Name: Compreensão abrangente da alteração da marcha induzida pela inatividade em roedores (Vídeo) | JoVE Journal
Uploaded: 2022-07-06T13:10:00.000+00:00
Duration: 4 min 37 s
Description: Aprenda a analisar a marcha tridimensional em ratos após descarga de membros posteriores usando rastreamento de movimento. Este protocolo padronizado permite avaliar alterações biomecânicas precisas em estudos de neurociência.

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Este estudo foi apoiado em parte pela Japan Society for the Promotion of Science (JSPS) KAKENHI (nº 18H03129, 21K19709, 21H03302, 15K10441) e pela Agência japonesa de Pesquisa e Desenvolvimento Médico (AMED) (nº 15bk0104037h0002).

O presente estudo foi aprovado pelo Comitê Experimental Animal da Universidade de Kyoto (Med Kyo 14033) e realizado em conformidade com as diretrizes do Instituto Nacional de Saúde (Guia para o Cuidado e Uso de Animais de Laboratório, 8ª Edição). Ratos Wistar machos de 7 semanas foram usados para o presente estudo. Um esquema representando a sequência de procedimentos está previsto no Arquivo Complementar 1.
1. Familiarizando ratos com caminhada na esteira
NOTA: Consulte o relatório publicado anteriormente13 para obter detalhes sobre o procedimento.
<ol><li>Coloque o rato em uma esteira projetada para roedores (ver Tabela de Materiais). Na primeira sessão, permita que o animal explore a esteira para se acostumar com o meio ambiente. NOTA: Este processo leva aproximadamente 5 minutos.</li>
	<li>Aumente gradualmente a velocidade da correia para o nível desejado (20 cm/s) e caminhe o rato. Use um choque elétrico no final da esteira, se necessário14. NOTA: Uma sessão de caminhada dura aproximadamente 10-20 min.</li>
	<li>Repita este processo a cada dois dias durante uma semana ou mais frequentemente se necessário 15,16,17. NOTA: Inicie o período de familiarização 1 semana antes da etapa 2.</li>
	<li>Mantenha os ratos em grupos em gaiolas (2-3 ratos em cada gaiola) com um ciclo claro-escuro de 12 horas. Fornecer comida e água ad libitum.</li>
</ol>2. Aplicação de descarga de subida traseira aos ratos e instalação de marcadores conjuntos
NOTA: Eleve as plataformas traseiras do rato usando rosca e fita adesiva anexadas à cauda, conforme descrito nos relatórios anteriores 18,19,20. Certifique-se de que o fio e a fita estão presos na base da cauda para evitar o deslizamento da pele da cauda. Monitore bem os animais e ajuste a altura de descarga ou o aperto da fita, se necessário.
<ol><li>Sob 2-5% de inalação de isoflurane com uma máscara anestésica, enrole a primeira metade de uma tira de 30 cm de comprimento de fita adesiva ao redor da porção proximal da cauda do rato.</li>
	<li>Dobre uma linha de algodão de 1 m de comprimento (fio de cozinha de algodão, aproximadamente 1 mm de diâmetro) ao meio. Faça um loop amarrando um nó no ponto médio dobrado de 50 cm. O nó deve estar a aproximadamente 5 cm da ponta para deixar um laço de circunferência de 10 cm.</li>
	<li>Deixe que os 15 cm restantes da fita adesiva passem uma vez pelo laço da rosca para fixar a fita. Enrole a fita restante ao redor da porção distal da cauda.</li>
	<li>Fixar a outra ponta do fio na plataforma aérea da gaiola. Mantenha os animais em uma gaiola alta o suficiente para elevar seus traseiros por suas caudas. Além do descarregamento, forneça o mesmo ambiente que os do grupo Ctrl, como comida, água e cama.</li>
	<li>Configure os marcadores e softwares conjuntos (ver Tabela de Materiais) seguindo as etapas abaixo. NOTA: Para obter detalhes sobre esta etapa, consulte Wang et al.13.<ol><li>Sob 2-5% de inalação de isoflurane, conecte marcadores semiesféricos coloridos (3 mm de diâmetro) à pele raspada correspondente a marcos ósseos. Mantenha o nível isoflurane o mais baixo possível para evitar anestesia muito profunda.</li>
		<li>Certifique-se de que os marcos são a coluna ilícía anterior superior (ASIS), trochanter maior (articulação do quadril), articulação do joelho (joelho), maleeolus lateral (tornozelo) e quinta articulação metatarsofalangeal (MTP)21. NOTA: Pinte a ponta do dedo do dedo se for necessário o ângulo do dedo do dedo do sul. Use um marcador de tinta à base de óleo (ver Tabela de Materiais). A cola líquida é preferível para adesivo, uma vez que a forma líquida seca mais rápido.</li>
	</ol></li>
</ol>3. Rastreamento de marcadores usando vídeos capturados
