Zadanie chodzenia po szczeblach drabiny: system punktacji i jego praktyczne zastosowanie.
12 czerwca 2009
Zadanie chodzenia po drabinie to nowy test do oceny umiejętności chodzenia i pomiaru zarówno ułożenia kończyn przednich, jak i tylnych, kroków i koordynacji między kończynami.
Zadanie chodzenia po szczeblach drabiny ocenia umiejętności chodzenia i mierzy zarówno kończyny, jak i kończyny tylnej. Umieszczanie, krokowanie i koordynacja międzykończynowa. Aparat składa się z dwóch przezroczystych ścianek z pleksi o długości jednego metra i wysokości 20 centymetrów, w odległości jednego centymetra od podstawy.
Małe otwory zostały wywiercone w odstępach jednego centymetra. Metalowe szczeble o długości 13 centymetrów i średnicy trzech milimetrów są umieszczone w regularnych lub nieregularnych odstępach wzdłuż podstawy ścian. Ścianki aparatu można dostosować do wielkości badanego szczura.
Odstępy między ścianami powinny być wystarczająco wąskie, aby zapobiec obracaniu się szczura podczas przebywania w aparacie, ale nie na tyle wąskie, aby utrudniać naturalny ruch chodzenia szczura. Jeden centymetr prześwitu po każdej stronie szczura powinien wystarczyć. Każdy koniec drabiny szczeblowej jest umieszczony na wannie transportowej.
Na jednym końcu znajduje się neutralna wanna startowa, a na drugim końcu znajduje się znajoma domowa wanna szczura. Może minąć trochę czasu, zanim osoba badana rozpocznie i zakończy przejście, aby utrzymać poziom stresu. Szczur nie powinien być co najmniej popychany ani szturchany.
Najlepiej pozwolić zwierzęciu przejść we własnym czasie. Jeśli szczur ciągle obraca się w aparacie, ściany mogą być zbyt szeroko rozstawione. Jeśli zwężenie ścian drabiny nie zapobiegnie temu zachowaniu, tester może umieścić rękę w kanale przechodzącym tuż za szczurem, aby wykonać niewłaściwe zadanie chodzenia.
Opracowano system siedmiopunktowy, w którym każde ułożenie łapy na szczeblu otrzymuje wynik w zakresie od zera do sześciu. Są to całkowite chybienia głębokiego poślizgu, lekkiego poślizgu, wymiany, korekty, częściowego umieszczenia i sześciu prawidłowych umieszczeń. Całkowite chybienie Otrzymuje wynik zero i występuje, gdy łapa szczura nie dotyka szczebla podczas próby umieszczenia, powodując upadek zwierzęcia.
Upadek definiuje się jako sytuację, w której kończyna przechodzi między szczeblami, powodując zakłócenie postawy ciała i równowagi. Całkowite chybienia z czterema łapami są rzadkie. Głęboki poślizg występuje, gdy kończyna jest umieszczona na szczeblu, ale zsuwa się podczas obciążania, powodując upadek.
Głębokie poślizgi czterech łap są również rzadkie. Lekki poślizg występuje, gdy łapa ześlizguje się ze szczebla po umieszczeniu, ale nie powoduje to upadku, który przeszkadza w chodzeniu. Wymiana następuje, gdy łapa jest umieszczona na szczeblu, ale jest szybko przenoszona na inny szczebel przed obciążeniem.
Poprawka ma miejsce, gdy łapa celuje w jeden szczebel, ale jest umieszczana na innym szczeblu bez dotykania pierwszego szczebla. Poprawka występuje również, gdy łapa zostanie umieszczona na szczeblu i szybko zmieni położenie przed obciążeniem. Ten rodzaj korekcji jest rzadki w tylnych łapach.
Częściowe umieszczenie występuje, gdy łapa jest umieszczana na szczeblu tylko za pomocą nadgarstka lub palców kończyny przedniej lub pięty i palców kończyny tylnej. Prawidłowe ułożenie łapy wymaga, aby środek dłoni znajdował się bezpośrednio na szczycie szczebla. Podczas gdy w pełni obciąża, uważa się, że cykl krokowy wystąpił, gdy jedna czterołapowa i jedna tylna łapa, zazwyczaj przeciwległa tylna łapa zetknęła się ze szczeblami i w pełni podtrzymywała ciężar szczura.
