Sagittal düzlem kinematik yürüyüş analizi MOG35-55 için tabi C57BL/6 farelerde deneysel otoimmun ensefalomiyelit indüklenen

Kinematik yürüyüş analizi sagittal düzlemde hareket nasıl yürütüleceğini konusunda son derece hassas bilgi verir. Biz yürüyüş açıkları otoimmün aracılı demiyelinizasyon tabi fareler için tanımlamak için bu tekniklerin uygulanması açıklanmaktadır. Bu yöntemler, yürüyüş açıkları Engelli hareket featuring diğer fare modelleri için karakterize etmek için de kullanılabilir.

Bu prosedürün genel amacı, deneysel otoimmün ensefalomiyelit veya EAE, fare modeli multipl sklerozda kinematik yürüyüş analizi kullanarak fonksiyonel motor bozuklukları ölçmektir. Kinematik yürüyüş analizinin fare yürüme davranışına uygulanması daha önce başkaları tarafından kurulmuş ve tanımlanmıştır. Bir EAE'deki nörolojik defisitler, omurilik ve beyincik boyunca nöral inflamasyon ve sporadik beyaz cevher kaybından kaynaklanır.

Geleneksel olarak, EAE farelerinde motor stabilite, gözlemcinin motor eksikliklerin ciddiyetine ilişkin izlenimine dayalı olarak farelere bir klinik skor atandığı klinik puanlama sistemleri kullanılarak değerlendirilmiştir. Klinik skorlardan elde edilen veriler sıralıdır ve omurilik histopatolojisi ile iyi korelasyon göstermez. Kinematik yürüyüş analizinin, EAE farelerinde yürüme eksikliklerinin objektif bir tanımını sağlamanın yanı sıra, beyaz cevher kaybının klinik skorlardan daha iyi bir davranışsal korelasyonu olduğu son zamanlarda gösterilmiştir.

Bu teknik, farelerin yüksek uzuvlarına yansıtıcı işaretleyiciler yerleştirmeyi ve yüksek hızlı bir kamera ile kaydedilirken bir koşu bandında yürümelerine izin vermeyi içerir. Kinematik parametreler daha sonra hareket analizi yazılımı kullanılarak videodan çıkarılır. İlk adım, hayvanın arka bacağına yerleştirilecek işaretleri yapmaktır.

Işığın bu işaretleyicilerden yansıması, bacaktaki anatomik noktaların koordinatlarının videolardan çıkarılmasını sağlar. Başlamak için, yansıtıcı kağıttan istenen sayıda daireyi delin. Her fare, kayıt başına iki büyük ve üç küçük olmak üzere beş işaretçi gerektirir.

İnce makas kullanarak, çevreden dairenin merkezine uzanan bir kesim yapın. İnce forseps kullanarak yapışkan yüzeyi ortaya çıkarmak için kağıt desteğini soyun. İşaretçiyi forseps ile kavrayın ve parmağınızı kullanarak bir koni oluşturmak için işaretleyiciyi kendi üzerine yuvarlayın.

Küçük bir işaretleyici yapmak için daha uzun bir kesim yapın ve koniyi daha sıkı kıvırın. Büyük bir işaretleyici yapmak için daha kısa bir kesim yapın ve koniyi daha gevşek bir şekilde kıvırın. Sıcak bir tutkal tabancası kullanarak koninin içini tutkalla doldurun ve bir karton parçasına yapıştırın.

Kayıt sırasında elleçleme sırasında işaretçinin çökmesini önlemek için işaretleyiciyi yapıştırıcıyla tamamen doldurmak önemlidir. Yapıştırıcı kuruduktan sonra, bir neşter kullanarak işaretleyiciyi kesin. Vücudunuzdan kesip çıkardığınızdan emin olun.

Bir sonraki adım, hayvanı kayıt için hazırlamaktır. Bunu yapmak için, yansıtıcı işaretleyiciler farenin arka bacaklarına uygun anatomik konumlarda yapıştırılmalıdır. Bu hafif anestezi altında yapılır.

Fareyi bir indüksiyon odasına yerleştirin ve% 2.5 izofluran ile uyuşturun. Bilinçsiz hale geldikten sonra, fareyi indüksiyon odasından bir burun konisine veya devridaim yapan bir su ısıtma yastığına aktarın. Her iki göze de topikal bir kayganlaştırıcı sürün.

Ayak bileğinden omurgaya ve kaburgaların dibine kadar uzanan istenen arka bacakları tıraş edin. Bu gösteride, sağ arka uzuvun hareketlerini yeniden kaydediyoruz, ancak uzuvlardan biri veya her ikisi de kullanılabilir. Her iki dizinizi başparmağınız ve işaret parmağınızla bir araya getirerek ve kaburgaların hemen altından palpe ederek iliak kresti bulun.

