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梯级步行任务:一个评分系统,其实际应用。

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Summary

梯级行走任务,是一个新的测试,以评估熟练的步行和配售,加强和肢体间协调措施,前肢和后肢。

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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

/中风,脊髓损伤和其他神经退行性疾病的动物模型的发展进步需要高灵敏度的测试,来阐述运动功能的不同方面,并确定哪怕是细微的运动能力丧失。为了提高疗效和分辨率的测试,测试应允许定性和定量的运动功能和敏感,在性能上的变化,在恢复期间。本研究介绍了一种新的任务,以评估在大鼠熟练的走在同一时间来衡量两个前肢和后肢功能。动物需要沿着水平梯梯级间距是可变的,并定期改变。梯级间距的变化,防止学习的梯级绝对和相对位置的动物,以便尽量减少动物的能力,通过学习障碍补偿。此外,改变的梯级之间的间距可以用于长期研究反复测试。前后肢性能的定量和定性的描述,包括肢体配售,加强合作协调的方法进行了介绍。此外,使用补偿性的战略失误或其他肢体的错位的补偿性步骤表示。

Protocol

梯级步行测试仪器

水平梯级步行测试仪器,包括明确的有机玻璃和金属梯级(3毫米直径),这可能是插入创建一个1厘米之间的梯级的最小距离(见图1的地板的侧墙;。梅斯和Whishaw ,2003)。侧墙1米长,19厘米高的梯级的高度来衡量。阶梯高架地面30厘米以上,用中性启动笼和一个避难所(家笼)结束。由于动物习惯于在训练期间,仪器的海拔是不太可能导致焦虑。巷的宽度调整为动物的大小,所以,这是比动物,以防止动物转身更广泛的约1厘米。

修改任务的难度是由不同的金属梯级的位置。一个规律的梯级让动物过几次培训班学习的模式,并预测梯级的位置(图1,模式A)。一个不规则的格局被改变了从审判审判,防止动物的学习模式(图1,模式B)。经常安排,梯级间距为2厘米的间隔。梯级距离为不规则的图案,不同的系统从1至5厘米。分别用五种不规则的梯级模式的模板,使相同的模式适用于所有动物的标准化测试的难度,提高结果的可比性(见结果)。

录像

一个摄像头(Canovision,佳能公司)是定位在一个轻微的腹角,所以,四肢的位置,可以同时记录。快门速度设置为500 - 2000秒。 videorecordings被使用于F /秒30帧帧分析分析。

行为训练和测试分析

动物训练交叉从一个中立的笼梯,以达到他们的家庭笼,所以窝在家笼步行提供积极的强化。所有的动物都在同一方向越过阶梯。没有进一步强化了激励的动物跨越的阶梯。所有的动物都进行了培训和测试,每节5次。

足故障评分

脚故障如前所述(梅斯和Whishaw,2003年)的计分制,采用定性评价的前肢和后肢的位置。通过检查帧一帧的录像分析。只有连续的步骤,每一个肢体进行了分析。因此,步态中断,如停止或脚故障,中断后的第一步前的最后一步,没有进球。加强循环的阶梯年底完成最后得分也被排除在外。肢体的位置是在肢体上放置一个小姐发生梯级之间的梯级和肢体突取得的。

步行或爪子梯级布局的类型被评为使用7类规模(见图2)。梯级足步行或安置被评为根据自己的立场和错误的贴装精度,在发生。

(0)共错过。0分,当患肢完全错过了一个梯级,即没有去碰它,并出现下降。被定义为一个肢体深之间的梯级和身体姿势和平衡不安的下降。
(1)深层滑动。肢体最初被放在一个梯级上,然后下滑时负重,并引起了下降。
(2)轻微的滑动 。患肢放置在梯级上,脱下时负重,但并不会导致在秋季也没有中断的步态周期。在这种情况下,动物能够保持平衡,并继续以协调的步态。
(3)更换。肢体被放置在梯级上,但它是负重前很快就被解除,放在另一个梯级。
(4)校正。肢体旨在为一个梯级,但不接触的第一个,然后放在另一个梯级。另一方面,录得4分如果一个肢体上放置一个梯级,并很快重新定位,而在同一梯级。
(5)部分的位置。肢体被放置在一个梯级,无论是手腕或前肢或后肢脚跟或脚趾的数字。
(6)正确的位置。midportion肢体手掌放在梯级上的分量十足支持。

当不同的错误发生在同一时间,分数最低的记录。举例来说,如果一只脚先放在梯级上,然后放置在另外一个相同的步骤(3分),然后脚下一滑,倒在梯级(1分)之间,1分录得。瓦途中发生跌倒,只有启动错误的肢体被评为和其他肢体没有得分,直到动物已重新定位,所有的肢体。五项试验的错误分数的平均值进行分析。

足的贴装精度分析(错误数)

