Name: Zastosowanie Rotorodu jako metody analizy jakościowej chodzenia u szczurów (Wideo) | JoVE Journal
Uploaded: 2008-12-10T00:00:00.000+00:00
Duration: 3 min 13 s
Description: Poznaj test rotorod do oceny koordynacji ruchowej u szczurów z lezjami OHDA. Ta metoda pozwala analizować rozkład masy ciała i wzorce ruchu w modelu choroby Parkinsona.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

Wspierane przez granty z Canadian Institutes of Health Research, Canadian Stroke Network oraz Alberta Heritage Foundation for Medical Research.

Aparat do testu rotarod Rotorod stanowił obrotowy cylinder o średnicy 4 cm, zamocowany 35 cm nad ziemią i osłonięty przezroczystym pleksiglasem. Cylinder rotorodu był pokryty teksturowaną powłoką gumową, która ułatwia przyczepność. Podłoże aparatu wyłożone było warstwą pianki, aby zapobiec obrażeniom zwierząt podczas upadku. Napęd do obrotu rotorodu zapewniał niewielki silnik elektryczny za pomocą gumowego paska. Rotorod ustawiono tak, aby wykonywał jeden pełny obrót co 5 s. Nagrania wideo i kinematyka Do filmowania zwierząt wykorzystano szybką cyfrową kamerę wideo z czasem naświetlania wynoszącym 1/1000 sekundy. Nagrano widoki z przodu, z boku oraz z tyłu podczas chodzenia zwierzęcia na rotorodzie. W celu zapewnienia odpowiedniego oświetlenia podczas rejestracji zastosowano dwuramienne źródło zimnego światła Nikon MII oraz jeden zestaw światłowodów. Nagrania analizowano klatka po klatce za pomocą rejestratora Sony DSR 20 DV CAM. Klatki wideo przechwycono przy użyciu grabbera wideo i komputera Macintosh. Procedura testowa i analiza W celu oceny różnic w ruchach chodu szczurów z grupy 6-OHDA i grupy kontrolnej, dwa niezależnych obserwatorów, nieznających warunków eksperymentalnych, przeanalizowały nagrania wideo z dni 15–30 po operacji (moment, w którym spodziewano się w dużej mierze pełnego ustąpienia ewentualnej rekonwalescencji po uszkodzeniu). Uszkodzenie nigrostriatalne 6-OHDA wywołano w prawej półkuli, co doprowadziło do trwałych upośledzeń lewej przedniej i tylnej kończyny. Opracowano skalę ocen służącą do oceny postawy szczurów oraz ruchów stawiania kroków kończynami przednimi (Whishaw et al., 2003). Oceniano pięć komponentów kroku: <ol> <li>postawa, ocena postawy została dokonana poprzez zbadanie pozycji szczura na bębnie;</li> <li>podniesienie i zwolnienie, część cyklu kroku, w której łapa została uniesiona z bębna;</li> <li>przeniesienie, część cyklu kroku, w której kończyna była utrzymywana nad bębnem podczas ruchu szczura do przodu;</li> <li>wysunięcie, część zasięgu, w której kończyna została wyciągnięta w celu ponownego nawiązania kontaktu z bębnem; oraz</li> <li>postawienie, podczas którego łapa została ponownie postawiona na bębnie.</li> </ol> Do zdefiniowania prawidłowego ruchu wykorzystano następujące kryteria: <ul> <li>Postawa: Ciało szczura było zorientowane nad bębnem z uniesioną głową.</li> <li>Uniesienie i zwolnienie: Bark, łokieć i nadgarstek są zgięte, co powoduje uniesienie łapy z powierzchni bębna.</li> <li>Przenoszenie: Łapa jest utrzymywana nad powierzchnią bębna, palce są lekko zgięte, a ich końcówki znajdują się na linii środkowej ciała. Przesunięcie: Kończyna jest wyciągnięta do przodu, a palce poruszają się z pozycji półzgiętej do pozycji wyprostowanej i otwartej.</li> <li>Osadzenie: Kończyna jest wyprostowana w barku, łokciu i nadgarstku, a palce są rozwarte, aby postawić łapę z przodu na powierzchni bębna, przy czym palec 2 (drugi palec od linii środkowej) znajduje się mniej więcej w centrum ciała szczura.