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सीढ़ी टास्क चलना सीढ़ी: एक स्कोरिंग प्रणाली और इसके व्यावहारिक अनुप्रयोग.

Biology

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Summary

सीढ़ी का डंडा चलने कार्य कुशल चलने का आकलन करने के लिए और दोनों forelimb और hindlimb रखने, कदम, और अंग अंतर समन्वय को मापने के लिए एक नया परीक्षण है.

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Metz, G. A., Whishaw, I. Q. The Ladder Rung Walking Task: A Scoring System and its Practical Application.. J. Vis. Exp. (28), e1204, doi:10.3791/1204 (2009).

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Abstract

/ स्ट्रोक, रीढ़ की हड्डी में चोट, और अन्य neurodegenerative रोग के लिए पशु मॉडल के विकास में प्रगति उच्च संवेदनशीलता के परीक्षण मोटर समारोह के विशिष्ट पहलुओं को व्यापक और के लिए आंदोलन की क्षमता का भी सूक्ष्म नुकसान का निर्धारण करने की आवश्यकता है. प्रभावकारिता और परीक्षण के संकल्प को बढ़ाने के लिए, परीक्षण मोटर समारोह के गुणात्मक और मात्रात्मक उपायों परमिट और वसूली अवधि के दौरान प्रदर्शन में परिवर्तन के प्रति संवेदनशील होना चाहिए. वर्तमान अध्ययन चूहे में कुशल चलने का आकलन करने के लिए एक ही समय में दोनों forelimb और hindlimb समारोह को मापने के लिए एक नया कार्य का वर्णन करता है. पशु एक क्षैतिज सीढ़ी पायदान की रिक्ति जिस पर चर रहा है और समय - समय पर बदल के साथ चलने के लिए आवश्यक हैं. डंडा रिक्ति में परिवर्तन पायदान की निरपेक्ष और सापेक्ष स्थान सीखने से पशुओं को रोकने और इसलिए पशुओं की क्षमता के लिए सीखने के माध्यम से impairments के लिए क्षतिपूर्ति करने के लिए कम से कम. इसके अलावा, पायदान के बीच रिक्ति बदलने लंबे समय तक अध्ययन में परीक्षण के लिए बार बार इस्तेमाल की अनुमति देता है. तरीके दोनों मात्रात्मक और गुणात्मक दोनों आगे और hindlimb प्रदर्शन के रखने अंग, कदम, सह समन्वय सहित वर्णन है, के लिए में वर्णित हैं. इसके अलावा, प्रतिकरात्मक रणनीतियों का उपयोग missteps या अन्य अंग misplacement के जवाब में प्रतिपूरक कदम ने संकेत दिया है.

Protocol

सीढ़ी का डंडा चलने परीक्षण तंत्र

मेट्ज़ और Whishaw, क्षैतिज परीक्षण तंत्र सीढ़ी का डंडा चलने पक्ष स्पष्ट Plexiglas और धातु पायदान (3 मिमी व्यास), जो पायदान के बीच 1 सेमी की एक न्यूनतम दूरी (चित्र देखें 1 के साथ एक मंजिल बनाने के लिए डाला जा सकता है से बना दीवारों के शामिल , 2003). ओर दीवारों 1 मीटर लंबी और 19 सेमी उच्च पायदान की ऊंचाई से मापा गया. सीढ़ी के अंत में एक तटस्थ शुरू पिंजरे और एक शरण (घर पिंजरे) के साथ जमीन के ऊपर 30 सेमी ऊंचा था. क्योंकि जानवरों के प्रशिक्षण के दौरान आदत थे तंत्र के उन्नयन के लिए चिंता का कारण नहीं था. गली की चौड़ाई जानवर के आकार को समायोजित किया गया था, इतना है कि यह चारों ओर मोड़ से पशुओं को रोकने के लिए एक जानवर के बारे में 1 सेमी से अधिक व्यापक था.

कार्य की कठिनाई धातु पायदान की स्थिति अलग से संशोधित किया गया था. पायदान का एक नियमित पैटर्न जानवरों कई प्रशिक्षण सत्र पर पैटर्न जानने के लिए और पायदान की स्थिति (1 छवि, एक पैटर्न) आशा की अनुमति दी. कि परीक्षण से परीक्षण करने के लिए बदल गया था एक अनियमित पैटर्न पैटर्न (1 छवि, पैटर्न बी) सीखने से पशु रोका. नियमित व्यवस्था के लिए, पायदान 2 सेमी अंतराल पर स्थान दिया गया है. अनियमित पैटर्न के लिए, पायदान की दूरी 1 से 5 सेमी तक व्यवस्थित विविध. अनियमित डंडा पैटर्न के पांच टेम्पलेट्स का उपयोग किया गया, और इतना है कि एक ही पैटर्न सभी पशुओं को लागू किया गया परीक्षण की कठिनाई मानकीकरण और परिणाम की तुलनात्मकता बढ़ाने (परिणाम देखें).

