Name: MouseWalkerを用いた脊髄損傷マウスモデルにおける自発運動機能障害の定量化 (動画) | JoVE Journal
Uploaded: 2023-03-24T14:50:00.000+00:00
Duration: 7 min 28 s
Description: 学ぼう、MouseWalkerを用いた脊髄損傷マウスモデルにおける自発運動機能障害の定量化手法。運動協調性と運動機能回復を定量的に評価し、神経科学および行動解析研究における運動関連機能障害の理解を深める。

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

著者らは、ローラ・タッカーとナタサ・ロンカレビッチの原稿に対するコメントと、メディチーナ分子ジョアン・ロボ・アントゥネス研究所のげっ歯類施設による支援に感謝します。著者らは、プレミオスサンタカーサニューロシエンシアス-脊髄損傷研究のための賞メロエカストロ(MC-36 / 2020)からL.S.およびC.S.M.への財政的支援に感謝したいと思います。本研究は、Fundação para a Ciência e a Tecnologia (FCT) (PTDC/BIA-COM/0151/2020)、iNOVA4Health (UIDB/04462/2020 および UIDP/04462/2020)、および LS4FUTURE (LA/P/0087/2020) から C.S.M. L.S. への支援は、CEEC個人主任研究者契約(2021.02253.CEECIND)の支援を受けた。A.F.I.は、FCT(2020.08168.BD)の博士課程のフェローシップによってサポートされました。AMMは、FCTの博士フェローシップ(PD / BD / 128445 / 2017)によってサポートされました。IMは、FCTのポスドクフェローシップ(SFRH/BPD/118051/2016)の支援を受けました。D.N.S.は、FCTの博士研究員(SFRH/BD/138636/2018)の支援を受けました。

