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Neuroscience

पार्किंसंस रोग के आनुवंशिक चूहे मॉडल में चाल विश्लेषण के लिए रैटवॉकर सिस्टम को लागू करना

Published: January 18, 2021 doi: 10.3791/62002
Automatic Translation
1, 1, 1, 1, 1, 1, 1
1Department of Neurological Sciences, University of Nebraska Medical Center

Summary

यहां हम रैटवॉकर सिस्टम का वर्णन करते हैं, जिसे चूहों के बढ़े हुए आकार और वजन को समायोजित करने के लिए माउसवॉकर तंत्र को फिर से डिज़ाइन करके बनाया गया है। यह प्रणाली चाल मापदंडों को ट्रैक करने और निर्धारित करने के लिए निराश कुल आंतरिक प्रतिबिंब (एफटीआईआर), उच्च गति वीडियो कैप्चर और ओपन-एक्सेस विश्लेषण सॉफ्टवेयर का उपयोग करती है।

Abstract

पार्किंसंस रोग (पीडी) एक प्रगतिशील न्यूरोडीजेनेरेटिव विकार है जो सब्सटेंशिया निग्रा पार्स कॉम्पैक्टा में डोपामिनर्जिक (डीए) न्यूरॉन्स के नुकसान के कारण होता है। पीडी रोगियों में हाथ स्विंग में कमी, धीमी चलने की गति और छोटे कदम सहित चाल असामान्यताएं आम हैं और बीमारी के दौरान जल्दी दिखाई देती हैं। इस प्रकार, पीडी के पशु मॉडल में मोटर पैटर्न का परिमाणीकरण रोग पाठ्यक्रम के दौरान और चिकित्सीय उपचार पर फेनोटाइपिक लक्षण वर्णन के लिए महत्वपूर्ण होगा। पीडी के अधिकांश मामले इडियोपैथिक हैं; हालांकि, पीडी के वंशानुगत रूपों की पहचान ने जीन उत्परिवर्तन और वेरिएंट को उजागर किया, जैसे कि पिंक 1 और पार्किन में लॉस-ऑफ-फंक्शन म्यूटेशन, माइटोकॉन्ड्रियल गुणवत्ता नियंत्रण में शामिल दो प्रोटीन जिन्हें पशु मॉडल बनाने के लिए उपयोग किया जा सकता है। जबकि चूहे पिंक 1 और पार्किन (एकल और संयुक्त विलोपन) के नुकसान पर न्यूरोडीजेनेरेशन के लिए प्रतिरोधी होते हैं, चूहों में, पिंक 1 लेकिन पार्किन की कमी से निग्रल डीए न्यूरॉन हानि और मोटर हानि होती है। यहां, हम स्वतंत्र रूप से चलने वाले युवा (2 महीने की उम्र) नर चूहों में चाल परिवर्तनों को उजागर करने के लिए एफटीआईआर इमेजिंग की उपयोगिता की रिपोर्ट करते हैं, जो इन चूहों की उम्र (4-6 महीने में देखी गई) के रूप में पूरी तरह से स्पष्ट मोटर असामान्यता के विकास से पहले पिंक 1 और पार्किन के संयुक्त नुकसान के साथ होता है, जैसा कि पहले पिंक 1 नॉकआउट (केओ) चूहों में बताया गया था।

Introduction

पीडी, सबसे आम उम्र से संबंधित न्यूरोडीजेनेरेटिव आंदोलन विकार, सब्सटेंशिया निग्रा पार्स कॉम्पैक्टा में डीए न्यूरॉन्स के नुकसान के कारण होता है। निग्रल डीए न्यूरॉन्स और स्ट्रेटम में डीए इनपुट के इस नुकसान से पीडी 1,2 वाले रोगियों में देखे गए मोटर फ़ंक्शन हानि देखी जाती है। पीडी के रोगियों की परिभाषित मोटर विशेषताओं, जिन्हें सामूहिक रूप से पार्किंसनिज़्म के रूप में जाना जाता है, में कठोरता, आराम करने वाले कंपकंपी, ब्रैडीकिनेसिया, पोस्टुरल अस्थिरता और माइक्रोग्राफिया 3 शामिलहैं। इसके अलावा, चाल की गड़बड़ी, जो पीडी रोगियों में आम हैं, बीमारी 1,4,5 के दौरान जल्दी दिखाई देती हैं। जबकि पीडी की प्रगति को धीमा करने में मदद करने के लिए कुछ जीवन शैली का सुझाव दिया जाता है, जैसे कि स्वस्थ भोजन और नियमित व्यायाम, वर्तमान में पीडी के लिए कोई इलाज नहीं है, केवल लक्षणों का प्रबंधन करने के लिए दवाएं हैं। यह बेहतर चिकित्सीय की उम्मीद में आगे की जांच की आवश्यकता के लिए जगह छोड़ देता है। इस प्रकार, पीडी पशु मॉडल में चाल पैटर्न का लक्षण वर्णन मॉडल की प्रासंगिकता को चिह्नित करने के लिए एक महत्वपूर्ण उपकरण है और साथ ही पीडी को नियंत्रित करने के उद्देश्य से चिकित्सीय उपचार मोटर हानि को कैसे रोक रहे हैं या सुधार कर रहे हैं।

विभिन्न पीडी पशु मॉडल हैं जिनका उपयोग चिकित्सीय उपचार का परीक्षण करने के लिए किया गया है, हालांकि प्रत्येक की अपनी सीमाएं हैं। उदाहरण के लिए, न्यूरोटॉक्सिन 1-मिथाइल-4-फिनाइल-1,2,3,6-टेट्राहाइड्रोपाइरिडीन (एमपीटीपी) के साथ इलाज किए गए पशु मॉडल ने निग्रल डीए न्यूरॉन हानि और बाद में स्ट्रिएटल अनुकूलन के लिए महत्वपूर्ण प्रक्रियाओं के बारे में जानकारी का एक बड़ा खजाना दिया है, और पीडी रोगजनन में माइटोकॉन्ड्रिया की भूमिका की ओर इशारा किया है; हालांकि, एमपीटीपी मॉडल की पैथोजेनेटिक पृष्ठभूमि मानव पीडी6 में न्यूरोडीजेनेरेटिव प्रक्रिया के बजाय विषाक्त प्रकृति की है। अतिरिक्त रासायनिक रूप से इंड्यूसेबल मॉडल में 6-हाइड्रॉक्सीडोपामाइन (6-ओएचडीए) और रोटेनोन शामिल हैं। 6-ओएचडीए डीए न्यूरॉन्स में दवा के चयनात्मक संचय द्वारा पीडी को प्रेरित करने के लिए इस्तेमाल किया जाने वाला पहला एजेंट था, जो अंततः न्यूरॉन्स को मारता है और पीडी जैसे लक्षणों की ओर जाता है। इस मॉडल का उपयोग पहली बार एम्फ़ैटेमिन और एपोमॉर्फिन7 के जवाब में व्यवहार की जांच करके डीए की कमी की ट्रैकिंग के लिए किया गया था। पीडी प्रेरण की यह विधि औषधीय एजेंटों की स्क्रीनिंग के लिए उपयोगी साबित हुई है जो डीए और इसके रिसेप्टर्स 8 को प्रभावित करतेहैं। जबकि 6-ओएचडीए मॉडल मात्रात्मक मोटर घाटे को ट्रैक करने के लिए एक महान मॉडल है, यह मॉडल यह नहीं दिखाता है कि न्यूरॉन्स के क्रमिक नुकसान और लेवी निकायों का गठन जानवर को कैसे प्रभावित करता है। प्रेरण की अन्य विधि, रोटेनोन, को टायरोसिन हाइड्रॉक्सिलेज और डीए ट्रांसपोर्टर के नुकसान के साथ निग्रोस्ट्रियल न्यूरॉन्स के प्रगतिशील अध: पतन के लिए दिखाया गया है, जिससे समय के साथ न्यूरॉन्स के नुकसान को ट्रैक करने के लिए एक बेहतर मॉडल की अनुमति मिलतीहै। रोटेनोन उपचारित चूहों ने ब्रैडीकिनेसिया, पोस्टुरल अस्थिरता और अस्थिर चाल10 दिखाई। हालांकि, इस विधि को चूहों के विभिन्न उपभेदों के बीच व्यापक रूप से परिवर्तनशील पाया गया है, जिसने यह सवाल उठाया है कि रोटेनोन एक विश्वसनीय पीडी मॉडल 11,12,13 है या नहीं। जबकि चाल विश्लेषण को चूहों में पीडी के प्रेरण से प्रभावित दिखाया गया है, आज तक, आनुवंशिक रूप से प्रेरित पीडी चूहे मॉडल को रनवे पर स्वतंत्र रूप से चलने से चाल विश्लेषण के लिए आसानी से उपयोग नहीं किया गया है।