</li> </ul> Każdy ruch oceniano w 3-stopniowej skali: 1 = ruch przypominał ruch szczura kontrolnego, 0,5 = ruch wydawał się lekko nieprawidłowy oraz 0 = ruch był wyraźnie nieprawidłowy (Whishaw et al., 2003). Skalę tę wykorzystano następnie do oceny pięciu ruchów stawiania kroków u każdego szczura w 1., 3., 5., 7., 9. i 15. dniu po operacji. Wyniki z pięciu pomiarów uśredniano dla każdego szczura w każdym dniu, a następnie poddano analizie ANOVA z dniem jako pomiarem powtarzanym. Przegląd chodu na rotarodzie u szczurów z grupy 6-OHDA oraz kontrolnej Skalę oceny ruchu zastosowano podczas sesji testowych po operacji w celu jakościowej analizy ruchu. W trakcie sesji testowych grupa z uszkodzeniem 6-OHDA otrzymała istotnie niższe wyniki niż grupa kontrolna, F(1,8)=33.2, p&lt;0.001, jednak nie stwierdzono istotnego wpływu dnia testu ani istotnej interakcji między grupą a dniem testu. Następnie wyniki stawiania kroków przeanalizowano oddzielnie, przyjmując kończynę przednią jako zmienną (dla szczurów z uszkodzeniem 6-OHDA: kończyna przednia kontralateralna względem uszkodzenia w porównaniu z kończyną przednią ipsilateralną względem uszkodzenia; dla szczurów kontrolnych: lewa łapa w porównaniu z prawą łapą). Odnotowano istotny wpływ kończyny przedniej, F(1,40)=15.8, p&lt;0.01, oraz istotną interakcję między grupą a kończyną przednią, F(1,40)=15.0, p&lt;0.01. Dalsze testy t wykazały, że kończyna przednia kontralateralna względem uszkodzenia w grupie 6-OHDA otrzymała istotnie niższe wyniki niż kończyna przednia ipsilateralna względem uszkodzenia lub kończyny przednie szczurów kontrolnych, które nie różniły się między sobą. Aby ustalić, które elementy ruchu przyczyniły się do niskich wyników uzyskanych przez grupę 6-OHDA, pomiary postawy oraz poszczególne komponenty cyklu stawiania kroków dla kończyn przednich ipsilateralnych i kontralateralnych grupy 6-OHDA porównano z wartościami uzyskanymi u szczurów kontrolnych. Grupa 6-OHDA różniła się pod względem postawy oraz wszystkich komponentów stawiania kroków wykonywanych przez kończynę kontralateralną, natomiast nie różniła się w żadnym z komponentów kończyny ipsilateralnej (p&lt;0.05). &nbsp; Jakościowe i opisowe różnice w postawie u szczurów kontrolnych oraz szczurów z podaniem 6-OHDA U szczura kontrolnego głowa znajduje się w pozycji poziomej, a podtrzymujące go kończyny przednie i tylne obejmują bęben, tworząc łuk wspierający. Szczury po podaniu 6-OHDA zazwyczaj poruszają się z głową opuszczoną, przy czym ich uszkodzone kończyny przednie (skierowane w stronę obserwatora) są ustawione bliżej siebie i wyżej na powierzchni bębna niż kończyny przeciwległe lub kończyny szczurów kontrolnych (patrz wideo dla szczura kontrolnego z wynikiem „1” za postawę oraz zwierzęcia z uszkodzeniem 6-OHDA z wynikiem „0”). Zazwyczaj nieprawidłowości w postawie można zauważyć na pierwszy rzut oka po względnym położeniu głowy szczura. Kroczenie przednimi kończynami W sekwencji kontrolnej przednia kończyna krocząca jest unoszona poprzez zgięcie stawu ramiennego, łokciowego i nadgarstkowego. Podczas unoszenia kończyny palce są lekko zgięte, a kończyna jest unoszona wysoko ponad powierzchnię bębna. Gdy kończyna jest wysuwana, następuje wyprost w stawach ramiennych, łokciowych i nadgarstkowych, a podczas jej stawiania palce są wyprostowane i rozwarte. W porównaniu z szczurami kontrolnymi, amplituda wszystkich komponentów kończyny przeciwstawnej do zmiany u szczurów z uszczuploną zawartością DA jest osłabiona. Kończyna opuszcza bęben później, jest unoszona w mniejszym stopniu i wysuwana na krótszy dystans niż przednia kończyna kontrolna. Dodatkowo, podczas unoszenia kończyny palce są silniej zgięte, a podczas stawiania kończyny palce są w mniejszym stopniu wyprostowane i rozwarte niż u szczura kontrolnego. Przednia kończyna kontrolna jest unoszona, gdy osiągnie górną krawędź bębna, nadgarstek ulega zgięciu, aby unieść łapę w górę i do przodu, a następnie nadgarstek prostuje się podczas wysuwania kończyny. W przeciwieństwie do tego, przednia kończyna przeciwstawna do zmiany u szczura po podaniu 6-OHDA jest przesuwana dalej w kierunku ogonowym przez ruch bębna i w związku z tym opuszcza go później, przy wciąż wyprostowanym