Summary
يصف هذا البروتوكول تتبع/تقييم الحركة ثلاثي الأبعاد لتصوير تغير حركة مشي الفئران بعد التعرض لبيئة محاكاة عدم الاستخدام.
Abstract
من المعروف جيدا أن عدم الاستخدام يؤثر على الأنظمة العصبية وأن حركات المفاصل تصبح متغيرة. ومع ذلك ، فإن النتائج التي تظهر هذه الخصائص بشكل صحيح لا تزال غير واضحة. تصف هذه الدراسة نهج تحليل الحركة الذي يستخدم إعادة البناء ثلاثي الأبعاد (3D) من لقطات الفيديو. باستخدام هذه التكنولوجيا ، لوحظت تغييرات في أداء المشي بسبب عدم الاستخدام في القوارض المعرضة لبيئة محاكاة الجاذبية الصغرى عن طريق تفريغ أطرافها الخلفية من ذيلها. بعد 2 أسابيع من التفريغ ، سارت الفئران على جهاز المشي ، وتم التقاط حركات مشيتها باستخدام أربع كاميرات جهاز مقترن بالشحن (CCD). تم إعادة بناء ملفات تعريف الحركة 3D ومقارنتها بملفات تعريف عناصر التحكم باستخدام برنامج معالجة الصور. نجحت مقاييس النتائج المعاد بناؤها في تصوير جوانب متميزة من حركة المشية المشوهة: فرط تمدد مفاصل الركبة والكاحل والوضع الأعلى لمفاصل الورك خلال مرحلة الوقوف. تحليل الحركة مفيد لعدة أسباب. أولا ، إنها تمكن من التقييمات السلوكية الكمية بدلا من الملاحظات الذاتية (على سبيل المثال ، النجاح / الفشل في مهام معينة). ثانيا ، يمكن استخراج معلمات متعددة لتناسب احتياجات محددة بمجرد الحصول على مجموعات البيانات الأساسية. على الرغم من العقبات التي تحول دون تطبيقها على نطاق أوسع ، يمكن تخفيف عيوب هذه الطريقة ، بما في ذلك كثافة العمالة والتكلفة ، من خلال تحديد القياسات الشاملة والإجراءات التجريبية.
Introduction
يؤدي نقص النشاط البدني أو عدم الاستخدام إلى تدهور المؤثرات الحركية ، مثل ضمور العضلات وفقدان العظام1 وإزالة تكييف الجسم كله2. علاوة على ذلك ، لوحظ مؤخرا أن الخمول لا يؤثر فقط على الجوانب الهيكلية للمكونات العضلية الهيكلية ولكن أيضا على الجوانب النوعية للحركة. على سبيل المثال ، كانت مواقع أطراف الفئران المعرضة لبيئة محاكاة الجاذبية الصغرى مختلفة عن تلك الخاصة بالحيوانات السليمة حتى بعد شهر 1 من انتهاء التدخل 3,4. ومع ذلك، لم يبلغ إلا عن القليل عن العجز في الحركة الناجم عن عدم النشاط. كما أن خصائص الحركة الشاملة للتدهور لم تحدد بشكل كامل.
يوضح البروتوكول الحالي ويناقش تطبيق التقييم الحركي لتصور تغيرات الحركة من خلال الإشارة إلى عجز حركة المشي الناجم عن عدم الاستخدام في الفئران المعرضة لتفريغ الأطراف الخلفية.
وقد تبين أن فرط تمدد الأطراف في المشي بعد بيئة محاكاة الجاذبية الصغرى لوحظت في كل من البشر5 والحيوانات4،6،7،8. لذلك ، من أجل العالمية ، ركزنا على المعلمات العامة في هذه الدراسة: زوايا مفاصل الركبة والكاحل والمسافة الرأسية بين المفصل المشطي السلامي والورك (أي ما يعادل تقريبا ارتفاع الورك) في النقطة الوسطى من مرحلة الوقوف (الوسط). وعلاوة على ذلك، يقترح في المناقشة تطبيقات محتملة للتقييم الحركي بالفيديو.