स्वतंत्र रूप से चलने वाले कृन्तकों में मोटर हानि का विश्लेषण करने का एक तरीका किनेमेटिक चाल विश्लेषण है, जिसे एफटीआईआर इमेजिंग का उपयोग करके किया जा सकता है। यह स्थापित विधि एफटीआईआर पर आधारित एक ऑप्टिकल टच सेंसर का उपयोग करती है, जो कृन्तकों के पैरों के निशान को रिकॉर्ड और ट्रैक करती है क्योंकि वे रनवे 14,15,16 से नीचे जाते हैं। अन्य तरीकों की तुलना में, एफटीआईआर जानवर के शरीर पर किसी भी मार्कर पर निर्भर नहीं करता है जो पंजे के निशान में हस्तक्षेप कर सकता है। वीडियो डेटा की पीढ़ी सभी चार अंगों के डिजिटल पंजे प्रिंट का उत्पादन करती है जिन्हें विभिन्न कृंतक मॉडल के लिए एक गतिशील और प्रतिलिपि प्रस्तुत करने योग्य चलने के पैटर्न बनाने के लिए जोड़ा जा सकता है। इमेजिंग-आधारित चाल विश्लेषण का सिद्धांत प्रत्येक व्यक्तिगत पंजे को लेना और समय के साथ संपर्क क्षेत्र को मापना है क्योंकि कृंतक रनवे से नीचे चलता है। प्रत्येक रुख को पंजे के क्षेत्र (ब्रेकिंग चरण में) में वृद्धि और पंजा क्षेत्र (प्रणोदन चरण में) में कमी द्वारा दर्शाया जाता है। यह स्विंग चरण द्वारा आगे बढ़ता है, जो तब होता है जब कोई पंजा संकेत का पता नहीं चलता है। वीडियो के मूल्यांकन के बाद, कई पैरामीटर उत्पन्न होते हैं जिनका उपयोग वाइल्ड-टाइप (डब्ल्यूटी) बनाम पीडी मॉडल की तुलना करने के लिए किया जा सकता है। मापदंडों के कुछ उदाहरण चरण की लंबाई (एक चरण में पंजे की दूरी को कवर करते हैं), स्विंग अवधि (समय की अवधि जब पंजा रनवे के संपर्क में नहीं है), स्विंग गति (स्विंग अवधि के कार्य के रूप में चरण की लंबाई), और चरण पैटर्न (विकर्ण चरण, पार्श्व चरण, या गर्डल चरण) हैं।

चूहों में शुरुआती चाल पैटर्न परिवर्तनों को उजागर करने के लिए एफटीआईआर की उपयोगिता का प्रदर्शन करने के लिए, हमने पीडी के आनुवंशिक चूहे मॉडल का उपयोग किया। जबकि पीडी के अधिकांश मामले इडियोपैथिक हैं; पीडी के वंशानुगत रूपों की पहचान ने जीन उत्परिवर्तन और वेरिएंट की पहचान की, जैसे कि पिंक 1 और पार्किन में लॉस-ऑफ-फंक्शन म्यूटेशन, माइटोकॉन्ड्रियल गुणवत्ता नियंत्रण17 में शामिल दो प्रोटीन, जिन्हें पशु मॉडल18 बनाने के लिए उपयोग किया जा सकता है। दुर्भाग्य से, चूहे इन प्रोटीनों (एकल और संयुक्त) 19,20,21 के नुकसान पर न्यूरोडीजेनेरेशन के लिए प्रतिरोधी हैं। चूहों में, पिंक 1 लेकिन पार्किन की कमी से निग्रल डीए न्यूरॉन हानि और मोटर हानि22 होती है, लेकिन पूर्ण पेनेट्रेंस के बिना। इसलिए, हमने एक संयुक्त पिंक 1 / पार्किन डबल नॉकआउट (डीकेओ) चूहा मॉडल उत्पन्न किया, जो नर पिंक 1 केओ चूहों22 में रिपोर्ट किए गए स्पष्ट रूप से स्पष्ट हिंदलिम्ब ड्रैगिंग फेनोटाइप को प्रदर्शित करता है, लेकिन अब उच्च दर पर: 4-6 महीने के बीच 100% बनाम 30-50% पुरुष।

जबकि यह विधि चूहों14 में मोटर घाटे का विश्लेषण करने के लिए अच्छी तरह से काम करती है, चूहों के आकार और वजन को समायोजित करने के लिए एफटीआईआर इमेजिंग चाल प्रणाली विनिर्देश पहले गैर-वाणिज्यिक रूप से अनुपलब्ध थे। यहां हम बताते हैं कि चूहों के आकार और वजन को छोड़कर, माउसवॉकर14 के बाद मॉडलिंग की गई एक संशोधित एफटीआईआर चाल इमेजिंग प्रणाली रैटवॉकर का निर्माण कैसे किया जाए। यह प्रणाली विश्लेषण के लिए पशु पदचिह्नों की कल्पना और बाद में रिकॉर्ड करने के लिए एक विधि प्रदान करने के लिए एक ऑप्टिकल प्रभाव, एफटीआईआर का उपयोग करती है। ऑप्टिकल वेवगाइड (प्लेटफॉर्म) के साथ एक जानवर के पैर के संपर्क से प्रकाश पथ में व्यवधान होता है जिसके परिणामस्वरूप एक दृश्य प्रकीर्णन प्रभाव होता है, जिसे ओपन-सोर्स सॉफ्टवेयर का उपयोग करके घरेलू-ग्रेड, हाई-स्पीड वीडियोग्राफी और प्रसंस्करण का उपयोग करके कैप्चर किया जाता है। यह अध्ययन पीडी के आनुवंशिक चूहे मॉडल में चाल परिवर्तनों का अध्ययन करने में एफटीआईआर इमेजिंग की शक्ति को दर्शाता है। उदाहरण के लिए, जबकि पुरुष डीकेओ चूहों में जल्द से जल्द 4 महीने में स्पष्ट मोटर परिवर्तन (यानी हिंदलिम्ब ड्रैगिंग) देखे जाते हैं, एफटीआईआर का उपयोग करके हम 2 महीने की उम्र में पुरुष डीकेओ चूहों में गेट असामान्यताओं को उजागर करने में सक्षम हैं।