在每个路口的错误的数量计算。脚故障评分系统的基础上确定了错误。每个肢体的位置,获得了0,1或2分的得分是错误的定义,即一个错误,代表任何一种足部滑移或总错过。录得分别为每一个肢体的错误和一些步骤。从这些数据中,每一步的错误的平均数量计算,平均五项试验。第二个定量参数分析是跨越整个长度的阶梯任务所需的平均时间。时间测量开始后,动物放在梯子上,开始走在它的整个长度。动物在停止花费的时间是不包括在测量中。

前爪两位数的评分

前爪两位数的得分录得的爪子放在梯级midportion(即得分在脚下故障评分系统6)正确。被评为三点规模的前爪的数字,可以围绕一个梯级弯曲的程度(图2)。比分是应用最大重量的支持的立场,即前肢垂直定位在一个梯级。分数如下:
(0)数字封闭在一个约90度角。
(1)数字封闭在一个约45度角。
(2)数字完全弯曲周围的梯级。
五个步骤的分数的平均值,用于分析。

图例

图1

图1。走在额侧查看具体测量仪器,测试仪器的熟练的梯级表示。在本研究中使用两种不同的梯级模式:模式,定期梯级安排,模式B,不规则的梯级安排。不规​​则的梯级安排不同之间的连续试验。

图2

图2,代表照片说明两位数得分的三类。请注意数字的角度与前肢在全重量的支持。

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Discussion

本研究介绍了梯级步行作为一种新的测试,以评估熟练的行走,患肢安置和肢体协调的任务。行走任务的梯级允许之间微妙的干扰,通过定性和定量相结合的熟练步行分析的运动功能歧视。视频分析程序,可用于描述一个障碍,并抓一个梯级时,本文中所描述的简单的评量表显示,在肢体安置和数字屈曲任何错误。计数客流量错误的定性分析和交叉设备所需的时间。这些措施让脚的贴装精度和数字使用效率和有效的检查。

有一个步行测试,包括rotorod步行测试,梁走,缸试验,步态分析,和地面反作用力分析(缪尔,2005年)。这些测试的每个人都可以有益的片段放置肢体行为分析。有一种力量的数量,但目前的测试协议。首先,测试允许自发步行去检查,因为动物需要动机没有剥夺食物或水。第二,加强跨梯级需要精确的脚的位置和把握,从而为双方加强和把握分析。最重要的是,目前的测试提供了一个不断运动的挑战,因为梯级间距是多种多样的。的变化可以用来挑战正在进行的步行和/或加强模式(McVea和Pearson,2007)的内存。

梯级步行试验的实力在于它是前后肢使用和揭露前脑控制的障碍,需要足够的挑战性,揭示微妙的慢性损伤。在不规则的梯级条件的任务,动物是不能够期待的梯级位置和学习一个特定的步态。因此,每一步都需要调整爪子安置,步幅,体重分布。在正常情况下的动物能够在几个试验,以一个不规则的梯级格局调整,这种能力是有限的电机系统病变的动物。不规​​则的梯级安排,也需要动物的适应不断变化的梯级距离其正常的肢体协调。为了适应肢体的协调,动物也有控制体重的支持,迅速纠正任何肢体的位置错误。单方面病变后,动物部分补偿安置的错误使用重量支持完整的肢体。因此,梯级步行试验可以测量通过揭示完整的脚放置错误的补偿。

梯级步行试验已经证明是敏感的成人和新生儿病变的慢性运动后赤字的电机系统,包括中风大鼠模型(Emerick和Kartje,2004年; Rieck - Burchardt等,2004;。范大为等, 2006年,Ploughman等人,2007年),帕金森氏病(梅斯和Whishaw,2002年;。Faraji和梅斯,2007年),脊髓损伤(Z'Graggen等人,1998年。Merkler等,2000)。此外,梯级行走任务检测罚款电机性能的变化引起的生理参数,如轻度压力(梅斯),甚至改变饮食习惯(史密斯和梅斯,2005年)。此外大鼠模型,任务也可用于研究在小鼠熟练的走路(范大为等人,2006年)。注意使用这个测试需要使用,如果严重的脊髓病变测试(梅斯等,2000),梯级行走任务要求的动物是能够执行负重的步骤。

有大量证据表明,与电机系统病变的动物能够弥补病变引起的赤字(Whishaw等人,1997年,1998年B,动作熟练; Miklyaeva等,1994; Kleim等,1998;储琼斯,2000)。然而,严重的损伤可能仍然存在。例如,动物细胞核与多巴胺或红色病变恢复的能力,走在光滑的表面或窄波束,但地面反作用力的措施表明,他们的损害是慢性的(Muir和Whishaw,1999年,2000年)。因为它揭示了微妙的其余电机赤字和补偿性调整,梯级步行试验是一个有价值的工具,以评估损失和因大脑或脊髓损伤功能的恢复和治疗方法的好处。

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Disclosures

我们什么都没有透露。

Acknowledgements

这项研究得到了补助金,由英国医学研究理事会,自然科学和工程研究理事会,加拿大和加拿大中风网络。自由亚齐运动也支持由阿尔伯塔省文物基金会的医学研究。

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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