Zachorowalność po udarze mózgu w populacji, która przeżyła, obejmuje duże upośledzenia motoryczne, które stanowią wyzwanie dla oceny ilościowej zarówno u ludzi po udarze, jak i w zwierzęcych modelach upośledzenia neurologicznego1. W warunkach klinicznych te zaburzenia motoryczne są mierzone przy użyciu subiektywnych kryteriów, które są bardziej wrażliwe na ciężkie, a nie umiarkowane upośledzenie wykazywane przez większość pacjentów. Podobnie powszechne są takie subiektywne oceny zachowań motorycznych po urazie u zwierząt, np. metoda skali lokomotorycznej Basso, Beattie i Bresnahana (BBB)2,3. Podczas gdy te subiektywne metody oceny pomagają w translacji między badaniami rehabilitacji chodu na modelach zwierzęcych czworonogów a ludźmi, szczegóły deficytów motorycznych związanych z aktywnością poszczególnych grup mięśni nie są oceniane. Co więcej, ocenę udziału kory ruchowej w poruszaniu się, jako domniemanego winowajcy deficytu motorycznego w udarze naczyniowo-mózgowym, można uzyskać tylko pośrednio, nawet przy użyciu najbardziej nowatorskich zautomatyzowanych metod ilościowych4,5, ponieważ opierają się one na zadaniach chodzenia w otwartym polu lub liniowym. Zadania te nie wymagają wkładu kory mózgowej i mogą być wykonywane przez mechanizmy neuronalne rdzenia kręgowego, tj. sieć centralnego generatora wzorców (CPG), która jest oszczędzana w większości zwierzęcych modeli uszkodzeń neuronów, np. Zwierzęta z kręgosłupem 6-8. Istotny wkład kory mózgowej w te mechanizmy rdzenia kręgowego został eksperymentalnie zaangażowany w zadania, które wymagają przewidywanych korekt postawy9 i osiągnięcia10, a także precyzyjnego kroku10.
Ponadto, większość uszkodzeń neurologicznych jest asymetryczna; na przykład udar powoduje niedowład połowiczy, czyli osłabienie po jednej stronie ciała, co skutkuje asymetrycznym chodem11-14. Asymetria chodu połowiczego jest wytwarzana przez asymetryczną aktywację mięśni czasoprzestrzennych, która najbardziej przejawia się w skróceniu fazy postawy związanej z prostownikiem i wydłużeniu fazy wymachu związanej ze zginaczem cyklu kroków po stronie niedowładnej15,16. Tendencja ta nie została jeszcze zbadana w odniesieniu do różnych prędkości lokomotorycznych u zwierząt zdrowych lub niedowładnych. W obecnym badaniu zastosowaliśmy analizę charakterystyki czasu trwania fazy17, która opisuje związek między czasem trwania faz wymachu lub podporu w funkcji czasu trwania cyklu w każdym kroku. Uzyskany model regresji liniowej został następnie opisany wraz z analizą asymetrii we wszystkich kończynach.
Przedstawiamy nową, tanią metodę oceny aktywności zstępujących bodźców korowych w systemie motorycznym czworonogów w oparciu o precyzyjne zadanie lokomotoryczne. Zadanie to ma na celu rzucenie wyzwania korze ruchowej poprzez nałożenie wymagań dotyczących ułożenia stopy w naturalnym zakresie prędkości chodzenia. Ponadto wymagania dotyczące ułożenia stopy są manipulowane tak, aby w sposób uprzywilejowany stanowiły wyzwanie dla lewej lub prawej strony układu motorycznego. W podobnym zadaniu lokomotorycznym Metz i Whishaw (2009) zbadali wskaźniki niepowodzeń, czyli liczbę pominiętych kroków na chodniku o nieregularnym szczeblu u szczurów. Nasza metoda jest komplementarna do tego poprzedniego badania i szczegółowo opisuje jakość kontroli fazy w "udanych" krokach18.