Roman Görevleri kullanılarak tek taraflı Servikal SKY sonra ön ayakları Fonksiyon değerlendirilmesi: Ekstremite Adım münavebe, postural İstikrarsızlık ve Pasta Taşıma
16 Eylül 2013
Kemirgenlerde servikal spinal kord yaralanması sonrası ön ayakları fonksiyonu değerlendirmek için üç yeni davranış testleri (ön ayakları adım münavebe, postural instabilite testi, makarna işleme testi) tarif edilmiştir.
Bu prosedürün genel amacı, servikal omurilik yaralanması sonrası fonksiyonel eksiklikleri ve iyileşmeyi değerlendirmektir. Bu, ilk olarak hayvanların kullanım sırasında ve test ortamında rahat etmeleri için eğitilmesiyle gerçekleştirilir. Daha sonra, sıçanlar uzuv basamağı için alternatif olma yetenekleri açısından değerlendirilir.
Daha sonra hayvanlar, ağırlık merkezi değişikliklerine cevap verme ve duruşlarını uygun şekilde ayarlama yetenekleri açısından test edilir. Son olarak, hayvanların makarna yemesini gerektiren ince bir motor taşıma görevi sırasında dört pençe ve dört uzuv fonksiyonu analiz edilir. Sonuç olarak, servikal omurilik yaralanması sonrası eksiklik farklılıkları gösteren sonuçlar elde edilebilir, bu da hayvanların anatomik farklılıklarıyla ilişkili fonksiyonel eksikliklerine göre gruplandırılmasına olanak tanır.
Burada açıklanan yöntemlerin, ayak izi kapısı analizi gibi diğer mevcut yöntemlere göre ana avantajı, kullanımının çok daha basit olması ve pahalı ekipman veya yazılım gerektirmemesidir. Bu yöntemler, omurilik yaralanmasından sonra fonksiyonel iyileşme hakkında fikir verir, ancak Parkinson hastalığı, felç veya motor eksikliğe neden olan diğer nörolojik bozukluklar gibi diğer hastalık modelleri için de kullanılabilir. Bu çalışmada kullanılan hayvanlar, ameliyattan iki ila üç hafta önce bir C3 C dört lateral omurilik yaralanmasına sahip olacaktır. Dört uzvun kaymasını, desteklenmesini veya sürüklenmesini önlemek için hayvanları elleçlemeye ve zımpara kağıdı ile kaplı test ortamına alıştırın.
Dört uzuv kademeli değişim testi, hayvanın ön ayaklarının kullanımını bağışlayıp bağışlamadığını belirler ve bu test başlamadan önce günlük olarak yapılabilir, hayvanın mücadele etmeyi bıraktığından ve kaslarının gevşediğinden emin olun. Daha sonra, hayvanı bir masa üstünde, sadece ağırlık taşıyan bir duruşta veya vücudu masaya yaklaşık 90 derece olacak şekilde bir el arabası pozisyonunda tutun. Hayvan ellerinizde rahatlamış göründüğünde, masanın yüzeyi boyunca hareket etmek için hayvanı ileri doğru itin.
Sıçanın yüzey boyunca hareket ederken ön ayakların kullanımını değiştirip değiştirmediğini belirleyin ve kaydedin. Bu testi hayvanı bir elinizle tutarken en az iki kez ve ardından tutarken iki kez tekrarlayın. Diğer taraftan.
Sıçan adım değişimini başarılı bir şekilde gösterdiyse, bir gecikmeden sonra değişim modelinin kalıp kalmadığını belirlemek için ilk adımdan sonra beş saniyelik bir bekleme süresi uygulayarak testi tekrar gerçekleştirin. Sonuçları not edin ve puan cetveline kaydedin. Postüral instabilite testi, hayvanın dengesini yeniden kazanması için ön ayakla bir adım atması için geçen mesafeyi inceler.