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Protocol

सभी पशु अध्ययनों को नेब्रास्का मेडिकल सेंटर संस्थागत पशु देखभाल और उपयोग समिति (आईएसीयूसी) विश्वविद्यालय द्वारा अनुमोदित किया गया था।

1. चाल उपकरण

नोट: माउसवॉकर14 से मॉडलिंग, रैटवॉकर को चूहों और चूहों के बीच चरण की लंबाई में अंतर के अनुपात में आयामों के साथ डिज़ाइन किया गया था। इसमें एक साइड रोशनी बैकलाइट, वॉकवे एनक्लोजर, ऑप्टिकल वेवगाइड वॉकवे, मिरर और कैमरा (चित्रा एस 1) शामिल हैं। अतिरिक्त सामग्री को समायोजित करने के लिए वॉकवे और बैकलाइट वेवगाइड के प्रत्येक तरफ एलईडी स्ट्रिप्स का उपयोग किया गया था। संशोधित चाल उपकरण बनाने के लिए आवश्यक सामग्री तालिका एस 1 में पाई जा सकती है।

  1. जानवर का सिल्हूट बनाने के लिए बैकलाइट (चित्रा एस 2) का उपयोग करें जिसका उपयोग सॉफ्टवेयर द्वारा स्थिति, आंदोलन की दिशा और मोर्फोमेट्रिक गुणों को असाइन करने के लिए किया जाता है। निर्माण में एक स्टॉक एल्यूमीनियम फ्रेम (टेबल एस 1) के भीतर इकट्ठे एक ऐक्रेलिक डिफ्यूज़र, ऑप्टिकल वेवगाइड, रिफ्लेक्टर और एलईडी लाइट स्ट्रिप्स का एक स्तरित पैनल शामिल है।
  2. मंच के साथ जानवर का मार्गदर्शन करने और जानवर को घर-पिंजरे में निर्देशित करने के लिए एक वॉकवे बाड़े (चित्रा एस 3) का उपयोग करें। निर्माण में स्पष्ट ऐक्रेलिक शीट विलायक होते हैं जो डाइक्लोरोमेथेन (तालिका एस 2) के साथ वेल्डेड होते हैं।
  3. लिट फुटप्रिंट उत्पन्न करने के लिए माध्यम प्रदान करने के लिए वॉकवे (चित्रा एस 4) का उपयोग करें। वॉकवे का निर्माण स्पष्ट ऐक्रेलिक से किया गया है, जिसे स्ट्रिप एलईडी के साथ साइड-लाइट किया जाता है और एल्यूमीनियम कोण (टेबल एस 3) में रखा जाता है।
  4. वीडियोग्राफी के लिए वॉकवे के नीचे के हिस्से को प्रतिबिंबित करने के लिए 45 डिग्री कोण पर सीधे वॉकवे के नीचे एक दर्पण (चित्रा एस 5) रखें। इसका निर्माण ऐक्रेलिक द्वारा समर्थित 1/4 "मोटी ग्लास दर्पण से किया गया है, और एक पंक्ति में व्यवस्थित कोण कोष्ठक (तालिका एस 4)।
  5. एक ट्राइपॉड-माउंटेड, घरेलू-गुणवत्ता, उच्च गति एक्शन कैमरे का उपयोग करके वीडियोग्राफी करें।

2. उपकरण सेटअप

  1. काउंटरटॉप, वर्कबेंच या स्थिर गाड़ी के शीर्ष पर , चित्रा एस 1 के अनुसार बैकलाइट, वॉकवे और दर्पण को संरेखित करें। सुनिश्चित करें कि प्रत्येक घटक वॉकवे के संबंध में केंद्रित है।
  2. एक स्तर का उपयोग करके, सुनिश्चित करें कि घटक क्षैतिज रूप से नलसाजी हैं।
  3. वॉकवे के शीर्ष पर वॉकवे बाड़े को रखें।
  4. 70% इथेनॉल के साथ सभी संपर्क सतह क्षेत्रों को साफ करें। वॉकवे की खरोंच को रोकने के लिए एक गैर-आक्रामक तौलिया का उपयोग करना सुनिश्चित करें।
  5. हाई-स्पीड कैमरे को 57 इंच के ट्राइपॉड पर माउंट करें और इसे दर्पण के बीच में रखें, जो दृश्य के क्षेत्र के अंदर पूरे पैदल मार्ग को कैप्चर करने के लिए पर्याप्त दूर है। वीडियो सेटिंग्स मेनू से, सुनिश्चित करें कि हाई-स्पीड कैमरा 1080 पी मोड में 120 फ्रेम प्रति सेकंड (एफपीएस) पर रैखिक अधिग्रहण के लिए सेट है, जिसमें किसी भी प्रकार का ऑटो-एडजस्ट या ऑप्टिमाइज़ेशन बंद है।
  6. प्लग इन करें और बैकलाइट और वॉकवे के लिए एलईडी स्ट्रिप लाइट चालू करें। पृष्ठभूमि कैप्चर को कम करने के लिए बैकलाइट को मंद करना आवश्यक हो सकता है।

3. पशु अनुकूलन

नोट: पहले प्रयोग से एक सप्ताह पहले, संशोधित चाल तंत्र के माध्यम से जानवरों को चलाएं।

  1. वॉकवे के टर्मिनस पर एक होम-पिंजरे की स्थिति।
  2. बाड़े को स्थापित करने और रोशनी बंद करने के साथ, चूहे को घर-पिंजरे के सामने पैदल मार्ग के अंत में रखें और उसे बिना किसी मजबूर तरीके से पैदल मार्ग पर चलने की अनुमति दें।
  3. संशोधित चाल तंत्र के माध्यम से प्रत्येक चूहे को कई बार चलाएं, जब तक कि वे आसानी से पूरे पैदल मार्ग को पार न कर सकें।
  4. प्रयोग से दो दिन पहले प्रक्रिया को दोहराएं।

