El peldaño de la escalera a pie de la tarea: un sistema de puntuación y su aplicación práctica.

Summary

El peldaño de la escalera caminando tarea es una nueva prueba para evaluar el caminar calificados y medir patas delanteras y la extremidad posterior colocación, paso a paso, y entre los miembros de coordinación.

Abstract

El progreso en el desarrollo de modelos animales para / carrera, lesión de la médula espinal, enfermedades neurodegenerativas y otras requieren pruebas de alta sensibilidad para elaborar distintos aspectos de la función motora y para determinar las pérdidas más leves de la capacidad de movimiento. Para mejorar la eficacia y la resolución de las pruebas, las pruebas deben permitir mediciones cualitativas y cuantitativas de la función motora y ser sensible a cambios en el rendimiento durante los períodos de recuperación. El presente estudio describe una nueva tarea para evaluar caminar un experto en la rata para medir tanto la pata delantera y patas traseras función al mismo tiempo. Los animales son obligados a caminar por una escalera horizontal en la que el espaciamiento de los escalones es variable y se cambia periódicamente. Los cambios en el espaciamiento sonado evitar que los animales aprenden la ubicación absoluta y relativa de los peldaños y así minimizar la capacidad de los animales para compensar el deterioro a través del aprendizaje. Además, cambiar el espacio entre los escalones permite que la prueba se usa repetidamente en estudios a largo plazo. Se describen los métodos para la descripción cuantitativa y cualitativa de los resultados anteriores y extremidades inferiores, incluyendo la colocación de las extremidades, paso a paso, la coordinación. Además, el uso de estrategias compensatorias se indica por errores o medidas compensatorias en respuesta a la mala colocación de otro miembro.

Protocol

Escalera de mano a pie aparato de prueba

El peldaño de la escalera horizontal caminar aparato de prueba consistía en las paredes laterales de plexiglás transparente y los peldaños de metal (3 mm de diámetro), que puede ser insertado para crear un piso con una distancia mínima de 1 cm entre los peldaños (ver Fig. 1;. Metz y Whishaw , 2003). Las paredes laterales eran de 1 m de largo y 19 cm de alto medido desde la altura de los peldaños. La escalera fue elevada a 30 cm del suelo, con una jaula de arranque en punto muerto y un refugio (jaula) al final. Porque los animales se habituaron durante el entrenamiento, la elevación de los aparatos era poco probable que cause ansiedad. La anchura del callejón se ajusta al tamaño del animal, por lo que era de aproximadamente 1 cm más ancho que un animal para evitar que el animal darse vuelta.

La dificultad de la tarea fue modificada mediante la variación de la posición de los peldaños de metal. Un patrón regular de los peldaños permitió a los animales para aprender el patrón a lo largo de varios talleres, y para anticipar la posición de los peldaños (Fig. 1, un patrón). Un patrón irregular que se ha cambiado de un ensayo a evitar que el animal aprenda el modelo (Fig. 1, el patrón B). Para la disposición regular, los peldaños estaban espaciados a intervalos de 2 cm. Para el patrón irregular, la distancia de los peldaños variado sistemáticamente de 1 a 5 cm. Cinco plantillas de los patrones de escalón irregular se utilizaron, de manera que las mismas pautas se aplican a todos los animales para estandarizar la dificultad de la prueba y mejorar la comparabilidad de los resultados (ver resultados).

Grabación de video

Una cámara (Canovision, Canon Inc.) se colocó en un ángulo ventral leve, por lo que las posiciones de los cuatro miembros podría ser grabado simultáneamente. La velocidad de obturación se fija en 500 - 2000 s. El videograbaciones fueron analizados mediante el cuadro-por-marco de análisis a 30 f / seg.

La formación del comportamiento y análisis de pruebas

Los animales fueron entrenados para cruzar la escalera de una jaula neutral para llegar a su jaula, por lo que la jaula con los compañeros de camada siempre que el refuerzo positivo para caminar. Todos los animales cruzaron la escalera en la misma dirección. No se le dio mayor refuerzo para motivar a los animales para cruzar la escalera. Todos los animales fueron entrenados y evaluados cinco veces por sesión.

Puntuación falta de pie

La evaluación cualitativa de la colocación de patas delanteras y la extremidad posterior se realizó con un sistema de fallas de puntuación pie como se describió anteriormente (Metz y Whishaw, 2003). Análisis se realizó mediante la inspección de las grabaciones de video cuadro por cuadro. A unos pasos consecutivos de cada miembro se analizaron. Por lo tanto, el último paso antes de una interrupción de la marcha, tales como una parada o una falta de pie, y el primer paso después de una interrupción no se anotó. El ciclo de intensificación actuó por última vez al final de la escalera también se excluyó de la puntuación. La colocación de la extremidad fue evaluado en términos de la colocación de las extremidades en un peldaño y el miembro saliente entre peldaños cuando se produjo un fallo.

