Ringraziamo i guardiani animali presso la struttura animale di ENI per aiuto con l'allevamento e Dr. Nuno Raimundo per commenti utili sul manoscritto. I.M. è supportato dalle sovvenzioni dalla Fondazione di ricerca tedesca (DFG) attraverso il centro di ricerca collaborativa SFB-889 (progetto A8) e SFB-1190 (progetto P02) ed Emmy Noether Young Investigator Award (1702/1). C.m.r. è supportato dalla compagnia dalla scuola di specializzazione di Gottinga per neuroscienze, biofisica e bioscienze molecolari (GGNB).

Tutti gli esperimenti sugli animali segnalati qui sono condotte secondo le linee guida europee per il benessere animale (2010/63/UE) con approvazione Niedersächsisches Landesamt für Verbraucherschutz und Lebensmittelsicherheit (LAVES), numero di registrazione 14 / 1701.
1. studio di progettazione
<ol><li>Come il lavoro di comportamento animale richiede un'attenta pianificazione, considerare i seguenti parametri durante la progettazione dell'esperimento.<ol>
<li>Numero di animali necessari per ogni gruppo.<ol>
<li>Utilizzare un software statistico (ad es., PASS, EDA o GPower) per calcolare la dimensione di gruppo richiesto. Nota: La dimensione del gruppo dipende la variazione tra gli animali e la severità del fenotipo. Per l'analisi cinematica di andatura, il numero dei topi è di solito 10-20 per ogni gruppo.</li>
		</ol>
</li>
		<li>Sesso degli animali sperimentali.<ol>
<li>Considerare l'effetto dei livelli di estrogeno sull'esperimento, a seconda del ceppo animale. Nota: Molti studi di comportamento si concentrano su maschi al fine di evitare l'influenza dei livelli di estrogeno sull'esperimento. Queste influenze sono più o meno forte a seconda del ceppo animale.</li>
			<li>Se verranno utilizzati entrambi i sessi, test per l'influenza del sesso e valutare i due sessi in modo indipendente quando necessario.</li>
		</ol>
</li>
		<li>Età degli animali sperimentali.<ol>
<li>Se solo una tantum punto è necessario, utilizzare animali adulti (2 mesi di età, o più).</li>
			<li>Selezionare parecchi punti di tempo, quando il cambiamento nel comportamento del motore con l'avanzare dell'età è da studiare. Il punto più in anticipo di tempo possibile è di 1 mese, dopo topi sono svezzati dalle loro madri. Testare gli animali a intervalli regolari, ad esempio, ogni 1, 2 o 3 mesi.</li>
		</ol>
</li>
	</ol>
</li>
	<li>Richiedere l'autorizzazione dalle autorità locali per eseguire il test del comportamento animale.</li>
	<li>Fare piani per procurare animali da esperimento.<ol>
<li>Fare un piano di allevamento o contattare un distributore animale in modo tempestivo, in modo che abbastanza animali da esperimento sono disponibili il giorno quando iniziare gli esperimenti.</li>
		<li>Consentire agli animali di habituate per una settimana se sono tenuti in una nuova camera/impostazione durante gli esperimenti.</li>
	</ol>
</li>
</ol>2. registrazione video
Nota: Per illustrare l'utilizzo dell'analisi di andatura cinematica, qui un sistema di imaging disponibile in commercio con il suo accompagnamento imaging e software di analisi (Vedi Tabella materiali) sono usati.
<ol><li>Avviare il computer e il software di imager.</li>
	<li>Determinare lo stato di salute e il benessere di ogni animale di osservarlo nella sua gabbia a casa e pesa su una bilancia.</li>
	<li>Quando necessario, applicare delicatamente il dito rosso vernice per le zampe dell'animale con un pennello. Consentire la vernice si asciughi per ~ 5 min in una gabbia pulita ricambio. Nota: Evitare di pittura dell'addome dell'animale, come la vernice viene utilizzata per migliorare il contrasto tra le zampe e il corpo. È utile avere vernice nera dito comodo per le correzioni. Questo passaggio è necessario per gli animali con pelliccia marrone, o nel caso le zampe sono state tatuate per l'identificazione. Se scelto di dipingere le zampe di un animale, tutti gli animali del gruppo stesso e il gruppo di controllo devono essere disegnate come bene.</li>
	<li>Impostare la velocità del tapis roulant sul pannello di destro superiore dell'apparecchio; Se verrà applicato più di una velocità di marcia, prima di avviare con velocità più lenta.</li>
	<li>Metti l'animale nella camera di prova (evitare le code o zampe di bloccaggio quando la chiusura della camera). Coprire la camera con un panno scuro e consentire ogni animale regolare per 1-2 min.</li>
	<li>Accendere la luce nella camera di prova ruotando il commutatore rotativo luce tapis roulant nella posizione "on". Girare l'interruttore rotante di tapis roulant su "Inoltra" per avviare il tapis roulant, quindi fare clic sul pulsante "Registra" nel software imager. Nota: Mentre il tapis roulant è in esecuzione, è importante osservare le performance animali attentamente e costantemente: arrestare il tapis roulant immediatamente se l'animale non può tenere il passo con la velocità del tapis roulant, o mostra sintomi secondari non correlati alla locomozione (per esempio, crisi epilettiche). Condizioni di prova potrebbero essere necessario essere riadattato.</li>
	<li>Quando l'animale funziona stabile (nessun rapido sfugge ai lati, anteriore o posteriore), registrare per almeno 5 s prima di arrestare il tapis roulant. Interrompere la registrazione facendo clic su "stop" sul software imager e ruotare la manopola di tapis roulant nella posizione "off". Nota: Per evitare il funzionamento instabile degli animali può essere utile per far loro eseguire per alcuni secondi, o per permettere loro di correre nella direzione opposta (ruotando il selettore di tapis roulant per "invertire" invece di "forward").</li>
	<li>Fare clic sul pulsante "elaborazione" nel software imager per aprire un menu in cui può essere impostate all'inizio e il punto finale della sezione video (da utilizzare per l'analisi). Per effettuare questa operazione, utilizzare il dispositivo di scorrimento nella parte inferiore dello schermo per navigare attraverso il video.</li>
