Bu içeriği görüntülemek için JoVE aboneliği gereklidir. Oturum açın veya ücretsiz deneme sürümünü başlatın.

Summary

Görev yürüyen merdiven basamak yetenekli yürüme değerlendirmek ve ön ayakları ve hindlimb, yerleştirme adım ve ekstremite arası koordinasyon ölçmek için yeni bir testtir.

Abstract

/ Inme, omurilik yaralanması, ve diğer nörodejeneratif hastalık hayvan modellerinin geliştirilmesinde ilerleme, motor fonksiyon farklı yönlerini ayrıntılı ve hareket kapasitesinin bile ince kaybını belirlemek için, yüksek hassasiyet testleri gerektirir. Test etkinliği ve çözünürlüğü artırmak için, testleri, motor fonksiyon kalitatif ve kantitatif tedbirler izni ve iyileşme dönemlerinde performans değişikliklerine duyarlı olmalıdır. Bu çalışmada sıçan yetenekli yürüme değerlendirmek için aynı zamanda ön ayakları ve hindlimb fonksiyonu ölçmek için yeni bir görev açıklamaktadır. Hayvanlar basamak boşluğu değişkendir ve periyodik olarak değiştirilmelidir üzerinde yatay bir merdiven boyunca yürümek için gereklidir. Basamak aralık değişiklikler basamaklarının mutlak ve göreli konumunu öğrenme hayvanlar önlemek ve böylece, hayvanların öğrenme yoluyla bozuklukları telafi etmek için yeteneği en aza indirmek. Buna ek olarak, basamaklara arasındaki aralığı değiştirerek testi, uzun vadeli çalışmalar tekrar tekrar kullanılmasına imkan verir. Yöntemleri uzuv yerleştirerek, adım, ortak koordinasyon da dahil olmak üzere, ön ve hindlimb performans hem nicel hem de nitel bir açıklama için açıklanmıştır. Ayrıca, telafi edici stratejileri kullanımı missteps veya başka bir uzuv yanlış yerleştirilmesini telafi edici adımlar tarafından gösterilir.

Protocol

Merdiven basamak yürüme test cihazı

Metz ve Whishaw; yürüme test cihazı yatay merdiven basamak basamaklarının arasında 1 cm'lik bir mesafe (bkz. Şekil 1 bir zemin oluşturmak için takılmış olabilir Pleksiglas ve metal basamaklara (3 mm çapında), yan duvarları , 2003). Ayrıca yan duvarlar yüksek, basamak yüksekliği ölçülür 1 m uzunluğunda ve 19 cm. Merdiven sonunda, nötr bir başlangıç ​​kafes ve bir sığınak (ev kafes) ile yerden 30 cm yükselmiş. Hayvanlar eğitim sırasında alışmış olduğu için, cihazın yükseklik anksiyete neden olma ihtimali oldu. Sokağın genişliği etrafında dönen hayvan önlemek için bir hayvan için yaklaşık 1 cm daha geniş, böylece hayvanın boyutuna göre ayarlandı.

Görevin zorluk metal basamak konumunu değiştirerek güncellenmiştir. Basamaklarının düzenli bir desen çeşitli eğitim oturumları hayvanlar üzerinde desen öğrenmek ve basamaklarının pozisyonlar (Şekil 1, A Pattern) tahmin etmek için izin verdi. Deneme yargılanma değişti düzensiz bir desen desen (Şekil 1, Desen B) öğrenme hayvan engelledi. Basamaklara düzenli olarak düzenlenmesi için, 2 cm aralıklarla aralıklı idi. Düzensiz desen için basamak mesafe 1 ile 5 cm sistematik olarak değişiyordu. Beş düzensiz basamak kalıpları şablonları aynı desen (sonuçlar) test zorluk standartlaştırmak ve sonucu karşılaştırılabilirliği geliştirmek için tüm hayvanlar için uygulanmış ve böylece kullanılmıştır.

