Использование MouseWalker для количественной оценки локомоторной дисфункции в мышиной модели травмы спинного мозга
24 марта 2023 г.
Предоставляется экспериментальный конвейер для количественного описания локомоторного паттерна свободно ходящих мышей с использованием набора инструментов MouseWalker (MW), начиная от первоначальных видеозаписей и отслеживания и заканчивая постколичественным анализом. Модель ушиба спинного мозга у мышей используется для демонстрации полезности системы MW.
В этом исследовании мы используем мышиную модель повреждения спинного мозга, чтобы выявить способы содействия восстановлению спинного мозга, которые могут привести к эффективному двигательному и функциональному сенсорному восстановлению. С помощью ходунков мы можем сделать шаг вперед к более количественному анализу восстановления спинного мозга, объединив несколько графических выходов и кинематических параметров с набором инструментов постколичественной оценки. Высококачественные видеокамеры и сложные программные пакеты позволяют более точно и количественно описывать двигательную активность.
Хорошим примером этого является ходунок для мыши. В настоящее время существуют две основные проблемы. Во-первых, способность лабораторий внедрять эти технологии в свой экспериментальный конвейер.
А во-вторых, сократить время и этапы от видеозаписи до генерации данных. Мы поняли, что стандартных протоколов недостаточно для описания всех дефицитов опорно-двигательного аппарата, которые мы наблюдаем после травмы спинного мозга. Мы также обнаружили, что ходунки для мыши помогли нам измерить координацию, один из самых сложных параметров для оценки в стандартных тестах.
Здесь не только бесплатное программное обеспечение с открытым исходным кодом, но и аппаратное обеспечение легко собрать из несложных материалов. Мы также предоставляем инструменты с открытым исходным кодом для анализа данных ходунков мыши. Ходунки для мыши являются ценным методом для изучения других двигательных или двигательных дисфункций, а не только травмы спинного мозга.
Его также можно использовать в сочетании с уже установленными протоколами поведения.
Просмотрите полный транскрипт и получите доступ к тысячам научных видео
Обзор
В данном исследовании представлен экспериментальный алгоритм количественного анализа паттернов локомоции свободно передвигающихся мышей с использованием инструментария MouseWalker (MW). Для демонстрации эффективности системы MW в оценке восстановления локомоторных функций после повреждений спинного мозга в работе используется модель контузионной травмы спинного мозга.
Основные компоненты исследования
Область науки
- Нейронаука
- Поведенческий анализ
- Исследования травм спинного мозга
Теоретическая часть
- Оценка двигательных нарушений имеет решающее значение для понимания травм спинного мозга.
- Стандартные протоколы часто оказываются недостаточными для описания сложных локомоторных дефицитов.
- Система MouseWalker позволяет проводить более количественный и графический анализ.
- Измерения координации затруднены при использовании стандартных тестов, что обуславливает необходимость применения передовых инструментов.
Цель исследования
- Углубить понимание механизмов восстановления спинного мозга с помощью количественной оценки локомоции.
- Использовать систему MouseWalker в качестве эффективного инструмента для измерения двигательной активности и координации.
- Оптимизировать процесс получения данных — от видеозаписи до анализа.
Используемые методы
- Инструментарий MouseWalker для анализа паттернов локомоции у свободно передвигающихся мышей.
- Мышиная модель повреждения спинного мозга с акцентом на оценку показателей восстановления.
- Использование современного программного обеспечения и инструментов видеоанализа.
- Стандартные протоколы и инструменты с открытым исходным кодом, облегчающие анализ данных.
Основные результаты
- Продемонстрировано, что система MouseWalker эффективно измеряет координацию — параметр, который трудно поддается оценке при использовании стандартных тестов.
- Получены количественные данные о локомоторном дефиците и восстановлении после травмы спинного мозга.
- Подход был валидирован путем подтверждения его применимости к различным моторным дисфункциям, что указывает на его широкую значимость.
Выводы
- В исследовании подчеркивается, что MouseWalker является ценным методом изучения моторных дисфункций.
