra punta del filo sulla piattaforma aerea della gabbia. Tieni gli animali in una gabbia abbastanza alta da sollevare gli arti posteriori per la coda. Oltre allo scarico, fornire lo stesso ambiente di quelli per il gruppo Ctrl, ad esempio cibo, acqua e lettiera sul pavimento.</li>
	<li>Impostare i marcatori di giunzione e il software (vedere Tabella dei materiali) seguendo i passaggi seguenti. NOTA: Per i dettagli relativi a questo passaggio, vedere Wang et al.13.<ol><li>Sotto l'inalazione di isoflurano al 2-5%, attaccare marcatori semisferici colorati (diametro 3 mm) alla pelle rasata corrispondente ai punti di riferimento ossei. Mantenere il livello di isoflurano il più basso possibile per prevenire l'anestesia molto profonda.</li>
		<li>Assicurarsi che i punti di riferimento siano la colonna iliaca anteriore superiore (ASIS), il grande trocantere (articolazione dell'anca), l'articolazione del ginocchio (ginocchio), il malleolo laterale (caviglia) e la quinta articolazione metatarso-falangea (MTP)21. NOTA: dipingere la punta della punta se è necessario l'angolo della punta. Utilizzare un pennarello a base di olio (vedere Tabella dei materiali). La colla liquida è preferibile per l'adesivo poiché la forma liquida si asciuga più velocemente.</li>
	</ol></li>
</ol>3. Tracciamento dei marcatori utilizzando i video acquisiti
<ol><li>Apri l'app MotionRecorder (vedi Tabella dei materiali) e accendi il tapis roulant. Posizionare il topo sulla cintura del tapis roulant. NOTA: Le quattro telecamere per l'acquisizione video (vedi Tabella dei materiali) sono disposte lungo i bordi lunghi del tapis roulant: due telecamere su ciascun bordo, distanti circa 50 cm x 50 cm, rivolte verso il centro dell'area della cintura del tapis roulant.</li>
	<li>Aumentare la velocità del nastro fino a 20 cm/s. Mentre il topo inizia a camminare normalmente alla velocità desiderata, fai clic sull'icona Registra per avviare l'acquisizione video. Una volta ottenuti un numero sufficiente di passaggi (5 passaggi consecutivi, preferibilmente 10 passaggi), interrompere l'acquisizione facendo nuovamente clic sull'icona Registra . NOTA: acquisire dati su più animali in un unico esperimento. Prova fino a cinque volte per ogni ratto. Se un topo non cammina, catturane uno diverso e prova il primo più tardi. La velocità di acquisizione della fotocamera era di 120 fotogrammi/s.</li>
	<li>Aprire l'app 3DCalculator (vedere Tabella dei materiali) e il file video da analizzare.</li>
	<li>Ritaglia il video regolando la barra di scorrimento orizzontale in alto in modo da contenere un numero sufficiente di passaggi consecutivi. L'immagine acquisita cambia trascinando le icone delle punte finali della barra di scorrimento gialla.</li>
	<li>Per acquisire i marcatori, selezionare le legende dei marcatori facendo clic sulle legende dei marcatori sul modello dell'immagine stilista, trascinandole sul marcatore corrispondente sul video acquisito e rilasciando il pulsante. Questo processo assegna il colore del marcatore alla legenda del marcatore nell'immagine stilista. Ripeti questa procedura per tenere traccia di ogni marcatore.</li>
	<li>Fare clic sull'icona Traccia automatica . Se il sistema non traccia accuratamente i marcatori o il processo di tracciamento si interrompe a causa della perdita dei marcatori, passare alla modalità manuale. NOTA: questo processo automatico non si interrompe a meno che i marcatori non vengano persi. Se le interruzioni si verificano più spesso di ogni pochi fotogrammi, prendi in considerazione il riposizionamento degli indicatori persi.</li>
	<li>Se è necessaria la modalità manuale, fare clic sull'icona Manuale per cambiare. Fai clic sulla legenda del marcatore mancante sull'immagine stilizzata e sul marcatore corrispondente sul video. Il video procede con un fotogramma per ogni clic in modalità manuale. NOTA: Utilizzare app disponibili gratuitamente che consentono il clic automatico per evitare l'affaticamento di coloro che tracciano (digitalizzano) i marcatori (vedere Tabella dei materiali).</li>
</ol>4. Calcolo dei parametri desiderati
<ol><li>Apri l'app KineAnalyzer (vedi Tabella dei materiali) e carica il file.</li>
	<li>Vai al menu Visualizza > Modifica schema marcatore . Si apre la finestra "Modifica master marcatore". NOTA: i marcatori acquisiti hanno numeri semplici finché non vengono etichettati.</li>
	<li>Fare clic sull'etichetta desiderata (punto di riferimento) nella scheda marcatore , quindi fare clic sul colore desiderato. Questo processo designa ogni marcatore a un punto di riferimento specifico.</li>
	<li>Vai alla scheda dei collegamenti . Crea linee facendo clic su due marcatori consecutivamente. Questo processo crea linee che corrispondono a ciascun arto utilizzando marcatori etichettati.</li>
	<li>Assegnare colori alle linee create selezionando il colore desiderato dalla colonna Colore .</li>
	<li>Definite gli angoli assegnando linee di riferimento/spostamento e direzioni degli angoli. Vai alla scheda angolo. Dopo aver nominato l'angolo, assegna il vettore A (linea di riferimento) e il vettore B (linea in movimento) facendo clic sugli indicatori corrispondenti a ciascun punto di riferimento. Quindi, definite la direzione dell'angolo con un valore nella sezione Operate nella stessa scheda. NOTA: Per il presente studio, i parametri principalmente focalizzati su erano al centro della fase di posizione (midstance): KSt (angolo del ginocchio), ASt (angolo della caviglia), MHD (distanza dell'anca metatarso: equivalente all'altezza dell'anca, vedere la prossima sezione). L'angolo del ginocchio e l'angolo della caviglia sono stati definiti come l'angolo tra il femore e la tibia e la tibia e il quinto osso metatarsale, rispettivamente. Un angolo di 0° significa che il giunto era completamente flesso.</li>
	<li>Nella scheda distanza definire il parametro distanza (MHD). Selezionare due indicatori corrispondenti nella sezione Impostazione distanza . Saranno disponibili anche traiettorie articolari in funzione del ciclo di passi normalizzato. NOTA: la definizione di angoli/parametri deve essere eseguita una sola volta. Le impostazioni dei parametri saranno disponibili per valutazioni successive una volta completato questo processo di definizione.</li>
</ol>

