Кинематика и наземные силы реакции Определение: Демонстрация Количественная опорно-двигательного способностей молодых взрослых, среднего возраста, и пожилые Крысы

В этом видео показана процедура измерения сил реакции земли и кинематики задних конечностей у свободно ведущих себя крыс. Сначала крыс обучают постоянно пересекать взлетно-посадочную полосу в обмен на еду. Затем светоотражающие маркеры размещаются на ключевых топографических анатомических ориентирах для задней конечности.

Видеозапись и данные о силе реакции земли собираются, когда животное передвигается в поисках пищи. Отражающие маркеры оцифровываются, а данные обрабатываются ретроспективно. Качественные и количественные различия в двигательных способностях наблюдаются у крыс с различными моделями заболеваний.

Здравствуйте, меня зовут Обри Уэбб. Я являюсь доцентом факультета ветеринарной медицины и Института мозга Гочкиса при Университете Калгари в Калгари, провинция Альберта, Канада. Основное преимущество этого метода по сравнению с существующими методами, такими как шкалы оценки локомотивов и другие конечные показатели, заключается в том, что этот метод предоставляет чувствительные, объективные, количественные данные, помогающие дифференцировать тонкие различия между группами локомотивных крыс.

Этот метод может помочь ответить на ключевые вопросы в области нейробиологии и ортопедии, например, каковы эффекты потенциального терапевтического средства. Применение этого метода распространяется на терапию различных моделей заболеваний, поскольку вероятность заявить об отсутствии эффекта при его наличии ограничена. Тем не менее, используя эту технику, этот метод дает представление о передвижении крысы.

Он также может быть применен к другим системам, таким как различные модели неврологических и ортопедических заболеваний у различных видов животных. Как правило, люди, плохо знакомые с этим методом, будут испытывать трудности, потому что биомеханический анализ требует значительного времени и терпения, а поскольку для устранения неполадок анализа данных требуются глубокие знания биомеханики, эта методология использовалась на многих видах в течение нескольких десятилетий, хотя только недавно она стала доступна для использования на грызунах из-за коммерчески доступного оборудования. Первым шагом в измерении локомоторных способностей крыс является обучение каждого животного пересечению плоской поверхности взлетно-посадочной полосы.

После получения крыс от соответствующего поставщика животных животные должны быть акклиматизированы к своему новому дому. На одну неделю. Во время этой акклиматизации поместите несколько Cheerios в клетку с крысами.

Животные ежедневного приготовления получают пищу, ограниченную для их поддержания, потребности в энергии для предотвращения ожирения и обеспечения мотивации к выполнению задачи в дальнейшем. Держите каждое животное в течение 10-15 минут ежедневно в течение одной недели в течение того же периода времени, поместите каждое животное на взлетно-посадочную полосу с Cheerios, расположенными на обоих концах. Когда животные привыкнут к окружающей среде, они начнут есть Cheerios.

Как только животное привыкнет есть Cheerios на взлетно-посадочной полосе, оно должно быть оперативно приучено бегать по всей длине взлетно-посадочной полосы для получения пищевого вознаграждения. Это достигается путем подбрасывания одной четверти чирио на противоположный конец взлетно-посадочной полосы, где находится крыса. Как только крыса съест это чирио, поместите еще одну четвертую чирио на другом конце взлетно-посадочной полосы.

Повторяйте это до тех пор, пока крыса не будет равномерно двигаться по взлетно-посадочной полосе с постоянной скоростью рыси. Теперь давайте разберемся, как проводить совместную позицию. Маркировка четыре.

Кинематический анализ конечностей ненадежен из-за сильно присевшей позы и последующего артефакта движения кожи, вызванного размещением маркеров кожи на четырех конечностях. Вместо этого кинематика передних конечностей должна быть достигнута с помощью рентгеновской кинематографии или рентгеноскопии. Поэтому в этом видео будет описано исключительно размещение маркера положения Hindin.

После того, как животное было обезболито, оббрейте задние конечности и спинную поверхность до уровня подвздошных гребней. Затем поместите животное в лежачее положение и поместите его задние конечности в приблизительное положение стоя, используя твердую упаковочную пену для поддержки его нетоксичным перманентным маркером. Самые краниальные части гребней подвздошной кости, большой трант бедренной кости, латеральный выступ большеберцовой кости, тарзальный сустав, а также дистальная и латеральная стороны пятой плюсневой кости.

Требуется ежедневное выделение ранее отмеченных анатомических ориентиров, так как крысы будут медленно удалять маркеры благодаря естественному поведению груминга. Теперь давайте посмотрим, как записывать данные. Поместите калибровочный объем в пределах заданной зоны взлетно-посадочной полосы.

