Omurilik Yaralanmasının Bir Fare Modelinde Lokomotor Disfonksiyonu Ölçmek için MouseWalker'ı Kullanma

Ana Filipa Isidro; Alexandra M. Medeiros; Isaura Martins; Dalila Neves-Silva; Leonor Saúde; César S. Mendes

doi:10.3791/65207

Method Article

Omurilik Yaralanmasının Bir Fare Modelinde Lokomotor Disfonksiyonu Ölçmek için MouseWalker'ı Kullanma

DOI:

10.3791/65207

⸱

March 24th, 2023

Ana Filipa Isidro¹ , Alexandra M. Medeiros² , Isaura Martins¹ , Dalila Neves-Silva¹ , Leonor Saúde¹^,³ , César S. Mendes²

¹Instituto de Medicina Molecular João Lobo Antunes, Faculdade de Medicina da Universidade de Lisboa, ²iNOVA4Health, NOVA Medical School|Faculdade de Ciências Médicas, NMS|FCM, Universidade Nova de Lisboa, ³Instituto de Histologia e Biologia do Desenvolvimento, Faculdade de Medicina da Universidade de Lisboa

Summary

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

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.

Abstract

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

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.

Introduction

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

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

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Protocol

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

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 (

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Results

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Standart BMS sistemi, SCI^14'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.......

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Discussion

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

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.......

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Disclosures

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Yazarlar, rakip finansal çıkarları olmadığını beyan ederler.

Acknowledgements

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

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)....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Materials

List of materials used in this article
Name	Company	Catalog Number	Comments
< 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

cm olmak üzere 2 kullandık

References

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

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.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Omurilik Yaralanmasının Bir Fare Modelinde Lokomotor Disfonksiyonu Ölçmek için MouseWalker'ı Kullanma

In This Article

Summary

Abstract

Introduction

Protocol

Results

Discussion

Disclosures

Acknowledgements

Materials

References

Reprints and Permissions

Tags

Related Articles