L'utilisation de Rotorod comme une méthode pour l'analyse qualitative de la marche chez le rat

Summary

Le test rotorod est utilisée pour évaluer l'état du moteur dans le mouvement de la marche des rats analogique hémi-Parkinson.

Abstract

Le test rotorod, dans laquelle les animaux marchent sur un tambour rotatif, est largement utilisé pour évaluer l'état du moteur chez les rongeurs de laboratoire. La performance est mesurée par la durée que l'animal reste en place sur le tambour en fonction de la vitesse du tambour. Nous rapportons ici que la tâche fournit une riche source d'informations sur les aspects qualitatifs des mouvements de marche. Parce que les mouvements sont effectués dans un endroit fixe, elles peuvent facilement être examiné en utilisant des méthodes à haute vitesse d'enregistrement vidéo. La présente étude visait à examiner le potentiel de la rotorod pour révéler des changements qualitatifs dans les mouvements de la marche des rats analogique hémi-Parkinson, produit par l'injection de 6-hydroxydopamine (6-OHDA) dans le faisceau droit nigrostrié à épuiser la dopamine nigro (DA ). À compter du jour suivant la chirurgie, puis périodiquement au cours des deux prochains mois, les rats ont été filmées à partir des vues frontales, latérales et postérieures comme ils marchaient sur la rotorod. Comportement est analysé par image par image rediffusion des enregistrements vidéo. Les échelles d'évaluation du comportement de l'intensification indiqué que les rats hémi-Parkinson étaient chroniquement déficients dans leur posture et de l'utilisation des membres controlatérale à l'AD-épuisement. Les membres controlatéraux non seulement affiché des anomalies de posture et du mouvement, ils ont moins participé au lancement et au maintien de propulsion que ne les membres homolatéraux. Ces résultats ne révèlent pas seulement des nouveaux déficits secondaires à unilatérales DA-épuisement des ressources, mais aussi montrer que la rotorod peut fournir un outil robuste pour l'analyse qualitative du mouvement.

Protocol

Appareil de marche Rotorod

Le rotorod était un cylindre rotatif, 4 cm de diamètre, 35 cm fixée au-dessus du sol et fermé par plexiglas transparent. Le cylindre a été rotorod recouverts d'un revêtement en caoutchouc texturé, ce qui facilite la traction. Le plancher de l'appareil était couvert d'une couche de mousse pour éviter les blessures lorsque les animaux ont diminué. Un petit moteur électrique fourni d'alimentation pour allumer l'rotorod via une courroie en caoutchouc. Le rotorod a été mis à tourner une fois tous les 5 s.

Les enregistrements vidéo et de la cinématique

Une caméra vidéo haute vitesse numérique a été utilisé pour filmer les animaux, en utilisant une vitesse d'obturation d'un 1000 d'une seconde. La face avant, latérale et arrière, vues ont été filmés alors que l'animal se promenait sur le rotorod. Une à deux bras de Nikon, la source de lumière froide MII et un jeu de lumières à fibres optiques ont été utilisées pour fournir un éclairage suffisant pendant l'enregistrement. Les enregistrements ont été analysés image par image à l'aide d'un Sony DSR 20 DV CAM pont. Les images vidéo ont été capturés en utilisant une carte d'acquisition vidéo et l'ordinateur Macintosh.

Procédure d'essai et d'analyse

Afin d'évaluer les différences entre les mouvements de marche de la 6-OHDA et les rats témoins, les enregistrements vidéo à partir de post-chirurgicale jours 15 - 30 (après tout la récupération de la lésion pourrait s'attendre à être largement complet) ont été examinés par deux indépendants observateurs aveugles à des conditions expérimentales. Le nigrostrié 6-OHDA lésion a été provoquée dans l'hémisphère droit, résultant des dépréciations durables dans l'avant-gauche et des membres postérieurs. Une échelle de notation a été développé pour la posture du taux de rats et de l'intensification des mouvements des membres antérieurs (Whishaw et al., 2003). Cinq composantes de marcher ont été notés:

1. la posture, la cote de la posture a été faite en examinant la position du rat sur ​​le tambour;
2. levage et la libération, la partie du cycle de l'intensification dans lequel la patte a été levé à partir du tambour;
3. effectuer, la partie du cycle de l'intensification dans laquelle le membre a eu lieu au-dessus du tambour comme le rat avancé;
4. l'avance, la portion de la portée dans laquelle le membre a été étendu à reprendre contact avec le tambour, et
5. placement, dans laquelle la patte arrière a été placé sur le tambour.

