This content is Open Access.
The JoVE video player is compatible with HTML5 and Adobe Flash. Older browsers that do not support HTML5 and the H.264 video codec will still use a Flash-based video player. We recommend downloading the newest version of Flash here, but we support all versions 10 and above.
If that doesn't help, please let us know.
3D-kinematisk gånganalys för prekliniska studier på gnagare
Chapters
Summary August 3rd, 2019
Please note that all translations are automatically generated.
Click here for the English version.
Här presenteras ett protokoll för att samla in och analysera tredimensionell kinematik av fyrbent förflyttning i gnagare för prekliniska studier.
Transcript
3D-kinematik av rörelse och förflyttning används alltmer. Men komplexiteten i de flesta system begränsar din användning i preklinisk forskning. Vad vi gör i detta arbete är att ge en detaljerad och enkel metod för att samla in 3D-data under fyrbent förflyttning hos vuxna råttor.
Det beskrivna systemet ger en djupgående kvalitativ och kvantitativ dataanalys, utan behov av komplexa algoritmer. Min favorit del av systemet är dess mångsidighet användning. Vi har kunnat använda den för förflyttning, samt nå och gripa funktion.
Här kommer jag att visa dess användning för löpband promenader. Montera sex kameror i väggen, två meter från löpbandet, med fint justerbara redskap huvuden. Något vinkel ner under horisonten för maximal täckning av markörer.
Utrusta varje kamera med ett ringljus för visualisering av retroreflekterande markörer. Definiera önskade markörer för experimentet. Använd markörer för både frambenen och bakbenen för att bedöma bilateral fyrbensförflyttning.
Här använde vi 22 markörer. Detta kan dock justeras enligt de experimentella design. Kalibrera motion capture-systemet med hjälp av trollstavssystemet, som består av L-ramen och trollstaven.
Placera L-ramen ortogonally på löpbandet med det långa benet av L-ramen pekar mot den riktning som råttan kommer att gå i. Öppna programvaran för motion capture. Välj Record"för att fånga kalibreringsvideon.
Flytta trollstaven kalibrering ram i hela löpbandet området i rymden så att täcka alla områden som råttan kommer att gå i. Registrera minst en minut av film för att säkerställa att adekvata trollstavsdatapunkter finns för korrekt kalibrering. Spara videorna som en 3D-kalibreringsfil.
Högerklicka på kameragruppen och välj 3D-spårning"efter inspelningen av kalibreringsvideorna. Välj 3D-kalibreringsvideor"och välj Alla kalibreringskameror"Spåra L-rammarkörerna på alla sex videorna med hjälp av funktionen med fast punkt. Definiera alla punkter och välj sedan knappen Sök automatiskt".
När du har spårat avslutar du fönstret och väljer Automatisk 3D-trollstavsspårning"Välj alternativ"och avmarkerar Detect L-Frame"Begin tracking. När programvaran har spårat klart klickar du på Tilldela markörer"Tilldela Wand Short"Wand Mid" och Wand Long"-markörer för alla sex kameror. Efter att trollstaven och L-ramen har spårats högerklickar Du på Camera Calibration Group"och väljer Ny trollstavskalibreringsgrupp"Välj alla kameror" och håll ned kontrolltangenten medan du väljer OK"Ändra trollstavslängd, L-ramhöjd och antalet kameror enligt vad som användes under kalibreringen.
Acceptera kalibreringar med en stavlängd standardavvikelse mindre än tre millimeter och en kalibreringsr residual på 0,004 eller mindre. Detta system är kommersiellt tillgängligt. Och i detta betänkande ger vi en grundlig guide till forskningen här och effektivt använder den.
Vad jag gillar bäst med just detta protokoll och systemet i sig, är att det finns en mängd fler resultat och man kan välja fördefinierade resultat av intresse som är specifika för villkoret. Acklimatisera råttor till löpbandet i 5 min före varje träningspass. Träna råttorna att gå med full vikt bär på sina lemmar i olika hastigheter.
Träna alla råttor tills de är kapabla att konsekvent gå på löpbandet. Innan datainsamling, raka råttorna i de regioner där markörer kommer att placeras. Palpare huden för beniga landmärke att exakt placera markörer.
Använd pennmarkörer för leder distala till armbågen och knäet. Välj den röda kameraknappen på det övre fältet i motion capture-programvaran för att spela in en utvärderingsversion. Låt råttan gå i cirka 30 sekunder eller minst 10 sammanhängande steg.
Skapa en ny kameragrupp för varje utvärderingsversion efter att du har sparat den inspelade videon. Den programvara som presenteras i detta protokoll kan utnyttjas av studenter, personal, och forskare utan behov av teknisk expertis. Denna process är användarvänlig och kan lätt behärskas med lite övning.