nadgarstku. Zgięcie nadgarstka wydaje się być bierne i następuje w momencie, gdy palce są przesuwane do tyłu przez ruch bębna, a gdy przednia kończyna jest przesuwana do przodu, łapa i przedramię nie są wyraźnie uniesione nad powierzchnię bębna. Przednia kończyna szczura kontrolnego wysuwa się daleko do przodu, a palce rozwierają się podczas wysuwania kończyny. Podczas stawiania kończyny odbywa się to ruchem arpeggio, w którym palec 5 najpierw styka się z powierzchnią bębna, a następnie kolejno palce 4, 3 i 2. W przeciwieństwie do tego, kończyna szczura po podaniu 6-OHDA jest w mniejszym stopniu unoszona i wyprostowana, palce są mniej wyprostowane i stykają się z powierzchnią bębna niemal jednocześnie, powodując „klasnięcie”. Materiał wideo przedstawia ruchy kroczące przedniej kończyny u zwierzęcia kontrolnego, które zostały ocenione jako „1”, oraz ruchy kroczące przedniej kończyny u zwierzęcia z uszkodzeniem wywołanym 6-OHDA, które zostały ocenione głównie jako „0”. Kroczenie kończynami tylnymi Odnotowano również zaburzenia w kończynach tylnych po stronie przeciwległej do uszkodzenia u szczurów po podaniu 6-OHDA. Gdy tylna kończyna kontrolna porusza się do tyłu, wydaje się, że opiera się o obracający się bęben, a podczas tego ruchu palce obracają się na zewnątrz. Gdy kończyna przesuwa się do przodu, stopa jest wychylana na zewnątrz. Tylna kończyna szczura 6-OHDA porusza się bezpośrednio do tyłu wraz z obrotem bębna i, jeśli w ogóle, obraca się lekko do wewnątrz. Gdy kończyna przesuwa się do przodu, stopa jest niesiona bezpośrednio przed siebie. Stopa szczura kontrolnego wychyla się na zewnątrz, a podczas jej wysuwania palce są uniesione wyżej niż kostka i ulegają wyprostowi. Podczas stawiania stopy przez szczura kontrolnego palec 5 styka się z powierzchnią bębna jako pierwszy, a ciężar rozkłada się na palcach i podeszwę. W przeciwieństwie do tego, palce szczura 6-OHDA są zgięte podczas przenoszenia kończyny, a stawianie stopy odbywa się bez ruchu sekwencyjnego (typu arpeggio). Palce szczura kontrolnego są odrywane w odwróconym wzorze sekwencyjnym, gdzie palec 5 jest unoszony jako pierwszy, a palec 1 jako ostatni. Ruch ten był nieobecny u szczura z uszkodzeniem 6-OHDA, podczas gdy kostka utrzymywała zgiętą postawę podczas ruchu przenoszenia. Ponownie, ruchy wysuwania kończyny u szczura 6-OHDA są osłabione: kończyna jest w mniejszym stopniu rotowana na zewnątrz, mniej uniesiona i wysunięta w mniejszym zakresie niż u szczura kontrolnego. Podczas stawiania palców przez szczury kontrolne są one wyprostowane i rozwarte w taki sposób, że palec 5 skierowany jest bocznie względem ciała szczura. Palec 5 styka się z bębnem jako pierwszy, a następnie pozostałe palce, tak że szczur opiera swój ciężar na końcówkach palców. U szczura 6-OHDA palce są w pewnym stopniu zgięte podczas przenoszenia stopy do przodu, palce znajdują się niżej w płaszczyźnie poziomej względem kostki, a podczas stawiania stopy na bębnie występuje mniejsze rozwarcie palców. Długość kroku jest również nieco krótsza niż u szczurów kontrolnych. Aby ilościowo określić różnice między ruchami tylnych kończyn kontrolnych a kończynami szczurów 6-OHDA, komponenty uniesienia i oderwania, przenoszenia, wysuwania oraz stawiania oceniano w skali 3-stopniowej, podobnie jak w przypadku kończyn przednich. Pomiary wykonano na podstawie nagrań wideo z 20. dnia po operacji, a dla każdego szczura oceniono trzy cykle kroku. Odnotowano istotne różnice między grupami, F(1,8)=47.6, p&lt;0.001. Następcze testy t dla poszczególnych komponentów wykazały, że wszystkie komponenty u szczurów kontrolnych otrzymały istotnie wyższe oceny niż komponenty u szczurów 6-OHDA. Wideo przedstawia ruchy krokowe tylnej kończyny u zwierzęcia kontrolnego, które zostały ocenione na „1”. Ruchy krokowe tylnej kończyny u szczura 6-OHDA pokazane na wideo zostały ocenione głównie na „0”.