Les critères suivants ont été utilisés pour définir un mouvement normal:

• La posture: Le corps du rat a été orientée sur le tambour avec la tête haute.
• Ascenseur et la libération: L'épaule, le coude et le poignet sont fléchis élever la patte de la surface du tambour.
• Carry: La patte est maintenue au-dessus de la surface du tambour, les chiffres sont vaguement fléchis, et les conseils chiffres sont centrés sur la ligne médiane du corps. Advance: Le membre est tendue vers l'avant avec les chiffres de passer d'une position de demi-fléchie à une position étendue et ouverte.
• Placement: Le membre est étendu à l'épaule, du coude et du poignet et les doigts sont ouverts à placer la patte avant et sur ​​la surface du tambour, avec 2 chiffres (deuxième chiffre de la ligne médiane), situé à peu près au centre de l'est du rat corps.

Chaque mouvement a été évalué sur une échelle de 3 points: 1 = / le mouvement ressemblait à celle d'un rat témoin, 0,5 = / le mouvement semblait légèrement anormale, et 0 = / le mouvement était nettement anormal (Whishaw et al, 2003).. Cette échelle d'évaluation a ensuite été utilisé pour évaluer les cinq mouvements intensification de chaque rat à des jours postopératoires 1, 3, 5, 7, 9 et 15. Les scores des cinq mesures ont été moyennées pour chaque rat à chaque jour, et les résultats soumis à une analyse de variance avec des journées comme une mesure répétée.

Vue d'ensemble des rotorod marcher dans la 6-OHDA et les rats de contrôle

L'échelle de notation mouvement a été appliquée à des séances de tests post-opératoire pour l'analyse de mouvement qualitatif. Pendant les séances d'essai, le groupe lésion 6-OHDA obtenu des scores significativement plus bas que le groupe contrôle, F (1,8) = 33,2, p <0,001, mais il n'y avait aucun effet significatif de la Journée Test, il n'y avait pas un groupe important par l'interaction Journée Test. Les scores de marcher ont ensuite été analysés séparément avec le membre antérieur comme une variable (pour le rat 6-OHDA la patte avant controlatéral à la lésion par rapport au membre antérieur ipsilatéral à la lésion, car les rats témoins, la patte gauche vs la patte droite). Il y avait un effet significatif de la patte avant, F (1,40) = 15,8, p <0,01, et il y avait une interaction significative du Groupe par des membres antérieurs, F (1,40) = 15,0, p <0,01. Suivi tests-t ont indiqué que le membre antérieur controlatéral à la lésion du groupe 6-OHDA obtenu des scores significativement plus faible que la patte avant ipsilatérale à la lésion ou les membres antérieurs des rats témoins, qui ne diffèrent pas. Afin de déterminer quels composants du mouvement a contribué à la mauvaise scores obtenus par le groupe 6-OHDA, les mesures de la postureet les composantes individuelles du cycle de l'intensification de la forelimbs ipsilatérale et controlatérale du groupe 6-OHDA ont été comparés aux valeurs obtenues à partir des rats témoins. Le groupe 6-OHDA différaient dans la posture et de tous les composants intensification faite par le membre controlatéral, mais aucun des composants du membre ipsilatéral (p <0,05).

Les différences qualitatives et descriptives dans la posture de contrôle et de 6-OHDA chez le rat

Dans un rat de contrôle, la tête est maintenue dans une position horizontale, et l'avant bras soutenant et membres postérieurs chevaucher le tambour formant un arc de soutien. Les rats 6-OHDA généralement marchaient la tête en bas avec leurs pattes avant avec facultés affaiblies (face au spectateur) positionné rapprocher et plus haut sur la surface du tambour que les produits pour les membres homolatéraux ou les membres de rats témoins (voir la vidéo pour un rat de contrôle avec score "1" pour la posture, et un animal lésion 6-OHDA avec un score de «0»). Généralement, l'anomalie de position peuvent être vus sur un regard de la position relative de la tête d'un rat.

