Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Journal Developmental Biology
Click here for the English version

Developmental Biology

Gait analyse av alder-avhengige Motor Impairments i mus med Neurodegeneration

Published: June 18, 2018 doi: 10.3791/57752
Automatic Translation
1,2, 1,2
1European Neuroscience Institute (ENI), 2University Medical Center Göttigen (UMG)

Summary

I denne studien viser vi bruk av Kinematisk gait analyse basert på ventral flyet imaging for å overvåke den subtile endringer i koordinasjon, samt utviklingen av neurodegeneration med fremskridende alder musen modeller (f.eks endophilin mutant musen linjer).

Abstract

Motor atferd tester er vanlig å finne funksjonell relevansen av en gnager modell og test nylig utviklet behandlinger i disse dyrene. Spesielt kan gait analyse gjenvinne sykdom relevante fenotyper som er observert i menneskelige pasienter, særlig i nevrodegenerative sykdommer som påvirker motoriske ferdigheter som Parkinson's sykdom, Alzheimers sykdom (AD), amyotrofisk lateral sklerose (ALS), og andre. I studier langs denne linjen, måling av gangart parametere var arbeidskrevende og avhengig av faktorer som var vanskelig å kontrollere (f.eks hastigheten, kontinuerlig kjører). Utviklingen av ventrale flyet imaging (VPI)-systemer gjorde det mulig å utføre gait analyse i stor skala, gjør denne metoden et nyttig verktøy for vurdering av motor atferd i gnagere. Her presenterer vi en grundig protokollen på hvordan du bruker Kinematisk gait analyse undersøke alder avhengig av utviklingen av motor underskudd i musen modeller av neurodegeneration; musen linjer med reduserte nivåer av endophilin, der nevrodegenerative skade gradvis øker med alderen, brukes som et eksempel.

Introduction

Nevrodegenerative sykdommer ilegge en betydelig byrde på pasienter, familier og samfunn, og vil bli enda større bekymring som levealderen øker, og verdensbefolkning fortsetter å alder. En av de vanligste symptomene av nevrodegenerative sykdommer er balanse og transportabel problemer. Dermed karakteristikk av motor atferd i aldring pattedyr (f.eks gnagere) modeller, og/eller modeller viser nevrodegenerative fenotyper, er et verdifullt verktøy å demonstrere i vivo relevansen av den spesifikke dyr modeller, eller terapeutiske behandlinger som mål å forbedre sykdomssymptomer. Nesten alle tilnærming til behandling av nevrodegenerative sykdommer krever slutt testing i en dyremodell før innvielsen av en klinisk utprøving i mennesker. Derfor er det avgjørende å ha pålitelig, reproduserbare oppførsel tester som kan brukes til konsekvent kvantifisere sykdom relevante fenotyper langs alder progresjon, for å sikre at en kandidat stoff, som viste i en i vitro modell, kan effektivt forbedre fenotypen i et levende dyr.

Ett aspekt av motor atferd vurdering i gnagere er Kinematisk gait analyse, som kan utføres av VPI (også kalt ventrale flyet videography)1,2. Denne etablerte metoden kapitaliserer på kontinuerlig opptak på undersiden av gnagere gå på en transparent og motorisert tredemølle belte1,2,3,4. Analyse av video feed data skaper "digital labb utskrifter" av alle fire lemmer som dynamisk og pålitelig recapitulate gnagere i gangavstand mønster, som opprinnelig beskrevet av Kale et al. 2 og Amende et al. 3.

Prinsippet om imaging-baserte gait analyse er å måle pote området i kontakt med tredemølle beltet over tid, for hver individuelle pote. Hver holdning er representert ved en økning i labben området (i oppbremsing fase) og en nedgang i labben området (i framdrift fasen). Dette etterfølges av swing fasen som ikke finner noe signal. Swing og holdning sammen danner et skritt. I tillegg til gangart dynamics parametere, kan holdning parametere også være Hentet fra innspilte videoer. Eksemplarisk parametere og deres definisjon er oppført i tabell 1 og inkluderer holdning bredde (SW, kombinert avstanden fra forgrunnen eller bakben paws snute hale aksen), skrittlengde lengde (SL, gjennomsnittlig avstand mellom to skritt av det likt poten) eller pote plassering vinkel (vinkelen på labben snute hale aksen). Kroppsholdning og gange dynamics dataene kan trekke konklusjoner på dyr balanse (ved holdning parametere og deres variasjon over flere trinn) og koordinasjon (ved gangart dynamics parametere). Andre parametere, for eksempel ataksi koeffisient (SL variasjon beregnet av [(maks. SL−min. SL) / mener SL]), baklem delte holdning tid (tid som begge bakbeina er i kontakt med beltet), eller labben dra (totalt areal på labben på beltet fra full holdning til pote lift-off) kan også være hentet, og har blitt rapportert å endres i forskjellige nevrodegenerative di sease modeller5,6,7,8 (se tabell 1).

Parameteren Enhet Definisjon
Swing tid MS tiden labben ikke er i kontakt med beltet
holdning tid MS tiden labben er i kontakt med beltet
% brems % holdning tid prosentandelen av tid som holdning paws er i brems fase
% drive % holdning tid prosentandelen av tid som holdning paws er i framdrift fasen
holdning bredde cm kombinert avstand fra forgrunnen eller bakben paws snute hale aksen
skrittlengde cm gjennomsnittlig avstand mellom to skritt av det likt poten
skritt-frekvens fremskritt/s antall fullstendig skritt per sekund
pote plassering vinkel grader vinkel på labben i forhold til snute hale aksen av dyr
ataksi koeffisient a.u. SL variasjon beregnet ved [(max SL-min SL)/gjennomsnittet SL]
% delte holdning % av holdning baklem delt holdning tid; tiden både bakbeina er i kontakt med beltet samtidig
pote dra mm2 totalt areal på labben på beltet fra full holdning til pote lift-off
lem lasting cm2 MAX dA/dT; maksimal Hastighetsgraden pote området i siste fase
trinn vinkel variasjon grader standardavvik vinkelen mellom hind labber som en funksjon av SL og SW

Tabell 1. Definisjon av viktige gangart parametere som kan testes av ventrale flyet tenkelig.

Vurdere motor virkemåten til gnager modeller for nevrodegenerative sykdommer kan være utfordrende avhengig av alvorlighetsgraden av fenotypen av en bestemt modell i en gitt alder. Flere sykdommer, mest fremtredende PD, viser sterk motor atferd (bevegelse) underskudd, både pasienter og dyremodeller. En av de fire viktigste symptomene i PD er bradykinesia, som utvikler seg med aldring og manifesterer i alvorlig gangart impairments allerede i tidlige stadier av PD9. Studier av akutt PD modellen, gnagere behandlet med 1-methyl-4-phenyl-1,2,3,6-tetrahydropyridin (MPTP), har allerede brukt VPI gangart analyse10,11,12. Men ta gitt den akutte naturen av denne modellen, disse studiene ikke alder-relaterte utviklingen av motor underskudd. Flere studier har gjennomført gait analyse i alderen mus nevrodegenerative endringer, for eksempel13,14,15, understreker relevansen av forståelse sykdomsprogresjon med fremskridende alder .