	<li>Per selezionare il punto di tempo corrente come il punto iniziale o finale, fare clic su "da n # fotogramma" e "a" rispettivamente. Assicurarsi che la sezione contiene almeno 7 passaggi/zampa (14 passi in totale) dell'animale in esecuzione stabile a una velocità costante.</li>
	<li>Immettere l'identificazione dell'animale, data di nascita, peso e sesso. Salvare i dati su una posizione desiderata sul computer o sul server. Fare clic su "fotocamera" per tornare all'interfaccia di registrazione.</li>
	<li>Se più velocità in esecuzione devono essere registrate, ripetere i passaggi da 2.6-2.10 con la velocità desiderata. Prima di registrare il video successivo, assicurarsi che la vernice rossa è ancora presente sulla zampa, altrimenti ripetere il punto 2.3.</li>
	<li>Dopo la registrazione, rilasciare l'animale alla sua gabbia a casa. Dopo la rimozione di un animale, pulire il nastro accuratamente con acqua e sapone, seguito da disinfettante per prepararla per il prossimo animale sperimentale.</li>
</ol>3. video Processing
<ol><li>Avviare il software di analisi e fare clic su "Seleziona cartella di studio" per selezionare la cartella con i video registrati.</li>
	<li>Selezionare un video, o diversi video che possa essere trattati consecutivamente e clicca su "Vai".</li>
	<li>Utilizzare la funzione di "ridisegnare" per selezionare l'area in cui è in esecuzione il mouse; Questa sezione dovrebbe contenere solo il mouse e sfondo bianco.</li>
	<li>Se in precedenza è stata utilizzata la funzione "reverse" tapis roulant, scegliere "verifica se il naso del soggetto è alla vostra destra >>>" a specchio il video dato che il software è progettato per analizzare solo gli animali in esecuzione a sinistra. Fare clic su "Accetto" per procedere.</li>
	<li>Utilizzare la funzione "refresh" per vedere la maschera predefinita e stampa che rileva il software della zampa. Nota: Il video originale viene visualizzato sulla sinistra, e un'immagine in bianco e nero delle stampe della zampa proposto è sulla destra.</li>
	<li>Immettere i valori nelle caselle "lunghezza" e "larghezza" per modificare la maschera che esclude la zona rossa intorno al muso dell'animale per analisi; come il colore è simile per le zampe, non mascherare quella zona ha potuto provocare il software accidentalmente classificare la zona del muso come una zampa.</li>
	<li>Regolare i cursori "filtro rumore" e "filtro pelliccia e macchie scure" per ottimizzare la stampa bianco e nero della zampa. Impostare il dispositivo di scorrimento "filtro rumore" a ~ 800-950 per animali neri e a ~ 700-800 animali marrone o bianco, a seconda del colore esatto pelliccia dell'animale. Selezionare "ok" quando le impostazioni sono soddisfacenti. Nota: Il dispositivo di scorrimento "filtro pelliccia e macchie scure" dipende su come "rossa" la zampa è. Per le zampe verniciate, il valore è di solito circa 100-120 e per le zampe non verniciate il valore migliore è circa 50-100. Queste impostazioni dipendono le sfumature di colore della pelliccia e zampe e devono essere ottimizzate per ogni animale. La stampa della zampa del bianco e nero dovrebbe avere chiare rappresentazioni delle zampe con poco rumore di fondo possibile.</li>
	<li>Selezionare uno o diversi video che passato il primo adeguamento (etichettato con "@ @" prima il nome del video) e selezionare la funzione "vanno" per avviare l'analisi di questi video. Nota: L'analisi prende 2-5 minuti per ogni video. È possibile eseguire l'analisi di diversi video durante la notte, dal momento che questo passaggio non richiede alcun input da sperimentatore.</li>
	<li>Selezionare un video analizzato (etichettato con "@ @ @") e clicca su "Vai". Si noti che l'area di zampa (in cm2) a contatto con la cintura nel corso del tempo (andatura dinamica) per ogni zampa separata può ora essere visto. Per confrontare il video originale e la stampa per un'area selezionata della zampa calcolato, utilizzare la funzione "play video".</li>
	<li>Utilizzare i seguenti strumenti (tre) per correggere piccoli errori commessi dal software.<ol>
<li>Utilizzare l'opzione "corretta" per eliminare un segnale sbagliato, per esempio, quando il software registra un segnale anche se la zampa corrispondente non è a contatto con la cinghia. Fare clic una volta per ingrandire l'area pertinente e segna il bordo sinistro dell'oggetto da rimuovere con il secondo clic e il bordo destro con il terzo clic.</li>
		<li>Utilizzare l'opzione "Connetti" per combinare due segnali, ad esempio, quando nessun segnale viene registrato per alcuni fotogrammi, anche se la zampa è a contatto con la cinghia. Fare clic una volta per ingrandire l'area pertinente e fare doppio clic al centro i due oggetti per combinare.</li>
		<li>Utilizzare l'opzione "Elimina" per rimuovere i punti di tempo dall'analisi completamente. Utilizzare questa opzione solo se l'errore non può essere risolto con la "corretta" o "collegare" funzione, ad esempio, quando un segnale dalla zampa zampa anteriore sinistra è accidentalmente registrato per la zampa sinistra dell'arto. Fare clic una volta per ingrandire l'area pertinente e segna il bordo sinistro dell'area da rimuovere con il secondo clic e il bordo destro con il terzo clic. Nota: Gli strumenti possono essere utilizzati solo per correggere piccoli errori; guasti sistematici (ad esempio, se il segnale da una zampa era estremamente debole) non possono essere corretti: il video dovrebbe essere esclusi dall'analisi e la registrazione dell'animale rispettiva ripetuta, quando possibile. Nota che l'opzione "Riproduci video" non è più disponibile dopo la "corretta", "collegamento" o "Elimina" opzione è stato utilizzato, e facendo clic sul pulsante "Annulla" verrà reimpostato tutti i 3 strumenti di editing.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Selezionare "arto avanti" per procedere attraverso i 4 membra; Quando "arto successivo" viene selezionato dopo l'ultima zampa, il software viene completata l'analisi e Mostra i risultati per questo animale su 4 schermi.</li>
