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.
Tests comportementaux sont couramment utilisés pour l'évaluation de la déficience sensori-motrice dans le système nerveux central (SNC). Les méthodes les plus sophistiquées pour quantifier les déficits locomoteurs chez les rongeurs est de mesurer les perturbations minute de contrainte démarche Overground (par ex., Le score de BBB manuel ou automatisé Catwalk). Toutefois, les entrées corticales ne sont pas nécessaires pour la génération de locomotion de base produite par le générateur de motif central de la colonne vertébrale (CPG). Ainsi, les tâches de marche sans contrainte tester déficits locomoteurs grâce au moteur cortical dépréciation qu'indirectement. Dans cette étude, nous proposons un nouveau, précise tâche locomotrice pieds placement qui évalue entrées corticales à l'CPG moelle. Un PEG-chemin instrumentée a été utilisé pour imposer des tâches locomotrices symétriques et asymétriques mimant déficits de mouvement latéralisés. Nous démontrons que les changements de longueurs entre foulée équidistantes de 20% produisent des changements dans les caractéristiques de phase des membres antérieurs de position lors de la locomotion avec preflongueur de la foulée commis une erreur. De plus, nous proposons que la passerelle asymétrique permet des mesures de résultats comportementaux produites par des signaux de commande corticales. Ces mesures sont pertinentes pour l'évaluation de la dépréciation après lésions corticales.
Post-AVC de morbidité dans la population survivante comprend déficiences motrices qui constituent un défi pour l'évaluation quantitative chez les humains affichent des modèles de course et animales de troubles neurologiques 1. Dans le contexte clinique, ces déficiences motrices sont mesurées en utilisant des critères subjectifs, qui sont plus sensibles à la déficience grave plutôt que modérée présentée par la majorité des patients. De même, ces évaluations subjectives de comportement moteur post-traumatique chez les animaux sont fréquents, par exemple., Basso, Beattie, et Bresnahan (BBB) échelle locomoteur méthode 2,3. Bien que ces méthodes d'évaluation subjectives aident traduction entre les études de réhabilitation de la marche dans les modèles et les humains des animaux quadrupèdes, les détails de déficits moteurs associés à l'activité des groupes de muscles distincts ne sont pas évalués. En outre, l'évaluation du cortex moteur contribution à la locomotion, comme le coupable présumé du déficit moteur dans un accident cérébro-vasculaire,ne peuvent être obtenus de manière indirecte, même en utilisant les plus nouvelles méthodes quantitatives les 4,5 automatisés, car elles reposent sur plein champ ou les tâches de marche linéaires. Ces tâches ne nécessitent pas de contribution corticale et peuvent être effectuées par les mécanismes neuronaux de la moelle épinière, les animaux-à-dire, le générateur de motif central (CPG) réseau qui est épargné dans la plupart des modèles animaux de lésions nerveuses, par exemple, spinalisés 6 -.. 8 . Contribution essentielle corticale à ces mécanismes de la colonne vertébrale a été expérimentalement impliqué dans les tâches qui nécessitent des ajustements posturaux anticipés 9 et atteignant 10, ainsi que l'intensification 10 précise.
En outre, la plupart des dommages neurologiques est asymétrique; par exemple, accident vasculaire cérébral provoque hemiparesis, à savoir, la faiblesse sur un côté du corps, ce qui conduit à une allure asymétrique 11 -. 14. L'asymétrie de la marche hémiplégique est produite par spatiotempor asymétriquel'activation des muscles al manifeste le plus nettement dans le raccourcissement de la phase d'appui associée extenseur et l'allongement de la phase d'oscillation associée fléchisseur du cycle de l'étape sur le côté parétique 15,16. Cette tendance n'a pas encore été exploré à travers une gamme de vitesses de locomotion chez les animaux sains ou parétiques. Dans la présente étude, nous avons utilisé l'analyse des caractéristiques de durée de la phase 17 qui décrit la relation entre la durée de battants ou stance phases en fonction de la durée de cycle à chaque étape. Le modèle de régression linéaire obtenu est ensuite décrite plus en détail par une analyse de l'asymétrie dans toutes les branches.
Nous rapportons une nouvelle méthode à faible coût pour évaluer l'activité de descendre entrées corticales dans le système moteur des animaux quadrupèdes basé sur une tâche précise stepping locomoteur. Cette tâche est conçu pour défier le cortex moteur en imposant des exigences sur le placement des pieds sur une plage naturelle de vitesses de marche. en outre, Les exigences pieds placement sont manipulés pour contester préférentiellement du côté gauche ou droit du système de moteur. Dans une tâche de locomotion semblable, Metz & Whishaw (2009) ont examiné les taux d'échec, le nombre d'étapes manquées sur passerelle échelon irrégulière, chez les rats. Notre méthode est complémentaire à cette étude précédente, et il détaille la qualité du contrôle de phase dans "réussie" 18 étapes.
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.
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