Name: Wykorzystanie MouseWalker do ilościowego określenia dysfunkcji lokomotorycznej w mysim modelu urazu rdzenia kręgowego (Wideo) | JoVE Journal
Uploaded: 2023-03-24T14:50:00.000+00:00
Duration: 7 min 28 s
Description: Poznaj metodę MouseWalker do ilościowej analizy wzorców lokomocyjnych u myszy w modelu urazu rdzenia kręgowego. To narzędzie umożliwia precyzyjną ocenę koordynacji ruchowej i procesów regeneracji.

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 dziękują Laurze Tucker i Natasie Loncarevic za ich komentarze na temat manuskryptu i wsparcie udzielone przez Zakład Gryzoni Instituto de Medicina Molecular João Lobo Antunes. Autorzy pragną podziękować za wsparcie finansowe ze strony Prémios Santa Casa Neurociências - Prize Melo e Castro for Spinal Cord Injury Research (MC-36/2020) dla L.S. i C.S.M. Prace te były wspierane przez Fundação para a Ciência e a Tecnologia (FCT) (PTDC/BIA-COM/0151/2020), iNOVA4Health (UIDB/04462/2020 i UIDP/04462/2020) oraz LS4FUTURE (LA/P/0087/2020) na rzecz C.S.M. L.S. było wspierane przez umowę z indywidualnym kierownikiem projektu CEEC (2021.02253.CEECIND). Projekt A.F.I. był wspierany przez stypendium doktoranckie z FCT (2020.08168.BD). Projekt A.M.M. otrzymał stypendium doktoranckie z FCT (PD/BD/128445/2017). I.M. otrzymał stypendium podoktorskie z FCT (SFRH/BPD/118051/2016). D.N.S. otrzymał stypendium doktoranckie od FCT (SFRH/BD/138636/2018).