<ol><li>Bloomfield, S. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Changes+in+musculoskeletal+structure+and+function+with+prolonged+bed+rest%5BTitle%5D)+AND+%22Medicine+and+Science+in+Sports+and+Exercise%22%5BJournal%5D)">Changes in musculoskeletal structure and function with prolonged bed rest.</a> Medicine and Science in Sports and Exercise. 29 (2), 197-206 (1997).</li>
<li>Booth, F. W., Roberts, C. K., Laye, M. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Lack+of+exercise+is+a+major+cause+of+chronic+diseases%5BTitle%5D)+AND+%22Comprehensive+Physiology%22%5BJournal%5D)">Lack of exercise is a major cause of chronic diseases.</a> Comprehensive Physiology. 2 (2), 1143-1211 (2012).</li>
<li>Walton, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Postnatal+development+under+conditions+of+simulated+weightlessness+and+space+flight%5BTitle%5D)+AND+%22Brain+Research+Reviews%22%5BJournal%5D)">Postnatal development under conditions of simulated weightlessness and space flight.</a> Brain Research Reviews. 28 (1-2), 25-34 (1998).</li>
<li>Canu, M. H., Falempin, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Effect+of+hindlimb+unloading+on+locomotor+strategy+during+treadmill+locomotion+in+the+rat%5BTitle%5D)+AND+%22European+Journal+of+Applied+Physiology+and+Occupational+Physiology%22%5BJournal%5D)">Effect of hindlimb unloading on locomotor strategy during treadmill locomotion in the rat.</a> European Journal of Applied Physiology and Occupational Physiology. 74 (4), 297-304 (1996).</li>
<li>Shpakov, A. V., Voronov, A. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Studies+of+the+effects+of+simulated+weightlessness+and+lunar+gravitation+on+the+biomechanical+parameters+of+gait+in+humans%5BTitle%5D)+AND+%22Neuroscience+and+Behavioral+Physiology%22%5BJournal%5D)">Studies of the effects of simulated weightlessness and lunar gravitation on the biomechanical parameters of gait in humans.</a> Neuroscience and Behavioral Physiology. 48 (2), 199-206 (2018).</li>
<li>Kawano, F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Tension-+and+afferent+input-associated+responses+of+neuromuscular+system+of+rats+to+hindlimb+unloading+and%2For+tenotomy%5BTitle%5D)+AND+%22American+Journal+of+Physiology+-+Regulatory%2C+Integrative+and+Comparative+Physiology%22%5BJournal%5D)">Tension- and afferent input-associated responses of neuromuscular system of rats to hindlimb unloading and/or tenotomy.</a> American Journal of Physiology - Regulatory, Integrative and Comparative Physiology. 287 (1), 76-86 (2004).</li>
<li>Canu, M. H., Falempin, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Effect+of+hindlimb+unloading+on+interlimb+coordination+during+treadmill+locomotion+in+the+rat%5BTitle%5D)+AND+%22European+Journal+of+Applied+Physiology+and+Occupational+Physiology%22%5BJournal%5D)">Effect of hindlimb unloading on interlimb coordination during treadmill locomotion in the rat.</a> European Journal of Applied Physiology and Occupational Physiology. 78 (6), 509-515 (1998).</li>
<li>Canu, M. H., Falempin, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Effect+of+hindlimb+unloading+on+two+hindlimb+muscles+during+treadmill+locomotion+in+rats%5BTitle%5D)+AND+%22European+Journal+of+Applied+Physiology+and+Occupational+Physiology%22%5BJournal%5D)">Effect of hindlimb unloading on two hindlimb muscles during treadmill locomotion in rats.</a> European Journal of Applied Physiology and Occupational Physiology. 75 (4), 283-288 (1997).</li>