<ol><li>Chang, J. W., Wachtel, S. R., Young, D., Kang, U. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Biochemical+and+anatomical+characterization+of+forepaw+adjusting+steps+in+rat+models+of+Parkinson%27s+disease%3A+studies+on+medial+forebrain+bundle+and+striatal+lesions%5BTitle%5D)+AND+%22Neuroscience%22%5BJournal%5D)">Biochemical and anatomical characterization of forepaw adjusting steps in rat models of Parkinson's disease: studies on medial forebrain bundle and striatal lesions.</a> Neuroscience. 88, 617-628 (1999).</li>
<li>Metz, G. A., Tse, A., Ballermann, M., Smith, L. K., Fouad, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+unilateral+6-OHDA+rat+model+of+Parkinson%27s+disease+revisited%3A+an+electromyographic+and+behavioural+analysis%5BTitle%5D)+AND+%22Eur+J+Neurosci%22%5BJournal%5D)">The unilateral 6-OHDA rat model of Parkinson's disease revisited: an electromyographic and behavioural analysis.</a> Eur J Neurosci. 22, 735-744 (2005).</li>
<li>Miklyaeva, E. I., Castaneda, E., Whishaw, I. Q. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Skilled+reaching+deficits+in+unilateral+dopamine-depleted+rats%3A+impairments+in+movement+and+posture+and+compensatory+adjustments%5BTitle%5D)+AND+%22J+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Skilled reaching deficits in unilateral dopamine-depleted rats: impairments in movement and posture and compensatory adjustments.</a> J Neurosci. 14, 7148-7158 (1994).</li>
<li>Miklyaeva, E. I., Martens, D. J., Whishaw, I. Q. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Impairments+and+compensatory+adjustments+in+spontaneous+movement+after+unilateral+dopamine+depletion+in+rats%5BTitle%5D)+AND+%22Brain+Res%22%5BJournal%5D)">Impairments and compensatory adjustments in spontaneous movement after unilateral dopamine depletion in rats.</a> Brain Res. 68, 23-40 (1995).</li>
<li>Morrissey, T. K., Pellis, S. M., Pellis, V. C., Teitelbaum, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Seemingly+paradoxical+jumping+in+cataleptic+haloperidol-treated+rats+is+triggered+by+postural+instability%5BTitle%5D)+AND+%22Behav+Brain+Res%22%5BJournal%5D)">Seemingly paradoxical jumping in cataleptic haloperidol-treated rats is triggered by postural instability.</a> Behav Brain Res. 35, 195-207 (1989).</li>
<li>Muir, G. D., Whishaw, I. Q. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Complete+locomotor+recovery+following+corticospinal+tract+lesions%3A+measurement+of+ground+reaction+forces+during+overground+locomotion+in+rats%5BTitle%5D)+AND+%22Behav+Brain+Res%22%5BJournal%5D)">Complete locomotor recovery following corticospinal tract lesions: measurement of ground reaction forces during overground locomotion in rats.</a> Behav Brain Res. 103, 45-53 (1999).</li>
<li>Muir, G. D., Whishaw, I. Q. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ground+reaction+forces+in+locomoting+hemiparkinsonian+rats%3A+a+definitive+test+for+impairments+and+compensations%5BTitle%5D)+AND+%22Exp+Brain+Res%22%5BJournal%5D)">Ground reaction forces in locomoting hemiparkinsonian rats: a definitive test for impairments and compensations.</a> Exp Brain Res. 126, 307-314 (1999).</li>
<li>M, O. lsson, Nikkhah, G., Bentlage, C., Bjorklund, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Forelimb+akinesia+in+the+rat+Parkinson+model%3A+differential+effects+of+dopamine+agonists+and+nigral+transplants+as+assessed+by+a+new+stepping+test%5BTitle%5D)+AND+%22J+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Forelimb akinesia in the rat Parkinson model: differential effects of dopamine agonists and nigral transplants as assessed by a new stepping test.</a> J Neurosci. 15, 3863-3875 (1995).</li>
<li>Schallert, T., DeRyck, M., Whishaw, I. Q., Ramirez, V. D., Teitelbaum, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Excessive+bracing+reactions+and+their+control+by+atropine+and+LDOPA+in+an+animal+analog+of+Parkinsonism%5BTitle%5D)+AND+%22Exp+Neurol%22%5BJournal%5D)">Excessive bracing reactions and their control by atropine and LDOPA in an animal analog of Parkinsonism.</a> Exp Neurol. 64, 33-43 (1979).</li>
<li>Schallert, T., Norton, D., Jones, T. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+clinically+relevant+unilateral+rat+model+of+Parkinsonian+akinesia%5BTitle%5D)+AND+%22J+Neural+Transpl+Plasticity%22%5BJournal%5D)">A clinically relevant unilateral rat model of Parkinsonian akinesia.</a> J Neural Transpl Plasticity. 3, 332-333 (1992).</li>
<li>Whishaw, I. Q., Gorny, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Arpeggio+and+fractionated+digit+movements+used+in+prehension+by+rats%5BTitle%5D)+AND+%22Behav+Brain+Res%22%5BJournal%5D)">Arpeggio and fractionated digit movements used in prehension by rats.</a> Behav Brain Res. 60, 15-24 (1994).</li>
<li>Whishaw, I. Q., O'Connor, W. T., Dunnett, S. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+contributions+of+motor+cortex%2C+nigrostriatal+dopamine+and+caudate-putamen+to+skilled+forelimb+use+in+the+rat%5BTitle%5D)+AND+%22Brain%22%5BJournal%5D)">The contributions of motor cortex, nigrostriatal dopamine and caudate-putamen to skilled forelimb use in the rat.</a> Brain. 109, 805-843 (1986).</li>
<li>Whishaw, I. Q., Pellis, S. M., Gorny, B., Kolb, B., Tetzlaff, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Proximal+and+distal+impairments+in+rat+forelimb+use+in+reaching+follow+unilateral+pyramidal+tract+lesions%5BTitle%5D)+AND+%22Behav+Brain+Res%22%5BJournal%5D)">Proximal and distal impairments in rat forelimb use in reaching follow unilateral pyramidal tract lesions.</a> Behav Brain Res. 56, 59-76 (1993).</li>
<li>Whishaw, I. Q., Woodward, N. C., Miklyaeva, E., Pellis, S. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Analysis+of+limb+use+by+control+rats+and+unilateral+DA-depleted+rats+in+the+Montoya+staircase+test%3A+movements%2C+impairments+and+compensatory+strategies%5BTitle%5D)+AND+%22Behav+Brain+Res%22%5BJournal%5D)">Analysis of limb use by control rats and unilateral DA-depleted rats in the Montoya staircase test: movements, impairments and compensatory strategies.</a> Behav Brain Res. 89, 167-177 (1997).</li>
</ol>

