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Die Leitersprosse Walking-Aufgabe: Ein Scoring-System und seine praktische Anwendung.

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Summary

Die Leitersprosse Walking Aufgabe ist es, eine neue Prüfung zur qualifizierten Fuß beurteilen und zu messen sowohl Vorderbein und Hinterbein platzieren, Stepping, und inter-Schenkel Koordination.

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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

Fortschritte bei der Entwicklung von Tiermodellen für / Schlaganfall, Rückenmarksverletzungen und anderen neurodegenerativen Erkrankungen erfordert Tests mit hoher Empfindlichkeit, um verschiedene Aspekte der motorischen Funktion zu erarbeiten und auch subtile Verlust der Bewegung Kapazität bestimmen. Zur Verbesserung der Wirksamkeit und der Auflösung der Prüfung sollten die Versuche erlauben qualitative und quantitative Maßnahmen der motorischen Funktion und sensibel auf Veränderungen in der Leistung in der Rekonvaleszenz. Die vorliegende Studie beschreibt eine neue Aufgabe, qualifizierte Fuß in der Ratte zu bewerten, sowohl Vorderbein und Hinterbein Funktion zur gleichen Zeit zu messen. Tiere sind erforderlich, um entlang einer horizontalen Leiter, auf der der Abstand der Sprossen ist variabel und wird regelmäßig geändert Fuß. Änderungen in Sprossenabstand verhindern Tiere vom Lernen der absoluten und relativen Lage der Sprossen und so verringert die Möglichkeit für die Tiere für die Beeinträchtigungen durch Lernen kompensieren. Darüber hinaus verändert der Abstand zwischen den Sprossen ermöglicht den Test wiederholt in langfristigen Studien verwendet werden. Es werden Methoden zur quantitativen und qualitativen Beschreibung der beiden Vorder-und Hinterbein Leistung, einschließlich des Körpers platzieren, Stepping, Koordination beschrieben. Darüber hinaus ist die Verwendung von kompensatorischen Strategien durch Fehltritte oder kompensatorische Maßnahmen in Reaktion auf ein anderes Glied der Abhandenkommen angegeben.

Protocol

Leitersprosse Fuß Testgerät

Die horizontale Leitersprosse Gehtest Apparatur bestand aus Seitenwände aus klarem Plexiglas und Metall Sprossen (3 mm Durchmesser), die eingefügt werden, um eine Etage mit einem Mindestabstand von 1 cm zwischen den Sprossen (siehe Abb. 1 schaffen könnte gemacht werden;. Metz und Whishaw , 2003). Die Seitenwände waren 1 m lang und 19 cm hoch von der Höhe der Sprossen gemessen. Die Leiter war 30 cm über dem Boden mit einem neutralen Start Käfig und ein Refugium (home Käfig) am Ende erhöht. Weil Tiere während des Trainings gewöhnt waren, war die Höhe des Gerätes kaum beunruhigen. Die Breite der Gasse war es, die Größe des Tieres angepasst, so dass es etwa 1 cm breiter als ein Tier, das Tier aus umzudrehen verhindern.

Die Schwierigkeit der Aufgabe wurde durch Verändern der Position des Metalls Sprossen geändert. Ein regelmäßiges Muster der Sprossen konnten die Tiere, um das Muster über mehrere Trainingseinheiten zu lernen und die Position der Sprossen (Abb. 1, Muster A) zu antizipieren. Ein unregelmäßiges Muster, die von Versuch zu Versuch verändert wurde verhindert das Tier vom Lernen der Muster (Abb. 1, Muster B). Für die regelmäßige Anordnung wurden die Sprossen in 2 cm Abständen. Für das unregelmäßige Muster, abwechslungsreichen der Abstand der Sprossen systematisch von 1 bis 5 cm. Fünf Vorlagen von unregelmäßigen Sprosse Muster verwendet wurden, so dass die gleichen Muster, alle Tiere wurden angewandt, um die Schwierigkeit des Tests zu standardisieren sowie die Vergleichbarkeit der Ergebnisse (siehe Ergebnisse).

Videoaufnahme

Eine Kamera (Canovision, Canon Inc.) wurde in einem leichten Winkel ventral positioniert, so die Positionen aller vier Gliedmaßen könnten gleichzeitig aufgezeichnet werden. Die Verschlusszeit wurde auf 500 - 2000 s. Die Videoaufzeichnungen wurden mittels Frame-by-Frame-Analyse bei 30 f / sec.