<li>Walker, J. L., Evans, J. M., Meade, P., Resig, P., Sisken, B. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Gait-stance+duration+as+a+measure+of+injury+and+recovery+in+the+rat+sciatic+nerve+model%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Neuroscience+Methods%22%5BJournal%5D)">Gait-stance duration as a measure of injury and recovery in the rat sciatic nerve model.</a> Journal of Neuroscience Methods. 52 (1), 47-52 (1994).</li>
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<li>Ueno, M., Yamashita, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Kinematic+analyses+reveal+impaired+locomotion+following+injury+of+the+motor+cortex+in+mice%5BTitle%5D)+AND+%22Experimental+Neurology%22%5BJournal%5D)">Kinematic analyses reveal impaired locomotion following injury of the motor cortex in mice.</a> Experimental Neurology. 230 (2), 280-290 (2011).</li>
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<li>Wang, T., Ito, A., Tajino, J., Kuroki, H., Aoyama, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((3D+kinematic+analysis+for+the+functional+evaluation+in+the+rat+model+of+sciatic+nerve+crush+injury%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Visualized+Experiments%22%5BJournal%5D)">3D kinematic analysis for the functional evaluation in the rat model of sciatic nerve crush injury.</a> Journal of Visualized Experiments. (156), e60267(2020).</li>
<li>Canu, M. H., Garnier, C., Lepoutre, F. X., Falempin, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+3D+analysis+of+hindlimb+motion+during+treadmill+locomotion+in+rats+after+a+14-day+episode+of+simulated+microgravity%5BTitle%5D)+AND+%22Behavioural+Brain+Research%22%5BJournal%5D)">A 3D analysis of hindlimb motion during treadmill locomotion in rats after a 14-day episode of simulated microgravity.</a> Behavioural Brain Research. 157 (2), 309-321 (2005).</li>
<li>Gruner, J. A., Altman, J., Spivack, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Effects+of+arrested+cerebellar+development+on+locomotion+in+the+rat%3A+Cinematographic+and+electromyographic+analysis%5BTitle%5D)+AND+%22Experimental+Brain+Research%22%5BJournal%5D)">Effects of arrested cerebellar development on locomotion in the rat: Cinematographic and electromyographic analysis.</a> Experimental Brain Research. 40 (4), 361-373 (1980).</li>
<li>Bouët, V., Borel, L., Harlay, F., Gahéry, Y., Lacour, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Kinematics+of+treadmill+locomotion+in+rats+conceived%2C+born%2C+and+reared+in+a+hypergravity+field+%282+g%29%3A+Adaptation+to+1+g%5BTitle%5D)+AND+%22Behavioural+Brain+Research%22%5BJournal%5D)">Kinematics of treadmill locomotion in rats conceived, born, and reared in a hypergravity field (2 g): Adaptation to 1 g.</a> Behavioural Brain Research. 150 (1-2), 207-216 (2004).</li>
<li>Bojados, M., Herbin, M., Jamon, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Kinematics+of+treadmill+locomotion+in+mice+raised+in+hypergravity%5BTitle%5D)+AND+%22Behavioural+Brain+Research%22%5BJournal%5D)">Kinematics of treadmill locomotion in mice raised in hypergravity.</a> Behavioural Brain Research. 244, 48-57 (2013).</li>
<li>Morey-Holton, E. R., Globus, R. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Hindlimb+unloading+rodent+model%3A+Technical+aspects%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Applied+Physiology%22%5BJournal%5D)">Hindlimb unloading rodent model: Technical aspects.</a> Journal of Applied Physiology. 92 (4), 1367-1377 (2002).</li>