Değişim testine benzer şekilde, hayvan, zımpara kağıdı ile kaplı bir masa tablası kullanmaya başlamadan önce kaslarındaki gerginliği serbest bırakmalı, hayvanın vücudu masaya yaklaşık 90 derecelik bir açıyla el arabası pozisyonunu benimsemesine izin vermeli, dört uzuvdan birini hayvanın gövdesine hafifçe tutmalı ve burnunu yukarıdan görüldüğü gibi sıfır çizgisiyle hizalamalıdır. Sonra, fareyi ileri doğru hareket ettirin. Bu, hayvanın ağırlık merkezini değiştirecek ve dengesini yeniden kazanmak için adım atmasını teşvik edecektir.
Sıçan iki kez adım attıktan sonra burnun yeni pozisyonunu belirleyin ve bu iki adımın ortalamasını bir adımı tetiklemek için gereken mesafe olarak kullanın. Sonuçları metin protokolünde sağlanan postüral instabilite testi puan tablosuna kaydedin. Her uzuvu beş kez test edin.
Makarna işleme testi, standart bir parça makarna yemek için gereken süreyi ve her seansta pençe tercihini ölçecek, ameliyattan bir ila iki hafta önce, fareye her gün beş ila altı parça 4.0 santimetre ince spagetti ipliği verin. Daha sonra, fareyi bir test odasına koyun ve makarna parçalarını, uzuvlar için kullanımının kolayca gözlemlenebileceği odanın ön tarafına yakın bir yere yerleştirin. Ardından her bir makarna parçasını yemek için geçen süreyi kaydedin.
Hayvanın seans başına en az üç parça yemesine izin verin. Hayvan yemek yerken duraklarsa, zamanlamayı duraklatın. Ayrıca, hayvan yemeye devam ettiğinde zamanlamayı yeniden başlatmak.
Sıçan, eğitim sırasında en az üç gün boyunca tutarlı bir makarna yeme süresi gösterdikten sonra, hayvan veri toplamak için temel kayıt için hazırdır Metin protokolünde sağlanan makarna işleme puan formunu kullanarak makarna parçalarını odanın ön tarafına yakın bir yere yerleştirin Sıçanın bir parça makarna yemesi için geçen süreyi kaydedin, hangi uzuvlar için kullanıldı ve burada gösterildiği gibi uzuvlar için pozisyonları. Ön ayak adım değişim testini kullanma. Cerrahi omurilik yaralanmasından sonra, hayvanların sadece% 50'si ön ayaklarının kullanımını değiştirebildi ve başarılı alternatörlerin% 50'si beş saniyelik bir gecikmeden sonra uzuvlarının kullanımını değiştirebildi.
Bulgular anatomik çalışmalarla karşılaştırıldığında, alternatörlerin kontrit lezyonel tarafta kortikal spinal sistem ve dorsal kolon alanının anlamlı olarak daha yüksek olduğunu ortaya koydu, bu da ekstremite adım değişim testinin lezyonun şiddetini ve lezyonların tek taraflı durumunu tahmin edebileceğini gösteriyor. Bu testin kullanılması, lezyon şiddetine göre grupların ayrılmasına izin verecektir. Örneğin, dört ekstremite lokomotor ölçek ölçümleri, daha net sonuçlar için lezyon şiddetine göre ayrılabilir.
Burada, postüral instabilite testinden toplanan veriler, omurilik yaralanması sonrası ips, lezyonel ve kontralezyonel ekstremitelerdeki değişiklikleri göstermektedir. Omuriliğin tek taraflı lezyonları sadece bozulmuş ve/veya etkilenen uzuvda değil, aynı zamanda bozulmamış uzuvda da değişikliklere neden olabilir. Servikal omurilik yaralanması sonrası postüral instabilite testinin kullanılması lezyon durumunun anlamlı bir etkisi olduğunu göstermiştir.
