Kemirgenlerde Hareketsizliğe Bağlı Yürüyüş Değişikliğinin Kapsamlı Anlaşılması
6 Temmuz 2022
Mevcut protokol, simüle edilmiş bir kullanım dışı ortama maruz kaldıktan sonra sıçanların yürüme hareketi değişimini göstermek için üç boyutlu hareket izleme / değerlendirmesini açıklamaktadır.
Protokolümüz, eklem hareket analizi parametrelerini belirlemek için kapsamlı bir prosedür sağlar. Eklem hareket analizleri, parametrelerin kapsamlı bir şekilde tanımlanmaması nedeniyle genellikle karmaşıktır. İlgili alanlara evrensel olarak uygulanabilir parametre tanımlarının standart şemalarını gösteriyoruz.
Başlamak için MotionRecorder uygulamasını açın. Sıçanı koşu bandı kemerine yerleştirin. Kayış hızını saniyede 20 santimetreye çıkarın.
Sıçan istenen hızda normal bir şekilde yürümeye başladığında, video çekimini başlatmak için Kayıt simgesine tıklayın. Art arda 5 ila 10 adım elde edildikten sonra, Kayıt simgesine tıklayarak yakalamayı durdurun. 3DCalculator uygulamasını ve analiz edilecek video dosyasını açın.
Üstteki yatay kaydırma çubuğunu yeterli sayıda ardışık adım içerecek şekilde ayarlayarak videoyu kırpın. İşaretçileri yakalamak için, çubuk resim modelindeki işaretçi göstergelerini çekilen videodaki karşılık gelen işaretçiye sürükleyin ve düğmeyi bırakın. Otomatik İzleme simgesine tıklayın.
Sistem işaretçileri doğru bir şekilde izlemiyorsa veya izleme işlemi işaretçi kaybı nedeniyle durursa, Manuel simgesini tıklatarak manuel moda geçin. Çubuk resimdeki eksik işaretçi göstergesini ve videodaki ilgili işaretçiyi tıklatın. KineAnalyzer uygulamasını açın ve dosyayı yükleyin.
Görünüm'e gidin ve İşaretçi Kalıplarını Düzenle menüsünü tıklayın. İşaretçi ana düzenleme penceresini açacaktır. İşaretçi sekmesinde istediğiniz etikete veya yer işaretine tıklayın, ardından istediğiniz renge tıklayın.
Bu işlem, her işaretçiyi belirli bir yer işaretine ayarlar. Ardından bağlantı" sekmesinde, art arda iki işaretleyiciye tıklayarak her bir uzuva karşılık gelen çizgiler oluşturun. Renk sütunundan istediğiniz rengi seçerek oluşturulan çizgilere renk atayın.
Angle" sekmesinde açıları tanımlayın. Açıyı adlandırdıktan sonra, her bir yer işaretine karşılık gelen işaretçilere tıklayarak referans çizgisi olarak Vektör A'yı ve hareketli çizgi olarak Vektör B'yi atayın. Ardından, aynı sekmedeki "işlem" bölümündeki bir değerle açının yönünü tanımlayın.
Ardından, mesafe" sekmesinde, mesafe parametresini tanımlayın. Mesafe Ayarı bölümünde karşılık gelen iki işaretçi seçin. Altı hayvanın her biri, hayvanın arka bacaklarının iki hafta boyunca kuyruk tarafından boşaltıldığı boşaltma grubuna veya hayvanların serbest bırakıldığı kontrol grubuna rastgele atandı.
Duruş fazı sırasında diz ve ayak bileği için normalleştirilmiş eklem yörüngeleri, boşaltılmış grubun diz ve ayak bileğinde kontrol grubundan daha fazla uzantı sergilediğini göstermiştir. Boşaltmadan iki hafta sonra, orta duruştaki diz açısı ve boşaltılan grubun ayak bileği açısı gibi nicel ölçümler kontrol grubununkinden anlamlı derecede daha büyüktü. Orta duruştaki kalça ekleminin yüksekliğine neredeyse eşdeğer olan metatarso-kalça mesafesi, boşaltılmış grupta da oldukça yüksekti.
Bu yöntem, araştırmacılara eklem hareket parametrelerinin nasıl belirleneceğine dair temeller verdi. Bu şekilde, kendi araştırma sorularını ele almak için belirli çerçeveler oluşturabilirler.
