A avaliação da recuperação funcional em modelos animais de PNI e SCI continua sendo desafiadora devido à grande variedade de métodos de avaliação, cada um com vantagens e desvantagens individuais. Apenas poucas abordagens foram testadas e validadas em múltiplos modelos de lesões nervosas periféricas e centrais, embora novas técnicas promissoras que combinem rastreamento de movimento e aprendizado de máquina podem potencialmente impulsionar a pesquisa neurobehavioral para o próximo nível de testes funcionais. Estamos convencidos de que métodos de ponta amplamente aplicáveis a uma grande variedade de modelos de animais e lesões surgirão em breve. À luz dessas considerações, uma das vantagens da AGA é a possibilidade de avaliar a recuperação funcional em múltiplos modelos de lesão nervosa usando apenas um dispositivo. Desde o início dos anos 2000, essa abordagem tem sido utilizada em modelos experimentais de PNI, como o ciático37, peroneal38, e o modelo de lesão do nervo femoral22, bem como após a avulsão raiz tanto doplexo lombar 39 quanto do plexo braquial40. Várias lesões nervosas centrais, incluindo lesão por contusão medular, também foram estudadas com o método41,42. Com este artigo, apresentamos um protocolo detalhado sobre como induzir três lesões nervosas comumente estudadas, bem como como avaliar a recuperação funcional posteriormente. Em nossa opinião, uma diretriz prática para pesquisadores interessados na área de lesão nervosa experimental, reparo e regeneração sobre como fazer o uso ideal das características vantajosas do método seria de grande ajuda.
Vários autores abordaram o potencial da AGA para avaliar a recuperação funcional em roedores, destacando a vantagem do método de avaliar simultaneamente parâmetros de marcha relacionados à reinervação motora e sensorial27,28. Além disso, a comparação dos dados de uma pata experimental, por exemplo, reconstruiu a lesão nervosa a uma pata não operada, como foi mostrado em ambos os modelos apresentados, permite a inclusão de um controle positivo intra-animal. Inversamente, uma pata operada sem reconstrução cirúrgica ou tratamento adicional poderia servir como um controle negativo intra-animal. Também foi demonstrado que é possível combinar AGA com abordagens de aprendizado de máquina43. Apesar das vantagens do método, também possui diversas limitações e desvantagens, como os esforços de treinamento demorados, que são obrigatórios para acostumar o animal ao procedimento de aquisição28,44. Outra limitação da AGA é o tamanho máximo dos animais elegíveis para testes devido às dimensões limitadas do aparelho. Portanto, o uso da AGA está atualmente limitado a animais do tamanho de roedores e furões45. Além disso, abordagens de avaliação neuroabameteral recentemente emergentes no campo do rastreamento de movimento capazes de aprender de máquina podem superar a AGA tanto na integralidade quanto nas possíveis aplicações18,19,46. Mais notável, mas de acordo com outros métodos de avaliação, parece que a recuperação funcional avaliada pela AGA é fortemente limitada — se mesmo ocorrendo — em modelos de neurotmese do nervo ciático47,48. Por outro lado, a AGA permite uma avaliação abrangente do curso de recuperação funcional após a neurotmese do nervo femoral, como mostrado por nossos dados. Com este trabalho, demonstramos que a Área de Impressão do Pata é um parâmetro de marcha representativo avaliado via AGA, o que é exemplar para o curso de recuperação funcional nos dois modelos de lesão nervosa periférica supracitados apresentados por nós. Enquanto o anúncio de recuperação funcional integrum era observável após a reparação do autoenxerto do nervo femoral, os parâmetros de AGA ainda foram significativamente alterados da linha de base no final do período de observação após a reparação do autoenxerto do nervo ciático. Vale ressaltar neste contexto que as contraturas de membros são um fenômeno comum em ratos com lesão do nervo ciático e é necessário cautela para não confundir esses sinais de desequilíbrio muscular e paralisia com a recuperação funcional em andamento32. Isso, por um lado, sublinha a incapacidade do método AGA de detectar recuperação funcional significativa após a lesão neurotmese neste modelo. Por outro lado, levanta a questão se é viável avaliar o modelo de lesão do nervo ciático do rato, que ainda é o modelo de reparação nervosa experimental mais utilizado, por meio da análise da marcha em geral, caso a lesão nervosa seja mais grave do que a axonotmesis48. Detalhes de solução de problemas são fornecidos no Arquivo Complementar 1.