4. चाल प्रक्रिया

  1. प्रत्येक रन की शुरुआत से पहले वॉकवे के अंत में एक होम-पिंजरे रखें ताकि चूहे को वॉकवे को पार करने के लिए सकारात्मक संकेत के रूप में काम किया जा सके।
  2. कमरे की रोशनी बंद करें, कैमरे पर बिजली, और चूहे को प्लेटफॉर्म पर रखने से कई सेकंड पहले रिकॉर्डिंग शुरू करें।
    नोट: कैमरा निर्माता द्वारा आधिकारिक तौर पर अनुशंसित मेमोरी कार्ड का उपयोग करना सुनिश्चित करें। एक असूचीबद्ध मेमोरी कार्ड अभी भी काम कर सकता है लेकिन कथित फ्रेम दर पर कैप्चर करने की गारंटी नहीं है।
  3. बाड़े को स्थापित करने के साथ, चूहे को घर-पिंजरे के सामने वॉकवे के अंत में रखें और इसे बिना किसी मजबूर तरीके से पैदल मार्ग पर चलने की अनुमति दें।
  4. एक बार जानवर के वॉकवे के टर्मिनस तक पहुंचने के बाद रिकॉर्डिंग बंद कर दें।
  5. रन के बीच में 70% इथेनॉल और एक गैर-आक्रामक तौलिया का उपयोग करके वॉकवे को साफ करें और एक जानवर के पेशाब या शौच करने के बाद, फिर किसी अन्य जानवर को पेश करने से पहले इथेनॉल को वाष्पित होने दें।
  6. प्रत्येक अवलोकन अवधि के दौरान वॉकवे के माध्यम से चूहों को कुल 7 बार चलाएं, पहले तीन रन लें जो विश्लेषण के लिए पासिंग के रूप में स्कोर करते हैं।
  7. यदि जानवर ग्रूमिंग, स्टॉपिंग या गलत गतिविधियों के कारण बिना किसी रुकावट के घर-पिंजरे की दिशा में लगातार चार या अधिक कदम उठाता है, तो पास होने के रूप में एक रन बनाएं।
    नोट: उपायों के प्रत्येक दौर से पहले जानवरों के द्रव्यमान को रिकॉर्ड करना अच्छा अभ्यास है। हमारे अध्ययन के लिए, डब्ल्यूटी (एन = 7) और डीकेओ (एन = 8) का वजन क्रमशः 200.3 ± 21.67 ग्राम और 296.6 ± 3.85 ग्राम था (पी = 0.004, वेल्च के सुधार के साथ अप्रकाशित टी परीक्षण)। हम किसी भी उम्र या आकार के चूहों के साथ कोई समस्या नहीं देखते हैं।

5. वीडियो प्रीप्रोसेसिंग

नोट: हाई-स्पीड कैमरे द्वारा कैप्चर किए गए वीडियो 120 एफपीएस और 1080 पी के रिज़ॉल्यूशन पर एमपी 4 प्रारूप में प्रस्तुत किए जाते हैं। डाउनस्ट्रीम विश्लेषणात्मक सॉफ़्टवेयर पर बोझ को कम करने के लिए, पहले अनावश्यक फुटेज को ट्रिम करें और लॉसलेसकट सॉफ़्टवेयर (संस्करण 3.23.7, https://github.com/mifi/lossless-cut) का उपयोग करके प्रत्येक वीडियो से ऑडियो को स्ट्रिप करें, फिर ओपन-सोर्स सॉफ़्टवेयर FFmpeg (संस्करण 4.2, http://ffmpeg.org/) का उपयोग करके एमपी 4 वीडियो स्ट्रीम को पीएनजी छवि अनुक्रम में परिवर्तित करें। नोट: अन्य हानिरहित प्रारूप जैसे कि टिफ़ का उपयोग पीएनजी के स्थान पर किया जा सकता है।

  1. विंडोज 7 या उच्चतर चलाने वाले पीसी पर वीडियो के लिए एक निर्देशिका बनाएं, फिर वीडियो को हाई-स्पीड कैमरा के स्टोरेज डिवाइस से नई बनाई गई निर्देशिका में स्थानांतरित करें। इसके अलावा, उसी स्थान पर ffmpeg.exe कॉपी करें।
  2. LosslessCut में, वीडियो को खोलने के लिए इंटरफ़ेस पर खींचें। ऑडियो को छोड़ दें, वीडियो के केवल विश्लेषणात्मक रूप से प्रासंगिक भाग को शामिल करने के लिए स्टार्ट और एंड कट पॉइंट सेट करें, कैप्चर फ्रेम प्रारूप को पीएनजी पर सेट करें, और निर्यात करें। एक बार वीडियो निर्यात हो जाने के बाद, "_trimmed" के बाद किसी भी नामकरण सम्मेलन का उपयोग करके वीडियो फ़ाइल का नाम बदलें।
  3. वीडियो को छवि अनुक्रमों में बैच करने के लिए, एक कमांड प्रॉम्प्ट खोलें, "सीडी [निर्देशिका का पथ]" के साथ वीडियो के स्थान पर कार्य निर्देशिका सेट करें, और निम्नलिखित आदेश चलाएं:
    (*) में %i के लिए mkdir "%~ni_cropped" करें
    (*) में %i के लिए mkdir "%~ni_trimmed" करें
    के लिए /f "टोकन = 1 delims=" %a in ('dir /B *_trimmed. MP4') do ffmpeg-i "%a.MP4" "%a/%a_%04d.png"
  4. बैच प्रक्रिया पूरी होने के बाद, प्रत्येक छवि अनुक्रम को इमेजजे फिजी23 में खोलें और अनुक्रम को रुचि के क्षेत्र (आरओआई) में क्रॉप करें जिसमें फर्श का क्षेत्र शामिल है जिसके भीतर चूहा देखा जाता है।
  5. वॉकवे रोशनी से पृष्ठभूमि को कम करने के लिए, सियान चैनल के रंग संतुलन न्यूनतम को 76 तक बढ़ाएं।
  6. छवि अनुक्रम के रूप में सहेजें और "_trimmed" प्रत्यय को "_cropped" में बदलें, फ़ाइलों को उनके संबंधित "_cropped" फ़ोल्डर में सहेजें।

6. चाल प्रसंस्करण

नोट: चाल डेटा स्वतंत्र रूप से उपलब्ध सॉफ़्टवेयर, माउसवॉकर (http://biooptics.markalab.org/MouseWalker/)14 का उपयोग करके संसाधित और परिमाणित किया जाता है।

