Автоматизированный импактор для модели ушиба спинного мозга у мышей

Травма спинного мозга обычно приводит к постоянной дисфункции спинного мозга ниже поврежденного сегмента. В основном это вызвано предметами, ударяющимися о позвоночник, и гиперэкстензией позвоночника, такими как дорожно-транспортные происшествия^{и падения1}. В связи с ограниченной доступностью эффективных вариантов лечения травмы спинного мозга, выяснение патогенеза повреждений спинного мозга на животных моделях будет информативным для разработки соответствующих подходов к лечению. Модель ушиба спинного мозга, вызванной воздействием на спинной мозг, приводит к разработке животных моделей с аналогичной патологией к большинству клинических случаев повреждения спинного мозга ^2,3. Поэтому важно создавать точные, воспроизводимые и удобные модели животных для ушиба спинного мозга.

С тех пор, как в 1911 году Аллен изобрел первую животную модель травмы спинного мозга, были достигнуты значительные успехи в разработке инструментов для^{создания моделей повреждений} спинного мозга у животных^. В зависимости от механизмов травмы модели повреждения спинного мозга классифицируются как ушиб, компрессия, дистракционная деформация, вывих, транссекция или химическая⁶. Среди них модели контузии, которые используют внешние силы для смещения и травмирования спинного мозга, наиболее близки к клинической этиологии большинства пациентов с травмой спинного мозга. Поэтому модель контузии использовалась многими исследователями при изучении травм спинного мозга ^3,7. Для разработки моделей ушибов спинного мозга используются различные инструменты. Многоцентровые исследования травм спинного мозга животных (MASCIS) Нью-Йоркского университета (NYU) производят ушибы спинного мозга с помощью устройства для сброса веса⁸. После нескольких обновленных версий импактор MASCIS широко используется для разработки моделей животных при ушибе спинного мозга⁹. Однако, когда ударный стержень MASCIS падает и ударяется о спинной мозг, могут произойти множественные травмы, что влияет на степень повреждения в моделях травм спинного мозга. Кроме того, достижение механической точности для обеспечения точности прибора и повторяемости производственной модели также является сложной задачей. Импакторы с бесконечным горизонтом вызывают ушибы, контролируя силу, приложенную к спинному мозгу, а не тяжелые капли¹⁰. Он использует компьютер, подключенный к датчику, для непосредственного измерения силы удара между ударным механизмом и спинным мозгом. При достижении порога ударник немедленно втягивается, тем самым избегая отскока груза и повышая точность^10,11. Тем не менее, использование этой мелкой моторики для нанесения повреждений может привести к непоследовательным^{повреждениям и} функциональным дефицитам6. Устройство Университета штата Огайо (OSU) сжимает дорсальную поверхность спинного мозга с переходной скоростью с помощью электромагнитного драйвера^12,13. Это устройство похоже на импакторы с бесконечным горизонтом, так как оно использует компрессии на короткие расстояния для нанесения травм спинного мозга. Однако он имеет различные ограничения в том, что первоначальное определение нулевой точки вызовет ошибки из-за присутствия спинномозговой жидкости ^6,14. Таким образом, существует множество инструментов, которые могут быть использованы для разработки моделей контузии спинного мозга на животных, но все они имеют некоторые ограничения, которые приводят к недостаточной точности и воспроизводимости моделей животных. Поэтому для более точного, удобного и воспроизводимого создания моделей ушиба спинного мозга мышью необходим автоматизированный и интеллектуальный импактор травмы спинного мозга.

Мы представляем новый импактор для травм спинного мозга, интеллектуальную систему травм спинного мозга Университета Гуанчжоу Цзинань (G smart SCI system; Рис. 1) для создания моделей ушибов спинного мозга. В качестве позиционирующего устройства устройство использует лазерный дальномер в сочетании с автоматизированной мобильной платформой для автоматизации ударов по заданным параметрам удара, включая скорость удара, глубину поражения и время пребывания. Автоматизированная работа снижает человеческий фактор и повышает точность, а также воспроизводимость моделей животных.