Name: Zautomatyzowana analiza chodu w celu oceny powrotu do sprawności funkcjonalnej u gryzoni z uszkodzeniem nerwów obwodowych lub stłuczenia rdzenia kręgowego (Wideo) | JoVE Journal
Uploaded: 2020-10-06T15:00:00.000+00:00
Duration: 6 min 31 s
Description: Poznaj zautomatyzowaną analizę chodu do oceny powrotu do sprawności u gryzoni z uszkodzeniem nerwów obwodowych lub rdzenia kręgowego. Ta metoda pozwala badaczom ilościowo mierzyć zmiany lokomocji i regenerację nerwów.

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

Autorzy chcieliby podziękować Karin Brenner za jej pełną pasji opiekę nad zwierzętami. Autorzy pragną również podziękować Claudii Keibl, Jamesowi Fergusonowi, Gabriele Leinfellner i Susanne Drechsler za ich pomoc podczas eksperymentalnych operacji.

Autorzy oświadczają, że praca ta została wsparta przez Noldus Inc. poprzez pokrycie opłaty za publikację w otwartym dostępie. Żaden z autorów nie otrzymywał żadnego honorarium ani żadnej gratyfikacji finansowej. Autorzy nie mają żadnych innych sprzecznych interesów do zadeklarowania.