MouseWalkerを用いた脊髄損傷マウスの自発運動機能障害の定量化

<ol><li>Frigon, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+neural+control+of+interlimb+coordination+during+mammalian+locomotion%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Neurophysiology%22%5BJournal%5D)">The neural control of interlimb coordination during mammalian locomotion.</a> Journal of Neurophysiology. 117 (6), 2224-2241 (2017).</li>
<li>Grillner, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Biological+pattern+generation%3A+The+cellular+and+computational+logic+of+networks+in+motion%5BTitle%5D)+AND+%22Neuron%22%5BJournal%5D)">Biological pattern generation: The cellular and computational logic of networks in motion.</a> Neuron. 52 (5), 751-766 (2006).</li>
<li>Dominici, N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((locomotor+primitives+in+newborn+babies+and+their+development%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">locomotor primitives in newborn babies and their development.</a> Science. 334 (6058), 997-999 (2011).</li>
<li>Courtine, G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Kinematic+and+EMG+determinants+in+quadrupedal+locomotion+of+a+non-human+primate+%28Rhesus%29%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Neurophysiology%22%5BJournal%5D)">Kinematic and EMG determinants in quadrupedal locomotion of a non-human primate (Rhesus).</a> Journal of Neurophysiology. 93 (6), 3127-3145 (2005).</li>
<li>Clarac, F., Cattaert, D., le Ray, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Central+control+components+of+a+%27simple%27+stretch+reflex%5BTitle%5D)+AND+%22Trends+Neuroscience%22%5BJournal%5D)">Central control components of a 'simple' stretch reflex.</a> Trends Neuroscience. 23 (5), 199-208 (2000).</li>
<li>Squair, J. W., Gautier, M., Sofroniew, M. V., Courtine, G., Anderson, M. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Engineering+spinal+cord+repair%5BTitle%5D)+AND+%22Current+Opinion+in+Biotechnology%22%5BJournal%5D)">Engineering spinal cord repair.</a> Current Opinion in Biotechnology. 72, 48-53 (2021).</li>
<li>Wenger, N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Spatiotemporal+neuromodulation+therapies+engaging+muscle+synergies+improve+motor+control+after+spinal+cord+injury%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Medicine%22%5BJournal%5D)">Spatiotemporal neuromodulation therapies engaging muscle synergies improve motor control after spinal cord injury.</a> Nature Medicine. 22 (2), 138-145 (2016).</li>
<li>Grillner, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+spinal+locomotor+CPG%3A+A+target+after+spinal+cord+injury%5BTitle%5D)+AND+%22Progress+in+Brain+Research%22%5BJournal%5D)">The spinal locomotor CPG: A target after spinal cord injury.</a> Progress in Brain Research. 137, 97-108 (2002).</li>
<li>Boulain, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Synergistic+interaction+between+sensory+inputs+and+propriospinal+signalling+underlying+quadrupedal+locomotion%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Physiology%22%5BJournal%5D)">Synergistic interaction between sensory inputs and propriospinal signalling underlying quadrupedal locomotion.</a> Journal of Physiology. 599 (19), 4477-4496 (2021).</li>
<li>Skarlatou, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Afadin+signaling+at+the+spinal+neuroepithelium+regulates+central+canal+formation+and+gait+selection%5BTitle%5D)+AND+%22Cell+Reports%22%5BJournal%5D)">Afadin signaling at the spinal neuroepithelium regulates central canal formation and gait selection.</a> Cell Reports. 31 (10), 107741(2020).</li>
<li>Viala, D., Vidal, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Evidence+for+distinct+spinal+locomotion+generators+supplying+respectively+fore-and+hindlimbs+in+the+rabbit%5BTitle%5D)+AND+%22Brain+Research%22%5BJournal%5D)">Evidence for distinct spinal locomotion generators supplying respectively fore-and hindlimbs in the rabbit.</a> Brain Research. 155 (1), 182-186 (1978).</li>
<li>Silver, J., Miller, J. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Regeneration+beyond+the+glial+scar%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Reviews+Neuroscience%22%5BJournal%5D)">Regeneration beyond the glial scar.</a> Nature Reviews Neuroscience. 5 (2), 146-156 (2004).</li>
<li>Basso, D. M., Beattie, M. S., Bresnahan, J. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+sensitive+and+reliable+locomotor+rating+scale+for+open+field+testing+in+rats%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Neurotrauma%22%5BJournal%5D)">A sensitive and reliable locomotor rating scale for open field testing in rats.</a> Journal of Neurotrauma. 12 (1), 1-21 (1995).</li>