Kalıcı bir işaretleyici kullanarak bu konumu işaretleyin. Bacağınızı uzatarak ve ileri geri hareket ettirerek kalçayı bulun. Femur başı ile pelvis arasındaki eklem noktası olan kalça ekleminin üzerine bir işaretleyici yerleştirin.

Esnek bir cetvel kullanarak, farenin kaval kemiğinin veya sapının uzunluğunu ölçün ve kaydedin. Femur veya uyluğun uzunluğunu da ölçün ve kaydedin. İşaretleyici yerleştirme için dördüncü parmağı izole etmek için ayağın geri kalanını bantlayın.

Forseps ile küçük bir kalemi kavrayın ve düz ucu tutkalla batırın. Küçük işaretleyiciyi dördüncü parmağın ucuna yerleştirin. Metatarsofalangeal eklem üzerine başka bir küçük işaretleyici yerleştirin.

Son küçük işaretleyiciyi ayak bileğine yerleştirin. Kalça eklemine doğrudan ciltteki işaretin üzerine büyük bir işaretleyici yerleştirin. İkinci büyük işaretleyiciyi iliak tepenin üzerindeki işarete yerleştirin.

Bandı ayaktan çıkarın. Fareyi bir kurtarma kafesine yerleştirin ve hemen yürüyüş kayıt odasına taşıyın. Bir sonraki adım, bir koşu bandında yürüyen fareyi kaydetmektir.

Bu resim, ışığı, yüksek hızlı kamerayı ve koşu bandını gösteren koşu bandı kayıt kurulumumuza aittir. Farenin yürüyüşünü kaydetmeden önce, koşu bandında boyutları bilinen bir kalibrasyon bloğunun resmini çekin. Bu, videodaki piksellerin gerçek ölçümlere dönüştürülmesini sağlayacaktır.

Yürüme davranışının kaydedilmesi sırasında kalibrasyon resminin çekildiği kamera açısının ve konumunun aynı kalması çok önemlidir. Fareyi koşu bandına yerleştirin. Fareyi doğru yöne yönlendirmek için koşu bandının hızını kademeli olarak artırın.

Yavaşça saniyede 20 santimetreye kadar hızlanın, bu da sabit yürüyüş kayıtlarını elde etmek için ideal çalışma hızıdır. Doğru analiz için, sekiz ila 12 adımlık sabit yürüme davranışı döngülerini kaydetmek en iyisidir. Bu, tutarlı yürüyüşün bir örneğidir.

Aşağıda, yarı hızda gösterilen videonun aynısı yer almaktadır. Fareler çok hızlı yürüdüğü için, adım döngülerini saymak ve yürüyüş modelini daha iyi anlamak için videoları daha düşük hızlarda izlemek yararlı olabilir. Bu, koşu bandında yürüyen bir EAE faresinin bir örneğidir.

Bu fare, leğen kemiği yere çok yakın olduğu için vücut ağırlığını taşıyamaz. Ek olarak, salınım aşamasında ayağını yerden kaldırmakta zorluk çekiyor. Bu, daha az ciddi motor eksiklikleri olan başka bir EAE faresine bir örnektir.

EAE faresi, ayak bileği ekleminde azaltılmış hareket ile ayak parmakları üzerinde yürüyor. Bu, fareye düzensiz bir yürüyüş verir. Aşağıda, analizi birleştirecek davranış örnekleri verilmiştir.

Bu davranışlar da dahil olmak üzere kayıtlar kullanılmamalıdır. Gecikme, fare yürümeyi bıraktığında ve koşu bandının arkasına geçtiğinde, ancak daha sonra yürümeye devam ettiğinde meydana gelir. Bu, herhangi bir farede meydana gelebilir, ancak daha düşük hızlarda daha sık meydana gelir.

Yetiştirme, fare ağırlığını sırtına, arka bacaklarına kaydırdığında ve başını ve üst gövdesini kaldırdığında meydana gelir. Bu davranış endişeli farelerde yaygındır. Aşağıda, işaretçilerin zaman ve mekandaki konumlarının analiziyle ilgili sorunlara yol açacak zayıf aydınlatma örnekleri verilmiştir.

Aydınlatma çok loşsa, işaretleyiciler bilgisayar yazılımı tarafından tanınacak kadar ışığı yansıtmayabilir. Bu videoda, yetersiz aydınlatma nedeniyle ayak işaretleri kolayca görülememektedir. Aydınlatma çok parlaksa, işaretleyiciler dışındaki nesneler çok fazla ışığı yansıtabilir ve işaretleyici olarak tanınabilir.

Bu videoda, ayak parmakları koşu bandının yansıtıcı parçalarıyla birleşiyor gibi görünüyor. Yürüyen fareler üzerindeki yansıtıcı işaretleyicilerden elde edilen veriler, kinematik parametrelerin çıkarılabileceği bacağın çubuk modellerini oluşturmak için kullanılabilir. Bu, bacağın üst üste bindirilmiş bir sopa modeliyle yürüyen bir farenin kaydıdır.

