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Le barreau d'échelle Marche Tâche: Un système de notation et son application pratique.

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Summary

Le barreau d'échelle marcher tâche est un nouveau test pour évaluer la marche qualifiée et mesurer à la fois des membres antérieurs et postérieurs mise en place, pas à pas, et inter-membre de la coordination.

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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

Progrès dans le développement de modèles animaux pour / accident vasculaire cérébral, traumatisme médullaire, et d'autres maladies neurodégénératives nécessite des tests de haute sensibilité pour développer des aspects distincts de la fonction motrice et de déterminer la perte de la capacité, même subtile mouvement. Afin de renforcer l'efficacité et la résolution des tests, des tests devraient permettre des mesures qualitatives et quantitatives de la fonction motrice et être sensible aux changements dans la performance pendant les périodes de récupération. La présente étude décrit une nouvelle tâche d'évaluer la marche qualifiés chez le rat afin de mesurer à la fois des membres antérieurs et postérieurs de fonction au même moment. Les animaux sont nécessaires pour marcher le long d'une échelle horizontale sur laquelle l'espacement des barreaux est variable et est changé périodiquement. Les changements dans écartement des barreaux empêcher les animaux de l'apprentissage de la localisation absolue et relative des barreaux et ainsi minimiser la capacité des animaux pour compenser les déficiences grâce à l'apprentissage. De plus, en changeant l'espacement entre les barreaux permet le test pour être utilisé à plusieurs reprises dans des études à long terme. Les méthodes sont décrites pour la description à la fois quantitative et qualitative des performances à la fois antérieurs et postérieurs, y compris des membres mise en place, pas à pas, de la coordination. Par ailleurs, l'utilisation de stratégies compensatoires est indiqué par faux-pas ou des mesures compensatoires en réponse à un autre membre de malposition.

Protocol

Réseau de contacts appareil de test de marche

Le barreau d'échelle horizontale marcher appareil d'essai se composait de parois latérales en plexiglas clair et barreaux métalliques (3 mm de diamètre), qui pourrait être inséré pour créer un plancher avec une distance minimale de 1 cm entre les barreaux (voir la figure 1;. Metz et Whishaw , 2003). Les parois latérales étaient de 1 m de long et 19 cm de haut mesuré à partir de la hauteur des barreaux. L'échelle a été surélevée de 30 cm au-dessus du sol avec une cage démarrage neutre et un refuge (cage) à la fin. Parce que les animaux ont été habitués pendant la formation, l'élévation de l'appareil était susceptible de provoquer l'angoisse. La largeur de l'allée a été ajusté à la taille de l'animal, de sorte qu'il a été d'environ 1 cm plus large que d'un animal pour empêcher l'animal de se retourner.

La difficulté de la tâche a été modifiée en faisant varier la position des barreaux métalliques. Un schéma régulier des barreaux a permis aux animaux pour apprendre la séquence au cours de plusieurs sessions de formation et d'anticiper la position des barreaux (Fig. 1, Schéma A). Un motif irrégulier qui a été changé d'un essai à empêcher l'animal de l'apprentissage du modèle (Fig. 1, Motif B). Pour l'arrangement régulier, les barreaux sont espacés à intervalles de 2 cm. Pour le motif irrégulier, la distance des échelons variés systématiquement à partir de 1 à 5 cm. Cinq modèles de motifs irréguliers sonné ont été utilisés, de sorte que les mêmes modèles ont été appliqués à tous les animaux de normaliser la difficulté de l'épreuve et d'améliorer la comparabilité des résultats (voir résultats).

Enregistrement vidéo

Une caméra (Canovision, Canon Inc) a été positionné à un angle léger ventrale, alors les positions des quatre membres pourraient être enregistrées simultanément. La vitesse d'obturation a été fixé à 500 - 2000 s. Les enregistrements vidéo ont été analysées en utilisant image-par-cadre d'analyse à 30 f / sec.

Formation comportementale et une analyse de test

Les animaux ont été formés pour traverser l'échelle d'une cage neutre pour atteindre leur cage d'origine, donc la cage à la maison avec la même portée à condition que le renforcement positif pour la marche. Tous les animaux croisés sur l'échelle dans la même direction. Aucun renfort supplémentaire a été donnée pour motiver les animaux de traverser l'échelle. Tous les animaux ont été formés et testés cinq fois par session.

Notation faute de pied

L'évaluation qualitative de placement des membres antérieurs et postérieurs a été réalisée en utilisant un système de notation faute de pied comme décrit précédemment (Metz et Whishaw, 2003). L'analyse a été faite par l'inspection des enregistrements vidéo image par image. Seuls les étapes consécutives de chaque membre ont été analysés. Par conséquent, la dernière étape avant une interruption de la marche, comme un arrêt ou une faute de pied, et la première étape après une interruption ne sont pas marqués. Le cycle de l'intensification dernière effectuée à la fin de l'échelle a également été exclus de la notation. Le placement Limb a été marqué en termes de placement des membres sur une protubérance sonné et un membre entre les barreaux quand un manque s'est produit.

