Оценка передних конечностей функции после одностороннего шейки SCI используя Novel Задачи: Лимб Шаг чередование, Постуральной Нестабильность и макаронные изделия Обращение

Общая цель данной процедуры заключается в оценке функционального дефицита и восстановления после травмы шейного отдела спинного мозга. Для этого сначала животных приучают к манипуляциям и условиям тестирования. Затем оценивается способность крыс к попеременному переступанию конечностей.

Затем животных тестируют на способность реагировать на изменения центра тяжести и соответствующим образом корректировать позу. В завершение анализируется функция четырех лап и четырех конечностей во время выполнения задачи на мелкую моторику, которая требует от животных поедания макарон. В конечном итоге можно получить результаты, демонстрирующие различия в дефиците после повреждения шейного отдела спинного мозга, что позволяет группировать животных на основе их функционального дефицита, который коррелирует с их анатомическими особенностями.

Основным преимуществом описанных здесь методов по сравнению с другими существующими методами, такими как анализ отпечатков лап (footprint gate analysis), является то, что они гораздо проще в использовании и не требуют дорогостоящего оборудования или программного обеспечения. Эти методы позволяют оценить функциональное восстановление после повреждения спинного мозга, но они также могут быть использованы для других моделей заболеваний, таких как болезнь Паркинсона, инсульт или другие неврологические расстройства, вызывающие двигательный дефицит. Животные, используемые в данном исследовании, должны иметь латеральное повреждение спинного мозга на уровне C3-C4 за две-три недели до проведения операции. Проведите акклиматизацию животных к процедурам обращения и к условиям тестирования; поверхность в зоне тестирования должна быть покрыта наждачной бумагой, чтобы предотвратить проскальзывание, упирание или волочение четырех конечностей.

Тест на попеременную смену шагов четырех конечностей позволяет определить, использует ли животное обе передние конечности; этот тест можно проводить ежедневно перед началом процедуры, чтобы убедиться, что животное перестало сопротивляться и его мышцы расслаблены. Затем удержите животное на столе в положении с опорой только на передние конечности (поза «тачки»), когда тело расположено под углом почти 90 градусов к поверхности стола. Как только животное расслабится в ваших руках, подтолкните его вперед, чтобы оно начало двигаться по поверхности стола.

Определите и зафиксируйте, чередует ли крыса использование передних конечностей при перемещении по поверхности. Повторите этот тест не менее двух раз, удерживая животное одной рукой, а затем еще два раза, удерживая его другой рукой.

Если крыса успешно продемонстрировала чередование шагов, проведите тест повторно, введя пятисекундную паузу после первого шага, чтобы определить, сохраняется ли паттерн чередования после задержки. Отметьте результаты и занесите их в оценочный лист. Тест на постуральную неустойчивость определяет расстояние, которое животное должно пройти, сделав шаг передней конечностью для восстановления равновесия.

Аналогично тесту на чередование, перед началом процедуры животное должно снять мышечное напряжение. Используя стол, покрытый наждачной бумагой, заставьте животное принять позу «тачки», при которой тело находится под углом почти 90 градусов к поверхности стола; при этом одну из передних конечностей следует слегка прижать к туловищу животного, а нос совместить с нулевой линией при взгляде сверху. Затем переместите крысу вперед. Это сместит центр тяжести животного и стимулирует его сделать шаг для восстановления равновесия.

Определите новое положение носа после того, как крыса сделает два шага, и используйте среднее значение этих двух шагов как расстояние, необходимое для фиксации шага. Запишите результаты в бланке оценки теста на постуральную нестабильность, приведенном в текстовом протоколе. Протестируйте каждую конечность пять раз.

Тест на манипуляцию с пастой позволит измерить время, необходимое для поедания стандартного кусочка пасты, а также предпочтение лапы во время каждого сеанса. За одну-две недели до операции давайте крысе по пять-шесть кусочков тонких спагетти длиной 4,0 сантиметра ежедневно в ее домашней клетке, чтобы подготовить животное к базовым измерениям. Затем поместите крысу в тестовую камеру и положите кусочки пасты у передней стенки камеры, где можно будет легко наблюдать за использованием ее четырех конечностей. После этого зафиксируйте время, затраченное на поедание каждого кусочка пасты.

Позвольте животному съесть не менее трех кусочков за одну сессию. Если животное делает паузу во время еды, остановите отсчет времени. Снова запустите отсчет времени, когда животное продолжит есть.

Как только крыса в течение как минимум трех дней тренировок демонстрирует стабильное время поедания макарон, животное считается готовым к базовой записи для сбора данных. Разместите кусочки макарон на полу перед камерой, используя предоставленный в текстовом протоколе лист оценки манипуляций с макаронами. Зафиксируйте время, за которое крыса съедает кусочек макарон, какие передние конечности были задействованы и положение передних конечностей, как показано здесь, с использованием теста на чередование шагов передних конечностей. После хирургического повреждения спинного мозга только 50% животных смогли чередовать использование передних конечностей, и 50% из успешно чередовавших смогли делать это после пятисекундной задержки.

Сопоставление полученных результатов с анатомическими исследованиями показало, что у животных, сохранивших способность к попеременному шагу, площадь сохраненного кортикоспинального тракта и задних столбов на контралезионной стороне значительно выше; это указывает на то, что тест на попеременность шагов передних конечностей может предсказывать как степень тяжести поражения, так и односторонний характер поражений. Использование данного теста позволит разделить группы в зависимости от тяжести поражения. Например, показатели по шкале локомоции четырех конечностей могут быть разделены по степени тяжести поражения для получения более четких результатов.

Представленные здесь данные, полученные в ходе теста на постуральную неустойчивость, демонстрируют изменения в ипсилатеральных, пораженных и контралатеральных конечностях после травмы спинного мозга. Односторонние поражения спинного мозга могут вызвать изменения не только в нарушенной или пораженной конечности, но и в здоровой конечности. Использование теста на постуральную неустойчивость после травмы шейного отдела спинного мозга показало наличие значимого эффекта от статуса поражения.

Кроме того, смещение конечности было значительно больше на ипсилатеральной стороне поражения у поврежденных животных по сравнению с животными после ложнооперации. В то время как расстояние смещения на контралатеральной стороне поражения передней конечности было намного меньше по сравнению с животными из контрольной группы, как показано на этом рисунке в хронические временные точки после травмы, как животные из группы ложнооперации, так и животные из группы с поражением затратили примерно одинаковое количество времени на поедание пасты. Однако, если и животные из группы ложнооперации, и животные-альтернаторы из группы с поражением ели пасту обеими лапами в течение периода тестирования, то меньший процент тяжело поврежденных животных-неальтернаторов был способен использовать свои ипсилатеральные передние конечности для поедания пасты.

При правильном выполнении эти тесты могут быть проведены менее чем за пять минут на одну крысу. Описанные здесь поведенческие тесты можно использовать в сочетании с другими существующими поведенческими тестами, такими как тесты на промахивание лапой, тест с цилиндром на предпочтение лапы, а также тесты по шкале локомоторной функции конечностей для полной оценки ипсилатеральной и контралатеральной функций конечностей после травмы шейного отдела спинного мозга.