랫의 근위 및 말초 Forelimb 기능을 평가하기위한 소설 방법 : 어빈, 비틀즈와 브레스 나한 (IBB) Forelimb의 규모

이 영상에서는 근위부 및 원위부 낙하 기능의 회복을 감지할 수 있는 Irvine Bates 및 Bresnahan 낙하 사지 척도(IBB)를 시연합니다. 쥐를 먼저 테스트 환경에 적응시킨 후, 일측성 C6 척수 손상(SCI) 이후의 상태를 관찰합니다. 그다음, 동물들이 일정한 크기의 서로 다른 모양의 시리얼 두 종류를 먹는 동안 이를 기록합니다.

동영상은 관절 위치, 물체 지지, 손가락 움직임 및 움켜쥐기 기술과 같은 파지 기능의 특성을 평가하는 데 사용되며, 서로 다른 행동 특성의 존재 여부는 IBB 점수표에 기록됩니다. IBB는 부상 심각도에 민감하게 반응하는 일관된 회복 패턴을 보여줍니다. 또한, IBB 척도는 정상적인 파지 기능에 영향을 미치는 다른 유형의 부상 이후의 회복을 평가하는 데 사용될 수 있습니다.

사지 회복의 다양한 측면과 경추 척수 손상의 실험 모델에 민감하게 반응하는 여러 행동 분석법이 존재하지만, 세밀한 운동 조절 및 손가락 움직임의 회복에 대한 상세한 정보를 제공하는 기술은 거의 없습니다. 이 방법은 근위부 및 원위부 전지 기능의 회복에서 특정 축삭 경로의 역할과 같이, 척수 손상 회복에 관한 핵심적인 질문들에 답하는 데 도움이 될 수 있습니다.

예를 들어, 적척수로 또는 피질척수로가 있습니다. 이 기술의 함의는 인간의 치료로 확장됩니다. 인간 척수 손상의 대부분은 경추 수준에서 발생합니다.

또한, 경수 손상 환자들에게 있어 핵심적인 우선순위는 손과 팔 기능의 회복입니다. 따라서 전지(fore limb)의 근위부와 원위부 기능을 모두 평가할 수 있는 결과 측정 지표가 필요합니다. 이 방법은 척수 손상 후 전지 회복에 대한 통찰을 제공할 수 있을 뿐만 아니라, 뇌졸중이나 말초신경병증과 같이 정상적인 전지 기능에 영향을 미치는 다른 유형의 손상에도 적용될 수 있습니다.

이 방법에 익숙하지 않은 연구자는 쥐가 먹이를 먹는 동안 평가해야 할 행동적 특징이 많아 어려움을 겪을 수 있습니다. 우리는 척수 손상 후 회복 과정에서 쥐가 먹이를 먹는 모습을 관찰하던 중 처음으로 이 방법의 아이디어를 얻었습니다. 이 방법은 Ian Wisha와 그의 공동 연구자들을 포함한 다른 연구자들의 이전 연구를 기반으로 합니다.

사지 움직임의 행동적 특성은 매우 빠르게 나타나므로 이 방법의 시각적 시연이 매우 중요하며, 이에 따라 점수를 매기거나 관찰자를 교육하는 데 필요한 행동의 비디오 예시가 필요합니다. 동물들이 해당 사료를 먹는 것에 익숙해질 수 있도록 동물 시설에 도착하는 즉시 시리얼의 냄새와 맛에 노출시켜야 합니다. 또한, 동물들을 테스트 환경에 적응시켜야 합니다.

퍼스펙스(perspex) 또는 플렉시글라스(plexiglass) 실린더를 준비하고, 쥐를 넣기 전에 바닥에 시리얼 몇 조각을 놓습니다. 과도한 그루밍, 배뇨, 배변 및 점핑 동작은 모두 동물이 스트레스를 받고 있으며 적응 시간이 더 필요함을 나타내는 지표입니다. 동물이 테스트 환경에 충분히 적응하면, 다음 단계로 촬영 중 동물이 시리얼을 먹는 모습을 비디오로 기록합니다.

동물이 먹는 동안 자세를 바꿀 가능성이 높으므로 캠코더를 거치하여 촬영하는 것이 좋습니다. 모양에 따라 필요한 움직임이 다르며, 두 가지 시퀀스를 모두 관찰하는 것이 가장 정확한 평가이므로, 구형 시리얼 한 조각과 도넛 모양 시리얼 한 조각을 완전히 다 먹는 모습을 촬영하십시오. 각 모양의 조각에 대한 데이터를 기록지에 각각 수집한 다음, 이 점수들을 합산하여 부상 후 해당 날짜의 쥐에 대한 최종 점수를 산출하십시오.

