Лестница Rung Прогулки Задача: Система подсчета очков и ее практическое применение.

Summary

Лестницы ступени ходьбе задача нового теста для оценки квалифицированных ходьбе и измерить и передних конечностей и задних конечностей размещения, степпинг, и между конечности координации.

Abstract

Прогресс в развитии животных моделей для / инсульт, травмы спинного мозга, и других нейродегенеративных заболеваний требует испытания высокой чувствительностью к разработке различных аспектов моторной функции и определить даже небольшие потери мощности движения. Для повышения эффективности и разрешение тестирования, тесты должны позволить качественные и количественные показатели моторной функции и быть чувствительными к изменениям в производительности во время восстановления периоды. Данное исследование описывает новую задачу для оценки квалифицированных ходить в крысу, чтобы измерить и передних конечностей и задние конечности функции одновременно. Животные должны пройти по горизонтальной лестнице, по которой расстояние между ступеньками является переменной и периодически меняются. Изменения в ступени расстояния предотвратить животных от обучения абсолютное и относительное расположение ступеньки и так минимизировать способность животных, чтобы компенсировать нарушения путем обучения. Кроме того, изменение расстояния между ступенями позволяет тестов, которые будут использоваться неоднократно в долгосрочные исследования. Описаны методы количественного и качественного описания и исполнения передних и задних конечностей, в том числе конечностей размещения, степпинг, координации. Кроме того, использование компенсаторные стратегии указывается оплошности или компенсационной меры в ответ на неправильное другой конечности.

Protocol

Лестницы ступени ходьбе испытательное оборудование

Горизонтальные ступеньки лестницы ходьбе тест установка состояла из боковых стен из прозрачного плексигласа и металлические ступеньки (3 мм в диаметре), которые могут быть вставлены для создания этаж с минимального расстояния 1 см между ступеньками (см. рис 1;. Мец и Whishaw , 2003). Боковые стены были длиной 1 м и 19 см в высоту измеряется от высоты перекладины. Лестница была возведена 30 см над землей с нейтральным клетка начала и приют (дом клетка) в конце. Потому что животные привыкли во время тренировки, высота аппарата вряд ли могут вызвать беспокойство. Ширина аллеи доводили до размера животного, так что она составляла около 1 см шире, чем животное, чтобы предотвратить животное от оборачиваясь.

Сложность этой задачи был изменен путем изменения положения металла ступеньки. Закономерность ступеней позволили животным, чтобы узнать образец в течение нескольких тренировок и предвидеть положение ступеньки (рис. 1, Pattern). Нерегулярный рисунок, который был изменен от испытания к испытанию предотвратить животных от обучения картина (рис. 1, Pattern B). Для регулярного расположения, ступени находились на расстоянии в 2-сантиметровыми интервалами. Для нерегулярный, расстояние ступеней разнообразны систематически от 1 до 5 см. Пять шаблонов нерегулярной ступени были использованы, так что же модели были применены ко всем животным стандартизировать трудность тестирования и повышения сопоставимости результатов (см. результаты).

Видеозапись

Камеры (Canovision, Canon Inc) была расположена под небольшим углом вентральной, так что позиции всех четырех конечностей может быть записана одновременно. Выдержка была установлена ​​на уровне 500 - 2000 С. Видеозаписи анализировались с помощью кадра за кадром анализа при 30 к / сек.

Поведенческие обучение и анализ результатов испытаний

Животные были обучены, чтобы пересечь лестнице от нейтральной клетку, чтобы достичь своего дома клетке, так что домой клетку с однопометников при условии положительного подкрепления для прогулок. Все животные пересекли лестнице в том же направлении. Нет дальнейшему укреплению было дано мотивировать животных пересечь лестнице. Все животные были обучены и испытаны в пять раз за сессию.

Ноги забив вине

Качественной оценки размещения передних конечностей и задних конечностей проводили с использованием ног балльной системы вины, как это было описано ранее (Мец и Whishaw, 2003). Анализ был сделан осмотр видеозаписи кадр за кадром. Только последовательные шаги каждой конечности были проанализированы. Таким образом, последний шаг перед походка перерыва, такие, как остановить или ногой вина, и первым шагом после перерыва не забили. Последний цикл степпинг осуществляется в конце лестницы был также исключен из скоринга. Лимб размещения был забит с точки зрения конечности размещение на ступеньки и конечностей выступ между ступеньками, когда пропустить произошло.