Quantifying Locomotor Dysfunction in Spinal Cord Injury Mice Using MouseWalker

<ol><li>Frigon, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+neural+control+of+interlimb+coordination+during+mammalian+locomotion%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Neurophysiology%22%5BJournal%5D)">The neural control of interlimb coordination during mammalian locomotion.</a> Journal of Neurophysiology. 117 (6), 2224-2241 (2017).</li>
<li>Grillner, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Biological+pattern+generation%3A+The+cellular+and+computational+logic+of+networks+in+motion%5BTitle%5D)+AND+%22Neuron%22%5BJournal%5D)">Biological pattern generation: The cellular and computational logic of networks in motion.</a> Neuron. 52 (5), 751-766 (2006).</li>
<li>Dominici, N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((locomotor+primitives+in+newborn+babies+and+their+development%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">locomotor primitives in newborn babies and their development.</a> Science. 334 (6058), 997-999 (2011).</li>
<li>Courtine, G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Kinematic+and+EMG+determinants+in+quadrupedal+locomotion+of+a+non-human+primate+%28Rhesus%29%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Neurophysiology%22%5BJournal%5D)">Kinematic and EMG determinants in quadrupedal locomotion of a non-human primate (Rhesus).</a> Journal of Neurophysiology. 93 (6), 3127-3145 (2005).</li>
<li>Clarac, F., Cattaert, D., le Ray, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Central+control+components+of+a+%27simple%27+stretch+reflex%5BTitle%5D)+AND+%22Trends+Neuroscience%22%5BJournal%5D)">Central control components of a 'simple' stretch reflex.</a> Trends Neuroscience. 23 (5), 199-208 (2000).</li>
<li>Squair, J. W., Gautier, M., Sofroniew, M. V., Courtine, G., Anderson, M. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Engineering+spinal+cord+repair%5BTitle%5D)+AND+%22Current+Opinion+in+Biotechnology%22%5BJournal%5D)">Engineering spinal cord repair.</a> Current Opinion in Biotechnology. 72, 48-53 (2021).</li>
<li>Wenger, N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Spatiotemporal+neuromodulation+therapies+engaging+muscle+synergies+improve+motor+control+after+spinal+cord+injury%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Medicine%22%5BJournal%5D)">Spatiotemporal neuromodulation therapies engaging muscle synergies improve motor control after spinal cord injury.</a> Nature Medicine. 22 (2), 138-145 (2016).</li>
<li>Grillner, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+spinal+locomotor+CPG%3A+A+target+after+spinal+cord+injury%5BTitle%5D)+AND+%22Progress+in+Brain+Research%22%5BJournal%5D)">The spinal locomotor CPG: A target after spinal cord injury.</a> Progress in Brain Research. 137, 97-108 (2002).</li>
<li>Boulain, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Synergistic+interaction+between+sensory+inputs+and+propriospinal+signalling+underlying+quadrupedal+locomotion%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Physiology%22%5BJournal%5D)">Synergistic interaction between sensory inputs and propriospinal signalling underlying quadrupedal locomotion.</a> Journal of Physiology. 599 (19), 4477-4496 (2021).</li>
<li>Skarlatou, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Afadin+signaling+at+the+spinal+neuroepithelium+regulates+central+canal+formation+and+gait+selection%5BTitle%5D)+AND+%22Cell+Reports%22%5BJournal%5D)">Afadin signaling at the spinal neuroepithelium regulates central canal formation and gait selection.</a> Cell Reports. 31 (10), 107741(2020).</li>
<li>Viala, D., Vidal, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Evidence+for+distinct+spinal+locomotion+generators+supplying+respectively+fore-and+hindlimbs+in+the+rabbit%5BTitle%5D)+AND+%22Brain+Research%22%5BJournal%5D)">Evidence for distinct spinal locomotion generators supplying respectively fore-and hindlimbs in the rabbit.</a> Brain Research. 155 (1), 182-186 (1978).</li>
<li>Silver, J., Miller, J. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Regeneration+beyond+the+glial+scar%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Reviews+Neuroscience%22%5BJournal%5D)">Regeneration beyond the glial scar.</a> Nature Reviews Neuroscience. 5 (2), 146-156 (2004).</li>
<li>Basso, D. M., Beattie, M. S., Bresnahan, J. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+sensitive+and+reliable+locomotor+rating+scale+for+open+field+testing+in+rats%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Neurotrauma%22%5BJournal%5D)">A sensitive and reliable locomotor rating scale for open field testing in rats.</a> Journal of Neurotrauma. 12 (1), 1-21 (1995).</li>