Ocena odbudowy funkcjonalnej w modelach zwierzęcych PNI i SCI pozostaje wyzwaniem ze względu na dużą różnorodność metod oceny, z których każda ma indywidualne zalety i wady. Tylko kilka podejść zostało przetestowanych i zweryfikowanych w wielu modelach urazów obwodowych i ośrodkowego układu nerwowego, chociaż obiecujące nowe techniki, które łączą śledzenie ruchu i uczenie maszynowe, mogą potencjalnie przenieść badania neurobehawioralne na wyższy poziom testów funkcjonalnych. Jesteśmy przekonani, że wkrótce pojawią się najnowocześniejsze metody, które będą miały szerokie zastosowanie w wielu różnych modelach zwierząt i urazów. W świetle tych rozważań jedną z zalet AGA jest możliwość oceny funkcjonalnej rekonwalescencji w wielu modelach uszkodzenia nerwów przy użyciu tylko jednego urządzenia. Od początku 2000 roku podejście to jest stosowane w eksperymentalnych modelach PNI, takich jak rwa kulszowa37, strzałkowa38 i model uszkodzenia nerwu udowego22, a także po zwichnięciu korzenia zarówno odcinka lędźwiowego39, jak i splotu ramiennego40. Za pomocą tej metody badano również różne urazy ośrodkowego układu nerwowego, w tym stłuczenie rdzenia kręgowego41,42. W tym artykule przedstawiliśmy szczegółowy protokół dotyczący indukcji trzech powszechnie badanych uszkodzeń nerwów, a także sposobu oceny późniejszej sprawności funkcjonalnej. Naszym zdaniem, bardzo pomocne byłyby praktyczne wytyczne dla badaczy zainteresowanych obszarem eksperymentalnego uszkodzenia, naprawy i regeneracji nerwów, jak optymalnie wykorzystać korzystne cechy tej metody.
Kilku autorów zajęło się potencjałem AGA w ocenie odzyskiwania funkcjonalnego u gryzoni, podkreślając zaletę metody w jednoczesnej ocenie parametrów chodu związanych z unerwieniem motorycznym i czuciowym27,28. Dodatkowo, porównanie danych z doświadczalnej łapy, np. zrekonstruowanego uszkodzenia nerwu z nieoperowaną łapą, jak to wykazano w obu prezentowanych modelach, pozwala na włączenie wewnątrzzwierzęcej kontroli dodatniej. I odwrotnie, operowana łapa bez rekonstrukcji chirurgicznej lub dodatkowego leczenia może służyć jako wewnątrzzwierzęca kontrola ujemna. Wykazano również, że możliwe jest połączenie AGA z podejściami opartymi na uczeniu maszynowym43. Pomimo zalet tej metody, ma ona również kilka ograniczeń i wad, takich jak czasochłonne wysiłki szkoleniowe, które są obowiązkowe, aby przyzwyczaić zwierzę do procedury nabycia28,44. Kolejnym ograniczeniem AGA jest maksymalna wielkość zwierząt kwalifikujących się do badania ze względu na ograniczone wymiary aparatury. W związku z tym stosowanie AGA jest obecnie ograniczone do zwierząt wielkości gryzoni i fretek45. Dodatkowo, pojawiające się ostatnio podejścia do oceny neurobehawioralnej w dziedzinie śledzenia ruchu zdolne do uczenia maszynowego mogą przewyższyć AGA zarówno pod względem kompleksowości, jak i możliwych zastosowań 18,19,46. Najbardziej godne uwagi, ale zgodnie z innymi metodami oceny, wydaje się, że poprawa funkcjonalna oceniana przez AGA jest silnie ograniczona - jeśli w ogóle występuje - w modelach nerwicy nerwu kulszowego47,48. Z drugiej strony, AGA pozwala na kompleksową ocenę przebiegu powrotu do zdrowia funkcjonalnego po nerwicy nerwu udowego, co pokazują nasze dane. Dzięki tej pracy wykazaliśmy, że Paw Print Area jest reprezentatywnym parametrem chodu ocenianym za pomocą AGA, który jest wzorcowy dla przebiegu powrotu do zdrowia funkcjonalnego w dwóch przedstawionych przez nas wyżej wymienionych modelach uszkodzenia nerwów obwodowych. Podczas gdy funkcjonalne odzyskanie ad integrum można było zaobserwować po autoprzeszczepie nerwu udowego, parametry AGA nadal ulegały znacznej zmianie w stosunku do wartości wyjściowej pod koniec okresu obserwacji po autoprzeszczepowej naprawie nerwu kulszowego. W tym kontekście warto zauważyć, że przykurcze kończyn są powszechnym zjawiskiem u szczurów z uszkodzeniem nerwu kulszowego i należy zachować ostrożność, aby nie pomylić tych objawów nierównowagi mięśniowej i paraliżu z postępującym odzyskiwaniem funkcjonalnym32. Z jednej strony podkreśla to niezdolność metody AGA do wykrycia znaczącej poprawy funkcjonalnej po uszkodzeniu nerwicy w tym modelu. Z drugiej strony rodzi to pytanie, czy możliwa jest ocena modelu uszkodzenia nerwu kulszowego u szczura, który jest nadal najczęściej stosowanym eksperymentalnym modelem naprawy nerwów, za pomocą ogólnej analizy chodu w przypadku, gdy uszkodzenie nerwu jest poważniejsze niż aksonotmeza48. Szczegółowe informacje na temat rozwiązywania problemów znajdują się w pliku uzupełniającym 1.
Przedstawiliśmy również przykładowe dane dotyczące zastosowania metody do oceny funkcji lokomotorycznych u szczurów z uszkodzeniem rdzenia kręgowego, co jest możliwe bez konieczności wprowadzania zmian w konfiguracji sprzętu lub procedurze akwizycji. Ta sama zasada dotyczy innych modeli uszkodzenia ośrodkowego układu nerwowego (CNI) u gryzoni)26,49,50 i uszkodzenia zwichnięcia korzeni. W przeciwieństwie do izolowanych PNI, urazy rdzenia kręgowego są znacznie bardziej złożone w swoich patofizjologicznych konsekwencjach, ponieważ wiele bardzo ważnych struktur ulega uszkodzeniu, w tym drogi odprowadzające, takie jak drogi korowo-rdzeniowe i rubrordzeniowe oraz drogi doprowadzające, takie jak kolumny grzbietowe i drogi rdzeniowo-wzgórzowe35. Wyzwanie, jakim jest odpowiednia ocena tych patologicznych zmian, znajduje odzwierciedlenie w kompleksowym arsenału testów behawioralnych, takich jak wynik Basso, Beattie i Bresnahan (BBB)36. Doniesiono, że parametr chodu Base of Support wzrasta po urazach ośrodkowego układu nerwowego, najprawdopodobniej w celu wyjaśnienia wynikającego z tego niestabilnego chodu. Baza podparcia uległa istotnej zmianie w stosunku do wartości wyjściowej od WPO10 do WPO14 w naszym modelu, co potwierdza nasze przypuszczenie, że parametr ten pozwala na ocenę przebiegu powrotu do zdrowia funkcjonalnego przez AGA po urazie stłuczenia rdzenia kręgowego w odcinku piersiowym.
Jesteśmy przekonani, że AGA jest realnym narzędziem do oceny powrotu do sprawności funkcjonalnej u gryzoni z uszkodzeniami układu nerwowego. Niemniej jednak zalecamy dokładne i dokładne odzwierciedlenie zaobserwowanych zmian chodu w każdej odpowiedniej konfiguracji eksperymentalnej. Zmiany parametrów chodu, np. zwiększenie powierzchni wydruku po natychmiastowym spadku pooperacyjnym lub skrócenie czasu wymachu poprzedzające natychmiastowe pooperacyjne podniesienie tego parametru, w trakcie okresu obserwacji nie są nieuchronnie związane z powrotem do sprawności. Zamiast tego zmiany te mogą być również związane z możliwą adaptacją funkcjonalną do utrzymania niepozornego chodu, biorąc pod uwagę, że szczury są gatunkami drapieżnymi i starają się unikać okazywania bólu lub niepełnosprawności potencjalnym drapieżnikom51. W związku z tym zaleca się stosowanie automatycznej analizy chodu jako narzędzia uzupełniającego w celu powiązania zmian chodu z innymi miarami wyników uszkodzenia i regeneracji nerwów obwodowych21. Jak wspomniano wcześniej, uważamy również, że należy dokładnie rozważyć, czy gryzonie z nerwicem nerwu kulszowego powinny być badane za pomocą AGA, ponieważ nasze odkrycie zdecydowanie wskazuje, że powrót do sprawności funkcjonalnej jest w tym przypadku poważnie ograniczony.
Jak wykazano w naszej pracy, głównym atutem AGA jest możliwość badania zarówno renerwacji motorycznej, jak i sensorycznej w wielu eksperymentalnych modelach PNI, a także CNI, przy czym wymaga to tylko jednego zestawu. Dlatego metoda jest naszym zdaniem bardzo cennym narzędziem do kompleksowych testów neurobehawioralnych. Jedną z zalet AGA, jaką jest możliwość badania unerwienia motorycznego i czuciowego w różnych modelach zwierzęcych PNI i CNI, przy czym wymaga to tylko jednej konfiguracji, jest naszym zdaniem główną zaletą metody w porównaniu z innymi metodami oceny do badania funkcjonalnego odzyskiwania, takimi jak analiza ścieżki spacerowej52, testy von Freya53, lub kinematyka chodu16. Możliwość jednoczesnej oceny zmian chodu, które korelują z wynikami badań elektrofizjologicznych mięśni unerwionych22 lub metodami oceny funkcji czuciowych54 , jest obiecująca w odniesieniu do przyszłych zastosowań tej metody. Dlatego zalecamy stosowanie AGA do badania odzyskiwania funkcjonalnego w modelach PNI kończyn przednich u gryzoni, takich jak nerw łokciowy, promieniowy lub pośrodkowy, lub eksperymentalnych modeli transferu nerwów55, które pozostają jeszcze niezbadane tą metodą.
Niniejszym przedstawiamy szczegółowy protokół, w jaki sposób korzystać z automatycznej analizy chodu w celu zbadania funkcjonalnej regeneracji w trzech modelach uszkodzenia nerwów u gryzoni. Chociaż metoda ta wymaga starannego rozważenia różnych kluczowych aspektów, takich jak odpowiednie szkolenie oraz skrupulatna kalibracja sprzętu i oprogramowania, jest ona wykonalnym i cennym narzędziem uzupełniającym do oceny regeneracji nerwów w modelach gryzoni z uszkodzeniem nerwów centralnych i obwodowych.