<ol><li>Abra o aplicativo MotionRecorder (ver Tabela de Materiais) e ligue a esteira. Coloque o rato na correia da esteira. NOTA: As quatro câmeras para captura de vídeo (ver Tabela de Materiais) são dispostas ao longo das longas bordas da esteira: duas câmeras em cada borda, aproximadamente 50 cm x 50 cm de distância, voltadas para o centro da área do cinto da esteira.</li>
	<li>Aumente a velocidade da correia até 20 cm/s. À medida que o rato começa a andar normalmente na velocidade desejada, clique no ícone Gravar para iniciar a captura de vídeo. Uma vez que sejam obtidos passos suficientes (5 passos consecutivos, de preferência 10 passos), pare a captura clicando novamente no ícone Gravar . NOTA: Capture dados sobre vários animais em um experimento. Tente até cinco vezes para cada rato. Se um rato não anda, capture um diferente e tente o primeiro depois. A taxa de captura da câmera foi de 120 quadros/s.</li>
	<li>Abra o aplicativo 3DCalculator (ver Tabela de Materiais) e o arquivo de vídeo a ser analisado.</li>
	<li>Corte o vídeo ajustando a barra de controle deslizante horizontal na parte superior para conter números suficientes de passos consecutivos. A imagem capturada muda arrastando os ícones de ponta final da barra de slides amarelas.</li>
	<li>Para capturar os marcadores, selecione as lendas do marcador clicando nas lendas do marcador no modelo de imagem de vara, arrastando-os para o marcador correspondente no vídeo capturado e liberando o botão. Este processo aloca a cor do marcador para a legenda do marcador na imagem do bastão. Repita este processo para que cada marcador seja rastreado.</li>
	<li>Clique no ícone de rastreamento automático . Se o sistema não rastrear com precisão marcadores ou o processo de rastreamento parar devido à perda do marcador, mude para o modo manual. NOTA: Este processo automático não para a menos que os marcadores sejam perdidos. Se as paradas acontecerem com mais frequência do que todos os poucos quadros, considere reposicionar os marcadores perdidos.</li>
	<li>Se for necessário o modo manual, clique no ícone Manual para alternar. Clique na legenda do marcador ausente na imagem da vara e no marcador correspondente no vídeo. O vídeo prossegue com um quadro para cada clique no modo manual. NOTA: Utilize aplicativos disponíveis gratuitamente que permitem clicar automaticamente para evitar a fadiga daqueles que rastreiam (digitalizar) os marcadores (ver Tabela de Materiais).</li>
</ol>4. Computação dos parâmetros desejados
<ol><li>Abra o aplicativo KineAnalyzer (ver Tabela de Materiais) e carregue o arquivo.</li>
	<li>Vá para o menu Ver > Editar marcador master . Ele abre a janela "Marcador mestre editar". NOTA: Os marcadores capturados têm números simples até serem rotulados.</li>
	<li>Clique no rótulo desejado (marco) na guia marcador e clique na cor desejada. Este processo designa cada marcador para um marco específico.</li>
	<li>Vá para a guia de link . Crie linhas clicando em dois marcadores consecutivamente. Este processo cria linhas que correspondem a cada membro usando marcadores rotulados.</li>
	<li>Atribua cores às linhas criadas selecionando a cor desejada na coluna Cor .</li>
	<li>Defina ângulos atribuindo linhas de referência/movimento e direções dos ângulos. Vá para a guia de ângulo . Após nomear o ângulo, atribua Vector A (linha de referência) e Vetor B (linha móvel) clicando nos marcadores correspondentes a cada marco. Em seguida, defina a direção do ângulo com um valor na seção de operação na mesma guia. NOTA: Para o presente estudo, os parâmetros focados principalmente estavam no meio da fase de postura (midance): KSt (ângulo do joelho), ASt (ângulo do tornozelo), MHD (distância do quadril metatarso: equivalente à altura do quadril, ver a próxima seção). O ângulo do joelho e o ângulo do tornozelo foram definidos como o ângulo entre o fêmur e a tíbia e a tíbia e o quinto osso metatarso, respectivamente. Um ângulo de 0° significa que a articulação estava totalmente flexionada.</li>
	<li>Na guia de distância , defina o parâmetro de distância (MHD). Selecione dois marcadores correspondentes na seção Configuração de distância . Trajetórias conjuntas em função do ciclo de passo normalizado também estarão disponíveis. NOTA: A definição de ângulos/parâmetros precisa ser realizada apenas uma vez. As configurações dos parâmetros estarão disponíveis para avaliações posteriores assim que este processo de definição for concluído.</li>
</ol>