<li>Basso, D. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Basso+mouse+scale+for+locomotion+detects+differences+in+recovery+after+spinal+cord+injury+in+five+common+mouse+strains%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Neurotrauma%22%5BJournal%5D)">Basso mouse scale for locomotion detects differences in recovery after spinal cord injury in five common mouse strains.</a> Journal of Neurotrauma. 23 (5), 635-659 (2006).</li>
<li>Jones, B. J., Roberts, D. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+quantitative+measurement+of+motor+inco-ordination+in+naive+mice+using+an+accelerating+rotarod%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Pharmacy+and+Pharmacology%22%5BJournal%5D)">The quantitative measurement of motor inco-ordination in naive mice using an accelerating rotarod.</a> Journal of Pharmacy and Pharmacology. 20 (4), 302-304 (1968).</li>
<li>Metz, G. A., Whishaw, I. Q. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+ladder+rung+walking+task%3A+A+scoring+system+and+its+practical+application%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Visualized+Experiments%22%5BJournal%5D)">The ladder rung walking task: A scoring system and its practical application.</a> Journal of Visualized Experiments. (28), e1204(2009).</li>
<li>Metz, G. A., Whishaw, I. Q. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cortical+and+subcortical+lesions+impair+skilled+walking+in+the+ladder+rung+walking+test%3A+A+new+task+to+evaluate+fore-and+hindlimb+stepping%2C+placing%2C+and+coordination%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Neuroscience+Methods%22%5BJournal%5D)">Cortical and subcortical lesions impair skilled walking in the ladder rung walking test: A new task to evaluate fore-and hindlimb stepping, placing, and coordination.</a> Journal of Neuroscience Methods. 115 (2), 169-179 (2002).</li>
<li>Wallace, J. E., Krauter, E. E., Campbell, B. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Motor+and+reflexive+behavior+in+the+aging+rat%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Gerontology%22%5BJournal%5D)">Motor and reflexive behavior in the aging rat.</a> Journal of Gerontology. 35 (3), 364-370 (1980).</li>
<li>Carter, R. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Characterization+of+progressive+motor+deficits+in+mice+transgenic+for+the+human+Huntington%27s+disease+mutation%5BTitle%5D)+AND+%22The+Journal+of+Neuroscience%22%5BJournal%5D)">Characterization of progressive motor deficits in mice transgenic for the human Huntington's disease mutation.</a> The Journal of Neuroscience. 19 (8), 3248-3257 (1999).</li>
<li>Leblond, H., L'espérance, M., Orsal, D., Rossignol, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Behavioral%2Fsystems%2Fcognitive+treadmill+locomotion+in+the+intact+and+spinal+mouse%5BTitle%5D)+AND+%22The+Journal+of+Neuroscience%22%5BJournal%5D)">Behavioral/systems/cognitive treadmill locomotion in the intact and spinal mouse.</a> The Journal of Neuroscience. 23 (36), 11411-11419 (2003).</li>
<li>Courtine, G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Recovery+of+supraspinal+control+of+stepping+via+indirect+propriospinal+relay+connections+after+spinal+cord+injury%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Medicine%22%5BJournal%5D)">Recovery of supraspinal control of stepping via indirect propriospinal relay connections after spinal cord injury.</a> Nature Medicine. 14 (1), 69-74 (2008).</li>
<li>Hamers, F. P. T., Koopmans, G. C., Joosten, E. A. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((CatWalk-assisted+gait+analysis+in+the+assessment+of+spinal+cord+injury%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Neurotrauma%22%5BJournal%5D)">CatWalk-assisted gait analysis in the assessment of spinal cord injury.</a> Journal of Neurotrauma. 23 (3-4), 537-548 (2006).</li>
<li>Mendes, C. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Quantification+of+gait+parameters+in+freely+walking+rodents%5BTitle%5D)+AND+%22BMC+Biology%22%5BJournal%5D)">Quantification of gait parameters in freely walking rodents.</a> BMC Biology. 13 (1), 50(2015).</li>
<li>Schindelin, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fiji%3A+An+open-source+platform+for+biological-image+analysis%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Methods%22%5BJournal%5D)">Fiji: An open-source platform for biological-image analysis.</a> Nature Methods. 9 (7), 676-682 (2012).</li>