Urazy obwodowego i ośrodkowego układu nerwowego są często badane u gryzoni, co skutkuje dużą ilością danych porównawczych dotyczących przebiegu uszkodzenia nerwów, naprawy lub neuroprotekcji, aby przeciwdziałać dalszym wtórnym urazom i regeneracji1,2,3. Wynik eksperymentalnych strategii leczenia w modelach gryzoni można ocenić za pomocą różnych technik, takich jak histologia, immunohistochemia, elektrofizjologia i techniki obrazowania, takie jak skany mikrotomografii rentgenowskiej (μCT), ale najważniejszym kryterium określającym powodzenie leczenia jest - podobnie jak u ludzi - stopień poprawy funkcjonalnej4, 5. Pierwsze badania nad sprawnością lokomotoryczną gryzoni pochodzą z lat czterdziestych XX wieku6,7,8. Szczury i myszy zostały poddane wielu badaniom nad ich zachowaniem lokomotorycznym w następnych dziesięcioleciach9,10,11. Obecnie istnieje szeroki zakres technik oceny modeli urazów nerwów obwodowych i ośrodkowych u gryzoni, począwszy od analizy ścieżki chodzenia za pomocą tuszu i papieru12,13,14 nad kinematyką stawu skokowego i chodu15,16,17 do metod ulepszonych uczenia maszynowego, które pozwalają na złożone oszacowanie trajektorii chodu, kończyn i stawów18,19.
Komputerowa Automatyczna Analiza Chodu (AGA) służy do oceny funkcji lokomotorycznych po urazach obwodowych i ośrodkowego układu nerwowego oraz potencjalnego eksperymentalnego leczenia takich urazów. Urządzenie składa się głównie ze szklanego chodnika oraz źródła światła, które oświetla odciski łap gryzoni w korelacji z przekroczonym przez nie ciśnieniem. Dane te są następnie komputeryzowane w celu obliczenia szerokiego zakresu parametrów statycznych i dynamicznych. Według Deumensa, parametry te można dalej podzielić na kategorie parametrów ogólnych, parametrów związanych z bólem, a także parametrów związanych z koordynacją chodu20 (Tabela 1). Wykonalność AGA do wykrywania zmian w zachowaniu chodu została udowodniona w różnych modelach zwierzęcych uszkodzenia nerwów obwodowych (PNI)21, takich jak nerw kulszowy20, nerw udowy22 i nerw pośrodkowy23,24. Jest również rutynowo stosowany do oceny funkcji lokomotorycznych u szczurów z uszkodzeniami ośrodkowego układu nerwowego, np. udar mózgu25 lub stłuczenie rdzenia kręgowego26. Postęp tej metody polega na dużej ilości porównywalnych danych i możliwości rejestrowania mnóstwa parametrów związanych z chodem27. Niniejszy artykuł ma na celu dostarczenie naukowcom zainteresowanym zwierzęcymi modelami PNI i uszkodzenia rdzenia kręgowego (SCI) szczegółowych i praktycznych wytycznych do oceny funkcji lokomotorycznych w takich modelach.
<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>kategoria</td>
			<td>parametr</td>
			<td colspan="2">Opis</td>
		</tr>
		<tr>
			<td rowspan="4">Ogólne parametry chodu</td>
			<td>Obszar wydruku (jednostka odległości)</td>
			<td colspan="2">Obszar odcisku łapy</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Długość wydruku (jednostka odległości)</td>
			<td colspan="2">Długość odcisku łapy</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Baza wsparcia (BoS) (jednostka odległości)</td>
			<td colspan="2">Odległość między dwoma tylnymi lub przednimi łapami</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Długość kroku (jednostka odległości)</td>
			<td colspan="2">Odległość między dwoma kolejnymi położeniami łapy</td>
		</tr>
		<tr>
			<td rowspan="3">Parametry chodu związane z bólem</td>
			<td>Czas wymachu (s)</td>
			<td colspan="2">Czas trwania fazy wymachu</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Czas stania (s)</td>
			<td colspan="2">Czas trwania fazy podporu</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Średnia intensywność odcisku łapy (dowolna jednostka)</td>
			<td colspan="2">Średnia intensywność iIntensity odcisku łapy podczas fazy podstawienia</td>
		</tr>
		<tr>
			<td rowspan="3">Parametry chodu związane z koordynacją</td>
			<td>Wzorce sekwencji kroków normalnych (NSSP)</td>
			<td colspan="2">Określone sekwencje ułożenia łap podczas cyklu krokowego</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dyspersje fazowe (%)</td>
			<td colspan="2">Różnice czasowe między cyklami kroków dwóch konkretnych łap</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Wskaźnik regularności (RI) (%)</td>
			<td colspan="2">Kwantyfikacja koordynacji międzykończynowej poprzez podzielenie ilości bezbłędnych NSSP razy 4 przez całkowitą liczbę ułożenia łap podczas jednego cyklu krokowego</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>
Tabela 1: Parametry chodu, które można ocenić za pomocą automatycznej analizy chodu. Kategorie, w których klasyfikowane są parametry, są wybierane zgodnie z Deumens et al.20.