İşitsel

Bir kamera (Canovision, Canon Inc.), Hafif bir ventral açıyla yerleştirildi, böylece her dört bacağı pozisyonları aynı anda kayıt olabilir. Obtüratör hızı 500 – 2000 s Videorecordings 30 f / s hızla kare-kare analizi kullanılarak analiz edildi.

Davranışsal eğitim ve test analizi

Hayvanları evlerine kafes ulaşmak için nötr bir kafes merdiven geçmek için eğitilmiştir littermates evde kafes yürüyüş için pozitif pekiştirici. Bütün hayvanlar aynı yönde merdiven geçti. Merdiven geçmek için daha fazla takviye hayvanlar motive etmek için verildi. Bütün hayvanlar, eğitimli ve seans başına beş kez test edildi.

Ayak hatası skorlama

(Metz ve Whishaw, 2003) daha önce açıklanan bir ayak hatası skorlama sistemi kullanılarak, ön ayakları ve hindlimb yerleştirme nitel değerlendirme yapıldı. Analizi video kayıtlarını kare kare muayene yapıldı. Sadece her uzuv ardışık adımlar incelendi. Bu nedenle, böyle bir durak veya ayak hatası gibi bir yürüyüş kesintiye ve bir kesintiden sonra ilk adım önce son adımı attı. Merdivenin sonunda yapılan son adımlama döngüsü de puanlama çıkarılmıştır. Ekstremite yerleştirme bakımından bir özledim meydana basamaklarının arasında bir basamak ve uzuv çıkıntısı uzuv yerleştirme puan oldu.

Tür basamaklara yürüyerek ya da pençe yerleştirme (bkz. Şekil 2) 7 kategori skalası kullanılarak değerlendirildi. Basamak yürüyerek ya da pençe yerleştirme konumlarını ve yerleştirme doğruluğu meydana gelen hatalar göre oylandı.

(0) Toplam özledim. 0 puan uzuv tamamen bir basamak cevapsız verildi, yani dokunma vermedi ve bir düşme oluştu. Bir sonbaharda derin arasındaki basamaklara ve vücut duruş ve denge rahatsız düşen bir uzuv olarak tanımlanmıştır.
(1) Derin kayma uzuv başlangıçta bir basamak üzerine yerleştirilir, sonra zaman ağırlık taşıyan kapalı terlik ve bir düşüş neden oldu.
(2) hafif bir kayma uzuv bir basamak üzerinde yer, zaman ağırlık taşıyan kapalı terlik, ancak düşme sonucu ne yürüyüş döngüsü kesmedi. Bu durumda, hayvanın dengesini korumak ve koordineli bir yürüyüş devam başardı.
(3) Yedek uzuv bir basamak üzerine yerleştirildi, ancak bu ağırlığı taşımaktan önce hızla kaldırdı ve başka bir basamak üzerine yerleştirilir.
(4) Düzeltme. Uzuv bir basamak amaçlayan, ancak daha sonra ilk dokunmadan başka bir basamak üzerine yerleştirilmiştir. Alternatif olarak, bir uzuv, bir basamak üzerine yerleştirilen ise 4 puan kaydedildi ve aynı basamağı kalırken hızlı bir şekilde yeniden konumlandırılmış.
(5) Kısmi yerleştirme bacak bilek ya da ön ayakları veya topuk veya hindlimb ayak parmakları iki basamak basamak yerleştirilmiştir.
(6) doğru yerleştirilmesi bir bacak palmiye midportion tam ağırlığı desteği ile basamak yerleştirilmiştir.

Farklı hataları aynı anda oluştuğu zaman, en düşük puan kaydedildi. Örneğin, bir ayak basamak ilk yerleştirilir ve daha sonra aynı adımı (skor 3) başka bir yer, ve daha sonra 1 puan süzüldü ve basamaklara (1 puan) arasında düştü ise kaydedildi. Whbir düşüş meydana geldi tr, sadece hata başlatan uzuv oylandı ve hayvan bütün uzuvları repositioned kadar diğer uzuvları hiçbiri gol oldu. Analizi için beş çalışmada hata puanları ortalamaları alındı.

