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Behavior

इसके विपरीत-एन्हांस्ड रिकॉर्डिंग (PrAnCER) का पंजा-प्रिंट विश्लेषण: मोटर घाटे का आकलन करने के लिए एक कम लागत, ओपन-एक्सेस स्वचालित गैट विश्लेषण प्रणाली

Published: August 12, 2019 doi: 10.3791/59596
Automatic Translation
1, 1, 3, 1,2
1Cognitive, Linguistic & Psychological Sciences, Brown University, 2Department of Neuroscience, Brown University, 3Department of Neurosurgery, Warren Alpert Medical School, Brown University

Summary

हम एक उपन्यास चाल विश्लेषण प्रणाली का वर्णन, विपरीत-बढ़ी रिकॉर्डिंग (PRANCER) के Paw-प्रिंट विश्लेषण, चूहों में चाल विशेषताओं के परिमाणीकरण के लिए एक खुली पहुँच स्वचालित प्रणाली है कि स्वचालित रूप से एक उपन्यास अर्द्धपारदर्शी मंजिल का इस्तेमाल करता है चाल की मात्रा निर्धारित करें। इस प्रणाली पार्किंसंस रोग के haloperidol मॉडल का उपयोग कर मान्य किया गया था.

Abstract

गैट विश्लेषण रोग के कई कृंतक मॉडल में मोटर समारोह में परिवर्तन की मात्रा निर्धारित करने के लिए प्रयोग किया जाता है। अनुसंधान के कई क्षेत्रों में चाल और मोटर समारोह का आकलन करने के महत्व के बावजूद, उपलब्ध वाणिज्यिक विकल्प इस तरह के उच्च लागत और सुलभ, खुले कोड की कमी के रूप में कई सीमाएं हैं. इन मुद्दों को संबोधित करने के लिए, हमने चाल के स्वचालित परिमाणीकरण के लिए, इसके विपरीत-बढ़ी हुई रिकॉर्डिंग का PrAnCER, पंजा-प्रिंट विश्लेषण विकसित किया है। इसके विपरीत बढ़ाया रिकॉर्डिंग एक पारदर्शी मंजिल है कि सतह के साथ संपर्क में नहीं वस्तुओं अस्पष्ट का उपयोग करके उत्पादित कर रहे हैं, प्रभावी ढंग से चूहे पंजा प्रिंट अलग के रूप में यह चलता है. इन वीडियो का उपयोग करना, हमारे सरल सॉफ्टवेयर प्रोग्राम मज़बूती से spatiotemporal चाल मापदंडों की एक किस्म के उपाय. प्रदर्शित करने के लिए कि PrAnCER सही मोटर समारोह में परिवर्तन का पता लगा सकते हैं, हम पार्किंसंस रोग (पीडी) के एक haloperidol मॉडल कार्यरत. हमने हैलोपेरिडोल की दो खुराकों पर चूहों का परीक्षण किया: उच्च खुराक (0.30 मिलीग्राम/किग्रा) और कम खुराक (0.15 मिलीग्राम/ Haloperidol काफी कम खुराक हालत में रुख अवधि और पिछले पंजा संपर्क क्षेत्र में वृद्धि हुई, के रूप में एक पीडी मॉडल में उम्मीद की जा सकती है. उच्च खुराक हालत में, हम संपर्क क्षेत्र में एक समान वृद्धि लेकिन यह भी प्रगति लंबाई में एक अप्रत्याशित वृद्धि पाया. आगे के शोध के साथ, हमने पाया कि इस वृद्धि की प्रगति लंबाई आमतौर पर haloperidol की उच्च खुराक पर मनाया bracing-escape घटना के साथ संगत है. इस प्रकार, PRANCER कृंतक चाल पैटर्न में दोनों की उम्मीद और अप्रत्याशित परिवर्तन का पता लगाने में सक्षम था. इसके अतिरिक्त, हम पुष्टि की है कि PrAnCER सुसंगत और सटीक है जब चाल मापदंडों के मैनुअल स्कोरिंग के साथ तुलना में.

Introduction

Rodents आमतौर पर रोगों और गठिया सहित चोटों की एक विस्तृत श्रृंखला का अध्ययन करने के लिए मॉडल के रूप में उपयोग किया जाता है1, पार्किंसंस रोग (पीडी)2,3, neuromuscular विकारों4,5,hydrocephalus6 , और रीढ़ की हड्डी की चोट7. इन स्थितियों में, दर्द, संतुलन, और मोटर समारोह जैसे लक्षण जानवरों की चाल पैटर्न का अध्ययन करके मापा जा सकता है. इन पैटर्न spatiotemporal चाल मापदंडों का एक सेट है कि स्थान और पंजा प्रिंट के समय के साथ ही जमीन पर पंजा संपर्क के क्षेत्र संक्षेप का उपयोग कर मात्रा निर्धारित कर रहे हैं.

हालांकि चाल विश्लेषण के लिए कई विकल्प मौजूद हैं, वर्तमान सिस्टम कई कमियां हैं. पारंपरिक स्याही और कागज परीक्षण में, एक जानवर के पंजे स्याही से लेपित हैं इससे पहले कि यह सफेद कागज की एक शीट के पार चलता है (चित्र 1A). परिणामस्वरूप पंजा प्रिंट तो प्रगति लंबाई और रुख चौड़ाई के लिए मापा जा सकता है, लेकिन इस तरह की गति या कदम अवधि के रूप में प्रमुख अस्थायी चाल मापदंडों का मूल्यांकन नहीं किया जा सकता है। आधुनिक वीडियो आधारित प्रणाली और अधिक विश्वसनीय हैं, लेकिन वीडियो विश्लेषण एक उपयुक्त स्वचालित प्रणाली8का उपयोग किया जाता है जब तक कि कठिन फ्रेम द्वारा फ्रेम स्कोरिंग की आवश्यकता है। वहाँ कई वाणिज्यिक स्वचालित स्कोरिंग प्रणाली वर्तमान में उपलब्ध हैं, लेकिन इन प्रणालियों प्रतिषेधात्मक रूप से महंगा हो सकता है. इसके अतिरिक्त, इन प्रणालियों स्पष्ट फर्श पर या कुछ मामलों में, ट्रेडमिल, जो दोनों प्राकृतिक आंदोलन को बदलने पर भरोसा करते हैं. ट्रेडमिल को कुछ रोग मॉडलों में मोटर घाटे को छुपाने के लिए दिखाया गया है9, जबकि स्पष्ट फर्श (चित्र 1 बी) चूहों को खुले मैदान की परिधि पर अधिक समय बिताने का कारण बनता है , जो चिंता10में वृद्धि का संकेत देता है . आदर्श रूप में, एक चाल विश्लेषण उपकरण या तो पर भरोसा नहीं होगा, पशु के लिए कम से कम तनाव के साथ सबसे प्राकृतिक आंदोलन पैटर्न का उत्पादन.