<ol><li>Bloomfield, S. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Changes+in+musculoskeletal+structure+and+function+with+prolonged+bed+rest%5BTitle%5D)+AND+%22Medicine+and+Science+in+Sports+and+Exercise%22%5BJournal%5D)">Changes in musculoskeletal structure and function with prolonged bed rest.</a> Medicine and Science in Sports and Exercise. 29 (2), 197-206 (1997).</li>
<li>Booth, F. W., Roberts, C. K., Laye, M. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Lack+of+exercise+is+a+major+cause+of+chronic+diseases%5BTitle%5D)+AND+%22Comprehensive+Physiology%22%5BJournal%5D)">Lack of exercise is a major cause of chronic diseases.</a> Comprehensive Physiology. 2 (2), 1143-1211 (2012).</li>
<li>Walton, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Postnatal+development+under+conditions+of+simulated+weightlessness+and+space+flight%5BTitle%5D)+AND+%22Brain+Research+Reviews%22%5BJournal%5D)">Postnatal development under conditions of simulated weightlessness and space flight.</a> Brain Research Reviews. 28 (1-2), 25-34 (1998).</li>
<li>Canu, M. H., Falempin, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Effect+of+hindlimb+unloading+on+locomotor+strategy+during+treadmill+locomotion+in+the+rat%5BTitle%5D)+AND+%22European+Journal+of+Applied+Physiology+and+Occupational+Physiology%22%5BJournal%5D)">Effect of hindlimb unloading on locomotor strategy during treadmill locomotion in the rat.</a> European Journal of Applied Physiology and Occupational Physiology. 74 (4), 297-304 (1996).</li>
<li>Shpakov, A. V., Voronov, A. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Studies+of+the+effects+of+simulated+weightlessness+and+lunar+gravitation+on+the+biomechanical+parameters+of+gait+in+humans%5BTitle%5D)+AND+%22Neuroscience+and+Behavioral+Physiology%22%5BJournal%5D)">Studies of the effects of simulated weightlessness and lunar gravitation on the biomechanical parameters of gait in humans.</a> Neuroscience and Behavioral Physiology. 48 (2), 199-206 (2018).</li>
<li>Kawano, F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Tension-+and+afferent+input-associated+responses+of+neuromuscular+system+of+rats+to+hindlimb+unloading+and%2For+tenotomy%5BTitle%5D)+AND+%22American+Journal+of+Physiology+-+Regulatory%2C+Integrative+and+Comparative+Physiology%22%5BJournal%5D)">Tension- and afferent input-associated responses of neuromuscular system of rats to hindlimb unloading and/or tenotomy.</a> American Journal of Physiology - Regulatory, Integrative and Comparative Physiology. 287 (1), 76-86 (2004).</li>
<li>Canu, M. H., Falempin, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Effect+of+hindlimb+unloading+on+interlimb+coordination+during+treadmill+locomotion+in+the+rat%5BTitle%5D)+AND+%22European+Journal+of+Applied+Physiology+and+Occupational+Physiology%22%5BJournal%5D)">Effect of hindlimb unloading on interlimb coordination during treadmill locomotion in the rat.</a> European Journal of Applied Physiology and Occupational Physiology. 78 (6), 509-515 (1998).</li>
<li>Canu, M. H., Falempin, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Effect+of+hindlimb+unloading+on+two+hindlimb+muscles+during+treadmill+locomotion+in+rats%5BTitle%5D)+AND+%22European+Journal+of+Applied+Physiology+and+Occupational+Physiology%22%5BJournal%5D)">Effect of hindlimb unloading on two hindlimb muscles during treadmill locomotion in rats.</a> European Journal of Applied Physiology and Occupational Physiology. 75 (4), 283-288 (1997).</li>
<li>Walker, J. L., Evans, J. M., Meade, P., Resig, P., Sisken, B. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Gait-stance+duration+as+a+measure+of+injury+and+recovery+in+the+rat+sciatic+nerve+model%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Neuroscience+Methods%22%5BJournal%5D)">Gait-stance duration as a measure of injury and recovery in the rat sciatic nerve model.</a> Journal of Neuroscience Methods. 52 (1), 47-52 (1994).</li>