I tillegg motor underskudd, dyr modeller av nevrodegenerative sykdommer ofte har problemer med fokus på eksamen aktivitetene og Vis fremtredende kognitive impairments, spesielt med fremskridende alder. Slike en fenotypen kan påvirke resultatet av motor atferd tester. Nemlig, er en av de mest brukte testene undersøke motor deficits, den rotarod testen16, avhengig kognisjon, oppmerksomhet og stress17,18. Mens vilje til å gå på en motorisert tredemølle er også avhengig av disse faktorene, den innspilte lese-out kjører, som er en mer standardisert funksjon og langt mindre påvirket av endrede erkjennelse. Effektene av stress og oppmerksomhet kan være synlig i bestemte parametere, som swing/holdning tid for stress og SL for oppmerksomhet19,20, men ikke i generelle kjører evne.

Kinematisk gangart analyse tilnærming videre tilbyr fordelen av å ha alternativer for å justere utfordringen for gnager modeller. Tredemølle med justerbar vinkel og hastighet kan gå hastigheter fra 0,1 - 99,9 cm/s, slik at gnagere alvorlig gangavstand brukere kan fortsatt kunne kjøre på en treg hastighet (~ 10 cm/s). Non-svekket dyr kan måles ved å kjøre hastigheter (30 - 40 cm/s). Observasjon av testet dyrene er ikke kjøre på en viss hastighet gir et resultat av seg selv. Videre kan gnagere i tillegg utfordres til å kjøre opp en stigning eller ned en nedgang, ved å vippe tredemølle til en ønsket vinkel med hjelp av en goniometer, eller ved å feste en vektet slede til musen eller rotte bakbeina.

I tillegg mange studier av enkelt proteiner som er mutert i pasienter, er det en siste økende bevissthet om koblingene mellom defekt endocytose prosessen og neurodegeneration13,21,22, 23,,24,,25,,26,,27,,28. Mouse modeller med reduserte nivåer av endophilin-A (nå endophilin), en nøkkelspiller i både clathrin-mediert endocytose13,21,29,30,31 , 32 , 33 , 45 og clathrin-uavhengig endocytose34, ble funnet for å vise neurodegeneration og alder-avhengige impairments i locomotor aktivitet13,21. Tre gener kode familien til endophilin proteiner: endophilin 1, endophilin 2, og endophilin 3. Spesielt fenotypen som følge av nedbryting av endophilin proteiner varierer mye hvor mange mangler endophilin gener13,21. Mens trippel knock-out (KO) av alle endophilin gener er dødelig bare noen få timer etter fødselen, og mus uten både endophilin 1 og 2 ikke trives og dø innen 3 uker etter fødsel, viser enkelt KO for noen av de tre endophilins ingen åpenbare fenotypen for testet betingelser21. Andre endophilin mutant genotyper viser redusert levetid og utvikle motor impairments med økende alder13. Endophilin 1KO-2HT-3KO mus skjermen gå endringer og koordinasjon problemer (som testet av Kinematisk gait analyse og rotarod) allerede på 3 måneder av alderen, mens deres littermates, viser endophilin 1KO-2WT-3KO dyr, en betydelig reduksjon i koordinasjon bare ved 15 måneders alder13. Fordi det store mangfoldet av fenotyper i disse modellene er det nødvendig å identifisere og bruke en test som kan integrere en rekke utfordringer tilsvarer dyrets motor og kognisjon evner, samt alder. Her, detalj vi eksperimentelle prosedyrene som utnytte Kinematisk gait analyse å vurdere utbruddet og progresjon av motor impairments i en musemodell som viser nevrodegenerative endringer (dvs. endophilin mutanter). Dette inkluderer måler gangart parametere for ulike aldre og forskjellige alvorlighetsgrad av bevegelse impairments.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

Alle dyreforsøk rapporterte her er utført i henhold til europeiske retningslinjer for dyrevelferd (2010/63/EU) ved Niedersächsisches Landesamt für Verbraucherschutz und Lebensmittelsicherheit (LAVES), registreringsnummer 14 godkjenning / 1701.

1. studien Design

  1. Som dyr opptreden arbeid krever nøye planlegging, kan du vurdere følgende parametere mens utforme eksperimentet.
    1. Antall dyr nødvendig per gruppe.
      1. Bruke en statistisk programvare (f.eks PASS, EDA eller GPower) til å beregne nødvendig gruppestørrelsen.
        Merk: Gruppestørrelsen avhenger av variasjon mellom dyr og alvorlighetsgraden av fenotypen. For Kinematisk gait analyse er antall mus vanligvis 10-20 per gruppe.
    2. Sex i forsøksdyr.
      1. Vurdere effekten av østrogennivå på eksperimentet, avhengig av dyr belastning.
        Merk: Mange atferd studier fokuserer på menn for å unngå påvirker østrogennivå eksperimentet. Disse påvirkningene er mer eller mindre sterk avhengig av dyr bakgrunn belastningen.
      2. Hvis begge kjønn skal brukes, test for sex innflytelse og evaluere to kjønnene uavhengig når det er nødvendig.
    3. Alder av forsøksdyr.
      1. Bruk voksen dyr (2 måneder, eller eldre) hvis bare engangsreferansenummer punkt er nødvendig.
      2. Velg flere tidspunkt når endringen i motor atferd med fremskridende alder er å bli undersøkt. Det tidligste mulige tidspunktet er én måned, etter mus avvennes fra sine mødre. Test dyrene regelmessig, f.eks hver 1, 2 eller 3 måneder.
  2. Søke om autorisasjon fra lokale myndigheter å utføre dyr opptreden testing.
  3. Legge planer for anskaffelse test dyrene.
    1. Lage en plan for avl eller kontakt en dyr Distributør i tide slik at nok forsøksdyr er tilgjengelig på dagen når eksperimenter starte.
    2. Tillat dyr til venne for en uke hvis de holdes i en ny rom/innstilling under forsøkene.

2. video innspillingen

Merk: For å illustrere bruken av Kinematisk gait analyse, her en kommersielt tilgjengelig tenkelig system med tilhørende bildebehandling og analyseprogramvare (se Tabell for materiale) brukes.