उपलब्ध खुला स्रोत और वाणिज्यिक विकल्प चर प्रकाश व्यवस्था की स्थिति, पशु रंग, और प्रिंट आकार के बावजूद पशु के शरीर से एक पदचिह्न अलग करने की कठिनाई को दूर करने के लिए तरीकों की एक किस्म का उपयोग करें। कुछ सतहों का उपयोग कर पंजे से संपर्क करने के विपरीत को बढ़ाते हैं जो दबाव7,11,12के जवाब में प्रकाश छोड़ते हैं , लेकिन ये महंगे और तकनीकी रूप से निर्माण करने में मुश्किल होते हैं । अन्य प्रणालियां अनेक दृश्य कोणों का उपयोग करती हैं जो संपूर्ण शरीर समन्वय8,13के प्रेक्षण की अनुमति देती हैं। जबकि इन विकल्पों चाल से परे अतिरिक्त मोटर मानकों को मापने के लिए लाभ प्रदान करते हैं, वे अनावश्यक रूप से सरल चाल विश्लेषण के लिए जटिल हैं. इसके अलावा, इन तकनीकों के सभी स्पष्ट फर्श पर भरोसा करते हैं, जो प्राकृतिक व्यवहार को बदल देता है.

PrAnCER क्या हम कंट्रास्ट-एन्हांस्ड रिकॉर्डिंग, जो प्रकाश और एक अर्द्धपारदर्शी मंजिल का एक संयोजन का उपयोग करने के लिए प्रिंट का पता लगाने को बढ़ाने के फोन पर आधारित है. जब नीचे से देखा जाता है, तो यह एक उच्च विपरीत छवि (पाउ प्रिंट) बनाता है, जबकि सतह (पशु के शरीर) (चित्र1D)के संपर्क में नहीं वस्तुओं के दृश्य को अस्पष्ट करता है। जब ऊपर से देखा, फर्श अपारदर्शी दिखाई देता है. हमारी विधि में पंजे के परिणामस्वरूप सलामी हमारे नव विकसित स्वचालित प्रणाली द्वारा चाल और चलन विशेषताओं की एक किस्म की सही पहचान परमिट. वर्तमान अध्ययन में, हम उपकरण, हमारे चाल विश्लेषण प्रोटोकॉल, और हमारे स्वचालित स्कोरिंग प्रणाली, PRANCER का वर्णन. हमारे उपकरण आसानी से इकट्ठा किया है और PRANCER रोग और चोट मॉडल की एक विस्तृत श्रृंखला में मोटर घाटे का आकलन करने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है.

यह प्रदर्शित करने के लिए कि PrAnCER का उपयोग असामान्य चाल पैटर्न का पता लगाने के लिए किया जा सकता है, हमने पीडी के एक हैलोपेरिडोल मॉडल का उपयोग किया, जो चलन परिवर्तन14के क्षणिक प्रेरण के लिए एक सरल मॉडल है। हेलोपेरिडोल एक डोपामाइन रिसेप्टर विरोधी है जिसका व्यापक रूप से एक एंटीसाइकोटिक1के रूप में प्रयोग किया जाता है. यह striatum में डोपामाइन संकेत बदलकर मोटर सिस्टम को प्रभावित करता है, बेसल Ganglia में मोटर मार्ग का एक महत्वपूर्ण घटक14. यहां तक कि हैलोपेरिडोल की एक खुराक भी तेजी से स्ट्रेटम में अतिरिक्त कोशिकीय डोपामाइन के स्तर को कम कर देती है, जिससे पार्किंसंस की तरह मोटर defecits15. व्यवहार प्रभाव मांसपेशियों कठोरता, akinesia, और catalepsy, जो एक असामान्य स्थिति में रखा जा रहा है के बाद एक सामान्य मुद्रा में लौटने में असमर्थता के रूप में परिभाषित किया गया है11,16. हैलोपेरिडोल की तीव्र खुराक के कारण मोटर फंक्शन17के रोटारोड परीक्षण में पहचाने जाने वाले लोकोमोटर की कमी हो जाती है . हमने तर्क दिया कि हैलोपेरिडोल-मध्यस्थ चलन हानियां स्वचालित चाल विश्लेषण के लिए सुलभ विशेषताओं की एक संख्या में भी स्पष्ट होगी।

हालांकि हैलोपेरिडोल की प्रतिक्रियाएं अध्ययनों में व्यापक रूप से भिन्न होती हैं, हेलोपेरिडोल के उत्प्रेरक प्रभाव 0.5 मिलीग्राम/किलोग्राम और उच्च की खुराक पर उभरने देते हैं, जबकि कम जवाबदेही और मोटर हानि कम खुराक पर पता लगाने योग्य है (0.1 - 0.3 मिलीग्राम/ 17. हैलोपेरिडोल के उत्प्रेरक प्रभावों से बचने के प्रयास में, हमने हैलोपेरिडोल की दो खुराकों का परीक्षण करने का निर्णय लिया: एक उच्च खुराक (0.30 मिलीग्राम/किग्रा) और एक कम खुराक (0.15 मिलीग्राम/किग्रा)। जैसा कि सारणी 1में दर्शाया गया है, प्रयोग 1 ने उच्च मात्रा में हैलोपेरिडोल के प्रभावों की जांच की, जबकि प्रयोग 2 ने निम्न मात्रा के हैलोपेरिडोल के प्रभावों का परीक्षण किया। हम एक भीतर विषय डिजाइन जिसमें हर चूहे उच्च खुराक में परीक्षण किया गया था इस्तेमाल किया, कम खुराक, और नियंत्रण (लवण) शर्तों. हालत का क्रम चूहों में संतुलित किया गया था. हमने भविष्यवाणी की है कि हैलोपेरिडोल के तीव्र प्रशासन ऐसे कम गति के रूप में पीडी के अन्य मॉडलों में पाया उन लोगों के समान चाल हानि का कारण होगा, प्रगति लंबाई में कमी आई, और लंबे समय तक रुख अवधि3,14,18 ,19. हम दोनों खुराकों पर haloperidol प्रशासन के बाद akinesia सहित व्यवहार परिवर्तन मनाया. कम खुराक हालत में, चूहों काफी रुख अवधि और पिछले पंजा संपर्क क्षेत्र में वृद्धि हुई थी, के रूप में की उम्मीद है. ये चाल परिवर्तन पीडी रोगियों के बीच सामान्य धीमी , फेरबदल चरणों के बराबर हैं2,20. उच्च खुराक हालत में, तथापि, हम प्रगति लंबाई में वृद्धि के रूप में के रूप में अच्छी तरह से पंजा संपर्क क्षेत्र में वृद्धि देखी. हालांकि प्रगति लंबाई में वृद्धि अप्रत्याशित था, साहित्य की आगे की समीक्षा से संकेत मिलता है कि यह एक haloperidol प्रेरित bracing-escape प्रतिक्रिया का हिस्सा है. हम निष्कर्ष है कि PrAnCER वास्तव में neuroleptics के उपयोग के साथ संगत कृंतक चाल में पार्किंसंस की तरह परिवर्तन का पता लगाने में सक्षम है.