<table><tbody><tr><td>0,9% sól fizjologiczna</td><td>B. Braun Austria</td><td>3570410</td><td>Pojazd do dostarczania leków</td></tr><tr><td>Strzykawka 1 ml</td><td>B. Braun Austria</td><td>9161708V</td><td>Urządzenie do wstrzykiwań</td></tr><tr><td>Strzykawka 10 ml</td><td>B. Braun Austria</td><td>4606728 V</td><td>Urządzenie do wstrzykiwań</td></tr><tr><td>1-Propanol, 2-Propanol, Hexetidin</td><td>Gebro Pharma</td><td>N/A</td><td>Alkoholowa dezynfekcja skóry</td></tr><tr><td>23-gauge (G) canula</td><td>B. Braun Austria</td><td>4657667</td><td>Canula do iniekcji s.c.</td></tr><tr><td>Canula 26-gauge (G)</td><td>B. Braun Austria</td><td>4657683</td><td>Canula do strzykawki strzykawki s.c. do wstrzykiwań s.c</td></tr><tr><td></td><td>. B. Braun Austria</td><td>4606710 V</td><td>Urządzenie do wstrzykiwania</td></tr><tr><td>chlorowodorku buprenorfiny</td><td>Sigma</td><td>B9275</td><td>Środek przeciwbólowy</td></tr><tr><td>Frezy do mikrowiertarki</td><td>FST</td><td>19007-29</td><td>Wiercenie otworu wewnątrz blaszka</td></tr><tr><td>Caprofen</td><td>Zoetis Austria</td><td>N/A</td><td>Środek przeciwbólowy</td></tr><tr><td>Wybieg Zautomatyzowany system analizy chodu</td><td>Noldus</td><td>N/A</td><td>Oprogramowanie do automatycznej analizy chodu zwierząt</td></tr><tr><td>Zestaw kauteryzacyjny FST</td><td></td><td>18010-00</td><td>Kauteryzacja naczyń podczas operacji</td></tr><tr><td>Enrofloksacyna</td><td>Bayer Austria</td><td>N/A Antybiotyk</td><td></td></tr><tr><td>Ethilon (10-0)</td><td>ETHICON</td><td>2810G</td><td>Materiał do szycia neurrorhaphy</td></tr><tr><td>Ethilon (11-0)</td><td>ETHICON</td><td>EH7465G</td><td>Materiał do szycia do neurrorhaphy</td></tr><tr><td>Maść do oczu</td><td>Fresenius Kabi Austria</td><td>4302436</td><td>Ochrona oczu podczas znieczulenia</td></tr><tr><td>Friedman-Pearson Rongeurs</td><td>FST</td><td>16221-14</td><td>Instrument chirurgiczny</td></tr><tr><td>Gabapentyna</td><td>Wedgewood Pharmacy</td><td>N/A</td><td>Środek przeciwbólowy</td></tr><tr><td>Retraktor Goldsteina</td><td>FST</td><td>17003-03</td><td>Retrakcja tkanek podczas operacji</td></tr><tr><td>Maszynka do strzyżenia włosów</td><td>Aescular</td><td>N/A</td><td>Maszynka do golenia miejsca operacji przed zabiegiem</td></tr><tr><td>Poduszka grzewcza dla gryzoni</td><td>ALA Scientific Instruments</td><td>N/A</td><td>Regulacja temperatury ciała</td></tr><tr><td>Impaktor</td><td>Precyzyjne systemy i oprzyrządowanie</td><td>N/A</td><td>Indukcja stłuczenia rdzenia kręgowego</td></tr><tr><td>Szczur Lewisa (<img alt="Równanie 1" src="/files/ftp_upload/61852/61852equ01.jpg">)</td><td>Janvier</td><td>N/A</td><td>Zwierzę doświadczalne</td></tr><tr><td>System retrakcji stabilizatora magnetycznego</td><td>FST</td><td>18200-50</td><td>Retrakcja tkanek podczas operacji</td></tr><tr><td>Nożyczki dla niemowląt Metzenbaum</td><td>FST</td><td>14019-13</td><td>Instrument chirurgiczny</td></tr><tr><td>Micro Drill</td><td>Word Precision Instruments</td><td>503599</td><td>Instrument do wiercenia kości</td></tr><tr><td>Uchwyt na mikroigłę</td><td>FST</td><td>12076-12</td><td>Instrument chirurgiczny</td></tr><tr><td>Mikronożyczki (zakrzywione)</td><td>FST</td><td>15023-10</td><td>Narzędzie chirurgiczne</td></tr><tr><td>Mikronożyczki (proste)</td><td>FST</td><td>15007-08</td><td>Narzędzie chirurgiczne</td></tr><tr><td>Kleszcze do lustrzanego wykończenia</td><td>FST</td><td>11251-23</td><td>Instrument chirurgiczny</td></tr><tr><td>Uchwyt igły</td><td>FST</td><td>12002-12</td><td>Instrument chirurgiczny</td></tr><tr><td>Mikroskop operacyjny</td><td>Leica</td><td>M651 MSD</td><td>Powiększenie miejsca operowanego</td></tr><tr><td>Povidone Iod</td><td>B. Braun Melsungen</td><td>N/A</td><td>Bezalkoholowy środek do dezynfekcji skóry</td></tr><tr><td>Pulsoksymetr</td><td>STARR Nauki przyrodnicze</td><td>Nie dotyczy</td><td>Monitorowanie tętna i saturacji tlenem</td></tr><tr><td>Termometr dla gryzoni</td><td>BIOSEB</td><td>BIO-TK8851</td><td>Nadzór nad temperaturą ciała</td></tr><tr><td>Ostrze skalpela</td><td>F.S.T</td><td>10010-00 (#10)</td><td>Narzędzie chirurgiczne do wykonania nacięcia</td></tr><tr><td>Rękojeść skalpela</td><td>FST</td><td>10003-12</td> <td>Narzędzie chirurgiczne do wykonania nacięcia</td></tr><tr><td>Sewofluran Opary do inhalacji, płyn (100%)</td><td>Baxter</td><td>HDG9117A</td><td>znieczulający</td></tr><tr><td>Szpatułka &amp; </td><td>Sonda FST</td><td>10090-13</td><td>Instrument chirurgiczny</td></tr><tr><td>Sprague Dawley szczur (<img alt="Równanie 1" src="/files/ftp_upload/61852/61852equ01.jpg">)</td><td>Janvier</td><td>N/A</td><td>Zwierzę doświadczalne</td></tr><tr><td>Gaza sterila 5x5cm</td><td>EVAC MEDICAL</td><td>E010.03.00215</td><td>Sterylny kompres z gazy</td></tr><tr><td>Kleszcze do tkanek</td><td>FST</td><td>11021-12</td><td>Instrument chirurgiczny</td></tr><tr><td>Vicryl (4-0)</td><td>ETHICON</td><td>V3040H</td><td>Materiał do szwów podskórnych</td></tr><tr><td>Vicryl (5-0)</td><td>ETHICON</td><td>V303H</td><td>Materiał do szwów podskórnych</td></tr><tr><td>Igła do cięcia Vicryl (4-0)</td><td>ETHICON</td><td>V392ZH</td><td>Materiał do</td></tr> szycia skóry <tr><td>Igła do cięcia Vicryl (5-0)</td><td>ETHICON</td><td>V391H</td><td>Materiał do szwów skórnych</td></tr></tbody></table>

zautomatyzowana analiza chodu w celu oceny powrotu do sprawności funkcjonalnej u gryzoni z uszkodzeniem nerwów obwodowych lub stłuczenia rdzenia kręgowego

Automated Gait Analysis to Assess Functional Recovery in Rodents with Peripheral Nerve or Spinal Cord Contusion Injury

Uszkodzenia nerwów obwodowych i centralnych są najczęściej badane u gryzoni, zwłaszcza szczurów, biorąc pod uwagę fakt, że te modele zwierzęce są zarówno opłacalne, jak i opublikowano wiele danych porównawczych w literaturze. Obejmuje to wiele metod oceny w celu zbadania funkcjonalnej regeneracji po uszkodzeniu i naprawie nerwów. Oprócz oceny regeneracji nerwów za pomocą histologii, elektrofizjologii i innych technik oceny in vivo i in vitro, regeneracja funkcjonalna jest najważniejszym kryterium określającym stopień regeneracji neuronów. Zautomatyzowana analiza chodu umożliwia rejestrowanie ogromnej liczby parametrów związanych z chodem, takich jak obszar odcisku palca i prędkość wymachu łapy, a także pomiary koordynacji między kończynami. Ponadto metoda dostarcza cyfrowych danych o łapach szczurów po uszkodzeniu neuronów i podczas regeneracji nerwów, przyczyniając się do naszego zrozumienia, w jaki sposób urazy obwodowych i ośrodkowych nerwów wpływają na ich zachowanie lokomotoryczne. Oprócz głównie stosowanego modelu uszkodzenia nerwu kulszowego, za pomocą tej metody można badać inne modele uszkodzenia nerwów obwodowych, takie jak nerw udowy. Oprócz urazów obwodowego układu nerwowego można ocenić zmiany w ośrodkowym układzie nerwowym, np. stłuczenie rdzenia kręgowego. Prawidłowa i powtarzalna ocena danych jest silnie uzależniona od skrupulatnego dostosowania ustawień sprzętowych i programowych przed pozyskaniem danych. Dodatkowo kluczowe znaczenie ma odpowiednie szkolenie zwierząt doświadczalnych. Praca ta ma na celu zilustrowanie zastosowania skomputeryzowanej automatycznej analizy chodu do oceny funkcjonalnej regeneracji w różnych modelach zwierzęcych uszkodzenia nerwów obwodowych, a także uszkodzenia stłuczenia rdzenia kręgowego. Podkreślono również ograniczenia metody, np. ocenę regeneracji nerwów u szczurów z nerwicem nerwu kulszowego z powodu ograniczonej regeneracji funkcjonalnej. Dlatego uważa się, że protokół ten pomoże naukowcom zainteresowanym urazami obwodowych i ośrodkowego układu nerwowego w ocenie funkcjonalnego powrotu do zdrowia w modelach gryzoni.