<li>Stauch, K. L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Applying+the+ratwalker+system+for+gait+analysis+in+a+genetic+rat+model+of+Parkinson%27s+disease%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Visualized+Experiments%22%5BJournal%5D)">Applying the ratwalker system for gait analysis in a genetic rat model of Parkinson's disease.</a> Journal of Visualized Experiments. (167), e62002(2021).</li>
<li>Mendes, C. S., Rajendren, S. V., Bartos, I., Márka, S., Mann, R. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Kinematic+responses+to+changes+in+walking+orientation+and+gravitational+load+in+Drosophila+melanogaster%5BTitle%5D)+AND+%22PLoS+One%22%5BJournal%5D)">Kinematic responses to changes in walking orientation and gravitational load in Drosophila melanogaster.</a> PLoS One. 9 (10), e109204(2014).</li>
<li>Cabrita, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Motor+dysfunction+in+Drosophila+melanogaster+as+a+biomarker+for+developmental+neurotoxicity%5BTitle%5D)+AND+%22iScience%22%5BJournal%5D)">Motor dysfunction in Drosophila melanogaster as a biomarker for developmental neurotoxicity.</a> iScience. 25 (7), 104541(2022).</li>
<li>Bishop, C. M. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aBishop%2C+CM+%22Pattern+Recognition+and+Machine+Learning%22">Pattern Recognition and Machine Learning</a>. , Springer. Delhi, India. (2006).</li>
<li>vander Maaten, L., Postma, E., vanden Herik, J. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3avander+Maaten%2C+L+%22Dimensionality+reduction%3A+A+comparative+review%22">Dimensionality reduction: A comparative review</a>. , Tilburg University. The Netherlands.. http://www.uvt.nl/ticc (2009).</li>
<li>Courtine, G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Performance+of+locomotion+and+foot+grasping+following+a+unilateral+thoracic+corticospinal+tract+lesion+in+monkeys+%28Macaca+mulatta%29%5BTitle%5D)+AND+%22Brain%22%5BJournal%5D)">Performance of locomotion and foot grasping following a unilateral thoracic corticospinal tract lesion in monkeys (Macaca mulatta).</a> Brain. 128 (10), 2338-2358 (2005).</li>
<li>Drew, T., Jiang, W., Kably, B., Lavoie, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Role+of+the+motor+cortex+in+the+control+of+visually+triggered+gait+modifications%5BTitle%5D)+AND+%22Canadian+Journal+of+Physiology+and+Pharmacology%22%5BJournal%5D)">Role of the motor cortex in the control of visually triggered gait modifications.</a> Canadian Journal of Physiology and Pharmacology. 74 (4), 426-442 (1996).</li>
<li>Cheng, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Gait+analysis+of+adult+paraplegic+rats+after+spinal+cord+repair%5BTitle%5D)+AND+%22Experimental+Neurology%22%5BJournal%5D)">Gait analysis of adult paraplegic rats after spinal cord repair.</a> Experimental Neurology. 148 (2), 544-557 (1997).</li>
<li>Thibaudier, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Interlimb+coordination+during+tied-belt+and+transverse+split-belt+locomotion+before+and+after+an+incomplete+spinal+cord+injury%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Neurotrauma%22%5BJournal%5D)">Interlimb coordination during tied-belt and transverse split-belt locomotion before and after an incomplete spinal cord injury.</a> Journal of Neurotrauma. 34 (9), 1751-1765 (2017).</li>
<li>Bellardita, C., Kiehn, O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Phenotypic+characterization+of+speed-associated+gait+changes+in+mice+reveals+modular+organization+of+locomotor+networks%5BTitle%5D)+AND+%22Current+Biology%22%5BJournal%5D)">Phenotypic characterization of speed-associated gait changes in mice reveals modular organization of locomotor networks.</a> Current Biology. 25 (11), 1426-1436 (2015).</li>
<li>Machado, A. S., Marques, H. G., Duarte, D. F., Darmohray, D. M., Carey, M. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Shared+and+specific+signatures+of+locomotor+ataxia+in+mutant+mice%5BTitle%5D)+AND+%22eLife%22%5BJournal%5D)">Shared and specific signatures of locomotor ataxia in mutant mice.</a> eLife. 9, 55356(2020).</li>
<li>Takeoka, A., Vollenweider, I., Courtine, G., Arber, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Muscle+spindle+feedback+directs+locomotor+recovery+and+circuit+reorganization+after+spinal+cord+injury%5BTitle%5D)+AND+%22Cell%22%5BJournal%5D)">Muscle spindle feedback directs locomotor recovery and circuit reorganization after spinal cord injury.</a> Cell. 159 (7), 1626-1639 (2014).</li>
</ol>