Protocol

सभी प्रक्रियाएं ब्राउन विश्वविद्यालय संस्थागत पशु देखभाल और उपयोग समिति के दिशानिर्देशों के अनुसार थीं।

1. गैट विश्लेषण उपकरण

  1. चाल विश्लेषण वॉकवे तैयार एक स्पष्ट plexiglass संलग्न walkway से मिलकर (36" एल एक्स 3 " डब्ल्यू एक्स 4.5 " एच) एक स्पष्ट plexiglass फर्श पर रखा (चित्र 2A). प्लेक्सीग्लास फर्श को 16 एलबी कपास फाइबर ड्राफ्टिंग वेलम के एक टुकड़े के साथ कवर करके अर्द्धपारदर्शी बनाएं जो वॉकवे के रूप में एक ही चौड़ाई में कटौती करते हैं।
    नोट: फर्श को अर्धपारदर्शी बनाने के लिए अन्य तरीके हैं।
  2. ट्रैक के बीच पर कब्जा करने के लिए सीधे वॉकवे के नीचे कम से कम 30 फ्रेम प्रति सेकंड (एफपीएस) की फ्रेम दर के साथ एक कैमरा रखें (चित्र 2ख)।
  3. ट्रैक रोशन करने के लिए वॉकवे के फर्श से लगभग 2 इंच दूर 18 एल ई डी/फुट के साथ 12 वी एलईडी रोशनी की एक पट्टी सुरक्षित करें।

2. पशु तैयारी

  1. जानवरों को संभालने से पहले कम से कम 1 सप्ताह के लिए vivarium के लिए acclimate करने के लिए अनुमति दें। प्रयोग शुरू करने से पहले कम से कम 5 दिनों के लिए चूहों को संभालें। इस अध्ययन का इस्तेमाल किया 8 पुरुष लांग इवांस चूहों लगभग 3 महीने पुराने.
  2. परीक्षण कक्ष के लिए जानवरों की आदत और कमरे की रोशनी के साथ चाल walkway बंद कर दिया
    1. चाल वॉकवे के अंत में सतह के स्तर पर चूहे के घर पिंजरे प्लेस एक गोल बॉक्स के रूप में सेवा करने के लिए। ध्यान दें कि अगर घर पिंजरे गहरी है, वृद्ध या चलन बाधित चूहों एक रैंप या कदम से लाभ हो सकता है घर पिंजरे के लिए आसान पहुँच प्रदान करने के लिए.
    2. चूहे को अपने घर के पिंजरे तक पहुंचने के लिए वॉकवे की लंबाई नीचे प्रयोगकर्ता के हाथ से चलने की अनुमति दें।
    3. चूहे अक्सर घर पिंजरे में नीचे कूद से पहले चारों ओर देखने के लिए वॉकवे के अंत में बंद हो जाएगा। यदि एक चूहा वॉकवे से बाहर निकलने में 1 मिनट से अधिक समय लेता है, तो इसे कोमल धक्का के साथ अपने घर के पिंजरे में प्रवेश करने के लिए प्रोत्साहित करें।
    4. यदि चूहा चारों ओर बदल जाता है, plexiglass का एक छोटा सा टुकड़ा का उपयोग करने के लिए वॉकवे के "शुरू" अंत ब्लॉक. 3 रन के कुल के लिए दोहराएँ.
  3. कम से कम 2 दिनों के लिए आवास या जब तक चूहों आराम से ठंड के बिना एक स्थिर गति से वॉकवे पार कर रहे हैं.

3. गैट परीक्षण प्रक्रिया

  1. पंजा प्रिंट का स्पष्ट चित्र प्राप्त करने के लिए वेब कैमरा सॉफ्टवेयर पर सेटिंग्स समायोजित करें। सभी चाल परीक्षण के लिए कमरे रोशनी बंद करें.
  2. प्रत्येक रन को अलग से रिकॉर्ड करें और स्वचालित विश्लेषण प्रोग्राम के साथ उपयोग के लिए उचित रूप से लेबल करें.
  3. सुनिश्चित करें कि वेलम पर कोई धब्बे या मलबे नहीं हैं। चूहा वॉकवे में प्रवेश करने से पहले कुछ सेकंड रिकॉर्डिंग शुरू करें और एक बार चूहा वॉकवे से बाहर निकलता है और अपने घर पिंजरे में प्रवेश करता है।
  4. जारी रखें जब तक या तो तीन स्वीकार्य रन पूरा कर रहे हैं या 10 मिनट बीत चुका है.
  5. प्रत्येक चूहे के बीच में इथेनॉल के साथ वॉकवे को साफ करें और आवश्यकतानुसार वेलम को बदलें।
    नोट: एक स्वीकार्य परीक्षण एक जिसमें जानवर लगातार चलता है और चलाने के पहले 4 चरणों के लिए ठहराव के बिना के रूप में परिभाषित किया गया है. यह प्राप्त करने के लिए कठिन है, तो परीक्षण जिसमें विराम या अचानक त्वरण के बिना होने वाले किसी भी बिंदु पर 4 लगातार चरण हैं शामिल करने के लिए मापदंड समायोजित करें।

4. PrAnCER स्वचालित विश्लेषण

  1. एक फ़ोल्डर में विश्लेषण किया जा करने के लिए सभी वीडियो रखो.
  2. Python स्क्रिप्ट PrAnCERचलाकर PrAnCER लॉन्च करें | PrAnCER चित्र 3 और चित्र 4में सचित्र चरणों के आधार पर वीडियो का विश्लेषण करेगा।
  3. पॉप-अप मेनू में, फ़ोल्डर चुनें बटन दबाकर निर्दिष्ट फ़ोल्डर का चयन करें. यदि वांछित हो तो विश्लेषण के लिए कस्टम विकल्पों का चयन करें. प्रत्येक पैरामीटर के विस्तृत विवरण उनके आगे प्रश्न चिह्न पर क्लिक करके पाया जा सकता है। समाप्त होने पर जारी रखें क्लिक करें.
  4. दिखाई देने वाले वॉकवे की छवि पर रुचि (ROI) का क्षेत्र निर्धारित करें. ऐसा करने के लिए, नीचे की ओर निर्धारित करने के लिए ऊपरी किनारे और दाएँ क्लिक को परिभाषित करने के लिए बाएँ क्लिक करें. यदि प्रकट होने वाला बॉक्स सही है, तो जारी रखने के लिए N दबाएँ. यदि नहीं, तो पूर्ववत करने के लिए $ दबाएँ. एक बार एन दबाया जाता है, कार्यक्रम स्वचालित रूप से चलेंगे.
  5. PrAnCER के पूरा होने के बाद, टर्मिनल में दर्ज दबाकर प्रोग्राम को समाप्त करें।
  6. PrAnCER द्वारा परिणाम आउटपुट मैन्युअल रूप से समीक्षा करने के लिए, Python स्क्रिप्ट GaitEditorGUI चलाएँ और प्रत्येक वीडियो के लिए उपयुक्त .mp4 फ़ाइल का चयन करें। यदि आवश्यक हो, तो किसी भी गलत पहचान या मर्ज किए गए प्रिंट को सही करें।
  7. स्थानिक और लौकिक चाल मापदंडों को निकालने के लिए, पायथन स्क्रिप्ट ParameterAnalyzerचलाते हैं। विश्लेषण करने के लिए पिछले प्रिंट्स की संख्या चुनें और विश्लेषण करने के लिए वीडियो का फ़ोल्डर, फिर जारी रखेंक्लिक करें. यह प्रत्येक वीडियो के लिए .csv फ़ाइल को आउटपुट करेगा जिसमें कई सामान्य चाल पैरामीटर होंगे, जिनका वर्णन तालिका 2 में किया गया है और चित्र 5में सचित्र किया गया है।
    नोट: पूर्ण लिपियों, साथ ही पढ़ने और डेटा का विश्लेषण करने के लिए निर्देश, लेखक GitHub (www.github.com/hayleybounds) पर उपलब्ध हैं. हम मुक्त, खुला स्रोत पायथन पुस्तकालय OpenCV21का उपयोग कर इस एल्गोरिथ्म को लागू किया। इसके अलावा GitHub पर शामिल हमारे चाल विश्लेषण वॉकवे के निर्माण के लिए निर्देश हैं.

