Het huidige protocol beschrijft driedimensionale bewegingstracking / evaluatie om de beweging van ratten weer te geven na blootstelling aan een gesimuleerde onbruikomgeving.
Methodenartikel
Het huidige protocol beschrijft driedimensionale bewegingstracking / evaluatie om de beweging van ratten weer te geven na blootstelling aan een gesimuleerde onbruikomgeving.
Het is bekend dat onbruik neurale systemen beïnvloedt en dat gewrichtsbewegingen veranderen; welke uitkomsten deze kenmerken goed vertonen, is echter nog onduidelijk. De huidige studie beschrijft een bewegingsanalysebenadering die gebruik maakt van driedimensionale (3D) reconstructie van video-opnames. Met behulp van deze technologie werden onbruikbare veranderingen van loopprestaties waargenomen bij knaagdieren die werden blootgesteld aan een gesimuleerde microzwaartekrachtomgeving door hun achterste bij hun staart te lossen. Na 2 weken lossen liepen de ratten op een loopband en hun loopbewegingen werden vastgelegd met vier ccd-camera's (charge-coupled device). 3D-bewegingsprofielen werden gereconstrueerd en vergeleken met die van controlepersonen met behulp van de beeldverwerkingssoftware. De gereconstrueerde uitkomstmaten brachten met succes verschillende aspecten van vervormde loopbewegingen in beeld: hyperextensie van de knie- en enkelgewrichten en hogere positie van de heupgewrichten tijdens de houdingsfase. Bewegingsanalyse is om verschillende redenen nuttig. Ten eerste maakt het kwantitatieve gedragsevaluaties mogelijk in plaats van subjectieve observaties (bijvoorbeeld slagen / falen in bepaalde taken). Ten tweede kunnen meerdere parameters worden geëxtraheerd om aan specifieke behoeften te voldoen zodra de fundamentele datasets zijn verkregen. Ondanks hindernissen voor een bredere toepassing, kunnen de nadelen van deze methode, waaronder arbeidsintensiteit en kosten, worden verlicht door uitgebreide metingen en experimentele procedures te bepalen.
Gebrek aan fysieke activiteit of onbruik leidt tot de verslechtering van locomotorische effectoren, zoals spieratrofie en botverlies1 en deconditionering van het hele lichaam2. Bovendien is onlangs opgemerkt dat inactiviteit niet alleen structurele aspecten van musculoskeletale componenten beïnvloedt, maar ook kwalitatieve aspecten van de beweging. De ledemaatposities van ratten die werden blootgesteld aan een gesimuleerde microzwaartekrachtomgeving waren bijvoorbeeld anders dan die van intacte dieren, zelfs 1 maand nadat de interventie 3,4 was geëindigd. Toch is er weinig gerapporteerd over bewegingstekorten veroorzaakt door inactiviteit. Ook zijn uitgebreide bewegingskenmerken van de verslechteringen niet volledig bepaald.
Het huidige protocol demonstreert en bespreekt de toepassing van kinematische evaluatie om bewegingsveranderingen te visualiseren door te verwijzen naar loopbewegingstekorten die worden opgeroepen door onbruik bij ratten die worden onderworpen aan achterwaartse ontlading.
Het is aangetoond dat hyperextensies van ledematen bij het lopen na een gesimuleerde microzwaartekrachtomgeving worden waargenomen, zowel bij mensen5 als bij dieren 4,6,7,8. Daarom hebben we ons voor universaliteit in deze studie gericht op algemene parameters: hoeken van de knie- en enkelgewrichten en verticale afstand tussen het middenvoetsbeentje en de heup (ongeveer gelijk aan de hoogte van de heup) op het middenpunt van de houdingsfase (middenantie). Verder worden mogelijke toepassingen van video kinematische evaluatie voorgesteld in de discussie.
Een reeks kinematische analyses kan een effectieve maatregel zijn om functionele aspecten van neurale controle te beoordelen. Hoewel bewegingsanalyses zijn ontwikkeld van voetafdrukobservatie of eenvoudige meting op vastgelegde video 9,10 tot meerdere camerasystemen11,12, moeten universele methoden en parameters nog worden vastgesteld. De methode in deze studie is bedoeld om deze gezamenlijke bewegingsanalyse te voorzien van uitgebreide parameters.
In het vorige werk13 probeerden we loopveranderingen in zenuwlaesiemodelratten te illustreren met behulp van uitgebreide video-analyse. Over het algemeen zijn de potentiële uitkomsten van bewegingsanalyses echter vaak beperkt tot vooraf bepaalde variabelen die in de analysekaders worden verstrekt. Om deze reden heeft deze studie verder gedetailleerd beschreven hoe door de gebruiker gedefinieerde parameters kunnen worden opgenomen die breed toepasbaar zijn. Kinematische evaluaties met behulp van video-analyses kunnen van verder nut zijn als de juiste parameters worden geïmplementeerd.