قد تكون سلسلة من التحليلات الحركية مقياسا فعالا لتقييم الجوانب الوظيفية للتحكم العصبي. ومع ذلك ، على الرغم من أنه تم تطوير تحليلات الحركة من مراقبة البصمة أو القياس البسيط على الفيديو الملتقط 9,10 إلى أنظمة الكاميرا المتعددة 11,12 ، إلا أنه لم يتم بعد إنشاء طرق ومعلمات عالمية. تهدف الطريقة في هذه الدراسة إلى تزويد تحليل الحركة المشترك هذا بمعلمات شاملة.
في العمل السابق13 ، حاولنا توضيح تغيرات المشي في الفئران نموذج الآفة العصبية باستخدام تحليل فيديو شامل. ومع ذلك ، بشكل عام ، غالبا ما تقتصر النتائج المحتملة لتحليلات الحركة على المتغيرات المحددة مسبقا المقدمة في أطر التحليل. ولهذا السبب، تناولت هذه الدراسة مزيدا من التفصيل لكيفية إدراج بارامترات يحددها المستعملون وقابلة للتطبيق على نطاق واسع. قد تكون التقييمات الحركية باستخدام تحليلات الفيديو ذات فائدة أكبر إذا تم تنفيذ المعلمات المناسبة.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
تمت الموافقة على هذه الدراسة من قبل لجنة التجارب الحيوانية بجامعة كيوتو (Med Kyo 14033) وتم إجراؤها وفقا للمبادئ التوجيهية للمعهد الوطني للصحة (دليل رعاية واستخدام المختبر ، الطبعة 8th). تم استخدام ذكور فئران Wistar البالغة من العمر 7 أسابيع في هذه الدراسة. ويرد مخطط يمثل تسلسل الإجراءات في الملف التكميلي 1.
1. التعرف على الفئران مع المشي على جهاز المشي
ملاحظة: يرجى الاطلاع على التقرير13 المنشور سابقا للحصول على تفاصيل بشأن الإجراء.
- ضع الفئران على جهاز المشي المصمم للقوارض (انظر جدول المواد). في الجلسة الأولى ، اسمح للحيوان باستكشاف جهاز المشي ليعتاد على البيئة.
ملاحظة: تستغرق هذه العملية حوالي 5 دقائق. - قم بزيادة سرعة الحزام تدريجيا إلى المستوى المطلوب (20 سم / ثانية) وامش الفئران. استخدم صدمة كهربائية في نهاية جهاز المشي إذا لزم الأمر14.
ملاحظة: تستغرق جلسة المشي الواحدة حوالي 10-20 دقيقة. - كرر هذه العملية كل يومين لمدة أسبوع واحد أو أكثر بشكل متكرر إذا لزم الأمر15،16،17.
ملاحظة: ابدأ فترة التعريف قبل 1 أسبوع من الخطوة 2. - احتفظ بالفئران في مجموعات في أقفاص (2-3 فئران في كل قفص) مع دورة ضوء وظلام لمدة 12 ساعة. توفير الغذاء والماء بشكل خاص.
2. تطبيق تفريغ الأطراف الخلفية على الفئران ووضع علامات مشتركة
ملاحظة: ارفع الأطراف الخلفية للفئران باستخدام خيط وشريط لاصق متصل بالذيل كما هو موضح في التقارير السابقة18،19،20. تأكد من تثبيت الخيط والشريط في قاعدة الذيل لمنع انزلاق جلد الذيل. راقب الحيوانات جيدا واضبط ارتفاع التفريغ أو ضيق الشريط إذا لزم الأمر.
- تحت 2-5 ٪ استنشاق الايزوفلوران مع قناع مخدر ، لف النصف الأول من شريط طوله 30 سم من الشريط اللاصق حول الجزء القريب من ذيل الفئران.