<li>Rui, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Gait+cycle+analysis+parameters+sensitive+for+functional+evaluation+of+peripheral+nerve+recovery+in+rat+hind+limbs%5BTitle%5D)+AND+%22Annals+of+Plastic+Surgery%22%5BJournal%5D)">Gait cycle analysis parameters sensitive for functional evaluation of peripheral nerve recovery in rat hind limbs.</a> Annals of Plastic Surgery. 73 (4), 405-411 (2014).</li>
<li>Ueno, M., Yamashita, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Kinematic+analyses+reveal+impaired+locomotion+following+injury+of+the+motor+cortex+in+mice%5BTitle%5D)+AND+%22Experimental+Neurology%22%5BJournal%5D)">Kinematic analyses reveal impaired locomotion following injury of the motor cortex in mice.</a> Experimental Neurology. 230 (2), 280-290 (2011).</li>
<li>Zörner, B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Profiling+locomotor+recovery%3A+Comprehensive+quantification+of+impairments+after+CNS+damage+in+rodents%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Methods%22%5BJournal%5D)">Profiling locomotor recovery: Comprehensive quantification of impairments after CNS damage in rodents.</a> Nature Methods. 7 (9), 701-711 (2010).</li>
<li>Wang, T., Ito, A., Tajino, J., Kuroki, H., Aoyama, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((3D+kinematic+analysis+for+the+functional+evaluation+in+the+rat+model+of+sciatic+nerve+crush+injury%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Visualized+Experiments%22%5BJournal%5D)">3D kinematic analysis for the functional evaluation in the rat model of sciatic nerve crush injury.</a> Journal of Visualized Experiments. (156), e60267(2020).</li>
<li>Canu, M. H., Garnier, C., Lepoutre, F. X., Falempin, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+3D+analysis+of+hindlimb+motion+during+treadmill+locomotion+in+rats+after+a+14-day+episode+of+simulated+microgravity%5BTitle%5D)+AND+%22Behavioural+Brain+Research%22%5BJournal%5D)">A 3D analysis of hindlimb motion during treadmill locomotion in rats after a 14-day episode of simulated microgravity.</a> Behavioural Brain Research. 157 (2), 309-321 (2005).</li>
<li>Gruner, J. A., Altman, J., Spivack, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Effects+of+arrested+cerebellar+development+on+locomotion+in+the+rat%3A+Cinematographic+and+electromyographic+analysis%5BTitle%5D)+AND+%22Experimental+Brain+Research%22%5BJournal%5D)">Effects of arrested cerebellar development on locomotion in the rat: Cinematographic and electromyographic analysis.</a> Experimental Brain Research. 40 (4), 361-373 (1980).</li>
<li>Bouët, V., Borel, L., Harlay, F., Gahéry, Y., Lacour, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Kinematics+of+treadmill+locomotion+in+rats+conceived%2C+born%2C+and+reared+in+a+hypergravity+field+%282+g%29%3A+Adaptation+to+1+g%5BTitle%5D)+AND+%22Behavioural+Brain+Research%22%5BJournal%5D)">Kinematics of treadmill locomotion in rats conceived, born, and reared in a hypergravity field (2 g): Adaptation to 1 g.</a> Behavioural Brain Research. 150 (1-2), 207-216 (2004).</li>
<li>Bojados, M., Herbin, M., Jamon, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Kinematics+of+treadmill+locomotion+in+mice+raised+in+hypergravity%5BTitle%5D)+AND+%22Behavioural+Brain+Research%22%5BJournal%5D)">Kinematics of treadmill locomotion in mice raised in hypergravity.</a> Behavioural Brain Research. 244, 48-57 (2013).</li>
<li>Morey-Holton, E. R., Globus, R. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Hindlimb+unloading+rodent+model%3A+Technical+aspects%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Applied+Physiology%22%5BJournal%5D)">Hindlimb unloading rodent model: Technical aspects.</a> Journal of Applied Physiology. 92 (4), 1367-1377 (2002).</li>