Типы пешком или лапу размещение на ступеньках были оценены использованием 7-категории шкале (см. рис. 2). Ноги и лапы размещения на перекладине была оценена в соответствии с их положением и ошибки, которые произошли в размещении точности.

(0) Всего пропустить. 0 баллов получили, когда конечности полностью пропустил ступени, то есть не прикасайтесь к ним, и падение произошло. Падение было определено как конечности глубоко падение в период между ступенями и положение тела и баланс был нарушен.
(1) Глубокое скольжения. Конечности изначально размещены на ступень, а затем соскользнул, когда несущие и вызвал падение.
(2) незначительные скольжения. Конечности был сделан на ступеньку, соскользнула, когда веса, но не привело к падению, ни прерывания цикла походки. В этом случае животное удалось сохранить баланс и продолжать скоординированные походки.
(3) замены. Конечности был сделан на ступень, но до того, как вес, имеющий она быстро поднята и установлена ​​на другой ступени.
(4) коррекции. Конечности направленных для одной ступени, но затем был сделан на другой ступени, не касаясь первого. Кроме того, 4 балла был зафиксирован, если конечности был сделан на ступеньки и быстро перемещены, оставаясь на той же ступени.
(5) Частичное размещение. Конечности был сделан на ступень или с запястья или цифры передних конечностей или пятки или пальцы задних конечностей.
(6) Правильное положение. Средняя часть из ладони конечностей был сделан на ступень, с полной поддержкой веса.

При различных ошибок в то же время, самый низкий из оценки был записан. Например, если нога была впервые размещены на ступень, а затем помещается на другой в том же шаге (3 балла), а потом поскользнулся и упал в период между ступенями (оценка 1), 1 балл был записан. Белыйан падение произошло, только конечности инициирование ошибки была оценена, и никто из других конечностей был забит до животного были перемещены все конечности. Ошибка оценки пяти исследований были усреднены для анализа.

Ноги анализ точности размещения (количество ошибок)

Количество ошибок в каждом пересечении подсчитывали. Ошибки были определены на основе балльной системы ногой вине. Ошибка была определена как каждой конечности размещения, которые получили счетом 0, 1 или 2 балла, то есть ошибка представляет любой ноге соскользнуть или общего пропустить. Количество ошибок и число шагов, был записан для каждой конечности в отдельности. Исходя из этих данных, среднее количество ошибок на шаг был рассчитан и в среднем в течение пяти испытаний. Второй количественный параметр был проанализирован среднем время, необходимое, чтобы пересечь всю длину лестницы задачи. Время измерения начались после животного был сделан на лестницу и стал ходить по всей длине его. Время, проведенное в животных остановка не была включена в измерения.

Передней лапой цифра оценка

Передней лапой цифра оценка была записана, когда лапа была помещена правильно с его средняя часть на ступени (т.е. оценка 6 в ногу системы скоринга вине). Степень, в которой цифры передней лапой может быть согнутым вокруг ступень была оценена в три-балльной шкале (рис. 2). Оценка была применена к позиции с максимальной поддержки веса, то есть передняя конечность была расположена вертикально на ступеньку. Оценки были даны следующим образом:
(0) Цифры закрыта в приблизительный 90-градусный угол.
(1) Цифры закрытыми в приближенном 45 градусов.
(2) цифры полностью согнуты вокруг ступени.
Десятки пять шагов были усреднены и используются для анализа.

Рис легенды

Рис 1. Квалифицированных стремянка ходьбе испытаний аппарата в frontolateral зрения, с конкретными измерения аппарата указано. Два разных форм ступени использовались в настоящем исследовании: Структура, правильное расположение ступени, Pattern B, нерегулярное расположение ступени. Нерегулярное расположение ступеньки колебалась от последовательных испытаний.

Рис. 2. Представителю фотографий, иллюстрирующих три категории цифр счета. Обратите внимание на угол цифры по отношению к передней лапе, когда в полной поддержкой веса.

