Here, we present a protocol to quantify precise stepping in rodents. Cortical and the spinal central pattern generator signals are required for precise foot-placement during obstructed locomotion. We report here the novel constrained walking task that directly examines precise stepping behavior.
وتستخدم المقايسات السلوكية شيوعا لتقييم الانخفاض في القيمة الحسية في الجهاز العصبي المركزي (CNS). الأساليب الأكثر تطورا لقياس العجز الحركي لدى القوارض هي لقياس الاضطرابات دقيقة من غير المقيد مشية فوق الأرض (على سبيل المثال، درجة BBB اليدوية أو الآلية المنصة). ومع ذلك، لا يطلب من المدخلات القشرية لتوليد الحركة الأساسية التي تنتجها الشوكي مولد النمط المركزي (CPG). وهكذا، والمهام المشي غير المقيدة اختبار العجز الحركي بسبب ضعف المحرك القشرية بشكل غير مباشر فقط. في هذه الدراسة، فإننا نقترح رواية ودقيقة مهمة الحركي القدم المواضع التي يقيم المدخلات القشرية إلى CPG الشوكي. تم استخدام المجهزة الربط بين وسيلة لفرض المهام الحركي متناظرة وغير متناظرة محاكاة عجز حركة lateralized. علينا أن نبرهن على التحولات من مسافة واحدة بين أطوال خطوة من 20٪ تغييرات المنتجات في خصائص المرحلة forelimb الموقف أثناء الحركة مع بريفأخطأ طول الخطوة. وعلاوة على ذلك، نقترح أن الممشى غير المتماثلة يسمح لقياس النتائج السلوكية التي تنتجها إشارات التحكم القشرية. وهذه التدابير ذات الصلة لتقييم الانخفاض بعد الضرر القشرية.
ويشمل اعتلال ما بعد السكتة الدماغية بين السكان الباقين على قيد الحياة الإعاقات الحركية التي تشكل تحديا للتقييم الكمي في كل من البشر والحيوان الرد على السكتة الدماغية نماذج من ضعف عصبي 1. في إعداد سريرية، يتم قياس هذه العاهات الحركية باستخدام معايير ذاتية والتي هي أكثر حساسية لضعف شديد بدلا من المعتدلين عرضت من قبل غالبية المرضى. وبالمثل، فإن مثل هذه التقييمات الذاتية من السلوك الحركي بعد الإصابة في الحيوانات شائعة، على سبيل المثال، في باسو، بيتي، وبريسناهان (BBB) على نطاق والحركي طريقة 2،3. في حين أن هذه الأساليب تقييم ذاتية تساعد الترجمة بين دراسات التأهيل مشية في النماذج الحيوانية حيوان من ذوات الأربع والبشر، لا يتم تقييم تفاصيل العجز الحركي المرتبطة بالنشاط من مجموعات العضلات منفصلة. وعلاوة على ذلك، فإن تقييم السيارات مساهمة القشرية إلى الحركة، حيث أن الجاني المزعوم من العجز الحركي في حادث الدماغية،لا يمكن الحصول عليها بشكل غير مباشر حتى باستخدام الأساليب الكمية الأكثر رواية الآلي 4،5، كما أنها تعتمد على حقل مفتوح أو المهام المشي الخطية. هذه المهام لا تتطلب مساهمة القشرية ويمكن القيام بها من قبل الآليات العصبية للحبل الشوكي، الحيوانات أي مولد النمط المركزي (CPG) شبكة التي تدخر في معظم نماذج حيوانية من الضرر العصبي، على سبيل المثال، spinalized 6 – 8 . مساهمة القشرية الأساسية لهذه الآليات في العمود الفقري وقد تورط تجريبيا في المهام التي تتطلب المتوقع تعديلات الوضعي 9 بعد وصوله إلى 10، وكذلك دقة يخطو 10.
وعلاوة على ذلك، فإن معظم الضرر العصبي غير متماثل. على سبيل المثال، والسكتة الدماغية تسبب فالج، أي ضعف على جانب واحد من الجسم، مما يؤدي إلى مشية غير المتماثلة 11 – 14. وينتج عدم التوازن في المشي مفلوج من قبل spatiotempor غير المتماثلةتنشيط العضلات آل يتجلى أهمها في تقصير المرحلة الموقف المرتبط الباسطة وإطالة مرحلة التأرجح المرتبطة العاطف من دورة خطوة على الجانب خزلية 15،16. لم يتم استكشافها هذا الاتجاه عبر مجموعة من سرعات الحركي في الحيوانات السليمة أو خزلية. في الدراسة الحالية، قمنا بتوظيف تحليل المرحلة مدة 17 الخصائص التي تصف العلاقة بين مدة البديل أو موقف مراحل بوصفها وظيفة من مدة دورة في كل خطوة. ثم وصفه نموذج الانحدار الخطي تم الحصول عليها مع تحليل التباين في جميع أطرافه.
نفيدكم طريقة جديدة لتقييم نشاط تنازلي المدخلات القشرية في الجهاز الحركي من الحيوانات ذوات الأربع على أساس مهمة التنقل الحركي دقيقة منخفضة التكلفة. تم تصميم هذه المهمة للطعن في القشرة الحركية من خلال فرض مطالب على وضع القدم على نطاق والطبيعي بسرعة المشي. بالاضافة، يتم التلاعب متطلبات القدم التنسيب للطعن تفضيلي الجانب الأيسر أو الأيمن من الجهاز الحركي. في مهمة مماثلة الحركي، فحص ميتز ويشاو (2009) معدلات الفشل، وعدد من الخطوات غاب على الممشى الدرجة عدم انتظام، في الفئران. أسلوبنا هو مجاني لهذه الدراسة السابقة، وتفاصيل نوعية مراقبة مراحل في "ناجحة" الخطوات 18.
The rationale for this study was to develop a behavioral task that quantitatively assesses the changes in precise control of asymmetric locomotor behaviors. The existence of the spinal CPG has been functionally demonstrated for some time20, but the anatomical and functional characteristics that describe its mechanism as well as its modulatory inputs from descending or sensory feedback pathways have not been characterized until the past decade6,21,22. The current consensus is that the intrinsic spina…
The authors have nothing to disclose.
Kriss Franklin, Amanda Pollard and Justine Shaffer assisted in animal training and data collection. Sarah Freeman and Alisa Ivanova contributed to data analysis. This study is supported by WVU School of Medicine Start-Up, NIH/NIGMS U54GM104942, and NIH CoBRE P20GM109098.
MATLAB® R2013a | MathWorks | Design platform for custom videoa video annotation software | |
Sony HDR-CX380/B High Definition Handycam | Sony | 27-HDRCX330/B | Video acquisition device. |
Jif Creamy Peanut Butter – Gluten Free 454 g | J.M. Smucker Company | NA | Food reward stimulus. |
Sucrose Tablet – Chocolate 1800 g | TestDiet | 1811256 | Food reward stimulus. |
Manzanita Wood Gnawing Sticks | BioServe | W0016 | For presentation of food reward stimulus. |