12 szczurów poddano eksperymentalnej operacji nerwów obwodowych. U 7 szczurów wykonano resekcję nerwu kulszowego (Rysunek 2A), natomiast u 5 szczurów wywołano neurotmezję nerwu udowego (Rysunek 2B). U wszystkich zwierząt ubytek nerwu zrekonstruowano za pomocą autologicznego przeszczepu nerwu. U 6 szczurów wywołano stłuczenie rdzenia kręgowego (Rysunek 2C) na poziomie Th11, co dało łącznie 18 szczurów.
<img alt="Procedura chirurgiczna na próbkach tkanek; paski skali 5 mm i 2 mm; metoda sekcji anatomicznej." class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/61852/61852fig02.jpg" data-altupdatedat="1788304762000" data-alt="Rysunek 2"> 
Rysunek 2: Miejsca operacyjne po rekonstrukcji nerwu.Rekonstrukcja nerwu z zastosowaniem autograftów w nerwie kulszowym (A) i nerwie udowym (B) oraz po urazie kontuzyjnym rdzenia kręgowego (C). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/61852/61852fig02large.jpg" target="_blank">Kliknij tutaj, aby wyświetlić większą wersję tego rysunku.</a>
Wszystkie zwierzęta dobrze zniosły zabieg chirurgiczny i nie odnotowano przypadków samookaleczeń. U jednego zwierzęcia z grupy z uszkodzeniem nerwu kulszowego w trakcie okresu obserwacji pooperacyjnej rozwinęły się silne przykurcze prawej tylnej łapy, co wymagało wykluczenia go z dalszej analizy danych.
Neurotmeza nerwu kulszowego 
Ponieważ nerw kulszowy zapewnia unerwienie mięśniowe i czuciowe większości kończyny tylnej, jego resekcja skutkuje ciężkim upośledzeniem funkcji motorycznych. Po urazie szczury wykorzystują do podparcia ciężaru ciała jedynie piętę łapy (Rycina 3B–E), a kończyna jest poruszana w szerokim ruchu okrężnym. W związku z tym zmiany motoryczne oceniane za pomocą AGA stają się widoczne poprzez znaczące zmniejszenie powierzchni śladu (Print Area) (Rycyna 4A) oraz znaczące wydłużenie czasu przeniesienia (Swing Time) (Rycyna 4B). Oba parametry pozostawały istotnie zmienione w porównaniu z pomiarami przedoperacyjnymi (Pre-OP) jeszcze pod koniec okresu obserwacji. Co istotne, u jednego zwierzęcia od 10. tygodnia po operacji (WPO) rozwinęły się silne przykurcze prawej tylnej łapy. Doprowadziło to do zwiększenia powierzchni śladu prawej tylnej łapy do ponad 150% w porównaniu z lewą łapą w 12. tygodniu po operacji (WPO12) (Rycina 5). Ponieważ była to wartość ekstremalna w porównaniu ze wszystkimi innymi zwierzętami ocenianymi w tym badaniu, wykluczyliśmy to zwierzę z analizy danych dotyczących powierzchni śladu.
<img alt="Obrazowanie mózgu, analiza plastyczności kory wzrokowej przed i po operacji, wyniki mikroskopii fluorescencyjnej." class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/61852/61852fig03.jpg" data-altupdatedat="1788304762000" data-alt="Rysunek 3"> 
Rysunek 3: Reprezentatywne odciski łap przed i po resekcji krytycznej wielkości prawego nerwu kulszowego oraz naprawie za pomocą autoprzeszczepu. Zwróć uwagę na znaczny spadek powierzchni odcisku (Print Area) po uszkodzeniu nerwu (B) w porównaniu do stanu przedoperacyjnego (A). Pomimo niewielkiego wzrostu powierzchni odcisku w trakcie okresu obserwacji (C–E), odciski łap prawej kończyny tylnej pozostały wyraźnie zmienione w stosunku do pomiarów wyjściowych. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/61852/61852fig03large.jpg" target="_blank">Kliknij tutaj, aby wyświetlić większą wersję tego rysunku.</a>
<img alt="Wykresy stosunku powierzchni nadruku (Print Area) i czasu przenoszenia (Swing Time) (RH/LH) przedstawiają wyniki analizy statystycznej, wykres liniowy." class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/61852/61852fig04.jpg" data-altupdatedat="1788304762000" data-alt="Rycina 4"> 
Rycina 4: Przebieg regeneracji funkcjonalnej po resekcji krytycznej długości i naprawie aut przeszczepem nerwu kulszowego. Stosunek powierzchni nadruku (Print Area Ratio) (A) oraz stosunek czasu przenoszenia (Swing Time Ratio) (B) uległy istotnym statystycznie zmianom w stosunku do wartości przedoperacyjnych (Pre-OP) bezpośrednio po resekcji nerwu kulszowego. Podczas gdy powierzchnia nadruku pozostawała istotnie zmniejszona w porównaniu z wartością wyjściową aż do 10. tygodnia po operacji (WPO10), czas przenoszenia był nadal istotnie zwiększony w stosunku do wartości Pre-OP w WPO12. *: p &lt; 0.05 w porównaniu do Pre-OP, **: p &lt; 0.01 w porównaniu do Pre-OP. Słupki błędów oznaczają średnią ± błąd standardowy średniej (SEM). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/61852/61852fig04large.jpg" target="_blank">Kliknij tutaj, aby wyświetlić większą wersję tej ryciny.</a>
<img alt="Analiza stosunku powierzchni druku; wykres pudełkowy; analiza danych w okresie 12 tygodni przed i po operacji." class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/61852/61852fig05.jpg" data-altupdatedat="1788304762000" data-alt="Rysunek 5"> 
Rysunek 5: Wykres pudełkowy przebiegu powierzchni druku (Print Area) po uszkodzeniu nerwu kulszowego. Należy zwrócić uwagę na wartość ekstremalną (czerwona elipsa) w WPO12, co wynika z faktu, że u jednego zwierzęcia od WPO10 rozwinęły się silne przykurcze prawej tylnej łapy. Zwierzę to zostało zatem wykluczone z analizy statystycznej przedstawionej na Rysunku 4. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/61852/61852fig05large.jpg" target="_blank">Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tego rysunku.</a>
Neurotmeza nerwu udowego 
Resekcja nerwu udowego prowadzi do denerwacji mięśnia czworogłowego uda33,34. W konsekwencji upośledzone zostaje wyprost kolana, co skutkuje nadmiernym zgięciem stawu skokowego i następczym unoszeniem pięty łapy. W związku z tym powierzchnia odcisku łapy (Print Area) (Rycina 6B) odpowiedniej kończyny jest po operacji znacznie zredukowana. Powierzchnia odcisku lewej tylnej łapy zwiększa się z powodu kompensacyjnego przeniesienia ciężaru ciała na lewą stronę. Należy mieć to na uwadze, ponieważ zjawisko to bezpośrednio wpływa na obliczony stosunek między łapą „eksperymentalną” a „kontrolną”. Począwszy od WPO4, reinnerwacja mięśnia czworogłowego przez regenerujący się nerw udowy prowadzi do odwrócenia tych zmian, co skutkuje zwiększeniem powierzchni odcisku prawej tylnej łapy (Rycina 7A). Ponieważ mięsień czworogłowy uda odgrywa również rolę w fazie przenoszenia odpowiedniej łapy, czas przenoszenia (Swing Time) (Rycina 7B) jest znacznie wydłużony u szczurów z uszkodzeniem nerwu udowego. Podobnie jak w przypadku powrotu powierzchni odcisku, czas przenoszenia ulega skróceniu w miarę docierania regenerującego się nerwu udowego do mięśnia czworogłowego uda. W WPO10 oba parametry chodu powróciły do wartości wyjściowych, co sygnalizuje pełny powrót funkcji.