Verhaltenstraining und Testanalyse

Die Tiere darauf trainiert wurden, um die Leiter von einem neutralen Käfig überqueren, um ihren eigenen Käfig zu erreichen, so die Heimat Käfig mit Geschwistern, sofern die positive Verstärkung für das Gehen. Alle Tiere überquerten die Leiter in die gleiche Richtung. Keine weiteren Verstärkung wurde gegeben, um die Tiere zu motivieren, die Leiter zu überqueren. Alle Tiere wurden trainiert und getestet fünfmal pro Sitzung.

Fußfehler Scoring

Die qualitative Auswertung der Vorderbein und Hinterbein Platzierung erfolgte mit einem Fußfehler Scoring-System, wie früher (Metz und Whishaw, 2003) beschrieben. Die Analyse erfolgte durch Inspektion der Videoaufnahmen Frame-by-Frame gemacht. Nur aufeinander folgenden Schritten von jedem Schenkel wurden analysiert. Deshalb wurden die letzte Stufe vor der Gangart Unterbrechung, wie einen Anschlag oder einen Fuß Fehler, und der erste Schritt nach einer Unterbrechung nicht gewertet. Der letzte Stepping Zyklus am Ende der Leiter durchgeführt wurde ebenfalls von Scoring ausgeschlossen. Limb Platzierung war im Hinblick auf die Gliedmaßen Platzierung auf einer Sprosse und Gliederschmerzen Vorsprung zwischen Sprossen, wenn ein Verlust trat erzielt.

Die Arten der zu Fuß oder Pfote Platzierung auf den Sprossen wurden bewertet mit einem 7-Kategorie Skala (siehe Abb. 2).. Fuß oder Pfote Platzierung auf der Sprosse wurde nach ihrer Position und Fehler, die in Bestückgenauigkeit aufgetreten bewertet.

(0) insgesamt vermissen. 0 Punkte gegeben wurden, wenn das Bein völlig verfehlt eine Sprosse, hat also nicht berühren, und ein Rückgang eingetreten. Ein Rückgang war, als ein Glied tief fallen in-zwischen Sprossen und Körperhaltung und das Gleichgewicht gestört wurden definiert.
(1) Tief rutschen. Das Glied wurde zunächst auf einer Sprosse gesetzt, dann rutschte ab, wenn Belastung und verursacht einen Rückgang.
(2) Leichte rutschen. Das Glied auf eine Sprosse gelegt wurde, rutschte ab, wenn Belastung, aber nicht in einen Sturz zur Folge, noch unterbrechen den Gangzyklus. In diesem Fall war das Tier in der Lage, das Gleichgewicht zu halten und weiterhin eine koordinierte Gang.
(3) Ersatz. Das Glied wurde auf einer Sprosse gesetzt, aber bevor es Belastung war, war es schnell angehoben und auf eine andere Stufe.
(4) Korrektur. Das Glied für eine Sprosse ausgerichtet, wurde dann aber auf einer anderen Stufe, ohne das erste gelegt. Alternativ wurde eine Punktzahl von 4 aufgezeichnet, wenn ein Glied auf einer Sprosse platziert wurde und schnell positioniert, während weiter im gleichen Stufe.
(5) Teilweise Platzierung. Das Glied wurde auf einer Sprosse entweder mit Handgelenk oder Ziffern der Vordergliedmaße oder die Ferse und Zehen der hinteren Gliedmaßen gelegt.
(6) Die korrekte Platzierung. Der Mittelteil der Handfläche einer Gliedmaße wurde auf der Sprosse mit vollem Gewicht Unterlage gelegt.

Wenn verschiedene Fehler zur gleichen Zeit aufgetreten ist, war die niedrigste der Werte aufgezeichnet. So wurde, wenn ein Fuß wurde zum ersten Mal auf einer Sprosse gesetzt und legte dann auf einem anderen im gleichen Schritt (score 3), und dann rutschte aus und fiel in-zwischen den Sprossen (Score 1), eine Punktzahl von 1 aufgezeichnet. When ein Rückgang eingetreten ist, nur die Extremität Einleitung des Fehlers bewertet wurde und keiner der anderen Glieder erzielt wurde, bis das Tier alle Gliedmaßen neu positioniert hatten. Fehler Punktzahl von fünf Studien wurden für die Analyse gemittelt.