<li>Basso, D. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Basso+mouse+scale+for+locomotion+detects+differences+in+recovery+after+spinal+cord+injury+in+five+common+mouse+strains%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Neurotrauma%22%5BJournal%5D)">Basso mouse scale for locomotion detects differences in recovery after spinal cord injury in five common mouse strains.</a> Journal of Neurotrauma. 23 (5), 635-659 (2006).</li>
<li>Jones, B. J., Roberts, D. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+quantitative+measurement+of+motor+inco-ordination+in+naive+mice+using+an+accelerating+rotarod%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Pharmacy+and+Pharmacology%22%5BJournal%5D)">The quantitative measurement of motor inco-ordination in naive mice using an accelerating rotarod.</a> Journal of Pharmacy and Pharmacology. 20 (4), 302-304 (1968).</li>
<li>Metz, G. A., Whishaw, I. Q. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+ladder+rung+walking+task%3A+A+scoring+system+and+its+practical+application%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Visualized+Experiments%22%5BJournal%5D)">The ladder rung walking task: A scoring system and its practical application.</a> Journal of Visualized Experiments. (28), e1204(2009).</li>
<li>Metz, G. A., Whishaw, I. Q. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cortical+and+subcortical+lesions+impair+skilled+walking+in+the+ladder+rung+walking+test%3A+A+new+task+to+evaluate+fore-and+hindlimb+stepping%2C+placing%2C+and+coordination%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Neuroscience+Methods%22%5BJournal%5D)">Cortical and subcortical lesions impair skilled walking in the ladder rung walking test: A new task to evaluate fore-and hindlimb stepping, placing, and coordination.</a> Journal of Neuroscience Methods. 115 (2), 169-179 (2002).</li>
<li>Wallace, J. E., Krauter, E. E., Campbell, B. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Motor+and+reflexive+behavior+in+the+aging+rat%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Gerontology%22%5BJournal%5D)">Motor and reflexive behavior in the aging rat.</a> Journal of Gerontology. 35 (3), 364-370 (1980).</li>
<li>Carter, R. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Characterization+of+progressive+motor+deficits+in+mice+transgenic+for+the+human+Huntington%27s+disease+mutation%5BTitle%5D)+AND+%22The+Journal+of+Neuroscience%22%5BJournal%5D)">Characterization of progressive motor deficits in mice transgenic for the human Huntington's disease mutation.</a> The Journal of Neuroscience. 19 (8), 3248-3257 (1999).</li>
<li>Leblond, H., L'espérance, M., Orsal, D., Rossignol, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Behavioral%2Fsystems%2Fcognitive+treadmill+locomotion+in+the+intact+and+spinal+mouse%5BTitle%5D)+AND+%22The+Journal+of+Neuroscience%22%5BJournal%5D)">Behavioral/systems/cognitive treadmill locomotion in the intact and spinal mouse.</a> The Journal of Neuroscience. 23 (36), 11411-11419 (2003).</li>
<li>Courtine, G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Recovery+of+supraspinal+control+of+stepping+via+indirect+propriospinal+relay+connections+after+spinal+cord+injury%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Medicine%22%5BJournal%5D)">Recovery of supraspinal control of stepping via indirect propriospinal relay connections after spinal cord injury.</a> Nature Medicine. 14 (1), 69-74 (2008).</li>
<li>Hamers, F. P. T., Koopmans, G. C., Joosten, E. A. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((CatWalk-assisted+gait+analysis+in+the+assessment+of+spinal+cord+injury%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Neurotrauma%22%5BJournal%5D)">CatWalk-assisted gait analysis in the assessment of spinal cord injury.</a> Journal of Neurotrauma. 23 (3-4), 537-548 (2006).</li>
<li>Mendes, C. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Quantification+of+gait+parameters+in+freely+walking+rodents%5BTitle%5D)+AND+%22BMC+Biology%22%5BJournal%5D)">Quantification of gait parameters in freely walking rodents.</a> BMC Biology. 13 (1), 50(2015).</li>
<li>Schindelin, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fiji%3A+An+open-source+platform+for+biological-image+analysis%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Methods%22%5BJournal%5D)">Fiji: An open-source platform for biological-image analysis.</a> Nature Methods. 9 (7), 676-682 (2012).</li>
