운동학 및 그라운드 반력 결정 : 젊은 성인, 중년과 노인 쥐의 데모 Quantifying 운전하는 능력

이 비디오는 자유롭게 행동하는 쥐에서 지면 반력과 뒷다리 운동학을 측정하는 절차를 보여줍니다. 쥐는 먼저 먹이 보상을 위해 활주로를 지속적으로 건너도록 훈련을 받습니다. 그런 다음 반사 마커는 뒷다리의 주요 지형학적 해부학적 랜드마크에 배치되었습니다.

동물이 먹이 보상을 위해 기관차를 타는 동안 비디오 녹화 및 지상 반력 데이터가 수집됩니다. 반사 마커는 디지털화되고 데이터는 소급하여 처리됩니다. 운동 능력의 질적 및 양적 차이는 다양한 질병 모델의 쥐에서 관찰됩니다.

안녕하세요, 제 이름은 Aubrey Webb입니다. 저는 캐나다 앨버타주 캘거리에 있는 캘거리 대학교(University of Calgary)의 수의학부와 호치키스 뇌 연구소(Hotchkiss Brain Institute)의 조교수입니다. 기관차 등급 척도 및 기타 종점 측정과 같은 기존 방법에 비해 이 기술의 주요 장점은 이 기술이 기관차 쥐 그룹 간의 미묘한 차이를 구별하는 데 도움이 되는 민감하고 객관적이며 정량적인 데이터를 제공한다는 것입니다.

이 방법은 잠재적인 치료법의 효과와 같은 신경 과학 및 정형외과 분야의 주요 질문에 답하는 데 도움이 될 수 있습니다. 이 기법의 함의는 다양한 질병 모델에 대한 치료로 확장되는데, 그 이유는 효과가 있을 때 효과가 없다고 주장할 가능성이 제한되어 있기 때문입니다. 그러나 이 기술을 사용하면 이 방법을 통해 쥐의 이동에 대한 통찰력을 얻을 수 있습니다.

또한 다양한 동물 종의 신경 및 정형 외과 질환의 다양한 모델과 같은 다른 시스템에 적용 할 수 있습니다. 일반적으로 생체 역학 분석에는 상당한 시간과 인내가 필요하고 데이터 분석 문제를 해결하려면 생체 역학에 대한 고급 지식이 필요하기 때문에 이 방법을 처음 접하는 개인은 어려움을 겪을 것입니다. 이 방법론은 수십 년 동안 여러 종에서 사용되어 왔지만 상업적으로 이용 가능한 장비로 인해 설치류에서 사용할 수 있게 된 것은 최근입니다. 쥐의 운동 능력을 측정하는 첫 번째 단계는 각 동물이 활주로를 둘러싸고 있는 평평한 표면을 건너도록 훈련시키는 것입니다.

적절한 동물 공급자로부터 쥐를 받으면 동물은 새로운 집에 적응해야 합니다. 일주일 동안. 이 적응 시간 동안 여러 마리의 Cheerios를 쥐 우리에 넣으십시오.

매일 동물은 비만을 예방하고 그 후에 작업을 수행할 동기를 보장하기 위해 유지 에너지 요구 사항으로 제한된 음식입니다. 같은 기간 동안 일주일 동안 매일 10-15분 동안 각 동물을 다루고 각 동물을 양쪽 끝에 위치한 Cheerios로 활주로에 놓습니다. 동물들이 환경에 익숙해지면 치리오스를 먹기 시작할 것입니다.

동물이 활주로 내에서 Cheerios를 먹는 데 편안함을 느끼면 음식 보상을 위해 활주로 길이를 달릴 수 있도록 조작적으로 조건화되어야 합니다. 이것은 쥐가 위치한 활주로의 반대쪽 끝으로 치리오의 4분의 1을 던짐으로써 이루어집니다. 쥐가 이 치리오를 먹으면 활주로 반대편 끝에 또 다른 4분의 1 치리오를 놓습니다.

쥐가 일정한 속도로 활주로를 따라 지속적으로 이동할 때까지 이것을 반복하십시오 이 작업에 대한 동물의 조건화를 질주하거나 뛰어넘지 않고 치리오를 먹으면 생체 역학적으로 해석하기 더 어려운 질주 및 경계 게이트로 이어질 수 있습니다. 이제 공동 위치를 수행하는 방법을 살펴 보겠습니다. 마킹 4.

사지 운동학적 해석은 심하게 웅크린 자세와 네 팔다리에 피부 마커를 배치함으로써 부과되는 피부 움직임 아티팩트로 인해 신뢰할 수 없습니다. 대신, 앞다리의 운동학은 X선 촬영 기법 또는 형광 투시법을 사용하여 달성해야 합니다. 따라서 이 비디오는 Hindin 관절 위치 마커 배치에 대해서만 설명합니다.

동물이 마취되면 뒷다리와 등쪽을 장골능 수준까지 면도합니다. 그런 다음 동물을 바깥쪽에 누운 상태로 놓고 뒷다리를 단단한 패킹 폼을 사용하여 무독성 영구 마커 표시로 지지하여 대략적인 서 있는 위치에 놓습니다. 장골능의 두개골 대부분의 부분, 대퇴골의 더 큰 트랜트, 측면 경골 돌기, 족근 관절, 그리고 다섯 번째 중족골의 원위 및 측면 측면.

이전에 표시된 해부학적 랜드마크를 매일 강조 표시해야 하므로 쥐는 자연스러운 그루밍 행동을 통해 마커를 천천히 제거할 것입니다. 이제 데이터를 기록하는 방법을 살펴 보겠습니다. 활주로의 미리 결정된 영역 내에 교정 볼륨을 배치하십시오.