Forelimb intensification

Dans la séquence de contrôle, l'intensification des membres antérieurs est soulevé par la flexion de l'épaule, du coude et du poignet. Comme le membre est levé, les chiffres sont vaguement fléchi, et le membre est soulevé bien au-dessus de la surface du tambour. Lorsque le membre est avancé, il est prorogé au niveau des épaules, du coude et du poignet et comme il est placé les chiffres sont étendues et ouvertes. En comparaison avec les rats témoins, l'amplitude de toutes les composantes du rat DA appauvri controlatéral à la lésion des membres est atténué. Le membre libère le tambour plus tard, est levé moins, et est avancé une distance plus courte que la patte avant le contrôle. En outre, lorsque le membre est levé, les chiffres sont fléchis plus, et quand le membre est placé, les chiffres sont étendues et ouvertes moins que ceux d'un rat témoin. La patte avant la levée du contrôle une fois qu'il atteint le sommet du tambour, le poignet est fléchi à lever la patte et à transmettre, et le poignet est étendue que les avances des membres. En revanche, le rat 6-OHDA est controlatéral à la lésion est forelimb porté plus loin caudalement par le mouvement du tambour, et libère ainsi plus tard avec le poignet reste tendue. Flexion du poignet semble être passif et se produit comme les chiffres sont effectués en arrière par le mouvement du tambour, et quand la patte avant est mis en avant, la patte et l'avant-bras ne sont pas levées clairement hors de la surface du tambour. Le membre antérieur d'un rat contrôle s'étend bien en avant et les chiffres ouverts que les avances des membres. Comme le membre est placé, il est placé avec un mouvement d'arpèges, avec 5 chiffres contact avec la surface du premier tambour, suivi successivement par les chiffres 4, 3 et 2. En revanche, le membre du rat 6-OHDA est levé et étendu moins, les chiffres sont moins étendus, et ils contact avec la surface du tambour presque en même temps une «gifle». La vidéo montre des mouvements des membres antérieurs intensification dans un animal de contrôle qui ont été marqués comme "1", et l'intensification des mouvements des membres antérieurs chez un animal lésion 6-OHDA qui ont été essentiellement marqué comme "0".

L'intensification des membres postérieurs

Il y avait aussi des déficiences au niveau des membres controlatérale à la lésion postérieure du rat 6-OHDA. Comme le membre le contrôle postérieurs recule, elle semble pousser contre le tambour tournant et comme il le fait, les orteils tournent vers l'extérieur. Comme le membre se déplace vers l'avant, le pied est tourné vers l'extérieur. Le membre postérieur du rat 6-OHDA se déplace directement vers l'arrière avec rotation du tambour et si quelque chose, se tourne légèrement vers l'intérieur. Comme le membre se déplace vers l'avant, le pied est porté directement vers l'avant. Le pied de la balançoire rat témoin extérieur et comme il est avancé, les orteils sont maintenus plus élevés que la cheville, et d'étendre les orteils. Lors du placement du rat contrôle, orteil 5 contacts de la surface du premier tambour et le poids est réparti entre les orteils et les palmiers. En revanche, les orteils du rat 6-OHDA sont fléchis au cours transporter et le placement se fait sans un mouvement d'arpèges. Les orteils du rat de contrôle sont libérés dans un schéma inversé arpège que toe 5 est levé une première et orteils est levé dernier. Ce mouvement était absent chez le rat 6-OHDA lésion de la cheville alors maintenu sa position fléchie pendant le mouvement de transport. Encore une fois les mouvements avant le rat 6-OHDA sont atténuées, avec le membre inférieur exorotated, levé moins, et moins avancé que celui de la lutte contre les rats. Comme les rats témoins placer leurs orteils, elles sont étendues et ouvertes, telles que les orteils 5 points latéralement par rapport au corps du rat. Toe 5 contacts de la batterie en premier, suivi par les orteils restent telles que le rat soutenu son poids sur le bout des orteils. Pour le rat 6-OHDA, les orteils sont fléchis peu que le pied est reporté, les orteils sont inférieurs aux horizontal relatif à la cheville, il ya moins d'ouverture des orteils lorsque le pied est placé sur le tambour. Longueur de la foulée est également un peu plus courte que celle des rats témoins. Afin de quantifier les différences entre control et le 6-OHDA mouvements des membres postérieurs, les composantes de la portance et la libération, le transport, l'avancement, et le placement ont été notés sur une échelle de 3 points, comme l'étaient les membres antérieurs. Les mesures ont été faites à partir des enregistrements vidéo réalisés sur la chirurgie d'un jour après 20 ans, et trois cycles étape ont été notés pour chaque rat. Il y avait des différences significatives du Groupe, F (1,8) = 47,6, p <0,001. Suivi t-tests sur les composants ont indiqué que tous les composants des rats témoins ont reçu des scores significativement plus élevés que ne les composantes de la 6-OHDA chez le rat. La vidéo montre les mouvements des membres postérieurs intensification dans un animal de contrôle qui ont été marqués comme "1". Des membres postérieurs intensification des mouvements dans le 6-OHDA montré dans la vidéo ont été principalement évalué avec un score de «0».