Fuß Bestückgenauigkeit Analyse (Anzahl der Fehler)

Die Anzahl der Fehler in den einzelnen Kreuzungen gezählt. Fehler wurden auf Basis der Fußfehler Scoring-System ermittelt. Ein Fehler, wie jedes Glied Platzierung, die einen Wert von 0, 1 oder 2 Punkte erhielt, war definiert, dh ein Fehler ist jede Art von Fuß rutschen oder total vermissen. Die Anzahl der Fehler und die Anzahl der Schritte wurde für jedes Glied gesondert erfasst. Aus diesen Daten wurde die mittlere Anzahl der Fehler pro Schritt berechnet und gemittelt über fünf Versuche. Die zweite quantitative Parameter analysiert wurde der durchschnittliche Zeitaufwand für die gesamte Länge der Leiter Aufgabe zu überqueren. Zeitmessung gestartet, nachdem das Tier auf der Leiter platziert wurde und ging über die gesamte Länge davon. Die Zeit, ein Tier in einen Anschlag verbracht wurde nicht in die Messung einbezogen.

Vorderpfote stellige Punktzahl

Die Vorderpfote stellige Score erfasst, wenn die Pfote richtig war mit seinem Mittelabschnitt auf eine Stufe (dh Note 6 in der Fußfehler Scoring-System) platziert. Das Ausmaß, in dem die Ziffern der Vorderpfote um eine Sprosse werden konnte gebeugt wurde in einem Drei-Punkte-Skala bewertet (Abb. 2). Die Partitur war es, die Position mit dem maximalen Gewicht Träger aufgebracht, dh die Vorderbeine senkrecht auf einer Sprosse positioniert. Die Werte wurden wie folgt angegeben:
(0) Digits geschlossen in einem ungefähren 90-Grad-Winkel.
(1) Stellen geschlossen in einem ungefähren Winkel von 45 Grad.
(2) Ziffern vollständig gebeugt um die Sprosse.
Scores von fünf Schritte wurden gemittelt und für die Analyse.

Abbildung Legenden

Abbildung 1

Abb. 1. Der gelernte Leitersprosse Fuß Testgerät in der frontolateralen Blick, mit dem spezifische Messungen des Gerätes angezeigt. Zwei verschiedene Sprosse Muster wurden in der vorliegenden Studie verwendet: Muster A, regelmäßige Sprosse Anordnung, Muster B, unregelmäßige Sprosse Anordnung. Die unregelmäßige Sprosse Anordnung zwischen zwei aufeinander folgenden Studien variiert.

Abbildung 2

Abb.. 2. Representative Fotografien illustrieren die drei Kategorien der Ziffer des Gastes. Beachten Sie den Winkel der Ziffern in Bezug auf die Vorderbeine, wenn in vollem Gewicht zu tragen.

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Discussion

Die vorliegende Studie stellt die Leitersprosse Walking Aufgabe als eine neue Prüfung zur qualifizierten Fuß, Körper Platzierung Leib und Koordination zu beurteilen. Die Leitersprosse Walking Task ermöglicht Diskriminierung zwischen subtiler Störungen der motorischen Funktion durch die Kombination von qualitativen und quantitativen Analyse von Fachkräften zu Fuß. Die Video-Analyse Verfahren kann für eine beschreibende Darstellung von Beeinträchtigungen genutzt werden, und die einfache Rating-Skala in diesem Papier beschrieben zeigt eventuelle Fehler in den Extremitäten Platzierung und stellige Flexion beim Ergreifen einer Sprosse. Qualitative Analysen Zählung der Anzahl der Trittschall Fehler gemacht und die benötigte Zeit, um das Gerät zu überqueren. Diese Maßnahmen ermöglichen eine effiziente und valide Untersuchung der Maul Bestückgenauigkeit und Ziffern zu verwenden.

Es gibt eine Reihe von Tests zu Fuß, einschließlich Tests der Drehstabtest Wandern, Strahl Walking, Zylinder Test-und Ganganalyse und Bodenreaktionskraft Analyse (Muir, 2005). Jeder dieser Tests können sinnvoll Fragment des Körpers Platzierung für Verhaltensanalyse. Es gibt eine Reihe von Kraft für die Gegenwart Testprotokoll jedoch. Erstens ermöglicht die Prüfung spontane Fuß untersucht werden, da die Tiere keine Nahrung oder Wasser Entbehrungen verlangen für die Motivation. Zweitens verstärkt über die Sprossen erfordert eine präzise Platzierung der Füße und Greifen, so dass für die Analyse der beiden Schrittmotoren und Greifen. Am wichtigsten ist, stellt die vorliegende Test eine Herausforderung für die laufende Bewegung, weil der Abstand der Sprossen ist vielfältig. Die Variation kann zur laufenden Wander-und / oder Erinnerung an den Schrittmotor-Muster (McVea und Pearson, 2007) Herausforderung.