각 카메라에서 활주로 내의 보정 볼륨의 단일 프레임이 캡처됩니다. 레코딩 세션을 시작하기 전에 각 카메라에서 뷰를 검사합니다. 시야각이 4개의 카메라 모두에서 동일한지, 중앙에 포스 플레이트가 포함되어 있는지, 두 보폭을 캡처하기에 충분한 활주로 길이가 포함되어 있는지 확인합니다.

각 여론 조사의 길이를 따라 보정된 모든 표시는 디지털화됩니다. 이 보정 단계는 데이터를 수집하기 전에 매우 중요합니다. 보정이 정확하게 수행되지 않거나 녹음 세션 직전에 발생하지 않으면 모든 결과 데이터가 부정확하여 사용할 수 없게 됩니다.

디지털화에서 만족스러운 오류가 발생한 후에만 동물을 활주로에 배치하기 직전에 기관차 데이터 수집을 진행하십시오. 무게를 기록하고 뒷다리 지형 랜드마크에 만들어진 미리 결정된 펠트 표시에 원뿔형 반사 피부 마커를 부착합니다. 마커가 뒷다리에 배치되면 컴퓨터 앞에 앉아서 Vicon 모터 시스템을 통해 부착된 이벤트 마커를 손에 쥡니다.

보정된 파일을 템플릿으로 사용하면 녹음하기 전에 여러 파일을 만들 수 있습니다. 일반적으로 25-30개의 파일이 충분한 수의 실행, 즉 포함 기준과 속도가 수집되도록 하는 데 필요합니다. 파일이 만들어지면 데이터 수집을 시작합니다.

먼저, 신중한 조정과 타이밍으로 활주로 양쪽 끝에 Cheerios 4분의 1을 던져 쥐가 활주로 내부를 왕복하도록 유도합니다. 이벤트 마커는 시작 시와 쥐가 활주로를 따라 성공적으로 통과하기 직전에 트리거됩니다. 조잡한 지면 반응을 조사한 후 포스 트레이싱을 하고 왼쪽 또는 오른쪽 팔다리 여부를 기록한 후 포스 플레이트를 치고 파일을 저장하고 닫습니다.

왼쪽 및 오른쪽 사지 포스 플레이트에 맞은 횟수가 동일하게 기록되어야 합니다. 지정된 실행의 데이터를 기록하는 프로세스는 충분한 수의 실행이 기록될 때까지 반복됩니다. 이제 운동학 및 지면 반력에 대한 데이터 수집을 완료한 후 런의 데이터를 분석하는 방법을 살펴보겠습니다.

예를 들어, 회장의 날개는 마커 사이의 가상 점을 평가하는 데 사용할 수 있습니다. 이 가상 지점의 수평 방향의 속도는 그렇게 계산될 수 있으며, 동물이 초당 60에서 90cm 사이를 이동하는 달리기만 포함됩니다. 분석을 위해서는 최소 10개의 실행이 필요합니다.

왼쪽 팔다리가 힘 플랫폼과 접촉하는 5번의 실행과 오른쪽 팔다리가 힘 플랫폼의 접촉하는 5개의 실행. 각 동물에 대해 허용 가능한 런이 확인되면 피부 움직임을 보상하기 위해 나머지 스킨 마커의 디지털화를 완료해야 합니다. 무릎 위치의 아티팩트 추정은 삼각 측량, 엉덩이, 무릎 및 H 관절 각도를 사용하여 계산됩니다.

속도(Velocities)와 가속도(Acceleration)가 결정되며, 자세와 스윙 시간도 평가할 수 있습니다. 동시에 수집된 지상 반력 데이터는 동일한 소프트웨어를 사용하여 분석되며, 세 가지 직교 방향 각각의 힘에 대한 다양한 변수를 계산할 수 있습니다. 동시에 수집된 지상 반력 데이터는 동일한 소프트웨어를 사용하여 분석되며, 세 가지 직교 방향 각각의 힘에 대한 다양한 변수를 계산할 수 있습니다.

이제 이러한 형태의 기관차 분석의 유용성을 나타내는 몇 가지 대표적인 결과를 보여드리겠습니다. Kinematics 및 지면 반력은 젊은, 중년 및 노인 암컷 위스터 쥐에 대해 결정되었습니다. 이 분석에서 암컷 위스터 쥐에서 연령과 관련된 차이가 발견되었습니다.

특히, 지면 반력 분석은 노인 쥐가 다른 동물 그룹에 비해 사지 제동 능력이 감소하고 뒷다리를 측면 안정화를 위해 더 많이 사용하는 경향이 있음을 보여주었으며, 운동학적 분석은 각 그룹 간에 통계적 차이를 나타내지 않았습니다. 이 절차를 수행하려고 시도하는 동안 거의 모든 연령의 쥐에서 운동학을 쉽게 기록 할 수 있음을 보여줍니다. 데이터 수집 직전 또는 직후에 동물의 무게를 측정하고 이 절차에 따라 데이터를 수집하기 전에 시스템을 신중하게 보정하는 것이 중요합니다.

전체 동물 임상 전기 생리학과 같은 다른 방법을 사용하여 추가 질문에 답할 수 있습니다. 예를 들어, 운동학적 및 지면 반력 발견은 신경 재생과 관련이 있습니까, 아니면 예를 들어 말초 신경 재생과 같은 다른 광범위한 형태의 신경 해부학적 가소성과 관련이 있습니까? 이 비디오를 시청한 후에는 시중에서 판매되는 장비를 사용하여 자유롭게 행동하는 쥐로부터 지면 반력과 뒷다리 운동학 데이터를 수집하는 방법을 잘 이해하게 될 것입니다.