  1. Start datamaskinen og imager programvaren.
  2. Bestem helsetilstand og velvære av hvert dyr ved å observere det i buret sitt hjem, og veier det på en balanse.
  3. Ved behov, forsiktig bruke rød finger maling dyrets paws med pensel. At malingen tørke ~ 5 min med en ekstra ren bur.
    Merk: Unngå maleri dyrets magen som maling brukes til å forbedre kontrasten mellom labber og kroppen. Det er nyttig å ha svart finger maling hendig for rettelser. Dette trinnet er nødvendig for dyr med brun pels, eller i tilfelle paws har vært tattooed for identifikasjon. Hvis valgt å male paws av ettall dyr, må alle dyrene i den samme gruppen og kontrollgruppen males også.
  4. Angi hastigheten på tredemøllen på topp rett panel av apparater; Hvis mer enn én løpehastigheten brukes, start med den laveste hastigheten først.
  5. Plassere dyret i test chamber (unngå clamping halen eller paws når du lukker kammeret). Dekk til kammeret en mørk klut og la hvert dyr å justere for 1-2 min.
  6. Slå på lyset i test chamber ved å slå tredemølle roterende lysbryter til "på" posisjon. Slår tredemølle roterende enheten "Videresend" for å starte tredemølle og deretter på "record"-knappen i programmet imager.
    Merk: Mens tredemølle kjører, er det viktig å observere dyr ytelse nøye og stadig: Stopp tredemølle umiddelbart hvis dyret ikke kan holde tritt med tredemøllen hastighet eller viser andre symptomer ikke-relatert til bevegelse (f.eks epileptiske anfall). Testing forhold må justeres.
  7. Når Dyret kjører stabilt (ingen rask rømming sider, foran eller bak), spille for minst 5 før stoppe tredemøllen. Stopp innspillingen ved å klikke "stopp" imager programvaren, og slå tredemølle roterende tilbake til "off" posisjon.
    Merk: For å unngå ustabil kjører dyr kan det være nyttig å la dem kjøre i flere sekunder, eller tillate dem å kjøre i den andre retningen (ved å tredemølle roterende slå til "reverse" i stedet for "forward").
  8. Velg knappen "behandling" i imager programvare for å åpne en meny som start- og sluttpunktet for video-delen (som skal brukes for analyse) kan angis. Dette kan du bruke glidebryteren nederst på skjermen til å navigere gjennom video.
  9. Klikk for å velge gjeldende tidspunktet som start- eller sluttpunktet, "fra ramme #" og "til", henholdsvis. Kontroller at inndelingen inneholder minst 7 trinn/pote (14 meter totalt) av dyret kjører stabilt på en konstant hastighet.
  10. Angi dyr identifikasjon, fødselsdato, vekt og kjønn. Lagre dataene på en ønsket plassering på datamaskinen eller serveren. Klikk "kamera" for å gå tilbake til innspillingen grensesnittet.
  11. Hvis flere løpshastigheter må registreres, Gjenta trinn 2.6-2.10 med ønsket kjører hastigheter. Før innspillingen neste video, kontroller at den rød malingen er fremdeles på labben, ellers gjenta trinn 2.3.
  12. Etter opptak, slipp dyret til buret sitt hjem. Etter fjerner et dyr, rengjør tredemølle beltet grundig med såpe og vann etterfulgt av desinfeksjonsmiddel å forberede den for det neste eksperimentelle dyr.

3. videobehandling

  1. Start analyseprogramvare og klikk "Velg studere mappen" å velge mappen med innspilte videoer.
  2. Velg en video eller flere videoer som kan bli behandlet etter hverandre, og klikk "gå."
  3. Bruke funksjonen "tegne" merker hvor musen kjører; Denne delen bør bare inneholde musen og hvit bakgrunn.
  4. Hvis funksjonen «omvendt» tredemølle ble tidligere brukt, velger du "Sjekk om emnet nese er til høyre >>>" å speile videoen siden programvaren er laget for å bare analysere dyr kjører til venstre. Klikk "godta" for å fortsette.
  5. Bruke funksjonen "Oppdater" se standard masken og pote ut som programvaren registrerer.
    Merk: Den originale videoen vises til venstre, og en svart-hvitt bilde av foreslåtte labb utskrifter er til høyre.
  6. Angi verdier i boksene "lengde" og "bredde" å endre masken som utelukker det røde området rundt snuten av dyret for analyse; fargen er lik paws, kan ikke maskering området føre programvaren tilfeldigvis klassifisere snute området som en pote.
  7. Juster glidebryterne "filter støy" og "filtrere pels og mørke flekker" å optimalisere svarthvite paw print. Angi glidebryteren "filtrere støy" ~ 800-950 for svart dyr og ~ 700-800 for brun eller hvit dyr, avhengig av nøyaktig fur fargen av dyret. Velg "ok" Når innstillingene er tilfredsstillende.
    Merk: "Filtrere pels og mørke flekker" glidebryteren avhenger på hvordan "rød" labben. Malt poter, verdien er vanligvis rundt 100-120, og for ikke-malt paws den beste verdien er rundt 50-100. Disse innstillingene avhenger farge skyggelegging av pels og paws, og må være optimalisert for hvert dyr. Svart-hvitt paw print skal ha klart representasjoner av paws med som liten bakgrunnsstøy som mulig.
  8. Velg én eller flere videoer som passerte den første justeringen (merket med "@@" før video navnet) og velg "gå" funksjonen for å starte analysen av disse videoene.
    Merk: Analysen tar 2-5 minutter per video. Det er mulig å kjøre analyse av flere videoer over natten siden dette trinnet krever ingen innsats fra eksperimentator.
  9. Velg en analysert video (merket med "@@@") og klikk "go." Merk at pote området (i cm2) i kontakt med beltet over tid (gangart dynamics) for hver separate pote kan nå sees. For å sammenligne den opprinnelige videoen og beregnede labben ut for et merket område, kan du bruke funksjonen "play video".
  10. Bruk følgende (tre) verktøy for å rette små feil gjort av programvaren.
    1. Bruke alternativet "riktig" for å slette en feil signal, f.eks når programvaren registrerer et signal selv om tilsvarende labben ikke i kontakt med beltet. Klikk én gang for å zoome inn i det aktuelle området, og den venstre kanten på objektet du vil fjerne med det andre klikket og høyre kant med det tredje klikket.
    2. Bruke alternativet "koble" kombinere to signaler, f.eks når noe signal er registrert for noen bilder selv om labben er i kontakt med beltet. Klikk én gang for å zoome inn i det aktuelle området og dobbeltklikke midt to objekter å kombinere.
    3. Bruke alternativet "delete" Fjern tidspunkt fra analyse fullstendig. Bruk dette alternativet bare hvis feilen ikke kan fikses med "riktig" eller "koble" funksjon, f.eks når et signal fra venstre forlemen labben registreres tilfeldigvis for venstre bakben lem labben. Klikk én gang for å zoome inn i det aktuelle området, og venstre kant av området for å fjerne med det andre klikket og høyre kant med det tredje klikket.
      Merk: Verktøyene kan bare brukes til å rette små feil; systematisk feil (f.eks hvis signalet fra en labb var ekstremt svak) kan ikke rettes: videoen bør utelukkes fra analyse og opptak av respektive dyret gjentas, når mulig. Merk at alternativet "play video" er ikke lenger tilgjengelig etter den "riktige", "koble" eller "Slett" alternativet er brukt, og klikke "angre" tilbakestiller alle 3 redigeringsverktøy.
  11. Velg "neste lemmer" gjennom 4 beina; Når "neste lem" klikkes etter siste labben, programvaren analysen er fullført og viser resultatene for dette dyret på 4 skjermer.

