MouseWalker (MW) araç kutusunu kullanarak serbestçe yürüyen farelerin lokomotor modelini nicel olarak tanımlamak için ilk video kayıtlarından ve izlemeden niceleme sonrası analize kadar uzanan deneysel bir boru hattı sağlanmıştır. MW sisteminin yararlılığını göstermek için farelerde omurilik kontüzyon yaralanması modeli kullanılmıştır.
Bu içeriği görüntülemek için JoVE aboneliğiniz gereklidir. Giriş yapın veya ücretsiz denemenizi bugün başlatın.
Yöntem makalesi
Omurilik Yaralanmasının Bir Fare Modelinde Lokomotor Disfonksiyonu Ölçmek için MouseWalker'ı Kullanma
Bu makalede
Özet
Özet
Yürüme ve koşma gibi karmaşık ve yüksek derecede koordine edilmiş motor programlarının yürütülmesi, spinal ve supra-spinal devrelerin ritmik aktivasyonuna bağlıdır. Torasik omurilik yaralanmasından sonra, yukarı akış devreleri ile iletişim bozulur. Bu da, sınırlı iyileşme potansiyeli ile koordinasyon kaybına yol açar. Bu nedenle, ilaçların veya tedavilerin uygulanmasından sonra iyileşme derecesini daha iyi değerlendirmek için, omurilik yaralanmasının hayvan modellerinde yürüyüş, uzuv koordinasyonu ve lokomotor davranışın diğer ince yönlerini ölçmek için yeni, daha ayrıntılı ve doğru araçlara ihtiyaç vardır. Kemirgenlerde serbest yürüme davranışını nicel olarak değerlendirmek için yıllar içinde çeşitli testler geliştirilmiştir; Bununla birlikte, genellikle adım adım yürüme stratejileri, ayak izi kalıpları ve koordinasyon ile ilgili doğrudan ölçümlerden yoksundurlar. Bu eksiklikleri gidermek için, hayal kırıklığına uğramış bir toplam iç yansıma (fTIR) geçitini izleme ve niceleme yazılımı ile birleştiren MouseWalker'ın güncellenmiş bir sürümü sağlanmıştır. Bu açık kaynaklı sistem, çeşitli grafik çıktıları ve kinematik parametreleri çıkarmak için uyarlanmıştır ve sağlanan çıktı verilerini analiz etmek için bir dizi post-niceleme aracı olabilir. Bu makale ayrıca, halihazırda kurulmuş davranış testleriyle birlikte bu yöntemin, omurilik yaralanmasını takiben lokomotor eksiklikleri nicel olarak nasıl tanımladığını göstermektedir.
Giriş
Dört ekstremitenin etkili koordinasyonu, dörtlü hayvanlara özgü değildir. İnsanlarda ön ayak-arka bacak koordinasyonu, yüzme ve yürürken hız değişiklikleri gibi çeşitli görevleri yerine getirmek için önemini korumaktadır1. Çeşitli ekstremite kinematik2 ve motor programı 1,3,4'ün yanı sıra propriyoseptif geri besleme devreleri5, insanlar ve diğer memeliler arasında korunur ve omurilik yaralanması (SCI) gibi motor bozukluklar için terapötik seçenekleri analiz ederken göz önünde bulundurulmalıdır
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Protokol
Tüm elleçleme, cerrahi ve ameliyat sonrası bakım prosedürleri, Instituto de Medicina Moleküler İç Komitesi (ORBEA) ve Portekiz Hayvan Etiği Komitesi (DGAV) tarafından Avrupa Topluluğu yönergelerine (Direktif 2010/63/EU) ve Portekiz hayvan bakımı yasasına (DL 113/2013) uygun olarak 0421/000/000/2022 lisansı kapsamında onaylanmıştır. Bu çalışmada 9 haftalık dişi C57Bl/6J fareler kullanıldı. Çalışmada kullanılan hayvan sayısının en aza indirilmesi ve hayvanların acılarının azaltılması için tüm çabalar gösterilmiştir. MATLAB betiği ve MW yazılımının bağımsız sürümü açık kaynaklıdır ve GitHub'da mevcuttur.