Są to w rzeczywistości cztery indywidualne kroki, cztery łapy i tylna łapa, a następnie cztery łapy i tylna łapa. Pozwala to szczurowi ustalić rytm kroków, ponieważ oceniane są tylko kolejne kroki. Kiedy szczur zatrzymuje się na drabinie, ostatni cykl przed zatrzymaniem i pierwszy cykl po zatrzymaniu nie są oceniane.
Ostatni cykl przed dotarciem szczura do końca drabiny również nie jest oceniany. Błędy wynikające z innych łap nie są rejestrowane. Punktacja nie powinna być wznawiana, dopóki wadliwa łapa nie zakończy jednego udanego cyklu.
Wyświetl pełny transkrypt i uzyskaj dostęp do tysięcy filmów naukowych
Przegląd
Zadanie chodzenia po szczeblach drabiny to nowatorska metoda oceny zaprojektowana w celu ewaluacji umiejętności chodzenia u szczurów. Test ten mierzy sposób stawiania przednich i tylnych kończyn, kroczenie oraz koordynację między kończynami.
Kluczowe elementy badania
Dziedzina nauki
- Neuronauka
- Ocena behawioralna
- Koordynacja ruchowa
Wstęp
- Zadanie polegające na chodzeniu po szczeblach drabiny dostarcza informacji na temat sprawności motorycznej.
- Jest ono niezbędne do zrozumienia lokomocji w modelach zwierzęcych.
- Zadanie to może pomóc w ocenie schorzeń neurologicznych wpływających na ruch.
- Aparat jest regulowany, aby dostosować go do różnych wielkości szczurów.
Cel badania
- Ocena umiejętności chodzenia u szczurów.
- Pomiar koordynacji między kończynami przednimi a tylnymi.
- Zapewnienie zestandaryzowanej metody oceny funkcji motorycznych.
Zastosowane metody
- Wykorzystanie aparatury w postaci drabiny ze ściankami o regulowanej szerokości.
- Ocena zachowań związanych z rozmieszczaniem i stawianiem łap.
- Pomiar koordynacji między kończynami podczas wykonywania zadania.
- Analiza wyników w zależności od rozstawu szczebli.
Główne wyniki
- Wykazano zdolność do dokładnego pomiaru umiejętnego chodzenia.
- Kolejne wyniki wykazały różnice w wydajności w zależności od koordynacji kończyn.
- Podkreślono znaczenie konstrukcji aparatury w procesie testowania.
- Dostarczono niezawodnej metody dla przyszłych ocen neurologicznych.
Wnioski
- Zadanie polegające na chodzeniu po szczeblach drabiny jest skuteczne w ocenie sprawności motorycznej.
- Może być ono wykorzystywane do oceny wpływu zaburzeń neurologicznych.
- Metoda ta pogłębia zrozumienie lokomocji w modelach zwierzęcych.
Najczęściej zadawane pytania
Znaczenie dla przemysłu
Zadanie chodzenia po szczeblach drabiny stanowi czułą, ilościową miarę umiejętnego chodzenia w modelach gryzoni, umożliwiając wykrycie subtelnych deficytów motorycznych w badaniach nad chorobami neurodegeneracyjnymi. Poprzez jednoczesną ocenę rozmieszczenia kończyn przednich i tylnych, stawiania kroków oraz koordynacji między kończynami, metoda ta wspiera mechanistyczną redukcję ryzyka w przypadku celów terapeutycznych wpływających na funkcje motoryczne. Możliwość wielokrotnego stosowania w badaniach podłużnych zwiększa pewność predykcyjną w preklinicznej walidacji celów oraz w wysiłkach zmierzających do identyfikacji wiodących związków.
Strategiczne zastosowania w badaniach i rozwoju biofarmaceutycznym
Wczesne odkrywanie i walidacja celu
- Wartość naukowa: Umożliwia weryfikację hipotez terapeutycznych związanych z funkcjonowaniem obwodów ruchowych i integralnością szlaków w modelach chorób.
- Wartość operacyjna: Wspiera biologiczną redukcję ryzyka poprzez kwantyfikację deficytów ruchowych specyficznych dla danej kończyny oraz strategii kompensacyjnych.
- Wartość prognostyczna: Ułatwia selekcję projektów w portfolio dzięki obiektywnym, powtarzalnym odczytom sprawności ruchowej powiązanym z oddziaływaniem na cel terapeutyczny.