4. gait analyse

  1. Når alle videoer fra et eksperiment er analysert, velger alle videoer og klikker "re-organisere resultater" eksportere resultatene (en liste over parametere i regnearkfiler).
  2. Åpne filen med den avsluttende "reorganized_stride_info" og legge til informasjon som ikke er inkludert i dette regnearket: gruppere informasjon (f.eks genotype, behandling), alder og målinger av dyr lengde og bredde som er lagret i en annen regnearkfilen med den avsluttende "SFI_TFI_PFI_reorganized_stride_info."
  3. Normalisere gangart parameterne for dyr bredden eller lengden der det er nødvendig, f.eks SL dyr lengde og SW til dyr bredde.
  4. Sortere resultatene etter gruppe, alder og løpehastigheten: analysere alle forholdene uavhengig.
    Merk: Ulike aldre eller løpshastigheter kan ikke kombineres i en samme gruppe.
  5. Beregn gjennomsnittet verdier, standardavvik, og standard feil av gjsnitt for hver parameter for alle eksperimentelle forhold.
  6. Utføre statistisk analyse i henhold til eksperimentell design, f.eks bruke en 2-tailed t-testen til å sammenligne mutant/behandlet dyr å en vill-type (WT) / kontroll eller ANOVA sammenligne flere uavhengige grupper.
  7. Se wogole målte parametere: det er nyttig å tegne hver parameter for bedre å visualisere resultatene. Hvis det er statistisk forskjeller i en gitt parameter, sjekk hvis andre avhengige parametrene endres tilsvarende.
    Merk: For eksempel hvis SL er betydelig redusert i en bestemt testgruppe, dette også føre til en høyere skritt-frekvens (siden det å kjøre fart er samme) og kan resultere i en økt SW (for å opprettholde holdning stabilitet).
  8. Velg parametere som er mest relevante for en modell, og/eller sammenlignes observasjoner i menneskelig sykdom. For en presentasjon, lage representant videoer for hver gruppe og utfylle dem av grafer viser avlesning for de relevante parameterne, siden subtile gangart endringene er ofte ikke opplagt fra videoer.

5. feilsøking

Merk: Noen dyr, spesielt musen modeller med en angst fenotype, kan ha vanskeligheter med å utføre selv en enkel oppgave som kjører på en tredemølle. Følgende er fremgangsmåten som kan tas til lavere nivåer av angst og oppfordre kjører.

  1. Habituering og positiv håndheving.
    1. På 2-3 dager før den første testen, plasserer musen i test chamber, dekke det med en mørk klut, og la lyset slått av. La musen justere til nye miljø for ~ 5 min. Legg til chow eller sjokolade/mutteren smør (f.eks Nutella) test chamber slik en positiv sammenheng kan dannes.
  2. Negativ håndhevelse av luft puffs/bak grensen.
    1. Mus liker ikke luft puffs eller en bevegelse bak dem, og vil kjøre fra forstyrrelse. Motivere kjører, bruk mild luft puffs eller rytmisk bevegelse av fleksible baren som danner bakre grensen test chamber, å oppmuntre musen å kjøre mot fronten av test chamber.
  3. Treg start.
    1. Når du tester rask løpshastigheter, start tredemølle på en lavere hastighet og deretter sakte øke tredemølle fart mot ønsket testing tilstanden.
  4. Minimere fri bevegelighet.
    1. Test chamber lengden er begrenset av to justerbare barer i foran og bak. Hvis en test dyr holder med det å kjøre fart, men ikke kjøres jevnt, begrense kammeret lengde å resultere i mer jevn kjøring.
  5. Hvis ovennevnte målinger ikke er vellykket, Registrer kjører på neste dag. Hvis dyret fortsatt nekter å løpe etter testing på tre dager, registrerer dette som funn og utelukke dyret fra ytterligere testing.
    Merk: Resultatene av gait analyse, avhenger av god kvalitet video innspillingen. Det er ingen grunn å utelukke videoer under analysen Hvis videoene er spilt nøye. Hvis videokvaliteten er ikke nok, blir det åpenbart under trinn 3.6 når parameterne for etableringen av den digitale paw print angis. Hvis noen annen kroppsdel unntatt labber og snute vises røde (f.eks på grunn av manglende pels rundt kjønnsorganer eller finger maling sprinklings på magen) synker kvaliteten betydelig. Justeringer i trinn 3.6 tillate korrigere bare små problemer, og hvis dette ikke kan ta videoen en akseptabel signal/støy-forhold, videoen nødvendig å bli ekskludert fra analysen og opptak må gjentas. Derfor er det anbefalt å analysere videoer snart etter opptak utføres.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

For å illustrere bruken av Kinematisk gait analyse, vi har utført gait analyse på WT C57BL/6J mus med fremskridende alder, samt flere endophilin mutant linjer, bruke kommersielt tilgjengelige instrumentering og programvare (se tabell av Materialer). I dette oppsettet registrerer et høyhastighets kamera under en gjennomsiktig tredemølle driften av en mus (figur 1A). Programvaren gjenkjenner deretter kontrasten mellom det rød fargede paws og hvit eller svart pels. Siden våre forsøksdyr hadde mørk brun pels farge, har vi malt paws i alle fag med røde finger maling. Vi har testet forsøksdyr på ulike løpshastigheter: gå (10 cm/s), kjører (20 cm/s) og fort kjører (30 cm/s). Kontakt området, og paws var på tredemølle og i luften ble målt. Fra denne informasjonen parameterne som recapitulate gangart rytme (f.eks swing/holdning tid, brems/fremdrift) eller holdning (f.eks pote vinkel, SW) var beregnet (figur 1B).

Vi utførte gait analyse som en del av et batteri på flere motor atferd tester. Vi vurdert grep styrke (GS), hind lem slår (HLC), gangart og akselerert rotarod ytelse (ARR). Mens motor atferd er ikke så påvirket av tidligere erfaring og eksperimentelle tester som, for eksempel erkjennelse, er det fortsatt viktig at hvert dyr gjennomgå samme utvalg tester i samme rekkefølge og på samme alder. Rekkefølgen skal gå fra lav til høy vanskelighetsgrad for dyret å minimere påvirkninger fra forrige eksperimenter på dagens test.