Representative Results

Haloperidol प्रक्रिया

हम इस चाल विश्लेषण प्रणाली विकसित करने के लिए नियंत्रण चूहों में चाल मापदंडों की तुलना प्रयोगात्मक चूहों में उन लोगों के लिए चलन की एक किस्म दिखाने की उम्मीद, चाल, और संतुलन हानि. हम एक भीतर विषय डिजाइन जिसमें हर चूहे नमकीन, उच्च खुराक haloperidol और कम खुराक haloperidol शर्तों में परीक्षण किया गया था इस्तेमाल किया. चूहे दो समूहों में विभाजित किए गए (ए और बी) counterbalancing की अनुमति देने के लिए; चाल परीक्षण दिन और हालत के आदेश के समय के लिए संतुलित किया गया था. प्रत्येक परीक्षण 48 ज द्वारा अलग किया गया था चूहे हल्के से या तो नमकीन या haloperidol के इंट्रापेरिटोनियल (आईपी) इंजेक्शन प्राप्त करने से पहले isoflurane के साथ anesthetized थे। गैट का परीक्षण 1 एच पोस्ट इंजेक्शन किया गया था ,जिस पर हैलोपेरिडोल चोटी के स्तर 15 ,16,17पर होना चाहिए ।

व्यवहार के परिणाम

हमने हेलोपेरिडोल के साथ उपचारित पशुओं में प्रमुख व्यवहार परिवर्तनों को देखा। उच्च खुराक की स्थिति में, आठ चूहों में से पांच वॉकवे के शुरू में गतिहीनता की अवधि थी, जिसके दौरान वे उन्हें छू प्रयोगकर्ता के लिए अप्रतिसादी थे और ले जाया जा रहा करने के लिए प्रतिरोधी. कुछ मामलों में, यह स्थिति कई मिनट तक बनी रही जब तक कि चूहे को वॉकवे से हटा दिया गया। अन्य मामलों में, स्थिर चूहा अचानक तेजी से कदम होगा या "सीमा" वॉकवे भर में और फिर अंत के पास स्थिर राज्य में लौटने. कम खुराक की स्थिति में, 8 चूहों में से 3 गतिहीनता की इसी तरह की अवधि थी. इस खुराक पर, वहाँ व्यवहार बाध्य का केवल एक उदाहरण था. जब जानवरों के साथ नमकीन व्यवहार किया गया तो कोई बाउंडिंग नहीं देखी गई।

हम निम्नलिखित चाल मापदंडों पर haloperidol के प्रभाव का विश्लेषण किया: समर्थन का आधार, प्रगति लंबाई, प्रगति की गति, रुख अवधि, रुख स्विंग अनुपात, अधिकतम संपर्क क्षेत्र, और interlimb दूरी. क्योंकि सामने और पिछले अंगों के लिए कई चाल मापदंडों समान हैं और haloperidol आम तौर पर सभी अंगों पर एक समान प्रभाव पड़ता है, हम केवल पिछले अंगों के लिए मानकों की गणना और बाएँ और दाएँ अंगों के लिए अलग डेटा नहीं किया. प्रत्येक चूहे के लिए, हम प्रत्येक परीक्षण दिन से सभी उपयोगी रन से प्रत्येक चाल पैरामीटर के मतलब की गणना. सभी पैरामीटर (गति परिवर्तनशीलता के अलावा) एक रन के पहले 4 उपयोगी चरणों के लिए मतलब के रूप में गणना की गई. का आकलन करने के लिए कि क्या haloperidol की प्रत्येक खुराक काफी प्रभावित चाल, हम एक युग्मित नमूना टी परीक्षण का इस्तेमाल किया. प्रयोग 1 में, प्रगति लंबाई में एक महत्वपूर्ण वृद्धि हुई (चित्र6A; त(7) ] -2.962, च - 0.021) और अधिकतम संपर्क क्षेत्र (चित्र 6A; t(7) ] -2.51, p $ 0.04) उच्च खुराक हैलोपेरिडोल के साथ इलाज किए जाने वाले पशुओं में। समर्थन का आधार, गति, रुख अवधि और स्विंग अनुपात के लिए रुख महत्वपूर्ण नहीं थे. प्रयोग 2 में, कम मात्रा में दिए गए पशुओं ने रुख अवधि में उल्लेखनीय वृद्धि दिखाई (चित्र 6B; t(7) ] -2.444, p ] 0.044) और अधिकतम संपर्क क्षेत्र (चित्र 6B; t(7) ] -3.085, p ] 0.018) लवणीय स्थिति की तुलना में। कोई अन्य चाल पैरामीटर महत्वपूर्ण थे. इसके अतिरिक्त, समर्थन के आधार में उच्च खुराक और कम खुराक हैलोपरिडोल स्थितियों के बीच एक महत्वपूर्ण अंतर था (चित्र 6C; t(7) $2.651, p $ 0.033), अधिकतम संपर्क क्षेत्र (चित्र 6C; t(7) ] 4.635, p ] 0.002) और अंतर-अंतर () चित्र 6C; t(7) ] 3.098, च ] 0.017).