Videorecording

एक कैमरा (Canovision, कैनन इंक) एक मामूली वेंट्रल कोण पर तैनात किया गया था, तो सभी चार अंगों के पदों के साथ दर्ज किया जा सकता है. शटर गति 500 ​​पर सेट था - एस 2000 videorecordings 30 च / सेक में फ्रेम दर फ्रेम विश्लेषण का उपयोग कर विश्लेषण किया गया.

व्यवहार प्रशिक्षण और परीक्षण विश्लेषण

पशुओं के लिए एक तटस्थ पिंजरे से सीढ़ी पार करने के लिए उनके घर पिंजरे तक पहुँचने के लिए प्रशिक्षित किया गया, तो littermates के साथ पिंजरे घर चलने के लिए सकारात्मक सुदृढीकरण प्रदान की. सभी जानवरों को एक ही दिशा में सीढ़ी पार कर गया. आगे कोई सुदृढीकरण के लिए पशुओं को प्रेरित करने के लिए सीढ़ी पार करने के लिए दिया गया था. सभी जानवरों को प्रशिक्षित थे और पांच बार प्रति सत्र का परीक्षण किया.

पैर गलती स्कोरिंग

forelimb और hindlimb प्लेसमेंट के गुणात्मक मूल्यांकन एक पैर गलती स्कोरिंग प्रणाली के रूप में पहले वर्णित (मेट्ज़ और Whishaw, 2003) का उपयोग किया था. विश्लेषण वीडियो फ्रेम दर फ्रेम रिकॉर्डिंग के निरीक्षण से किया गया था. प्रत्येक अंग के केवल लगातार कदम विश्लेषण किया गया. इसलिए, जैसे एक बंद या एक पैर गलती एक चाल रुकावट, और एक रुकावट के बाद पहला कदम पहले आखिरी कदम नहीं रन बनाए थे. पिछले निकलते सीढ़ी के अंत में प्रदर्शन चक्र भी स्कोरिंग से बाहर रखा गया था. अंग प्लेसमेंट जब एक याद हुई पायदान के बीच एक डंडा और अंग फलाव पर अंग नियुक्ति के मामले में रन था.

पायदान पर पैर या पंजा प्लेसमेंट के प्रकार 7 वर्ग पैमाने का उपयोग कर (चित्र देखें 2.) मूल्यांकन किया गया. फुट या पंजा प्लेसमेंट सीढ़ी पर अपनी स्थिति और है कि नियुक्ति सटीकता में हुई त्रुटियों के अनुसार मूल्यांकन किया गया था.

(0) कुल याद 0 अंक दिए गए थे जब अंग पूरी तरह से एक डंडा चूक, यानी यह स्पर्श नहीं किया था, और एक गिरावट हुई है . गिरावट का एक गहरा पायदान और शरीर मुद्रा और संतुलन परेशान बीच में पड़ने वाले अंग के रूप में परिभाषित किया गया था.
(1) दीप पर्ची. अंग शुरू में एक सीढ़ी पर रखा गया था, तो जब वजन रखनेवाला फिसल गया और गिरने के कारण होता है.
थोड़ा सा पर्ची (2). अंग एक सीढ़ी पर रखा गया था, जब वजन असर फिसल गई, लेकिन एक गिरावट में परिणाम नहीं है और न ही चाल चक्र अंतरायन. इस मामले में, जानवर के संतुलन बनाए रखने के लिए और एक समन्वित चाल जारी में सक्षम था.
(3) प्रतिस्थापन. अंग सोपान पर रखा गया था, लेकिन पहले यह वजन असर था इसे जल्दी से उठाया गया था और एक और सीढ़ी पर रखा.
(4) सुधार. अंग एक डंडा के लिए उद्देश्य से है, लेकिन था तो पहले एक को छू के बिना एक और सीढ़ी पर रखा. वैकल्पिक रूप से, 4 के स्कोर यदि एक अंग एक सीढ़ी पर रखा गया था दर्ज की गई थी और जल्दी repositioned था, जबकि उसी सीढ़ी पर शेष है.
आंशिक प्लेसमेंट (5). अंग forelimb या hindlimb की एड़ी या पैर की उंगलियों की कलाई या अंक के साथ एक सीढ़ी पर रखा गया था .
सही स्थान (6). Midportion एक अंग की हथेली के पूरे वजन का समर्थन के साथ सीढ़ी पर रखा गया था.