<li>Stauch, K. L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Applying+the+ratwalker+system+for+gait+analysis+in+a+genetic+rat+model+of+Parkinson%27s+disease%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Visualized+Experiments%22%5BJournal%5D)">Applying the ratwalker system for gait analysis in a genetic rat model of Parkinson's disease.</a> Journal of Visualized Experiments. (167), e62002(2021).</li>
<li>Mendes, C. S., Rajendren, S. V., Bartos, I., Márka, S., Mann, R. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Kinematic+responses+to+changes+in+walking+orientation+and+gravitational+load+in+Drosophila+melanogaster%5BTitle%5D)+AND+%22PLoS+One%22%5BJournal%5D)">Kinematic responses to changes in walking orientation and gravitational load in Drosophila melanogaster.</a> PLoS One. 9 (10), e109204(2014).</li>
<li>Cabrita, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Motor+dysfunction+in+Drosophila+melanogaster+as+a+biomarker+for+developmental+neurotoxicity%5BTitle%5D)+AND+%22iScience%22%5BJournal%5D)">Motor dysfunction in Drosophila melanogaster as a biomarker for developmental neurotoxicity.</a> iScience. 25 (7), 104541(2022).</li>
<li>Bishop, C. M. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aBishop%2C+CM+%22Pattern+Recognition+and+Machine+Learning%22">Pattern Recognition and Machine Learning</a>. , Springer. Delhi, India. (2006).</li>
<li>vander Maaten, L., Postma, E., vanden Herik, J. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3avander+Maaten%2C+L+%22Dimensionality+reduction%3A+A+comparative+review%22">Dimensionality reduction: A comparative review</a>. , Tilburg University. The Netherlands.. http://www.uvt.nl/ticc (2009).</li>
<li>Courtine, G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Performance+of+locomotion+and+foot+grasping+following+a+unilateral+thoracic+corticospinal+tract+lesion+in+monkeys+%28Macaca+mulatta%29%5BTitle%5D)+AND+%22Brain%22%5BJournal%5D)">Performance of locomotion and foot grasping following a unilateral thoracic corticospinal tract lesion in monkeys (Macaca mulatta).</a> Brain. 128 (10), 2338-2358 (2005).</li>
<li>Drew, T., Jiang, W., Kably, B., Lavoie, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Role+of+the+motor+cortex+in+the+control+of+visually+triggered+gait+modifications%5BTitle%5D)+AND+%22Canadian+Journal+of+Physiology+and+Pharmacology%22%5BJournal%5D)">Role of the motor cortex in the control of visually triggered gait modifications.</a> Canadian Journal of Physiology and Pharmacology. 74 (4), 426-442 (1996).</li>
<li>Cheng, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Gait+analysis+of+adult+paraplegic+rats+after+spinal+cord+repair%5BTitle%5D)+AND+%22Experimental+Neurology%22%5BJournal%5D)">Gait analysis of adult paraplegic rats after spinal cord repair.</a> Experimental Neurology. 148 (2), 544-557 (1997).</li>
<li>Thibaudier, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Interlimb+coordination+during+tied-belt+and+transverse+split-belt+locomotion+before+and+after+an+incomplete+spinal+cord+injury%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Neurotrauma%22%5BJournal%5D)">Interlimb coordination during tied-belt and transverse split-belt locomotion before and after an incomplete spinal cord injury.</a> Journal of Neurotrauma. 34 (9), 1751-1765 (2017).</li>
<li>Bellardita, C., Kiehn, O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Phenotypic+characterization+of+speed-associated+gait+changes+in+mice+reveals+modular+organization+of+locomotor+networks%5BTitle%5D)+AND+%22Current+Biology%22%5BJournal%5D)">Phenotypic characterization of speed-associated gait changes in mice reveals modular organization of locomotor networks.</a> Current Biology. 25 (11), 1426-1436 (2015).</li>
<li>Machado, A. S., Marques, H. G., Duarte, D. F., Darmohray, D. M., Carey, M. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Shared+and+specific+signatures+of+locomotor+ataxia+in+mutant+mice%5BTitle%5D)+AND+%22eLife%22%5BJournal%5D)">Shared and specific signatures of locomotor ataxia in mutant mice.</a> eLife. 9, 55356(2020).</li>
<li>Takeoka, A., Vollenweider, I., Courtine, G., Arber, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Muscle+spindle+feedback+directs+locomotor+recovery+and+circuit+reorganization+after+spinal+cord+injury%5BTitle%5D)+AND+%22Cell%22%5BJournal%5D)">Muscle spindle feedback directs locomotor recovery and circuit reorganization after spinal cord injury.</a> Cell. 159 (7), 1626-1639 (2014).</li>
</ol>