स्वचालित सिस्टम में आपकी स्थान सटीकता और त्रुटियां

PrAnCER की सटीकता का आकलन करने के लिए, हम 6 नियंत्रण चूहों के एक अलग समूह से 21 बेतरतीब ढंग से चयनित वीडियो के मैनुअल स्कोरिंग के लिए अपने स्वचालित विश्लेषण की तुलना में. हाथ स्कोरिंग प्रयोजनों के लिए, वीडियो छवियों, जो तब मैन्युअल रूप से प्रिंट के स्थानों को चिह्नित करने के लिए इस्तेमाल किया गया के एक दृश्य में परिवर्तित कर रहे थे. दक्षता के लिए, हमने अपने विश्लेषण को केवल पिछले प्रिंट्स से मापे गए स्थानिक डेटा पर केंद्रित किया। हम मतलब प्रगति लंबाई और प्रत्येक वीडियो के लिए BOS निकाला और यह स्वचालित मूल्यों की तुलना में. जबकि मतलब प्रगति लंबाई मैनुअल स्कोरिंग और PrAnCER विश्लेषण के बीच काफी अलग नहीं था (चित्र 7B; t(20) $ -0.01, p $ 0.99), समर्थन का आधार महत्वपूर्ण था (चित्र 7A; t(20) $ -2.21, p $ 0.038). हालांकि स्वचालित और मैनुअल स्कोरिंग आम तौर पर अच्छी तरह से सहसंबद्ध था, स्वचालित प्रणाली औसत पर एक 5% बड़ा BOS की सूचना दी. यह अंतर पता लगाने त्रुटियों के बजाय centroid चयन में प्रसरण के कारण हो सकता है। मैन्युअल स्कोरिंग के लिए, प्रिंट स्थान प्रत्येक पिछले प्रिंट के आधार के आसपास एक अंडाकार ड्राइंग चिह्नित किया गया था, क्योंकि यह मैन्युअल रूप से जन आकलन के केंद्र के PrANCER की विधि को दोहराने के लिए मुश्किल होगा। स्पष्ट प्रवृत्ति PRAnCER के लिए था BOS overestimate, शायद क्योंकि कुछ जानवरों को एक असममित फैशन में अपने हाथ की उंगलियों बाहर splay सकता है, PrAnCER मैनुअल स्कोरिंग की तुलना में अधिक चरम centroids निरीक्षण करने के लिए कारण. अन्य प्रणालियों ने भी लगातार प्रगति लंबाई उपायों17के बावजूद मैनुअल और स्वचालित स्कोरिंग के बीच बीओएस में महत्वपूर्ण वृद्धि का उल्लेख किया है . देखा छोटे मतभेदों और अन्य प्रणालियों के साथ स्थिरता को ध्यान में रखते हुए, हम निष्कर्ष है कि PrAnCER चाल मानकों का एक विश्वसनीय उपाय है.

यह सभी सटीकता विश्लेषण स्वचालित आउटपुट का मैन्युअल सुधार PrANCER GUI का उपयोग कर किया गया था के बाद हुई कि नोट करने के लिए महत्वपूर्ण है। मौजूदा वाणिज्यिक प्रणालियों की तरह, यह कदम स्कोरिंग में त्रुटियों को सुधारने और उन रनों को नष्ट करने के लिए दोनों आवश्यक है जो मानदंडों22को पूरा नहीं करते हैं। हम PrAnCER देखते झूठी सकारात्मक के पक्ष में गलती करने के लिए, के रूप में इन के बाद दर-हॉक सही करने के लिए आसान कर रहे हैं. हम कभी नहीं देखा है PrAnCER 5 सौ से अधिक वीडियो के मैनुअल सुधार के दौरान एक वास्तविक प्रिंट का पता लगाने में विफल. तथापि, अन्य प्रकार की त्रुटियाँ देखी गई. ये 3 श्रेणियों में गिर गए: झूठी पहचान (एक प्रिंट के रूप में एक गैर-प्रिंट का पता लगाना), misclassifications (प्रिंट गलत लेबल के रूप में सामने/ इन त्रुटियों को आसानी से साथ जीयूआई में सही कर रहे हैं, और आम तौर पर सामान्य परिस्थितियों के तहत फिल्माया वीडियो का केवल एक छोटा सा प्रतिशत में हो. यहां तक कि इस तरह के सुधार के साथ, PrAnCER स्पष्ट रूप से चाल विश्लेषण में शामिल मैनुअल श्रम की मात्रा कम हो जाती है. हम अनुमान है कि प्रत्येक वीडियो के लिए यह लगभग 3 मिनट लेता है PrAnCER चलाने के लिए और किसी भी उत्पादन त्रुटियों को सही (यदि आवश्यक हो), जबकि यह लगभग 10 मिनट लेने के लिए मैन्युअल रूप से स्कोर और एक ही वीडियो का विश्लेषण होगा.

Figure 1
चित्र 1. चाल विश्लेषण विधियों की तुलना. (क) पारंपरिक स्याही और कागज विधि पंजा आकार और स्थान के imprecise प्रिंट पैदा करता है। (बी) एक पारदर्शी मंजिल के साथ वीडियो रिकॉर्डिंग पंजा प्रिंट की एक विस्तृत दृश्य देता है, लेकिन चूहे के शरीर है कि स्वचालित स्कोरिंग पेचीदा से कई मुख्य विशेषताएं शामिल हैं. (सी) एक स्पष्ट मंजिल पर हल्के कागज एक शोर छवि बनाता है और विवरण खो देता है. (डी) एक पारदर्शी मंजिल बनाने के लिए वेलम का उपयोग नेत्रहीन शरीर को नष्ट करते हुए अत्यधिक विस्तृत प्रिंट पैदा करता है। कृपया इस चित्र का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहाँ क्लिक करें.

Figure 2
चित्र 2. चाल वॉकवे उपकरण और वीडियो रिकॉर्डिंग के Schematic उदाहरण. (ए) चूहा घर पिंजरे गोल बॉक्स के लिए एक पारदर्शी मंजिल के साथ एक स्पष्ट मार्ग के माध्यम से चलता है, जबकि नीचे से दर्ज किया जा रहा है. इस मामले में, वेलम पारदर्शी बनाने के लिए एक पारदर्शी मंजिल को कवर करता है। वॉकवे एलईडी स्ट्रिप्स पशु के पैर और शरीर के बीच एक स्तर पर अपनी लंबाई के साथ रखा द्वारा प्रकाशित किया जाता है। (बी) पारदर्शी मंजिल के प्रभाव का प्रदर्शन एक वीडियो रिकॉर्डिंग के एक स्क्रीनशॉट. दो पंजे स्पष्ट रूप से दिखाई दे रहे हैं, लेकिन चूहे के शरीर अनिवार्य रूप से undetectable है. कृपया इस चित्र का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहाँ क्लिक करें.

Figure 3
चित्र 3. पंजा प्रिंट के एक फ्रेम के लिए जांच प्रक्रिया। (A) मूल छवि को नाकामुक्त कर दिया जाता है और फिर पृष्ठभूमि घटाव (B)के अधीन किया जाता है। (ग) एक धार का पता लगाने एल्गोरिथ्म लागू किया जाता है और परिणाम एक्स की एक श्रृंखला में परिवर्तित कर रहे हैं, वाई निर्देशांक आकृति कहा जाता है (डी). (ई) कॉन्टूरों को निकटता द्वारा समूहीकृत किया जाता है और समूह के उत्तल पतवार (बाउंडिंग बॉक्स) को प्रिंट को शामिल करते हुए एक एकल समोच्च का उत्पादन करने के लिए लिया जाता है। कृपया इस चित्र का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहाँ क्लिक करें.