Discussion

Le but de la présente étude était d'examiner si le test d'aptitudes de locomotion rotorod rongeurs peuvent être utilisées pour l'examen qualitatif de la posture, l'intensification des membres antérieurs et des membres postérieurs chez les rats l'intensification du système nerveux blessés. Pour l'analyse, les rats avec des épuisements DA unilatérale et les rats témoins ont été enregistrées à partir vidéos vues frontales, latérales et postérieures. Une échelle de notation de la posture et les mouvements des membres antérieurs ont indiqué que l'intensification des mouvements ont été chroniquement déficients après la chirurgie. L'examen des mouvements des membres a indiqué que tandis que les rats DA appauvri pourrait utiliser les membres controlatéral à la lésion de soutien, ils ont reçu une utilisation minimale pour le déplacement du poids. Les résultats de cette étude indiquent que la tâche rotorod, en plus de fournir des mesures quantitatives des déficiences motrices, peut également fournir des indications sur les déficiences qualitatives.

La tâche rotorod a été largement utilisé pour évaluer l'état du moteur de rongeurs. Jusqu'à présent, la principale mesure prise à partir de la tâche sont des mesures point de fin, les mesures de la vitesse / durée que l'animal est capable de marcher. Nous avons estimé qu'il ya des attributs de la tâche qui pourrait le rendent idéal pour l'examen qualitatif des mouvements de marche. D'abord, parce qu'un animal doit équilibrer et l'étape, la tâche implique des compétences considérables et peut donc révéler des déficiences qui peuvent ne pas être apparents dans des tâches simples de locomotion overground (Schallert et al, 1992;. Olsson et al, 1995;. Chang et al. , 1999; Muir et Whishaw1999b; Metz et al, 2005).. La sensibilité de cette tâche et la méthode d'analyse vidéo est démontré par la présence de déficiences dans les phases aiguës et chroniques après la lésion. Deuxièmement, les animaux ne doivent pas être privés nourriture ou l'eau pour motiver le comportement, tel que requis pour l'étude du membre antérieur qualifiés atteindre (Miklyaeva et al., 1994). Troisièmement, la tâche nécessite une formation minimale. Par exemple, nous avons pu filmer les mouvements pas à pas, dès que l'animal a été placé dans l'appareil. Quatrièmement, parce que l'animal reste en place, tout en renforçant, il est plus facile à l'enregistrement des mouvements vidéo d'une variété d'angles. Cinquièmement, la méthode d'analyse permet d'évaluer les aspects qualitatifs des mouvements de marche avec des systèmes de notation simple. Les systèmes de notation des résultats fiables, même dans une séquence d'enregistrement d'un animal et sont donc du temps efficace pour l'expérimentateur.

En développant une échelle de notation simple de 3 points de la posture, et pendant quatre composantes du cycle de l'intensification (soulever, porter, avance, et le lieu), il a été possible d'identifier les déficiences dans les membres controlatéral à la lésion des rats DA appauvri dès le jour suivant la chirurgie. La dépréciation apparu chroniques parce que la dépréciation a été similaire à 15 jours après la chirurgie, et dans les tests informels donnés un certain nombre de mois après la chirurgie. Bien que nos mesures étaient issus de pas moins de cinq cycles de l'intensification par rat, la dépréciation a été suffisamment robuste pour être identifiés à partir d'un seul cycle intensification soit dans les membres antérieurs ou de membres postérieurs. La dépréciation de l'utilisation des membres était également manifeste dans la posture des animaux ainsi que d'une simple inspection de la posture de l'animal pourrait révéler qu'il avait une déficience.