Autorzy oświadczają, że nie mają konkurencyjnych interesów finansowych.

W tym przypadku potencjał metody MouseWalker jest demonstrowany poprzez analizę zachowań lokomotorycznych po SCI. Dostarcza nowych informacji na temat konkretnych zmian w krokach, śladach stóp i wzorcach chodu, które w przeciwnym razie zostałyby pominięte w innych standardowych testach. Oprócz dostarczenia zaktualizowanej wersji pakietu MW, narzędzia do analizy danych są również opisane za pomocą dostarczonych skryptów Pythona (patrz krok 5).
Ponieważ MW generuje duży zbiór danych i zbiór para...

Efektywna koordynacja czterech kończyn nie jest unikalna dla czworonogów. Koordynacja kończyn przednich i tylnych u ludzi pozostaje ważna dla wykonania kilku zadań, takich jak pływanie i zmiany prędkości podczas chodzenia1. Różne kinematyki kończyn2 i program motoryczny1,3,4, a także proprioceptywne obwody sprzężenia zwrotnego5, są zachowane między ludźmi a innymi ssakami i powinny być brane pod uwagę przy analizie opcji terapeutycznych zaburzeń motorycznych, takich jak uraz rdzenia kręgowego (SCI)6,7,8.
Aby móc chodzić, kilka połączeń kręgosłupa z kończyn przednich i tylnych musi być odpowiednio połączonych i rytmicznie aktywowanych, co wymaga danych wejściowych z mózgu i informacji zwrotnych z systemu somatosensorycznego2,9,10. Kulminacją tych połączeń są centralne generatory wzorców (CPG), które znajdują się odpowiednio na poziomie szyjnym i lędźwiowym kończyn przednich i tylnych1,9,10. Często, po SCI, zakłócenie połączeń neuronalnych i powstanie hamującej blizny glejowej12 ograniczają odzyskiwanie funkcji lokomotorycznych, a wyniki wahają się od całkowitego paraliżu do ograniczonej funkcji grupy kończyn w zależności od ciężkości urazu. Narzędzia do precyzyjnego ilościowego określania funkcji lokomotorycznych po SCI mają kluczowe znaczenie dla monitorowania powrotu do zdrowia i oceny efektów leczenia lub innych interwencji klinicznych6.
Standardowym testem metrycznym dla mysich modeli kontuzji SCI jest skala myszy Basso (BMS)13,14, nieparametryczny wynik, który uwzględnia stabilność tułowia, pozycję ogona, krok podeszwowy i koordynację kończyn przednich i tylnych kończyn na otwartym polu. Mimo że BMS jest niezwykle niezawodny w większości przypadków, wymaga co najmniej dwóch doświadczonych oceniających, aby obserwować wszystkie kąty ruchu zwierząt w celu uwzględnienia naturalnej zmienności i zmniejszenia stronniczości.
Inne testy również zostały opracowane do ilościowej oceny sprawności motorycznej po SCI. Należą do nich test rotarod, który mierzy czas spędzony na obracającym się cylindrze15; drabina pozioma, która mierzy liczbę pominiętych poręczy i dodatnich chwytów drabiny16,17; oraz test chodzenia po belce, który mierzy czas, jaki zwierzę zajmuje i liczbę niepowodzeń, jakie popełnia podczas przekraczania wąskiej belki18. Pomimo tego, że odzwierciedla kombinację deficytów motorycznych, żaden z tych testów nie dostarcza bezpośrednich informacji lokomotorycznych na temat koordynacji kończyn przednich i tylnych.
Aby dokładniej i dokładniej analizować zachowanie podczas chodzenia, opracowano inne testy do rekonstrukcji cykli kroków i strategii chodu. Jednym z przykładów jest test odcisków stóp, w którym wytatuowane łapy zwierzęcia rysują wzór na arkuszu białego papieru19. Chociaż jest prosty w wykonaniu, wyodrębnianie parametrów kinematycznych, takich jak długość kroku, jest kłopotliwe i niedokładne. Co więcej, brak parametrów dynamicznych, takich jak czas trwania cyklu kroków lub koordynacja w czasie nóg, ogranicza jego zastosowania; Rzeczywiście, te dynamiczne parametry można uzyskać tylko poprzez analizę klatka po klatce filmów gryzoni przechodzących przez przezroczystą powierzchnię. W badaniach SCI naukowcy przeanalizowali zachowanie podczas chodzenia z boku za pomocą bieżni, w tym zrekonstruowali cykl kroków i zmierzyli zmiany kątowe każdego stawu nogi4,20,21. Mimo że to podejście może być niezwykle pouczające6, nadal koncentruje się na określonym zestawie kończyn i brakuje w nim dodatkowych funkcji chodu, takich jak koordynacja.
Aby wypełnić te luki, Hamers i współpracownicy opracowali test ilościowy oparty na optycznym czujniku dotykowym wykorzystującym sfrustrowane całkowite odbicie wewnętrzne (fTIR)22. W tej metodzie światło rozchodzi się przez szkło poprzez wewnętrzne odbicie, ulega rozproszeniu po naciśnięciu łapy, a na koniec jest rejestrowane przez szybką kamerę. Niedawno udostępniono wersję tej metody o otwartym kodzie źródłowym o nazwie MouseWalker, która łączy w sobie chodnik fTIR z pakietem oprogramowania do śledzenia i kwantyfikacji23. Korzystając z tej metody, użytkownik może wyodrębnić duży zestaw parametrów ilościowych, w tym wzorce kroków, przestrzennych i chodu, ułożenie odcisków stóp i koordynację kończyn przednich i tylnych, a także wyniki wizualne, takie jak wzorce odcisków stóp (naśladujące test łapy z tuszem<klasa sup = "xref">6) lub fazy postawy względem osi ciała. Co ważne, ze względu na jego open-source'owy charakter, nowe parametry można wyodrębnić poprzez aktualizację pakietu skryptów MATLAB.
Tutaj zaktualizowano poprzednio opublikowany zestaw systemu MouseWalker23. Dostępny jest opis sposobu konfiguracji, wraz ze wszystkimi krokami wymaganymi do osiągnięcia najlepszej jakości wideo, warunkami śledzenia i pozyskiwaniem parametrów. Udostępniono również dodatkowe narzędzia do analizy ilościowej w celu usprawnienia analizy wyjściowego zestawu danych MouseWalker (MW). Wreszcie, przydatność tego narzędzia wykazano poprzez uzyskanie wymiernych wartości ogólnej sprawności lokomotorycznej, w szczególności cykli krokowych i koordynacji kończyn przednich i tylnych, w kontekście urazu rdzenia kręgowego (SCI).