Figure 4
चित्र 4. एक वर्गीकृत प्रिंट में व्यक्तिगत पहचान का रूपांतरण. (ए) पंजा प्रिंट पहले फ्रेम के एक सेट में पहचाने जाते हैं। (बी) अलग-अलग ऑब्जेक्ट डिटेक्शन को एक नंबर दिया जाता है जो उन्हें प्रिंट के रूप में पहचानता है, जो एक पंजा (सी)के एकल स्थान का प्रतिनिधित्व करता है। (डी) अंत में, उन्हें पशु के पथ की मिडलाइन के सापेक्ष उनके स्थान के आधार पर बाएं या दाएं के रूप में वर्गीकृत किया जाता है, और पिछले पंजा प्रिंटों के सापेक्ष उनके स्थान के आधार पर सामने या पीछा किया जाता है। कृपया इस चित्र का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहाँ क्लिक करें.

Figure 5
चित्र 5. चाल मापदंडों की मिसाल का विश्लेषण किया. (क) पंजा प्रिंटों की पहचान और स्थान दर्शाने वाला एक उदाहरण निर्गत। मूल पता चला किनारों काले रंग में दिखाए जाते हैं. अंतिम पता चला पंजे और अनुमानित क्षेत्र पंजा वर्गीकरण से संकेत मिलता है कि रंग में दिखाए जाते हैं। इस आंकड़े में, पीले: सामने छोड़ दिया, हरे: पिछले बाएँ, सियान: सामने सही है, और मैजंटा: पिछले सही. हालांकि, उपयोगकर्ता वरीयता के अनुसार Python स्क्रिप्ट में रंग परिवर्तित किया जा सकता है। (बी) दो प्रमुख अस्थायी पैरामीटरों का चित्रण करने वाला एक भूखंड: प्रत्येक पंजा जमीन (स्टेंस चरण) और हवा (स्विंग चरण) के संपर्क में होने पर कितनी मात्रा में होता है। रंगीन ब्लॉक रुख चरण से संकेत मिलता है और सफेद रिक्त स्थान स्विंग चरण से संकेत मिलता है। कृपया इस चित्र का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहाँ क्लिक करें.

Figure 6
चित्र 6. चाल पर हैलोपेरिडोल के प्रभाव. (क) प्रयोग के परिणाम 1: उच्च खुराक हैलोपेरिडोल (हैलएच) ने लवणीय स्थिति (सल) की तुलना में प्रगति लंबाई और अधिकतम संपर्क क्षेत्र में काफी वृद्धि की है। (बी) प्रयोग 2 के परिणामस्वरूप अधिक विशिष्ट पार्किन्सन लक्षण उत्पन्न हुए; कम खुराक haloperidol (हैलएल) काफी रुख अवधि और अधिकतम संपर्क क्षेत्र में वृद्धि हुई. (सी) दोनों प्रयोगों से haloperidol इलाज शर्तों की तुलना करते समय, उच्च खुराक haloperidol समर्थन के आधार में वृद्धि हुई, अधिकतम संपर्क क्षेत्र और कम खुराक की स्थिति की तुलना में interlimb दूरी. डेटा का अर्थ है - SEM, n ]8. युग्मित नमूने टी-परीक्षण अंतर इस प्रकार थे: ] p और lt; 0.05, [ p]lt; 0.01. कृपया इस चित्र का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहाँ क्लिक करें.

Figure 7
चित्र 7. स्वचालित विश्लेषण की सटीकता. (क) बॉस को मापने के दौरान स्वचालित प्रणाली काफी मैनुअल स्कोरिंग से अलग है, हालांकि यह पता लगाने त्रुटियों के बजाय मैनुअल centroid चयन में बदलाव के कारण हो सकता है. (बी) स्वचालित प्रणाली प्रगति लंबाई के लिए मैनुअल स्कोरिंग से काफी अलग नहीं है। ये सटीकता परिणाम अन्य उपलब्ध सिस्टम से उन लोगों के साथ संगत कर रहे हैं। डेटा का अर्थ है - SEM, n ] 21. युग्मित नमूने t-परीक्षण अंतर निम्नानुसार थे: ] p और 0.05. कृपया इस चित्र का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहाँ क्लिक करें.

Figure 8
चित्र 8. लौकिक मापदंडों की तुलना. नमकीन (ए) और कम खुराक हैलोपेरिडोल (बी) के साथ इलाज किया एक जानवर के लिए अस्थायी चाल पैटर्न। (सी) उच्च खुराक हैलोपेरिडोल दिए गए चूहे से ब्रेकिंग-एस्केप प्रतिक्रिया का एक उदाहरण। चित्रा 5में के रूप में, रंगीन ब्लॉकों से संकेत मिलता है जब पंजा जमीन के साथ संपर्क में था (स्थिति चरण) और सफेद रिक्त स्थान से संकेत मिलता है जब पंजा हवा में था (स्विंग चरण). संक्षिप्त नाम: FL, सामने छोड़ दिया; HL, पिछले छोड़ दिया; FR, सामने सही; मानव संसाधन, पिछले सही. कृपया इस चित्र का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहाँ क्लिक करें.

प्रयोग 1 प्रयोग 2
टेस्ट 1 टेस्ट 2 परीक्षण 3 टेस्ट 4 टेस्ट 5 टेस्ट 6 टेस्ट 7 टेस्ट 8
समूह A हैलएच साल हैलएच साल साल हैलएल साल हैलएल
समूह B साल हैलएच साल हैलएच हैलएल साल हैलएल साल

तालिका 1. प्रायोगिक डिजाइन. यह तालिका इस अध्ययन में प्रयुक्त प्रयोगात्मक डिजाइन को दर्शाती है। हम एक भीतर विषय डिजाइन जिसमें हर चूहे उच्च खुराक haloperidol (हैलएच), कम खुराक haloperidol (हैलएल) और नमकीन (साल) शर्तों में परीक्षण किया गया था इस्तेमाल किया. चूहे दो समूहों में विभाजित थे; परीक्षण दिन के समय और स्थिति के क्रम के लिए संतुलित किया गया था.

पैरामीटर परिभाषा
स्ट्राइड लंबाई एक ही पंजा के क्रमिक संपर्कों के बीच दूरी
कदम लंबाई गति की दिशा के अक्ष के साथ contralateral सामने या पिछले पंजे के क्रमिक संपर्कों के बीच दूरी
समर्थन का आधार (BOS) गति की दिशा के अक्ष के लंबवत क्रमिक विपरीत मुख या पिछले पंजे के बीच की दूरी
अधिकतम संपर्क क्षेत्र किसी पिछले प्रिंट का अधिकतम पता लगाया गया क्षेत्र
इंटरलिम्ब दूरी आइपसिलेटर फ्रंट और पिछले पंजे के बीच दूरी
स्टेंस अवधि समय की लंबाई एक पंजा जमीन के साथ संपर्क में था
स्विंग अवधि समय की लंबाई एक पंजा जमीन पर नहीं था
स्विंग अनुपात (एसएसआर) के लिए रुख स्टेंस अवधि /
असतत गति स्ट्राइड लंबाई / (स्टेंस अवधि + स्विंग अवधि) एक पंजा के लिए
औसत गति विश्लेषण में उपयोग की जाने वाली अवधि में असतत गति का औसत
गति परिवर्तनशीलता एक रन के दौरान असतत गति में प्रतिशत परिवर्तन
गति चलाएँ सुरंग को पार करने का समय /

तालिका 2. चाल पैरामीटर का विवरण. यह तालिका सबसे अधिक उपयोग किए जाने वाले चाल पैरामीटर का वर्णन करती है; इस अध्ययन में इस्तेमाल किया उन बोल्ड में संकेत दिया जाता है.