  1. Microsoft Excel स्थापित 64-बिट Windows वातावरण चलाने वाले PC पर MouseWalker सॉफ़्टवेयर अनपैक करें और स्थापित करें.
  2. माउसवॉकर.exe लॉन्च करने के बाद, रन के प्रत्येक सेट के लिए एक प्रारंभिक पैमाने पर अंशांकन करें। एक छवि अनुक्रम लोड करें और वीडियो में कैप्चर किए गए लैंडमार्क या शासक का उपयोग करके, ज्ञात दूरी के दो बिंदुओं को मापें। वीडियो फ्रेम में प्रति सेंटीमीटर पिक्सेल की संख्या की गणना करें और वीडियो अधिग्रहण फ्रेम दर के साथ सेटिंग्स फॉर्म के पैरामीटर अनुभाग में इस मान को दर्ज करें।
  3. इसी तरह, माउसवॉकर सेटिंग्स फॉर्म के ट्रैकिंग पैरामीटर अनुभाग को पूरा करने के लिए आवश्यक सिर की लंबाई, अधिकतम पूंछ की चौड़ाई और क्षेत्र, न्यूनतम और अधिकतम पैर क्षेत्र, और अन्य विशेषताओं को निर्धारित करने के लिए चूहे के सिर, पूंछ और पैरों को मापें। उपयोगकर्ता मैनुअल और अन्य दस्तावेज़ों के लिए http://biooptics.markalab.org/MouseWalker/ देखें.
  4. शरीर क्षेत्र मान प्राप्त करने के लिए, ImageJ में एक ही छवि अनुक्रम खोलें, चूहे को रेखांकित करते हुए एक चयन बनाएं, और रुचि का क्षेत्र (ROI) पिक्सेल गणना करें।
  5. इस प्रकाशन के लिए उपयोग किए गए पैरामीटर और सेटिंग्स (चित्रा S6).
    नोट: पैरामीटर चित्रण के लिए प्रदान किए जाते हैं और वीडियो, अधिग्रहण हार्डवेयर और शर्तों के पैमाने पर निर्भर होते हैं। हर बार जब कैमरा या उपकरण को फिर से तैनात किया जाता है तो सॉफ्टवेयर अंशांकन और समायोजन की आवश्यकता होती है। अधिग्रहण के भीतर एक मापने वाले उपकरण को कैप्चर करने से सटीकता में सुधार होता है और अंशांकन की सुविधा मिलती है।
  6. अंशांकन के बाद, प्रत्येक छवि अनुक्रम लोड करें। ऑटो का चयन करने से पैरों के निशान का स्वायत्त असाइनमेंट शुरू हो जाएगा।
  7. अनुक्रम के प्रत्येक फ्रेम के माध्यम से स्क्रॉल करें, मैन्युअल रूप से गलत-असाइन किए गए पैरों के निशान को सही करें। इस चरण के पूरा होने के बाद सहेजें।
  8. अंत में, पदचिह्न की स्थिति और दबाव डेटा को संसाधित करने के लिए मूल्यांकन का चयन करें। मात्रात्मक चाल मैट्रिक्स के साथ ग्राफ़, छवियों और स्प्रेडशीट की एक श्रृंखला परिणाम फ़ोल्डर में निर्यात की जाएगी।

7. डेटा विश्लेषण

  1. प्रत्येक मूल्यांकन के अंत में निर्यात की गई स्प्रेडशीट का उपयोग करें जिसमें प्रत्येक रन के लिए मात्रात्मक चाल डेटा होता है। प्रत्येक रन और औसत प्रति चूहे से डेटा एकत्र करें। ग्राफपैड प्रिज्म संस्करण 7.0 ए का उपयोग करके महत्व के लिए औसत डेटा और परीक्षण प्लॉट करें।

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Representative Results

चूहा कॉलोनी रखरखाव
पिंक 1 और पार्किन सिंगल केओ चूहों की पीढ़ी और लक्षण वर्णन पहले22 वर्णित किया गया है। पिंक 1 और पार्किन सिंगल केओ चूहों को सेज लैब्स (और अब एनविगो से उपलब्ध) से प्राप्त किया गया था। डीकेओ चूहों को पिंक1-/-चूहों के साथ पार करके पिंक1+/-/पार्किन+/- चूहों को पार करके उत्पन्न किया गया था, जिन्हें पिंक1-//पार्किन-/- चूहों को प्राप्त करने के लिए आपस में जोड़ा गया था (एनविगो से उपलब्ध होगा)। पार्क 6 (जीन एन्कोडिंग पिंक 1) में 26 बीपी के विलोपन की पुष्टि करने के लिए, जीनोटाइपिंग को 5'-CCCTGGCTGACTATGACTGAC-3' फॉरवर्ड और 5'-CCACCACCACTACTTACT-3' रिवर्स प्राइमरों का उपयोग करके किया गया था। पार्क 2 (जीन एन्कोडिंग पार्किन) में 5 बीपी के विलोपन का परीक्षण डीएनए को फॉरवर्ड 5'-जीजीटीजीटीसीटीजीसीटीजीटीजीए -3' और रिवर्स 5'-जीसीसीसीसीसीएजीएटीएजीएटीएजीटीसी -3' का उपयोग करके प्रवर्धित करने के बाद किया गया था। प्रवर्धित पोलीमरेज़ चेन रिएक्शन (पीसीआर) नमूने अनुक्रमण के लिए एसीजीटी इंक (व्हीलिंग, आईएल) को भेजे गए थे (चित्रा एस 7)। सभी चूहों को लॉन्ग इवांस हूडेड (लेह) पृष्ठभूमि पर रखा गया था। डीकेओ चूहे व्यवहार्य और उपजाऊ थे; हालांकि, प्रसव के समय डीकेओ बांधों के बीच मृत्यु दर की उच्च दर थी (लगभग 30%)। इन प्रयोगों में केवल नर चूहों का उपयोग किया गया था। चूहों को 12 घंटे के प्रकाश / अंधेरे चक्र और चूहे चाउ और पानी तक मुफ्त पहुंच के साथ तापमान-नियंत्रित वातावरण में रखा गया था।

परिणाम
चूहों के लिए एफटीआईआर चाल विश्लेषण प्रणाली की उपयोगिता के एक उदाहरण के रूप में सेवा करने के लिए,14 से अनुकूलित, हमने 2 महीने की उम्र में नर डब्ल्यूटी और पिंक 1 / पार्किन डीकेओ चूहों पर चाल विश्लेषण किया ताकि यह निर्धारित किया जा सके कि क्या किनेमेटिक चाल विश्लेषण का उपयोग सूक्ष्म मोटर हानि को उजागर कर सकता है जो 4 महीने की उम्र में शुरू होने वाली सकल मोटर समस्याओं की उपस्थिति से पहले मानव दृश्य धारणा के साथ नहीं देखा गया था।