著者は、競合する経済的利益がないことを宣言しています。

ここでは、SCI後の自発運動行動を解析することにより、マウスウォーカー法の可能性を実証します。これは、他の標準的なテストでは見逃されるステップ、フットプリント、および歩行パターンの特定の変化に関する新しい洞察を提供します。MW パッケージの更新バージョンを提供するだけでなく、提供されている Python スクリプトを使用してデータ分析ツールについても説明します (手順 5 を参照)。
MWは大規模なデータセットと高次元の自発運動プロセスを反映する運動学的パラメータのコレクションを生成するため、PCAが採用されました。実際、PCAは、これに似た他のキネマティックデータセットで広く使用されています27,35,36(図3)。この次元削減手法は、最小限の仮定でシンプルで堅牢な方法であり、キネマティックプロファイルを定量的に識別し、それらを制御条件...

四肢の効果的な調整は、四足動物に固有のものではありません。人間の前肢と後肢の協調は、水泳や歩行中の速度の変化など、いくつかのタスクを実行するために依然として重要です1。さまざまな四肢運動学2と運動プログラム1,3,4、および固有受容感覚フィードバック回路5は、ヒトと他の哺乳類の間で保存されており、脊髄損傷(SCI)などの運動障害の治療オプションを分析する際に考慮する必要があります6,7,8。
歩くためには、前肢と後肢からのいくつかの脊椎接続が適切に配線され、リズミカルに活性化される必要があり、これには脳からの入力と体性感覚系からのフィードバックが必要です2,9,10。これらの接続は、それぞれ前肢と後肢の頸部と腰部のレベルに位置する中央パターンジェネレーター(CPG)で最高潮に達します1,9,10。多くの場合、SCI後、ニューロンの接続性の破壊と抑制性グリア瘢痕12の形成は、自発運動機能の回復を制限し、結果は、損傷の重症度に応じて、完全な麻痺から四肢のグループの機能の制限までさまざまです。SCI後の自発運動機能を正確に定量化するツールは、回復を監視し、治療やその他の臨床介入の効果を評価するために重要です6。
SCIのマウス挫傷モデルの標準的なメトリックアッセイは、バッソマウススケール(BMS)13,14であり、オープンフィールドアリーナでの体幹の安定性、尾の位置、足底のステッピング、および前肢と後肢の協調を考慮したノンパラメトリックスコアです。BMSはほとんどの場合非常に信頼性が高いですが、自然な変動性を説明し、バイアスを減らすために、動物の動きのすべての角度を観察するには、少なくとも2人の経験豊富な評価者が必要です。
SCI後の運動性能を定量的に評価するために、他のアッセイも開発されています。これらには、回転シリンダー15に費やされた時間を測定するロタロッドテストが含まれます。手すりの欠落と正のはしごの数を測定する水平はしごは16,17。ビーム歩行テストは、動物が狭いビーム18を横切るときにかかる時間と失敗の数を測定します。運動障害の組み合わせを反映しているにもかかわらず、これらのテストのいずれも、前肢と後肢の協調に関する直接的な自発運動情報を生成しません。
歩行行動を具体的かつより徹底的に分析するために、ステップサイクルと歩行戦略を再構築するための他のアッセイが開発されています。一例は、動物のインクを塗った足が白い紙19のシートの上にパターンを描くフットプリントテストです。実行は簡単ですが、ストライド長などの運動学的パラメータを抽出するのは面倒で不正確です。さらに、ステップサイクルの持続時間や脚時調整などの動的パラメータの欠如は、そのアプリケーションを制限します。実際、これらの動的パラメータは、透明な表面を歩くげっ歯類のフレームごとのビデオを分析することによってのみ取得できます。SCI研究では、研究者は、ステップサイクルの再構築や各脚関節の角度変動の測定など、トレッドミルを使用して側面から歩行行動を分析しました4,20,21。このアプローチは非常に有益ですが6、特定の手足のセットに焦点を当てたままであり、調整などの追加の歩行機能が欠けています。
これらのギャップを埋めるために、Hamersたちは、フラストレーション全反射(fTIR)22を用いた光学式タッチセンサーに基づく定量的試験を開発した。この方式では、光は内部反射 によって ガラス中を伝搬し、足を押すと散乱し、最終的に高速度カメラで撮影されます。より最近では、MouseWalkerと呼ばれるこの方法のオープンソースバージョンが利用可能になり、このアプローチは、fTIR通路と追跡および定量化ソフトウェアパッケージとを組み合わせたものである23。この方法を使用して、ユーザは、歩調、空間、および歩行パターン、足跡の位置、および前肢−後肢協調、ならびに足跡パターン(インク付き足場アッセイ6を模倣する)または体軸に対する立脚位相などの視覚的出力を含む、定量的パラメータの大規模なセットを抽出することができる。重要なのは、そのオープンソースの性質により、MATLABスクリプトパッケージを更新することで新しいパラメーターを抽出できることです。
ここでは、以前に公開されたMouseWalker23 システムのアセンブリが更新されます。設定方法の説明と、最高のビデオ品質、トラッキング条件、およびパラメータ取得を実現するために必要なすべての手順が記載されています。マウスウォーカー(MW)出力データセットの分析を強化するために、追加の定量化後ツールも共有されています。最後に、このツールの有用性は、脊髄損傷(SCI)のコンテキストで、一般的な自発運動能力、特にステップサイクルと前肢と後肢の協調の定量化可能な値を取得することによって実証されます。