Discussion

इस अध्ययन में, हम PrAnCER, एक नया स्वचालित चाल विश्लेषण प्रणाली है कि विपरीत बढ़ाया वीडियो का इस्तेमाल करता है एक पारदर्शी मंजिल का उपयोग करने के लिए जानवर के शरीर अस्पष्ट और सरल स्वचालित पता लगाने के लिए स्पष्ट रूप से परिभाषित पंजा प्रिंट उपज का परीक्षण किया. PrAnCER सही पंजा प्रिंट की पहचान करता है और मोटर समारोह में परिवर्तन के प्रति संवेदनशील है. हम पीडी के एक तीव्र haloperidol मॉडल में चाल परिवर्तन का आकलन करने के लिए PrAnCER का इस्तेमाल किया. हालांकि haloperidol एक मजबूत पीडी मॉडल की उम्मीद मोटर घाटे प्रेरित नहीं किया था, हम फिर भी प्रदर्शित करने में सक्षम थे कि PrAnCER सही चाल पैटर्न में परिवर्तन का पता लगा सकते हैं. अंत में, हम PrAnCER की सटीकता की मात्रा निर्धारित की और प्रदर्शन किया है कि प्रमुख चाल मापदंडों के अपने माप मैनुअल स्कोरिंग की तुलना में है.

दोनों haloperidol इलाज की स्थिति में, हम ठंड व्यवहार की एक उच्च घटना मनाया (akinesia) चल रहा है या आगे बाध्य की एक भागने की प्रतिक्रिया के बाद. जबकि अकीनेशिया कई अध्ययनों में एक समान खुराक परदेखा गया है (0.25 mg/kg ) 16,23, इस बाउंडिंग व्यवहार ठेठ पार्किंसंस लक्षण3,14,19 केअनुरूप नहीं है, 24. दिलचस्प है, हमने पाया है कि उच्च खुराक haloperidol उपचार काफी प्रगति लंबाई में वृद्धि हुई. यह निष्कर्ष शुरू में आश्चर्यजनक था क्योंकि पीडी के अन्य हैलोपेरिडोल मॉडलों ने प्रगति की लंबाई3,19में कमी दिखाई है . हालांकि, वे 'ब्रेकिंग-एस्केप' व्यवहार De Ryck एट अल द्वारा वर्णित पैटर्न के प्रकाश में समझ (1980), जो रिपोर्ट है कि चूहों akinetic अवधि के बाद भागने के लिए चलाने के लिए, और है कि उच्च गति gaits जैसे चल रहा है और बाध्य वृद्धि हुई प्रगति के साथ जुड़े रहे हैं लंबाई4,25 (चित्र 8C) उच्च खुराक उपचार भी पिछले पंजे की काफी वृद्धि हुई अधिकतम संपर्क क्षेत्र में हुई. कम खुराक हैलोपेरिडोल उपचार के परिणामस्वरूप अधिक विशिष्ट पीडी चाल परिवर्तन हुआ जिसमें रुख अवधि और अधिकतम संपर्क क्षेत्र में महत्वपूर्ण वृद्धि शामिल है (चित्र 8ए-बी) । ये परिणाम हैलोपेरिडोल प्रेरित अकिनेशिया के साथ जुड़े मांसपेशी कठोरता का एक प्रतिबिंब हो सकता है।

असामान्य bracing-escape व्यवहार के बावजूद, हम प्रदर्शित करने में सक्षम थे कि PrAnCER वास्तव में चाल में परिवर्तन का पता लगा सकते हैं. हमने दिखाया कि सही प्रकाश व्यवस्था की स्थिति में, एक पारदर्शी मंजिल पंजे की एक अत्यधिक विषम और विस्तृत छवि का उत्पादन कर सकते हैं. वर्तमान अध्ययन में, हमने एक पारदर्शी फर्श को वेलम के साथ कवर करके पारदर्शी बनाया है। एक ही प्रभाव एक पारदर्शी मंजिल पर Mylar के रूप में एक और पारदर्शी कवर, रखकर प्राप्त किया जा सकता है. वैकल्पिक रूप से, फर्श ही का उपयोग करके पारदर्शी हो सकता है, उदाहरण के लिए, frosted plexiglass. पारदर्शी फर्श और सरल plexiglass वॉकवे सस्ती कर रहे हैं और एक दोपहर में निर्माण किया जा सकता है. हमारे किनारे का पता लगाने आधारित विश्लेषण प्रणाली तंत्र में कई बदलाव करने के लिए लचीला है और समायोज्य दहलीज प्रदान करता है अलग setups, रोग मॉडल, या चूहों जैसे छोटे जानवरों के लिए प्रणाली के अनुकूल है.

कुछ चाल पैरामीटर विश्लेषण वॉकवे के पहलुओं की वजह से पारंपरिक सूत्रों से बदल रहे थे. उदाहरण के लिए, गति की गणना की हमारी विधि अन्य चाल अध्ययनों से भिन्न है; एलईडी प्रकाश व्यवस्था के साथ संयुक्त पारदर्शी फर्श शरीर के दृश्य को अस्पष्ट करता है, इसलिए आमतौर पर किया जाता है के रूप में गति की गणना करने के लिए शरीर की स्थिति को ट्रैक करना संभव नहीं है। इस अध्ययन के लिए, गति पहले संपर्क से दूसरे संपर्क करने के लिए समय से एक ही पंजा के दो संपर्कों के बीच यात्रा की दूरी विभाजित करके गणना की गई थी. बेशक, अन्य सूत्रों का इस्तेमाल किया जा सकता है. उदाहरण के लिए, यदि गति के समग्र माप की आवश्यकता है, तो कोई रन की अवधि के अनुसार रन के आरंभ और अंत में फोरपाउ स्थानों के औसत से दूरी को विभाजित कर सकता है।