Celem niniejszego badania było sprawdzenie, czy test rotorodu służący do oceny sprawności lokomocyjnej gryzoni może być wykorzystany do jakościowej oceny postawy, stawiania kroków przednimi oraz tylnymi kończynami u szczurów z uszkodzeniami układu nerwowego. Do analizy wykorzystano nagrania wideo szczurów z jednostronną deplecją DA oraz szczurów kontrolnych, zarejestrowane z widoku przedniego, bocznego i tylnego. Skala oceny postawy i ruchów przednich kończyn wykazała, że ruchy stawiające kroki były chronicznie upośledzo...

A correction was made to: <a href="http://www.jove.com/video/1030/">Use of Rotorod as a Method for the Qualitative Analysis of Walking in Rat</a>. An additional paragraph was added to the discussion, the abstract was modified, and another reference was included.
Additional reference:
15. Whishaw IQ, Li K, Whishaw PA, Gorny B, Metz GA. Distinct forelimb and hind limb stepping impairments in unilateral dopamine-depleted rats: use of the rotorod as a method for the qualitative analysis of skilled walking. J Neurosci Meth 126, 13-23 (2003).
Revised Abstract:
High speed videoanalysis of the details of movement can provide a source of information about qualitative aspects of walking movements. When walking on a rotorod, animals remain in approximately the same place making repetitive movements of stepping. Thus the task provides a rich source of information on the details of foot stepping movements. Subjects were hemi-Parkinson analogue rats, produced by injection of 6-hydroxydopamine (6-OHDA) into the right nigrostriatal bundle to deplete nigrostriatal dopamine (DA). The present report provides a video analysis illustration of animals previously were filmed from frontal, lateral, and posterior views as they walked (15). Rating scales and frame-by-frame replay of the video records of stepping behavior indicated that the hemi-Parkinson rats were chronically impaired in posture and limb use contralateral to the DA-depletion. The contralateral limbs participated less in initiating and sustaining propulsion than the ipsilateral limbs. These deficits secondary to unilateral DA-depletion show that the rotorod provides a use task for the analysis of stepping movements.
Additional Discussion Paragraph:
A more detailed presentation of the present study has been made (Whishaw et al, 2003), but the present study presents the video support describing the stepping movement in the good and affected limbs of unilateral dopamine-depleted rats. For the analysis, rats with unilateral DA depletions and control rats were video recorded from front, lateral and posterior views. A rating scale of posture and forelimb movements indicated that stepping movements were chronically impaired following surgery. Examination of limb movements indicated that whereas the DA-depleted rats could use the limbs contralateral to the lesion for support, they received minimal use for shifting weight. The results of this study indicate that the rotorod task, in addition to providing quantitative measures of motor impairments, can also provide insights into the qualitative impairments.
Original Abstract:
The rotorod test, in which animals walk on a rotating drum, is widely used to assess motor status in laboratory rodents. Performance is measured by the duration that an animal stays up on the drum as a function of drum speed. Here we report that the task provides a rich source of information about qualitative aspects of walking movements. Because movements are performed in a fixed location, they can readily be examined using high-speed video recording methods. The present study was undertaken to examine the potential of the rotorod to reveal qualitative changes in the walking movements of hemi-Parkinson analogue rats, produced by injection of 6-hydroxydopamine (6-OHDA) into the right nigrostriatal bundle to deplete nigrostriatal dopamine (DA). Beginning on the day following surgery and then periodically over the next two months, the rats were filmed from frontal, lateral, and posterior views as they walked on the rotorod. Behavior was analyzed by frame-by-frame replay of the video records. Rating scales of stepping behavior indicated that the hemi-Parkinson rats were chronically impaired in their posture and in the use of the limbs contralateral to the DA-depletion. The contralateral limbs not only displayed postural and movement abnormalities, they participated less in initiating and sustaining propulsion than did the ipsilateral limbs. These findings not only reveal new deficits secondary to unilateral DA-depletion, but also show that the rotorod can provide a robust tool for the qualitative analysis of movement.