Ayak yerleştirme doğruluğu analizi (hata sayısı)

Her geçerken hataların sayısı sayılmıştır. Hatalar ayak hatası skorlama sistemi göre belirlenmiştir. 0, 1 veya 2 puan bir puan alan her uzuv yerleşim olarak tanımlanan bir hata, bir hata, ayağı kayma veya toplam özledim her türlü temsil eder yani. Hataları ve adım sayısı, her bacak için ayrı ayrı kaydedildi. Bu verilere göre, adım başına hataların ortalama sayısı hesaplanmış ve beş denemeleri için ortalama. Analiz ikinci nicel parametre merdiven görevi tüm uzunluğu geçmek için gerekli ortalama süre oldu. Zaman ölçümü hayvan merdiven yerleştirildi sonra başlayan ve tüm uzunluğu yürümeye başladı. Bir hayvan, bir stop harcanan zaman ölçüm dahil değildi.

Forepaw haneli puan

Forepaw haneli skor pençe, bir basamak üzerindeki midportion (yani, ayak hatası skorlama sistemi skor 6) ile doğru yerleştirildi kaydedildi. Forepaw rakamlar etrafında fleksiyon bir basamak olabilir derecesi (Şekil 2), üç noktalı bir ölçekte oylandı. Puan ön ayakları bir basamak üzerinde dikey olarak konumlandırılmış, yani maksimum ağırlık desteği ile pozisyon uygulandı. Puanlar şöyle verildi:
(0) Rakamlar yaklaşık 90 derecelik bir açı kapattı.
(1) Rakamlar yaklaşık 45 derecelik bir açı kapattı.
(2) Rakamlar tamamen basamak çevresinde fleksiyondayken.
Beş adım puanları ortalaması ve analizi için kullanılır.

Şekil açıklamaları

Şekil 1 frontolateral görünümünde test aparatı yürüyüş yetenekli cihazın ölçülerini, merdiven basamak belirtti. Bu çalışmada iki farklı basamak desen kullanılmıştır: Desen, düzenli basamak düzenleme, Desen B, düzensiz basamak düzenleme. Düzensiz basamak düzenleme ardışık denemeler arasında değişmektedir.

Şekil 2. Temsilcisi fotoğraflar haneli skor üç kategoride gösteren. Tam ağırlık desteği ön ayakları ile ilgili basamak açısı Not.

Discussion

Bu çalışmada, yetenekli yürüyüş, bacak yerleştirme ve bacak koordinasyonu değerlendirmek için yeni bir test olarak görev yürüyen merdiven basamak tanıttı. Görev yürüyen merdiven basamak nitelikli yürüme kalitatif ve kantitatif analiz birleştirerek ince motor fonksiyon bozuklukları arasında ayırım sağlar. Bozuklukların daha açıklayıcı bir hesap için kullanılan video analiz prosedürü ve bir basamak açgözlü Bu yazıda anlatılan basit bir derecelendirme ölçeği ekstremite yerleşimi ve haneli fleksiyon herhangi bir hata ortaya koymaktadır. Insan trafiği hataların sayısını sayma Niteliksel analizler yaptı ve zaman cihazın geçmek gerekiyordu. Bu önlemler, ayak yerleştirme doğruluk ve hane kullanımı etkin bir ve geçerli muayene izin verir.

Rotorod yürüme testleri, kiriş yürüme, silindir testi, yürüme analizi ve zemin reaksiyon kuvvet analizi (Muir, 2005) de dahil olmak üzere bir dizi yürüyüş testleri vardır. Bu testlerin her uzuv yerleştirme davranış analizi için yararlı bir parçası. Ancak mevcut test protokolü için güç bir dizi vardır. İlk olarak, test hayvanlar motivasyon için herhangi bir yiyecek veya su kısıtlaması gerektiren çünkü spontan yürüyüş, incelenmek üzere izin verir. İkincisi, basamaklara boyunca adım adım ve açgözlü hem de analiz için izin vererek, hassas ayak yerleştirme ve açgözlü gerektirir. Basamaklara boşluk çeşitlidir, çünkü en önemlisi, mevcut test devam eden hareketlilik için bir meydan okuma sağlar. Varyasyon adım desenleri (McVea ve Pearson, 2007) devam eden yürüyüş ve / veya bellek meydan okumak için kullanılabilir.