हमारे विश्लेषण की पुष्टि करता है कि, जबकि मैनुअल स्कोरिंग के समान नहीं है, हमारे स्वचालित प्रणाली उच्च सटीकता के साथ प्रदर्शन करता है और चाल के विश्वसनीय उपाय उत्पन्न करता है. यहाँ वर्णित उपकरण मोटर समारोह के एक सरल, कम लागत विश्लेषण के लिए अनुकूलित किया गया था. हालांकि, कई परिवर्तन किया जा सकता है कि PrAnCER की उपयोगिता का विस्तार होगा. हमारी प्रणाली की एक सीमा यह है कि अर्द्धपारदर्शी मंजिल, जबकि उत्कृष्ट पंजा का पता लगाने की अनुमति, जानवरों के शरीर अक्ष अस्पष्ट. हालांकि हम यह आवश्यक नहीं मिला है, इस प्रणाली के लिए एक उपरि कैमरा जोड़कर संबोधित किया जा सकता है. एक और सुधार एक उच्च फ्रेम दर के साथ एक वीडियो कैमरे का उपयोग किया जाएगा. जबकि हम लौकिक पैरामीटरों के सुसंगत अनुमान प्राप्त करने में सक्षम थे, इन उपायों की सटीकता 100 एफपीएस8से नीचे फ्रेम दरों पर समझौता किया है. एक उच्च गति वीडियो कैमरा जोड़ने के विश्लेषण सॉफ्टवेयर का कोई परिवर्तन की आवश्यकता होगी, जबकि सटीकता और अस्थायी उपायों की परिशुद्धता में वृद्धि. इसके अतिरिक्त, कई अन्य चाल प्रणालियों एक दर्पण का उपयोग करने के लिए एक साथ चूहे2,8,13के पार्श्व और अधर विचारों को रिकॉर्ड. हमारे तंत्र के लिए इस सुविधा को जोड़ने की गति और रन के दौरान व्यवहार के बेहतर अवलोकन की अधिक सटीक परिमाणीकरण की अनुमति होगी.

इस अध्ययन में, हमने दिखाया कि एक अर्द्धपारदर्शी फर्श का उपयोग प्रभावी ढंग से वॉकवे फर्श के साथ संपर्क में नहीं वस्तुओं की दृश्यता को अवरुद्ध करके पंजा प्रिंट को अलग करता है। हम सही पंजे की पहचान करने के लिए इस उच्च विपरीत पंजा प्रिंट का लाभ लेता है कि एक स्वचालित स्कोरिंग प्रणाली विकसित की है। हमने दिखाया है कि इस प्रणाली, PRANCER, वाणिज्यिक प्रणालियों के लिए तुलनीय एक सटीकता के साथ चाल मापदंडों परिमाणित. हमने निर्धारित किया है कि haloperidol की एक उच्च खुराक के प्रशासन में वृद्धि हुई प्रगति लंबाई और अधिकतम संपर्क क्षेत्र नमकीन की तुलना में. हालांकि यह परिवर्तन हम क्या उम्मीद के विपरीत है, मौजूदा साहित्य की आगे की समीक्षा इंगित करता है कि यह भागने के व्यवहार का हिस्सा होने की संभावना है haloperidol के तीव्र प्रशासन के जवाब में मनाया. कम खुराक haloperidol उपचार इस तरह की वृद्धि हुई रुख अवधि और अधिकतम संपर्क क्षेत्र के रूप में अधिक विशिष्ट पीडी लक्षण में हुई. हम निष्कर्ष है कि जबकि तीव्र उच्च खुराक haloperidol प्रशासन एक गरीब मॉडल के लिए पीडी के साथ जुड़े चाल हानि का अध्ययन है, हमारे अध्ययन फिर भी सही मोटर समारोह में परिवर्तन का पता लगाने के लिए PRANCER की क्षमता का प्रदर्शन किया. भविष्य में, हम अन्य रोग मॉडल में चलन परिवर्तन का अध्ययन करके PrAnCER को और मान्य करने की उम्मीद है।

Disclosures

लेखकों के हित का कोई संघर्ष नहीं है खुलासा करने के लिए.

Acknowledgments

यह काम ब्राउन विश्वविद्यालय में मस्तिष्क विज्ञान के लिए Carney संस्थान द्वारा समर्थित किया गया था.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Gait Walkway Apparatus
1/4" clear plexiglass RISD 3D Store, Providence, RI Approximate Price: $50
1 piece cut to 3 1/2" W x 36" L; 2 pieces cut to 4 1/2" W x 36" L
Note: We made our walkway 36" long based off of an exisiting plexiglass table we had in house, it could easily be made longer if desired.
1/4" clear plexiglass RISD 3D Store, Providence, RI Approximate Price: $10
4 pieces, cut to 1" W by 4" L
These will be used to keep the tunnel in place
10 series 80/20 framing pieces, 1" x 1" T-Slotted Profile 80/20 Inc. 1010-S Approximate Price: $16
2 pieces cut to 36" L
12V Flexible LED Strip Lights, 16.4ft/5m LED Light Strips, Daylight White Amazon Approximate Price: $10
Bostik Blu-Tack Adhesive Amazon Approximate Price: $8
Clearprint 1000H drafting vellum, 16 LB cotton fiber Dick Blick Art Supplies 11101-1046 Approximate Price: $50
Cut to 4" W x 36" L
Note: This particular vellum comes as a roll; we kept it on the roll and cut it to 4" W.
Mylar or frosted plexiglass could also be used in place of the vellum, but the camera software detection settings would need to be adjusted.
Logitech HD Pro Webcam C920, 1080p Amazon Approximate Price: $50
Mobile Laptop Computer Desk Cart Height-Adjustable Amazon Approximate Price: $40
Small table to place the animals' home cage on at the end of the walkway.
Plastic ramp Pets Warehouse Approximate Price: $6
Optional: Ramp to assist the animals descend into home cage
RetiCAM Tabletop Tripod with 3-Way Pan/Tilt Head Amazon Approximate Price: $30
SCIGRIP #16 solvent cement for acrylic - clear, medium bodied Amazon Approximate Price: $8
Plexiglass table Approximate Price: $
15 series 80/20 framing pieces, 1.5" x 1.5" T-Slotted Profile 80/20 Inc. 1515 Approximate Price: $110
6 pieces cut to 36" L, 2 pieces cut to 12" With both ends tapped with standard 5/16-18 threads
Framing for the plexiglass table top and table legs
15 series 3 Way - Light Squared Corner Connector 80/20 Inc. 14177 Approximate Price: $24
4 connectors
To connect the table top and legs
1/4" clear plexiglass sheet RISD 3D Store, Providence, RI Approximate Price: $50
Cut at 15" W x 39" L
5/16-18 x 1" Button Head Socket Cap Screw 80/20 Inc. 3118 Approximate Price: $5
Quantity = 12
Deluxe Leveling Feet, 5/16-18 x 2" 80/20 Inc. 2194 Approximate Price: $50
Quantity = 4
For table legs
“T” Handle Ball End Hex Wrench, 3/16" 80/20 Inc. 6000 Approximate Price: $5

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References

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Bounds, H. A., Poeta, D. L., Klinge, P. M., Burwell, R. D. Paw-Print Analysis of Contrast-Enhanced Recordings (PrAnCER): A Low-Cost, Open-Access Automated Gait Analysis System for Assessing Motor Deficits. J. Vis. Exp. (150), e59596, doi:10.3791/59596 (2019).

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