Ek olarak, uzuv yer değiştirmesi, yaralı hayvanların IPS lezyonel tarafında, sahte cerrahi olan hayvanlara kıyasla önemli ölçüde daha uzundu. Ekstremite için kontral lezyonel üzerindeki yer değiştirme mesafesi, yaralanma sonrası kronik zaman noktalarında bu şekilde gösterildiği gibi sahte hayvanlara kıyasla çok daha kısayken, hem sahte hayvanlar hem de lezyonlu gruptan olanlar makarna yemek için benzer miktarda zaman aldı. Bununla birlikte, hem sahte hayvanlar hem de lezyonlu alternatörler, test süresi boyunca her iki pençeyi de kullanarak makarna yerken, ciddi şekilde yaralanmış alternatör olmayanların daha küçük bir yüzdesi, makarna yemek için ips lezyonel ön ayaklarını kullanabildi.
Bu testler, doğru şekilde yapılırsa sıçan başına beş dakikadan daha kısa sürede gerçekleştirilebilir. Burada açıklanan davranışsal testler, ayak hatası silindir pençe tercih testleri gibi diğer mevcut davranışsal testlerle kombinasyon halinde ve servikal omurilik yaralanmasından sonra uzuv fonksiyonu için hayvanın Ipsy lezyonel ve kontral lezyonunu tam olarak değerlendirmek için ekstremite lokomotif ölçek testleri için kullanılabilir.
Genel Bakış
Bu makale, kemirgenlerde servikal omurilik yaralanmasından sonra ön uzuv fonksiyonunu değerlendirmek için tasarlanmış üç yeni davranışsal testi açıklamaktadır. Bu testler arasında ön uzuv adım alternasyon testi, postüral instabilite testi ve makarna taşıma testi bulunmaktadır ve bu testler topluca fonksiyonel eksiklikleri ve iyileşmeyi değerlendirir.
Çalışmanın Temel Bileşenleri
Bilim Alanı
- Nörobilim
- Davranışsal değerlendirme
- Omurilik yaralanması
Arka Plan
- Servikal omurilik yaralanmaları önemli motor eksikliklere yol açabilir.
- Mevcut ön uzuv fonksiyonunu değerlendirme yöntemleri karmaşık olabilir ve pahalı ekipman gerektirebilir.
- Hayvan modellerinde iyileşmeyi değerlendirmek için daha basit yöntemlere ihtiyaç vardır.
- Davranışsal testler fonksiyonel iyileşme hakkında içgörüler sağlayabilir ve anatomik farklılıklarla ilişkilendirilebilir.
Çalışmanın Amacı
- Omurilik yaralanmasından sonra ön uzuv fonksiyonunu değerlendirmek için yeni davranışsal testler geliştirmek ve doğrulamak.
- Mevcut yöntemlere daha basit bir alternatif sağlamak.
- Kemirgen modellerinde fonksiyonel iyileşmeyi ve eksiklikleri analiz etmek.
Kullanılan Yöntemler
- Uzv kullanımını değerlendirmek için ön uzuv adım alternasyon testi.
- Denge iyileşmesini ölçmek için postüral instabilite testi.
- İnce motor becerileri ve pençe tercihini değerlendirmek için makarna taşıma testi.
- Davranışsal sonuçları anatomik bulgularla ilişkilendirmek için veri toplama ve analizi.
Ana Sonuçlar
- Hayvanların %50'si yaralanma sonrası ön uzuv alternasyonu gösterdi.
- Lezyonlu ve şampiyon hayvanlar arasında denge iyileşmesinde önemli farklılıklar gözlendi.
- Davranışsal testler lezyon şiddetini ve fonksiyonel eksiklikleri etkili bir şekilde tahmin etti.
- Sonuçlar, tek taraflı lezyonlardan hem bozulmuş hem de bozulmamış uzuvların etkilendiğini gösteriyor.