</ol>4. analisi del passo
<ol><li>Quando vengono analizzati tutti i video da un esperimento, selezionare tutti i video e fare clic su "ri-organizzare i risultati" per esportare i risultati (un elenco di parametri nei file di foglio di calcolo).</li>
	<li>Aprire il file con il finale "reorganized_stride_info" e aggiungere informazioni che non sono incluso in questo foglio di calcolo: gruppo di informazioni (ad es., genotipo, trattamento), l'età e le misure di larghezza e lunghezza degli animali che vengono salvate in un altro file di foglio di calcolo con il finale "SFI_TFI_PFI_reorganized_stride_info."</li>
	<li>Normalizzare i parametri di andatura animale larghezza o lunghezza, ove necessario, ad esempio, SL alla lunghezza degli animali e SW alla larghezza degli animali.</li>
	<li>Ordinare i risultati di gruppo, età e velocità di esecuzione: analizzare tutte queste condizioni in modo indipendente. Nota: Diverse età o velocità di corsa non può essere combinati all'interno di uno stesso gruppo.</li>
	<li>Calcolare i valori di media (media), deviazione standard ed errore standard della media per ogni parametro per tutte le condizioni sperimentali.</li>
	<li>Effettuare analisi statistiche, secondo il disegno sperimentale, ad esempio, utilizzare una coda 2 t-test per confrontare animale mutante/trattati una wild-type (WT) / controllo o ANOVA per confrontare diversi gruppi indipendenti.</li>
	<li>Sguardo a tutti i parametri misurati: è utile tracciare ogni parametro per visualizzare meglio i risultati. Se ci sono differenze statistiche in un dato parametro, verifica se altri parametri dipendenti modificare corrispondentemente. Nota: ad esempio, se la SL è diminuita significativamente in un determinato gruppo di prova, questo causerà una maggiore frequenza di falcata (poiché la velocità di esecuzione è lo stesso) e può provocare un aumento SW (al fine di mantenere la postura stabilità).</li>
	<li>Selezionare i parametri che sono più rilevanti per un modello, e/o sono paragonabili alle osservazioni nella malattia umana. Per una presentazione, creare video rappresentante per ciascun gruppo e li integrano di grafici che mostrano la lettura per i parametri rilevanti, poiché i cambiamenti di andatura sottile spesso non sono evidenti dai video.</li>
</ol>5. risoluzione dei problemi
Nota: Alcuni animali, soprattutto i modelli di mouse con un fenotipo di ansia, possono avere difficoltà a eseguire anche un compito semplice come correre su un tapis roulant. Di seguito sono passaggi che possono essere adottate per i livelli più bassi di ansia e incoraggiano la corsa.
<ol><li>L'assuefazione e l'esecuzione positiva.<ol>
<li>A 2-3 giorni prima della prima prova, posizionare il mouse nella camera di prova, coprire con un panno scuro e lasciare la luce spenta. Lasciare che il mouse regolare al nuovo ambiente per un minimo di 5 ~ Aggiungi chow o burro di cioccolato/dado (ad es., Nutella) per la camera di prova in modo che può formare un'associazione positiva.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Negativo l'applicazione di limite di aria soffi/posteriore.<ol>
<li>Topi non piace sbuffi d'aria o un movimento dietro di loro e verranno eseguito dal disturbo. Per motivare in esecuzione, utilizzare sbuffi d'aria mite, o movimento ritmico della barra flessibile che forma il limite posteriore della camera di prova, per incoraggiare il mouse a correre verso la parte anteriore della camera di prova.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Avvio lento.<ol>
<li>Durante il test di velocità in esecuzione, avviare il tapis roulant a bassa velocità e poi lentamente aumentare la velocità del tapis roulant verso la condizione di test desiderata.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Ridurre al minimo la libera circolazione.<ol>
<li>La lunghezza di camera di prova è limitata da due barre regolabili nella parte anteriore e posteriore. Se un animale prova tiene il passo con la velocità di esecuzione, ma non viene eseguito costantemente, limitare la lunghezza della camera per provocare il funzionamento più costante.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Se le suddette misure non sono corretto, è necessario registrare in esecuzione il giorno successivo. Se l'animale si rifiuta ancora di eseguire dopo la prova su tre giorni, registrare questo come l'individuazione ed escludere l'animale da ulteriori test. Nota: I risultati dell'analisi di andatura dipendono dalla buona qualità registrazione video. Non c'è alcun motivo per escludere video durante l'analisi, se i video sono stati registrati con attenzione. Se la qualità video è insufficiente, diventerà evidente durante il passaggio 3.6 quando vengono impostati i parametri per la creazione della stampa digitale zampa. Se compare in qualsiasi altra parte del corpo tranne le zampe e il muso rossa (per esempio, a causa del pelo manca intorno genitali o gli spruzzi di vernice dito sull'addome), la qualità si riduce notevolmente. Le regolazioni nel passaggio 3.6 permettono di correggere solo piccoli problemi e se questo non può portare il video a un rapporto segnale/rumore accettabile, il video deve essere esclusa dall'analisi e registrazione deve essere ripetuto. Pertanto, si consiglia di analizzare il video subito dopo le registrazioni vengono effettuate.</li>
</ol>