Los tipos de colocación de los pies o la pata en los peldaños se calificaron en una escala de 7 categorías (ver fig. 2). Colocación de los pies o la pata en el último peldaño se clasifican de acuerdo a su posición y los errores producidos en la precisión de la colocación.

(0) Total de menos. 0 puntos se da cuando el miembro perdido completamente un peldaño, es decir, no lo he tocado, y se produjo una caída. Una caída se define como una rama profunda caída en entre los peldaños y la postura corporal y el equilibrio fueron molestados.
(1) de deslizamiento profundo. La extremidad fue colocado inicialmente en un peldaño, luego se deslizó al soporte de peso y causó una caída.
(2) deslizamiento leve. La extremidad se colocaba en un escalón, resbaló cuando se soporta peso, pero no se tradujo en una caída, ni interrumpir el ciclo de la marcha. En este caso, el animal era capaz de mantener el equilibrio y continuar con una marcha coordinada.
(3) de repuesto. El miembro fue colocado en un peldaño, pero antes de que se carga de peso se levantó rápidamente y se coloca en otro peldaño.
(4) Corrección. El miembro dirigido por un peldaño, pero fue colocado en otro peldaño, sin tocar la primera. Por otra parte, una puntuación de 4 se registró cuando un miembro se coloca en un peldaño y se reposicionó rápidamente sin dejar de ser en el mismo peldaño.
(5) la colocación parcial. La extremidad se colocaba en un renglón, ya sea con la muñeca o dedos de las patas delanteras o en el talón o los dedos de las extremidades inferiores.
(6) La correcta colocación. La parte media de la palma de una extremidad se colocó en el peldaño con el apoyo de peso.

Cuando los errores se produjeron diferentes al mismo tiempo, la más baja de las puntuaciones se registró. Por ejemplo, si un pie se colocó por primera vez en un peldaño y se coloca en otro en el mismo paso (Puntuación 3), y luego se resbaló y cayó en entre los peldaños (Puntuación 1), una puntuación de 1 se registró. Blancoen una caída se produjo, sólo el miembro de iniciar el error fue calificado y ninguno de los otros miembros se anotó hasta que el animal había reposicionado todos los miembros. Número de errores de los cinco ensayos fueron en promedio para el análisis.

Colocación de los pies análisis de precisión (número de errores)

El número de errores en cada cruce se había contado. Los errores se determinaron con base en el sistema de fallas de puntuación pie. Un error se define como la colocación de cada miembro que recibió una puntuación de 0 puntos, 1 ó 2, es decir, representa un error de cualquier tipo de deslizamiento del pie o se pierda total. El número de errores y el número de pasos que se registró para cada miembro por separado. A partir de estos datos, el número medio de errores por paso y se calculó un promedio de cinco ensayos. El segundo parámetro cuantitativo se analizó el tiempo medio necesario para atravesar toda la longitud de la tarea de la escalera. La medición del tiempo se inició después de que el animal fue colocado en la escalera y comenzó a caminar a todo lo largo de la misma. El tiempo que el animal pasó en una parada no fue incluido en la medición.

Pata dígitos puntuación

La puntuación pata dígitos fue grabado cuando la pata se coloca correctamente con su parte media en un peldaño (puntuación es decir, 6 en el sistema de fallas de puntuación pie). El grado en que los dígitos de la pata puede ser flexionada en torno a un sonado fue clasificado en una escala de tres puntos (Fig. 2). La puntuación se aplica a la posición con el apoyo de peso máximo, es decir, la extremidad anterior se coloca verticalmente en un peldaño. Los resultados se dieron de la siguiente manera:
(0) dígitos se cerró en un aproximado de 90 grados de ángulo.
(1) Los dígitos se cerró en un ángulo aproximado de 45.
(2) dígitos completamente flexionadas alrededor de la campana.
Decenas de cinco pasos fueron en promedio y para el análisis.

Leyendas de las figuras

Fig. 1. El peldaño de la escalera calificados caminar aparato de prueba en la vista frontolateral, con las medidas específicas del aparato indicado. Dos patrones diferentes peldaño se utilizaron en el presente estudio: un patrón, arreglo sonado regular, B patrón, arreglo escalón irregular. La disposición irregular peldaño variaron entre los ensayos consecutivos.

Fig. 2. Fotografías que ilustran Representante de las tres categorías de la puntuación dígitos. Tenga en cuenta el ángulo de las cifras en relación con la extremidad anterior en apoyo al peso.