A correction was made to: <a href="http://www.jove.com/video/1030/">Use of Rotorod as a Method for the Qualitative Analysis of Walking in Rat</a>. An additional paragraph was added to the discussion, the abstract was modified and another reference was included.

Erratum: Use of Rotorod as a Method for the Qualitative Analysis of Walking in Rat

wykorzystanie rotarod jako metody jakościowej analizy chodu u szczura

Use of Rotorod as a Method for the Qualitative Analysis of Walking in Rat

Szybka analiza wideo szczegółów ruchu może dostarczyć informacji na temat jakościowych aspektów chodu. Podczas poruszania się na rotorodzie zwierzęta pozostają w przybliżeniu w tym samym miejscu, wykonując powtarzalne ruchy stawiania kroków. W związku z tym zadanie to stanowi bogate źródło informacji o szczegółach ruchów stóp podczas chodzenia. Obiektami badań były szczury w modelu hemi-Parkinsona, otrzymane poprzez wstrzyknięcie 6-hydroksydopaminy (6-OHDA) do prawego pęczka prążkowia czarnej w celu wyczerpania dopaminy (DA) w układzie prążkowia czarnej. Niniejszy raport przedstawia ilustrację analizy wideo zwierząt, które wcześniej były filmowane z perspektywy przedniej, bocznej i tylnej podczas chodzenia (15). Skale ocen oraz analiza klatka po klatce zapisów wideo zachowań krokowych wykazały, że u szczurów w modelu hemi-Parkinsona występowały przewlekłe zaburzenia postawy oraz funkcji kończyn po stronie przeciwległej do wyczerpania DA. Kończyny przeciwległe w mniejszym stopniu uczestniczyły w inicjowaniu i podtrzymywaniu napędu niż kończyny jednostronne. Deficyty te, będące następstwem jednostronnego wyczerpania DA, wykazują, że rotorod jest użytecznym narzędziem do analizy ruchów krokowych.