<table><tbody><tr><td>45&ordm; Lustro&nbsp; </mocny></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>2 profil aluminiowy (2 x 2 cm), wysokość 16 cm, 1 z każdej strony</td><td>profil aluminiowy Misumi</td><td></td><td></td></tr><tr><td>2 (2 x 2 cm), 23 cm, @ 45&deg; , 1 z każdej strony</td> profil <td>aluminiowy Misumi</td><td></td><td></td></tr><tr><td>1 (2 x 2 cm), długość 83 cm</td> Lustro <td>Misumi</td><td></td><td></td></tr><tr><td>87 x 23 cm Ogólny</td><td>dostawca szkła&nbsp;</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Wypełniacz z czarnego kartonu&nbsp;</td>Ogólny dostawca <td></td><td>artykułów papierniczych</td><td>Użyliśmy 2, jednego o wymiarach 69 x 6 cm, a drugiego o wymiarach 69 x 3 cm, aby ograniczyć odbicie od lustra</td></tr> <tr><td>< mocny > Podświetlenie tła< / mocne></td><td></td><td></td><td></td></tr> <tr><td>pleksi 109 x 23 cm (grubość 0,9525 cm)</td><td>Ogólny dostawca</td><td></td><td></td>sprzętu</tr><tr><td>2 boczne profile aluminiowe (4 x 4 cm), o długości 20 cm, po 1 z każdej strony</td><td>Misumi</td><td></td><td></td></tr><tr><td>wielokolorowa taśma LED</td><td>Ogólny dostawca</td><td></td><td></td>sprzętu</tr><tr><td>biały nieprzezroczysty papier do pokrycia pleksy</td><td>Ogólny dostawca</td><td></td><td></td> artykułów piśmienniczych</tr><tr><td>fTIR Podstawa nośna i słupki</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>2 profil aluminiowy (4 x 4 cm), wysokość 100 cm</td><td>Misumi</td><td></td><td></td></tr><tr><td>60 x 30 cm metryczna płyta stykowa</td><td>Edmund Optics&nbsp;</td><td>#54-641</td><td></td></tr><tr><td>M6 12 mm</td><td>Edmund Optics&nbsp;</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Nakrętki sześciokątne M6 i wahery</td><td>Edmund Optics&nbsp;</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Chodnik fTIR&nbsp; </mocny></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>109 x 8,5 cm pleksy (1,2 cm grubości)</td><td>Ogólny dostawca</td><td></td> sprzętu <td>109 x 8,5 cm pleksi (1,2 cm grubości)</td></tr><tr><td>109 cm długości Aluminiowy kanał Base-U z grubymi fałdami o wysokości 1,6 cm x głębokości 1,9 cm (do trzymania pleksy)</td><td>Ogólny dostawca</td><td></td><td></td>sprzętu</tr><tr><td>2 boczne profile aluminiowe (4 x 4 cm) o długości 20 cm, po 1 z każdej strony</td><td>Misumi</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Wypełniacz z czarnego kartonu&nbsp;</td>Ogólny dostawca <td></td><td>artykułów papierniczych</td><td>użyliśmy 2 wypełniaczy z każdej strony, aby zakryć granice pleksy, unikając jasnych krawędzi</td></tr><tr><td>M6 12 mm</td><td>Edmund Optics&nbsp;</td><td></td><td></td></tr><tr><td>High Speed camera (na statywie)</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Blackfly S USB3</td><td>FLIR</td><td>#BFS-U3-32S4M-C</td><td>To jest zalecenie. Wymagane jest nagrywanie co najmniej 100 klatek na sekundę</td></tr><tr><td>Infinite Horizon Impactor&nbsp; </td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Impaktor Infinite Horizon&nbsp;</td><td>Systemy precyzyjne i oprzyrządowanie, LLC.</td><td>#0400</td><td></td></tr><tr><td>Obiektyw</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Nikon AF Zoom-Nikkor 24-85mm</td><td>Nikon</td><td>#1929</td><td>Ten obiektyw jest zalecany, jednak można użyć innego obiektywu. Upewnij się, że zawiera dużą aperturę (tj. mniejsze wartości przysłony), aby przechwytywać sygnały fTIR</td></tr> <tr><td>Software</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>MATLAB R2022b</td><td>MathWorks</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Python 3.9.13&nbsp;</td><td>Python Software Foundation</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Anaconda Navigator 2.1.4</td><td>Anaconda, Inc.</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Spyder 5.1.5&nbsp;</td>Współtwórcy <td></td><td></td><td>projektu Spyder</td></tr><tr><td>Walkway wall&nbsp; </td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>2 duże akrylowe retagular o wymiarach 100 x 15 cm</td><td>Każdy sklep</td><td></td><td></td>spożywczy z brikolażem</tr><tr><td>2 Trapezowe akrylowe boczne o długości 6-10 x wysokości 15 cm</td><td>Dowolny sklep</td><td></td><td></td> spożywczy z brikolażem</tr><tr><td>GitHub Materials</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Nazwa folderu</td><td>URL</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Boxplots</td><td>https://github.com/NeurogeneLocomotion/MouseWalker/tree/main/Boxplots</td><td></td><td>Skrypt do tworzenia wykresów skrzynkowych</td></tr><tr><td>Dokumenty</td><td>https://github.com/NeurogeneLocomotion/MouseWalker/tree/main/Docs</td><td></td><td>Dodatkowe dokumenty</td></tr><tr><td>Mapa cieplna</td><td>https://github.com/NeurogeneLocomotion/MouseWalker/tree/main/Heatmaps</td><td></td><td>Skrypt do tworzenia mapy cieplnej</td></tr><tr><td>Skrypt Matlat</td><td>https://github.com/NeurogeneLocomotion/MouseWalker/tree/main/Matlab%20Script</td><td></td><td>MouseWalker skrypt matlab</td></tr><tr><td>PCA</td><td>https://github.com/NeurogeneLocomotion/MouseWalker/tree/main/PCA%20plots</td><td></td><td>Skrypt do wykonywania analizy głównych składowych</td></tr><tr><td>Wykresy surowych danych</td><td>https://github.com/NeurogeneLocomotion/MouseWalker/tree/main/Rawdata%20Plots</td><td></td><td>Skrypt do tworzenia wykresów danych</td></tr><tr><td>pierwotnych Analiza reszt</td><td>https://github.com/NeurogeneLocomotion/MouseWalker/tree/main/Residual_Analysis</td><td></td><td>Kod do obliczania reszt na podstawie danych pierwotnych</td></tr></tbody></table>

wykorzystanie mousewalker do ilościowego określenia dysfunkcji lokomotorycznej w mysim modelu urazu rdzenia kręgowego

