Chodnik asymetryczny: nowatorski test behawioralny do badania asymetrycznej lokomocji

Ten film przedstawia nową, tanią metodę oceny asymetrii chodu u szczurów, wykorzystującą precyzyjne zadanie lokomotorycznego ustawiania kończyn. Czas trwania fazy w zakresie prędkości chodu czworonożnego jest używany do obliczania wskaźnika do oceny umiejętności zwierząt. Naszym uzasadnieniem było opracowanie zadania behawioralnego, które ilościowo ocenia zmiany w precyzyjnej kontroli symetrycznych zachowań lokomotorycznych.

Zadanie to daje możliwość dostrzeżenia wkładu ścieżki zstępującej w regulację fazy lokomotorycznej. Na przykład jednoczesne nagrania lub stymulacja w korze ruchowej mogą być zgłaszane jako wkład w modulację faz mięśniowych w tym zadaniu. Zbuduj urządzenie jako plastikowe pudełko z otwartym wierzchem z aluminiowymi wspornikami w każdym rogu.

Dołącz ramę utworzoną z rowkowanej aluminiowej balustrady, aby zapewnić elastyczne możliwości umieszczenia kołków. Umiejscowienie kołków określa narzuconą długość kroku na zwierzęciu. W każdym z czterech rogów umieść 20-centymetrową kwadratową platformę.

Przestrzeń między peronami powinna odpowiadać odległości pokonywanej przez co najmniej jeden pełny cykl schodkowy. Aby stworzyć warunek chodu, przymocuj aluminiowe kołki do szyn. Funkcjonują one jako przyczółki dla kroku szczura.

Kołki powinny być wstępnie wygięte do dwóch punktów pięć centymetrów od końcówki i powinny mieć jeden centymetr średnicy. Zabezpiecz kołki za pomocą przesuwnych wsporników, które można regulować za pomocą śrubokręta, a tym samym precyzyjnie ustawić podnóżki. Po ustawieniu podpór upewnij się, że odległości są prawidłowe i że znajdują się na tym samym poziomie poziomym.

Ustandaryzuj pozycje kołków dla trzech zadań krokowych. Najpierw wykonaj symetryczne zadanie motoryczne z 15-centymetrowymi długościami kroku, ustawiając długość lewego i prawego przecięcia na siedem punktów i pięć centymetrów. Po drugie, stwórz stan symetryczny z wyzwaniem międzyetapowym, zmieniając te długości na sześć centymetrów, a tym samym zmieniając krok na 12 centymetrów.

Po trzecie, utwórz asymetryczne zadanie o długości kroku 15 centymetrów. Dostosuj położenie między kołkami, aby długość odstępu była nierówna o 20%Zadanie ma dwie konfiguracje, przy czym lewy lub prawy odstęp jest krótszy. W ten sposób każda strona chodnika może reprezentować osobny warunek chodu.

Teraz z boku aparatu ustaw kamerę HD, która może nagrywać 60 klatek na sekundę. Dostosuj pole widzenia tak, aby obejmowało około siedmiu stopni i nie obejmowało stopni znajdujących się najbliżej platform. Po pierwsze, przygotuj środowisko szkoleniowe.

Ustaw długość przecięcia na zaledwie jeden centymetr i umieść nagrodę na każdej platformie. Teraz pozwól szczurowi swobodnie eksplorować nowe środowisko przez około pięć minut. Następnie poprowadź zwierzę przez układ kołków, prezentując mu nagrodę.

Kiedy szczur dotrze do platformy, oprócz nagrody w postaci jedzenia, zapewnij mu nagrodę słowną i pogłaszcz go po plecach. Chodź tutaj, właśnie tutaj. Jesteś tak blisko.

Po pięciu biegach treningowych zwiększ przestrzeń między kołkami o jeden lub dwa centymetry na kolejne pięć biegów. Celem jest stopniowe zwiększanie odległości kołków, aż do uzyskania symetrycznego kroku o długości 15 centymetrów. Jeśli szczur ma problemy z nauczeniem się zadania, będzie to widoczne w niekonsekwentnym chodzeniu z częstymi zatrzymaniami i kucaną postawą.