<li>Tajino, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Discordance+in+recovery+between+altered+locomotion+and+muscle+atrophy+induced+by+simulated+microgravity+in+rats%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Motor+Behavior%22%5BJournal%5D)">Discordance in recovery between altered locomotion and muscle atrophy induced by simulated microgravity in rats.</a> Journal of Motor Behavior. 47 (5), 397-406 (2015).</li>
<li>Liu, x, Gao, X., Tong, J., Yu, L., Xu, M., Zhang, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Improvement+of+Osteoporosis+in+Rats+With+Hind-Limb+Unloading+Treated+With+Pulsed+Electromagnetic+Field+and+Whole-Body+Vibration%5BTitle%5D)+AND+%22Physical+Therapy+%26+Rehabilitation+Journal%22%5BJournal%5D)">Improvement of Osteoporosis in Rats With Hind-Limb Unloading Treated With Pulsed Electromagnetic Field and Whole-Body Vibration.</a> Physical Therapy & Rehabilitation Journal. , (in print) (2022).</li>
<li>Thota, A. K., Watson, S. C., Knapp, E., Thompson, B., Jung, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Neuromechanical+control+of+locomotion+in+the+rat%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Neurotrauma%22%5BJournal%5D)">Neuromechanical control of locomotion in the rat.</a> Journal of Neurotrauma. 22 (4), 442-465 (2005).</li>
<li>Canu, M. H., Langlet, C., Dupont, E., Falempin, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Effects+of+hypodynamia-hypokinesia+on+somatosensory+evoked+potentials+in+the+rat%5BTitle%5D)+AND+%22Brain+Research%22%5BJournal%5D)">Effects of hypodynamia-hypokinesia on somatosensory evoked potentials in the rat.</a> Brain Research. 978 (1-2), 162-168 (2003).</li>
<li>Dupont, E., Canu, M. H., Falempin, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+14-day+period+of+hindpaw+sensory+deprivation+enhances+the+responsiveness+of+rat+cortical+neurons%5BTitle%5D)+AND+%22Neuroscience%22%5BJournal%5D)">A 14-day period of hindpaw sensory deprivation enhances the responsiveness of rat cortical neurons.</a> Neuroscience. 121 (2), 433-439 (2003).</li>
<li>Langlet, C., Bastide, B., Canu, M. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Hindlimb+unloading+affects+cortical+motor+maps+and+decreases+corticospinal+excitability%5BTitle%5D)+AND+%22Experimental+Neurology%22%5BJournal%5D)">Hindlimb unloading affects cortical motor maps and decreases corticospinal excitability.</a> Experimental Neurology. 237 (1), 211-217 (2012).</li>
<li>Trinel, D., Picquet, F., Bastide, B., Canu, M. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Dendritic+spine+remodeling+induced+by+hindlimb+unloading+in+adult+rat+sensorimotor+cortex%5BTitle%5D)+AND+%22Behavioural+Brain+Research%22%5BJournal%5D)">Dendritic spine remodeling induced by hindlimb unloading in adult rat sensorimotor cortex.</a> Behavioural Brain Research. 249, 1-7 (2013).</li>
<li>Alkner, B. A., Norrbrand, L., Tesch, P. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Neuromuscular+adaptations+following+90+days+bed+rest+with+or+without+resistance+exercise%5BTitle%5D)+AND+%22Aerospace+Medicine+and+Human+Performance%22%5BJournal%5D)">Neuromuscular adaptations following 90 days bed rest with or without resistance exercise.</a> Aerospace Medicine and Human Performance. 87 (7), 610-617 (2016).</li>
<li>English, K. L., Bloomberg, J. J., Mulavara, A. P., Ploutz-Snyder, L. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Exercise+countermeasures+to+neuromuscular+deconditioning+in+spaceflight%5BTitle%5D)+AND+%22Comprehensive+Physiology%22%5BJournal%5D)">Exercise countermeasures to neuromuscular deconditioning in spaceflight.</a> Comprehensive Physiology. 10 (1), 171-196 (2020).</li>
<li>Parks, M. T., Wang, Z., Siu, K. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Current+low-cost+video-based+motion+analysis+options+for+clinical+rehabilitation%3A+A+systematic+review%5BTitle%5D)+AND+%22Physical+Therapy%22%5BJournal%5D)">Current low-cost video-based motion analysis options for clinical rehabilitation: A systematic review.</a> Physical Therapy. 99 (10), 1405-1425 (2019).</li>
</ol>

