Paw-Print Анализ контрастно-расширенных записей (PrAnCER): Низкая стоимость, открытый доступ Автоматизированная система анализа gait для оценки дефицита двигателя

Мы представляем новую систему анализа походки, которая является удобной, доступной и точной альтернативой коммерческим системам походки. Использование полупрозрачного пола при правильном освещении создает высокие контрастные отпечатки лап, заслоняя тело животного. Наша система может быть использована для оценки двигательной функции в широком диапазоне травм и моделей заболеваний, таких как повреждение спинного мозга или нерва, нейродегенеративные заболевания и нервно-мышечные расстройства.

И наш походка аппарата и автоматизированной программы PrAnCER могут быть легко адаптированы к различным установкам или животных моделей. Чтобы создать походка анализа дорожки, место ясно плексигласа прилагается дорожка на ясном полу плексигласа и покрыть пол с куском 16-фунтовый проект пергамента сократить до той же ширины, как дорожка. Затем поместите камеру с по крайней мере 30 кадров в секунду частоту кадров прямо под дорожку, чтобы захватить середину трека и обеспечить полосу 12-вольтового света, излучающего диодные огни с 18 светоизлучающих диодов на фут примерно в двух дюймах от и один дюйм выше пола дорожки для устранения трека.

Чтобы приутужить животных к дорожке, поместите крысу домой клетку на уровне поверхности в конце походки дорожки, чтобы служить в качестве коробки цели и позволить крысе ходить от руки вниз по длине дорожки к домашней клетке. Крысы часто останавливаются в конце дорожки, чтобы осмотреться, прежде чем прыгать вниз в домашнюю клетку. Если крыса занимает больше одной минуты, чтобы выйти из дорожки, поощрять животное, чтобы войти в домашнюю клетку с нежным толчок.

Если крыса поворачивается, используйте небольшой кусочек плексигласа, чтобы заблокировать стартовый конец дорожки. Когда крысы комфортно пересечения дорожки в устойчивом темпе без замораживания, настроить настройки на веб-камеру программного обеспечения для достижения четкой картины лапы печатает и записывать каждый запуск отдельно, маркировка работает надлежащим образом для использования с автоматизированной программой анализа. Подтвердив, что на пергаменте нет пятен или мусора, начните запись за несколько секунд до того, как крыса войдет в дорожку и остановится, как только крыса выйдет из дорожки и войдет в домашнюю клетку.

Важно убедиться, что записанные видео захватывают по крайней мере четыре последовательных шага, которые происходят без паузы или ускорения, чтобы точно отражать двигательную функцию животного. Протрите вниз по дорожке с этанолом после каждой крысы, заменив пергамент по мере необходимости. Для анализа записей походки поместите все видео, которые будут проанализированы в одной папке, и запустите анализ отпечатков лап контрастных записей, или PrAnCER, Python скрипт.

В всплывающем меню нажмите выберите папку, чтобы выбрать папку видео и выбрать соответствующие пользовательские параметры для анализа по желанию. Нажмите продолжить, когда закончите. Чтобы определить область интереса на изображении дорожки, слева нажмите, чтобы определить верхний край и правый щелчок, чтобы определить нижний край.

Если поле, которое появляется правильно, нажмите N, чтобы продолжить. Программа будет работать автоматически. После завершения PrAnCER нажмите введите терминал, чтобы завершить программу.

Затем вручную просмотрите вывод изображений PrAnCER, выдев скрипт Python, графический пользовательский интерфейс Gait Editor и выбрав соответствующий файл MP4 для каждого видео. Исправлять любые неправильно идентифицированные или объединенные отпечатки по мере необходимости. Чтобы извлечь пространственные и временные параметры походки, запустите анализатор параметров скрипта Python и выберите количество задних отпечатков для анализа и папку видео для анализа.

Затем нажмите продолжить вывод файла csv для каждого видео, содержащего ряд общих параметров походки. Хотя это и не идентично ручной скоринга, PrAnCER выполняет с высокой точностью и генерирует надежные меры походки. Результаты группы контрольных видео показаны здесь для сравнения.

Анализ длины шага PrAnCER существенно не отличался от ручного скоринга, однако в базе измерения поддержки наблюдалась существенная разница. Это, вероятно, связано с различиями в выборе центрирования, а не из-за ошибок обнаружения. У животных, обработанных высокодозным галоперидолом, наблюдается значительное увеличение длины шага и максимальной зоны контакта.

Звери, учитывая низкие дозы галоперидола также демонстрируют значительное увеличение продолжительности позиции и максимальной области контакта. Кроме того, существует значительная разница между высокими и низкими дозами галоперидола условия в базе поддержки, максимальная площадь контакта, и интерлимб расстояние походки параметров. В то время как PrAnCER уже анализирует многие общие параметры spatiotemporal походки, код может быть изменен для оценки любых дополнительных характеристик походки, которые желает пользователь.

Мы надеемся, что наша система сделает анализ походки более доступным для исследователей, которые хотели бы простой и доступный способ измерения двигательной функции.