С каждой из камер снимается один кадр калибровочного объема в пределах взлетно-посадочной полосы. Прежде чем начать сеанс записи, изучите вид с каждой камеры. Убедитесь, что поле зрения всех четырех камер одинаково и что оно включает в себя силовую пластину в центре и длину взлетно-посадочной полосы, достаточную для захвата двух шагов.

Все откалиброванные отметки по длине каждого из опросов оцифровываются. Этот этап калибровки имеет решающее значение перед сбором данных. Если калибровка выполнена неточно или не выполнена непосредственно перед сеансом записи, все полученные данные будут неточными и непригодными для использования.

Только после того, как будет допущена удовлетворительная ошибка при оцифровке, приступайте к сбору данных о локомотиве непосредственно перед размещением животного на взлетно-посадочной полосе. Запишите его вес и приклейте конические отражающие маркеры кожи к заранее заданным войлочным отметинам, сделанным на топографических ориентирах задних конечностей. После того, как маркеры будут размещены на задних конечностях, сядьте за компьютер и держите в руках маркер события, прикрепленный через моторную систему Vicon.

Использование откалиброванного файла в качестве шаблона позволяет сделать несколько файлов перед записью. Как правило, требуется от 25 до 30 файлов, чтобы обеспечить достаточное количество прогонов, то есть критерий включения и скорость. Как только файлы будут созданы, начните сбор данных.

Во-первых, предложите крысе перемещаться по взлетно-посадочной полосе, бросив по одной четвертой части Cheerios на обоих концах взлетно-посадочной полосы с тщательной координацией и расчетом времени. Маркер события срабатывает в начале и непосредственно перед тем, как крыса успешно завершит проход по взлетно-посадочной полосе. После изучения грубой реакции грунта, трассировки силы и после записи того, левая или правая конечность, удар по силовой пластине, сохраните и закройте файл.

Должно быть зафиксировано равное количество ударов по силовой пластине левой и правой конечности. Процесс записи данных из данного прогона повторяется до тех пор, пока не будет зарегистрировано достаточное количество прогонов. Теперь давайте посмотрим, как анализировать данные о прогонах после завершения сбора данных по кинематике и силам реакции земли, каждый забег каждого животного должен быть оценен на скорость с помощью программного обеспечения vicon modus, двух относительно фиксированных маркеров.

Например, крылья подвздошной кишки можно использовать для оценки виртуальной точки между маркерами. При этом можно рассчитать скорость этой виртуальной точки в горизонтальном направлении, учитываются только те забеги, где животное движется со скоростью от 60 до 90 сантиметров в секунду. Для анализа необходимо минимум 10 прогонов.

Пять заездов, где левая конечность соприкасается с силовой платформой, и пять заездов, где правая конечность соприкасается с силовой платформой. После того, как для каждого животного определены допустимые пробежки, необходимо завершить оцифровку оставшихся маркеров кожи, чтобы компенсировать движение кожи. Оценка артефакта над коленом положения колена рассчитывается с использованием триангуляции, тазобедренного, коленного и H-образных углов суставов.

Скорости и ускорения определяются, также можно оценить стойку и время замаха. Одновременно собранные данные о силе реакции грунта анализируются с помощью одного и того же программного обеспечения, могут быть рассчитаны различные переменные для сил в каждом из трех ортогональных направлений. Одновременно собранные данные о силе реакции грунта Используя одно и то же программное обеспечение, можно рассчитать множество переменных для сил в каждом из трех ортогональных направлений.

Теперь мы покажем некоторые репрезентативные результаты, чтобы представить полезность этой формы анализа локомотивов. Кинематика и силы наземной реакции были определены для молодых, средних и престарелых самок крыс-крыс. В результате этого анализа были обнаружены возрастные различия для самок крыс-жистеров.

В частности, анализ силы реакции грунта показывает, что у престарелых крыс снижена способность торможения четырех конечностей и они склонны больше использовать задние конечности для боковой стабилизации по сравнению с другими группами животных, кинематический анализ не выявил каких-либо статистических различий между каждой группой. Хотя демонстрирует, что кинематика может быть легко зарегистрирована практически с любого возраста крыс при попытке выполнить эту процедуру. Важно взвесить животное непосредственно перед или сразу после сбора данных и тщательно откалибровать систему перед сбором данных после этой процедуры.

Другие методы, такие как клиническая электрофизиология на всех животных, могут быть использованы для ответа на дополнительные вопросы. Например, связаны ли результаты кинематической и основной реакции с регенерацией нейронов или какой-либо другой более широкой формой нейроанатомической пластичности, например, в регенерации периферических нервов? После просмотра этого видео у вас должно сложиться хорошее представление о том, как собирать данные о силе реакции земли и кинематических данных задних конечностей от свободно ведущих себя крыс с помощью коммерчески доступного оборудования.