Os autores declaram que não há conflito de interesses.

A alteração dos ambientes leva a aspectos funcionais flutuantes e componentes musculoesqueléticos dos sistemas locomotor26,27. Aberrações em estruturas ou ambientes contractíuos podem afetar as habilidades funcionais, persistindo mesmo após a resolução de distorções mecânicas/ambientais19. A análise objetiva do movimento ajuda a medir essas habilidades funcionais quantitativamente. Como mostrado acima, a análise de vídeo é uma metodologia ...

A falta de atividade física ou desuso leva à deterioração dos efeitos locomotores, como atrofia muscular e perda óssea1 e descondicionamento do corpointeiro 2. Além disso, recentemente foi notado que a inatividade afeta não apenas aspectos estruturais dos componentes musculoesqueléticos, mas também aspectos qualitativos do movimento. Por exemplo, as posições dos membros dos ratos expostos a um ambiente simulado de microgravidade eram diferentes das de animais intactos mesmo 1 mês após o término da intervençãode 3,4. No entanto, pouco foi relatado sobre os déficits de movimento causados pela inatividade. Além disso, as características de movimento abrangentes das deteriorações não foram totalmente determinadas.
O protocolo atual demonstra e discute a aplicação da avaliação cinemática para visualizar alterações de movimento, referindo-se a déficits de movimento de marcha evocados por meio de desuso em ratos submetidos ao descarregamento de calamidade posterior.
Foi demonstrado que hiperextensões de membros em caminhadas após um ambiente simulado de microgravidade são observadas tanto em humanos5 quanto em animais 4,6,7,8. Portanto, para a universalidade, focamos em parâmetros gerais neste estudo: ângulos das articulações do joelho e tornozelo e distância vertical entre a articulação metatarsofalangeal e o quadril (aproximadamente equivalente à altura do quadril) no ponto médio da fase de postura (midance). Além disso, potenciais aplicações de avaliação cinemática em vídeo são sugeridas na discussão.
Uma série de análises cinemáticas pode ser uma medida eficaz para avaliar aspectos funcionais do controle neural. No entanto, embora as análises de movimento tenham sido desenvolvidas a partir da observação da pegada ou da medição simples em vídeo capturado 9,10 a múltiplos sistemas de câmera11,12, métodos e parâmetros universais ainda estão para ser estabelecidos. O método deste estudo destina-se a fornecer esta análise de movimento conjunto com parâmetros abrangentes.
No trabalho anterior13, tentamos ilustrar alterações de marcha em ratos modelo de lesão nervosa usando análise de vídeo abrangente. No entanto, em geral, os resultados potenciais das análises de movimento são muitas vezes restritos a variáveis predeterminadas fornecidas nos quadros de análise. Por essa razão, o presente estudo detalhou ainda mais como incorporar parâmetros definidos pelo usuário que são amplamente aplicáveis. Avaliações cinemáticas utilizando análises de vídeo podem ser de uso posterior se os parâmetros adequados forem implementados.

<table><tbody><tr><td>Fita adesiva</td><td>NICHIBAN CO.,LTD.</td><td>SEHA25F</td><td>Fita adesiva para prender a rosca nas caudas dos ratos para descarga de membros posteriores</td></tr><tr><td>Aparelho anestésico para pequenos animais</td><td>SHINANO MFG CO., LTD.</td><td>SN-487-0T</td><td></td></tr><tr><td>Clicker automático</td><td>N.A.</td><td>N.A.</td><td>software gratuito disponível para download no PC (https://www.google.com/search?client=firefox-b-1-d&q=auto+clicker)</td></tr><tr><td>Câmera CCD</td><td>Teledyne FLIR LLC</td><td>GRAS-03K2C-C</td><td>CCD (Charge-Coupled Device) câmeras para captura de vídeo</td></tr><tr><td>Fio de algodão</td><td>N.A.</td><td>N.A.</td><td>Fio para pendurar caudas de ratos no teto da gaiola</td></tr><tr><td>Solução para inalação de ISOFLURANO</td><td>Pfizer Japan Inc.</td><td>(01) 14987114133400</td><td></td></tr><tr><td>Marcador de junta</td><td>TOKYO MARUI Co., Ltd</td><td>0,12 g BB</td><td>6 mm pellets de airsoft que foram usados como marcadores semiesféricos com modificação</td></tr><tr><td>Kine Analyzer</td><td>KISSEI COMTEC CO., LTD.</td><td>N.A.</td><td>Software para análise</td></tr><tr><td>Konishi Aron Alpha</td><td>TOAGOSEI CO., LTD.</td><td>#31204</td><td>Super cola para anexar marcadores esféricos em marcas de ratos</td></tr><tr><td>Gravador de movimento</td><td>KISSEI COMTEC CO., LTD.</td><td>N.A.</td><td>Software para gravação de vídeo</td></tr><tr><td>Marcador de tinta</td><td>MITSUBISHI PENCIL CO., LTD</td><td>PX-21.13</td><td>Marcador de tinta à base de óleo para marcar dedos dos pés de animais</td></tr><tr><td>Aparelho de captura de movimento tridimensional (KinemaTracer para pequenos animais)</td><td>KISSEI COMTEC CO.,LTD.</td><td>N.A.</td><td>Sistema de análise de movimento 3D que consiste em quatro câmeras (https://www.kicnet.co.jp/solutions/biosignal/animals/kinematracer-for-animal/ ou https://micekc.com/en/)</td></tr><tr><td>Calculadora tridimensional (3D)</td><td>KISSEI COMTEC CO., LTD.</td><td>N.A.</td><td>Software para rastreamento de marcadores</td></tr><tr><td>Esteira</td><td>MUROMACHI KIKAI CO.,LTD</td><td>MK-685</td><td>Esteira equipada com caixa transparente, choque elétrico e unidade de controle de velocidade</td></tr><tr><td>Wistar Rats (macho, 7 semanas de idade)</td><td>N.A.</td><td>N.A.</td><td>Disponível comercialmente em fontes animais experimentais</td></tr></tbody></table>

compreensão abrangente da alteração da marcha induzida pela inatividade em roedores