<table><tbody><tr><td><ストロング>45&ordm;ミラー&nbsp;</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>2アルミ押出成形(2×2cm)、高さ16cm、両側に1個</td><td>ミスミ2</td><td></td><td></td></tr><tr><td>アルミ押出成形品(2×2cm)、23cm、@45°C; 、両側に1個</td><td>ミスミ</td><td></td><td></td></tr>1<tr><td>個アルミ押出成形品(2×2cm)、長さ83cm</td><td>ミスミ</td><td></td><td></td></tr><tr><td>87×23cmミラー</td><td>一般ガラスサプライヤー&nbsp;</td><td></td><td></td></tr><tr><td>黒い段ボールフィラー&nbsp;</td><td>一般的な文房具サプライヤー</td><td></td><td>私たちは2つを使用しました、1つは69 x 6 cm、もう1つは69 x 3cmで、ミラー</td></tr><tr><td>背景バックライト</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>109 x 23 cmプレキシガラス(0.9525 cm厚)</td><td>一般的なハードウェアサプライヤー2</td><td></td><td></td></tr><tr><td>横アルミニウム押し出し(4 x 4 cm)、長さ20 cm、両側に1つずつ</td><td>ミスミ</td><td></td><td></td></tr><tr><td>マルチカラーLEDストリップ</td> プレキシガラスを覆う<td>一般的なハードウェアサプライヤー</td><td></td><td></td></tr><tr><td>プレキシガラスを覆うための一般的な</td><td>文房具サプライヤー</td><td></td><td></td></tr><tr><td>fTIRサポートベースとポスト</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>2 アルミニウム押し出し (4 x 4 cm)、高さ100 cm</td><td>ミスミ</td><td></td><td></td></tr><tr><td>60 x 30 cm メートル法のブレッドボード</td><td>エドモンド・オプティクス&nbsp;</td><td>#54-641</td><td></td></tr><tr><td>M6 12 mm ネジ</td><td>Edmund Optics&nbsp;</td><td></td><td></td></tr><tr><td>M6六角ナットとウェー</td><td>サーEdmund Optics&nbsp;</td><td></td><td></td></tr><tr><td>fTIR歩道&nbsp;</強力></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>109 x 8.5 cmプレキシガラス(厚さ1.2 cm)</td><td>一般的なハードウェアサプライヤー109</td><td></td><td>x 8.5 cmプレキシガラス(厚さ1.2 cm)</td></tr><tr><td>長さ109 cmのベースUチャネルアルミニウム、高さ1.6 cm×深さ1.9 cmの厚さの折り目(プレキシガラスを保持するため)</td><td>一般的なハードウェアサプライヤー2</td><td></td><td></td></tr><tr><td>横アルミニウム押し出し(4 x 4 cm)長さ20 cm、両側に1つずつ</td><td>ミスミ</td><td></td><td></td></tr><tr><td>黒い段ボールフィラー&nbsp;</td><td>一般的な文房具サプライヤー</td><td></td><td>は、プレキシガラスの限界をカバーするために、明るいエッジM6</td></tr><tr><td>12 mmネジ</td>エ<td>ドモンドオプティクス&nbsp;</td><td></td><td></td></tr><tr><td>ハイスピードカメラ(三脚付き)</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Blackfly S USB3</td><td>FLIR</td> <td>#BFS-U3-32S4M-C</td><td>こちらがおすすめです。要件は、毎秒少なくとも100フレーム</td></tr><tr><td>を記録することですInfinite Horizon Impactor&nbsp;</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>インフィニットホライゾンインパクター&nbsp;</td><td>Precision Systems and Instrumentation、LLCの</td><td>#0400</td><td></td></tr><tr><td>Lens</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Nikon AF Zoom-Nikkor 24-85mm</td><td>Nikon</td><td>#1929</td><td>このレンズは推奨されますが、他のレンズを使用することもできます。fTIR 信号をキャプチャするために、大きなアパーチャ (つまり、F-ストップ値が小さい) が含まれていることを確認してください</td></tr><tr><td>Software</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>MATLAB R2022b</td><td>MathWorks</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Python 3.9.13&nbsp;</td><td>Python Software Foundation</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Anaconda Navigator 2.1.4</td><td>株式会社アナコンダ</td><td></td><td></td></tr><tr><td>スパイダー 5.1.5&nbsp;</td><td>Spyder Project Contributors</td><td></td><td></td></tr><tr><td>歩道の壁&nbsp;</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>2 100 x 15 cmの大きな直立形のアクリル</td> 任意の<td>ブリコラージュコンビニエンスストア</td><td></td><td></td></tr><tr><td>2 長さ6-10 x 15 cmのトラペジアンアクリラテラル</td> 任意の<td>ブリコラージュコンビニエンスストア</td><td></td><td></td></tr><tr><td>GitHub資料</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>フォルダ名</td><td>URL</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Boxplots</td><td>https://github.com/NeurogeneLocomotion/MouseWalker/tree/main/Boxplots</td><td></td><td>箱ひげ図を作成するためのスクリプト</td></tr><tr><td>Docs</td><td>https://github.com/NeurogeneLocomotion/MouseWalker/tree/main/Docs</td><td></td><td>Additional documents</td></tr><tr><td>Heatmap</td><td>https://github.com/NeurogeneLocomotion/MouseWalker/tree/main/Heatmaps</td><td></td><td>Heat mapを作成するためのスクリプト</td></tr><tr><td>Matlatスクリプト</td><td>https://github.com/NeurogeneLocomotion/MouseWalker/tree/main/Matlab%20Script</td><td></td><td>MouseWalker matlabスクリプト</td></tr><tr><td>PCA</td><td>https://github.com/NeurogeneLocomotion/MouseWalker/tree/main/PCA%20plots</td><td></td><td>主成分分析</td></tr><tr><td>生データ</td><td>https://github.com/NeurogeneLocomotion/MouseWalker/tree/main/Rawdata%20Plots</td><td></td> <td>プロットを実行するスクリプト生データプロットを作成するスクリプト</td></tr><tr><td>残差分析</td><td>https://github.com/NeurogeneLocomotion/MouseWalker/tree/main/Residual_Analysis</td><td></td><td>生データから残差を計算するコード</td></tr></tbody></table>

