コントラスト強化録音(PrAnCER)の足プリント解析:運動不足を評価するための低コストでオープンアクセスの自動歩行解析システム

私たちは、商用歩行システムにユーザーフレンドリーで手頃な価格で正確な代替手段である新しい歩行分析システムを発表しています。正しい照明で半透明の床を使用すると、動物の体を隠しながら、ハイコントラストの足のプリントを作成します。当社のシステムは、脊髄や神経損傷、神経変性疾患、神経筋疾患など、幅広い損傷および疾患モデルの運動機能を評価するために使用できます。

当社の歩行装置と自動プログラムPrAnCERの両方が、異なる設定や動物モデルに合わせて簡単に適応させることができます。歩行解析の歩道を設置するには、透明なプレキシガラスの床に透明なプレキシガラスで囲まれた歩道を置き、歩道と同じ幅にカットされた16ポンドの製図ベラムで床を覆います。次に、少なくとも30フレーム/秒のフレームレートを持つカメラを歩道の真ん中に捉え、1フィートあたり約2インチ離れた場所に18個の発光ダイオードを備えた12ボルトの発光ダイオードライトのストリップを確保し、歩道の床から1インチ上にトラックを排除します。

動物を歩道に慣らすには、歩行歩道の端の表面レベルにラットホームケージを置いてゴールボックスとして機能し、ラットが歩道の長さを手から歩いて家のケージまで歩くようにします。ネズミは、多くの場合、ホームケージに飛び降りる前に周りを見て回るために歩道の端に停止します。ネズミが歩道を出るのに1分以上かかる場合は、動物に優しいプッシュでホームケージに入るように促します。

ネズミが振り向いたら、小さなプレキシガラスを使って歩道の始端を塞ぐ。ラットが凍結することなく安定したペースで歩道を横断するのが快適な場合は、ウェブカメラソフトウェアの設定を調整して足のプリントの最も明確な画像を達成し、各実行を別々に記録し、自動分析プログラムで使用するために適切なランにラベルを付けます。ベラムに斑点や破片がないことを確認した後、ラットが歩道に入る数秒前に記録を開始し、ラットが歩道を出てホームケージに入ると停止します。

記録されたビデオは、動物の運動機能を正確に反映するために、一時停止または加速なしで発生する少なくとも4つの連続したステップをキャプチャすることを確認することが重要です。各ラットの後にエタノールで歩道を拭き取り、必要に応じてベラムを交換します。歩行記録の分析のために、分析するすべてのビデオを1つのフォルダに入れ、コントラスト強化された録音の足の印刷分析、またはPrAnCER、Pythonスクリプトを実行します。

ポップアップメニューで、ビデオのフォルダを選択するフォルダをクリックし、必要に応じて分析に適したカスタムオプションを選択します。完了したら[続行]をクリックします。歩道のイメージ上で対象領域を定義するには、左クリックで上端を定義し、右クリックして下端を定義します。

表示されるボックスが正しい場合は、N キーを押して続行します。プログラムは自動的に実行されます。PrAnCER が完了したら、端末で Enter をクリックしてプログラムを終了します。

次に、Python スクリプト、Gait エディタ グラフィック ユーザー インターフェイスを実行し、各ビデオに適した MP4 ファイルを選択して、PrAnCER によって出力されるイメージを手動で確認します。誤認された印刷またはマージされた印刷物を必要に応じて修正します。空間的および時間的な歩行パラメータを抽出するには、Python スクリプトパラメータアナライザを実行し、解析するヒンドプリントの数と分析するビデオのフォルダを選択します。

次に、[続行] をクリックして、いくつかの共通の歩行パラメータを含む各ビデオの csv ファイルを出力します。手動採点と同一ではありませんが、PrAnCERは高い精度で実行し、歩行の信頼性の高い尺度を生成します。比較のために、コントロールビデオのグループからの結果をここに示します。

ストライド長さのPrAnCER分析は手動採点と有意に異ならなかったが、支持体測定の基盤に有意な差が認められた。これは、検出誤差ではなく、センタリング選択の差異が原因である可能性があります。高用量ハロペリドールで治療された動物では、ストライド長および最大接触面積の有意な増加が観察される。

低用量ハロペリドールを与えられた動物はまた、スタンス持続時間および最大接触面積の有意な増加を示す。さらに、支持の基部における高用量および低用量のハロペリドール条件、最大接触面積および四肢間距離歩行パラメータとの間には有意な差がある。PrAnCER はすでに多くの一般的な時空間的足取りパラメータを分析していますが、コードを変更して、ユーザーが望む追加の歩行特性を評価することができます。

私たちのシステムは、運動機能を測定するための簡単で手頃な方法を望む研究者が歩行分析をより利用しやすくすることを願っています。