चूहों 14 में पिछले चालअध्ययनों के समान, अनुकूलित एफटीआईआर प्रणाली चलने वाले चूहे द्वारा बनाए गए पदचिह्न पैटर्न के साथ-साथ शरीर के केंद्र द्वारा बनाए गए पथ को प्रदर्शित करने में सक्षम थी (चित्रा 1 ए)। डब्ल्यूटी (चित्रा 1 बी) की तुलना में डीकेओ चूहों के बढ़े हुए वजन के बावजूद, एफटीआईआर सिग्नल की तीव्रता द्वारा निर्धारित चलने वाली सतह (गर्मी मानचित्र के रूप में कल्पना) पर लागू पैर का दबाव अपरिवर्तित था (चित्रा 1 सी)। चलने की गति (चित्रा 1 डी-एच) के कार्य के रूप में कई चाल मापदंडों के मूल्यांकन पर, हमने देखा कि चलने की गति और कदम की लंबाई डब्ल्यूटी और डीकेओ चूहों (चित्रा 1 डी) के बीच समान थी। हालांकि, डब्ल्यूटी और डीकेओ चूहों के बीच भिन्नता धीमी चलने की गति पर रुख चरण और स्विंग अवधि में स्पष्ट हो गई (चित्रा 1 ई, एफ)। चरण चक्र का अंश जहां पैर रुख चरण (रुख अवधि / अवधि) में है, ड्यूटी कारक है, और यह पैरामीटर रुख चरण की तुलना में स्विंग चरण में बिताए गए अधिक समय पर प्रकाश डालता है क्योंकि ड्यूटी कारक कम हो जाता है, जो चलने की विशेषता है (चित्रा 1 जी)। फिर, कम गति पर मतभेदों पर प्रकाश डाला जाता है। इसके अलावा, जबकि डब्ल्यूटी जानवरों में बढ़ी हुई गति के साथ स्विंग की गति बढ़ जाती है, डीकेओ चूहों में सहसंबंध कुंद हो जाता है (चित्रा 1 एच)।

एफटीआईआर चाल विश्लेषण ने स्वतंत्र रूप से चलने वाले चूहों में शरीर के सापेक्ष प्रत्येक पैर के रुख चरण के निशान के भूखंडों की भी अनुमति दी (चित्रा 2 ए, बी)। रुख के निशान शरीर की लंबाई के लिए सामान्यीकृत होते हैं और उन्हें पंजे के स्पर्श (पूर्ववर्ती चरम स्थिति, एईपी) से रुख चरण (पीछे की चरम स्थिति, पीईपी) के अंत तक शरीर के केंद्र के सापेक्ष पैर की स्थिति के रूप में परिभाषित किया जाता है। पंजे की स्थिति की तुलना करने पर, हमने एईपी (बाएं हिंदलिम्ब) और पीईपी (दाएं हिंदलिम्ब) में महत्वपूर्ण परिवर्तन देखे, जिससे पता चलता है कि बाएं हिंदलिम्ब पंजे के टचडाउन (एईपी) के दौरान शरीर के करीब है, जबकि डब्ल्यूटी चूहों की तुलना में डीकेओ में पंजा टेकऑफ (पीईपी) के दौरान दाहिना हिंदलिम्ब शरीर से दूर है (चित्रा 2 सी)।

डब्ल्यूटी की तुलना में डीकेओ चूहों में कई अतिरिक्त मापदंडों में काफी बदलाव आया था। विशेष रूप से, हिंदलिम्ब स्विंग पैटर्न में बदलाव का खुलासा किया गया था। डब्ल्यूटी चूहों (चित्रा 3 ए) की तुलना में डीकेओ चूहों में बाएं और दाएं दोनों हिंदलिम्ब्स की स्विंग गति बढ़ गई थी, जबकि बाएं और दाएं दोनों हिंदलिम्ब्स की स्विंग अवधि कम हो गई थी (चित्रा 3 बी)। ध्यान दें, चरण की लंबाई अपरिवर्तित थी (चित्रा 4)।

Figure 1
चित्र 1. पदचिह्न पैटर्न और चरण पैरामीटर विश्लेषण। (ए) डब्ल्यूटी और (बी) डीकेओ चूहों के लिए प्रतिनिधि पदचिह्न पैटर्न दिखाते हैं (शीर्ष पैनल) पदचिह्न गर्मी मानचित्र जो शरीर पथ का प्रतिनिधित्व करने वाले पिक्सेल तीव्रता और क्षैतिज रेखा के साथ-साथ (नीचे पैनल) अलग-अलग रंगों के साथ लेबल किए गए अलग-अलग पैरों को दर्शाते हैं: बाएं अग्रे (एलएफ, पीला), बाएं हिंद (एलएच, नीला), दाएं अग्र (आरएफ, नारंगी), और दाएं हिंद (आरएच, हरा)। (C) प्रत्येक WT (n = 7) और DKO (n = 8) चूहे के लिए औसत चलने की गति। SEM के साथ मतलब है। महत्वपूर्ण नहीं है। (डी-एच) डब्ल्यूटी (एन = 7) और डीकेओ (एन = 8) चूहों में गति के कार्य के रूप में चरण पैरामीटर। रैखिक प्रतिगमन रेखाएं और आर वर्ग मान शामिल हैं। (डी) डब्ल्यूटी और डीकेओ चूहों में गति के साथ चरण की लंबाई बढ़ जाती है। (ई) स्विंग अवधि डब्ल्यूटी चूहों में गति के व्युत्क्रमानुपाती है, लेकिन डीकेओ चूहों में नहीं (महत्वपूर्ण नहीं हैं)। (एफ) डब्ल्यूटी और डीकेओ चूहों में गति के साथ रुख अवधि कम हो जाती है। (जी) ड्यूटी फैक्टर डीकेओ चूहों में गति के व्युत्क्रमानुपाती है, लेकिन डब्ल्यूटी चूहे नहीं (महत्वपूर्ण नहीं हैं)। (एच) स्विंग गति डब्ल्यूटी चूहों में गति के साथ रैखिक रूप से बढ़ती है, लेकिन डीकेओ चूहे नहीं (महत्वपूर्ण नहीं हैं)। कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।

Figure 2
चित्र 2. रुख के निशान और पंजे की स्थिति विश्लेषण। (ए) डब्ल्यूटी चूहे (पृष्ठभूमि सुधार से पहले और बाद में) के लिए प्रतिनिधि चलने वाले ट्रैक विश्लेषण को नाक (लाल ठोस), सिर समोच्च (नीला डैश्ड), पूंछ समोच्च (हरा डैश्ड), बॉडी सेंटर (सफेद डैश्ड), और पैरों के निशान (सर्कल: हरा, आरएफ और हल्का नीला, एलएच) के साथ देखा जाता है। (बी) डब्ल्यूटी और डीकेओ चूहों को स्वतंत्र रूप से चलने के लिए रुख के प्रतिनिधि भूखंड। (C) WT (n = 7) और DKO (n = 8) चूहों में पंजे की स्थिति दिखाई गई है। एईपी, पूर्ववर्ती चरम स्थिति; पीईपी, पीछे की चरम स्थिति; एल, बाएं; आर, सही; एफ, फोरपॉ; एच, हिंदपाव। दो-तरफ़ा एनोवा और सिडक के कई तुलना परीक्षण का उपयोग करके डब्ल्यूटी (पी < 0.05 *, 0.001 ***) की तुलना में महत्वपूर्ण है। कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।

Figure 3
चित्र 3. डीकेओ चूहों में हिंदपाव स्विंग पैरामीटर बदल गए। डब्ल्यूटी (एन = 7) और डीकेओ (एन = 8) चूहों में (ए) गति और (बी) समय पंजे हवा में उड़ रहे हैं। एल, बाएं; आर, सही; एफ, फोरपॉ; एच, हिंदपाव। वेल्च के सुधार के साथ छात्र के अप्रकाशित दो पूंछ वाले टी-टेस्ट का उपयोग करके डब्ल्यूटी (पी < 0.01 **) की तुलना में महत्वपूर्ण है। कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।