<li>Tajino, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Discordance+in+recovery+between+altered+locomotion+and+muscle+atrophy+induced+by+simulated+microgravity+in+rats%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Motor+Behavior%22%5BJournal%5D)">Discordance in recovery between altered locomotion and muscle atrophy induced by simulated microgravity in rats.</a> Journal of Motor Behavior. 47 (5), 397-406 (2015).</li>
<li>Liu, x, Gao, X., Tong, J., Yu, L., Xu, M., Zhang, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Improvement+of+Osteoporosis+in+Rats+With+Hind-Limb+Unloading+Treated+With+Pulsed+Electromagnetic+Field+and+Whole-Body+Vibration%5BTitle%5D)+AND+%22Physical+Therapy+%26+Rehabilitation+Journal%22%5BJournal%5D)">Improvement of Osteoporosis in Rats With Hind-Limb Unloading Treated With Pulsed Electromagnetic Field and Whole-Body Vibration.</a> Physical Therapy & Rehabilitation Journal. , (in print) (2022).</li>
<li>Thota, A. K., Watson, S. C., Knapp, E., Thompson, B., Jung, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Neuromechanical+control+of+locomotion+in+the+rat%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Neurotrauma%22%5BJournal%5D)">Neuromechanical control of locomotion in the rat.</a> Journal of Neurotrauma. 22 (4), 442-465 (2005).</li>
<li>Canu, M. H., Langlet, C., Dupont, E., Falempin, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Effects+of+hypodynamia-hypokinesia+on+somatosensory+evoked+potentials+in+the+rat%5BTitle%5D)+AND+%22Brain+Research%22%5BJournal%5D)">Effects of hypodynamia-hypokinesia on somatosensory evoked potentials in the rat.</a> Brain Research. 978 (1-2), 162-168 (2003).</li>
<li>Dupont, E., Canu, M. H., Falempin, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+14-day+period+of+hindpaw+sensory+deprivation+enhances+the+responsiveness+of+rat+cortical+neurons%5BTitle%5D)+AND+%22Neuroscience%22%5BJournal%5D)">A 14-day period of hindpaw sensory deprivation enhances the responsiveness of rat cortical neurons.</a> Neuroscience. 121 (2), 433-439 (2003).</li>
<li>Langlet, C., Bastide, B., Canu, M. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Hindlimb+unloading+affects+cortical+motor+maps+and+decreases+corticospinal+excitability%5BTitle%5D)+AND+%22Experimental+Neurology%22%5BJournal%5D)">Hindlimb unloading affects cortical motor maps and decreases corticospinal excitability.</a> Experimental Neurology. 237 (1), 211-217 (2012).</li>
<li>Trinel, D., Picquet, F., Bastide, B., Canu, M. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Dendritic+spine+remodeling+induced+by+hindlimb+unloading+in+adult+rat+sensorimotor+cortex%5BTitle%5D)+AND+%22Behavioural+Brain+Research%22%5BJournal%5D)">Dendritic spine remodeling induced by hindlimb unloading in adult rat sensorimotor cortex.</a> Behavioural Brain Research. 249, 1-7 (2013).</li>
<li>Alkner, B. A., Norrbrand, L., Tesch, P. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Neuromuscular+adaptations+following+90+days+bed+rest+with+or+without+resistance+exercise%5BTitle%5D)+AND+%22Aerospace+Medicine+and+Human+Performance%22%5BJournal%5D)">Neuromuscular adaptations following 90 days bed rest with or without resistance exercise.</a> Aerospace Medicine and Human Performance. 87 (7), 610-617 (2016).</li>
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<li>Parks, M. T., Wang, Z., Siu, K. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Current+low-cost+video-based+motion+analysis+options+for+clinical+rehabilitation%3A+A+systematic+review%5BTitle%5D)+AND+%22Physical+Therapy%22%5BJournal%5D)">Current low-cost video-based motion analysis options for clinical rehabilitation: A systematic review.</a> Physical Therapy. 99 (10), 1405-1425 (2019).</li>
</ol>