Comprehensive Understanding of Inactivity-Induced Gait Alteration in Rodents

É sabido que o desuso afeta sistemas neurais e que os movimentos articulares se alteram; no entanto, quais resultados exibem adequadamente essas características ainda não está claro. O presente estudo descreve uma abordagem de análise de movimento que utiliza a reconstrução tridimensional (3D) a partir de capturas de vídeo. Utilizando essa tecnologia, alterações desuso evocadas de performances ambulantes foram observadas em roedores expostos a um ambiente simulado de microgravidade, descarregando sua barra traseira pela cauda. Após 2 semanas de descarga, os ratos caminharam em uma esteira, e seus movimentos de marcha foram capturados com quatro câmeras de dispositivo acoplado por carga (CCD). Os perfis de movimento 3D foram reconstruídos e comparados aos dos sujeitos de controle que utilizam o software de processamento de imagens. As medidas de desfecho reconstruídas retrataram com sucesso aspectos distintos do movimento de marcha distorcida: hiperextensão das articulações do joelho e tornozelo e maior posição das articulações do quadril durante a fase de postura. A análise de movimento é útil por várias razões. Primeiro, permite avaliações comportamentais quantitativas em vez de observações subjetivas (por exemplo, passar/falhar em determinadas tarefas). Em segundo lugar, vários parâmetros podem ser extraídos para atender a necessidades específicas uma vez que os conjuntos de dados fundamentais são obtidos. Apesar dos obstáculos para uma aplicação mais ampla, as desvantagens desse método, incluindo intensidade e custo do trabalho, podem ser aliviadas pela determinação de medições abrangentes e procedimentos experimentais.

12 animais foram aleatoriamente atribuídos a um dos dois grupos: o grupo de descarga (UL, n = 6) ou o grupo controle (Ctrl, n = 6). Para o grupo UL, as barras traseiras dos animais foram descarregadas pela cauda por 2 semanas (período UL), enquanto os animais do grupo Ctrl foram deixados livres. 2 semanas após o descarregamento, o grupo UL mostrou um padrão de marcha distinto em comparação com o grupo Ctrl. A Figura 1 mostra trajetórias conjuntas normalizadas de sujeitos representativos. Dur...

O presente protocolo descreve o rastreamento/avaliação de movimento tridimensional para descrever a alteração do movimento da marcha de ratos após a exposição a um ambiente simulado de desuso.

Compreensão abrangente da alteração da marcha induzida pela inatividade em roedores

It is well known that disuse affects neural systems and that joint motions become altered; however, which outcomes properly exhibit these characteristics ...

Nosso protocolo fornece um procedimento abrangente para determinar parâmetros para análise de movimento conjunto. As análises de movimento conjunto são muitas vezes complicadas devido à falta de definição abrangente de parâmetros. Mostramos esquemas padrão de definições de parâmetros que são universalmente aplicáveis a campos relacionados.Para começar, abra o aplicativo MotionRecorder. Coloque o rato na correia da esteira. Aumente a velocidade da correia para 20 centímetros por segundo.À medida que o rato começa a andar normalmente na velocidade desejada, clique no ícone Gravar para iniciar a captura de vídeo. Uma vez obtidas 5 a 10 etapas consecutivas, pare a captura clicando no ícone Gravar. Abra o aplicativo 3DCalculator e o arquivo de vídeo a ser analisado.Corte o vídeo ajustando a barra de controle deslizante horizontal na parte superior, para conter números suficientes de passos consecutivos. Para capturar os marcadores, arraste as lendas do marcador no modelo de imagem de vara para o marcador correspondente no vídeo capturado e solte o botão. Clique no ícone Rastreamento Automático.Se o sistema não rastrear com precisão marcadores ou o processo de rastreamento parar devido à perda do marcador, mude para o modo manual clicando no ícone Manual. Clique na legenda do marcador ausente na imagem da vara e no marcador correspondente no vídeo. Abra o aplicativo KineAnalyzer e carregue o arquivo.Vá para Exibir e clique no menu Editar marcador mestre. Ele abrirá a janela de edição do marcador. Clique no rótulo ou marco desejado na guia marcador e clique na cor desejada.Este processo designa cada marcador para um marco específico. Em seguida, na guia link", crie linhas que correspondam a cada membro clicando em dois marcadores consecutivamente. Atribua cores às linhas criadas selecionando a cor desejada na coluna Cor.Defina ângulos na guia ângulo". Depois de nomear o ângulo, atribua vetor A como linha de referência e Vetor B como a linha móvel, clicando nos marcadores correspondentes a cada marco. Em seguida, defina a direção do ângulo com um valor na seção de operação na mesma guia.Em seguida, na guia distância", defina o parâmetro de distância. Selecione dois marcadores correspondentes na seção Configuração de distância. Seis animais foram aleatoriamente atribuídos ao grupo de descarga, no qual os membros traseiros do animal foram descarregados pela cauda por duas semanas, ou para o grupo controle, no qual os animais foram deixados livres.As trajetórias articulares normalizadas para o joelho e tornozelo durante a fase de postura mostraram que o grupo descarregado apresentava mais extensões no joelho e tornozelo do que o grupo controle. Duas semanas após o descarregamento, medidas quantitativas como o ângulo do joelho no ângulo médio e o ângulo do tornozelo do grupo descarregado foram significativamente maiores do que as do grupo controle. A distância metatarso-quadril, que é praticamente equivalente à altura da articulação do quadril no meio da posição, também foi consideravelmente maior no grupo descarregado.Esse método deu aos pesquisadores os fundamentos de como determinar parâmetros de movimento conjunto. Dessa forma, eles podem criar estruturas específicas para abordar suas próprias questões de pesquisa.