Gli autori non dichiarano concorrenti interessi finanziari.

Studiare la coordinazione motoria è un approccio utile nella caratterizzazione di modelli di malattie neurodegenerative, soprattutto per le malattie come PD in cui coordinazione motoria è gravemente colpiti. Con l'aiuto di un test funzionale di analisi cinematica andatura, possiamo identificare sottili cambiamenti nell'andatura degli animali al momento della comparsa di problemi di locomozione, o nei modelli con debole neurodegenerazione e quindi relativamente modesto fenotipo. Data l'ampia gamma di fenotipi in vari mo...

Malattie neurodegenerative impongano un onere significativo per i pazienti, le famiglie e la società e diventeranno ancora più preoccupante come aumento della speranza di vita, e la popolazione mondiale continua ad invecchiare. Uno dei sintomi più comuni di malattie neurodegenerative sono problemi di mobilità e dell'equilibrio. Così, la caratterizzazione del comportamento del motore nell'invecchiamento dei mammiferi (ad es., roditore) modelli e/o modelli che mostrano fenotipi neurodegenerative, è un prezioso strumento per dimostrare l'importanza in vivo del modello animale specifico (s), o terapeutico trattamenti che mirano a migliorare i sintomi della malattia. Quasi ogni approccio per il trattamento di malattie neurodegenerative in definitiva richiede il test in un modello animale prima dell'inizio di una sperimentazione clinica nell'uomo. Pertanto, è fondamentale avere test di comportamento affidabile, riproducibile, che può essere utilizzato per quantificare costantemente fenotipi rilevanti per la malattia lungo progressione di età, al fine di garantire che un farmaco candidato, che ha mostrato potenziale in un modello in vitro , può effettivamente migliorare il fenotipo in un animale vivente.
Uno degli aspetti della valutazione del comportamento del motore nei roditori è analisi cinematica di andatura, che può essere eseguita da VPI (anche chiamato piano ventrale Videografia)1,2. Questo metodo stabilito capitalizza la registrazione continua della parte inferiore dei roditori a piedi sulla cima di un tapis roulant motorizzato e trasparente cintura1,2,3,4. Analisi del video feed dati crea "digitale paw prints" di tutte e quattro le membra che dinamicamente e in modo affidabile ricapitolano a piedi modello di roditore, come originariamente descritto da Kale et al. 2 e Amende et al. 3.
Il principio dell'analisi di andatura basata su formazione immagine è di misurare l'area di zampa a contatto con il nastro nel corso del tempo, per ogni zampa individuo. Ogni posizione è rappresentata da un aumento nella zona di zampa (in fase di frenata) e una diminuzione nella zona di zampa (in fase di propulsione). Segue la fase di oscillazione in cui viene rilevato alcun segnale. Swing e atteggiamento insieme formano una falcata. Oltre ai parametri di dinamiche di andatura, parametri di postura possono essere estratta anche dai video registrati. Parametri di esemplari e la loro definizione sono elencati nella tabella 1 e includono larghezza stance (SW; la distanza combinata tra le zampe anteriori o posteriori e l'asse del muso-coda), lunghezza (SL; distanza media tra due passi della zampa stessa) della falcata o paw posizionamento angolo (l'angolo della zampa all'asse del muso-coda). I dati di dinamiche andatura e postura consentono di trarre conclusioni sull'equilibrio degli animali (dai parametri di postura e la loro variabilità diversi passi) e coordinamento (dai parametri di dinamiche di andatura). Altri parametri, come coefficiente di atassia (la variabilità di SL calcolata da [(max. SL−min. SL) / dire SL]), dell'arto ha condiviso la posizione (tempo che entrambi gli arti posteriori sono a contatto con la cinghia), o trascinamento della zampa (superficie totale della zampa alla cintura da completo posizione a zampa Lift-off) può anche essere estratta e sono stati segnalati per essere cambiato in vari neurodegenerative di Sease modelli5,6,7,8 (Vedi tabella 1).
<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always"><tbody>
<tr>
<td>Parametro</td>
			<td>Unità</td>
			<td>Definizione</td>
		</tr>
<tr>
<td>tempo di oscillazione</td>
			<td>MS</td>
			<td>durata di tempo che la zampa non è a contatto con la cinghia</td>
		</tr>
<tr>
<td>tempo di presa di posizione</td>
			<td>MS</td>
			<td>durata di tempo che la zampa è a contatto con la cinghia</td>
		</tr>
<tr>
<td>freno di %</td>
			<td>% del tempo di presa di posizione</td>
			<td>percentuale del tempo di presa di posizione che le zampe sono in fase di freno</td>
		</tr>
<tr>
<td>spingere %</td>
			<td>% del tempo di presa di posizione</td>
			<td>percentuale del tempo di presa di posizione che le zampe sono in fase di propulsione</td>
		</tr>
<tr>
<td>larghezza di presa di posizione</td>
			<td>cm</td>
			<td>distanza combinato dalle zampe anteriori o posteriori all'asse del muso-coda</td>
		</tr>
<tr>
<td>lunghezza della falcata</td>
			<td>cm</td>
			<td>distanza media tra due passi della stessa zampa</td>
		</tr>
<tr>
<td>frequenza di falcata</td>
			<td>passi/s</td>
			<td>numero di passi completi al secondo</td>
		</tr>
<tr>
<td>angolo di posizionamento di zampa</td>
			<td>deg</td>
			<td>angolo della zampa rispetto all'asse del muso-coda dell'animale</td>
		</tr>
<tr>
<td>coefficiente di atassia</td>
			<td>a.u.</td>
			<td>Variabilità di SL calcolato da [(max SL-min SL)/media SL]</td>
		</tr>
<tr>
<td>posizione condivisa %</td>
			<td>% della posizione</td>
			<td>tempo di atteggiamento dell'arto ha condiviso; momento in cui entrambi gli arti posteriori sono a contatto con la cinghia allo stesso tempo</td>