Un certain nombre d'études antérieures ont identifié la source de la dépréciation au niveau des membres d'animaux lésion 6-OHDA (Miklyaeva et al, 1995;. Morrissey et al, 1989;. Muir et Whishaw, 1999a;. Schallert et al, 1979). Les membres touchés sont capables de supporter le poids du corps et les réflexes nécessaires alliés pour maintenir une posture sont présents. Ainsi les animaux sont capables de se tenir sur les membres, et ils accolade contre les tentatives de les déplacer. Les membres sont utilisés pour retrouver le soutien postural, lorsque le soutien est perdu. Ainsi les animaux seront pas ou hop à regagner le soutien quand ils perdent leur équilibre. Pendant la marche ou le tournage, les membres participent à l'intensification, mais seulement quand l'élan de l'animal déplace le membre de son rôle dans le maintien postural. Ainsi, lors de la locomotion de l'animal overground lésion unilatérale "boite" comme ses membres déficience rattrapage que déplace l'animal marche en avant le membre de soutien postural. En tournant, les pivots des animaux sur sa patte arrière douteux lorsque tourner ipsilatéral à la jambe avec facultés affaiblies, et il «tombe» en tournant le membre controlatéral à déficience postérieurs à le déplacer de son action de soutien. Nous avons pu observer les déficiences très similaire, un soutien de poids, mais pas le déplacement du poids, dans les membres controlatéral à la lésion des rats qui ont reçu unilatérale 6-OHDA lésions alors qu'ils marchaient sur le tambour. Bien que les deux membres antérieurs et le membre postérieur ont été utilisés pour le soutien postural, ni des membres semblaient être utilisé pour le déplacement du poids. Par exemple, les membres antérieurs et des membres postérieurs ont été levées à partir du tambour beaucoup plus tard que s'est produite pour le membre intact, ou les membres de rats témoins. Lorsque le mouvement du tambour déplacées des membres de leurs fonctions de soutien, leur mouvement en avant a été atténué, déplaçant seulement la distance nécessaire pour supporter le poids du corps. Ni les iforelimb mpaired ni la patte arrière semblait soulever le corps suffisamment pour que son compagnon paire pourrait faire basculer claire de la surface du tambour. Les membres ne semblaient pas non à participer à transférant le poids des rats avant. Par exemple, alors que les membres postérieurs de rats témoins ont enlevé et poussé contre le tambour pour propulser l'animal vers l'avant, les rats ne font des mouvements similaires avec leurs membres postérieurs d'ébriété.

Nous avons également pu observer quelques nouvelles caractéristiques des mouvements du rat et donc l'intensification des déficiences roman dans la manière dont les rats DA appauvri déplacé leur membre d'ébriété. Les deux membres antérieurs et le membre postérieur contacté la surface du tambour avec un mouvement d'arpèges dans lequel le chiffre à l'extérieur (5 chiffres) a contacté la surface du tambour en premier, suivi successivement par les chiffres 4, 3 et 2. Le membre antérieur avec facultés affaiblies et des membres postérieurs ne semblent pas pareillement de localiser et d'anticiper la surface du tambour, et ainsi contacté la surface avec un plat de palmiers bas mouvement. Un mouvement similaire arpège a été décrit dans la patte des rats car ils placent leurs pattes de devant pour saisir la nourriture (Whishaw et Gorny, 1994), et ce mouvement est également altérée dans le membre de la déficience DA appauvri les rats (Miklyaeva et al., 1994 ). En résumé, les résultats de la présente étude indiquent que le rotorod peut fournir un moyen très utile d'examiner la posture et l'intensification dans le cerveau de rats blessés. La tâche exige équilibre et les mouvements qualifiés step, nécessite une formation minimale, aucune récompense alimentaire motivante, et il est facile de marquer et le cinéma. En outre, les déficiences observées sur le rotorod peuvent être généralisées à des situations de test.