- قم بطي خيط قطني بطول 1 متر (خيوط مطبخ قطنية ، قطرها 1 مم تقريبا) إلى نصفين. قم بعمل حلقة عن طريق ربط عقدة عند نقطة الوسط المطوية 50 سم. يجب أن تكون العقدة على بعد حوالي 5 سم من الطرف لترك حلقة محيط 10 سم.
- اسمح لل 15 سم المتبقية من الشريط اللاصق بالمرور مرة واحدة عبر حلقة الخيط لتأمين الشريط. لف الشريط المتبقي حول الجزء البعيد من الذيل.
- قم بتأمين الطرف الآخر من الخيط على المنصة العلوية للقفص. احتفظ بالحيوانات في قفص مرتفع بما يكفي لرفع أطرافها الخلفية من ذيولها. بخلاف التفريغ ، قم بتوفير نفس البيئة مثل تلك الخاصة بمجموعة Ctrl ، مثل الطعام والماء وفراش الأرضيات.
- قم بإعداد العلامات والبرامج المشتركة (انظر جدول المواد) باتباع الخطوات أدناه.
ملاحظة: للحصول على تفاصيل بشأن هذه الخطوة، يرجى الاطلاع على Wang et al.13.- تحت 2-5 ٪ استنشاق الايزوفلوران ، نعلق علامات شبه كروية ملونة (قطرها 3 مم) على الجلد الحليق المقابلة للمعالم العظمية. حافظ على مستوى الأيزوفلوران منخفضا قدر الإمكان لمنع التخدير العميق جدا.
- تأكد من أن المعالم هي العمود الفقري الحرقفي العلوي الأمامي (ASIS) ، والمدوراتير الرئيسي (مفصل الورك) ، ومفصل الركبة (الركبة) ، و malleolus الجانبي (الكاحل) ، والمفصل المشطي الخامس (MTP) 21.
ملاحظة: قم بطلاء طرف إصبع القدم إذا كانت هناك حاجة إلى زاوية إصبع القدم. استخدم علامة طلاء زيتية (انظر جدول المواد). يفضل استخدام الغراء السائل للمواد اللاصقة لأن الشكل السائل يجف بشكل أسرع.
3. تتبع العلامة باستخدام مقاطع الفيديو التي تم التقاطها
- افتح تطبيق MotionRecorder (انظر جدول المواد) وقم بتشغيل جهاز المشي. ضع الفئران على حزام جهاز المشي.
ملاحظة: تم وضع الكاميرات الأربع لالتقاط الفيديو (انظر جدول المواد) على طول الحواف الطويلة لجهاز المشي: كاميرتان على كل حافة، على بعد حوالي 50 سم × 50 سم، في مواجهة مركز منطقة حزام جهاز المشي. - زيادة سرعة الحزام حتى 20 سم / ثانية. عندما يبدأ الفئران في المشي بشكل طبيعي بالسرعة المطلوبة ، انقر فوق رمز التسجيل لبدء التقاط الفيديو. بمجرد الحصول على خطوات كافية (5 خطوات متتالية ، ويفضل 10 خطوات) ، أوقف الالتقاط بالنقر فوق رمز التسجيل مرة أخرى.
ملاحظة: التقط بيانات عن متعددة في تجربة واحدة. جرب ما يصل إلى خمس مرات لكل فأر. إذا كان الفئران لا يمشي ، فالتقط واحدة مختلفة وجرب الأولى لاحقا. كان معدل التقاط الكاميرا 120 إطارا / ثانية. - افتح تطبيق 3DCalculator (انظر جدول المواد) وملف الفيديو المراد تحليله.
- قم باقتصاص الفيديو عن طريق ضبط شريط التمرير الأفقي في الأعلى ليحتوي على أعداد كافية من الخطوات المتتالية. تغييرات الصورة التي تم التقاطها عن طريق سحب رمز (أيقونات) طرف النهاية في شريط الشرائح الأصفر.