Przesiewanie i opracowywanie testów
- Gotowość testu: generuje zestandaryzowane, ilościowe wyniki (punktacja 0–6 za każde postawienie łapy), co umożliwia wiarygodny screening związków pod kątem efektów motorycznych.
- Powtarzalność: zmienne odstępy między szczeblami zapobiegają powstawaniu artefaktów uczenia się, zapewniając spójny pomiar wyników w różnych sesjach i laboratoriach.
- Skalowalność: regulowana aparatura jest dostosowana do szczurów o różnej wielkości, co wspiera spójność między badaniami i ponowne wykorzystanie platformy w procesach odkrywania leków.
Badania translacyjne i przedkliniczne
- Ciągłość translacyjna: Pozwala na pomiar funkcji motorycznych istotnych dla przebiegu choroby w modelach gryzoni, co jest zgodne z punktami końcowymi w badaniach klinicznych nad udarem, urazami rdzenia kręgowego i zaburzeniami neurodegeneracyjnymi.
- Postęp z uwzględnieniem ryzyka: Zapewnia czułe wykrywanie subtelnej poprawy lub pogorszenia funkcji motorycznych, co ułatwia podejmowanie decyzji o kontynuacji lub przerwaniu badań (go/no-go) w fazie rozwoju przedklinicznego.
- Minimalizacja ryzyka mechanistycznego: Pozwala odróżnić rzeczywiste upośledzenie motoryczne od kompensacji wynikającej z procesu uczenia się, co zwiększa pewność co do efektów zapośredniczonych przez cel molekularny.
Integracja potoku i przepływu pracy
Metoda ta integruje się z kontinuum odkrywania leków, od wczesnej walidacji celu, poprzez identyfikację związku wiodącego, aż po przedkliniczne testy skuteczności, szczególnie w programach ukierunkowanych na dysfunkcje motoryczne.
- Biologia odkrywcza: Wspiera testowanie hipotez dotyczących szlaków neuronalnych sterujących umiejętnościami chodzenia i koordynacją między kończynami.
- Przesiewanie: Dostarcza ilościowych, powtarzalnych danych dotyczących sprawności ruchowej, niezbędnych do oceny wpływu związków na funkcje motoryczne.
- Analityka: Generuje punktację porządkową (0-6) dla każdego postawienia łapy, co umożliwia statystyczne porównanie sprawności ruchowej w grupach eksperymentalnych.
- Badania translacyjne: Łączy sprawność ruchową gryzoni z klinicznymi deficytami motorycznymi w schorzeniach neurologicznych, wspierając dopasowanie biomarkerów.
- Ponowne wykorzystanie w przedsiębiorstwie: Stanowi skalowalną, zestandaryzowaną platformę analityczną, którą można zastosować w wielu programach odkrywania leków neuroterapeutycznych.
Wpływ operacyjny i przedsiębiorstwowy
- Wartość naukowa: Zwiększa pewność prognostyczną w walidacji celów poprzez redukcję niejednoznaczności mechanistycznej w ocenie fenotypu motorycznego.
- Wartość operacyjna: Zapewnia standaryzację i powtarzalność dzięki stałym kryteriom punktacji oraz regulowanej konstrukcji aparatury.
- Wartość strategiczna: Poprawia jakość decyzji go/no-go poprzez dostarczenie czułych, ilościowych danych dotyczących funkcji motorycznych na wczesnym etapie procesu odkrywania leków.
- Wpływ na portfolio: Umożliwia priorytetyzację związków w oparciu o analizę ryzyka, w zależności od profili bezpieczeństwa i skuteczności motorycznej.
Wskazówki dotyczące wdrożenia
- Wymaga doświadczenia w przeprowadzaniu testów behawioralnych oraz ocenie funkcji motorycznych u gryzoni.
- Zależne od specjalistycznego aparatu z regulowanymi ściankami z pleksiglasu i wymiennymi szczeblami.
- Wymaga ustandaryzowanego przeszkolenia osób oceniających, aby zapewnić spójne stosowanie systemu punktacji ułożenia kończyn w skali 0-6.
- Wymaga uwzględnienia bazowych parametrów motorycznych specyficznych dla gatunku i szczepu podczas interpretacji wyników w różnych modelach.
- Ograniczone do oceny chodu wymuszonego; nie obejmuje spontanicznej aktywności w klatce domowej ani złożonych wzorców chodu.