Figure 4
चित्र 4. डीकेओ चूहों में चरण की लंबाई अपरिवर्तित। डब्ल्यूटी (एन = 7) और डीकेओ (एन = 8) चूहों में चरण की लंबाई के फोरपॉ और हिंदपाव माप। एल, बाएं; आर, सही; एफ, फोरपॉ; एच, हिंदपाव। वेल्च के सुधार के साथ छात्र के अप्रकाशित दो पूंछ वाले टी-टेस्ट का उपयोग करके डब्ल्यूटी (महत्वपूर्ण नहीं) की तुलना में महत्वपूर्ण है। कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।

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Discussion

हाथ स्विंग में कमी, धीमी चलने की गति और छोटे कदमों सहित चाल की गड़बड़ी, पीडी की एक परिभाषित विशेषता है, और रोग पाठ्यक्रम 1,5 के दौरान जल्दी होती है। पीडी के कृंतक मॉडल में चाल विश्लेषण के लिए फुटफॉल का निरीक्षण और रिकॉर्ड करने के लिए वर्षों से कई तरीके विकसित किए गए हैं, जिसमें फुटफॉल की स्थिति को निर्धारित करने के लिए मैनुअल तकनीकें हैं जो स्वचालित दृष्टिकोणों की ओर ले जाती हैं जो अधिक संवेदनशील हैं और गतिशील मापदंडों को पकड़ने में सक्षम हैं। कुछ स्थिर दृष्टिकोणों में कृंतक के पंजे को "इंकिंग" करना शामिल है, जिसमें एक संकेतक होता है जिसेपैदल मार्ग 24,25,26 पर रखे गए मीडिया पर ट्रैक किया जाता है। शेष यात्रियों की संख्या बाद में हाथ से निर्धारित की जाती है। इन विधियों का उपयोग अक्सर मैन्युअल कीनेमेटिक स्कोरिंग के लिए वीडियोटेपिंग के साथ संयोजन के रूप में किया जाता है। चाल पैटर्न को पकड़ने और मात्रा निर्धारित करने के स्वायत्त तरीकों को हाल ही में15,16 में पेश किया गया था, और व्यावसायिक रूप से उपलब्ध हैं। स्वायत्त चाल परिमाणीकरण अन्यथा स्थिर पदचिह्नों के लिए अस्थायी विशेषताओं को जोड़ता है, जिससे जांचकर्ताओं को दूरी और कोण27 के अलावा वेग और समय के लिए जिम्मेदार असामान्यताओं की तलाश करने की अनुमति मिलती है। एफटीआईआर विधि के साथ युग्मित होने पर दबाव भी मात्रात्मक होता है।

पीडी के विष-प्रेरित चूहे मॉडल में चाल पैटर्न असामान्यताएं भी बताई गई हैं। विशेष रूप से, वाणिज्यिक चाल विश्लेषण मंच 28,29,30 का उपयोग करके 6-ओएचडीए घाव मॉडल में चाल परिवर्तन की सूचना दी गई है। इस मॉडल में सबसे प्रमुख परिवर्तन चलने की गति और ताल में गिरावट आई है। इसके अलावा, वाणिज्यिक चाल विश्लेषण मंच का उपयोग पीडी मॉडल के कई गतिशील और स्थिर चाल मापदंडों का आकलन करने के लिए किया गया है, जैसे कि एकतरफा 6-ओएचडीए-प्रेरित घावों का प्रभाव और डोपामिनर्जिक न्यूरॉन्स का प्रत्यारोपण चालपरिवर्तनों को कैसे बचाता है। इसके अतिरिक्त, एक अध्ययन ने मस्तिष्क के घायल बनाम घायल पक्षों में 6-ओएचडीए घावों के मापदंडों के अनुपात का विश्लेषण किया है, जबकि संबंधित मापदंडों जैसे कि हिंदलिम्ब चरण चक्र, हिंदलिम्ब प्रिंट क्षेत्र और चरण अनुक्रम में गति के लिए सुधार किया गया है, जिनमें से सभी विभिन्न प्रकार के घावों की तुलना खारा नियंत्रण32 से करते समय काफी बदल जाते हैं। . हालांकि, यह ध्यान रखना महत्वपूर्ण है कि विष-प्रेरित मॉडल की पैथोजेनेटिक पृष्ठभूमि मानव पीडी6 में न्यूरोडीजेनेरेटिव प्रक्रिया के बजाय विषाक्त प्रकृति की है, और घाव प्रेरण के बाद इस तरह की चाल मूल्यांकन उन्नत पीडी की नकल कर सकता है जब न्यूरॉन्स खो जाते हैं लेकिन शुरुआती मोटर परिवर्तनों में अध्ययन को और अधिक कठिन बना देते हैं।

चाल ज्यामिति को पिंक 1 केओ, पार्किन केओ और डीजे -1 केओ चूहों22 में मापा गया है, जो वंशानुगत पीडी के मॉडल हैं, जो उम्र बढ़ने के साथ प्रगतिशील निग्रल डोपामिनर्जिक न्यूरॉन हानि का प्रदर्शन करते हैं। चाल को वाणिज्यिक न्यूरोक्यूब उपकरण का उपयोग करके मापा गया था, जहां चूहों को ज्यामिति और गतिशील विशेषताओं को देखते हुए एक सर्कल में चलने की अनुमति है। पिंक 1 और डीजे -1 केओ चूहों ने 4 और 8 महीने में डब्ल्यूटी की तुलना में स्ट्राइड, स्विंग और रुख में कम अवधि दिखाई।

क्योंकि वाणिज्यिक चाल विश्लेषण प्रणाली महंगी है और मालिकाना विश्लेषण पाइपलाइनों के साथ आती है, हमने पीडी के वंशानुगत चूहे मॉडल के हमारे अध्ययन के लिए एक खुला विकल्प मांगा। माउसवॉकर सिस्टम14, जो बिल्ड निर्देशों और ओपन-एक्सेस सॉफ़्टवेयर के साथ आता है, छोटे कृन्तकों के लिए डिज़ाइन किए गए वाणिज्यिक उपकरणों के सभी मापदंडों को कैप्चर करता है। चूंकि मंच वयस्क चूहों के साथ लगातार पास करने योग्य परिणाम प्राप्त करने के लिए बहुत छोटा था, यानी चलने की गति पर हरकत के दौरान चार निर्बाध कदम, हमने चूहों को समायोजित करने के लिए हार्डवेयर को फिर से स्केल किया। इसके अलावा, हमने एक वाणिज्यिक हाई-स्पीड वीडियो समाधान के स्थान पर एक घरेलू एक्शन कैमरा का उपयोग किया।