Discussion

El presente estudio presenta el peldaño de la escalera caminando tarea como una nueva prueba para evaluar el caminar expertos, la colocación de las extremidades y la integridad física de coordinación. El peldaño de la escalera caminando tarea permite la discriminación entre las alteraciones sutiles de la función motora mediante la combinación de análisis cualitativo y cuantitativo de caminar calificado. El procedimiento de análisis de vídeo se puede utilizar para obtener una cuenta más descriptivo de las deficiencias, y la escala de calificación simple descrito en este documento pone de manifiesto los errores en la colocación de las extremidades y la flexión de dígitos al agarrar un peldaño. Análisis cualitativos de contar el número de errores de pisadas hechas y el tiempo necesario para cruzar el aparato. Estas medidas permiten un examen eficiente y válido de la exactitud de la colocación del pie y el uso de dígitos.

Hay una serie de pruebas de la marcha, incluidas las pruebas de caminata rotorod, haz caminar, ensayo de cilindro, y el análisis de la marcha, y la reacción del suelo análisis de fuerzas (Muir, 2005). Cada una de estas pruebas pueden útil la colocación de las extremidades fragmento de análisis de comportamiento. Hay una serie de fuerzas para el protocolo de pruebas actual, sin embargo. En primer lugar, la prueba permite caminar espontánea a ser examinado, porque los animales no requieren de la privación de alimentos o agua para la motivación. En segundo lugar, dando un paso a través de los peldaños requiere la colocación exacta del pie y agarrar, permitiendo el análisis de ambas paso a paso y comprender. Lo más importante, la prueba se presenta un desafío a la locomoción en curso debido a que el espaciamiento de los escalones es muy variada. La variación se puede utilizar para desafiar a caminar en curso y / o la memoria de los patrones de marcha automática (McVea y Pearson, 2007).

La fuerza de la prueba de escalón de la escalera a pie es que es lo suficientemente difícil para revelar sutiles alteraciones crónicas en ambas patas traseras y delanteras uso y desenmascarar deficiencias que requieren un control del cerebro anterior. En la condición del renglón irregular de la tarea, los animales no son capaces de anticipar la ubicación de los peldaños y el aprendizaje de un patrón de marcha específicos. Por lo tanto, cada paso requiere un ajuste en la colocación de la pata, la longitud de zancada, y en la distribución del peso corporal. Mientras que los animales normales son capaces de ajustarse a un patrón de escalón irregular dentro de unos pocos ensayos, esta capacidad es limitada en animales con lesión del sistema motor. La disposición irregular peldaño también requiere que los animales se adaptan a sus miembros una coordinación regular entre las distancias peldaño cambiando. Con el fin de adaptar las extremidades de coordinación, los animales tienen que controlar su peso de apoyo para corregir con rapidez por cualquier error de colocación del miembro. Después de una lesión unilateral, los animales compensan en parte por los errores de colocación mediante el uso de las extremidades intactas para soportar el peso. En consecuencia, la prueba de escalón de la escalera se puede caminar medida de compensación mediante la revelación de los errores de colocación del pie en el lado intacto.

La prueba peldaño caminar ha demostrado ser sensible a los déficits crónicos movimiento después de un adulto recién nacido y las lesiones en el sistema de motor, incluyendo los modelos de rata de accidente cerebrovascular (Emerick y Kartje, 2004; Rieck-Burchardt et al, 2004;.. Farr et al, 2006; Ploughman et al, 2007), la enfermedad de Parkinson (Metz y Whishaw, 2002;. Faraji y Metz, 2007), y la lesión de la médula espinal (Z'Graggen et al, 1998;. Merkler et al, 2000).. Además, el escalón de la escalera tarea caminar detecta los cambios en el rendimiento de la motricidad fina inducida por las variables fisiológicas como el estrés leve (Metz), e incluso cambios en la dieta (Smith y Metz, 2005). Además de los modelos de rata, la tarea es también útil para el estudio de caminar experto en ratones (Farr et al., 2006). PRECAUCIÓN El uso de esta prueba se debe utilizar si es grave las lesiones de la médula espinal se ponen a prueba (Metz et al., 2000), ya que la tarea peldaño caminar requiere que los animales son capaces de realizar medidas de soporte de peso.

Hay pruebas considerables de que los animales con lesión del sistema motor es capaz de compensar la lesión inducida por el déficit en los movimientos especializados (Whishaw et al, 1997a, b, 1998;. Miklyaeva et al, 1994;. Kleim et al, 1998;. Chu y Jones, 2000). Sin embargo, las deficiencias graves puede aún estar presente. Por ejemplo, los animales con lesiones dopaminérgicas núcleo rojo o recuperar la capacidad de caminar sobre superficies lisas o haces estrechos, pero las medidas de las fuerzas de reacción del suelo revelan que su deterioro es crónico (Muir y Whishaw, 1999, 2000). Porque revela incluso sutiles en el déficit motor y los ajustes de compensación, la prueba de marcha renglón es una herramienta valiosa para evaluar la pérdida y recuperación de la función debido a lesiones cerebrales o de la médula espinal, y el beneficio de los métodos de tratamiento.