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Research

JoVE Journal

Neuroscience

Neurociência

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Análise cinemática da marcha de sagital em camundongos C57BL/6 sujeitado a MOG35-55 induzido encefalomielite auto-imune Experimental

A avaliação precisa da resposta de dor em um modelo animal neuropática é crítica para investigar a fisiopatologia das doenças dor e desenvolver novos analgésicos. Apresentamos um método sensível e objetivo para determinar a função sensorial do roedor hind pata por um sistema de análise de marcha automática.

Análise de marcha automatizados em ratos com lesão crônica de constrição

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Análise de marcha de idade-dependente de perturbações Motor em camundongos com neurodegeneração

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Análise de Paw-Print de gravações contrastadas (PrAnCER): um sistema automatizado de análise de marcha de baixo custo e acesso aberto para avaliação de déficits motores

Aqui apresentamos um protocolo para coleta e análise da cinemática tridimensional da locomoção quadrupedal em roedores para estudos pré-clínicos.

Análise de marcha cinemática 3D para estudos pré-clínicos em roedores

A análise de pegada é uma alternativa de baixo custo para programas digitalizados de análise da marcha para pesquisadores que quantifiquem anormalidades de movimento em camundongos. Devido à sua velocidade, simplicidade e potencial longitudinal, é ideal para a fenotipagem comportamental de modelos de mouse.

Análise de marcha de baixo custo para fenotipagem comportamental de modelos de camundongo de doença neuromuscular

A análise automatizada da marcha é uma ferramenta viável para avaliar a recuperação funcional em modelos de roedores de lesão nervosa periférica e lesão de contusão medular. Embora exija apenas uma configuração para avaliar a função locomotor em vários modelos experimentais, o ajuste meticuloso e macio e o treinamento dos animais é altamente importante.

Análise automatizada da marcha para avaliar a recuperação funcional em roedores com lesão de contusão do nervo periférico ou da medula espinhal

Aqui descrevemos o sistema RatWalker, construído redesenhando o aparelho MouseWalker para acomodar o aumento do tamanho e peso dos ratos. Este sistema usa reflexão interna total frustrada (FTIR), captura de vídeo de alta velocidade e software de análise de acesso aberto para rastrear e quantificar os parâmetros da marcha.

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Fornecemos um protocolo para a avaliação do comportamento motor através de uma bateria de teste comportamental em ratos após lesão de esmagamento do nervo ciático.

Avaliação multifatorial do comportamento motor em ratos após lesão unilateral do esmagamento do nervo ciático

Um pipeline experimental para descrever quantitativamente o padrão locomotor de camundongos que caminham livremente usando a caixa de ferramentas MouseWalker (MW) é fornecido, variando de gravações de vídeo iniciais e rastreamento até análise pós-quantificação. Um modelo de lesão por contusão medular em camundongos é empregado para demonstrar a utilidade do sistema MW.

Uso do MouseWalker para Quantificar a Disfunção Locomotora em um Modelo de Lesão Medular em Camundongos

Aprenda a analisar a marcha tridimensional em ratos após descarga de membros posteriores usando rastreamento de movimento. Este protocolo padronizado permite avaliar alterações biomecânicas precisas em estudos de neurociência.

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