mousewalkerを用いた脊髄損傷マウスモデルにおける自発運動機能障害の定量化

Using the MouseWalker to Quantify Locomotor Dysfunction in a Mouse Model of Spinal Cord Injury

ウォーキングやランニングなどの複雑で高度に調整された運動プログラムの実行は、脊髄回路および脊髄上回路のリズミカルな活性化に依存しています。胸部脊髄損傷後、上流回路との通信が損なわれます。これは、順番に、限られた回復の可能性で、調整の喪失につながります。したがって、薬物または治療法の投与後の回復の程度をよりよく評価するためには、脊髄損傷の動物モデルにおける歩行、四肢協調、およびその他の自発運動行動の細かい側面を定量化するための、より詳細で正確な新しいツールが必要です。げっ歯類の自由歩行行動を定量的に評価するために、いくつかのアッセイが長年にわたって開発されてきました。ただし、通常、ステップ歩行戦略、フットプリントパターン、および調整に関連する直接的な測定値が不足しています。これらの欠点に対処するために、フラストレーション全反射(fTIR)通路と追跡および定量化ソフトウェアを組み合わせたMouseWalkerの更新バージョンが提供されています。このオープンソースシステムは、いくつかのグラフィカル出力と運動学的パラメータを抽出するように適合されており、一連の定量化後ツールを使用して、提供された出力データを分析できます。この原稿はまた、この方法がすでに確立された行動テストと組み合わせて、脊髄損傷後の自発運動障害を定量的に記述する方法を示しています。

標準BMSシステムは、SCI14以降の総運動赤字を説明しています。その主観的な性質のために、他の定量的アッセイは一般にBMSと一緒に実行され、移動のより詳細で詳細な評価を生成します。しかし、これらのテストでは、脊髄回路がどのように機能を維持し、不完全なSCIに適応するかを理解する上で非常に重要な、ステップサイクル、ステッピングパターン、および前肢と後肢の協調に関する特定の情報を示すことができません。このセクションでは、MWツールボックスがSCI後の自発運動機能の回復を監視し、歩行行動に関する関連情報を追加するのにどのように役立つかを示します。
研究サンプルは、9週齢の雌C57Bl / 6Jマウスの2つのグループに分けられました:SCI実験グループ(n = 11)、動物は椎弓切除術を受け、その後、無限の地平線インパクターを使用してT9 / T10脊柱のレベルで中等度から重度の挫傷損傷を受けました( 材料の表を参照)。偽損傷対照群(n = 10)では、椎弓切除術のみが同じ列レベルで実施されました(図1、ス...

MouseWalker(MW)ツールボックスを使用して自由に歩くマウスの自発運動パターンを定量的に記述するための実験パイプラインが提供されており、初期のビデオ録画や追跡から定量化後の分析まで、さまざまな結果が得られています。マウスの脊髄挫傷損傷モデルを用いて、MWシステムの有用性を実証した。

MouseWalkerを用いた脊髄損傷マウスモデルにおける自発運動機能障害の定量化

The execution of complex and highly coordinated motor programs, such as walking and running, is dependent on the rhythmic activation of spinal and ...

本研究では、脊髄損傷のマウスモデルを用いて、効果的な自発運動および機能感覚の回復につながる可能性のある脊髄の修復を促進する方法を明らかにします。マウスウォーカーを使用すると、いくつかのグラフィカル出力と運動学的パラメーターを一連の定量化ツールと組み合わせることで、脊髄回復のより定量的な分析に一歩前進できます。高品質のビデオカメラと洗練されたソフトウェアパッケージにより、運動活動のより直接的かつ定量的な説明が可能になります。マウスウォーカーはその良い例です。現在、2つの大きな課題があります。まず、実験室がこれらの技術を実験パイプラインに実装する能力。そして第二に、ビデオ録画からデータ生成までの時間とステップを削減することです。標準的なプロトコルは、脊髄損傷後に見られるすべての機関車の欠陥を説明するには不十分であることに気づきました。また、マウスウォーカーは、標準テストで評価するのが最も難しいパラメーターの1つである協調性の測定に役立つこともわかりました。ここでは、ソフトウェアが無料でオープンソースであるだけでなく、ハードウェアも単純な材料で簡単に組み立てることができます。また、マウスウォーカーデータを分析するためのオープンソースツールも提供しています。マウスウォーカーは、脊髄損傷だけでなく、他の運動関連または運動機能障害を研究するための貴重な方法です。また、すでに確立されている動作プロトコルと組み合わせて使用 することもできます。