Gli autori dichiarano che non vi è conflitto di interessi.

L'alterazione degli ambienti porta a fluttuazioni degli aspetti funzionali e delle componenti muscolo-scheletriche dei sistemi locomotori26,27. Le aberrazioni nelle strutture o negli ambienti contrattili possono influire sulle capacità funzionali, persistendo anche dopo aver risolto le distorsioni meccaniche/ambientali19. L'analisi oggettiva del movimento aiuta a misurare quantitativamente queste abilità funzionali. Come mostrato sopra, l'...

La mancanza di attività fisica o il disuso porta al deterioramento degli effettori locomotori, come l'atrofia muscolare e la perdita ossea1 e il decondizionamento di tutto il corpo2. Inoltre, è stato recentemente notato che l'inattività influisce non solo sugli aspetti strutturali delle componenti muscolo-scheletriche, ma anche sugli aspetti qualitativi del movimento. Ad esempio, le posizioni degli arti dei ratti esposti a un ambiente di microgravità simulato erano diverse da quelle degli animali intatti anche 1 mese dopo la fine dell'intervento 3,4. Tuttavia, poco è stato riportato sui deficit di movimento causati dall'inattività. Inoltre, le caratteristiche di movimento complete dei deterioramenti non sono state completamente determinate.
L'attuale protocollo dimostra e discute l'applicazione della valutazione cinematica per visualizzare le alterazioni del movimento facendo riferimento ai deficit di movimento dell'andatura evocati attraverso il disuso nei ratti sottoposti a scarico degli arti posteriori.
È stato dimostrato che iperestensioni degli arti nel camminare dopo un ambiente di microgravità simulato sono osservate sia nell'uomo5 che negli animali 4,6,7,8. Pertanto, per l'universalità, ci siamo concentrati sui parametri generali in questo studio: angoli delle articolazioni del ginocchio e della caviglia e distanza verticale tra l'articolazione metatarso-falangea e l'anca (approssimativamente equivalente all'altezza dell'anca) nel punto medio della fase di posizione (midstance). Inoltre, nella discussione vengono suggerite potenziali applicazioni della valutazione cinematica video.
Una serie di analisi cinematiche può essere una misura efficace per valutare gli aspetti funzionali del controllo neurale. Tuttavia, sebbene le analisi del movimento siano state sviluppate dall'osservazione dell'impronta o dalla semplice misurazione su video acquisiti9,10 a sistemi di telecamere multiple11,12, i metodi e i parametri universali devono ancora essere stabiliti. Il metodo in questo studio ha lo scopo di fornire questa analisi congiunta del movimento con parametri completi.
Nel lavoro precedente13, abbiamo cercato di illustrare le alterazioni dell'andatura nei ratti modello di lesione nervosa utilizzando un'analisi video completa. Tuttavia, in generale, i potenziali risultati delle analisi del movimento sono spesso limitati a variabili predeterminate fornite nei quadri di analisi. Per questo motivo, il presente studio ha ulteriormente dettagliato come incorporare parametri definiti dall'utente che sono ampiamente applicabili. Le valutazioni cinematiche mediante analisi video possono essere di ulteriore utilità se vengono implementati parametri adeguati.