Bu videoda, diz üzerinde altıncı bir işaretleyici olduğunu unutmayın, bu gerekli değildir, çünkü dizin konumu kalça ve ayak bileği eklemlerinin pozisyonlarından ve femur ve tibianın ölçülen uzunluklarından üçgenlenebilir. Diz eklemi üzerindeki belirteçler cilt kayması nedeniyle genellikle yanlış olduğundan, üçgenleme tercih edilen yöntemdir. Bir farenin adım döngüsü iki ana aşamaya ayrılabilir.

Duruş aşaması ve salınım aşaması. Bu çubuk diyagramı, arka uzuvun zaman ve uzaydaki hareketini niteliksel olarak göstermek için kullanılabilir. Bunun bir örneği, çalışma boyunca farklı zaman noktalarında arka bacağın hareketini değerlendirmek olabilir.

Bu örnek, duruş aşamasında arka bacağın sıkıştığını gösterir ve bu da farenin vücut ağırlığını desteklemekte zorluk çektiğini gösterir. Bu, diz ve ayak bileği eklemlerinin artan fleksiyonu ile yansıtılır. Daha sonraki zaman noktasında, bu kısmen iyileşti.

Bu video, zaman içinde yürüme davranışı ve eklem açıları arasındaki ilişkiyi göstermektedir. Kalça, diz ve ayak bileği açısı dalga formları her kayıttan çıkarılabilir. Eklem açıları daha sonra sekiz ila 12 ardışık adım döngüsü boyunca ortalaması alınabilir, bu da daha fazla analiz için kullanılabilecek ortalama bir adım döngüsü ile sonuçlanır.

Bu grafik, art arda 10 adım döngüsünün ortalamasını alan bir diz eklemi dalga biçimini temsil eder. Veriler normalleştirildi, böylece duruş ve salınım fazlarının uzunluğu sırasıyla 100 kare oldu. Net arka plan, salınım aşamasını temsil eder ve yeşil arka plan, duruş aşamasını temsil eder.

Bu fare için, haftadan haftaya yürüme davranışı çok tutarlıydı ve her haftadan itibaren adım döngüsü dalga biçimleri önemli ölçüde örtüşüyordu. Bununla birlikte, bu grafikte görüldüğü gibi sağlıklı farelerde yürüyüşte de önemli değişkenlik olabilir. Burada gösterilen değişkenlik derecesi kabul edilebilir ve bir fareden beklenebilecek aralıktadır.

Bu grafik, EAE faresinin art arda üç hafta boyunca kaydedilen diz adımı döngüsünü temsil eder. İkinci haftada adım döngüsünün şeklinde hafif bir değişiklik ve üçüncü haftaya kadar önemli bir sapma vardır, bu da farenin dizini çok daha fazla bükülür ve yürüme sırasında uzamaz. Bu teknik kullanılarak ölçülebilecek çok sayıda parametre vardır.

Kısaca üç tanesini anlatacağız. Ortalama açı, normalleştirilmiş adım döngüsü boyunca tüm açıların ortalaması alınarak elde edilir. Bu durumda, ortalama açı çalışma boyunca azalır, bu da farelerin dizlerini normal kadar uzatmadığını düşündürür.

Hareket aralığı, normalleştirilmiş adım döngüsünde en küçük açının en büyük açıdan çıkarılmasıyla elde edilir. Bu parametre size eklem esnekliği, sertliği veya zayıflığı hakkında fikir verebilir. Bu örnekte, diz hareket açıklığı çalışma boyunca azalır, bu da farelerin muhtemelen kas zayıflığı nedeniyle dizlerini normal şekilde hareket ettiremediğini gösterir.

Kök-Ortalama-Kare farkı, adım döngüsü dalga formlarının temel kayıttan sapmasını ölçmek için kullanılan bir yöntemdir. Bu parametre size ilk kayıttan ne kadar sapma olduğunu söyler. Kinematik yürüyüş analizi, yürüyüşteki değişiklikleri hassas bir şekilde tespit etmek ve tanımlamak için kullanılabilecek değerli bir tekniktir.

Kinematik yürüyüş analizinin EAE çalışmalarına uygulanması, bu modelde omurilik patolojisinin fonksiyonel sonuçlarının anlaşılmasında değerli bir araç olabilir. Multipl skleroz için yeni tedavilerin keşfedilmesini kolaylaştırabilir. Ek olarak, kinematik yürüyüş analizi EAE bağlamı ile sınırlı değildir.

Bu teknik daha önce omurilik yaralanması, amyotrofik lateral skleroz, Huntington hastalığı ve felçli fare modellerinde kullanılmıştır ve Parkinson hastalığı da dahil olmak üzere nörolojik bozuklukları olan diğer fare modellerine uygulanabilir.