이제 비디오 평가를 위한 몇 가지 팁을 살펴보겠습니다. 동물의 낙하 기능 평가는 동물이 시리얼을 먹기 시작하는 즉시 시작하여, 시리얼 조각을 다 먹는 즉시 중단해야 합니다. 평가는 섭취 시작 전 크기와 모양이 일정한 구형 또는 도넛 모양의 시리얼을 사용했을 때만 수행해야 합니다.

동물이 부서진 시리얼 조각을 먹을 때는 점수를 매기지 않아야 합니다. 평가를 위한 테스트 전에 비디오 속도를 원래 속도의 최소 절반으로 늦출 것을 강력히 권장합니다. 부상을 입은 쥐라도 빠르게 먹을 수 있어 주요 행동의 발생 사례를 놓칠 수 있기 때문입니다. 이는 동물을 관찰하는 동안 QuickTime이나 Windows Media Player와 같은 프로그램에서 설정할 수 있습니다. 이제부터 설명할 다음과 같은 행동 특성의 존재 여부를 IBB 점수표에 기록하십시오.

쥐의 주된 팔꿈치 위치를 평가하며, 이는 섭식 단계 동안 팔꿈치가 취하는 가장 일반적인 위치로, 전체 시간의 50% 이상을 차지하는 상태를 의미합니다. 팔꿈치 각도가 160도보다 커서 곧게 펴진 경우 '신전(extended)', 각도가 160도 미만이지만 90도보다 커서 굽혀진 경우 '부분 굴곡(partially flexed)', 각도가 90도 미만으로 굽혀진 경우 '완전 굴곡(fully flexed)'으로 평가합니다. 또한 쥐의 근위부 낙하 움직임을 평가하며, 이는 손상된 낙하 사지의 어깨 및/또는 팔꿈치에 의해 발생하는 움직임을 말합니다. 이러한 움직임으로 인해 낙하 사지가 시리얼에 닿을 수도 있고 닿지 않을 수도 있습니다. 손상된 낙하 사지의 어깨 및/또는 팔꿈치 움직임이 전혀 없는 경우 '없음(none)', 어깨 및/또는 팔꿈치 관절 가동 범위의 1/3 미만으로 움직이는 경우 '경미함(slight)'으로 평가하며, 씰룩거림(twitches)과 으쓱거림(shrugs)이 이 범주에 해당합니다. 움직임이 어깨 및/또는 팔꿈치 관절 가동 범위의 절반을 초과하는 경우 '광범위함(extensive)'으로 평가합니다.

회복 초기에는 이러한 움직임이 수없이 많이 나타나며 불규칙할 수 있습니다. 쥐가 손상된 앞발의 비배측 표면을 사용하여 시리얼 조각을 고정할 수 있는 능력이 있는지 평가합니다. 이를 통해 쥐는 섭식을 돕기 위해 시리얼 조각을 적절한 위치에 유지하게 됩니다.

지지대 역할을 할 수 있는 전지 부위는 손목 위 전완, 손목 또는 손가락 등이며, 섭식 단계 동안 전지에 의한 비-VLA 지지가 없는 경우에는 '없음'으로 분류합니다. 섭식 단계 중에 물체에 대한 비-A 지지가 발생하는 경우가 일부 있으나 항상 그런 것은 아니며, 비-VOA 지지가 거의 항상 또는 항상 발생하는 경우와 거의 일치합니다. 95~100%의 시간 동안 쥐의 주된 fopo 자세를 평가하는데, 이는 섭식 중 50% 이상의 시간 동안 손가락이 취하는 자세로, 손가락이 굴곡되어 관절 각도가 약 90도인 주먹 쥔 상태로 유지되는 clubbed, fixed 및 flexed 자세가 이에 해당합니다.

확장-비적응: 손가락이 160도 이상의 각도로 펴져 있으며 잡고 있는 물체의 모양에 맞지 않는 상태, 부분 굴곡-적응: 손가락이 부분적으로 굴곡되어 물체의 모양에 맞는 상태. 쥐의 장측 지지 접촉 능력을 평가하는데, 이는 손상된 앞발(fopo)의 장측 표면을 사용하여 시리얼 조각을 고정함으로써 섭식에 도움이 되는 위치를 유지하는 능력을 의미한다. 없음: 섭식 중 앞발(for PO)의 장측 표면을 이용한 지지가 전혀 없거나 시간의 5% 미만인 경우. 일부: 섭식 중 앞발(for pour)의 장측 표면을 이용한 물체 지지가 발생하지만 항상 그렇지는 않거나 시간의 95% 미만인 경우. 거의 항상: 섭식 중 앞발(fopo)의 장측 표면을 이용한 물체 지지가 거의 항상 또는 항상 발생하거나, 시간의 95%에서 100%인 경우.