Les types de placement des pieds ou de pattes sur les barreaux ont été évalués en utilisant une échelle de 7 catégories (voir Fig. 2). Le placement des pieds ou de pattes sur le barreau a été classé en fonction de leur position et les erreurs survenues dans la précision de placement.

(0) Total des manquer. 0 points ont été donnés lorsque le membre complètement raté un échelon, c'est à dire ne pas le toucher, et une chute s'est produite. Une chute a été définie comme une branche profondément tomber entre barreaux et la posture et l'équilibre ont été perturbés.
(1) de glissement profond. Le membre a d'abord été placé sur un barreau, puis a glissé lors de port de poids et a causé une chute.
(2) glisse légèrement. Le membre a été placé sur un échelon, a glissé de port de poids quand, mais n'ont pas abouti à une chute, ni interrompre le cycle de la marche. Dans ce cas, l'animal a été en mesure de maintenir l'équilibre et de continuer une démarche coordonnée.
(3) de remplacement. Le membre a été placé sur un échelon, mais avant qu'elle portait le poids qu'il a été rapidement levé et placé sur un autre échelon.
(4) Correction. Le membre visant à un barreau, mais a ensuite été placé sur un autre barreau, sans toucher le premier. Alternativement, un score de 4 a été enregistré, si un membre a été placée sur un barreau et a été rapidement repositionné tout en restant sur le même barreau.
(5) le placement partiel. Le membre a été placée sur un barreau soit avec le poignet ou les chiffres du membre antérieur ou du talon ou des orteils du membre postérieur.
(6) mise en place correcte. La partie médiane de la paume d'un membre a été placé sur l'échelon avec le soutien de poids.

Lorsque des erreurs différents survenus au même moment, le plus bas des scores a été enregistré. Par exemple, si un pied a d'abord été placée sur un barreau, puis placé sur un autre dans la même étape (score 3), puis a glissé et est tombé entre-deux échelons (score 1), un score de 1 a été enregistré. Whfr d'une chute survenue, seuls les membres initier l'erreur a été évalué et aucun des autres membres a été marqué jusqu'à ce que l'animal avait repositionné tous les membres. Scores d'erreur de cinq essais ont été en moyenne pour l'analyse.

Pied analyse de la précision de placement (nombre d'erreurs)

Le nombre d'erreurs dans chaque croisement a été compté. Des erreurs ont été déterminés sur la base des système de notation faute de pied. Une erreur a été défini comme chaque placement membre qui a reçu un score de points 0, 1 ou 2, c'est à dire une erreur représente aucune sorte de glissement du pied ou de manquer total. Le nombre d'erreurs et le nombre d'étapes a été enregistré pour chaque membre séparément. A partir de ces données, le nombre moyen d'erreurs par étape a été calculé et la moyenne des cinq essais. Le second paramètre a été analysé quantitative le temps moyen nécessaire pour traverser toute la longueur de la tâche échelle. Mesure du temps a commencé après que l'animal a été placé sur l'échelle et a commencé à marcher toute la longueur de celui-ci. Le temps a passé un animal dans un arrêt n'a pas été inclus dans la mesure.

Patte score de chiffres

Le score patte chiffres a été enregistrée lorsque la patte a été correctement placé sur la partie médiane de son d'un cran (score soit 6 dans le système de notation faute de pied). La mesure dans laquelle les chiffres de la patte avant pourrait être fléchie autour d'un barreau a été classé dans une échelle de trois points (Fig. 2). Le score a été appliquée à la position avec le soutien de poids au maximum, c'est à dire la patte avant a été positionné à la verticale sur un barreau. Les scores ont été donnés comme suit:
(0) Chiffres fermés dans une approximative de 90 degrés d'angle.
(1) Chiffres fermés dans un angle d'environ 45 degrés.
(2) chiffres complètement fléchie autour du barreau.
Les scores des cinq étapes ont été moyennées et utilisées pour l'analyse.

Légendes des figures

Figure 1

Figure 1. Le barreau d'échelle qualifiée de marche appareil d'essai dans la vue frontolateral, avec les mesures spécifiques de l'appareil indiqué. Deux modèles différents ont été utilisés sonné dans la présente étude: Un modèle, l'arrangement sonne régulièrement, B Motif, l'arrangement sonné irrégulière. L'arrangement sonné irrégulière ont varié entre les essais consécutifs.

Figure 2

Fig. 2. Photographies illustrant représentant les trois catégories du score de chiffres. Notez l'angle des chiffres par rapport à la patte avant quand à l'appui de poids totale.