- لالتقاط العلامات، حدد وسائل إيضاح العلامات بالنقر فوق رموز إيضاح العلامات في نموذج صورة العصا، وسحبها إلى العلامة المقابلة على الفيديو الذي تم التقاطه، وتحرير الزر. تقوم هذه العملية بتخصيص لون العلامة لوسيلة إيضاح العلامة في صورة العصا. كرر هذه العملية لكل علامة يتم تعقبها.
- انقر على أيقونة التتبع التلقائي . إذا لم يتتبع النظام علامات التتبع بدقة أو توقفت عملية التتبع بسبب فقدان العلامة، فقم بالتبديل إلى الوضع اليدوي.
ملاحظة: لا تتوقف هذه العملية التلقائية إلا إذا تم تفويت العلامات. إذا حدثت عمليات التوقف في كثير من الأحيان أكثر من كل عدد قليل من الإطارات ، ففكر في تغيير موضع العلامات المفقودة. - إذا كانت هناك حاجة إلى الوضع اليدوي، فانقر فوق الرمز يدوي للتبديل. انقر فوق وسيلة إيضاح العلامة المفقودة على صورة العصا والعلامة المقابلة على الفيديو. يستمر الفيديو بإطار واحد لكل نقرة في الوضع اليدوي.
ملاحظة: استخدم التطبيقات المتاحة مجانا التي تمكن النقر التلقائي لمنع إرهاق أولئك الذين يتتبعون (رقمنة) العلامات (انظر جدول المواد).
4. حساب المعلمات المطلوبة
- افتح تطبيق KineAnalyzer (راجع جدول المواد) وقم بتحميل الملف.
- انتقل إلى القائمة عرض > تحرير العلامة الرئيسية . يفتح نافذة "تحرير العلامة الرئيسية".
ملاحظة: تحتوي العلامات التي تم التقاطها على أرقام بسيطة حتى يتم تصنيفها. - انقر على التسمية المطلوبة (معلم) في علامة التبويب علامة التبويب ، ثم انقر فوق اللون المطلوب. تحدد هذه العملية كل علامة إلى معلم معين.
- انتقل إلى علامة التبويب الرابط . قم بإنشاء خطوط بالنقر فوق علامتين على التوالي. تقوم هذه العملية بإنشاء خطوط تتوافق مع كل طرف باستخدام علامات مصنفة.
- قم بتعيين الألوان للخطوط التي تم إنشاؤها عن طريق تحديد اللون المطلوب من عمود اللون .
- تعريف الزوايا عن طريق تعيين خطوط مرجعية/متحركة واتجاهات الزوايا. انتقل إلى علامة تبويب الزاوية. بعد تسمية الزاوية ، قم بتعيين المتجه A (الخط المرجعي) والمتجه B (الخط المتحرك) بالنقر فوق العلامات المقابلة لكل معلم. ثم حدد اتجاه الزاوية بقيمة في قسم التشغيل في علامة التبويب نفسها.
ملاحظة: بالنسبة لهذه الدراسة ، كانت المعلمات التي تم التركيز عليها بشكل أساسي في منتصف مرحلة الوقوف (الوسط): KSt (زاوية الركبة) ، ASt (زاوية الكاحل) ، MHD (مسافة الورك المشطية: أي ما يعادل ارتفاع الورك ، انظر القسم التالي). تم تعريف زاوية الركبة وزاوية الكاحل على أنها الزاوية بين عظم الفخذ والساق والساق وعظم مشط القدم الخامس ، على التوالي. زاوية 0 درجة تعني أن المفصل كان مثنيا بالكامل. - في علامة التبويب المسافة ، حدد معلمة المسافة (MHD). حدد علامتين مطابقتين في قسم إعداد المسافة . كما ستتوفر مسارات مشتركة كدالة لدورة الخطوة الطبيعية.