कम फ्रेम घनत्व एक उच्च गति वाले कैमरे के स्थान पर एक एक्शन कैमरा का उपयोग करने का एक संभावित गड्ढा था। हालांकि, घरेलू वीडियोग्राफी में गुणवत्ता सीमा तेजी से बढ़ रही है और उच्च रिज़ॉल्यूशन में 120 एफपीएस पर रिकॉर्डिंग करने में सक्षम है। इसके अलावा, लेंस विरूपण को कैमरा सॉफ्टवेयर द्वारा रिकॉर्डिंग के दौरान ठीक किया जा सकता है जो लगातार रैखिक क्षेत्र (एफओवी) का उत्पादन करता है।

हम शुरू में एक व्यापक आधार और भारी जानवरों के साथ वॉकवे के लिए ऐक्रेलिक की समान मोटाई का उपयोग करने के दबाव की गतिशीलता के बारे में चिंतित थे, और एक व्यापक एफओवी में बड़े जानवरों के वीडियो को संसाधित करने के लिए सॉफ्टवेयर की क्षमता। हम अनुमान लगाते हैं कि चूहों और चूहों के बीच द्रव्यमान की सीमा ऐक्रेलिक एफटीआईआर प्लेटफॉर्म की संवेदनशीलता की सीमा के भीतर आती है जिससे हमें अपने पूरे जीवन चक्र के दौरान चूहों को मापने की अनुमति मिलती है। इसके अलावा, यह संभव है कि संभावित पिक्सेल कमजोर पड़ने को एफओवी में कैप्चर किए गए क्षेत्र के सापेक्ष चूहों के पंजे के निशान के उच्च सतह क्षेत्र से ऑफसेट किया जा सकता है, अगर कोई महत्वपूर्ण अंतर है। उचित अंशांकन के साथ, जैसा कि यहां प्रलेखित किया गया है, स्वतंत्र रूप से उपलब्ध सॉफ्टवेयर14 वर्णित के रूप में चूहे चाल वीडियो को संसाधित करने में सक्षम था।

इस प्रोटोकॉल के साथ, हम यह प्रदर्शित करने में सक्षम थे कि चूहों के लिए यहां संशोधित एफटीआईआर माउस चाल प्रणाली14 पुरुष डीकेओ चूहों में हिंदलिम्ब खींचने के दृश्य अवलोकन से पहले चाल में परिवर्तन का पता लगा सकती है। ध्यान दें, डीकेओ चूहों में देखी गई अत्यधिक स्पष्ट मोटर हानि (हिंदलिम्ब ड्रैगिंग) को पहले नर पिंक 1 सिंगल केओ चूहों22 में रिपोर्ट किया गया है। जबकि नर डीकेओ चूहे 4-6 महीने की उम्र में शुरू होने वाले नेत्रहीन अवलोकन योग्य हिंदलिम्ब ड्रैगिंग का प्रदर्शन करते हैं, चाल विश्लेषण ने 2 महीने की उम्र में हरकत परिवर्तनों को उजागर किया। विशेष रूप से, हिंदलिम्ब चाल मापदंडों में परिवर्तन पाया गया। डीकेओ चूहे हिंदलिम्ब (बाएं और दाएं दोनों) स्विंग गति में वृद्धि और हिंदलिम्ब (बाएं और दाएं दोनों) स्विंग अवधि में कमी का प्रदर्शन करते हैं। इसके अलावा, डीकेओ चूहे पंजे के स्पर्श के दौरान अपने बाएं हिंदपाव को अपने शरीर के करीब रखते हैं, जबकि दाहिना हिंडपाव पंजे के टेकऑफ के दौरान उनके शरीर से दूर होता है। जबकि हमने 2 महीने में डीकेओ चूहों में स्ट्राइड या रुख अवधि में बदलाव को उजागर नहीं किया, डीकेओ चूहों में स्विंग अवधि कम थी जैसा कि पिंक 1 और डीजे -1 केओ चूहों22 में इसी तरह बताया गया है। कुल मिलाकर, इन परिवर्तनों से पता चलता है कि नर डीकेओ चूहों में हिंदलिम्ब ड्रैगिंग के विकास से पहले हिंदलिम्ब चाल मापदंडों को बदल दिया जाता है। हरकत परिवर्तनों के विकास पर नज़र रखने वाले भविष्य के अनुदैर्ध्य चाल अध्ययन उस उम्र को इंगित करने में मदद करेंगे जिस पर चाल परिवर्तन महत्वपूर्ण हो जाते हैं।

इस अध्ययन में, हमने दिखाया कि चूहों के अध्ययन के लिए यहां संशोधित एक एफटीआईआर माउस चाल प्रणाली14 का उपयोग 2 महीने के नर डीकेओ चूहों में चाल मापदंडों में परिवर्तन को अलग करने के लिए किया जा सकता है, जो उम्र से मेल खाने वाले डब्ल्यूटी चूहों की तुलना में वंशानुगत पीडी के लिए एक मॉडल है। पीडी रोगियों में पिछले अध्ययनों से पता चला है कि स्ट्राइड लंबाई और कम औसत स्विंग समय, साथ ही स्ट्राइड टाइम परिवर्तनशीलता और स्विंग समय परिवर्तनशीलता में वृद्धि हुईहै। इस प्रकार, डीकेओ चूहों में स्विंग समय में परिवर्तन के हमारे निष्कर्ष, और पिंक 1 केओ और डीजे -1 केओ चूहों22 में स्विंग समय परिवर्तन की पिछली रिपोर्ट, पीडी प्रगति के लिए प्रासंगिक दिखाई देती हैं।

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Disclosures

लेखक ों ने कोई प्रतिस्पर्धी वित्तीय हितों की घोषणा नहीं की है।

Acknowledgments

केएस और एचएफ पार्किंसंस रोग पर अपने काम के समर्थन के लिए पार्किंसंस रिसर्च के लिए माइकल जे फॉक्स फाउंडेशन को धन्यवाद देते हैं।

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Aluminum
1.5” Aluminum Angle (1/8” - 6063) Dimensions: 8'
Qty: 8
1” Aluminum Square Tube (1/16” - 6063) Dimensions: 8'
Qty: 4
32 Gauge Aluminum Sheet Dimensions: 10'
Qty: 1
1” Aluminum Tube (1/8” - 6063) Dimensions: 8'
Qty: 1
Acrylic
7/32” Clear Acrylic Sheet Dimensions: 4'x8'
Qty: 2
1/8” White Acrylic Sheet 55% (2447) Dimensions: 4'x8'
Qty: 1
Mirror
7/32” Glass Mirror Dimensions: 60"x12"
Qty: 1
LED
5050 LED Tape Light (Green) Dimensions: 16.4'
Qty: 1
5050 LED Tape Light (Red) Dimensions: 16.4'
Qty: 1
Camera
GoPro Hero 6 Black Qty: 1
Tripod Dimensions: 57"
Qty: 1

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References

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Stauch, K. L., Totusek, S., Farmer,… More

Stauch, K. L., Totusek, S., Farmer, T., Lamberty, B. G., Dyball, K. N., Almikhlafi, M. A., Fox, H. S. Applying the RatWalker System for Gait Analysis in a Genetic Rat Model of Parkinson's Disease. J. Vis. Exp. (167), e62002, doi:10.3791/62002 (2021).

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