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
De huidige studie werd goedgekeurd door het Kyoto University Animal Experimental Committee (Med Kyo 14033) en uitgevoerd in overeenstemming met de richtlijnen van het National Institute of Health (Guide for the Care and Use of Laboratory Animals, 8th Edition). 7 weken oude mannelijke Wistar-ratten werden gebruikt voor de huidige studie. Een schema dat de volgorde van procedures weergeeft, is opgenomen in aanvullend dossier 1.
1. Ratten vertrouwd maken met loopbandlopen
OPMERKING: Zie het eerder gepubliceerde rapport13 voor meer informatie over de procedure.
2. Het aanbrengen van het lossen van de achterklep op de ratten en het opzetten van gewrichtsmarkeringen
OPMERKING: Til de achterpoten van de rat op met behulp van draad en plakband die aan de staart zijn bevestigd, zoals beschreven in eerdere rapporten 18,19,20. Zorg ervoor dat de draad en tape aan de basis van de staart zijn bevestigd om uitglijden van de staarthuid te voorkomen. Controleer de dieren grondig en pas indien nodig de loshoogte of dichtheid van de tape aan.
3. Marker tracking met behulp van vastgelegde video's
4. Berekening van de gewenste parameters
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
12 dieren werden willekeurig ingedeeld in een van de twee groepen: de losgroep (UL, n = 6) of de controlegroep (Ctrl, n = 6). Voor de UL-groep werden de achterpoten van de dieren gedurende 2 weken (UL-periode) door de staart gelost, terwijl de Dieren van de Ctrl-groep vrij werden gelaten. 2 weken na het lossen vertoonde de UL-groep een duidelijk looppatroon in vergelijking met de Ctrl-groep. Figuur 1 toont genormaliseerde gezamenlijke trajecten van representatieve proefpersonen. Tijdens de h...
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Verandering van omgevingen leidt tot fluctuerende functionele aspecten en musculoskeletale componenten van locomotorische systemen26,27. Afwijkingen in contractiele structuren of omgevingen kunnen van invloed zijn op de functionele vermogens en blijven bestaan, zelfs na het oplossen van mechanische/omgevingsvervormingen19. Objectieve bewegingsanalyse helpt om die functionele vaardigheden kwantitatief te meten. Zoals hierboven getoond, is v...
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
De auteurs verklaren dat er geen sprake is van belangenverstrengeling.
Deze studie werd gedeeltelijk ondersteund door de Japan Society for the Promotion of Science (JSPS) KAKENHI (nr. 18H03129, 21K19709, 21H03302, 15K10441) en het Japan Agency for Medical Research and Development (AMED) (nr. 15bk0104037h0002).
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
| Naam | Bedrijf | Catalogusnummer | Opmerkingen |
|---|---|---|---|
| Zelfklevende tape | NICHIBAN CO.,LTD. | SEHA25F | Zelfklevende tape om draad op rattenstaarten voor hindlimb unloading vast te zetten |
| Verdovingsapparaat voor kleine dieren | SHINANO MFG CO.,LTD. | SN-487-0T | |
| Auto clicker | N.A. | N.A. | gratis software beschikbaar om te downloaden naar pc (https://www.google.com/search?client=firefox-b-1-d&q=auto+clicker) |
| CCD Camera | Teledyne FLIR LLC | GRAS-03K2C-C | CCD (Charge-Coupled Device) camera's voor video-opname |
| Katoenen draad | N.A. | N.A. | Draad om rattenstaarten aan het plafond van de kooi te hangen |
| ISOFLURANE Inhalatieoplossing | Pfizer Japan Inc. | (01)14987114133400 | |
| Gewrichtsmarker | TOKYO MARUI Co., Ltd | 0.12g BB | 6 mm airsoft pellets die werden gebruikt als semisferische markers met modificatie |
| Kine Analyzer | KISSEI COMTEC CO.,LTD. | N.A. | Software voor analyse |
| Konishi Aron Alpha | TOAGOSEI CO.,LTD. | #31204 | Superlijm om sferische markers op randmerken van ratten te bevestigen |
| Bewegingsrecorder | KISSEI COMTEC CO.,LTD. | N.A. | Software voor video-opname |
| Verfmarker | MITSUBISHI PENCIL CO., LTD | PX-21.13 | Op olie gebaseerde verfmarker om tenen van dieren te markeren |
| Driedimensionale bewegingsopnameapparatuur (KinemaTracer voor kleine dieren) | KISSEI COMTEC CO.,LTD. | N.A. | 3D-bewegingsanalysesysteem dat bestaat uit vier camera's (https://www.kicnet.co.jp/solutions/biosignal/animals/kinematracer-for-animal/ of https://micekc.com/en/) |
| Driedimensionale (3D) Calculator | KISSEI COMTEC CO.,LTD. | N.A. | Software voor markertracking |
| Loopband | MUROMACHI KIKAI CO.,LTD | MK-685 | Loopband uitgerust met transparante behuizing, elektrische schok en snelheidsregeling |
| Wistar-ratten (mannetje, 7 weken oud) | N.A. | N.A. | Commercieel verkrijgbaar bij experimentele dierenbronnen |
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Toestemming aanvragen om de tekst of afbeeldingen van dit JoVE-artikel te hergebruiken
Toestemming aanvragen