Применение системы RatWalker для анализа походки в генетической крысиной модели болезни Паркинсона

Здесь мы описываем систему RatWalker, построенную путем перепроектирования аппарата MouseWalker для размещения увеличенных размеров и веса крыс. Эта система использует разочарованное полное внутреннее отражение (FTIR), высокоскоростной захват видео и программное обеспечение для анализа с открытым доступом для отслеживания и количественной оценки параметров походки.

Этот метод позволяет воспроизводимо количественно оценить различия в параметрах походки. Параметры походки могут быть оценены у свободно ходячих грызунов, и техника не полагается на инвазивные шаги, такие как погружение ног чернилами. Продемонстрировать процедуру будет Бен Ламберти.

Начните с размещения домашней клетки в конце дорожки перед началом каждого пробега, чтобы служить положительным сигналом для крысы, чтобы пересечь дорожку. Выключите свет в комнате. Включите камеру и начните запись за несколько секунд до того, как крыса будет помещена на платформу.

Установив вольер, поместите крысу в конце дорожки, напротив домашней клетки, и позвольте ей ходить по дорожке невынужденным образом. Прекратите запись, как только животное достигнет конечной точки дорожки. Очистите дорожку, используя 70% этанол и неабразивное полотенце между пробежками и после того, как животное мочится или испражняется.

Затем дайте этанолу испариться перед введением другого животного. Пропустите крыс через дорожку в общей сложности семь раз в течение каждого периода наблюдения, принимая первые три пробега, которые оцениваются, как проходные для анализа. Оцените бег как проходной, если животное делает четыре или более последовательных шага в направлении домашней клетки без перерыва из-за груминга, паузы или ошибочных движений.

Анализ походки был проведен на самцах крыс дикого типа и Parkin DKO в двухмесячном возрасте, чтобы определить, может ли использование кинематического анализа походки выявить тонкие двигательные нарушения до появления грубых двигательных проблем. Несмотря на увеличенный вес крыс DKO, давление ног, приложенное к поверхности ходьбы, не изменилось. После оценки нескольких параметров походки в зависимости от скорости ходьбы было обнаружено, что скорость ходьбы и длина шага схожи между крысами дикого типа и DKO.

Различия между крысами дикого типа и DKO стали очевидными в фазе стойки и продолжительности качелей на более медленных скоростях ходьбы. Часть цикла шага, где нога находится в фазе стоя, была фактором нагрузки. Больше времени было потрачено на фазу свинга, чем на фазу стойки, поскольку коэффициент дежурства уменьшился.

Кроме того, в то время как скорость качелей увеличивалась с увеличением скорости у диких животных, корреляция была притуплена у крыс DKO. Анализ походки FTIR также использовался для создания графиков следов фазы стойки каждой ноги относительно тела у свободно ходячих крыс. При сравнении положения лапы наблюдались значительные изменения AEP и PEP.

Несколько дополнительных параметров были значительно изменены у крыс DKO по сравнению с диким типом. Скорость поворота как левой, так и правой задних конечностей была увеличена у крыс DKO, в то время как продолжительность колебаний как левых, так и правых задних конечностей была уменьшена. Последовательная настройка оборудования, включая положение камеры по отношению к RatWalker, важна для успешной реализации этого протокола.

После выполнения этого протокола животные доступны для любого дополнительного поведения или необходимых экспериментальных конечных точек. Например, изменения походки могут быть коррелированы с гистологическими изменениями. Этот метод может быть использован для оценки походки в других моделях грызунов без БП, таких как модели тревоги и депрессии.