		</tr>
<tr>
<td>trascinamento di zampa</td>
			<td>mm2
</td>
			<td>superficie totale della zampa alla cintura da completo posizione a zampa a sollevamento</td>
		</tr>
<tr>
<td>caricamento dell'arto</td>
			<td>cm2
</td>
			<td>MAX dA/dT; tasso massimo di cambiamento di zona zampa nella fase di rottura</td>
		</tr>
<tr>
<td>variabilità di angolo di passaggio</td>
			<td>deg</td>
			<td>deviazione standard dell'angolo tra hind zampe in funzione della SL e SW</td>
		</tr>
</tbody></table>Tabella 1. Definizione dei parametri di andatura chiave che possono essere testati da formazione immagine piano ventrale.
Valutare il comportamento del motore di modelli di roditori per le malattie neurodegenerative può essere difficile a seconda della gravità del fenotipo di un modello specifico ad una certa età. Diverse malattie, più prominente PD, Visualizza forte comportamento motorio (locomozione) deficit, sia nei pazienti e nei modelli animali. Uno dei quattro sintomi chiavi nel PD è bradicinesia, che progredisce con l'invecchiamento e si manifesta in disabilità grave andatura già nelle prime fasi della PD9. Gli studi del modello PD acuto, roditori trattati con 1-methyl-4-phenyl-1,2,3,6-tetrahydropyridin (MPTP), hanno già usato VPI andatura analisi10,11,12. Tuttavia, data la natura acuta di questo modello, questi studi non affrontano la progressione senile di deficit motori. Parecchi studi recenti hanno condotto analisi di andatura in topi invecchiati con cambiamenti neurodegenerative, ad esempio13,14,15, sottolineando l'importanza di comprendere la progressione di malattia con l'avanzare dell'età .
Oltre ai deficit motori, modelli animali di malattie neurodegenerative spesso hanno difficoltà di messa a fuoco sulle mansioni in esame e visualizza prominenti danni conoscitivi, in particolare con l'avanzare dell'età. Tale un fenotipo possa influenzare il risultato delle prove di comportamento motorio. Vale a dire, uno dei test più ampiamente usato per esaminare i deficit del motore, il rotarod test16, si basa sulla cognizione, attenzione e sforzo17,18. Mentre la volontà di camminare su un tapis roulant motorizzato dipende anche da questi fattori, la lettura registrata è in esecuzione, che è una caratteristica più standardizzata e molto meno influenzato dalla cognizione alterata. Effetti dello stress e attenzione potrebbero essere visibili in parametri specifici, come il tempo di oscillazione/atteggiamento per lo stress e SL per attenzione19,20, ma non in generale abilità corrente.
Ulteriormente l'approccio di analisi cinematica andatura offre il vantaggio di avere opzioni per regolare la sfida per i modelli del roditore. Il tapis roulant con inclinazione regolabile e velocità permette a piedi di velocità da 0,1 - 99,9 cm/s, così che i roditori con grave disabilità a piedi possono essere ancora in grado di eseguire a bassa velocità (~ 10 cm/s). Animali con problemi di vista non possono essere misurati a correre più veloci velocità (30 - 40 cm/s). L'osservazione di animali siano o meno in grado di eseguire a una certa velocità fornisce un risultato di per sé. Ulteriormente, il roditore può essere inoltre contestato per eseguire su un piano inclinato o giù un declino, inclinando il tapis roulant per un angolo desiderato con l'aiuto di un goniometro, o collegando una slitta ponderata a zampe di topo o ratto.
Oltre a numerosi studi di singole proteine che sono mutati in pazienti, c'è una recente crescente consapevolezza dei legami tra endocitosi difettoso processo e neurodegenerazione13,21,22, 23,24,25,26,27,28. Modelli con livelli ridotti di endophilin-A murini (d'ora in poi endophilin), un giocatore chiave in entrambi endocytosis clathrin-mediato13,21,29,30,31 , 32 , 33 , 45 ed endocitosi clatrina-indipendente34, sono stati trovati per mostrare neurodegenerazione e danni età-dipendenti in attività locomotrice13,21. Tre geni codificano la famiglia delle proteine endophilin: endophilin 1, endophilin 2 ed endophilin 3. In particolare, il fenotipo risultante dalla deplezione delle proteine endophilin varia notevolmente a seconda del numero dei dispersi endophilin geni13,21. Mentre triple knock-out (KO) di tutti i geni di endophilin è letale solo poche ore dopo la nascita e topi senza entrambi endophilin 1 e 2 non riescono a prosperare e morire entro 3 settimane dopo la nascita, singolo KO per una qualsiasi delle tre endophilins non mostra nessun fenotipo evidente per testate condizioni21. Altri genotipi mutanti endophilin mostrano ridotta durata della vita e sviluppano motorie con l'aumento dell'età13. Ad esempio, endophilin 1KO-2HT-3KO topi esposizione ambulante alterazioni e problemi di coordinazione motoria (come provato da rotarod e analisi cinematica di andatura) già a 3 mesi dell'età, mentre loro littermates, endophilin 1KO-2WT-3KO animali, visualizzare un significativo riduzione nella coordinazione motoria solo a 15 mesi di età13. A causa della grande diversità dei fenotipi in questi modelli, è necessario identificare e applicare un test che può integrare una varietà di sfide corrispondente al motore dell'animale e la capacità di cognizione, come pure l'età. Qui, abbiamo dettaglio le procedure sperimentali che capitalizzare l'analisi cinematica andatura per valutare l'insorgenza e la progressione del motorie in un modello murino che mostra cambiamenti neurodegenerative (cioè, endophilin mutanti). Questo include andatura parametri di misura alle varie età e diversi livelli di gravità della disabilità di locomozione.