Tam transkripti görüntüleyin ve binlerce bilimsel videoya erişin
Genel Bakış
Bu çalışma, simüle edilmiş bir kullanmama ortamı sonrası sıçanlardaki yürüyüş değişikliklerini analiz etmek için üç boyutlu hareket takibine yönelik bir protokol sunmaktadır. Protokol, çeşitli araştırma alanlarında uygulanabilir net parametre tanımları sağlayarak kapsamlı eklem hareket analizini kolaylaştırmaktadır. Özellikle, arka ekstremite yüklemesinin lokomosyon sırasındaki diz ve ayak bileği hareketleri üzerindeki etkisini incelemektedir.
Temel Çalışma Bileşenleri
Bilim Alanı
- Nörobilim
- Davranışsal analiz
- Biyomekanik
Arka Plan
- Eklem hareket analizi genellikle yetersiz tanımlanmış parametreler nedeniyle engellenir.
- Yük boşaltımı sonrası yürüme disfonksiyonunun anlaşılması, kullanmama etkilerini aydınlatabilir.
- Sıçan lokomosyonu üzerindeki kullanmama etkilerini simüle etmek için kontrollü bir ortam kullanır.
- Hassas değerlendirmeler için gelişmiş hareket analizi yazılımı kullanır.
Çalışmanın Amacı
- Üç boyutlu bir alanda eklem hareketlerini takip etmek için bir protokol geliştirmek.
- Arka ekstremite yüklemesinin yürüme mekaniği üzerindeki etkilerini değerlendirmek.
- Geniş uygulanabilirlik için standartlaştırılmış parametre tanımları sağlamak.
Kullanılan Yöntemler
- Hareket takibi için kullanılan ana platform, MotionRecorder uygulaması ile eşleştirilmiş bir koşu bandı düzeneğini içerir.
- Biyolojik model, kontrol grubuyla karşılaştırılan ve iki hafta boyunca arka ekstremite boşaltımına maruz bırakılan sıçanlardan oluşmaktadır.
- Herhangi bir multiomik iş akışından bahsedilmemiştir; odak noktası biyomekanik analizde kalmıştır.
- Temel adımlar arasında lokomosyonun video kaydı, marker takibi ve KineAnalyzer aracılığıyla veri analizi yer alır.
- Eklem yörüngelerinin normalizasyonu, boşaltım etkisinin eklem açıları üzerindeki etkilerine dair bilgiler sağlar.
Temel Sonuçlar
- Bulgular, yüklemesiz grubun duruş fazında diz ve ayak bileği açılarında daha fazla ekstansibilite sergilediğini göstermektedir.
- Kantitatif ölçümler, kontrol deneklerine kıyasla diz ve ayak bileği açılarında anlamlı artışlar olduğunu ortaya koymuştur.
- Yüklemesiz grupta metatarso-kalça mesafesi anlamlı derecede artmış olup, bu durum kullanmama nedeniyle değişen biyomekaniklere işaret etmektedir.
- Bu yöntem, ilgili araştırma soruları için eklem hareket parametrelerinin hassas bir şekilde belirlenmesine olanak tanır.
Sonuçlar
- Bu çalışma, kullanmama durumlarına yanıt olarak eklem hareketinin kantitatif analizi için güçlü bir yaklaşım ortaya koymaktadır.
- Bulgular, immobilizasyon sonrası biyomekanik adaptasyonların ve eksikliklerin anlaşılması açısından önem taşımaktadır.
- Yöntem, yürüyüş değişiklikleri ve rehabilitasyon stratejilerine yönelik daha ileri araştırmalar için bir temel oluşturmaktadır.
Sıkça Sorulan Sorular
Sektörel Uygulama ve Önem
Kemirgen modellerde kantitatif 3D yürüyüş analizi, inaktivite kaynaklı nöromüsküler ve biyomekanik değişikliklerin objektif değerlendirmesine olanak tanıyarak erken keşif ve translasyonel araştırmaları destekler. Bu yaklaşım, mekanistik risk azaltma ve preklinik model seçiminde öngörüsel güven için kritik olan standardize edilmiş, tekrarlanabilir eklem hareket parametreleri sağlar. Yöntem, kullanmama durumunun lokomotor fonksiyon üzerindeki etkisini netleştirerek ve nöromüsküler bozuklukları hedefleyen terapötik hipotezlerin riskle ayarlanmış ilerlemesini destekleyerek portföy karar verme süreçlerini geliştirir.