Test rotarod jest wykorzystywany do oceny stanu motorycznego w ruchu chodu u szczurów w modelu hemi-Parkinsona.

Wykorzystanie rotarod jako metody jakościowej analizy chodu u szczura

Szybka wideoanaliza szczegółów ruchu może dostarczyć informacji na temat jakościowych aspektów chodu. Podczas chodzenia po...

Zwierzę kontrolne rozkłada ciężar ciała równomiernie na wszystkie cztery łapy, a ich ułożenie znajduje się tuż poza linią środkową ciała. W przeciwieństwie do niego, zwierzę z uszkodzeniem wywołanym przez 6-OHDA przenosi większość ciężaru ciała na łapę po stronie ipsilateralnej względem uszkodzenia. W efekcie porusza się kulejąc.Głowa zwierzęcia kontrolnego jest uniesiona wysoko i wykazuje częste, nieregularne ruchy. Podczas gdy zwierzę z podaniem sześciu dawek OHDA trzyma głowę nisko i stabilnie, łapa obciążeniowa zwierzęcia kontrolnego szybko odrywa się od obrotowego pręta i jest uniesiona wysoko. W ten sposób palce znajdują się wyraźnie nad powierzchnią bębna, są szeroko rozstawione i kontaktują się z obrotowym prętem w ruchu kaskadowym, od palca piątego do pierwszego.Zwierzę po podaniu 6-OHDA trzyma łapę przeciwległą do miejsca zmiany dłużej przed jej uniesieniem i przesuwa ją wolniej. Należy zauważyć, że trzyma łapę nisko, a palce często szorują po powierzchni bębna, co pogarsza precyzję stawiania łapy. Zwierzę z grupy kontrolnej wykazuje dłuższy krok niż zwierzę po podaniu 6-OHDA, przy czym stawianie przedniej łapy następuje dalej przed bębnem, a uniesienie tylnej łapy – dalej za nim.Należy zauważyć, że postawa zwierzęcia z uszkodzeniem jest sztywna, z głową trzymaną nisko i stabilnie. Tylna łapa zwierzęcia kontrolnego zazwyczaj nakłada się na przednią łapę podczas pełnego kroku w widoku bocznym. Łapa grupy kontrolnej jest uniesiona wyraźnie nad rotorodem, a palce stykają się z powierzchnią bębna w ruchu kaskadowym od palca piątego do pierwszego.Łapa zwierząt z grupy 6-OHDA często szura po powierzchni bębna, a palce często nie rozwierają się przed postawieniem, co powoduje ich podwijanie się pod łapę. W przypadku zwierzęcia z grupy kontrolnej, gdy kończyna tylna odpycha się od powierzchni obraczącego się pręta, łapa rotuje na zewnątrz. Wraz z wyprostem nogi następuje odpowiadający temu unoszenie tylnej części ciała szczura, podczas gdy w tej samej fazie kroku zwierzęcia z grupy 6-OHDA uniesienie to jest niewielkie lub nie występuje. Zwierzę z grupy kontrolnej stawia tylne łapy tak, aby palce znajdowały się tuż poza osią środkową ciała.W momencie, gdy łapa osiąga koniec kroku, obraca się na zewnątrz, podczas gdy zwierzę odpycha się od powierzchni bębna. Należy zauważyć, że łapy sześciu zwierząt z grupy OHDA są ustawione równolegle do osi środkowej ciała i nie obracają się na koniec kroku.

use-rotorod-as-method-for-qualitative-analysis-walking

Research

JoVE Journal

Biology

Biologia

Zastosowanie Rotorod jako metody analizy jakościowej chodzenia u szczurów

Lokomocja jest często badana jako wynik behawioralny w różnych modelach chorób w dziedzinach takich jak neuronauka i ortopedia. Niniejszy artykuł wideo ma na celu opisanie metody pomiaru sił reakcji podłoża oraz kinematyki u szczurów podczas swobodnej lokomocji.

