对比度增强记录 (PrAnCER) 的爪打印分析:用于评估电机缺陷的低成本、开放访问自动步态分析系统

我们提出了一个新的步态分析系统，是一个用户友好，负担得起，准确的替代商业步态系统。在正确的照明下使用半透明地板会产生高对比度的爪印，同时遮挡动物的身体。我们的系统可用于评估各种损伤和疾病模型中的运动功能，如脊髓或神经损伤、神经退行性疾病和神经肌肉疾病。

我们的步态设备和自动化程序 PrAnCER 都可以轻松适应不同的设置或动物模型。要设置步态分析走道，请将透明有机玻璃封闭走道放在透明有机玻璃地板上，用一块 16 磅重的草带剪裁到与走道相同的宽度覆盖地板。然后，将至少 30 帧/秒帧速率的摄像机放在走道正下方，以捕获轨道中间，并固定一条 12 伏发光二极管灯，每英尺有 18 个发光二极管，距离走道大约 2 英寸远，距离走道地板上方 1 英寸，以消除轨道。

要习惯动物到走道，将老鼠回家的笼子放在步态走道尽头的表面，作为目标箱，让老鼠从手向下走道的长度走到家笼。老鼠通常会在走道的尽头停下来四处看看，然后跳进家里的笼子里。如果老鼠离开走道的时间超过一分钟，请轻轻推一下，鼓励动物进入家笼。

如果老鼠转身，用一小块有机玻璃挡住走道的开始端。当大鼠在不结冰的情况下以稳定的步伐穿过走道时，请调整网络摄像头软件上的设置，以实现爪印的最清晰图像，并单独记录每次运行，并适当地标记运行，以便与自动分析程序一起使用。在确认脐红上没有斑点或碎屑后，在大鼠进入走道前几秒钟开始记录，并在大鼠离开走道进入家庭笼子后停止。

请务必确保录制的视频至少捕获连续四个步骤，这些步骤没有暂停或加速度，以准确反映动物的运动功能。每只老鼠后用乙醇擦拭走道，根据需要更换脐带。要分析步态录制，请将要分析的所有视频放在单个文件夹中，并运行对比增强型录音（即 PrAnCER、Python 脚本）的爪印分析。

在弹出式菜单中，单击选择一个文件夹以选择视频文件夹，并根据需要为分析选择适当的自定义选项。完成后单击"继续"。要定义走道图像上感兴趣的区域，请左键单击以定义上边缘，右键单击以定义下边缘。

如果显示的框正确，请按 N 继续。程序将自动运行。PrAnCER 完成后，单击终端中进入以终止程序。

然后，通过运行 Python 脚本、盖特编辑器图形用户界面并选择每个视频相应的 MP4 文件，手动查看 PrAnCER 输出的图像。必要时更正任何错误识别或合并的打印件。要提取空间和时间步态参数，请运行 Python 脚本参数分析器，然后选择要分析的后打印数和要分析的视频文件夹。

然后，单击继续输出包含许多常见步态参数的每个视频的 csv 文件。虽然与手动评分不一样，但 PrAnCER 的精度很高，并生成可靠的步态测量。此处显示了一组控制视频的结果，以便进行比较。

PrAnCER 的步长分析与手动评分没有显著差异，但在支撑测量的基数上观察到显著差异。这可能是由于居中选择的差异，而不是检测错误。在用高剂量卤素治疗的动物中，观察到步长和最大接触面积显著增加。

给予低剂量卤素的动物也表现出姿态持续时间和最大接触面积显著增加。此外，在支撑基位、最大接触面积和间位距离步态参数中，高剂量和低剂量哈洛佩里多条件之间存在显著差异。虽然 PrAnCER 已经分析了许多常见的时态性参数，但可以修改代码以评估用户所需的任何其他步态特征。

我们希望我们的系统将使研究人员更容易获得步态分析，他们希望以简单而经济的方式测量运动功能。