Biyofarma Ar-Ge'de Stratejik Uygulamalar
Erken Keşif ve Hedef Doğrulama
- Hastalıkla ilgili kemirgen modellerinde kullanımsızlık sonrası nöromüsküler fonksiyonun kantitatif sorgulanmasını sağlar.
- Hedef doğrulaması için objektif eklem hareket parametreleri sağlayarak mekanistik risk azaltımını destekler.
- Nöral veya kas-iskelet sistemi hedeflerini fonksiyonel sonuçlarla ilişkilendirmede öngörüsel güveni kolaylaştırır.
Tarama ve Deney Geliştirme
- Aday müdahalelerin ileriki aşamalardaki taramaları için valide edilmiş, tekrarlanabilir yürüyüş metrikleri oluşturur.
- Hareket analizi çıktılarını standartlaştırarak assay geliştirme ve çalışmalar arası karşılaştırılabilirliği destekler.
- Tek bir veri setinden birden fazla kantitatif parametrenin çıkarılmasını sağlayarak assay çok yönlülüğünü artırır.
Translasyonel ve Preklinik Araştırmalar
- Preklinik yürüyüş metriklerini, nöromüsküler ve rehabilitasyon araştırmalarıyla ilgili translasyonel uç noktalarla uyumlu hale getirir.
- Objektif ve kantitatif okumalar sağlayarak, erken keşif aşamasından preklinik doğrulamaya kadar olan sürekliliği destekler.
- Fonksiyonel biyobelirteç uyumuna dayalı, riski ayarlanmış ilerleme kararları için bir temel oluşturur.
Boru Hattı ve İş Akışı Entegrasyonu
Bu 3D hareket analizi yöntemi; hipotez testine, assay standardizasyonuna ve translasyonel son nokta hizalamasına olanak tanıyarak, keşiften preklinik aşamaya kadar uzanan sürece entegre olur.
- Keşif Biyolojisi: Kullanmama kaynaklı nöromüsküler değişiklikler üzerine hipotez testlerini ve yolak açıklığa kavuşturma süreçlerini destekler.
- Tarama: Bileşik veya müdahale değerlendirmesi için tekrarlanabilir, kantitatif yürüyüş metrikleri sunar.
- Analitik: Deneysel gruplar arasında güçlü istatistiksel karşılaştırmalar için eklem açısı ve mesafe ölçümleri sağlar.
- Translasyonel Araştırma: Nöromüsküler araştırmalarda preklinik bulgular ile klinik yürüyüş sonlanım noktaları arasında köprü kurar.
- Kurumsal Yeniden Kullanım: Çeşitli terapötik alanlardaki farklı kemirgen yürüyüş çalışmaları için yeniden kullanılabilir, standardize edilmiş bir iş akışı sunar.
Operasyonel ve Kurumsal Etki
- Bilimsel Değer: Nöromüsküler hedef doğrulamada öngörü güvenini artırır ve mekanistik belirsizliği azaltır.
- Operasyonel Değer: Yürüyüş analizi iş akışlarının standardizasyonunu, tekrarlanabilirliğini ve ölçeklenebilirliğini geliştirir.
- Stratejik Değer: Objektif fonksiyonel okumalar sağlayarak karar verme süreçlerini ve sermaye verimliliğini iyileştirir.
- Portföy Etkisi: Kullanımdan kaynaklı atrofi veya nöromüsküler disfonksiyonu hedefleyen terapötik programların risk ayarlı önceliklendirilmesini sağlar.
Uygulama Hususları
- Hareket yakalama, marker yerleştirme ve 3D rekonstrüksiyon yazılımlarında uzmanlık gerektirir.
- Çok kameralı video yakalama sistemlerine ve özel analiz uygulamalarına erişim gerektirir.
- Parametre tanımlamalarının ve veri işleme iş akışlarının ekipler arası standartlaştırılmasını gerektirir.
- Diğer kemirgen modellerine veya hastalık bağlamlarına uyarlama, protokol optimizasyonu gerektirebilir.
- Otomatik marker takibinin başarısız olması durumunda manuel müdahale gerekebilir, bu da işlem hacmini etkileyebilir.
