Rörelseorganen är ofta behandlats som en beteendevetenskaplig utfall i olika modeller av sjukdomar inom områden som neurovetenskap och ortopedi. Denna video dokument är att beskriva en metod för att samla in markstyrkor reaktion och kinematik från råtta under ohämmad rörelseförmåga.
Beteende, i sin bredaste definition, kan definieras som motorn manifestation av fysiologiska processer. Som sådan, alla beteenden manifestera genom motorns system. På områdena neurovetenskap och ortopedi, är förflyttning ett vanligt utvärderas beteende för en mängd olika sjukdomar modeller. Till exempel är rörelseaktivitet återhämtning efter traumatisk skada på nervsystemet en av de mest utvärderade beteenden 1-3. Även rörelseorganen kan utvärderas med hjälp av olika effektmått mätningar (t.ex. tid det tar att slutföra en motorisk uppgift, etc), semikvantitativ kinematiska åtgärder (t.ex. ordningstal skattningsskalor (t.ex. Basso Beattie och Bresnahan rörelseapparaten (BBB) skattningsskala, etc)) och surrogat åtgärder av beteende (t.ex. muskelstyrka, nervledningshastighet, etc), endast kinetik (kraft mätningar) och kinematik (mätningar av kroppens segment i rymden) ger en detaljerad beskrivning av den strategi med vilken ett djur kan locomote 1. Även om inte nya, kinematiska och kinetiska mätningar av locomoting gnagare är nu mer lättillgängliga på grund av tillgången på kommersiellt tillgänglig utrustning avsedd för detta ändamål. Viktigt är dock praktiker måste vara mycket bekant med teorin om biomekaniska analyser och förstå fördelarna och begränsningar av dessa former av analyser före igångsättning av vad som kommer att bli en relativt arbetsintensiv studie. Detta dokument syftar till att beskriva en metod för att samla kinematisk och mark uppgifter insatsstyrka med kommersiellt tillgänglig utrustning. Information om utrustning och apparater set-up, är förberedande utbildning av djur, kriterier för medtagande och uteslutning av acceptabel körningar, och metoder för att samla in de uppgifter som beskrivs. Vi illustrerar nyttan av denna beteendeanalys teknik genom att beskriva kinematik och kinetik för stam matchade unga vuxna, medelålders och geriatriska råttor.
Detta dokument innehåller metoder för att bedöma förflyttning med kontinuerlig kvantitativ kinematik och marken reaktionskrafter beslutsamhet. Viktigt för alla som är intresserade att göra en sådan metod är en stark bakgrund inom biomekanik rörelseorganen, djur sensomotoriska beteende och hantering av data och manipulation. Även kinematiska och marken insatsstyrka beslutsamhet kräver ytterligare tid och expertis, jämfört med vissa andra former av motorisk analys (t.ex. endpoint åtgärder, ordningstal skattningsskalor), är de data som erhållits känsliga, objektiva och kvantitativa för olika ortopediska 14-22 och neurologiska 1-3, 23-32 modeller av sjukdom, i en mängd olika arter.
Vi har lämnat uppgifter som beskriver skillnader i rörelseorganen mellan olika åldrarna stam matchade råttor information som inte kunde utläsa med hjälp av enkla och mindre känsliga åtgärder. Vidare har kinematisk och kinetisk analys av förflyttning använts för att beskriva rörelseorganen förändringar i olika nervsystem förhållanden där andra former av utvärdering skulle misslyckas. 8, 23-25, 27 Användningen av känsliga åtgärder är särskilt viktigt vid utvärdering av potentiella therapeutants för olika modeller av sjukdom. Om ett test inte är tillräckligt känslig för att urskilja en effekt av en potentiell therapeutant försöksledaren riskerar att begå ett typ II statistiska fel (dvs att sluta finns det ingen effekt av en behandling när det i själva verket var en effekt). Vidare, eftersom endpoint åtgärder och mer subjektiva tester som utvärderar förflyttning, det finns en risk för bias. Kinematisk och kinetisk utvärdering är helt objektiva i den, förutsatt att lämpliga inkludering / exkludering kriterium görs på förhand, försöksledaren bara samlar in, granskar och tillämpar lämpliga statistik till data (dvs det finns ingen subjektiv komponent till uppgifter beslutsamhet).
