Асимметричная дорожка: Роман Поведенческая Анализ по изучению Asymmetric Locomotion

Здесь мы представляем протокол для количественной оценки точного шага у грызунов. Корковые и спинномозговые сигналы генератора паттернов необходимы для точной постановки стопы во время затрудненной локомоции. Здесь мы рассказываем о новой задаче ограниченной ходьбы, которая непосредственно исследует точное поведение при ходьбе.

В этом видео рассказывается о новом недорогом методе оценки асимметрии походки у крыс с использованием задачи точного позиционирования локомоторных конечностей. Продолжительность фаз в диапазоне скоростей ходьбы четвероногой походки используется для расчета индекса для оценки способностей животных. Наше обоснование состояло в том, чтобы разработать поведенческую задачу, которая количественно оценивает изменения в точном контроле симметричного локомоторного поведения.

Эта задача дает возможность различить вклад нисходящего пути в регуляцию фазы опорно-двигательного аппарата. Например, одновременная запись или стимуляция в моторной коре головного мозга будет считаться вкладом в модуляцию мышечных фаз в этой задаче. Соберите аппарат в виде пластикового ящика с открытым верхом и алюминиевыми опорами на каждом углу.

Включите раму, изготовленную из рифленых алюминиевых перил, чтобы обеспечить гибкие возможности для установки колышков. Расположение колышков определяет налагаемую на животное длину шага. В каждый из четырех углов поставьте 20-сантиметровую квадратную платформу.

Пространство между платформами должно вмещать расстояние, пройденное по крайней мере за один полный цикл шагов. Чтобы создать условие для походки, прикрепите к рельсам алюминиевые колышки. Они функционируют как опоры для ног для шага крысы.

Колышки должны быть предварительно согнуты на две целых в пяти сантиметрах от кончика, и должны быть диаметром один сантиметр. Закрепите колышки скользящими кронштейнами, которые можно отрегулировать с помощью отвертки, и, таким образом, точно расположите опоры для ног. После установки опор убедитесь, что расстояния расположены правильно и что они находятся на одном горизонтальном уровне.

Стандартизируйте положения колышков для трех шаговых задач. Сначала выполните задачу на симметричную моторику с длиной шага 15 сантиметров, установив длину левого и правого межшаговых шагов на семь целых пять десятых сантиметров. Во-вторых, создайте симметричное условие с вызовом между шагами, изменив эти длины на шесть сантиметров и, таким образом, изменив шаг на 12 сантиметров.

В-третьих, создайте ассиметричную задачу с длиной шага 15 сантиметров. Отрегулируйте положение между колышками, чтобы длина межшаговой резки была неравномерной на 20%Задача имеет две конфигурации: левый или правый междурядье короче. Таким образом, каждая сторона дорожки может представлять отдельное состояние походки.

Теперь сбоку от устройства расположите HD-камеру, которая может записывать 60 кадров в секунду. Отрегулируйте поле зрения так, чтобы оно охватывало около семи ступеней, и не включайте шаги, расположенные ближе всего к платформам. Во-первых, подготовьте учебную среду.

Установите длину межшаговых шагов на уровне всего одного сантиметра и разместите награду на каждой платформе. Теперь позвольте крысе свободно исследовать новую среду в течение примерно пяти минут. Затем проведите животное через колышек, вручив ему награду.

Когда крыса достигнет платформы, в дополнение к награде за еду, предоставьте устное вознаграждение и погладьте ее по спине. Идите прямо сюда, прямо сюда. Вы так близко.

После пяти тренировочных прогонов увеличьте расстояние между колышками на один-два сантиметра для следующих пяти прогонов. Цель состоит в том, чтобы постепенно увеличивать расстояние между колышками до тех пор, пока не будет достигнут симметричный 15-сантиметровый шаг. Если у крысы возникают проблемы с освоением задачи, это будет очевидно по непоследовательным шагам с частыми остановками и приседающей позой.

Всякий раз, когда увеличенное расстояние между колышками вызывает беспокойство или дискомфорт, просто верните колышки в прежнее положение и повторите этот уровень обучения. Можно тренировать, а затем тестировать одну и ту же крысу за один день, если крыса мотивирована. Когда крыса освоит задачу, ее походка будет последовательной, без остановок и оплошностей.

Его покачивание головой будет минимальным, спина будет выгнута, а хвост будет поднят. Однако быстрый шаг с небольшой изменчивостью скорости обычно является признаком того, что крыса использует галоп, а не ходьбу. Такое поведение следует предотвратить, обучив крысу двигаться с более низкой скоростью.

С точки зрения камеры важно, чтобы каждая конечность была видна в начале и смещении фазы позы. Когда все эти критерии соблюдены, можно приступать к тестированию. Для тестов используйте четыре стандартизированные конфигурации стержней с рандомизированным дизайном сеансов, включая перерывы, чтобы избежать адаптации к задаче.

Подробности указаны в текстовом протоколе. Сохраняйте видео и используйте программное обеспечение для редактирования видео, чтобы отобрать ходячие схватки для анализа. Скорость 60 кадров в секунду имеет важное значение для оценки задачи.

Для каждого подхода при ходьбе оценивайте начало и смещение кинематических фаз. Это можно сделать в различных программах на покадровой основе. В этом случае используется заказное программное обеспечение, написанное в MATLAB.

Начало стойки засчитывается при потере размытия движения. Смещение положения оценивается при появлении первых признаков размытия движения. После того, как все фазы колебания будут подсчитаны, постройте их как функцию соответствующего шага цикла с помощью скрипта MATLAB.

Данные были собраны у восьми испытуемых и проанализированы в соответствии с описанием. Ниже приведен анализ асимметрии для одного субъекта. Комбинированный анализ восьми испытуемых показывает, что, как правило, модуляция фазы положения передних конечностей была уменьшена для той стороны, для которой было предпочтительным условие передвижения, и наоборот.

ANOVA с консервативной коррекцией Бонферрони показала достоверную разницу между двумя асимметричными условиями в индексах асимметрии, включая индекс передней горизонтальной симметрии. Правая вертикальная асимметрия показала тенденцию к разнице между двумя условиями. Аналогичным образом, была обнаружена существенная разница в индексе диагональности между двумя асимметричными условиями.

Не было обнаружено различий в этом индексе между другими задачами, основанными на ANOVA с апостериорным t-критерием, и без альфа-коррекции. Животные модели фокального инсульта и амолезии спинного мозга вызывают двигательный дефицит, сходный с теми, которые наблюдаются клинически, и поражение кортикального отдела позвоночника таким образом препятствует этому точному пошаговому поведению. Это может привести к задержке начала последовательных локомоторных фаз, что согласуется с асимметрией как в соотношении длины шага, так и во времени поддержки одной конечности, наблюдаемой у пациентов после инсульта.

Животные, которые освоили эту задачу, в настоящее время являются основными для оценки опорно-двигательного аппарата в моделях корковых повреждений, таких как окклюзия средней мозговой артерии и черепно-мозговая травма.