Merdiven basamağı yürüme testi gücü ön ve hindlimb kullanmak ve ön beyin kontrolü gerektiren bozukluğu maskesini hem yeterince ince kronik bozukluklar ortaya çıkarmak için zorlu olduğunu. Görevin düzensiz basamak durum, hayvanlar, basamak konumu tahmin ve belirli bir yürüyüş deseni öğrenme yeteneğine sahip değildir. Sonuç olarak, her adım pençe yerleşim ayarlama, adım uzunluğu ve vücut ağırlığı dağılımı gerektirir. Normal hayvanlar birkaç deneme içinde düzensiz bir basamak deseni ayarlamak mümkün olsa da, motor sistemi lezyonu olan hayvanlarda bu yeteneği sınırlıdır. Düzensiz basamak düzenleme de hayvanların değişen basamak mesafelerde düzenli bacak koordinasyon adapte olduğunu gerektirir. Ekstremite ortak koordinasyon uyum sağlamak için, hayvanlar onların kilo destek kontrol etmek için hızlı bir şekilde herhangi bir uzuv yerleştirme hata düzeltmek için var. Tek taraflı bir lezyon sonra, hayvanların kısmen sağlam bacaklarda ağırlık desteği ile yerleştirme hataları telafi. Sonuç olarak, merdiven basamak yürüme testi sağlam tarafta ayak yerleşim hataları ortaya çıkararak tazminat ölçebilirsiniz.

Farr ve ark; Rieck-Burchardt ve ark, 2004;. Yürüme testi basamak inme sıçan modelleri (Emerick ve Kartje, 2004 de dahil olmak üzere, motor sistemi, yetişkin ve yenidoğan lezyonlar sonra kronik hareket açıkları, duyarlı olmaya gösterildiği olmuştur 2006; Ploughman ve diğerleri, 2007), Parkinson hastalığı (Metz ve Whishaw, 2002; Faraji ve Metz, 2007) ve spinal kord yaralanması (Z'Graggen ve ark, 1998; Merkler ve ark, 2000).. Ayrıca, merdiven basamak yürüme görev gibi hafif stres (Metz) ve hatta diyet değişiklikleri (Smith ve Metz, 2005) gibi fizyolojik değişkenler tarafından oluşturulan ince motor performansı değişiklikleri algılar. Rat modellerinde ek olarak, görev farelerde yetenekli yürüyüş (Farr ve ark, 2006) çalışmak için de yararlıdır. Bu testi kullanarak Dikkat hayvanların ağırlık taşıyan adımları gerçekleştirmek için basamak görevi yürüme gibi ciddi spinal kord lezyonları (Metz ve ark, 2000) test edilmektedir kullanılması gerekir.

Miklyaeva ve ark, 1994;. Kleim ve ark, 1998; Chu ve motor sistemi lezyonu olan hayvanlar yetenekli hareketleri (Whishaw ve ark, 1997a, b, 1998 lezyon kaynaklı açıkları telafi etmek için mümkün olduğu önemli bir kanıt yoktur Jones, 2000). Bununla birlikte, ciddi bozukluklar hala mevcut olabilir. Örneğin, dopaminerjik veya kırmızı nükleus lezyonu olan hayvanlar, pürüzsüz yüzeyler veya dar kirişler üzerinde yürüme yeteneğine iyileşir, ancak zemin reaksiyon kuvvetleri tedbirleri kendi yetmezliği (Muir ve Whishaw, 1999, 2000), kronik olduğunu ortaya koymaktadır. Hatta ince kalan motor defisiti ve telafi edici ayarlamalar ortaya koymaktadır, çünkü basamak yürüme testi, beyin veya omurilik yaralanması nedeniyle fonksiyon kaybı ve kurtarma ve tedavi yaklaşımları yararına değerlendirmek için değerli bir araçtır.