Struktura umiejętnego sięgania kończyną przednią u szczura: skala oceny ruchu

Podsumowanie

Skala sprawnego sięgania dzieli ruch przedniej kończyny podczas próby zdobycia pokarmu na elementy składowe, z których każdy jest oceniany w trzystopniowej skali. Skala ocen została opracowana dla prawidłowo funkcjonującego szczura i może być stosowana do oceny neurologicznych zaburzeń motorycznych.

Streszczenie

Umięknione sięganie po pokarm jest ewolucyjnie dawnym aktem, który przejawia wiele gatunków zwierząt, w tym przedstawiciele siostrzanych kladów gryzoni i naczelnych. W filmie opisano sytuację testową, która pozwala na filmowanie powtarzalnych aktów sięgania po pokarm przez szczura poddanego lekkiej deprywacji pokarmowej. Szczur jest trenowany, aby przez szczelinę w klatce z blokadą sięgać po pellet pokarmowy, który chwyta, a następnie umieszcza w pyszczku w celu spożycia. Sięgnięcie jest realizowane głównie poprzez ruchy kończyny sterowane proksymalnie, natomiast ruchy dystalne kończyny służą do pronacji łapy, chwytania pokarmu i jego uwalniania do pyszczka. Każde sięgnięcie jest podzielone na co najmniej 10 ruchów przedniej kończyny, a sam akt sięgania jest wspomagany przez korekty postawy. Każdy z tych ruchów został opisany, a przykłady ruchów przedstawiono z kilku perspektyw obserwacji. Poprzez ocenę każdego elementu ruchu w 3-stopniowej skali można dokonać kwantyfikacji procesu sięgania. Liczne badania wykazały, że elementy ruchu ulegają zmianie w wyniku uszkodzeń układu ruchowego, w tym uszkodzeń kory ruchowej, jąder podstawy, pnia mózgu i rdzenia kręgowego. Ruchy te są również zmienione w schorzeniach neurologicznych, które można modelować u szczurów, w tym w chorobie Parkinsona i chorobie Huntingtona. Zatem skala ocen jest przydatna do kwantyfikacji deficytów motorycznych oraz skuteczności neurorestauracji i rehabilitacji. Ponieważ akt sięgania u szczura jest bardzo podobny do tego wykazującego przez ludzi i naczelne nie-ludzie, skala ta może być wykorzystywana do celów porównawczych. z kilku perspektyw obserwacji. Poprzez ocenę każdego elementu ruchu w 3-stopniowej skali można dokonać kwantyfikacji procesu sięgania. Liczne badania wykazały, że elementy ruchu ulegają zmianie w wyniku uszkodzeń układu ruchowego, w tym uszkodzeń kory ruchowej, jąder podstawy, pnia mózgu i rdzenia kręgowego. Ruchy te są również zmienione w schorzeniach neurologicznych, które można modelować u szczurów, w tym w chorobie Parkinsona i chorobie Huntingtona. Zatem skala ocen jest przydatna do kwantyfikacji deficytów motorycznych oraz skuteczności neurorestauracji i rehabilitacji.

Eksperymenty na zwierzętach zostały przeprowadzone zgodnie z wytycznymi i przepisami ustalonymi przez Komitet ds. Opieki nad Zwierzętami Uniwersytetu w Lethbridge, zgodnie z regulacjami Kanadyjskiej Rady ds. Opieki nad Zwierzętami.

Protokół

Eksperyment polega na trenowaniu szczurów w sięganiu po pokarm, a następnie filmowaniu ruchów wykonywanych podczas tego procesu.

1. Szczury laboratoryjne szczepu Long Evans poddaje się łagodniemu ograniczeniu podaży pokarmu przez 10 dni, a następnie adaptuje do klatki wyposażonej w otwór, przez który mogą sięgać po granulki pokarmu.
   
2. Po około 10 dniach treningu szczury konsekwentnie wykonują ruch sięgania i wykazują preferencję jednej z łap.
   
3. Akt sięgania jest rejestrowany przy użyciu wysokiej prędkości migawki (1 000 f/sec) z kilku różnych perspektyw.
   
4. Następnie nagranie aktu sięgania jest analizowane poprzez odtwarzanie klatka po klatce.
   
5. Ruchy są opisane w towarzyszącym filmie.

Dyskusja

Poprzednie badania nad wykorzystaniem kończyn u szczura charakteryzowały ruch w kategoriach punktów końcowych, sukcesu lub niepowodzenia, bądź w kategoriach trajektorii kartezjańskiej łapy w kierunku celu. Niniejsze badanie opisuje ruch w kategoriach relacji między segmentami kończyn, innymi częściami ciała a celem.