식사 중 손상된 전지(forepaw)의 손목 움직임 유무를 평가합니다. 일단 복측 지지(volar support)가 형성되면, 손상된 전지와 시리얼 사이의 접촉이 없는 상태에서 발생하는 손목의 움직임은 점수를 매기지 않습니다. 점수가 매겨지는 이러한 움직임은 어느 방향으로든 발생할 수 있습니다.

예를 들어, 등쪽에서 배쪽 방향 또는 내측에서 외측 방향이며, 가능한 점수는 '예' 또는 '아니오'입니다. 쥐가 이 행동에 대해 '예'로 판정되려면 최소 한 번의 손목 움직임이 필요합니다. 손상되지 않은 전지(forelimb)의 성공적인 조작 움직임과 동기화되어 시리얼의 적절한 조작에 기여하는, 손상된 전지의 움직임을 평가합니다.

손상된 앞발로 시리얼에 대한 연속적인 조절이 이루어지지 않는 경우에는 '없음'으로 판단하며, 손상된 앞발의 어깨, 팔꿈치 및/또는 손목의 움직임으로 인해 앞발 패드(fopo)와 시리얼 사이의 접촉이 완전히 소실되는 경우에는 '과장됨'으로 판단합니다. 이러한 사례는 일시적이며 일반적으로 앞발 패드의 손바닥 면을 이용해 시리얼을 성공적으로 조작하기 직전에 발생합니다. 식사 중 손상된 앞발의 어깨, 팔꿈치 및/또는 손목의 움직임이 있으나 앞발 패드와 시리얼 사이의 접촉 소실이 없는 경우에는 '미세함'으로 판단합니다. 이와 함께 식사 중 개별 손가락에 의해 발생하는 움직임의 유무를 평가합니다. 이러한 움직임은 비접촉성 또는 접촉성 조작 움직임일 수 있으며, 비접촉성 움직임의 경우...

손가락의 움직임은 나타나지만, 접촉 조작 움직임을 위한 시리얼과의 접촉으로 이어지지는 않습니다. 손가락의 움직임이 나타나 손가락의 바닥면이 물체와 접촉하며, 이를 통해 시리얼의 조작에 기여합니다. 가능한 점수는 단순히 '예' 또는 '아니오'로 기록합니다. 식사 단계 동안 50% 이상의 빈도로 발생하는 가장 일반적인 파지 기술을 평가합니다.

여러 가지 파지 방법이 존재하지만, 가장 일반적인 것은 집기(piner), 갈고리형(hook) 및 전체 파지(whole grasp)입니다. 쥐가 사용하는 파지 기술은 시리얼 조각의 크기와 모양에 따라 정형화되어 있습니다. 가능한 점수에는 식사 단계 동안 시리얼 조각을 지지하고 조절하기 위해 부상 전의 방법이 아닌 대체 파지 방법을 지속적으로 사용하는 '비정상(abnormal)', 식사 단계 동안 시리얼 조각을 지지하고 조절하기 위해 부상 전의 파지 방법을 일관성 없게 사용하는 '때때로 정상(sometimes normal)', 그리고 '거의 항상 정상(almost always normal)'이 포함됩니다.

섭식 단계 동안 시리얼 조각을 지지하고 조절하기 위해 부상 전의 움켜쥐기 방법이 일관되게 사용되는지 확인합니다. 숙달되면 촬영은 5~10분 내에 완료할 수 있으며, 평가 및 점수 산정은 비디오 속도를 낮추어 확인하거나 모호한 행동을 때때로 재검토해야 하므로 시간이 조금 더 소요됩니다. 이 절차를 수행할 때, 쥐가 시리얼 한 조각을 완전히 먹는 모습을 촬영해야 하며, 정확한 판정을 위해 근접 촬영 및 초점을 정확히 맞추는 것이 중요합니다. 본 절차 이후에는 병변 부위에 대한 조직학적 분석을 수행하여, 발달 후 움직임의 핵심 특징이 회복되는 데 어떤 축삭이나 어떤 신경세포군이 중요한지와 같은 추가적인 질문에 대한 답을 얻을 수 있습니다.

이 기술은 척수 손상 분야의 연구자들이 설치류의 전지 근위부 및 원위부 회복을 탐구하고, 이를 영장류 및 사람의 회복과 연관 짓는 데 도움을 줄 것입니다. 이 영상을 시청한 후에는, 다양한 행동 특성을 식별하고 IBB 점수표를 사용하여 이를 기록하기 위해, 동물들이 촬영되는 동안 테스트 환경에서 먹이를 먹도록 훈련시키는 방법과 그에 따른 점수를 부여하는 방법을 충분히 이해하게 될 것입니다.