<table><tbody><tr><td>DigiGait</td><td>Mouse Specifics, Inc., Framingham, Massachusetts, USA</td><td></td><td>DigiGait Imager and Analysis Software are included with the hardware</td></tr><tr><td>non-transparent blanket or dark cloth</td><td></td><td></td><td>cover the test chamber to reduce the animal&#039;s feeling of exposure/stress</td></tr><tr><td>balance</td><td>e.g. Satorius</td><td></td><td>balance with 0.1 g accuracy and a maximum load of at least 100 g</td></tr><tr><td>red finger paint</td><td>e.g. Kreul or Staedtler</td><td></td><td>for increasing the contrast between paws and animal&amp;rsquo;s body</td></tr><tr><td>small paint brush</td><td></td><td></td><td>soft brush to apply finger paint to the animal paws</td></tr><tr><td>diluted detergent</td><td></td><td></td><td>for cleaning</td></tr><tr><td>disinfectant, e.g. Meliseptol or 70% ethanol</td><td>e.g. B.Braun</td><td></td><td>for desinfection</td></tr></tbody></table>

gait analysis of age-dependent motor impairments in mice with neurodegeneration

Test di comportamento motorio sono comunemente usati per determinare la rilevanza funzionale di un modello del roditore e per testare recentemente sviluppato trattamenti in questi animali. In particolare, l'analisi del passo permette riconquista malattia fenotipi rilevanti che sono osservati in pazienti umani, soprattutto nelle malattie di neurodegenerative che influiscono sulla capacità motorie come la malattia di Parkinson (MDP), morbo di Alzheimer (annuncio), amiotrofica sclerosi laterale (ALS) e altri. Nei primi studi lungo questa linea, la misura di parametri di andatura era faticoso e dipendeva da fattori che erano difficili da controllare (ad es., velocità, funzionamento continuo). Lo sviluppo piano ventrale (VPI) di sistemi di imaging reso fattibile per eseguire analisi di andatura a larga scala, rendendo questo metodo uno strumento utile per la valutazione del comportamento del motore nei roditori. Qui, presentiamo un protocollo approfondito di come utilizzare analisi cinematica di andatura per esaminare la progressione di età-dipendente di deficit motori in modelli murini di neurodegenerazione; linee del mouse con diminuzione dei livelli di endophilin, in cui neurodegenerative danno aumenta progressivamente con l'età, sono usate come esempio.

Per illustrare l'utilizzo dell'analisi di andatura cinematica, abbiamo effettuato analisi di andatura sui topi WT C57BL/6J con l'avanzare dell'età, come pure parecchie linee mutanti di endophilin, utilizzando software e strumentazione disponibile in commercio (consultare la tabella di di Materiali). In questa configurazione, una telecamera ad alta velocità sotto un tapis roulant trasparente riprende il funzionamento di un mouse (Figura 1A)....

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Gait Analysis of Age-dependent Motor Impairments in Mice with Neurodegeneration

In questo studio, dimostriamo l'uso dell'analisi cinematica andatura basato su piano ventrale di imaging per monitorare i cambiamenti sottili nella coordinazione motoria, come pure la neurodegenerazione con l'avanzare dell'età in modelli murini (ad es., endophilin mutante linee del mouse).

Analisi del passo di età-dipendente motorie in topi con il Neurodegeneration

Motor behavior tests are commonly used to determine the functional relevance of a rodent model and to test newly developed treatments in these animals. ...

gait-analysis-age-dependent-motor-impairments-mice-with

Research

JoVE Journal

Developmental Biology

11.8K Views.  European Neuroscience Institute (ENI). In questo studio, dimostriamo l'uso dell'analisi cinematica andatura basato su piano ventrale di imaging per monitorare i cambiamenti sottili nella coordinazione motoria, come pure la neurodegenerazione con l'avanzare dell'età in modelli murini (ad es., endophilin mutante linee del mouse).

Video: Gait Analysis of Age-dependent Motor Impairments in Mice with Neurodegeneration

Assessment of Motor Balance and Coordination in Mice using the Balance Beam

Brain injury, genetic manipulations, and pharmacological treatments can result in alterations of motor skills in mice. Fine motor coordination and balance can be assessed by the beam walking assay. The goal of this test is for the mouse to stay upright and walk across an elevated narrow beam to a safe platform. This test takes place over 3 consecutive days: 2 days of training and 1 day of testing. Performance on the beam is quantified by measuring the time it takes for the mouse to traverse the beam and the number of paw slips that occur in the process. Here we report the protocol used in our laboratory, and representative results from a cohort of C57BL/6 mice. This task is particularly useful for detecting subtle deficits in motor skills and balance that may not be detected by other motor tests, such as the Rotarod.

Deficits in fine motor coordination can be assessed with the balance beam test. Performance on the beam is quantified by the speed at which the beam is traversed and the number of times the mouse slips on the beam.

Valutazione del bilanciamento del motore e di coordinamento nei topi utilizzando la Balance Beam

Brain injury, genetic manipulations, and pharmacological treatments can result in alterations of motor skills in mice.  Fine motor coordination and ...

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Neuroscienze

Battery of Behavioral Tests Assessing General Locomotion, Muscular Strength, and Coordination in Mice

Behavioral testing is used in pre-clinical trials to assess the phenotypic effects and outcomes that a particular disease or treatment has on the animal&#39;s wellbeing and health. There are numerous behavioral tests that may be applied. We selected a test for general locomotion, the open field test (OFT); a test for muscular strength, the mesh test (MT); and a test for coordination, the rotarod test (RR). Testing can be accomplished on a weekly or monthly basis. As a test for general locomotion, the OFT works by objectively monitoring movement parameters while the mouse is in an open field apparatus. The field is generally a 2&#39; x 2&#39; box, and the movements are recorded through laser sensing or through video capture. The mouse is placed in the center of the open field and allowed to move freely for the test. The MT uses the latency for a mouse to fall off an inverted screen as a measure of muscular strength. A mouse is placed on a screen, which is inverted over a clear box, and is timed for their latency to fall. Three trials are performed, with the best of the three trials scored for that day. A score of 60 s is the maximum time a mouse is left inverted. Mice are given a 5-min rest period between mesh test trials. Lastly, an accelerated protocol on the RR assesses motor coordination and endurance. During a trial, a mouse walks on a rotating rod as it increases in speed from 4 rpm to 40 rpm over 5 min. The trial ends when the mouse touches the magnetized pressure sensor upon falling. Each mouse undergoes three trials, and the best trial is scored for that day. This combined behavioral data allows for the global assessment of mobility, coordination, strength, and movement of the test animals. At least two out of the three behavioral testing measures must show improvement for an animal to qualify as having overall improved motor function.

