Wykorzystanie MouseWalker do ilościowego określenia dysfunkcji lokomotorycznej w mysim modelu urazu rdzenia kręgowego
24 marca 2023
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.
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.
Wyświetl pełny transkrypt i uzyskaj dostęp do tysięcy filmów naukowych
Przegląd
To badanie przedstawia eksperymentalny pipeline do ilościowej analizy wzorców ruchowych u myszy chodzących swobodnie za pomocą zestawu narzędzi MouseWalker (MW). Badanie wykorzystuje model stłuczenia rdzenia kręgowego, aby pokazać przydatność systemu MW w ocenie powrotu ruchomości po urazach rdzenia kręgowego.
Kluczowe elementy badania
Dziedzina nauki
- Neuronauki
- Analiza zachowań
- Badania nad uszkodzeniami rdzenia kręgowego
Tło
- Ocena niedoborow ruchowych jest kluczowa dla zrozumienia uszkodzeń rdzenia kręgowego.
- Standardowe protokoły często nie wystarczają do opisania złożonych niedoborow ruchowych.
- System MouseWalker umożliwia bardziej ilościowe i graficzne analizy.
- Pomiar koordynacji jest trudny w standardowych testach, co sprawia, że wymagane są zaawansowane narzędzia.
Cel badania
- Zgłębienie zrozumienia powrotu do ruchomości po uszkodzeniu rdzenia kręgowego poprzez ilościową ocenę ruchów.
- Wykorzystanie MouseWalker jako efektywnego narzędzia do pomiaru aktywności motorycznej i koordynacji.
- Ustandaryzowanie procesu generowania danych od nagrania wideo do analizy.
Zastosowane metody
- Zestaw narzędzi MouseWalker do analizy wzorców ruchowych u myszy chodzących swobodnie.
- Model mysi uszkodzenia rdzenia kręgowego ze skupieniem na ocenie metryk powrotu do ruchomości.
- Zastosowanie zaawansowanego oprogramowania i narzędzi do analizy wideo.
- Standardowe protokoły i narzędzia open-source ułatwiają analizę danych.
Główne wyniki
- Wykazano, że MouseWalker skutecznie mierzy koordynację, co jest trudnym parametrem w standardowych testach.
- Dostarczono ilościowych informacji na temat niedoborow ruchowych i powrotu do ruchomości po uszkodzeniu rdzenia kręgowego.
- Zaaplikowano podejście, pokazując jego zastosowanie do różnych dysfunkcji motorycznych, co wskazuje na szersze zastosowanie.
Wnioski
- Badanie podkreśla MouseWalker jako wartościową metodę do badania dysfunkcji związanych z ruchem.
- Podejście poprawia ilościowe zrozumienie mechanizmów powrotu do ruchomości.
- Implikacje rozciągają się na inne obszary badań nad dysfunkcjami motorycznymi poza uszkodzeniami rdzenia kręgowego.
Często zadawane pytania
Executive Industry Relevance
Quantitative gait analysis using the MouseWalker system addresses a critical gap in preclinical spinal cord injury research by enabling precise measurement of locomotor deficits and recovery. This capability enhances predictive confidence in therapeutic evaluation and supports robust target validation for motor function restoration. Integrating detailed kinematic outputs into the discovery pipeline informs risk-adjusted advancement and portfolio triage decisions.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Enables objective interrogation of therapeutic hypotheses targeting motor circuit repair.
- Provides functional target validation through quantifiable locomotor and coordination metrics.
- Supports predictive confidence by distinguishing subtle phenotypic changes post-intervention.
Screening & Assay Development
- Prepares validated animal models for downstream screening of neuroregenerative compounds.
- Standardizes gait and coordination assays for reproducibility and cross-study comparability.
- Generates quantitative outputs suitable for high-content screening and data-driven triage.
Translational & Preclinical Research
- Aligns preclinical endpoints with disease-relevant functional outcomes in spinal cord injury models.
- Facilitates continuity from discovery through preclinical validation by integrating behavioral and kinematic data.
- Supports risk-adjusted advancement by providing robust, quantitative readouts of motor recovery.
Pipeline & Workflow Integration
The MouseWalker system fits within the early discovery to preclinical continuum, enabling hypothesis testing, target validation, and translational assessment of motor function restoration strategies.
- Discovery Biology: Supports mechanistic de-risking by quantifying functional outcomes of spinal circuit interventions.
- Screening: Delivers reproducible, quantitative gait and coordination metrics for compound evaluation.
- Analytics: Provides kinematic and graphical outputs for statistical comparison of experimental groups.
- Translational Research: Bridges discovery and preclinical phases by aligning animal model outputs with clinical motor endpoints.
- Enterprise Reuse: Offers an open-source, scalable platform adaptable to diverse motor dysfunction studies.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Increases predictive confidence and reduces mechanistic ambiguity in motor recovery studies.
- Operational Value: Enhances standardization, reproducibility, and scalability of locomotor assays.
- Strategic Value: Informs go/no-go decisions and improves capital efficiency by providing robust functional endpoints.
- Portfolio Impact: Enables risk-adjusted prioritization of neuroregenerative and motor function restoration programs.
Implementation Considerations
- Requires expertise in behavioral neuroscience and quantitative data analysis.
- Needs high-quality video capture and compatible analytical software infrastructure.
- Demands cross-team standardization for protocol consistency and data comparability.
- Adaptable across various rodent models of motor dysfunction with minimal hardware complexity.
- Dependent on rigorous experimental design to ensure meaningful statistical outputs.