Detta protokoll kan implementeras i cirka 45 minuter till en timme, beroende på mängden data som önskas. Högerklicka på kameragruppen för rörelsespårning. Välj 2D-spårning"Välj sju till 10 bästa kontinuerliga och konsekventa steg för spårning.
Högerklicka markören av intresse och välj Automatisk spårning "som kommer att upptäcka ljusa cirkulära fläckar som skapats av retro-reflekterande markörer. Alternativt, spår markörer med hjälp av mönster matchning, som kommer att använda en algoritm inbyggd i programvaran för att spåra markörer baserat på storlek och färg. Spåra svarta markörer med hjälp av avancerad bildbehandling genom att invertera svarta markörer till ljusa fläckar för automatisk spårning.
Manuellt spåra och korrigera omätbara markörer eller fel i spårning. Högerklicka På Phases"och välj Redigera fasmodell"Anpassa gångcykelfaser för varje lem enligt de underskott man väljer att studera. Tilldela faser av gångcykeln för varje lem inom programvaran med hjälp av Knappen Lägg till fas"eller F11-genvägsnyckeln.
Utför 3D-beräkningar efter att ha spårat alla sex kameror. Högerklicka på kameragruppen och välj Nya 3D-beräkningar"En ny mapp kommer att visas. Generera data av intresse, till exempel ledhöjd eller hastighetsdiagram med datapunkter genom att dra ut markör av intresse för att visa sida vid sida med de tilldelade gångfaserna.
Klicka på 3D-diagram"för att generera en 3-dimensionell figur av rättegången. Denna figur visar armbågen vinkel profil i en representativ friska råtta promenader på löpbandet. Observera att hälsosamma priser kan kontinuerligt steg för längre löptider.
De jämna singeltopparna representerar gångcykler med komplett rörelseomfång. Den alternerande hållning fas och swing fas varaktigheter, med konsekvent timing vid varje steg är vägledande för normal intralimb samordning. Däremot är kontinuerligt stege mindre vanligt efter en skada.
Armbågen vinkel profil av en representativ spinal kärnhus skadade råtta visar flera förvrängda toppar, som är mindre konsekvent och av mindre rörelseomfång. Dessutom förlängda hållning fas och förkortade svingfas varaktigheter tyder på brist i intralimb samordning för rätt framben. Denna siffra visar representativa data plottade för intralimb samordning mellan två lem par.
Representativa friska råtta visar väl definierade omväxlande rytmisk samordning, som ses som en L-formad mönster i en scatter linje tomt. Däremot representativa massundersökning ryggmärg skadade råtta visar dålig icke-omväxlande, icke-rytmisk samordning mellan de två frambenen. Efter att ha sett den här videon, bör du ha en god förståelse för hur du ställer in och kalibrera en multi-kamera motion capture system, hur man förbereder en råtta för motion capture, hur man spelar in löpband förflyttning, och hur man får och analyserar den outputted 3D kinematiska data.
Det slutliga målet för forskare då, är att anställa dessa mycket standardiserade motor bedömning verktyg och göra vår forskning på rutinmässig basis för att dechiffrera effekterna av insatser på motor återhämtning efter neurotrauma.
Related Videos
You might already have access to this content!
Please enter your Institution or Company email below to check.
has access to
Please create a free JoVE account to get access
Login to access JoVE
Please login to your JoVE account to get access
We use/store this info to ensure you have proper access and that your account is secure. We may use this info to send you notifications about your account, your institutional access, and/or other related products. To learn more about our GDPR policies click here.
If you want more info regarding data storage, please contact gdpr@jove.com.
Please enter your email address so we may send you a link to reset your password.
We use/store this info to ensure you have proper access and that your account is secure. We may use this info to send you notifications about your account, your institutional access, and/or other related products. To learn more about our GDPR policies click here.
If you want more info regarding data storage, please contact gdpr@jove.com.
Your JoVE Unlimited Free Trial
Fill the form to request your free trial.
We use/store this info to ensure you have proper access and that your account is secure. We may use this info to send you notifications about your account, your institutional access, and/or other related products. To learn more about our GDPR policies click here.
If you want more info regarding data storage, please contact gdpr@jove.com.
Thank You!
A JoVE representative will be in touch with you shortly.
Thank You!
You have already requested a trial and a JoVE representative will be in touch with you shortly. If you need immediate assistance, please email us at subscriptions@jove.com.
Thank You!
Please enjoy a free 2-hour trial. In order to begin, please login.
Thank You!
You have unlocked a 2-hour free trial now. All JoVE videos and articles can be accessed for free.
To get started, a verification email has been sent to email@institution.com. Please follow the link in the email to activate your free trial account. If you do not see the message in your inbox, please check your "Spam" folder.