Using the MouseWalker to Quantify Locomotor Dysfunction in a Mouse Model of Spinal Cord Injury

Wykonywanie złożonych i wysoce skoordynowanych programów motorycznych, takich jak chodzenie i bieganie, zależy od rytmicznej aktywacji obwodów rdzeniowych i nadrdzeniowych. Po urazie rdzenia kręgowego w odcinku piersiowym komunikacja z obwodami nadrzędnymi jest upośledzona. To z kolei prowadzi do utraty koordynacji, przy ograniczonym potencjale regeneracyjnym. W związku z tym, aby lepiej ocenić stopień powrotu do zdrowia po podaniu leków lub terapii, konieczne jest opracowanie nowych, bardziej szczegółowych i dokładnych narzędzi do ilościowego określania chodu, koordynacji kończyn i innych drobnych aspektów zachowania lokomotorycznego w zwierzęcych modelach uszkodzenia rdzenia kręgowego. Na przestrzeni lat opracowano kilka testów do ilościowej oceny zachowań gryzoni podczas swobodnego chodzenia; Jednak zwykle brakuje im bezpośrednich pomiarów związanych ze strategiami chodu krokowego, wzorcami śladów stóp i koordynacją. Aby zaradzić tym niedociągnięciom, udostępniono zaktualizowaną wersję MouseWalker, która łączy w sobie chodnik z całkowitym wewnętrznym odbiciem (fTIR) z oprogramowaniem do śledzenia i kwantyfikacji. Ten system o otwartym kodzie źródłowym został przystosowany do wyodrębniania kilku graficznych wyników i parametrów kinematycznych, a zestaw narzędzi do post-kwantyfikacji może służyć do analizy dostarczonych danych wyjściowych. Manuskrypt ten pokazuje również, w jaki sposób ta metoda, w połączeniu z już ustalonymi testami behawioralnymi, ilościowo opisuje deficyty lokomotoryczne po urazie rdzenia kręgowego.

Standardowy system BMS opisuje deficyty motoryki grubej po urazie rdzenia kręgowego (SCI)14. Ze względu na jego subiektywny charakter, zazwyczaj obok BMS przeprowadza się inne ilościowe testy, aby uzyskać bardziej szczegółową i precyzyjną ocenę lokomocji. Testy te nie dostarczają jednak konkretnych informacji na temat cykli kroku, wzorców kroczenia oraz koordynacji kończyn przednich i tylnych, co jest niezwykle istotne dla zrozumienia, w jaki sposób obwody rdzeniowe utrzymują funkcję i adaptują si...

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

The execution of complex and highly coordinated motor programs, such as walking and running, is dependent on the rhythmic activation of spinal and ...

W tym badaniu wykorzystujemy mysi model uszkodzenia rdzenia kręgowego, aby odkryć sposoby promowania naprawy rdzenia kręgowego, które mogą prowadzić do skutecznej regeneracji lokomotorycznej i funkcjonalnej czuciowej. Dzięki myszowi możemy zrobić krok naprzód w kierunku bardziej ilościowej analizy regeneracji rdzenia kręgowego, łącząc kilka graficznych wyników i parametrów kinematycznych z zestawem narzędzi do post-kwantyfikacji. Wysokiej jakości kamery wideo i zaawansowane pakiety oprogramowania pozwalają na bardziej bezpośredni i ilościowy opis aktywności motorycznej.Chodzik po myszach jest tego dobrym przykładem. Obecnie istnieją dwa główne wyzwania. Po pierwsze, zdolność laboratoriów do wdrażania tych technologii w swoich planach eksperymentalnych.Po drugie, aby skrócić czas i kroki od nagrań wideo do generowania danych. Zdaliśmy sobie sprawę, że standardowe protokoły są niewystarczające do opisania wszystkich deficytów lokomocyjnych, które obserwujemy po urazie rdzenia kręgowego. Odkryliśmy również, że mysz chodząca pomogła nam zmierzyć koordynację, jeden z najtrudniejszych parametrów do oceny w standardowych testach.Tutaj oprogramowanie jest nie tylko bezpłatne i open source, ale sprzęt jest również łatwy w montażu przy użyciu nieskomplikowanych materiałów. Udostępniamy również narzędzia open source do analizy danych myszy chodzących. Mysz krocząca jest cenną metodą do badania innych dysfunkcji motorycznych lub motorycznych, nie tylko urazu rdzenia kręgowego.Może być również stosowany w połączeniu z już ustalonymi protokołami zachowań.