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Discussion

La présente étude introduit les barreaux d'une échelle de marche tâche comme un nouveau test pour évaluer la marche qualifiés, le placement des membres et des membres de la coordination. Le barreau d'échelle marcher tâche permet la discrimination entre les perturbations subtiles de la fonction motrice, en combinant l'analyse qualitative et quantitative de la marche qualifiés. La procédure d'analyse vidéo peut être utilisée pour un compte rendu plus descriptive des déficiences, et l'échelle de notation simple décrite dans ce document révèle des erreurs dans le placement des membres et à la flexion chiffres en saisissant un échelon. Les analyses qualitatives de compter le nombre d'erreurs de fait fréquentation et le temps nécessaire pour traverser l'appareil. Ces mesures permettent un examen efficace et valide de la précision du positionnement du pied et l'utilisation chiffres.

Il ya un certain nombre de tests de marche, y compris les tests de marche rotorod, la marche du faisceau, test du cylindre, et analyse de la marche, et l'analyse de la force terrestre de réaction (Muir, 2005). Chacun de ces tests peuvent utilement le placement des membres fragment pour l'analyse comportementale. Il ya un certain nombre de force pour le protocole de test actuelle, cependant. Premièrement, le test permet de marche spontanée pour être examinées, car les animaux ne nécessitent pas la privation de nourriture ou d'eau pour la motivation. Deuxièmement, en franchissant le seuil des barreaux nécessite précise le placement des pieds et saisissant, permettant une analyse des deux step et de préhension. Surtout, le présent essai constitue un défi permanent à la locomotion, car l'espacement des barreaux est varié. La variation peut être utilisée pour contester la marche continue et / ou la mémoire des schémas pas à pas (McVea et Pearson, 2007).

La force de l'épreuve de marche barreau d'échelle, c'est qu'il est suffisamment ambitieux pour révéler subtiles déficiences chroniques dans les deux pattes antérieures et l'utilisation des membres postérieurs et de démasquer les déficiences qui nécessitent un contrôle du cerveau antérieur. Dans la condition irrégulière sonné de la tâche, les animaux ne sont pas capables d'anticiper l'emplacement sonné et l'apprentissage d'un schéma de marche spécifiques. Par conséquent, chaque étape nécessite un réglage dans le placement de patte, la longueur de foulée, et dans la distribution du poids corporel. Alors que les animaux normaux sont capables de s'adapter à un modèle sonné irrégulière au sein de quelques essais, cette capacité est limitée chez les animaux avec lésion du système moteur. L'arrangement sonné irrégulière exige également que les animaux adaptent leurs membres réguliers de la coordination des distances sonné évolution. Afin d'adapter un membre de la coordination, les animaux ont de contrôler leur soutien de poids à corriger rapidement toute erreur de placement du membre. Après une lésion unilatérale, les animaux de compenser partiellement les erreurs de placement en utilisant les membres intacts pour supporter le poids. Par conséquent, le test de marche barreau d'échelle permet de mesurer la rémunération en révélant les erreurs de placement du pied sur le côté intact.

Le test de marche sonné a été montré pour être sensibles aux déficits chroniques après le mouvement adultes et nouveau-né des lésions au système moteur, y compris des modèles de rats d'accident vasculaire cérébral (Emerick et Kartje, 2004; Rieck-Burchardt et al, 2004;.. Farr et al, 2006; Laboureur et al, 2007), la maladie de Parkinson (Metz et Whishaw, 2002;. Faraji et Metz, 2007), et les blessures de la moelle épinière (Z'Graggen et al, 1998;. Merkler et al, 2000).. Par ailleurs, la tâche de marche échelle sonné détecte les changements dans la performance motrice fine induite par les variables physiologiques comme le stress léger (Metz) et même des changements dans l'alimentation (Smith et Metz, 2005). En plus de modèles de rats, la tâche est également utile pour étudier la marche qualifiés chez la souris (Farr et al., 2006). Attention en utilisant ce test doit être utilisé si graves lésions de la moelle épinière sont testés (Metz et al., 2000), que la tâche sonné la marche exige que les animaux sont capables d'effectuer des mesures de poids-roulement.

Il existe des preuves substantielles que les animaux avec lésion du système moteur sont capables de compenser une lésion induite par des déficits dans les mouvements qualifiés (Whishaw et al, 1997a, b, 1998;. Miklyaeva et al, 1994;. Kleim et al, 1998;. Chu et Jones, 2000). Néanmoins, des déficiences graves peuvent encore être présents. Par exemple, les animaux avec des lésions dopaminergiques noyau rouge ou de récupérer la capacité de marcher sur des surfaces lisses ou des poutres étroites, mais des mesures de forces de réaction au sol révèlent que leur déficience est chronique (Muir et Whishaw, 1999, 2000). Parce qu'elle révèle, même subtile déficits moteurs restants et des ajustements compensatoires, le test de marche sonné est un outil précieux pour évaluer la perte et la récupération de la fonction en raison de cerveau ou la moelle épinière, et la prestation des méthodes de traitement.

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Disclosures

Nous n'avons rien à révéler.

Acknowledgements

Cette recherche a été financée par des subventions du Conseil de recherches médicales, en sciences naturelles et en génie du Canada, et le Réseau canadien contre les accidents. GAM a également été soutenu par l'Alberta Heritage Foundation for Medical Research.

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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