ملاحظة: يجب إجراء تحديد الزوايا/المعلمات مرة واحدة فقط. ستكون إعدادات المعلمات متاحة للتقييمات اللاحقة بمجرد اكتمال عملية التحديد هذه.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
تم تعيين 12 حيوانا عشوائيا إلى واحدة من مجموعتين: مجموعة التفريغ (UL ، n = 6) أو المجموعة الضابطة (Ctrl ، n = 6). بالنسبة لمجموعة UL ، تم تفريغ الأطراف الخلفية للحيوانات بواسطة الذيل لمدة 2 أسابيع (فترة UL) ، في حين تركت مجموعة Ctrl حرة. بعد 2 أسابيع من التفريغ ، أظهرت مجموعة UL نمط مشية متميز مقارنة بمجموعة Ctrl. ويبين الشكل 1 المسارات المشتركة الطبيعية للمواضيع التمثيلية. خلال مرحلة الوقوف ، أظهرت مجموعة UL امتدادات أخرى في الركبة والكاحل (أي الانثناء الأخمصي للكاحل) من مجموعة Ctrl ، والتي تسمى "المشي على أصابع القدم"3,16. كان الهدف من هذه الدراسة هو تحديد الخصائص الشاملة لهذه التدهورات الحركية. ولتوضيح المقاييس الكمية من هذه النتائج الإجمالية، تم تنفيذ ثلاثة بارامترات على النحو المذكور أعلاه: KSt، زاوية الركبة في الوسط؛ KSt، زاوية الركبة في الوسط أزاوية الكاحل. MHD ، مسافة الورك مشط القدم (المسافة الرأسية بين المفصل المشطي الخامس ومفصل الورك) ، والتي تعادل تقريبا ارتفاع مفصل الورك في الوسط.
في أسبوعين (أسبوعين بعد التفريغ) ، كان كل من KSt و ASt لمجموعة UL أكبر بكثير من تلك الخاصة بمجموعة Ctrl (الشكل 2A ، B ، اختبار t غير المقترن: p < 0.01). بالإضافة إلى ذلك ، كان MHD أعلى بكثير في مجموعة UL (الشكل 3 ، اختبار t غير المقترن: p < 0.01). يظهر موضع المخلب أثناء الوسط في الشكل التكميلي 1.
نشاط أقل من خلال التفريغ قد يسبب تغيرات عصبية22،23،24،25. يمكن أن تؤدي هذه التعديلات إلى تدهور في السمات الوظيفية للأنظمة الحركية 3,4 والميزات العضلية الهيكلية. يمكن أن تعزى التغييرات الكبيرة في المعلمات الموضحة أعلاه إلى تلك التغيرات العصبية.
الشكل 1: المسارات المشتركة الطبيعية للمواضيع التمثيلية. يتم ضبط الإحداثي بحيث تظهر المسارات في الرسم البياني تقريبا في المركز. (أ) أظهرت مفاصل الركبة والكاحل (ب) في مجموعة التفريغ امتدادا إضافيا (الانثناء الأخمصي للكاحل) أكثر من المجموعة الضابطة خلال مرحلة الوقوف. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
الشكل 2: زوايا مشتركة للركبة والكاحل في الوسط. أظهرت مجموعة التفريغ زوايا أكبر بكثير في كل من (A) KSt (الركبة) و (B) Ast (الكاحل) من المجموعة الضابطة (اختبار t غير المقترن: p < 0.01). يمثل شريط الخطأ الفاصل الزمني للثقة بنسبة 95٪. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
الشكل 3: ارتفاع مفصل الورك في الوسط. كانت مسافة مشط القدم لمجموعة التفريغ أعلى بكثير من المجموعة الضابطة (اختبار t غير المقترن: p < 0.01). يمثل شريط الخطأ الفاصل الزمني للثقة بنسبة 95٪. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
الملف التكميلي 1: مخطط يمثل تسلسل الإجراءات. يرجى النقر هنا لتنزيل هذا الملف.
الشكل التكميلي 1: وضع مخلب الفئران أثناء الوسط. يرجى النقر هنا لتنزيل هذا الملف.
فيديو تكميلي 1: تتبع الخطوات من الأسفل. يرجى النقر هنا لتنزيل هذا الفيديو.