- Данный подход расширяет количественное понимание механизмов восстановления локомоторных функций.
- Результаты применимы и к другим областям исследования моторных нарушений, помимо травм спинного мозга.
Часто задаваемые вопросы
Практическая значимость для промышленности
Количественный анализ походки с использованием системы MouseWalker восполняет критический пробел в доклинических исследованиях травм спинного мозга, обеспечивая точное измерение локомоторного дефицита и восстановления. Эта возможность повышает прогностическую достоверность оценки терапевтического эффекта и способствует надежной валидации мишеней для восстановления двигательной функции. Интеграция детальных кинематических данных в процесс разработки позволяет принимать обоснованные решения по продвижению проектов с учетом рисков и проведению приоритизации портфеля.
Стратегическое применение в биофармацевтических исследованиях и разработках
Ранние этапы поиска и валидация мишени
- Позволяет объективно проверить терапевтические гипотезы, направленные на восстановление двигательных цепей.
- Обеспечивает функциональную валидацию мишеней с помощью количественных показателей локомоции и координации.
- Повышает прогностическую достоверность за счет выявления незначительных фенотипических изменений после вмешательства.
Скрининг и разработка анализа
- Подготовка валидированных моделей животных для последующего скрининга нейрорегенеративных соединений.
- Стандартизация тестов на походку и координацию для обеспечения воспроизводимости и сравнимости результатов между исследованиями.
- Получение количественных данных, подходящих для высокопроизводительного скрининга и отбора на основе анализа данных.
Трансляционные и доклинические исследования
- Соотносит доклинические конечные точки с функциональными результатами, значимыми для заболевания в моделях повреждения спинного мозга.
- Обеспечивает непрерывность процесса от этапа поиска до доклинической валидации за счет интеграции поведенческих и кинематических данных.
- Поддерживает продвижение проекта с учетом рисков, предоставляя надежные количественные показатели восстановления двигательных функций.
Интеграция конвейеров и рабочих процессов
Система MouseWalker встраивается в континуум от ранних этапов поиска до доклинических исследований, позволяя проводить проверку гипотез, валидацию мишеней и трансляционную оценку стратегий восстановления моторных функций.
- Фундаментальная биология: способствует снижению рисков при изучении механизмов путем количественной оценки функциональных результатов вмешательств в спинномозговые цепи.
- Скрининг: обеспечивает воспроизводимые количественные показатели походки и координации для оценки соединений.
- Аналитика: предоставляет кинематические и графические данные для статистического сравнения экспериментальных групп.
- Трансляционные исследования: связывает этапы фундаментальных открытий и доклинических исследований, приводя результаты на животных моделях в соответствие с клиническими конечными точками двигательной функции.
- Корпоративное использование: предлагает масштабируемую платформу с открытым исходным кодом, адаптируемую для различных исследований двигательных нарушений.
Операционное и корпоративное воздействие
- Научная ценность: Повышает прогностическую достоверность и снижает механистическую неоднозначность в исследованиях восстановления двигательных функций.
- Операционная ценность: Повышает стандартизацию, воспроизводимость и масштабируемость тестов локомоторной активности.
- Стратегическая ценность: Обосновывает решения о продолжении или прекращении разработки (go/no-go) и повышает эффективность использования капитала за счет предоставления надежных функциональных конечных точек.
- Влияние на портфель: Обеспечивает приоритезацию программ нейрорегенерации и восстановления двигательных функций с учетом рисков.
Особенности реализации
- Требуется опыт в области поведенческой нейробиологии и количественного анализа данных.
- Необходима система видеозахвата высокого качества и совместимая инфраструктура аналитического программного обеспечения.
- Требуется стандартизация между исследовательскими группами для обеспечения согласованности протокола и сопоставимости данных.
- Метод adaptable для различных моделей моторных нарушений у грызунов при минимальной сложности оборудования.
- Результаты зависят от строгого планирования эксперимента для обеспечения значимости статистических показателей.