<img alt="Diagram aktywności mózgu przed i po operacji; obrazowanie w kolejnych tygodniach; identyfikacja obszarów RH i LH." class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/61852/61852fig06.jpg" data-altupdatedat="1788304762000" data-alt="Rycina 6"> 
Rycina 6: Reprezentatywne odciski łap. Reprezentatywne odciski łap przed (A) i po (B–E) resekcji prawego nerwu udowego i naprawie za pomocą autoprzeszczepu. Powierzchnia odcisku RH silnie zmniejszyła się w WPO2 (B), podczas gdy widoczny stał się wzrost powierzchni odcisku lewej tylnej łapy (LH) z powodu zwiększonego obciążenia wagą. Powierzchnia odcisku RH zaczęła rosnąć od WPO6 (C), czemu towarzyszył spadek powierzchni odcisku LH. W WPO8 (D) i WPO10 (E) powierzchnia odcisku RH powróciła do poziomu zbliżonego do wartości przedoperacyjnych. (Zaadaptowano za zgodą Heinzel et al.22, na licencji CC BY 4.0.) <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/61852/61852fig06large.jpg" target="_blank">Kliknij tutaj, aby wyświetlić większą wersję tej ryciny.</a>
<img alt="Wykres liniowy stosunków powierzchni nadcisku i czasu przenoszenia (RH/LH); wyniki analizy chodu w ciągu 10 tygodni." class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/61852/61852fig07.jpg" data-altupdatedat="1788304762000" data-alt="Rysunek 7"> 
Rysunek 7: Przebieg powrotu do sprawności funkcjonalnej po resekcji 7 mm i naprawie aut przeszczepem nerwu udowego. Przebieg stosunku powierzchni nadcisku (A) oraz stosunku czasu przenoszenia (B) wykazał gwałtowną zmianę bezpośrednio po resekcji nerwu udowego, jednak wartości powróciły do poziomu przedoperacyjnego w 8. tygodniu po operacji (WPO8). #: p &lt; 0,05. Słupki błędów oznaczają średnią ± SEM. (Adaptowano za zgodą Heinzel i wsp.22, na licencji CC BY 4.0.) <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/61852/61852fig07large.jpg" target="_blank">Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tego rysunku.</a>
Stłuczenie rdzenia kręgowego 
Analiza chodu wykazała wyraźnie zmienione odciski łap po stłuczeniu rdzenia kręgowego na poziomie piersiowym (Rysunek 8), z czego najbardziej zauważalny był spadek pola powierzchni odcisku (Print Area) oraz wyraźna rotacja wewnętrzna tylnych łap w WPO2 (Rysunek 8B). Co istotne, rotacja łap jest również uwzględniona jako mierzalna cecha w skali BBB, co podkreśla przydatność komputerowej analizy chodu w ocenie zmian w sposobie poruszania się, które pierwotnie oceniano za pomocą testu Open Field. W odniesieniu do przebiegu poszczególnych parametrów chodu, stłuczenie rdzenia kręgowego na poziomie Th11 spowodowało spadek stosunku pola powierzchni odcisku (Print Area Ratio) (Rysunek 9A) oraz wzrost stosunku czasu przenoszenia łapy (Swing Time Ratio) (Rysunek 9B). Oba parametry wykazywały tendencję do powrotu do poziomów bazowych w dalszym okresie obserwacji, jednak nie zaobserwowano statystycznie istotnych zmian. Parametr związany z koordynacją, wskaźnik regularności (Regularity Index) (Rysunek 9C), również uległ zmniejszeniu w WPO2, jednak stopień tego spadku znacznie różnił się między zwierzętami. Wykazywał on również tendencję do powrotu do wartości przedoperacyjnych aż do WPO16. Podstawa podparcia (Base of Support) tylnych łap (Rysunek 9D), będąca ogólnym parametrem chodu według Deumensa, wykazała wyraźny wzrost, który był statystycznie istotny od WPO10 do WPO14. W WPO16 parametr ten dążył do poziomów bazowych i w tym punkcie czasowym nie był już istotnie zmieniony w stosunku do wartości przedoperacyjnej (Pre-OP).
<img alt="Schemat aktywności mózgu w fMRI; oś czasu rekonwalescencji pooperacyjnej, od przedoperacyjnego do 16. tygodnia po operacji, analiza prawej i lewej półkuli." class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/61852/61852fig08.jpg" data-altupdatedat="1788304762000" data-alt="Rycina 8"> 
Rycina 8: Reprezentatywne odciski obu tylnych łap. Odciski łap przed operacją (A) oraz po urazie kontuzyjnym piersiowego odcinka rdzenia kręgowego (B–F). Zauważalny jest spadek powierzchni odcisku począwszy od WPO2 (B), któremu towarzyszy wyraźna rotacja wewnętrzna łap. W trakcie okresu obserwacji (C–F) widoczny jest wzrost powierzchni odcisku oraz ustępowanie rotacji wewnętrznej. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/61852/61852fig08large.jpg" target="_blank">Kliknij tutaj, aby wyświetlić większą wersję tej ryciny.</a>
<img alt="Analiza równowagi statycznej z wykresami dla powierzchni nadruku, czasu przeniesienia, indeksu regularności, podstawy podparcia." class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/61852/61852fig09.jpg" data-altupdatedat="1788304762000" data-alt="Rycina 9"> 
Rycina 9: Stłuczenie rdzenia kręgowego na poziomie Th 11.Stłuczenie rdzenia kręgowego na poziomie Th 11 spowodowało zauważalne zmiany w stosunku powierzchni nadruku (A), czasie przeniesienia (B) oraz indeksie regularności (C), jednak zmiany te nie były istotne statystycznie. Po urazie podstawa podparcia tylnych łap wykazała wyraźny wzrost w porównaniu z wartością bazową, co było istotne statystycznie od WPO10 do WPO14. *: p &lt; 0.05 w porównaniu z Pre-OP. Słupki błędów oznaczają średnią ± SEM. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/61852/61852fig09large.jpg" target="_blank">Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tej ryciny.</a>
Plik uzupełniający 1: Szczegóły rozwiązywania problemów. <a href="https://cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/61852/Supplementary_File_1.docx" target="_blank">Kliknij tutaj, aby pobrać ten plik.</a>