الفيديو التكميلي 2: تقييم الوصول إلى الاقتراحات. يرجى النقر هنا لتنزيل هذا الفيديو.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
تغيير البيئات يؤدي إلى تقلب الجوانب الوظيفية والمكونات العضلية الهيكلية للأنظمة الحركية26,27. قد تؤثر الانحرافات في الهياكل أو البيئات المقلصة على القدرات الوظيفية ، وتستمر حتى بعد حل التشوهات الميكانيكية / البيئية19. يساعد تحليل الحركة الموضوعي على قياس تلك القدرات الوظيفية كميا. كما هو موضح أعلاه ، يعد تحليل الفيديو منهجية قوية للحصول على هذه المعلمات.
من أجل تتبع المعالم المشتركة لتحليل الفيديو ، فإن استخدام علامات الأشعة تحت الحمراء والكاميرات هو السائد ، في حين أن التتبع اليدوي شائع أيضا10,28. إن استخدام علامات شبه كروية ملونة جنبا إلى جنب مع عملية الالتقاط الآلي من شأنه أن يجعل عملية التتبع هذه أبسط وأكثر فعالية من حيث التكلفة. تم دمج طريقة التتبع هذه في هذه الدراسة على الرغم من التقلبات المحتملة للنتائج بسبب انزلاق الجلد. لمعالجة هذا الانزلاق الجلدي ، حاول Bojados et al. أيضا اتباع نهج التصوير الشعاعي مع علامات مزروعة مباشرة على العظام تحت الجلد17.
ميزة أخرى لتحليل الحركة هي أنه يستخرج جوانب وظيفية متعددة بمجرد الحصول على مجموعة البيانات الأساسية. وبما أن الحركات المميزة تختلف من حيث الوظائف المتأثرة، فإن تحويل البيانات إلى بارامترات متميزة حتى بعد جمع البيانات سيكون فائدة كبيرة. حتى تتبع خطوة القدم يمكن تحقيقه مع مرآة موضوعة عند 45 درجة مائلة أسفل منصة المشي. علاوة على ذلك ، لا يقتصر تطبيق تحليل الفيديو على حركة المشي (مقاطع الفيديو التكميلية 1 ، الفيديو التكميلي 2).
على الرغم من هذه المزايا ، فإن تحليل الحركة ، وخاصة نهج تحليل 3D ، له قيود. أولا ، نظرا لأن المنهجية تعمل ككوكبة من الأجهزة (أي جهاز مشي للحيوانات ، وكاميرات متعددة ، وتطبيقات) ، فإن الإعداد الكامل للأجهزة يمكن أن يكون مكلفا. ثانيا ، الإجراء التجريبي كثيف العمالة ، ويحتاج المشغلون إلى التعود تماما على الإجراءات.
ومع ذلك ، بالنظر إلى قابليته للتطبيق على كل من تحليل المشية والزاوية المشتركة ، فإن فوائده تفوق عيوبه إذا أصبح متاحا على نطاق واسع. قد يستخدم العمل المستقبلي تحليل الفيديو في مجموعة أوسع من التقييمات الوظيفية لتوفير سلسلة التحليل هذه.
تتبع / تقييم الحركة 3D هو أداة قوية لتقييم التغيرات الوظيفية للحركات كميا. ويمكن حل العقبات التي تحول دون تنفيذ هذه المنهجية من خلال إجراء مزيد من الدراسات.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
ويعلن صاحبا البلاغ أنه لا يوجد تضارب في المصالح.
Acknowledgments
تم دعم هذه الدراسة جزئيا من قبل الجمعية اليابانية لتعزيز العلوم (JSPS) KAKENHI (رقم 18H03129 و 21K19709 و 21H03302 و 15K10441) والوكالة اليابانية للبحث والتطوير الطبي (AMED) (رقم 15bk0104037h0002).