Vi har valgt endophilin mutanter for denne studien siden, avhengig av hvor mange av tre endophilin alleler mangler, resulterende fenotypen varierer fra ingen fenotypen i den enkelt KOs til en mild nevrodegenerative fenotypen i unge endophilin 1KO-2HT-3KO mus som utvikler med aldring. Derfor presentere disse dyr linjene en adekvat modell for å studere subtile endringer som utvikler som dyr alder. Gitt at de fleste endophilin mutanter viser en redusert levetid, har vi undersøkt motor atferden til endophilin mutanter i løpet av 18 måneder (18 måneders tidspunktet ble valgt siden selv musene i endophilin 1KO-2HT-3KO linje som viser den sterkeste fenotype, har ikke lammelse). Gait analyse var utført på åtte tidspunkt over en 18 måneders periode (figur 1 c). 18 måneder av alderen, var dyr euthanized, og bevart for biokjemiske og/eller histologiske analyse.

Musen kolonien vedlikehold:

Heterozygote og homozygous mus for endophilin 1, 2 og 3 alleler ble opprinnelig rapportert i Milosevic et al. 21 C57BL/6J mus ble brukt i tillegg til littermate mus som styrer hele. Mus ble plassert i åpne burene annonse libitum tilgang til mat og vann i grupper på maks 5 dyr, på en 12-h lys/mørke syklus. Bare mannlige mus ble brukt i denne studien for å ekskludere effektene av syklusen-avhengige i kvinner.

Genotyperingteknologi Endophilin A1, A2 og A3 musen modeller:

Genotyperingteknologi endophilin mutant mus ble utført av polymerase kjedereaksjon (PCR) forsterkning med genomisk DNA utvunnet fra hale eller øret slag. PCRene for tre endophilin-A gener ble utført med respektive primer: endophilin-A1: videresende primer 5' CCACGAACGAACGACTCCCAC3' og reversere primere 5'-CGCACCTGCACGCGCCCTACC-3 "for WT, 5-TCATAGCCGAATAGCCTCTCC-3" for KO; endophilin-A2: videresende primere 5'-CTTCTTGCCTTGCTGCCTTCCTTA-3 "for WT; 5-CCTAGGGGCTTGGGTTG-TGATGAGT-3' KO og omvendt primere 5'-GCCCCACAACCTTCTCGCTGAC-3 "for WT, 5-CGTATGCAGCCGCCGCATTGCATC-3" for KO; endophilin-A3: videresende primer 5'-CTCCCCATGGTGGAAAGGTCCATTC-3 "og reversere primere 5'-TGTGACAGTGGTGACCACAG-3" for WT, 5-'CAACGGACAGACGAGAG-ATTC-3 "for KO. De resulterende PCR-produktene ble kjørt på en 1% agarose gel, gir karakteristiske bandet størrelser for WT og KO alleler: endophilin-A1 WT ~ 384 bps, KO ~ 950 bps; endophilin-A2 WT ~ 1280 bps, KO ~ 1000 bps; endophilin-A3 WT ~ 325 bps, KO ~ 465 bps. PCR produkter med både WT og KO indikerer en heterozygote (HT) dyr.

Utfall:

Betegner gangart og holdning i WT mus med fremskridende alder, har vi utført Kinematisk gait analyse i disse dyrene (figur 2; Film 1). Mens noen parametere, for eksempel SW (gjennomsnittlig avstand mellom forgrunnen eller bakbeina normalisert til dyr bredde, se også tabell 1), endres ikke i WT dyr med fremskridende alder, andre parametrene endres stadig (figur 2A- C). For eksempel hind lem dobbel støtte (tid i forhold til holdning varighet som begge bakbeina er i kontakt med bakken samtidig) øker fra 38% til 55% fra 1 måned til 18 måneder (figur 2B). Denne parameteren er ofte forbundet med holdning ustabilitet35. Videre øker lem lasting (maksimal hastighet av endring av området pote i den siste fasen) fra 38 cm2/s til 59 cm2/s fra 1 måned til 18 måneder (figur 2C). Rask retardasjon kan tolkes som en indikator for redusert muskelstyrke. Den samlede kjører evne til påvirkes ikke WT dyr (94% er kjøpedyktig løpe for 30 cm/s 18 måneder, figur 3A). I tillegg til karakterisere gangart og holdning parametere som bo upåvirket eller endre gradvis med fremskridende alder i WT mus, har vi dokumentert at Kinematisk gait analyse bruker VPI er en egnet metode for å studere de aldersrelaterte mild endringene i gangart og holdning.

Mens samlet kjører muligheten til ikke påvirkes WT dyr, viser flere endophilin mutant linjer endret evne å gå eller løpe på tredemølle motorisert (figur 3A), som rapportert i Murdoch et al. 13 på mindre datasettet. Spesielt mens på 1 måned gammel er alle endophilin 1KO-2HT-3KO mus kan kjøre på 30 cm/s, 18 måneder gammel 81% av de samme dyrene kan ikke kjøre (figur 3A, Merk at større kohorter ble analysert enn de som rapportert tidligere i 13). Interessant, påvirkes også endophilin mutanter som mangler færre endophilin alleler (dvs. endophilin 1KO-2HT-3WT), men til en lavere grad (figur 3A).

Selv om endophilin 1KO-2HT-3KO mutanter vise alvorlig motor impairments med fremskridende alder13, endres flere gangart parametere ikke i forhold til kontrollen WT også i en alder av 18 måneder. For eksempel forblir trinn vinkel variasjon (standardavvik av trinn vinkel) uendret (figur 3B). Spesielt, mange andre parametere, for eksempel drive tid (prosent holdning tid som paws framdrift fasen), er ikke annerledes på 1 måned gammel, men gradvis blir verre med aldring (Figur 3 c; se også Movie 2). Dette illustrerer at både avhengig av alder parametere samt nevrodegenerative mutant-spesifikke variablene kan studeres med en Kinematisk gangart analyse tilnærming.