depo (
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Sonuçlar
Standart BMS sistemi, SCI14'ten sonraki brüt motor açıklarını tanımlar. Öznel doğası nedeniyle, diğer nicel testler genellikle hareketin daha ayrıntılı ve ince bir değerlendirmesini üretmek için BMS ile birlikte gerçekleştirilir. Bununla birlikte, bu testler adım döngüleri, basamak paternleri ve ön ayak-arka bacak koordinasyonu hakkında spesifik bilgiler gösterememektedir; bu, omurga devresinin işlevini nasıl koruduğunu ve eksik bir SCI'ye nasıl uyum sağladığını anlamada son derece önemlidir. Bu b.......
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Tartışma
Burada, MouseWalker yönteminin potansiyeli, SCI sonrası lokomotor davranışı analiz ederek gösterilmiştir. Adımlama, ayak izi ve yürüme modellerinde aksi takdirde diğer standart testler tarafından kaçırılacak belirli değişiklikler hakkında yeni bilgiler sağlar. MW paketinin güncellenmiş bir sürümünü sağlamanın yanı sıra, veri analiz araçları da sağlanan Python betikleri kullanılarak açıklanmaktadır (bkz. adım 5).
MW, büyük bir veri kümesi ve yüksek boyutlu bir lokomotor süreci yansıtan bir kine.......
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Açıklamalar
Yazarlar, rakip finansal çıkarları olmadığını beyan ederler.
Teşekkürler
Yazarlar, Laura Tucker ve Natasa Loncarevic'e el yazması hakkındaki yorumları ve Instituto de Medicina Moleküler João Lobo Antunes Kemirgen Tesisi tarafından verilen destek için teşekkür eder. Yazarlar, Prémios Santa Casa Neurociências - Omurilik Yaralanması Araştırmaları için Melo e Castro Ödülü (MC-36/2020) tarafından L.S. ve C.S.M.'ye finansal destek sağlamak istiyor. Bu çalışma Fundação para a Ciência e a Tecnologia (FCT) (PTDC/BIA-COM/0151/2020), iNOVA4Health (UIDB/04462/2020 ve UIDP/04462/2020) ve LS4FUTURE (LA/P/0087/2020) tarafından C.S.M. L.S.'ye CEEC Bireysel Baş Araştırmacı sözleşmesi (2021.02253.CEECIND) ile desteklenmiştir. A.F.I., FCT'den (2020.08168.BD)....
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Malzemeler
| Ad | Şirket | Katalog numarası | Yorumlar |
|---|---|---|---|
| < güçlü>45º Ayna | |||
| 2 alüminyum ekstrüzyon (2 x 2 cm), 16 cm yükseklik, her iki tarafta 1 | Misumi | ||
| 2 alüminyum ekstrüzyon (2 x 2 cm), 23 cm, @ 45& derece; , her iki tarafta 1 | Misumi | ||
| 1 alüminyum ekstrüzyon (2 x 2 cm), 83 cm uzunluğunda | Misumi | ||
| 87 x 23 cm ayna | Genel cam tedarikçisi ve nbsp; | ||
| Siyah karton dolgu | Genel kırtasiye tedarikçisi | Aynadaki yansımayı sınırlamak için biri 69 x 6 cm, diğeri 69 x 3 | |
| Arka plan arka ışığı | |||
| 109 x 23 cm pleksiglas (0,9525 cm kalınlığında)Genel | donanım tedarikçisi | ||
| 2 yanal alüminyum ekstrüzyon (4 x 4 cm), 20 cm uzunluğunda, her iki tarafta 1 | adet Misumi | ||
| çok renkli LED şerit | Genel donanım tedarikçisi | ||
| pleksiglası kaplamak için beyaz opak kağıt | Genel kırtasiye tedarikçisi | ||
| fTIR Destek tabanı ve direkleri | |||
| 2 alüminyum ekstrüzyon (4 x 4 cm), 100 cm yükseklik | Misumi | ||