<table><tbody><tr><td>Nastro adesivo</td><td>NICHIBAN CO., LTD.</td><td>SEHA25F</td><td>Nastro adesivo per fissare il filo sulle code dei ratti per lo scarico degli arti posteriori</td></tr><tr><td>Apparecchio anestetico per piccoli animali</td><td>SHINANO MFG CO., LTD.</td><td>SN-487-0T Clicker</td><td></td></tr><tr><td>automatico</td><td>N.A.</td><td>N.A.</td><td>software gratuito disponibile per il download su PC (https://www.google.com/search?client=firefox-b-1-d&q=auto+clicker)</td></tr><tr><td>Telecamera CCD</td><td>Teledyne FLIR LLC</td><td>GRAS-03K2C-C</td><td>CCD (Charge-Coupled Device) telecamere per l'acquisizione video</td></tr><tr><td>Cotton Thread</td><td>N.A.</td><td>N.A.</td><td>Filo per appendere le code dei ratti al soffitto della gabbia</td></tr><tr><td>ISOFLURANO Soluzione per inalazione</td><td>Pfizer Japan Inc.</td><td>(01)14987114133400</td><td></td></tr><tr><td>Marcatore congiunto</td><td>TOKYO MARUI Co., Ltd</td><td>0,12 g BB</td><td>6 mm pallini softair che sono stati utilizzati come marcatori semisferici con modifica</td></tr><tr><td>Kine Analyzer</td><td>KISSEI COMTEC CO., LTD.</td><td>N.A.</td><td>Software per l'analisi</td></tr><tr><td>Konishi Aron Alpha</td><td>TOAGOSEI CO., LTD.</td><td>#31204</td><td>Super colla per attaccare marcatori sferici su segni di ratti</td></tr><tr><td>Registratore di movimento</td><td>KISSEI COMTEC CO., LTD.</td><td>N.A.</td><td>Software per la registrazione video</td></tr><tr><td>Pennarello</td><td>a vernice MITSUBISHI PENCIL CO., LTD</td><td>PX-21.13</td><td>Pennarello a vernice a base di olio per marcare le dita dei piedi degli animali</td></tr><tr><td>Apparato tridimensionale di cattura del movimento (KinemaTracer per piccoli animali)</td><td>KISSEI COMTEC CO., LTD.</td><td>N.A.</td><td>Sistema di analisi del movimento 3D composto da quattro telecamere (https://www.kicnet.co.jp/solutions/biosignal/animals/kinematracer-for-animal/ o https://micekc.com/en/)</td></tr><tr><td>Calcolatrice tridimensionale (3D)</td><td>KISSEI COMTEC CO., LTD.</td><td>N.A.</td><td>Software per il tracciamento dei marcatori</td></tr><tr><td>Tapis</td><td>roulant MUROMACHI KIKAI CO., LTD</td><td>MK-685</td><td>Tapis roulant dotato di alloggiamento trasparente, scossa elettrica e unità di controllo della velocità</td></tr><tr><td>Wistar Rats (maschio, 7 settimane)</td><td>N.A.</td><td>N.A.</td><td>Disponibile in commercio presso fonti animali sperimentali</td></tr></tbody></table>

comprensione completa dell'alterazione dell'andatura indotta dall'inattività nei roditori