जब अलग त्रुटियों को एक ही समय में हुई है, अंकों के सबसे कम दर्ज की गई थी. उदाहरण के लिए, अगर पहले एक पैर सीढ़ी पर रखा गया था और फिर एक ही कदम (3 स्कोर) में एक दूसरे पर रखा, और फिर फिसल गया और पायदान (1 स्कोर) के बीच गिर गया, 1 के एक अंक दर्ज की गई थी. कएन एक गिरावट हुई है, केवल शुरुआत अंग करने में त्रुटि दर्ज़ा दिया गया है और अन्य अंगों में से कोई भी जब तक पशु सभी अंगों repositioned था रन था. त्रुटि स्कोर पांच परीक्षणों के विश्लेषण के लिए औसतन थे.

फुट प्लेसमेंट सटीकता विश्लेषण (त्रुटियों की संख्या)

प्रत्येक पार में त्रुटियों की संख्या को गिना गया. त्रुटियाँ पैर गलती स्कोरिंग प्रणाली पर आधारित निर्धारित किया गया है. एक त्रुटि प्रत्येक अंग प्लेसमेंट कि 0, 1 या 2 अंक के स्कोर प्राप्त के रूप में परिभाषित किया गया था, यानी, एक त्रुटि पैर पर्ची या कुल याद आती है की किसी भी तरह का प्रतिनिधित्व करता है. त्रुटियों और कदम की संख्या की संख्या प्रत्येक अंग के लिए अलग से दर्ज की गई थी. इन आंकड़ों से, कदम प्रति त्रुटियों का मतलब संख्या की गणना और पांच परीक्षणों के लिए औसतन. दूसरा पैरामीटर मात्रात्मक विश्लेषण औसत सीढ़ी कार्य की पूरी लंबाई पार की जरूरत समय था. समय माप के बाद जानवरों की सीढ़ी पर रखा गया था शुरू किया और की पूरी लंबाई चलने लगे. समय एक जानवर रोकने में खर्च माप में शामिल नहीं किया गया था.

Forepaw अंक स्कोर

forepaw अंक स्कोर दर्ज की गई थी, जब पंजा सही ढंग से एक सीढ़ी पर अपने midportion (यानी पैर गलती स्कोरिंग प्रणाली में 6 स्कोर) के साथ रखा गया था. डिग्री के लिए जो forepaw अंकों का डंडा आसपास flexed किया जा सकता है तीन सूत्री पैमाने में मूल्यांकन किया गया था (छवि 2). स्कोर अधिकतम वजन का समर्थन के साथ स्थिति के लिए लागू किया गया था, यानी forelimb खड़ी एक सीढ़ी पर तैनात किया गया था. स्कोर के रूप में दिया गया:
(0) अंक एक अनुमानित 90 डिग्री के कोण में बंद कर दिया.
(1) अंक एक लगभग 45 डिग्री के कोण में बंद कर दिया.
(2) अंक पूरी तरह डंडा भर flexed.
पांच चरणों के स्कोर औसत और विश्लेषण के लिए इस्तेमाल किया गया.

चित्रा किंवदंतियों

1 आंकड़ा

1 अंजीर कुशल सीढ़ी frontolateral दृश्य में तंत्र की विशिष्ट माप के साथ परीक्षण उपकरण, डंडा चलने का संकेत दिया. दो अलग डंडा पैटर्न वर्तमान अध्ययन में इस्तेमाल किया गया: एक पैटर्न, नियमित रूप से डंडा व्यवस्था, पैटर्न बी, अनियमित डंडा व्यवस्था. अनियमित डंडा लगातार परीक्षणों के बीच विभिन्न व्यवस्था.

चित्रा 2

चित्र 2. प्रतिनिधि तस्वीरों अंक स्कोर की तीन श्रेणियों illustrating. नोट forelimb जब पूरा वजन के समर्थन में संबंध में अंकों के कोण.