using-mousewalker-to-quantify-locomotor-dysfunction-mouse-model

Research

JoVE Journal

Neuroscience

神経科学

成体マウスの大腿骨と脛骨の骨の損失の長手方向の検討は、連続した低線量X線スキャンを使用して、脊髄損傷後実施した。大腿骨の骨量の減少が40日後の傷害まで検出されていないときに脛骨の骨の損失は、試験期間を通じて検出された。...

小説を使用して、脊髄損傷後のマウス後肢の骨の損失の経時的評価、 in vivoで、方法論

出典:Kumar, S., et.al. 脊髄損傷後の褥瘡のマウスモデル。J. Vis. Exp.

脊髄損傷のマウスモデルの生成

矢状面における歩行の運動学的分析には、運動の実行方法に関する非常に正確な情報が得られます。マウスの自己免疫を介した脱髄を受けるため歩行障害を識別するためにこれらの技術の応用について述べる。これらのメソッドは、障害者の歩行の特徴他のマウス...

MOG35 55 を受ける c57bl/6 マウスの矢状面運動歩行解析による実験的自己免疫性脳脊髄炎

このプロトコルでは、オープン フィールド活性測定法でマウス歩行を測定するためフレキシブル、低コストのシステムについて説明します。このシステムに基づいて 6 分間歩行試験mdxマウスにおける随意運動の減少を検出し、正確にこれらの動物の筋特異救助の改善を区別することを示す.

筋ジストロフィーのマウス ・ モデルで歩行を測定するためのシンプルで低コスト分析

ここでは、脊髄損傷 (SCI) のマウスモデルで臨床的に関連する皮膚褥瘡 (膿) を誘導する単純な方法を説明します。このモデルは、SCI...

褥瘡脊髄損傷後のマウス ・ モデル

ラット胸部脊髄ヘミセクションは、一方的な脊髄損傷の貴重で再現可能なモデルであり、運動回収および治療効果の神経機構を調べる。この記事には、ヘミセクション手順を実行し、オープンフィールドアリーナでのローコモーターの性能を評価するための詳細なステップバイステップガイドが含まれています。...

ラットにおける胸部脊髄半切除手術とオープンフィールドロコ運動評価

マウスの脊髄前経路を介した両側腕神経叢神経の直接吻合プロトコルを確立するための臨床手術のシミュレーションを行い、中枢神経系および末梢神経系損傷後の交差神経伝達時のリハビリテーションの根底にある神経メカニズムの研究に貢献しました。...

交差神経移植手術のための脊髄前ルートを介した直接吻合のマウスモデル

ここでは、さまざまな程度の脊髄損傷挫傷モデルを正確に作成できる、マウス用の新しい自動脊髄損傷挫傷装置を紹介します。...

マウスの挫傷性脊髄損傷モデルのための自動インパクター

この記事では、高度に翻訳され、独立して証明されたマウスストロークユニット(mSU)の概念を大脳卒中マウスで実行するためのプロトコルを紹介します。また、マウスの焦点実験脳卒中スケールを実行するための標準化されたプロトコルを提供し、長期的に検出された脳卒中焦点欠損を評価します。...

トランスレーショナルマウス脳卒中研究のための標準化された神経学的スコアリングを備えたマウス脳卒中ユニットプロトコル

マウス脊柱を安定させ、繰り返し実行するために低侵襲プロトコル...

二光子顕微鏡を用いたマウス脊髄の in vivoイメージングで

学ぼう、MouseWalkerを用いた脊髄損傷マウスモデルにおける自発運動機能障害の定量化手法。運動協調性と運動機能回復を定量的に評価し、神経科学および行動解析研究における運動関連機能障害の理解を深める。

MouseWalkerを用いた脊髄損傷マウスモデルにおける自発運動機能障害の定量化

さらに動画を探す