Discussion

Настоящее исследование представляет ступени лестницы ходьбе задача, как новый тест для оценки квалифицированных ходьбу, конечность размещения и конечностей координации. Лестницы ступени ходьбе задачи позволяет дискриминации между тонкие нарушения моторной функции, объединяя качественный и количественный анализ квалифицированных ходьбе. Процедура видеоанализа могут быть использованы для более описательный учет нарушений, и простой шкале описанных в этой статье показывает, что ошибки в размещении конечностей и цифр при сгибании схватив ступени. Качественный анализ подсчета количества топот ошибок и время, необходимое для пересечения аппарата. Эти меры позволяют эффективным и действительным обследование стопы точность размещения и использования цифр.

Есть целый ряд испытаний ходьбе, в том числе испытания rotorod ходьба, ходьба луч, цилиндр тестирования и анализа походки, и наземные силы реакции анализа (Muir, 2005). Каждый из этих тестов можно с пользой фрагмент конечности размещения для поведенческого анализа. Есть целый ряд сил для настоящего протокола тестирования, однако. Во-первых, тест позволяет спонтанного ходьба должны быть рассмотрены, потому что животные не требуют пищи и воды лишений для мотивации. Во-вторых, перешагнув через ступеньки требует точного размещения ногой и хватание, что позволяет анализ как степпинг и захватывающей. Самое главное, настоящий тест дает вызов текущих передвижения, поскольку расстояние между ступеньками варьируется. Изменения могут быть использованы для текущих вызов ходьбе и / или память о степпинге шаблонов (McVea и Пирсон, 2007).

Сила лестницы ступени ходьбе теста является то, что он достаточно сложно выявить тонкие хронических нарушений в обеих передних и задних конечностей использования и разоблачать нарушения, которые требуют контроля переднего мозга. В нарушений в ступени задачу, животные не способны предвидеть ступени месте и обучение определенной схеме походки. Следовательно, каждый шаг требует корректировки в лапу размещения, длину шага, а в распределении массы тела. Хотя нормальные животные способны адаптироваться к нерегулярный ступени в течение нескольких испытаний, эта способность ограничена у животных с поражением опорно-двигательного аппарата. Нерегулярное расположение ступени также требует, чтобы животные приспосабливаются их регулярных конечностей координации на изменение расстояния ступени. Для того, чтобы адаптироваться конечностей координации, животные должны контролировать свой вес поддержки быстро исправить за любые ошибки размещения конечности. После одностороннего поражения, животные частично компенсировать размещение ошибки с помощью нетронутыми конечностей для веса поддержки. Следовательно, лестницы ступени ходьбе тест может измерять компенсации, открывая ногой ошибки размещения на интактной стороне.

Ступень ходьбе теста показали, чтобы быть чувствительным к хроническому дефициту движения после взрослых и новорожденных поражений опорно-двигательного аппарата, в том числе крыс модели инсульта (Эмерик и Kartje, 2004; Rieck-Burchardt и др., 2004;.. Фарр и др., 2006; Пахарь и др., 2007), болезни Паркинсона (Мец и Whishaw, 2002;. Faraji и Мец, 2007), и травмы спинного мозга (Z'Graggen и др., 1998;. Merkler и др., 2000).. Кроме того, ходьба лестницы ступени задача обнаруживает изменения в хорошую производительность двигателя индуцированных физиологических переменных, таких как мягкий стресс (Metz) и даже изменения в диете (Смит и Мец, 2005). В дополнение к модели крысы, задача также полезны для изучения квалифицированных ходьбе у мышей (Фарр и соавт., 2006). Осторожно с помощью этого теста должна быть использована, если тяжелые поражения спинного мозга проходят испытания (Мец и соавт., 2000), как ступень ходьбе задача требует, что животные способны выполнять несущие шагов.

Существует немало доказательств того, что животные с поражением опорно-двигательного аппарата способны компенсировать поражение вызванной дефицитом квалифицированных движений (Whishaw и др., 1997а, б, 1998;. Микляева и др., 1994;. Kleim и др., 1998;. Чу и Jones, 2000). Тем не менее, тяжелыми нарушениями все еще может присутствовать. Например, животные с дофаминергической или красные повреждения ядра восстановить способность ходить на гладких поверхностях или узких пучков, но меры сухопутные силы реакции показывают, что их нарушение является хроническим (Muir и Whishaw, 1999, 2000). Потому что она показывает даже тонкие оставшиеся двигателя дефицита и компенсационные корректировки, тест ступени ходьба является ценным инструментом для оценки потерь и восстановления функции из-за головного мозга или спинного мозга, и в интересах подходы к лечению.