Figure 1
Figur 1. Ventrale flyet tenkelig oppsett og prinsippet. (A) bilde og skjematisk tegning av en gangart analyse oppsett. (B) analyse programvare prinsipp: fra innspilte undersiden av en mus kjører på en gjennomsiktig tredemølle, programvaren beregner den digitale labben utskrifter. Deres dynamics under utførelsen måles som pote størrelse over tid, og dette brukes som grunnlag til å beregne gangart rytme og holdning parametere. (C) gang løpet av gangart analyse eksperimentet utføres på endophilin mutanter. Bevegelse og gangart ble vurdert på 1, 2, 3, 6, 9, 12, 15 og 18 måneder. Bildene viser endophilin 1KO-2HT-3KO mus 2, 12 og 18 måneder. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Figure 2
Figur 2. Gangart analyse i vill-type mus med fremskridende alder. Bevegelse og gangart i WT (C57BL/6J) mus ble vurdert på 1, 2, 3, 6, 9, 12, 15 og 18 måneder. (A) holdning bredde normalisert dyr bredden av WT dyr ikke endres med fremskridende alder. (B) hind lem dobbel støtte øker med alderen i WT dyr. Grafen viser prosentandelen av holdning tid som begge bakbeina er på bakken samtidig. En økning i denne parameteren gjenspeiler gangart ustabilitet. (C) lem lasting (maksimal graden av endring av området pote i siste fase) øker med alderen i WT dyr. Raskere retardasjon kan være en indikator for redusert muskelstyrke. Alle diagrammer representerer middelverdien ± SEM; p -verdier ble beregnet fra 2-tailed t-tester versus den 1 - måned gamle WT, og representeres som * p < 0,05, ** p < 0,01, *** p < 0,001 Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Figure 3
Figur 3. Gangart analyse i endophilin mutanter med fremskridende alder. (A) det å kjøre fart endophilin mutanter på 1, 12 og 18 månedene, et utvidet datasett sammenlignet Murdoch et al. 13 bar farger reflektere prosentandelen av dyr kjøre 30 (mørk blå), 20 (blå) eller 10 cm/s (lys blå) på motorisert tredemølle eller nekte kjører på oppsettet (grå). Mens alle testet dyr kan kjøre på 30 m/s på en måned, utvikle endophilin mutanter kjører underskudd som de alder. (B-C) Trinnet vinkel variasjon og drive tid i WT (svart), endophilin 1KO-2WT-3WT (turquois), endophilin 1KO-2HT-3WT (mørk blå) og endophilin 1KO-2HT-3KO (brun) mus. Trinn vinkel variasjon viser ingen forskjell i aldring WT dyr, eller mellom WT og endophilin mutanter. Propel tid (som prosent holdning) er ikke betydelig endret mellom endophilin mutanter og WT på en måned, men nedgang i endophilin mutanter som mus alder. Alle diagrammer representerer middelverdien ± SEM; p -verdier ble beregnet fra 2-tailed t-tester versus alder-matchet WT, og representeres som * p < 0,05, ** p < 0,01, *** p < 0,001 Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Movie 1
Film 1. Gangart analyse i vill-type (C57BL/6J) mus på 3 (venstre) og 18 måneders alder (høyre). Den opprinnelige videoen (øverst) er oversatt til en "digital paw print" video (nederst). Videoavspillingshastigheten har blitt bremset ned 5 ganger slik at informasjon kan bli bedre verdsatt. Det 18 måneders tid punktet, Merk nøling å rett bakben paw (rød i digital paw print) ~ 2 s, og høyre paw (blå i digital paw print) ~ 4 s. Videoavspillingshastigheten har blitt bremset med en faktor på 10. Vennligst klikk her å se denne videoen. (Høyreklikk for å laste ned.)

Movie 2
Filmen 2. Gangart analyse i endophilin 1KO-2WT-3WT (kontroll, venstre) versus endophilin 1KO-2HT-3KO (høyre) mus 18 måneder gammel. Videoavspillingshastigheten har blitt bremset ned med en faktor på 5 slik informasjon kan bli bedre verdsatt. Endophilin 1KO-2HT-3KO mus viser gangart endringer som kan bli sett på som mindre stabil kjører av dyret. Vennligst klikk her å se denne videoen. (Høyreklikk for å laste ned.)

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Studere motorisk koordinasjon er en nyttig tilnærming i karakterisering av modeller av nevrodegenerative sykdommer, spesielt for sykdommer som PD som påvirkes sterkt koordinasjon. Med hjelp av en Kinematisk gangart analyse funksjonelle analysen, kan vi identifisere subtile endringer i gangart dyr ved utbruddet av bevegelse problemer eller modeller med svak neurodegeneration og dermed relativt beskjeden fenotypen. Gitt det store omfanget av fenotyper i ulike modeller av nevrodegenerative sykdommer som omfatter små gangart anomalier og alvorlig bevegelse impairments, er denne metoden godt egnet til å vurdere gangart parametere basert på dyrets alder og evne til å flytte. Alvorlig nedsatt dyr kan registreres vandre på en lav hastighet på flyet tredemølle, mens mindre svekket modeller kan registreres kjører oppover eller nedover med høy hastighet. Dette kan avsløre gangart forskjellene mellom nevrodegenerative modellen og dens littermate kontroll uten overexerting dyrene.

Med denne protokollen viser vi adequateness av metoden VPI å overvåke utviklingen av motor impairments med aldring i mus. Testing WT mus på flere tidspunkt har som alder fremskritt tillatt oss å identifisere alder-avhengige gangart unormalt og karakterisere hvordan de fremgang med aldring. I tillegg når du håndterer musen modeller for neurodegeneration, et problem som ofte presenterer skyldes at symptomene ikke relatert til motoriske atferd (f.eks, angst, apati, problemer med læring) vilje til dyret til å utføre med en enkel motor oppgave som kjører, reduseres. Her foreslår vi metoden modifikasjoner og motiverende verktøy å oppmuntre kjører på opplyst motorisert tredemølle som kan være nyttig å kunne bruke Kinematisk gait analyse aldring musen linjer med nevrodegenerative endringer. Videre bruker vi en enkel knep bruker finger maling dyrets labber og viser at det kan hjelpe for å forbedre kvaliteten registrerte data. Få gode video-opptak er det viktigste trinnet i gait analyse: analysen avhenger, som hver automatisk eller halvautomatisk analyse av bilder eller videoer, kvaliteten på rådataene. Lav kvalitet videoer ikke bli bedre i senere trinn i analysen, og vanligvis har å bli ekskludert fra analyseprosessen.

Mens systematisk studere gangart og holdning WT og flere endophilin mutert linjer over en 18 måneder, vi har lagt merke til at selv WT mus og mus uten åpenbare bevegelse/kjører problemer (dvs. endophilin 1KO-WT-WT), vise endringer i flere gangart og holdning parametere med fremskridende alder i en progressiv måte (figur 2 og figur 3A). Interessant, vi har også lagt merke til at mens unormalt i flere gangart og holdning i aldring endophilin mutanter utvikle i samme retning og skråningen som WT/kontroll dyrene, andre ikke (Figur 3). Endelig er det viktig å merke seg at selv om alderen WT mus og unge endophilin mutanter ikke viser noen åpenbare bevegelse, gangart og holdning feil når observert av øyet, endringer i selektiv gangart og holdning kan oppdages med denne tilnærmingen.