Zautomatyzowana analiza chodu jest możliwym narzędziem do oceny funkcjonalnego powrotu do zdrowia w modelach gryzoni z uszkodzeniem nerwów obwodowych i uszkodzeniem rdzenia kręgowego. Chociaż wymaga to tylko jednego zestawu do oceny funkcji lokomotorycznych w różnych modelach eksperymentalnych, bardzo ważne jest skrupulatne dostosowanie i szkolenie zwierząt w sprzęcie i sprzęcie.

Zautomatyzowana analiza chodu w celu oceny powrotu do sprawności funkcjonalnej u gryzoni z uszkodzeniem nerwów obwodowych lub stłuczenia rdzenia kręgowego

Peripheral and central nerve injuries are mostly studied in rodents, especially rats, given the fact that these animal models are both cost-effective and ...

Zautomatyzowana analiza chodu jest szeroko stosowaną metodą oceny modeli rejestracji funkcjonalnego odzyskiwania uszkodzeń, naprawy i regeneracji nerwów obwodowych. Metoda może być stosowana do badania zmian w chodzie po uszkodzeniu nerwów obwodowych, związanych zarówno z funkcją nerwów ruchowych, jak i czuciowych. Badacze, którzy nie mają doświadczenia w tej metodzie, mogą mieć trudności z uzyskaniem wysokiej jakości danych.Typowymi przeszkodami są odpowiednie szkolenie zwierząt oraz dokładna kalibracja sprzętu i oprogramowania. Podczas sesji treningowych i w dniu testu wyłącz wszystkie źródła światła w pokoju testów behawioralnych i skieruj ekran komputera w celu pobrania danych z dala od kamery, aby zapobiec zakłócaniu pracy kamery przez jej światło. Upewnij się, że urządzenie jest zainstalowane w stabilnej pozycji w sposób, który zapobiega jakiejkolwiek formie wibracji i przynieś szczury do pokoju testów behawioralnych w ich własnej klatce domowej na co najmniej 30 minut przed testem, Pierwszego dnia treningu delikatnie chwyć zwierzę pod jego tułowiem i ostrożnie umieść je w wejściu na chodnik.Pozwól szczurowi zbadać otwór korytarza bez żadnych przeszkód i poczekaj, aż zwierzę dobrowolnie przejdzie przez chodnik, aby dotrzeć do swojej domowej klatki bez żadnego zewnętrznego bodźca lub motywacji. W drugim dniu treningu pozwól zwierzętom bez wahania przyzwyczaić się do wchodzenia na chodnik i powrotu do domowej klatki. W trzecim dniu treningu upewnij się, że zwierzęta nauczyły się przechodzić przez chodnik z jednakową prędkością bez wahania, wąchania lub innych ruchów eksploracyjnych.W czwartym i piątym powtórz trening, aby wzmocnić procedurę testowania. W dniu eksperymentu użyj dostępnego w handlu środka do czyszczenia szkła i ściągaczki do czyszczenia górnej i dolnej części chodnika, uważając, aby usunąć cały płyn z końców chodnika. Umieść zarówno najlżejsze, jak i najcięższe szczury na chodniku i wybierz zarejestrowaną kamerę z zakładki ustawień, aby umożliwić regulację wzmocnienia kamery, czerwonego światła sufitowego, zielonego światła chodnika i zielonego progu intensywności, aby zapewnić optymalne wykrywanie odcisków łap dla wszystkich zwierząt w analizie.Następnie kliknij przycisk Otwórz akwizycję i uzyskaj migawkę pustego oczyszczonego chodnika, która będzie używana jako odniesienie w całej procedurze pozyskiwania danych. Stan zmieni się z oczekiwania na migawkę na gotowy do pobrania. Kliknij przycisk Rozpocznij pobieranie.Stan zmieni się z gotowy do pobrania na oczekujący na uruchomienie uruchomienia. Gdy kamera będzie gotowa, umieść szczura na chodniku i śledź ruchy zwierzęcia na ekranie komputera. Uwaga, zmiana stanu z oczekiwania na rozpoczęcie uruchamiania na rozpoczęcie nagrywania trwa.Na końcu analizy kliknij przycisk klasyfikuj na karcie eksploratora eksperymentalnego badania, które ma zostać sklasyfikowane, i odtwórz uzyskany przebieg z normalną prędkością, aby określić, czy dane są zgodne z wymaganiami klasyfikacji. Kliknij opcję Klasyfikacja automatyczna, aby automatycznie klasyfikować odciski łap przez oprogramowanie. W celu poprawnego obliczenia normalnych wzorców sekwencji kroków należy upewnić się, że algorytm klasyfikujący nie jest mylony przez niewidoczne odciski łap, co prowadzi do wadliwego NSSP, oraz że uwzględniane są tylko odciski łap, które są wykrywalne, podczas gdy łapa przeciwległa jest również widoczna dla obliczeń NSSP.Aby przeprowadzić analizę statystyczną danych, kliknij pozycję Wyświetl statystyki uruchomień, aby uzyskać kompleksowe omówienie statystyk uruchamiania. Następnie wybierz plik i wyeksportuj, aby wyeksportować statystyki uruchomienia lub próby do oprogramowania do arkusza kalkulacyjnego. Po uszkodzeniu nerwu kulszowego szczury używają pięty łapy tylko do podparcia ciężaru, a kończyna jest poruszana szerokim ruchem obwodowym.W związku z tym zmiany lokomotoryczne oceniane za pomocą automatycznej analizy chodu stają się widoczne dzięki znacznie zmniejszonej powierzchni druku i znacznie wydłużonemu czasowi wymachu. Resekcja nerwu udowego powoduje odnerwienie mięśnia czworogłowego uda, upośledzając wyprost kolana i wywołując przegięcie stawu skokowego z kolejnym uniesieniem odpowiedniej pięty. Począwszy od czwartego tygodnia po operacji, reenerwacja mięśnia czworogłowego uda przez regenerujący się nerw udowy prowadzi do odwrócenia tych zmian.Ponieważ mięsień czworogłowy uda odgrywa również rolę w fazie wymachu danej łapy, czas wymachu jest znacznie wydłużony u szczurów z uszkodzeniem nerwu udowego. Analiza chodu ujawnia znacznie zmienione odciski łap po stłuczeniu rdzenia kręgowego w odcinku piersiowym. Stłuczenie rdzenia kręgowego na poziomie klatki piersiowej 11 powoduje również zmniejszenie współczynnika powierzchni wydruku, czyli przyrostu współczynnika czasu wychylenia.Wskaźnik regularności związanej z koordynacją również spada w drugim tygodniu po operacji, podczas gdy podstawa podparcia tylnych łap wykazuje wyraźny wzrost. Korzystając z automatycznej analizy bramek w celu oceny powrotu do funkcjonalności u gryzoni, należy dokładnie przeszkolić zwierzęta i być skrupulatnym podczas dokonywania jakichkolwiek zmian w oprogramowaniu lub sprzęcie. Dzięki zastosowaniu zautomatyzowanej analizy chodu, urazy i regenerację ośrodkowego i obwodowego układu nerwowego można ocenić w różnych modelach gryzoni, w tym jeszcze niezbadanych formalnych modelach nerwowych, takich jak nerw pośrodkowy.

