非対称遊歩道：非対称歩行研究のための新しい行動アッセイ

サマリー

ここでは、げっ歯類の正確なステッピングを定量化するためのプロトコルを提示します。皮質および脊椎中枢パターンジェネレータ信号は、閉塞した移動中に正確な足の配置に必要です。ここでは、正確なステップ行動を直接調べる新しい制約付き歩行タスクについて報告します。

要約

行動アッセイは、一般的に中枢神経系（CNS）における感覚運動障害の評価のために使用されます。げっ歯類で運動障害を定量化するための最も洗練された方法は、制約のない歩行地上の微小擾乱を測定することである（ 例えば 、手動のBBBスコアまたは自動キャットウォーク）。しかし、皮質の入力は脊髄中枢パターン発生器（CPG）によって生成される基本的な運動の生成に必要とされません。このように、制約のない歩行タスクは間接的にしかによる運動皮質の障害に運動障害をテストします。本研究では、小説、脊髄CPGに皮質の入力を評価し、正確な足の配置運動タスクを提案します。計装ペグ方が左右で非対称に運動障害を模倣対称および非対称運動タスクを課すために使用されました。私たちは、県と歩行時の前肢スタンス位相特性の20％農産物の変更の等距離間ストライドの長さからずれることを示しています歩幅を誤りました。さらに、我々は非対称の歩道は、皮質の制御信号によって生成された行動の結果の測定を可能にすることを提案します。これらの措置は、皮質損傷後の機能障害の評価に関連しています。

概要

生き残った個体群における脳卒中後の罹患率は、両方のヒトでの定量的評価のための課題を提起する神経学的障害¹のストロークと動物モデルを投稿粗大運動機能障害が含まれます。臨床の現場では、これらの運動障害は、大多数の患者が示す厳しいのではなく、中程度の障害に対してより敏感である主観的な基準を用いて測定されます。同様に、動物における損傷後の運動行動のような主観的評価は共通であり、 例えば 、バッソ、ビーティー、とブレスナハン（BBB）運動スケール法^2,3。これらの主観的な評価方法は、四足動物モデルおよびヒトにおける歩行リハビリテーション研究間の変換を支援しているが、個別の筋肉群の活性に関連する運動障害の詳細は、評価されていません。また、脳血管障害における運動障害の推定犯人として運動に運動皮質の貢献の評価、彼らはオープンフィールドまたはリニア歩行タスクに依存しているとしてだけで、間接的にも、最も新しい自動化された定量的方法^{4,5を使用して得ることができます} 。これらのタスクは、皮質の貢献を必要とせず、脊髄の神経機構、 すなわち 、神経損傷のほとんどの動物モデルで倹約された中枢パターン発生器（CPG）ネットワーク、 例えば 、spinalized動物⁶によって行うことができる^{- 。。8} 。これらの脊髄のメカニズムに不可欠な皮質の貢献は、実験的に予想される姿勢調整....

プロトコル

次のトレーニングパラダイムは、平均的な成人のスプラーグドーリーラットの位相調整の分析を採用しています。本明細書に記載されたプロトコルは、あなたの機関の動物のケアのガイドラインに従っていることを確認してください。本研究におけるすべての手順は、医学のウェストバージニア大学での実験動物福祉（OLAW）のための制度的動物実験委員会（IACUC）およびOfficeに基づいて行われた実験の使用のための国立衛生研究所のガイドラインを遵守していました動物。

1.機器のセットアップ

1. アルミニウムとブレースオープントップのプラスチックの箱は155センチメートルX 104センチメートル（ 図1）を測定し 、各コーナーにサポートとして、非対称歩道を構築します。同じ側​​に連続する各ペグは歩幅を定義するように、ボックスの周囲に沿って、別のペグの配置を可能にするために、両側の溝付きアルミバー付きのボックスの上部エッジを引き締めます。
2. それぞれの側に表さ条件を分離し、各コーナーに20センチメートル×20センチプラットフォーム（合計4）を配置します。この距離は、1匹のラットのステップサイクルによって横断距離を含めるために十分であるべきです。
   1. 20センチメートルX 1センチメートル×0.5センチ寸法のアルミ製のペグを使用してください。ベンドそれぞれの上部には、足配置プラットフォームを生成するために先端から2.5センチメ....

結果

図2は 、単一の代表的な主題のための運動の作業中に非対称性の分析を示します。 （ - 400 gで、 図3 250）の値は、個々に全ての被験者から（ 図2）式1および2を使用して、すべての条件について、図8の雌Sprague-Dawleyラットの複合データから計算しました。一般的に、前肢立脚相の変調は、歩行状態が好まれたために側（短いISL）の優先側（長いISL）上の立脚相がのより大きな部分を占める傾向にあったという概念と一致少ないました歩行減少の速度として好ま手足に比べてステップサイクル。

条件L9R6及びL6R9（ΔAI）から得られた対応する非対称性指数との差はconservativで一方向ANOVA（α= 0.05）、事後t検定を用いて試験しました MATLABでanova1とmultcompare

ディスカッション

この研究の理論的根拠は、非対称運動行動の正確な制御の変化を定量的に評価する行動タスクを開発することでした。脊髄CPGの存在は、しばらくの間機能的に実証されてきましたが、²⁰、そのメカニズム、および下行または感覚フィードバック経路からの調節入力を説明する解剖学的および機能的特徴は、過去10年まで特徴付けられていません^6,21,22。現在のコンセンサスは、固有の脊髄、感覚フィードバック、および下降コマンドが自発運動行動の生成に緊密に統合されているということです¹

本明細書に提示された非対称の正確な足の配置タスクは、皮質入力を必要とすることが知られているステッピングの器用な非対称制御に関与する制御システムに機能的に挑戦するように設計されています^23,24。このパフォーマンスは、下行皮質および脳幹制御への依存度が低い対称タスクと比較して評価されました。したがって、脊椎経路と下行経路の寄与を識別する機会があります。運動皮質は、移動、到達、姿勢調整中の筋肉相の調節に直接関与しているため9^{、10、2.......}

材料

この記事で使用された材料の一覧

名前	会社	カタログ番号	コメント
MATLAB®R2013a	MathWorks		デザインプラットフォーム、カスタムビデオ、ビデオ注釈ソフトウェア
、Sony HDR-CX380/B High Definition Handycam	、Sony	27-HDRCX330/B	ビデオ取得デバイス。
Jifクリーミーピーナッツバター - グルテンフリー454 g	JMスマッカーカンパニー		食品報酬刺激。
ショ糖錠剤 - チョコレート 1800 g	TestDiet	1811256	食品報酬刺激。
マンザニータウッドかじりスティックBioServe		W0016	食品報酬刺激のプレゼンテーション用。