Testing musen motor atferden er en av de mest omfattende måtene å illustrere at en musemodell manifesterer viktige aspekter av et menneske. Som et resultat, er en rekke tester utviklet for å vurdere ulike aspekter av motor atferd. Disse testene inkluderer åpen testen (generell locomotor aktivitet), rotarod (motorisk koordinasjon, ataksi), grep strength (muskelstyrke), kjører hjulet (aktivitet), hengende wire test (utholdenhet), stige strålen gå oppgave (fin motorisk koordinasjon Sensorimotor dyktighet), gangart analyse (bevegelse, lem koordinering) og andre (sammenfattet i Wahlstein36). De ulike testene har spesielle fordeler og ulemper og deres read-outs er vanligvis begrenset til aspekt (eller aspekter) motor atferd at de var beregnet på adressen. Derfor har det blitt vanlig praksis å utføre en akkumulator av motor atferd tester for å dekke de viktigste aspektene ved dette området.

Gait analyse ofte ikke er inkludert i disse batteriene, delvis på grunn av en rapport av Guillot på al. 37, som fant at gait analyse ikke gjenkjenner motor underskudd i dyremodeller PD og ALS, og delvis på grunn av arbeidskrevende metoden og begrenset produksjon. Imidlertid Guillot et al. rapporten har blitt utfordret av forskning som løser flere begrensninger i studien design38. Nytten av denne metoden i analysen av gangart i musen modeller med neurodegeneration har vist av en rekke nyere publikasjoner10,11,12,39,40 ,41,42,43, også inkludert vårt arbeid13.

VPI innspillinger har flere fordeler sammenlignet med det tradisjonelle metoden av maleri paws med blekk og la musen kjøre på en hvit papir44. Den mest åpenbare er det faktum at med motorisert tredemølle, løpehastigheten av dyret er kontrollert, som har en sterk innflytelse på flere gangart parametere1. I tillegg blir noen gangart unormalt synlig bare når dyret kjører på en krevende høy hastighet og/eller en stigning/nedgang, som ikke ville bli sett i frivillig løpende. Videre er detaljerte analyse av hånd erstattet av en halvautomatisk, høy gjennomstrømming analyse. Derfor kan antall dyr testet i hver gruppe økes, og som i sin tur reduserer effekten forårsaket av variasjon som er uunngåelig i levende dyr. I sammendraget anbefaler vi at den endrede versjonen av VPI gait analyse er inkludert i standard motor test batteriene til å utfylle analyse av motor nedskrivninger på gnager modeller av neurodegeneration og/eller aldring.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Forfatterne erklærer ingen konkurrerende økonomiske interesser.

Acknowledgments

Vi takker dyr vaktmester til ENI dyr anlegg for hjelp med avl og Dr. Nuno Raimundos for nyttige kommentarer på manuskriptet. Im støttes av tilskudd fra tysk Research Foundation (DFG) gjennom forskningssamarbeid center SFB-889 (prosjekt A8) og SFB-1190 (project P02), og Emmy Noether ung forsker pris (1702/1). C.M.R. støttes av fellesskap fra Göttingen Graduate School for Neurosciences, biofysikk og molekylær biovitenskap (GGNB).

Materials

Name Company Catalog Number Comments
DigiGait Mouse Specifics, Inc., Framingham, Massachusetts, USA DigiGait Imager and Analysis Software are included with the hardware
non-transparent blanket or dark cloth cover the test chamber to reduce the animal's feeling of exposure/stress
balance e.g. Satorius balance with 0.1 g accuracy and a maximum load of at least 100 g
red finger paint e.g. Kreul or Staedtler for increasing the contrast between paws and animal’s body
small paint brush soft brush to apply finger paint to the animal paws
diluted detergent for cleaning
disinfectant, e.g. Meliseptol or 70% ethanol e.g. B.Braun for desinfection