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Discussion

वर्तमान अध्ययन कुशल घूमना, अंग स्थान और समन्वय अंग का आकलन करने के लिए एक नया परीक्षण के रूप में कार्य चलने सीढ़ी का डंडा परिचय. सीढ़ी का डंडा चलने कार्य कुशल चलने के गुणात्मक और मात्रात्मक विश्लेषण के संयोजन के द्वारा मोटर समारोह की सूक्ष्म गड़बड़ी के बीच भेदभाव की अनुमति देता है. वीडियो विश्लेषण प्रक्रिया impairments की एक और अधिक वर्णनात्मक खाते के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है, और इस पत्र में वर्णित सरल दर्ज़ा पैमाने पर अंग प्लेसमेंट और अंक बल में किसी भी त्रुटि से पता चलता है जब एक डंडा लोभी. गुणात्मक विश्लेषण चाल त्रुटियों की संख्या की गिनती और समय के लिए तंत्र पार की जरूरत है. इन उपायों पैर प्लेसमेंट सटीकता और अंकीय उपयोग के एक कुशल और वैध परीक्षा की अनुमति देते हैं.

Rotorod चलने का परीक्षण, बीम चलने, सिलेंडर परीक्षण, और चाल विश्लेषण, और भूमि प्रतिक्रिया बल विश्लेषण (मुइर, 2005) सहित चलने के परीक्षणों के एक नंबर, रहे हैं. इन परीक्षणों के प्रत्येक व्यवहार के विश्लेषण के लिए उपयोगी टुकड़ा अंग नियुक्ति कर सकते हैं. वर्तमान परीक्षण प्रोटोकॉल के लिए ताकत का एक नंबर रहे हैं, लेकिन. सबसे पहले, परीक्षण सहज चलने की जांच करने के लिए, क्योंकि जानवरों की प्रेरणा के लिए कोई भोजन या पानी के अभाव की आवश्यकता होती है की अनुमति देता है. दूसरे पायदान भर में घुसने सटीक पैर प्लेसमेंट और लोभी की आवश्यकता है, दोनों निकलते हैं और लोभी के विश्लेषण के लिए अनुमति देता है. सबसे महत्वपूर्ण बात है, वर्तमान परीक्षण चल रहे हरकत के लिए एक चुनौती प्रदान करता है, क्योंकि पायदान की रिक्ति विविध है. बदलाव के लिए चल रहे घूमना और / या कदम पैटर्न (McVea और Pearson, 2007) की स्मृति को चुनौती देने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है.

सीढ़ी का डंडा चलने परीक्षण की ताकत है कि यह पर्याप्त रूप से दोनों के पहले और hindlimb का उपयोग करें और impairments कि अग्रमस्तिष्क नियंत्रण की आवश्यकता नकाब उतारना सूक्ष्म पुरानी impairments प्रकट चुनौती दे रहा है. कार्य की अनियमित डंडा हालत में, पशुओं डंडा स्थान की आशंका और एक विशिष्ट चाल पैटर्न सीखने के लिए सक्षम नहीं हैं. नतीजतन, हर कदम पंजा नियुक्ति में समायोजन, छलाँग लंबाई, और शरीर के वजन के वितरण में की आवश्यकता है. जबकि सामान्य जानवरों के कुछ परीक्षणों के भीतर एक अनियमित डंडा पैटर्न को समायोजित करने में सक्षम हैं, मोटर प्रणाली घाव के साथ जानवरों में इस क्षमता सीमित है. अनियमित डंडा व्यवस्था भी है कि पशुओं को डंडा दूरी बदलने के लिए उनकी नियमित अंग समन्वय अनुकूलन की आवश्यकता है. आदेश में समन्वय अंग अनुकूल करने के लिए, पशुओं के लिए अपने वजन का समर्थन नियंत्रित करने के लिए जल्दी से किसी भी अंग प्लेसमेंट त्रुटि के लिए सही है. एकतरफा घाव के बाद, जानवरों आंशिक रूप से वजन का समर्थन के लिए बरकरार अंग का उपयोग करके प्लेसमेंट गलतियों के लिए क्षतिपूर्ति. नतीजतन, सीढ़ी का डंडा चलने परीक्षण बरकरार तरफ पैर प्लेसमेंट त्रुटियों खुलासा द्वारा मुआवजा उपाय कर सकते हैं.