Behavioral testing is used in pre-clinical trials to assess the phenotypic effects of a disease or treatment on an animal's wellbeing. In order to globally assess motor functioning, we selected tests for general locomotion, muscular strength, and coordination: the open field test, the mesh test, and the rotarod test, respectively.

Batteria di comportamentali test valutazione generale locomozione, forza muscolare e coordinazione in topi

Behavioral testing is used in pre-clinical trials to assess the phenotypic effects and outcomes that a particular disease or treatment has on the ...

Comportamento

Low-Cost Gait Analysis for Behavioral Phenotyping of Mouse Models of Neuromuscular Disease

Measurement of animal locomotion is a common behavioral tool used to describe the phenotype of a given disease, injury, or drug model. The low-cost method of gait analysis demonstrated here is a simple but effective measure of gait abnormalities in murine models. Footprints are analyzed by painting a mouse&#8217;s feet with non-toxic washable paint and allowing the subject to walk through a tunnel on a sheet of paper. The design of the testing tunnel takes advantage of natural mouse behavior and their affinity for small dark places. The stride length, stride width, and toe spread of each mouse is easily measured using a ruler and a pencil. This is a well-established and reliable method, and it generates several metrics that are analogous to digital systems. This approach is sensitive enough to detect changes in stride early in phenotype presentation, and due to its non-invasive approach, it allows for testing of groups across life-span or phenotypic presentation.

Footprint analysis is a low-cost alternative to digitized gait analysis programs for researchers quantifying movement abnormalities in mice. Because of its speed, simplicity, and longitudinal potential, it is ideal for behavioral phenotyping of mouse models.

Analisi dell'andatura a basso costo per la fenotipizzazione comportamentale dei modelli murini delle malattie neuromuscolari

Measurement of animal locomotion is a common behavioral tool used to describe the phenotype of a given disease, injury, or drug model. The low-cost method ...

Validazione di un modello murino della sindrome di Angelman mediante test comportamentali

Behavioral Characterization of an Angelman Syndrome Mouse Model

This manuscript describes a battery of behavioral tests available to characterize Angelman syndrome (AS)-like phenotypes in an established murine model of AS. We use the rotarod learning paradigm, detailed gait analysis, and nest building test to detect and characterize animal motor impairments. We test animal emotionality in the open field and elevated plus maze tests, as well as the affect in the tail suspension test. When AS mice are tested in the open field test, the results should be interpreted with care, since motor dysfunctions influence mouse behavior in the maze and alter activity scores.
The reproducibility and effectiveness of the presented behavioral tests has already been validated in several independent Uba3a mouse lines with different knockout variants, establishing this set of tests as an excellent validation tool in AS research. Models with the relevant construct and face validity will warrant further investigations to elucidate the pathophysiology of the disease and grant the development of causal treatments.

Autore in primo piano: una batteria di test comportamentali altamente riproducibili per convalidare un modello murino della sindrome di Angelman 

This manuscript presents a set of highly reproducible behavioral tests to validate an Angelman syndrome mouse model.

Caratterizzazione comportamentale di un modello murino con sindrome di Angelman

This manuscript describes a battery of behavioral tests available to characterize Angelman syndrome (AS)-like phenotypes in an established murine model of ...

Sagittal Plane Kinematic Gait Analysis in C57BL/6 Mice Subjected to MOG35-55 Induced Experimental Autoimmune Encephalomyelitis

Kinematic gait analysis in the sagittal plane has frequently been used to characterize motor deficits in multiple sclerosis (MS). We describe the application of these techniques to identify gait deficits in a mouse model of MS, known as experimental autoimmune encephalomyelitis (EAE). Paralysis and motor deficits in mice subjected to EAE are typically assessed using a clinical scoring scale. However, this scale yields only ordinal data that provides little information about the precise nature of the motor deficits. EAE disease severity has also been assessed by rotarod performance, which provides a measure of general motor coordination. By contrast, kinematic gait analysis of the hind limb in the sagittal plane generates highly precise information about how movement is impaired. To perform this procedure, reflective markers are placed on a hind limb to detect joint movement while a mouse is walking on a treadmill. Motion analysis software is used to measure movement of the markers during walking. Kinematic gait parameters are then derived from the resultant data. We show how these gait parameters can be used to quantify impaired movements of the hip, knee, and ankle joints in EAE. These techniques may be used to better understand disease mechanisms and identify potential treatments for MS and other neurodegenerative disorders that impair mobility.

Kinematic gait analysis in the sagittal plane yields highly precise information about how movement is executed. We describe the application of these techniques to identify gait deficits for mice subjected to autoimmune-mediated demyelination. These methods may also be used to characterize gait deficits for other mouse models featuring impaired locomotion.

Piano sagittale cinematica Gait Analysis nei topi C57BL/6 sottoposti a MOG35-55 indotto encefalomielite Autoimmune Sperimentale

Kinematic gait analysis in the sagittal plane has frequently been used to characterize motor deficits in multiple sclerosis (MS). We describe the ...

Automated Gait Analysis in Mice with Chronic Constriction Injury

The von Frey test is a classical method that has been widely used to examine the sensory function of neuropathic pain animals. However, it has some disadvantages such as subjective data and the requirement of a skilled, experienced experimenter. To date, a variety of modifications have improved the von Frey method, but it still has a few limitations. Recent reports have suggested that gait analysis produces more accurate and objective data from the neuropathic animals. This protocol demonstrates how to perform the automated gait analysis to determine the degree of neuropathic pain in mice. After several days of acclimation, the mice were allowed to walk freely on the glass floor to illuminate footprints. Then, quantification of the footprints and gait were performed through video clips with automatic analysis of various walking parameters, such as area of paw print, swing time, angle of paw, etc.
The main purpose of this study is to describe the methodology of automated gait analysis and briefly compare it with data from the classical sensory test using von Frey filament.