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Clarke, K. A., Still, lJ. Gait analysis in the mouse. Physiology and Behavior. 66, 723-729 (1999).
  2. Kale, A., Amende, I., Meyer, G. P., Crabbe, J. C., Hampton, T. G. Ethanol's effects on gait dynamics in mice investigated by ventral plane videography. Alcohol Clin Exp Res. 28 (2), 1839-1848 (2004).
  3. Amende, I., Kale, A., McCue, S., Glazier, S., Morgan, J. P., Hampton, T. Gait dynamics in mouse models of Parkinson's disease and Huntington's disease. J Neuroeng Rehabil. 25, 2-20 (2005).
  4. Herbin, M., Hackert, R., Gasc, J. P., Renous, S. Gait parameters of treadmill versus overground locomotion in mouse. Behavioural Brain Res. 181 (2), 173-179 (2007).
  5. Powell, E., Anch, A. M., Dyche, J., Bloom, C., Richtert, R. R. The splay angle: A new measure for assessing neuromuscular dysfunction in rats. Physiol Behav. 67 (5), 819-821 (1999).
  6. Blin, O., Ferrandez, A. M., Serratrice, G. Quantitative analysis of gait in Parkinson patients: increased variability of stride length. J Neurol Sci. 98 (1), 91-97 (1990).
  7. Švehlík, M. D., et al. Gait Analysis in Patients With Parkinson's Disease Off Dopaminergic Therapy. Arch Phys Med Rehabil. 90 (11), 1880-1886 (2009).
  8. Roome, R. B., Vanderluit, J. L. Paw-dragging: a novel, sensitive analysis of the mouse cylinder test. J Vis Exp. (98), e52701 (2015).
  9. Roiz Rde, M., Cacho, E. W., Pazinatto, M. M., Reis, J. G., Cliquet, A. Jr, Barasnevicius-Quagliato, E. M. Gait analysis comparing Parkinson's disease with healthy elderly subjects. Arg Neuropsiquiatr. 68 (1), 81-86 (2010).
  10. Wang, X. H., et al. Quantitative assessment of gait and neurochemical correlation in a classical murine model of Parkinson's disease. BMC Neurosci. 13, 142 (2012).
  11. Lao, C. L., Kuo, Y. H., Hsieh, Y. T., Chen, J. C. Intranasal and subcutaneous administration of dopamine D3 receptor agonists functionally restores nigrostriatal dopamine in MPTP-treated mice. Neurotox Res. 24 (4), 523-531 (2013).
  12. Zhao, Q., Cai, D., Bai, Y. Selegiline rescues gait deficits and the loss of dopaminergic neurons in a subacute MPTP mouse model of Parkinson's disease. Int J Mol Med. 32 (4), 883-891 (2013).
  13. Murdoch, J. D., et al. Endophilin-A deficiency induces the FoxO3a-Fbxo32 network in the brain and causes dysregulation of autophagy and the ubiquitin-proteasome system. Cell Rep. 17 (4), 1071-1086 (2016).
  14. Dai, M., et al. Progression of Behavioral and CNS Deficits in a Viable Murine Model of Chronic Neuronopathic Gaucher Disease. PLoS One. 11 (9), e0162367 (2016).
  15. Szalardy, L., et al. Lack of age-related clinical progression in PGC-1α-deficient mice - implications for mitochondrial encephalopathies. Behav Brain Res. , 272-281 (2016).
  16. Rustay, N. R., Wahlsten, D., Crabbe, J. C. Influence of task parameters on rotarod performance and sensitivity to ethanol in mice. Behavioural Brain Research. 141 (2), 237-249 (2003).
  17. Majdak, P., et al. A new mouse model of ADHD for medication development. Sci Rep. 6, 39472 (2016).
  18. Ishige, A., Sasaki, H., Tabira, T. Chronic stress impairs rotarod performance in rats: implications for depressive state. Behavior. (1-2), 79-84 (2002).
  19. Fukui, D., Kawakami, M., Matsumoto, T., Naiki, M. Stress enhances gait disturbance induced by lumbar disc degeneration in rat. European Spine Journal. 27 (1), 205-213 (2017).
  20. Stuart, S., Galna, B., Delicato, L. S., Lord, S., Rochester, L. Direct and indirect effects of attention and visual function on gait impairment in Parkinson's disease: influence of task and turning. Eur J Neuroscience. 46 (1), 1703-1716 (2017).
  21. Milosevic, I., et al. Recruitment of endophilin to clathrin coated pit necks is required for efficient vesicle uncoating after fission. Neuron. 72 (4), 587-601 (2011).
  22. Shi, M., et al. Identification of glutathione S-transferase pi as a protein involved in Parkinson disease progression. Am. J. Pathol. 175 (1), 54-65 (2009).
  23. Arranz, A. M., et al. LRRK2 functions in synaptic vesicle endocytosis through a kinase-dependent mechanism. J. Cell Sci. 128, 541-552 (2015).
  24. Quadri, M., et al. Mutation in the SYNJ1 gene associated with autosomal recessive, early-onset Parkinsonism. Hum. Mutat. 34 (9), 1208-1215 (2013).
  25. Krebs, C. E., et al. The Sac1 domain of SYNJ1 identified mutated in a family with early-onset progressive Parkinsonism with generalized seizures. Hum. Mutat. 34 (9), 1200-1207 (2013).
  26. Edvardson, S., et al. A deleterious mutation in DNAJC6 encoding the neuronal-specific clathrin-uncoating co-chaperone auxilin, is associated with juvenile parkinsonism. PLoS ONE. 7 (5), e36458 (2012).
  27. Cao, M., Milosevic, I., Giovedi, S., De Camilli, P. Upregulation of parkin in endophilin mutant mice. J neurosci. 34 (49), 16544-16549 (2014).
  28. Cao, M., et al. Parkinson sac domain mutation in synaptojanin 1 impairs clathrin uncoating at synapses and triggers dystrophic changes in dopaminergic axons. Neuron. 93 (4), 882-896 (2017).
  29. Farsad, K., Ringstad, N., Takei, K., Floyd, S. R., Rose, K., De Camilli, P. Generation of high curvature membranes mediated by direct endophilin bilayer interactions. J. Cell Biol. 155, 193-200 (2001).
  30. Ringstad, N., Nemoto, Y., De Camilli, P. The SH3p4/Sh3p8/SH3p13 protein family: binding partners for synaptojanin and dynamin via a Grb2-like Src homology 3 domain. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 94 (16), 8569-8574 (1997).
  31. Ringstad, N., et al. Endophilin/SH3p4 is required for the transition from early to late stages in clathrin-mediated synaptic vesicle endocytosis. Neuron. 24 (1), 143-154 (1999).
  32. Ringstad, N., Nemoto, Y., De Camilli, P. J. Differential expression of endophilin 1 and 2 dimers at central nervous system synapses. Biol. Chem. 276 (44), 40424-40430 (2001).
  33. Verstreken, P., et al. Endophilin mutations block clathrin-mediated endocytosis but not neurotransmitter release. Cell. 109 (1), 101-112 (2002).
  34. Boucrot, E., et al. Endophilin marks and controls a clathrin-independent endocytic pathway. Nature. 517, 460-465 (2015).
  35. Takezawa, N., Mizuno, T., Seo, K., Kondo, M., Nakagawa, M. Gait disturbances related to dysfunction of the cerebral cortex and basal ganglia. Brain Nerve. 62 (11), Article in Japanese 1193-1202 (2010).
  36. Wahlsten, D. Mouse Behavioral Testing: How to Use Mice in Behavioral Neuroscience. , Academic Press. (2010).
  37. Guillot, T. S., Asress, S. A., Richardson, J. R., Glass, J. D., Miller, G. D. Treadmill Gait Analysis Does Not Detect Motor Deficits in Animal Models of Parkinson's Disease or Amyotrophic Lateral Sclerosis. J Mot Behav. 40 (6), 568-577 (2008).
  38. Hampton, T. G., Amende, I. Treadmill gait analysis characterizes gait alterations in Parkinson's disease and amyotrophic lateral sclerosis mouse models. J Mot Behav. 42 (1), 1-4 (2010).
  39. Glajch, K. E., Fleming, S. M., Surmeier, D. J., Osten, P. Sensorimotor assessment of the unilateral 6-hydroxydopamine mouse model of Parkinson's disease. Behav Brain Res. 230 (2), 309-316 (2012).
  40. Takayanagi, N., et al. Pelvic axis-based gait analysis for ataxic mice. J Neurosci Methods. 219 (1), 162-168 (2013).
  41. Zhou, M., et al. Gait analysis in three different 6-hydroxydopamine rat models of Parkinson's disease. Neurosci Lett. 584, 184-189 (2015).
  42. Geldenhuys, W. J., Guseman, T. L., Pienaar, I. S., Dluzen, D. E., Young, J. W. A novel biomechanical analysis of gait changes in the MPTP mouse model of Parkinson's disease. PeerJ. 3, e1175 (2015).
  43. Baldwin, H. A., Koivula, P. P., Necarsulmer, J. C. Step Sequence is a Critical Gait Parameter of Unilateral 6-OHDA Parkinson's Rat Models. Cell Transplant. 26 (4), 659-667 (2017).
  44. Carter, R. J., Morton, J., Dunnett, S. B. Motor coordination and balance in rodents. Curr Protoc Neurosci. , Chapter 8: Unit 8.12 (2001).
  45. Milosevic, I. Revisiting the Role of Clathrin-Mediated Endocytosis in Synaptic Vesicle Recycling. Front Cell Neurosci. , (2018).

Tags

Utviklingspsykologi biologi problemet 136 aldring gangart analyse bevegelse neurodegeneration endocytose endophilin motor atferd motor test batterier ventral flyet bildebehandling
Gait analyse av alder-avhengige Motor Impairments i mus med Neurodegeneration
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Rostosky, C. M., Milosevic, I. Gait… More

Rostosky, C. M., Milosevic, I. Gait Analysis of Age-dependent Motor Impairments in Mice with Neurodegeneration. J. Vis. Exp. (136), e57752, doi:10.3791/57752 (2018).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter