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タスクを歩くラダーラング:スコアリングシステムとその実用化。

Biology

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Summary

タスクを歩いてラダーのラングは、熟練した歩行を評価し、前肢と後肢、配置ステップ、および間四肢協調の両方を測定するための新しいテストです。

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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

/脳卒中、脊髄損傷、および他の神経変性疾患の動物モデルの開発の進捗状況は、運動機能の異なる側面を詳しく説明すると、運動能力の微妙な損失を決定するために高感度のテストを必要とします。テストの有効性と分解能を向上させるために、テストでは、運動機能の定性的および定量的な措置を許可し、回復期間中のパフォーマンスの変化に敏感でなければなりません。本研究では、同時に前肢と後肢機能の両方を測定するためにラットで熟練した歩行を評価するための新しいタスクを説明します。動物は、ラングの間隔が可変であり、定期的に変更されている水平方向のラダーに沿って歩くことが必要です。ラングの間隔の変化は、ラングの絶対および相対位置を学習から動物を防ぐなどの学習を通じて、障害を補うために動物の能力を最小限に抑えることができます。さらに、ラング間の間隔を変更すると、テストが長期試験で繰り返し使用することができます。メソッドは、協調、ステップ、置くこと四肢を含む前部と後肢のパフォーマンスの両方の定量的および定性的な説明は、両方に記載されている。また、代償的戦略の使用は失策または他の肢の紛失への対応の代償手順で示されます。

Protocol

ラダーのラング歩行試験装置

。メッツとWhishaw、試験装置を歩く水平ラダーのラングは、ラングの間に1cmの最小距離(図1を参照して床を作成するために挿入できる透明なプレキシグラスと金属のラング(3 mm径)、製側壁で構成され、2003)。側壁は長さ1 m、19センチの高さ横木の高さから測定。ラダーはニュートラルスタートケージと終了時に避難所(ホームケージ)で地上30センチ上昇した。動物が訓練中に慣れていたため、装置の高度は、不安を引き起こす可能性は低いでした。路地の幅は、それが周りの回転から動物を防ぐために、動物より約1cm幅になるように、動物の大きさに調整した。

タスクの難易度は、金属のラングの位置を変えることによって変更されました。ラングの規則的なパターンは、動物はいくつかのトレーニングセッションを介してパターンを学習し、ラングの位置(図1、パターン)を予測することができました。裁判から裁判に変更された不規則なパターンは、パターン(図1、パターンB)の学習から動物を防いだ。規則的な配列の場合、ラングは、2 cmの間隔を置いていた。不規則なパターンの場合は、ラングの距離は1〜5 cmに体系的に変化した。不規則なラングパターンの五のテンプレートは、同じパターンが(結果を参照のこと)、テストの難易度を標準化し、結果の比較可能性を高めるためにすべての動物に適用されたように、使用されていました。

Videorecording

カメラ(Canovision、キヤノン株式会社)はわずかに腹側の角度に配置されたので、すべての四肢の位置を同時に記録することができます。 2000秒 - シャッタースピードを500に設定されていましたvideorecordingsは、30 F /秒でフレームごとの分析を用いて分析した。

行動訓練とテストの分析

動物は自分のホームケージに到達するための中立的なケージから梯子を横断するように訓練された、同腹子とホームケージは歩くために正の強化を提供するため。すべての動物は同じ方向にラダーを交差させた。それ以上の補強は、はしごを渡る動物をやる気にさせるための指定されませんでした。すべての動物は訓練され、セッションごとに5回の試験を行った。

フットフォルトのスコア

前肢と後肢の配置の定性的な評価は(メッツとWhishaw、2003)前述のようにフットフォルトのスコアリングシステムを用いて行った。分析は、ビデオ録画フレーム毎の検査によってなされた。各肢の唯一の連続的段階を分析した。したがって、停止またはフットフォールトなどの歩行の中断、および中断後の最初のステップの前に最後のステップは、採点されませんでした。はしごの最後に実行した最後のステップのサイクルは、得点から除外されました。肢の配置は、ミスが発生したラング間ラングと肢突起上肢の配置の点で採点した。

ラングの足や足の配置の種類は、(図2参照)、7カテゴリースケールを用いて評価された。ラング上で足や足の配置は、それらの位置と配置精度で発生したエラーに応じて評価された。

四肢が完全にラングを逃した時に合計ミス。0ポイントが与えられていた(0)、すなわち、それを触れていない、と秋が発生しました。秋深くに - との間のラングと体の姿勢とバランス立ち手足のように定義されていたが乱された。
(1)ディープスリップを。手足が最初にラング上に配置され、その後、時体重がオフ滑って落下を引き起こした。
(2)わずかなスリップ。手足がラング上に配置されたが、ときに体重負荷をオフに滑って、しかし秋になるも、歩行サイクルを中断しなかった。この場合、動物はバランスを維持し、協調歩行を継続することができた。
(3)交換。手足はラング上に配置されたが、それは体重負荷になる前に、それはすぐに解除し、別のラング上に配置されました。
(4)問題の修正。肢一ラングを目指したが、その後最初のものを触れることなく別のラング上に配置された。手足がラング上に配置されている場合あるいは、4得点を記録したと同じラング上に存在したまますぐに再配置されました。
(5)部分の配置を。肢は前肢またはヒールや後肢のつま先の手首または数字のいずれかとラング上に配置された。
(6)正しい配置を。肢の手のひらの中央部が全重量のサポートとラング上に配置されました。

別のエラーが同時に発生したとき、得点の最も低い記録した。例えば、足が(スコア1)最初のラングに配置し、同じステップ(スコア3)で別に配置して、ラングの合間に滑って落ちていた場合、1得点を記録した。 WH動物はすべての手足を再配置するまでに発生した秋の途中で、エラーを開始するだけ手足が評価されたと他の肢のどれも得点されなかった。 5件の試験のエラースコアは、分析のために平均した。

足の位置精度の分析(エラーの数)

各交差点でのエラーの数をカウントした。エラーがフットフォルトのスコアリングシステムに基づいて決定された。エラーが0、1点または2点のスコアを受け取った各肢の配置として定義され、エラーが足スリップまたは合計ミスのいずれかの種類を表す、すなわち。エラーやステップ数の数は、個別に各肢について記録した。これらのデータから、ステップごとの誤差の平均数は5件の試験のために計算して平均した。分析された第二定量的パラメータには、はしごのタスクの全体の長さを横断するために必要な平均時間でした。時間の測定は、動物がラダーに配置された後に開始し、それの全体の長さを歩いて始めた。動物が停止に費やされた時間は測定に含まれていませんでした。

前足桁得点

前足桁のスコアは、前足がラング上で、その中央部(フットフォルトのスコアリングシステムで、すなわちスコア6)で正しく置かれたときに記録された。前足の桁がラングの周りに屈曲することができるか程度は(図2)三点尺度で評価された。スコアは、前肢がラング上に垂直に配置された、すなわち、最大の重量をサポートする位置に適用した。スコアは以下のように与えられた:
(0)数字はおおよそ90度の角度でクローズ。
(1)数字はおおよそ45度の角度でクローズ。
(2)数字は、完全にラングの周りに屈曲。
5つのステップの得点を平均し、分析のために使用されていました。

図の説明文

図1

図1は、。装置の具体的な測定と、frontolateralビューで試験装置を歩いて熟練したラダーのラングが示された。パターン、定期的なラングの配置、パターンB、不規則なラングアレンジメント:二つの異なるラングのパターンが本研究で使用されていた。不規則なラングの配置が連続する試行間で変化した。

図2

図。 (2)代表的な写真は、桁得点の3つのカテゴリを示す図。ときに全体重のサポートの前肢との関係で数字の角度に注意してください。

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Discussion

本研究では、熟練した歩行、四肢の配置と四肢協調を評価するための新たなテストとして、タスクを歩いてラダーのラングを紹介します。タスクを歩いてラダーのラングは、熟練した歩行の定性及び定量分析を組み合わせることにより、運動機能の微妙な障害の間に差別をすることができます。ビデオの分析手順は、障害のより記述的なアカウントのために使用され、ラングを把握する際にこのホワイトペーパーで説明されているシンプルな評価スケールは、四肢の配置と桁の屈曲の誤りを明らかにすることができます。足音のエラーの数を数える定性的な解析は行われ、時間は、装置を通過する必要がありました。これらの措置は、足の位置決め精度と桁の使用の効率的かつ有効な検査を可能にする。

rotorodウォーキングのテスト、ビームの歩行、シリンダーテスト、および歩行解析、および床反力の解析(ミューア、2005)を含む歩行のテストの数があります。これらのテストのそれぞれは、行動分析のために有用フラグメント肢配置することができます。強度の数値は、しかしながら、現在の試験のプロトコルのためにあります。動物はモチベーションのための食料や水剥奪を必要としないため、最初に、テストでは、自発的な歩行状況を確認することができます。第二に、横木を越えステップ実行するステップと把握の両方の分析を可能にする、正確な足の配置と把握する必要があります。ラングの間隔が変化しているため、最も重要なのは、本試験は進行中の運動に挑戦しています。変動が進行中の歩行および/またはステッピングパターン(マクビーとピアソン、2007)のメモリを挑戦するために使用することができます。

ラダーのラング歩行テストの強みは、それが十分に船首と使用し、前脳の制御を必要とする障害をアンマスク後肢両方で微妙な慢性的な障害を明らかにするために挑戦されていることです。タスクの不規則なラングの状態では、動物はラングの位置を予測し、特定の歩行パターンを学習することができません。その結果、各ステップは、足の配置、ストライドの長さ、および体重の分布での調整が必要になります。通常の動物が少ない試行内で不規則なラングのパターンに調整することができますが、この能力は、モータシステムの病変を持つ動物に限られている。不規則なラングの配列はまた、動物が変化するラングの距離に、通常の四肢協調を適応させることが必要です。四肢協調を適合させるために、動物はすぐにあらゆる肢の配置誤差を補正するために、自分の体重のサポートを制御する必要があります。片側病変後、動物は、部分的に重量をサポートするため無傷の手足を使って、配置ミスを補う。そのため、ラダーのラング歩行テストは、そのままサイドに足の位置の誤差を明らかにすることによって、補正を測定することができます。

、ファーら、リエック- Burchardtら、2004;。。ラング歩行テストは、脳卒中のラットモデル(エメリックとKartje、2004などの運動系への成人と新生児の病変後の慢性的な運動の赤字、に敏感であることが示されている2006;農夫ら、2007)、パーキンソン病(メッツとWhishaw、2002;。Farajiとメッツ、2007)、および脊髄損傷(Z'Graggenら、1998;。Merklerら、2000)。。また、ラダーのラング徒歩タスクは、そのような軽度のストレス(メッツ)と食事でさえ変化などの生理的変数(スミスとメッツ、2005)により誘発される微細運動性能の変化を検出します。ラットモデルに加えて、タスクは、マウス(ファーら、2006)で熟練した歩行を研究するのにも便利です。ラング徒歩タスクが動物は体重のかかる手順を実行できることが必要として重度の脊髄病変は、(メッツら、2000)テストされている場合は、このテストを使用すると、使用する必要がある注意。

。Miklyaevaら、1994;。Kleimら、1998;。Chuさんとのモータシステムの病変を持つ動物は、熟練した運動(Whishawら、1997a、B、1998年に傷害誘導性の赤字を補うためにできることを実質的な証拠があるジョーンズ、2000)。それにもかかわらず、重度の障害が依然として存在していてもよい。例えば、ドーパミン作動性または赤核の病変を有する動物は、滑らかな表面や狭いビームに歩行能力を回復するが、床反力の対策は(ミューアとWhishaw、1999、2000)、その障害が慢性的であることを明らかにする。それも微妙な残りの運動障害と補償の調整を明らかにするので、ラング歩行テストが原因で脳や脊髄損傷、および治療法の利益のために機能の喪失と回復を評価するための貴重なツールです。

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Disclosures

我々は、開示に何もない。

Acknowledgements

この研究は、医学研究評議会、カナダ自然科学工学研究評議会からの補助金、およびカナダ脳卒中ネットワークによってサポートされていました。 GAMは、医学研究のためのアルバータヘリテージ財団によってサポートされていました。

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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