The precise assessment of pain response in a neuropathic animal model is critical to investigate the pathophysiology of pain diseases and develop new analgesics. We present a sensitive and objective method to determine the sensory function of the rodent hind paw by an automated gait analysis system.

Analisi automatizzata di andatura in topi con lesione da costrizione cronica

The von Frey test is a classical method that has been widely used to examine the sensory function of neuropathic pain animals. However, it has some ...

Assessment of Spontaneous Alternation, Novel Object Recognition and Limb Clasping in Transgenic Mouse Models of Amyloid-&#946; and Tau Neuropathology

Here we describe a staged, behavioral testing approach that can be used to screen for compounds that exhibit in vivo efficacy on cognitive and functional motor behaviors in transgenic mouse models of &#946;-amyloidosis and tauopathy. The paradigm includes tests for spontaneous alternation in a Y-maze, novel object recognition, and limb clasping. These tests were selected because they: 1) interrogate function of cognitive or motor domains and the correlate neural circuitry relevant to the human disease state, 2) have clearly defined endpoints, 3) have easily implementable quality control checks, 4) can be run in a moderate throughput format, and 5) require little intervention by the investigator. These methods are designed for investigators looking to screen compounds for activity in short-term and working memory tasks, or functional motor behaviors associated with Alzheimer's disease mouse models. The methods described here use behavioral tests that engage a number of different brain regions including hippocampus and various cortical areas. Investigators that desire cognitive tests that specifically assess cognition mediated by a single brain region could use these techniques to supplement other behavioral tests.

Described here is a staged, behavioral screening approach that can be used to screen for compounds that exhibit in vivo efficacy on cognitive and functional motor behaviors in transgenic mouse models of &#946;-amyloidosis and tauopathy. These methods are optimized to screen compounds for activity in short-term and working memory tasks.

Valutazione di alternanza spontanea, riconoscimento novello di oggetti e attacco degli arti nei modelli di topo transgenico Modelli di neuropathologia di Amiloide-β e Tau

Here we describe a staged, behavioral testing approach that can be used to screen for compounds that exhibit in vivo efficacy on cognitive and functional ...

Medicina

Automated Gait Analysis to Assess Functional Recovery in Rodents with Peripheral Nerve or Spinal Cord Contusion Injury

Peripheral and central nerve injuries are mostly studied in rodents, especially rats, given the fact that these animal models are both cost-effective and a lot of comparative data has been published in the literature. This includes a multitude of assessment methods to study functional recovery following nerve injury and repair. Besides evaluation of nerve regeneration by means of histology, electrophysiology, and other in vivo and in vitro assessment techniques, functional recovery is the most important criterion to determine the degree of neural regeneration. Automated gait analysis allows recording of a vast quantity of gait-related parameters such as Paw Print Area and Paw Swing Speed as well as measures of inter-limb coordination. Additionally, the method provides digital data of the rats&#8217; paws after neuronal damage and during nerve regeneration, adding to our understanding of how peripheral and central nervous injuries affect their locomotor behavior. Besides the predominantly used sciatic nerve injury model, other models of peripheral nerve injury such as the femoral nerve can be studied by means of this method. In addition to injuries of the peripheral nervous systems, lesions of the central nervous system, e.g., spinal cord contusion can be evaluated. Valid and reproducible data assessment is strongly dependent on meticulous adjustment of the hard- and software settings prior to data acquisition. Additionally, proper training of the experimental animals is of crucial importance. This work aims to illustrate the use of computerized automated gait analysis to assess functional recovery in different animal models of peripheral nerve injury as well as spinal cord contusion injury. It also emphasizes the method&#8217;s limitations, e.g., evaluation of nerve regeneration in rats with sciatic nerve neurotmesis due to limited functional recovery. Therefore, this protocol is thought to help researchers interested in peripheral and central nervous injuries to assess functional recovery in rodent models.

Automated gait analysis is a feasible tool to evaluate functional recovery in rodent models of peripheral nerve injury and spinal cord contusion injury. While it requires only one setup to assess locomotor function in various experimental models, meticulous hard- and soft-ware adjustment and training of the animals is highly important.

Analisi automatizzata dell'andatura per valutare il recupero funzionale nei roditori con lesione da contusione del nervo periferico o del midollo spinale

Peripheral and central nerve injuries are mostly studied in rodents, especially rats, given the fact that these animal models are both cost-effective and ...

Analisi del passo di età-dipendente motorie in topi con il Neurodegeneration

Riepilogo

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Valutazione del bilanciamento del motore e di coordinamento nei topi utilizzando la Balance Beam

Batteria di comportamentali test valutazione generale locomozione, forza muscolare e coordinazione in topi

Analisi dell'andatura a basso costo per la fenotipizzazione comportamentale dei modelli murini delle malattie neuromuscolari

Caratterizzazione comportamentale di un modello murino con sindrome di Angelman

Caratterizzazione comportamentale di un modello murino con sindrome di Angelman

Caratterizzazione comportamentale di un modello murino con sindrome di Angelman

Piano sagittale cinematica Gait Analysis nei topi C57BL/6 sottoposti a MOG35-55 indotto encefalomielite Autoimmune Sperimentale

Analisi automatizzata di andatura in topi con lesione da costrizione cronica

Valutazione di alternanza spontanea, riconoscimento novello di oggetti e attacco degli arti nei modelli di topo transgenico Modelli di neuropathologia di Amiloide-β e Tau

Analisi automatizzata dell'andatura per valutare il recupero funzionale nei roditori con lesione da contusione del nervo periferico o del midollo spinale