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Adhesive Tape | NICHIBAN CO.,LTD. | SEHA25F | Adhesive tape to secure thread on tails of rats for hindlimb unloading |
| Anesthetic Apparatus for Small Animals | SHINANO MFG CO.,LTD. | SN-487-0T | |
| Auto clicker | N.A. | N.A. | free software available to download to PC (https://www.google.com/search?client=firefox-b-1-d&q=auto+clicker) |
| CCD Camera | Teledyne FLIR LLC | GRAS-03K2C-C | CCD (Charge-Coupled Device) cameras for video capture |
| Cotton Thread | N.A. | N.A. | Thread to hang tails of rats from the ceiling of cage |
| ISOFLURANE Inhalation Solution | Pfizer Japan Inc. | (01)14987114133400 | |
| Joint marker | TOKYO MARUI Co., Ltd | 0.12g BB | 6 mm airsoft pellets that were used as semispherical markers with modification |
| Kine Analyzer | KISSEI COMTEC CO.,LTD. | N.A. | Software for analysis |
| Konishi Aron Alpha | TOAGOSEI CO.,LTD. | #31204 | Super glue to attach spherical markers on randmarks of rats |
| Motion Recorder | KISSEI COMTEC CO.,LTD. | N.A. | Software for video recording |
| Paint Marker | MITSUBISHI PENCIL CO., LTD | PX-21.13 | Oil based paint marker to mark toes of animals |
| Three-dimensional motion capture apparatus (KinemaTracer for small animals) | KISSEI COMTEC CO.,LTD. | N.A. | 3D motion analysis system that consists of four cameras (https://www.kicnet.co.jp/solutions/biosignal/animals/kinematracer-for-animal/ or https://micekc.com/en/) |
| Three-dimensional(3D) Calculator | KISSEI COMTEC CO.,LTD. | N.A. | Software fo marker tracking |
| Treadmill | MUROMACHI KIKAI CO.,LTD | MK-685 | Treadmill equipped with transparent housing, electrical shocker, and speed control unit |
| Wistar Rats (male, 7-week old) | N.A. | N.A. | Commercially available at experimental animal sources |
References
- Bloomfield, S. A. Changes in musculoskeletal structure and function with prolonged bed rest. Medicine and Science in Sports and Exercise. 29 (2), 197-206 (1997).
- Booth, F. W., Roberts, C. K., Laye, M. J. Lack of exercise is a major cause of chronic diseases. Comprehensive Physiology. 2 (2), 1143-1211 (2012).
- Walton, K. Postnatal development under conditions of simulated weightlessness and space flight. Brain Research Reviews. 28 (1-2), 25-34 (1998).
- Canu, M. H., Falempin, M. Effect of hindlimb unloading on locomotor strategy during treadmill locomotion in the rat. European Journal of Applied Physiology and Occupational Physiology. 74 (4), 297-304 (1996).
- Shpakov, A. V., Voronov, A. V. Studies of the effects of simulated weightlessness and lunar gravitation on the biomechanical parameters of gait in humans. Neuroscience and Behavioral Physiology. 48 (2), 199-206 (2018).
- Kawano, F., et al. Tension- and afferent input-associated responses of neuromuscular system of rats to hindlimb unloading and/or tenotomy. American Journal of Physiology - Regulatory, Integrative and Comparative Physiology. 287 (1), 76-86 (2004).
- Canu, M. H., Falempin, M. Effect of hindlimb unloading on interlimb coordination during treadmill locomotion in the rat. European Journal of Applied Physiology and Occupational Physiology. 78 (6), 509-515 (1998).
- Canu, M. H., Falempin, M. Effect of hindlimb unloading on two hindlimb muscles during treadmill locomotion in rats. European Journal of Applied Physiology and Occupational Physiology. 75 (4), 283-288 (1997).
- Walker, J. L., Evans, J. M., Meade, P., Resig, P., Sisken, B. F. Gait-stance duration as a measure of injury and recovery in the rat sciatic nerve model. Journal of Neuroscience Methods. 52 (1), 47-52 (1994).
- Rui, J., et al. Gait cycle analysis parameters sensitive for functional evaluation of peripheral nerve recovery in rat hind limbs. Annals of Plastic Surgery. 73 (4), 405-411 (2014).