Também fornecemos dados exemplares sobre o uso do método para avaliar a função locomotor em ratos com Lesão medular, o que é possível sem quaisquer alterações necessárias do procedimento de configuração ou aquisição de hardware. O mesmo princípio se aplica a outros modelos de roedores de lesão nervosa central (CNI)26,49,50 e lesão por avulsão raiz. Em contraste com as PNIs isoladas, as lesões da medula espinhal são muito mais complexas em suas consequências fisiodicosiológicas, pois uma infinidade de estruturas altamente importantes são danificadas, envolvendo vias efervescentes como os tratos corticospinal e rubrospinal e caminhos diferentes, como as colunas dorsais e os tratos fusotalâmicos35. O desafio de avaliar adequadamente essas mudanças patológicas se reflete no armamento abrangente de testes comportamentais, como a pontuação Basso, Beattie e Bresnahan (BBB)36. A base de apoio do parâmetro de marcha foi relatada para aumentar após lesões nervosas centrais, provavelmente para explicar uma marcha instável resultante. A Base de Suporte foi significativamente alterada da linha de base de WPO10 para WPO14 em nosso modelo, apoiando nossa presunção de que este parâmetro permite a avaliação do curso de recuperação funcional pela AGA após lesão de contusão na medula espinhal torácica.
Estamos convencidos de que a AGA é uma ferramenta viável para avaliar a recuperação funcional em roedores com lesões do sistema nervoso. No entanto, aconselhamos refletir as mudanças observadas da marcha cuidadosamente e minuciosamente em cada configuração experimental respectiva. Alterações nos parâmetros de marcha, por exemplo, um aumento na Área de Impressão após um decréscimo pós-operatório imediato ou uma diminuição no Tempo de Oscilação procedendo uma elevação pós-operatória imediata deste parâmetro, ao longo do período de observação não se relacionam inevitavelmente com a recuperação funcional. Em vez disso, essas mudanças também podem estar relacionadas a uma possível adaptação funcional para manter uma marcha discreta, uma vez que os ratos são uma espécie de presa e tentam evitar mostrar dor ou incapacidade para potenciais predadores51. Recomenda-se, portanto, a utilização da análise de marcha automatizada como ferramenta complementar para relacionar alterações da marcha a outras medidas de desfecho de lesão nervosa periférica e regeneração21. Como mencionado anteriormente, também acreditamos que deve ser cuidadosamente refletido se roedores com neurotmese do nervo ciático devem ser investigados por meio da AGA, pois nosso achado indica fortemente que a recuperação funcional é severamente limitada neste caso.
Como mostrado em nosso trabalho, o principal ativo da AGA é a possibilidade de estudar a reinervação motora e sensorial em uma infinidade de modelos PNI experimentais, bem como a CNI, exigindo apenas uma configuração. Portanto, o método é, em nossa opinião, uma ferramenta altamente valiosa para testes neuroviolíno abrangentes. Um dos ativos da AGA, que é a possibilidade de estudar a reinnervação motora e sensorial em vários modelos animais de PNI e CNI, exigindo apenas uma configuração, é, em nossa opinião, a principal vantagem do método em comparação com outros métodos de avaliação para estudar a recuperação funcional, como a análise de pista de caminhada52, von Frey testando53, ou cinemática marcha16. O potencial de avaliar simultaneamente mudanças de marcha que se correlacionam com resultados de investigações eletrofisiológicas do músculo reinnervado22 ou métodos de avaliação para função sensorial54 é promissor em relação às aplicações futuras do método. Por isso, recomendamos o uso da AGA para investigar a recuperação funcional em modelos de roedores de PNI de membro dianteiro, como o nervo ulnar, radial ou mediano, ou modelos experimentais de transferência de nervo55,que ainda não foram estudados com este método.
Fornecemos um protocolo detalhado sobre como usar a análise automatizada da marcha para estudar a recuperação funcional em três modelos de roedores de lesão nervosa. Embora o método exija uma cuidadosa consideração de vários aspectos-chave, como treinamento adequado e calibração meticulosa de software e força, é uma ferramenta complementar viável e valiosa para avaliar a regeneração nervosa em modelos de roedores de lesão nervosa central e periférica.