automated-gait-analysis-to-assess-functional-recovery-rodents-with

Research

JoVE Journal

Neuroscience

Neuronauka

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

Analiza chodu kinematycznego w płaszczyźnie strzałkowej dostarcza bardzo precyzyjnych informacji o tym, jak wykonywany jest ruch. Opisujemy zastosowanie tych technik do identyfikacji deficytów chodu u myszy poddanych demielinizacji o podłożu autoimmunologicznym. Metody te mogą być również wykorzystane do scharakteryzowania deficytów chodu dla innych modeli myszy z upośledzoną lokomocją.

Analiza kinematyczna chodu w płaszczyźnie strzałkowej u myszy C57BL/6 poddanych eksperymentalnemu autoimmunologicznemu zapaleniu mózgu i rdzenia wywołanemu MOG35-55

Precyzyjna ocena reakcji na ból w neuropatycznym modelu zwierzęcym jest kluczowa dla zbadania patofizjologii chorób bólowych i opracowania nowych leków przeciwbólowych. Przedstawiamy czułą i obiektywną metodę określania funkcji sensorycznej tylnej łapy gryzonia za pomocą zautomatyzowanego systemu analizy chodu.

Zautomatyzowana analiza chodu u myszy z przewlekłym urazem zwężenia

Tutaj opisujemy procedury chirurgiczne mające na celu uzyskanie niezawodnej bocznej hemisekcji rdzenia kręgowego (HX) na 9 poziomie klatki piersiowej u dorosłych szczurów oraz oceny neurobehawioralne przeznaczone do wykrywania asymetrycznych deficytów po takim jednostronnym urazie.

Hemisekcja boczna rdzenia kręgowego i asymetryczna ocena zachowania u dorosłych szczurów

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

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

Hemisekcja kręgosłupa piersiowego u szczurów jest cennym i powtarzalnym modelem jednostronnego uszkodzenia rdzenia kręgowego do badania neuronalnych mechanizmów regeneracji lokomotorycznej i skuteczności leczenia. Ten artykuł zawiera szczegółowy przewodnik krok po kroku, jak wykonać zabieg hemisekcji i ocenić sprawność lokomotoryczną na arenie na otwartym boisku.

Operacja hemisesekcji rdzenia kręgowego klatki piersiowej i ocena lokomotoryczna w otwartym polu u szczura

Wprowadzamy metodę analizy kinematycznej, która wykorzystuje trójwymiarowy aparat do przechwytywania ruchu zawierający cztery kamery i oprogramowanie do przetwarzania danych do przeprowadzania ocen funkcjonalnych podczas podstawowych badań z udziałem modeli gryzoni.

Analiza kinematyczna 3D do oceny funkcjonalnej w szczurzym modelu uszkodzenia nerwu kulszowego

Ocena regeneracji motorycznej pozostaje punktem odniesienia w eksperymentalnych badaniach nerwów obwodowych. Izometryczny pomiar siły tężcowej mięśnia piszczelowego przedniego u szczura jest nieocenionym narzędziem do oceny wyników funkcjonalnych po rekonstrukcji wad nerwu kulszowego. Metody i niuanse są szczegółowo opisane w tym artykule.

Maksymalny izometryczny pomiar siły tężcowej mięśnia piszczelowego przedniego u szczura

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

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

Poznaj zautomatyzowaną analizę chodu do oceny powrotu do sprawności u gryzoni z uszkodzeniem nerwów obwodowych lub rdzenia kręgowego. Ta metoda pozwala badaczom ilościowo mierzyć zmiany lokomocji i regenerację nerwów.

Zautomatyzowana analiza chodu w celu oceny powrotu do sprawności funkcjonalnej u gryzoni z uszkodzeniem nerwów obwodowych lub stłuczenia rdzenia kręgowego (Wideo) | JoVE Journal

Zautomatyzowana analiza chodu w celu oceny powrotu do sprawności funkcjonalnej u gryzoni z uszkodzeniem nerwów obwodowych lub stłuczenia rdzenia kręgowego

Przeglądaj więcej filmów