Die Stärke der Leitersprosse Gehtest ist, dass es genug ist schwierig zu subtilen chronischen Beeinträchtigungen in beiden Vorder-und Hinterbein Nutzung und entlarven Beeinträchtigungen, Vorderhirn Kontrolle bedürfen zu offenbaren. In den unregelmäßigen Strompfadbedingung der Aufgabe sind die Tiere nicht in der Lage rechnet der Sprosse Lage und das Erlernen einer speziellen Gangbild. Folglich erfordert jeder Schritt Einstellung in paw Platzierung, Schrittlänge und in der Verteilung des Körpergewichts. Während normale Tiere können auf eine unregelmäßige Sprosse Muster innerhalb weniger Versuche einzustellen sind, ist diese Fähigkeit bei Tieren mit motorischen System Läsion beschränkt. Die unregelmäßige Sprosse Anordnung erfordert auch, dass die Tiere ihren regelmäßigen Körpers Koordination Anpassung an sich verändernde Sprosse Distanzen. Um Leib Koordination anzupassen, haben Tiere, um ihr Gewicht zu unterstützen Kontrolle, um schnell für jede Extremität Platzierung Fehler zu korrigieren. Nach einer einseitigen Läsion, Tiere teilweise für die Platzierung Fehler zu kompensieren, indem Sie die intakte Gliedmaßen zur Gewichtsreduktion zu unterstützen. Folglich kann die Leitersprosse Gehtest Entschädigung durch die Enthüllung Fußplatzierung Fehler auf der intakten Seite zu messen.

Die Sprosse Walking Test hat sich gezeigt, dass die empfindlich auf chronischen Bewegung Defizite nach Erwachsenen und Neugeborenen Läsionen des motorischen Systems, einschließlich Ratte Modelle von Schlaganfällen (Emerick und Kartje, 2004; Rieck-Burchardt et al, 2004;.. Farr et al, 2006; Pflüger et al, 2007), Parkinson-Krankheit (Metz und Whishaw, 2002;. Faraji und Metz, 2007) und Verletzungen des Rückenmarks (Z'Graggen et al, 1998;. Merkler et al, 2000).. Darüber hinaus erkennt die Leitersprosse Walking Task wechselt in feinmotorische Leistung durch physiologische Variablen wie milden Stress (Metz) und sogar Veränderungen in der Ernährung (Smith und Metz, 2005) induziert. Neben Ratten-Modellen, ist die Aufgabe auch für das Studium qualifizierte Fuß in Mäusen (Farr et al., 2006) nützlich. Vorsicht mit diesem Test muss verwendet werden, wenn schwere Rückenmarksverletzungen getestet werden (Metz et al., 2000), als die Sprosse zu Fuß Aufgabe erfordert, dass die Tiere sind in der Lage, Gewicht tragenden Schritte ausführen.

Es gibt deutliche Hinweise, dass Tiere mit motorischen System Läsion in der Lage, für Läsion-induzierte Defizite in geschickten Bewegungen (Whishaw et al, 1997a, b, 1998 auszugleichen;. Miklyaeva et al, 1994;. Kleim et al, 1998;. Chu und Jones, 2000). Dennoch kann es zu schweren Beeinträchtigungen noch vorhanden sein. Zum Beispiel, wieder Tiere mit dopaminergen oder roten Kern Läsionen die Fähigkeit, auf glatten Oberflächen oder schmalen Balken zu gehen, aber Maßnahmen der Bodenreaktionskräfte zeigen, dass ihre Behinderung chronisch ist (Muir und Whishaw, 1999, 2000). Weil es auch zeigt subtile verbliebenen motorischen Defiziten und Ausgleichsregelungen, die geläutet Gehtest ein wertvolles Werkzeug für die Beurteilung der Verlust und Wiederherstellung der Funktion durch Gehirn-oder Rückenmarksverletzungen, und der Nutzen der Behandlung Ansätze.

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Disclosures

Wir haben nichts zu offenbaren.

Acknowledgements

Diese Arbeit wurde durch Fördermittel aus dem Medical Research Council, dem Natural Sciences and Engineering Research Council of Canada, und der Canadian Stroke Network unterstützt. GAM wurde auch von der Alberta Heritage Foundation for Medical Research unterstützt.

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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