| 60 x 30 cm metrik breadboard | Edmund Optics | # 54-641 | |
| M6 12 mm vidalar | Edmund Optik | ||
| M6 altıgen somun ve wahers | Edmund Optics | ||
| fTIR Yürüyüş Yolu | |||
| 109 x 8,5 cm pleksiglas (1,2 cm kalınlığında) | Genel donanım tedarikçisi | 109 x 8,5 cm pleksiglas (1,2 cm kalınlığında) | |
| 109 cm uzunluğunda 1,6 cm yükseklik x 1,9 cm derinlikte kıvrımlı Base-U-kanal alüminyum (pleksiglası tutmak için) | Genel donanım tedarikçisi | ||
| 2 yanal alüminyum ekstrüzyon (4 x 4 cm) 20 cm uzunluk, her iki tarafta 1 | adet Misumi | ||
| Siyah karton dolgu | Genel kırtasiye tedarikçisi | , parlak kenarlardan kaçınarak pleksiglasın sınırlarını kapatmak için her iki tarafta 2 dolgu maddesi kullandık | |
| M6 12 mm vidalar | Edmund Optics | ||
| Yüksek hızlı kamera (tripod üzerinde) | |||
| Blackfly S USB3 | FLIR | #BFS-U3-32S4M-C | Bu bir tavsiyedir. Gereksinim, saniyede en az 100 kare kaydetmektir |
| Infinite Horizon Impactor | |||
| Infinite Horizon Impactor | Hassas Sistemler ve Enstrümantasyon, LLC. | #0400 | |
| Lens | |||
| Nikon AF Zoom-Nikkor 24-85mm | Nikon | #1929 | Bu lens önerilir, ancak diğer lensler de kullanılabilir. fTIR sinyallerini yakalamak için geniş bir diyafram açıklığı (yani daha küçük F-stop değerleri) içerdiğinden emin olun |
| Software | |||
| MATLAB R2022b | MathWorks | ||
| Python 3.9.13 | Python Yazılım Vakfı | ||
| Anaconda Navigator 2.1.4 | Anaconda, Inc. | ||
| Spyder 5.1.5 | Spyder Projesi Katkıda Bulunanlar | ||
| Walkway wall | |||
| 100 x 15 cm'lik 2 büyük dikdörtgen akrilik | Herhangi bir brikolaj marketi | ||
| 6-10 uzunluk x 15 cm yüksekliğinde 2 Trapez akrilik lateral | Herhangi bir brikolaj marketi | ||
| GitHub Materials | |||
| Klasör adı | URL | ||
| Boxplots | https://github.com/NeurogeneLocomotion/MouseWalker/tree/main/Boxplots | Boxplots oluşturmak için Script | |
| Dokümanlar | https://github.com/NeurogeneLocomotion/MouseWalker/tree/main/Docs | Ek belgeler | |
| Isı Haritası | https://github.com/NeurogeneLocomotion/MouseWalker/tree/main/Heatmaps | Isı haritası oluşturmak için komut dosyası | |
| Matlat komut dosyası | https://github.com/NeurogeneLocomotion/MouseWalker/tree/main/Matlab%20Script | MouseWalker matlab komut dosyası | |
| PCA | https://github.com/NeurogeneLocomotion/MouseWalker/tree/main/PCA%20plots | Temel Bileşen Analizi gerçekleştirmek için Komut Dosyası | |
| Ham veri Grafikleri | https://github.com/NeurogeneLocomotion/MouseWalker/tree/main/Rawdata%20Plots | Ham veri grafikleri oluşturmak için komut dosyası | |
| Artık Analiz | https://github.com/NeurogeneLocomotion/MouseWalker/tree/main/Residual_Analysis | Ham verilerden artıkları hesaplamak için kod |
Kaynaklar
- Frigon, A. The neural control of interlimb coordination during mammalian locomotion. Journal of Neurophysiology. 117 (6), 2224-2241 (2017).
- Grillner, S. Biological pattern generation: The cellular and computational logic of networks in motion.
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Yeniden basım ve izinler