- Ueno, M., Yamashita, T. Kinematic analyses reveal impaired locomotion following injury of the motor cortex in mice. Experimental Neurology. 230 (2), 280-290 (2011).
- Zörner, B., et al. Profiling locomotor recovery: Comprehensive quantification of impairments after CNS damage in rodents. Nature Methods. 7 (9), 701-711 (2010).
- Wang, T., Ito, A., Tajino, J., Kuroki, H., Aoyama, T. 3D kinematic analysis for the functional evaluation in the rat model of sciatic nerve crush injury. Journal of Visualized Experiments. (156), e60267 (2020).
- Canu, M. H., Garnier, C., Lepoutre, F. X., Falempin, M. A 3D analysis of hindlimb motion during treadmill locomotion in rats after a 14-day episode of simulated microgravity. Behavioural Brain Research. 157 (2), 309-321 (2005).
- Gruner, J. A., Altman, J., Spivack, N. Effects of arrested cerebellar development on locomotion in the rat: Cinematographic and electromyographic analysis. Experimental Brain Research. 40 (4), 361-373 (1980).
- Bouët, V., Borel, L., Harlay, F., Gahéry, Y., Lacour, M. Kinematics of treadmill locomotion in rats conceived, born, and reared in a hypergravity field (2 g): Adaptation to 1 g. Behavioural Brain Research. 150 (1-2), 207-216 (2004).
- Bojados, M., Herbin, M., Jamon, M. Kinematics of treadmill locomotion in mice raised in hypergravity. Behavioural Brain Research. 244, 48-57 (2013).
- Morey-Holton, E. R., Globus, R. K. Hindlimb unloading rodent model: Technical aspects. Journal of Applied Physiology. 92 (4), 1367-1377 (2002).
- Tajino, J., et al. Discordance in recovery between altered locomotion and muscle atrophy induced by simulated microgravity in rats. Journal of Motor Behavior. 47 (5), 397-406 (2015).
- Liu, x, Gao, X., Tong, J., Yu, L., Xu, M., Zhang, J. Improvement of Osteoporosis in Rats With Hind-Limb Unloading Treated With Pulsed Electromagnetic Field and Whole-Body Vibration. Physical Therapy & Rehabilitation Journal. , (in print) (2022).
- Thota, A. K., Watson, S. C., Knapp, E., Thompson, B., Jung, R.
- Canu, M. H., Langlet, C., Dupont, E., Falempin, M. Effects of hypodynamia-hypokinesia on somatosensory evoked potentials in the rat. Brain Research. 978 (1-2), 162-168 (2003).
- Dupont, E., Canu, M. H., Falempin, M. A 14-day period of hindpaw sensory deprivation enhances the responsiveness of rat cortical neurons. Neuroscience. 121 (2), 433-439 (2003).
- Langlet, C., Bastide, B., Canu, M. H. Hindlimb unloading affects cortical motor maps and decreases corticospinal excitability. Experimental Neurology. 237 (1), 211-217 (2012).
- Trinel, D., Picquet, F., Bastide, B., Canu, M. H. Dendritic spine remodeling induced by hindlimb unloading in adult rat sensorimotor cortex. Behavioural Brain Research. 249, 1-7 (2013).
- Alkner, B. A., Norrbrand, L., Tesch, P. A. Neuromuscular adaptations following 90 days bed rest with or without resistance exercise. Aerospace Medicine and Human Performance. 87 (7), 610-617 (2016).
- English, K. L., Bloomberg, J. J., Mulavara, A. P., Ploutz-Snyder, L. L. Exercise countermeasures to neuromuscular deconditioning in spaceflight. Comprehensive Physiology. 10 (1), 171-196 (2020).
- Parks, M. T., Wang, Z., Siu, K. C. Current low-cost video-based motion analysis options for clinical rehabilitation: A systematic review. Physical Therapy. 99 (10), 1405-1425 (2019).