Kinematisk och kinetisk analys ger också möjlighet att användas för en mängd arter. I själva verket har kinematik, mark reaktionskraft beslutsamhet, eller båda har använts i en mängd olika arter som elefanter 33-35, kor 36, hästar 37-40, hundar 4, 41-45, 21 katter, 46-49, olika gnagare 3, 8, 50, 51, 4 fåglar, 52-55, och fisk 56, 57 (denna lista är på intet sätt uttömmande). I författarnas erfarenhet är dock användningen av möss problematiskt med tanke på att möss är inte lätt att operantly tillstånd att resa längs en bana. Mot denna bakgrund kommer mössen inte resa på en relativt konstant hastighet och i stället påskynda och långsamt ner när korsa banan. Detta beteende sannolikt kan delvis lösas genom att köra möss på ett löpband och video-tejpning djuret locomoting på löpbandet. 58 Om experimentella apparater för marken insatsstyrka fastslående ändras för löpband användning, marken reaktionskraft beslutsamhet skulle sannolikt bara lätt erhållas för vertikal marken insatsstyrka som löpbandet skulle störa bilens längdriktning och medio-laterala kraft beslutsamhet.
Sammantaget är kinematisk och kinetisk analys av förflyttning en tillförlitlig, känslig och objektiv metod som kan användas för olika modeller av ortopediska och neurologiska förhållanden. Dessutom har all utrustning blir tillgängliga för användning hos gnagare, vilket motverkar eventuella skäl för att inte utföra denna form av sensomotoriska beteendeanalys.
The authors have nothing to disclose.
Denna forskning stöds av ett Discovery Grant att AAW från naturvetenskaplig och teknisk forskning Council of Canada.
Material Name | Typ | Company | Catalogue Number | Comment |
---|---|---|---|---|
Low load miniature force platform | AMTI | HE6X6 | http://amti.biz/PDFDownloads/0908HE6x6.pdf | |
Vicon Motus | Vicon | Vicon Motus software | http://www.vicon.com/applications/animal.html The force platform can be purchased as an integrated package with the Vicon Motus system. |
|
Vicon Motus KineCalc | Vicon | Vicon Motus KineCalc software | http://www.vicon.com/applications/animal.html Proprietary software compatible with Vicon Motus data, thus enabling direct and customizable data calculations. |
|
Video Cameras | Vicon | Varies depending upon needs | http://www.vicon.com/applications/animal.html A minimum of 4 cameras are required for bilateral 2D or 3D imaging of hindlimb kinematics during rat locomotion. Cameras that sample at 60 Hz are sufficient for rats locomoting between 60 and 90 cm/s. High speed cameras will permit identification of very small, yet possibly important, differences in interlimb coordination. |
|
Calibration volume or frame | Vicon | Custom | http://www.vicon.com/applications/animal.html An appropriate calibration volume must be purchased and used for calibrating the coordinates prior to performing videography each and every time of new data collection or if any of the cameras are moved. This dimensions of this calibration volume are based upon the field of view being examined. |
|
Reflective tape | 3M | NA | Can be purchased bulk through a 3M distributor or on an as-needed basis from VICON
http://solutions.3m.com/en_US/?WT.mc_id=www.3m.com/us http://www.vicon.com/applications/animal.html |
|
Cheerios | General Mills | Cheerios | http://www.cheerios.com/ | |
Tissue adhesive | 3M | Can be purchased through a 3M distributor http://solutions.3m.com/en_US/?WT.mc_id=www.3m.com/us |