using-mousewalker-to-quantify-locomotor-dysfunction-mouse-model

Research

JoVE Journal

Neuroscience

Neuronauka

Przeprowadzono podłużną analizę ubytku kostnego w kościach udowych i piszczelowych u dorosłych myszy po urazie rdzenia kręgowego, wykorzystując sekwencyjne skanowanie rentgenowskie w niskiej dawce. Ubytek kostny w obrębie kości piszczelowych stwierdzono przez cały okres trwania badania, natomiast ubytek w kości udowej wykryto dopiero 40 dni po urazie.

Podłużna ocena utraty masy kostnej kończyn tylnych myszy po urazie rdzenia kręgowego z wykorzystaniem nowej metodologii in vivo

Źródło: Kumar, S., et. al. Mysi model odleżyn po urazie rdzenia kręgowego. J. Vis. Exp. (2019)Ten film pokazuje szczegółową indukcję uszkodzenia rdzenia kręgowego u myszy. Znieczulona mysz jest preparowana w celu odsłonięcia kręgów T9-T10, a ich wyrostki kolczyste są usuwane. Odsłonięty rdzeń kręgowy jest następnie przecięty w celu zadania urazu. Obszar chirurgiczny jest następnie zamykany, a mysz może dojść do siebie.

Generowanie modelu myszy z urazem rdzenia kręgowego

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

Ten protokół opisuje elastyczny, tani system do pomiaru ruchu myszy w teście aktywności w otwartym polu. Pokazujemy, że 6-minutowy test ambulacyjny oparty na tym systemie wykrywa spadek dobrowolnego ruchu u myszy mdx i dokładnie rozróżnia poprawę w ratowaniu tych zwierząt specyficznym dla mięśni.

Prosty i tani test do pomiaru ambulacji w mysich modelach dystrofii mięśniowej

Tutaj opisujemy prostą metodę wywoływania klinicznie istotnych odleżyn skóry (PU) w mysim modelu uszkodzenia rdzenia kręgowego (SCI). Model ten może być wykorzystany w badaniach przedklinicznych do badań przesiewowych pod kątem różnych środków terapeutycznych w leczeniu PU u pacjentów po SCI.

Mysi model odleżyn po urazie rdzenia kręgowego

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

Przeprowadziliśmy symulację kliniczną chirurgii, aby ustalić protokół bezpośredniego zespolenia obustronnych nerwów splotu ramiennego drogą przedrdzeniową u myszy, przyczyniając się do badania mechanizmów neuronalnych leżących u podstaw rehabilitacji po skrzyżowaniu transferu nerwów po urazach ośrodkowego i obwodowego układu nerwowego.

Mysi model bezpośredniego zespolenia drogą przedrdzeniową do chirurgii krzyżowania się transferu nerwów

Prezentujemy tutaj nowatorskie zautomatyzowane urządzenie do leczenia urazów rdzenia kręgowego dla myszy, które może dokładnie tworzyć modele urazów rdzenia kręgowego w różnym stopniu.

Zautomatyzowany impaktor do modelu kontuzyjnego uszkodzenia rdzenia kręgowego u myszy

Ten artykuł przedstawia protokół realizacji wysoce translacyjnej i niezależnie sprawdzonej koncepcji mysiej jednostki uderzenia (mSU) u myszy o dużym skoku. Zapewnia również ustandaryzowany protokół wykonywania ogniskowej eksperymentalnej skali udaru u myszy, która ocenia deficyty ogniskowe udaru wykryte nawet długotrwale.

Protokół jednostki udaru myszy ze standaryzowaną punktacją neurologiczną do translacyjnych badań udarów myszy

Opisano małoinwazyjny protokół stabilizacji kręgosłupa myszy oraz wykonywania powtarzalnego obrazowania rdzenia kręgowego in vivo z wykorzystaniem mikroskopii dwufotonowej. Metoda ta łączy urządzenie do stabilizacji kręgosłupa z reżimem anestezjologicznym w celu zminimalizowania ruchów wywołanych oddychaniem i uzyskania surowych danych obrazowych, które nie wymagają wyrównania ani innego przetwarzania końcowego.

Obrazowanie in vivo rdzenia kręgowego myszy z wykorzystaniem mikroskopii dwufotonowej

Poznaj metodę MouseWalker do ilościowej analizy wzorców lokomocyjnych u myszy w modelu urazu rdzenia kręgowego. To narzędzie umożliwia precyzyjną ocenę koordynacji ruchowej i procesów regeneracji.

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

Przeglądaj więcej filmów