Kinematica en Ground Reaction Force Vaststelling: een demonstratie kwantificeren Locomotorische Vaardigheden van de Young Adult, van middelbare leeftijd, en geriatrische ratten

Deze video demonstreert een procedure om grondreactiekrachten en achterste ledemaatkinematica bij vrij bewegende ratten te meten. Ratten worden eerst getraind om consequent een loopbaan over te steken voor een voedselbeloning. Reflecterende markeringen worden vervolgens geplaatst op belangrijke topografische anatomische punten voor het achterste ledemaat.

Video-opnamen en grondreactiekrachtgegevens worden verzameld terwijl het dier voor de voedselbeloning beweegt. De reflecterende markeringen worden gedigitaliseerd en de gegevens worden achteraf verwerkt. Kwalitatieve en kwantitatieve verschillen in beweeglijkheid worden waargenomen bij ratten van verschillende ziektemodellen.

Hallo, mijn naam is Aubrey Webb. Ik ben een assistent-professor bij de Faculteit Diergeneeskunde en bij het Hotchkiss Brain Institute aan de Universiteit van Calgary in Calgary, Alberta, Canada. Het belangrijkste voordeel van deze techniek boven bestaande methoden zoals beweeglijkheidsbeoordelingsschalen en andere eindmeetmethoden is dat deze techniek gevoelige, objectieve, kwantitatieve gegevens biedt om subtiele verschillen tussen groepen bewegende ratten te onderscheiden.

Deze methode kan helpen om belangrijke vragen in het neurologische en orthopedische veld te beantwoorden, zoals wat de effecten zijn van een potentiële therapie. De implicaties van deze techniek strekken zich uit tot therapie voor verschillende ziektemodellen omdat de kans dat er geen effect wordt vastgesteld terwijl er wel een is, beperkt is. Door deze techniek te gebruiken, biedt deze methode inzicht in de beweging van ratten.

Het kan ook worden toegepast op andere systemen zoals verschillende modellen van neurologische en orthopedische ziekten bij verschillende diersoorten. Over het algemeen zullen mensen die nieuw zijn met deze methode worstelen omdat biomechanische analyse aanzienlijke tijd en geduld vereist, en omdat geavanceerde kennis van biomechanica vereist is om gegevensanalyse te troubleshooten, is deze methodologie al tientallen jaren in meerdere soorten gebruikt, hoewel het pas recent beschikbaar is voor gebruik bij knaagdieren vanwege commercieel beschikbare apparatuur. De eerste stap bij het meten van de bewegingscapaciteit van ratten is om elk dier te trainen om een platte oppervlakte en gesloten loopbaan te oversteken.

Na ontvangst van ratten van een geschikte dierleverancier, moeten de dieren een week lang worden aangepast aan hun nieuwe omgeving. Gedurende deze aanpassingsperiode, plaats enkele Cheerios in de kooi van de rat.

Dagelijks worden dieren beperkt in hun voedsel tot hun onderhoudsenergiebehoeften om obesitas te voorkomen en om motivatie te garanderen om de taak uit te voeren. Behandel elk dier dagelijks 10 tot 15 minuten gedurende een week tijdens dezelfde tijdsperiode, plaats elk dier in de loopbaan met Cheerios aan beide uiteinden. Wanneer de dieren vertrouwd raken met hun omgeving, zullen ze beginnen met het eten van de Cheerios.

Zodra het dier comfortabel is met het eten van Cheerios in de loopbaan, moet het operatief worden geconditioneerd om de lengte van de loopbaan te lopen voor een voedselbeloning. Dit wordt bereikt door een kwart van een cheerio naar het andere uiteinde van de loopbaan te gooien waar de rat zich bevindt. Zodra de rat dit cheerio eet, plaats dan een andere kwart cheerio aan het andere uiteinde van de loopbaan.

Herhaal dit tot de rat consequent langs de loopbaan beweegt met een constante drafsnelheid Om het cheerio op te eten zonder te galopperen of te springen over het conditioneren van de dieren voor deze taak kan leiden tot galopperende en springende poorten, die biomechanisch moeilijker te interpreteren zijn. Laten we nu zien hoe we gewrichtspositie markeren vier.

Ledemaatkinematische analyse is onbetrouwbaar vanwege de ernstig gehurkte houding en het daaruit voortvloeiende huidbewegingsartefact dat wordt opgelegd door het plaatsen van huidmarkeringen op de vier ledematen. In plaats daarvan moet de kinematica van de voorste ledematen worden bereikt met behulp van röntgencinematografie of fluoroscopie. Daarom zal deze video uitsluitend de markering van de positie van de achterpootgewrichten beschrijven.

Nadat het dier is verdoofd, scheer de achterpoten en de rug tot het niveau van de iliacale kam. Plaats vervolgens het dier extern liggend en plaats zijn achterpoten in een geschatte staande positie met behulp van stevig pakkingsschuim om het te ondersteunen met een niet-toxische permanente markering. De craniale delen van de iliacale kam, de grotere trochanter van het dijbeen, de laterale tibiale uitsteeksel, het tarsale gewricht en de distale en laterale aspect van de vijfde middenvoetsbeentje.

Dagelijks markeren van de eerder gemarkeerde anatomische punten is vereist omdat ratten de markeringen langzaam zullen verwijderen door natuurlijk kamgedrag. Laten we nu zien hoe we gegevens kunnen opnemen. Plaats het kalibratievolum binnen het vooraf bepaalde gebied van de loopbaan.

Een enkele frame van het kalibratievolum binnen de loopbaan van elk van de camera's wordt vastgelegd. Voordat een opname sessie wordt gestart, bekijk het beeld van elke camera. Zorg ervoor dat het beeldveld hetzelfde is van alle vier de camera's, en dat het de krachtplaat in het centrum omvat, en een lengte van de loopbaan die voldoende is om twee stappen te vangen.

Alle gekalibreerd markeringen langs de lengte van elk van de palen worden gedigitaliseerd. Deze kalibratiestap is cruciaal voorafgaand aan het verzamelen van gegevens. Als kalibratie niet nauwkeurig wordt uitgevoerd of niet direct voorafgaand aan een opname sessie gebeurt, zullen alle resulterende gegevens onnauwkeurig en onbruikbaar zijn.

Pas nadat een bevredigende fout in het digitaliseren is volbracht, gaat u verder met het verzamelen van locomotieve gegevens onmiddellijk voordat het dier in de loopbaan wordt geplaatst. Noteer het gewicht en bevestig kegelvormige reflecterende huidmarkeringen op de vooraf bepaalde vilten markeringen op de topografische anatomische punten van de achterpoot. Zodra de markeringen op de achterpoten zijn geplaatst, gaat u aan de computer zitten en hebt u de gebeurtenismarker in hand die is bevestigd via het Vicon-motorsysteem.

Het gebruik van het gekalibreerd bestand als sjabloon maakt meerde