Comprehensive Understanding of Inactivity-Induced Gait Alteration in Rodents

È noto che il disuso colpisce i sistemi neurali e che i movimenti articolari vengono alterati; Tuttavia, quali risultati mostrino correttamente queste caratteristiche non è ancora chiaro. Il presente studio descrive un approccio di analisi del movimento che utilizza la ricostruzione tridimensionale (3D) da acquisizioni video. Utilizzando questa tecnologia, sono state osservate alterazioni evocate dal disuso delle prestazioni di deambulazione nei roditori esposti a un ambiente di microgravità simulato scaricando l'arto posteriore dalla coda. Dopo 2 settimane di scarico, i ratti camminavano su un tapis roulant e i loro movimenti di andatura venivano catturati con quattro telecamere CCD (charge-coupled device). I profili di movimento 3D sono stati ricostruiti e confrontati con quelli dei soggetti di controllo utilizzando il software di elaborazione delle immagini. Le misure di esito ricostruite hanno rappresentato con successo aspetti distinti del movimento distorto dell'andatura: iperestensione delle articolazioni del ginocchio e della caviglia e posizione più elevata delle articolazioni dell'anca durante la fase di posizione. L'analisi del movimento è utile per diversi motivi. In primo luogo, consente valutazioni comportamentali quantitative anziché osservazioni soggettive (ad esempio, superato / fallito in determinati compiti). In secondo luogo, è possibile estrarre più parametri per soddisfare esigenze specifiche una volta ottenuti i set di dati fondamentali. Nonostante gli ostacoli per un'applicazione più ampia, gli svantaggi di questo metodo, tra cui l'intensità e il costo del lavoro, possono essere alleviati determinando misurazioni complete e procedure sperimentali.

12 animali sono stati assegnati in modo casuale a uno dei due gruppi: il gruppo di scarico (UL, n = 6) o il gruppo di controllo (Ctrl, n = 6). Per il gruppo UL, gli arti posteriori degli animali sono stati scaricati dalla coda per 2 settimane (periodo UL), mentre gli animali del gruppo Ctrl sono stati lasciati liberi. 2 settimane dopo lo scarico, il gruppo UL ha mostrato un modello di andatura distinto rispetto al gruppo Ctrl. La Figura 1 mostra traiettorie articolari normalizzate di soggett...

Il presente protocollo descrive il tracciamento / valutazione del movimento tridimensionale per rappresentare l'alterazione del movimento dell'andatura dei ratti dopo l'esposizione a un ambiente di disuso simulato.

Comprensione completa dell'alterazione dell'andatura indotta dall'inattività nei roditori

It is well known that disuse affects neural systems and that joint motions become altered; however, which outcomes properly exhibit these characteristics ...