Za każdym razem, gdy zwiększony odstęp między kołkami wywołuje niepokój lub dyskomfort, po prostu dostosuj kołki do ich poprzednich pozycji i powtórz ten poziom treningu. Możliwe jest wyszkolenie, a następnie przetestowanie tego samego szczura w ciągu jednego dnia, jeśli szczur jest zmotywowany. Kiedy szczur nauczy się zadania, jego chód będzie konsekwentny, bez zatrzymań i pomyłek.

Jego głową będzie minimalne, grzbiet będzie wygięty w łuk, a ogon podniesiony. Szybki krok z niewielką zmiennością prędkości jest jednak zwykle oznaką, że szczur używa galopu, a nie stępa. Takiemu zachowaniu należy zapobiec, szkoląc szczura do poruszania się z mniejszymi prędkościami.

Z punktu widzenia kamery ważne jest, aby każda kończyna była widoczna na początku i przesunięciu fazy podporu. Gdy wszystkie te kryteria zostaną spełnione, można rozpocząć testy. Do testów użyj czterech ustandaryzowanych konfiguracji peg z losowym projektem sesji, w tym przerwami, aby uniknąć adaptacji do zadania.

Szczegóły znajdują się w protokole tekstowym. Zapisz filmy i użyj oprogramowania do edycji wideo, aby usunąć napady chodzenia do analizy. Szybkość 60 klatek na sekundę jest niezbędna do oceny zadań.

Dla każdego treningu chodu należy ocenić początek i przesunięcie faz kinematycznych. Można to zrobić w różnych programach klatka po klatce. W tym przypadku wykorzystywane jest niestandardowe oprogramowanie napisane w MATLAB

Początek postawy jest oceniany w przypadku utraty rozmycia ruchu. Przesunięcie postawy jest oceniane, gdy pojawią się pierwsze oznaki rozmycia ruchu. Po zliczeniu wszystkich faz wymachu wykreśl je jako funkcję odpowiedniego cyklu kroku za pomocą skryptu MATLAB.

Dane zebrano od ośmiu osób i przeanalizowano je zgodnie z opisem. Widać tutaj analizę asymetrii dla jednego przedmiotu. Połączona analiza ośmiu badanych pokazuje, że ogólnie rzecz biorąc, modulacja fazy ułożenia kończyn przednich była zmniejszona dla strony, której faworyzowany był stan lokomocji i odwrotnie.

ANOVA z konserwatywną poprawką Bonferroniego wykazała istotną różnicę między dwoma warunkami asymetrycznymi we wskaźnikach asymetrii, w tym we wskaźniku symetrii poziomej w przodzie. Prawa asymetria pionowa wykazywała tendencję do różnicy między tymi dwoma warunkami. Podobnie stwierdzono istotną różnicę we wskaźniku diagonalności między dwoma warunkami asymetrycznymi.

Nie stwierdzono różnic w tym indeksie pomiędzy innymi zadaniami, opartymi na ANOVA z testem post hoc t oraz bez korekty alfa. Zwierzęce modele udaru ogniskowego i amolezji rdzenia kręgowego powodują deficyty ruchowe podobne do obserwowanych klinicznie, a uszkodzenie kory mózgowej kręgosłupa w ten sposób utrudnia to precyzyjne zachowanie krokowe. Może to skutkować opóźnieniem w rozpoczęciu kolejnych faz ruchu , co jest zgodne z asymetrią zarówno w stosunku kroków do długości, jak i w czasie podparcia pojedynczej kończyny obserwowaną u pacjentów po udarze.

Zwierzęta, które otrzymały to zadanie, są teraz gotowe do oceny lokomotorycznej w modelach urazów kory mózgowej, takich jak niedrożność tętnicy środkowej mózgu i urazowe uszkodzenie mózgu.