Wyznaczanie kinematyki i siły reakcji podłoża: demonstracja ilościowej oceny zdolności lokomocyjnych szczurów młodych, dorosłych w średnim wieku oraz geriatrycznych

Tutaj prezentujemy protokół do precyzyjnego określania stopnia wchodzenia gryzoni. Sygnały generatora wzorca korowego i rdzenia centralnego są niezbędne do precyzyjnego ułożenia stopy podczas utrudnionej lokomocji. Przedstawiamy tutaj nowatorskie zadanie chodzenia z ograniczeniami, które bezpośrednio bada precyzyjne zachowanie podczas chodzenia.

Chodnik asymetryczny: nowatorski test behawioralny do badania asymetrycznej lokomocji

W tym badaniu demonstrujemy wykorzystanie kinematycznej analizy chodu opartej na obrazowaniu w płaszczyźnie brzusznej do monitorowania subtelnych zmian w koordynacji ruchowej, jak również postępu neurodegeneracji wraz z wiekiem w modelach mysich (np. linie myszy z mutacją endofiliny).

Analiza chodu zależnych od wieku zaburzeń motorycznych u myszy z neurodegeneracją

Opisujemy nowatorski system analizy chodu, Paw-Print Analysis of Contrast-Enhanced Recordings (PrAnCER), zautomatyzowany system o otwartym dostępie do kwantyfikacji cech chodu u szczurów, który wykorzystuje nowatorską półprzezroczystą podłogę do automatycznego ilościowego określania chodu. System ten został zwalidowany przy użyciu haloperidolowego modelu choroby Parkinsona.

Analiza odcisków łap w nagraniach ze wzmocnieniem kontrastowym (PrAnCER): tani, zautomatyzowany system analizy chodu o otwartym dostępie do oceny deficytów motorycznych

Prezentowany tutaj jest protokół do zbierania i analizy trójwymiarowej kinematyki poruszania się czworonożnych u gryzoni do badań przedklinicznych.

Analiza kinematyczna chodu 3D do badań przedklinicznych na gryzoniach

Tutaj opisujemy system RatWalker, zbudowany przez przeprojektowanie aparatu MouseWalker, aby dostosować go do zwiększonych rozmiarów i wagi szczurów. System ten wykorzystuje sfrustrowane całkowite odbicie wewnętrzne (FTIR), szybkie przechwytywanie wideo i oprogramowanie do analizy w otwartym dostępie do śledzenia i ilościowego określania parametrów chodu.

Zastosowanie systemu RatWalker do analizy chodu w genetycznym modelu szczurzym choroby Parkinsona

Udostępniamy protokół oceny zachowań motorycznych za pomocą baterii testów behawioralnych u szczurów po urazie zmiażdżenia nerwu kulszowego.

Wieloczynnikowa ocena zachowań motorycznych u szczurów po jednostronnym urazie zmiażdżenia nerwu kulszowego

Obecny protokół opisuje trójwymiarowe śledzenie/ocenę ruchu, aby zobrazować zmianę ruchu szczurów po ekspozycji na symulowane środowisko nieużywania.

Kompleksowe zrozumienie zmian chodu wywołanych bezczynnością u gryzoni

Ten manuskrypt przedstawia zestaw wysoce powtarzalnych testów behawioralnych do walidacji mysiego modelu zespołu Angelmana.

Charakterystyka behawioralna mysiego modelu zespołu Angelmana

Dostarczono eksperymentalny potok do ilościowego opisu wzorca lokomotorycznego swobodnie chodzących myszy za pomocą zestawu narzędzi MouseWalker (MW), począwszy od wstępnych nagrań wideo i śledzenia, a skończywszy na analizie po kwantyfikacji. W celu wykazania użyteczności systemu MW wykorzystano model kontuzji rdzenia kręgowego u myszy.

Wykorzystanie MouseWalker do ilościowego określenia dysfunkcji lokomotorycznej w mysim modelu urazu rdzenia kręgowego

Protokół ten ustanawia pipeline oceny kinematyki tylnej kończyny szczura za pomocą testu na bieżni bez markerów z automatycznym oznaczaniem trajektorii wielostawowych opartym na głębokim uczeniu, co umożliwia powtarzalną ilościową ilościową identyfikację ruchu.

Wielostawowe synchroniczne śledzenie oparte na uczeniu głębokim do obiektywnej ilościowej kinematyki ruchowej kończyn tylnych u szczurów

Poznaj test rotorod do oceny koordynacji ruchowej u szczurów z lezjami OHDA. Ta metoda pozwala analizować rozkład masy ciała i wzorce ruchu w modelu choroby Parkinsona.

Wykorzystanie rotarod jako metody jakościowej analizy chodu u szczura

Przeglądaj więcej filmów