Il nostro protocollo fornisce una procedura completa per determinare i parametri per l'analisi del movimento articolare. Le analisi del movimento congiunto sono spesso complicate a causa della mancanza di una definizione completa dei parametri. Mostriamo schemi standard di definizioni di parametri che sono universalmente applicabili ai campi correlati.Per iniziare, apri l'app MotionRecorder. Posizionare il topo sulla cintura del tapis roulant. Aumentare la velocità del nastro a 20 centimetri al secondo.Mentre il topo inizia a camminare normalmente alla velocità desiderata, fai clic sull'icona Registra per avviare l'acquisizione video. Una volta ottenuti da 5 a 10 passaggi consecutivi, interrompere l'acquisizione facendo clic sull'icona Registra. Apri l'app 3DCalculator e il file video da analizzare.Ritaglia il video regolando la barra di scorrimento orizzontale in alto, in modo da contenere un numero sufficiente di passaggi consecutivi. Per acquisire i marcatori, trascinate le legende dei marcatori sul modello stick-picture sul marcatore corrispondente sul video acquisito e rilasciate il pulsante. Fare clic sull'icona Traccia automatica.Se il sistema non traccia accuratamente i marcatori o il processo di tracciamento si interrompe a causa della perdita dei marcatori, passare alla modalità manuale facendo clic sull'icona Manuale. Fai clic sulla legenda del marcatore mancante sull'immagine stilizzata e sul marcatore corrispondente sul video. Apri l'app KineAnalyzer e carica il file.Vai su Visualizza e fai clic sul menu Modifica master marcatore. Si aprirà la finestra di modifica principale del marcatore. Fare clic sull'etichetta o sul punto di riferimento desiderato nella scheda "marcatore", quindi fare clic sul colore desiderato.Questo processo designa ogni marcatore a un punto di riferimento specifico. Quindi, nella scheda "link", crea linee che corrispondono a ciascun arto facendo clic su due marcatori consecutivamente. Assegnare colori alle linee create selezionando il colore desiderato dalla colonna Colore.Definire gli angoli nella scheda angolo. Dopo aver nominato l'angolo, assegna il vettore A come linea di riferimento e il vettore B come linea in movimento, facendo clic sugli indicatori corrispondenti a ciascun punto di riferimento. Quindi definite la direzione dell'angolo con un valore nella sezione operate" nella stessa scheda.Quindi, nella scheda distanza", definire il parametro distanza. Selezionare due indicatori corrispondenti nella sezione Impostazione distanza. Sei animali ciascuno è stato assegnato in modo casuale al gruppo di scarico, in cui gli arti posteriori dell'animale sono stati scaricati dalla coda per due settimane, o al gruppo di controllo, in cui gli animali sono stati lasciati liberi.Le traiettorie articolari normalizzate per il ginocchio e la caviglia durante la fase di posizione hanno mostrato che il gruppo scaricato ha mostrato ulteriori estensioni nel ginocchio e nella caviglia rispetto al gruppo di controllo. Due settimane dopo lo scarico, le misure quantitative come l'angolo del ginocchio nella posizione centrale e l'angolo della caviglia del gruppo scaricato erano significativamente maggiori di quelle del gruppo di controllo. Anche la distanza metatarso-anca, che è praticamente equivalente all'altezza dell'articolazione dell'anca a metà posizione, era considerevolmente più alta nel gruppo scaricato.Questo metodo ha fornito ai ricercatori i fondamenti di come determinare i parametri di movimento articolare. In questo modo possono impostare quadri specifici per affrontare le proprie domande di ricerca.

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Descriviamo un nuovo sistema di analisi dell'andatura, Paw-Print Analysis of Contrast-Enhanced Recordings (PrAnCER), un sistema automatizzato ad accesso aperto per la quantificazione delle caratteristiche dell'andatura nei ratti che utilizza un nuovo pavimento semitrasparente per quantificare l'andatura. Questo sistema è stato convalidato utilizzando il modello di aloperidol del morbo di Parkinson.

Analisi Paw-Print delle registrazioni con contrasto avanzato (PrAnCER): un sistema di analisi automatizzata dell'andatura a basso costo e ad accesso aperto per la valutazione dei deficit motori

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

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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

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Analisi automatizzata dell'andatura per valutare il recupero funzionale nei roditori con lesione da contusione del nervo periferico o del midollo spinale

Qui descriviamo il sistema RatWalker, costruito riprogettando l'apparato MouseWalker per adattarsi alle maggiori dimensioni e peso dei ratti. Questo sistema utilizza la riflessione interna totale frustrata (FTIR), l'acquisizione video ad alta velocità e il software di analisi ad accesso aperto per tracciare e quantificare i parametri dell'andatura.

Applicazione del sistema RatWalker per l'analisi dell'andatura in un modello genetico di ratto della malattia di Parkinson

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Scopri l'analisi tridimensionale del movimento articolare nei ratti dopo scarico degli arti posteriori. Questo protocollo fornisce parametri standardizzati per valutare alterazioni biomeccaniche dell'andatura.

Comprensione completa dell'alterazione dell'andatura indotta dall'inattività nei roditori

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