Sonuçlar
- Yeni davranışsal testler, omurilik yaralanmasından sonra ön uzuv fonksiyonunu değerlendirmek için güvenilir bir yöntem sağlamaktadır.
- Bu testler fonksiyonel eksikliklere göre hayvanları gruplandırmak için kullanılabilir.
- Elde edilen bilgiler çeşitli nörolojik bozukluklarda iyileşme süreçlerini anlamada yardımcı olabilir.
Sıkça Sorulan Sorular
Executive Industry Relevance
Assessing forelimb function after cervical spinal cord injury is critical for evaluating neurotherapeutic candidates in preclinical discovery. The novel behavioral tests described provide sensitive, low-cost readouts that enable mechanistic de-risking of interventions targeting motor recovery. These tools support target validation by correlating functional outcomes with anatomical lesion severity, improving predictive confidence in early-stage programs.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Scientific Value: Enables interrogation of therapeutic hypotheses related to forelimb motor function and pathway integrity after cervical SCI.
- Operational Value: Provides quantitative, reproducible behavioral endpoints to de-risk target engagement in rodent models.
- Predictive Value: Supports lesion severity stratification, allowing for more precise grouping of animals based on functional deficit correlates with spared corticospinal tract area.
Screening & Assay Development
- Scientific Value: Generates standardized, equipment-free readouts (step alternation, postural displacement, pasta handling time) suitable for high-throughput functional screening.
- Operational Value: Facilitates assay standardization across laboratories due to simplicity and minimal training requirements.
- Scalability: Enables repeated longitudinal testing (<5 minutes per rat) to monitor recovery trajectories in therapeutic studies.
Translational & Preclinical Research
- Scientific Value: Demonstrates sensitivity to unilateral lesion effects, revealing bilateral motor impairment patterns relevant to human cSCI.
- Translational Continuity: Supports cross-species extrapolation by linking behavioral deficits to anatomical spared tissue measures.
- Risk-Adjusted Advancement: Allows stratification of preclinical cohorts by functional severity, reducing variability in treatment response assessments.
Pipeline & Workflow Integration
The method fits within the discovery continuum from target validation through lead optimization, offering functional phenotyping that complements histological and electrophysiological endpoints in SCI models.
- Discovery Biology: Supports hypothesis testing on neural repair mechanisms by quantifying forelimb use, balance recovery, and fine motor dexterity.
- Screening: Delivers quantitative, repeatable outputs that enable comparison of compound effects on motor function across treatment groups.
- Analytics: Provides correlative data with anatomical lesions (e.g., spared corticospinal tract), enhancing biomarker-like utility for target engagement.
- Translational Research: Bridges discovery and preclinical phases by enabling functional grouping of animals based on injury severity, improving study power.
- Enterprise Reuse: Represents a platform-capable behavioral suite applicable across neurological disease models involving motor deficit, such as stroke or Parkinson’s.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Increases predictive confidence in target validation by reducing false positives through functional lesion stratification.
- Operational Value: Eliminates need for expensive equipment or complex software, lowering barrier to adoption across discovery sites.
- Strategic Value: Improves go/no-go decision-making by enabling early detection of lack of functional recovery in therapeutic candidates.
- Portfolio Impact: Supports risk-adjusted prioritization of preclinical candidates based on functional recovery profiles in relevant disease-relevant systems.
Implementation Considerations
- Requires expertise in rodent handling and behavioral neuroscience to ensure consistent test administration.
- Dependent on standardized environmental setup (e.g., sandpaper-surfaced tabletop) to prevent slipping and ensure motor expression.
- Necessitates cross-team alignment on scoring criteria for step alternation, postural displacement, and paw preference to maintain data integrity.
- Adaptation across model systems may require validation of baseline motor performance in non-SCI models (e.g., aged rats, disease models).
- Practical limitation: Tests measure relative functional change and are not absolute indicators of recovery; best used alongside complementary endpoints.