Rieck - Burchardt एट अल, 2004;. डंडा चलने परीक्षण मोटर प्रणाली के लिए वयस्क और नवजात शिशु घावों के बाद पुरानी आंदोलन घाटे स्ट्रोक के चूहे मॉडल (Emerick और Kartje, 2004 सहित, के प्रति संवेदनशील होना दिखाया गया है फार एट अल, 2006, Ploughman एट अल, 2007), पार्किंसंस रोग (मेट्ज़ और Whishaw, 2002;. Faraji और मेट्ज़, 2007), और रीढ़ की हड्डी की चोट (Z'Graggen एट अल, 1998;. Merkler एट अल, 2000). इसके अलावा, सीढ़ी का डंडा चलने कार्य हल्के (मेट्ज़) तनाव और आहार में भी परिवर्तन (स्मिथ और मेट्ज़, 2005) जैसे शारीरिक चर द्वारा प्रेरित ठीक मोटर प्रदर्शन में परिवर्तन का पता लगाता है. चूहे मॉडल के अलावा, कार्य भी चूहों में कुशल घूमना (फार एट अल., 2006) के अध्ययन के लिए उपयोगी है. इस परीक्षण का उपयोग सावधानी के लिए इस्तेमाल किया जा जरूरत है अगर गंभीर रीढ़ की हड्डी घावों (मेट्ज़ एट अल, 2000) का परीक्षण कर रहे हैं, के रूप में डंडा चलने कार्य की आवश्यकता है कि जानवरों के वजन असर कदम का प्रदर्शन करने में सक्षम हैं.

Miklyaeva एट अल, 1994; Kleim एट अल, 1998, चू और वहाँ पर्याप्त सबूत है कि मोटर प्रणाली घाव के साथ पशुओं के लिए कुशल आंदोलनों (Whishaw एट अल, 1997a, ख, 1998 में घाव प्रेरित घाटे के लिए क्षतिपूर्ति करने में सक्षम हैं 2000, जोन्स). फिर भी, गंभीर impairments के अभी भी मौजूद हो सकता है. उदाहरण के लिए, डोपामिनर्जिक या लाल नाभिक घावों के साथ पशुओं के लिए चिकनी सतहों या संकीर्ण बीम पर चलने की क्षमता ठीक हो, लेकिन जमीन प्रतिक्रिया बलों के उपायों से पता चलता है कि उनकी हानि क्रोनिक (मुइर और Whishaw, 1999, 2000). क्योंकि यह भी सूक्ष्म शेष मोटर घाटे और प्रतिपूरक समायोजन का पता चलता है, डंडा चलने परीक्षण हानि और दिमाग या रीढ़ की हड्डी में चोट की वजह से समारोह की वसूली, और इलाज के तरीकों के लाभ का आकलन करने के लिए एक महत्वपूर्ण उपकरण है.

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Disclosures

हम खुलासा करने के लिए कुछ भी नहीं है.

Acknowledgements

इस शोध चिकित्सा अनुसंधान परिषद, प्राकृतिक विज्ञान और इंजीनियरिंग अनुसंधान परिषद कनाडा के अनुदान से, और कनाडा स्ट्रोक नेटवर्क के द्वारा समर्थित किया गया था. GAM भी मेडिकल रिसर्च के लिए अलबर्टा विरासत फाउंडेशन द्वारा समर्थित किया गया.

References

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Comments

6 Comments

  1. Could I get a detailed drawing of the ladder rung walking apparatus for my own construction
    Any one made one of these ladders . I need info to do same . 'Thank you

    Reply
    Posted by: Anonymous
    July 24, 2009 - 10:21 AM
  2. I too would like more information regarding the construction of my own ladder apparatus. I've looked at the available models and found them lacking the option to rearrange the rungs. Where did you get the clear plastic materials? I love how you've setup your assay to tease apart motor coordination from possible learning effects. I want this!!! ...please

    Reply
    Posted by: Eric R.
    October 14, 2009 - 12:04 PM
  3. I already subscribed, logged in but I still cannot access the article

    Reply
    Posted by: Enrique P.
    April 22, 2010 - 7:23 AM
  4. Please try logging out and then logging back in. If you are still having problems, please contact us at support@jove.com.

    Reply
    Posted by: Anonymous
    April 22, 2010 - 7:29 AM
  5. I'm also trying to do this test but I'm a bit stuck with the analysis. What kind of program would you recommend to analyse the foot errors,...?
    Thanks!!

    Reply
    Posted by: Anonymous
    November 28, 2011 - 9:30 AM
  6. For further information on scoring procedures and the apparatus please refer to Metz and Whishaw, J Neurosci Methods 115(²), ²00² or contact the authors by email.

    Reply
    Posted by: Anonymous
    November 28, 2011 - 12:19 PM

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