JoVE Logo
АВТОРЫ
СВЯЖИТЕСЬ С НАМИ

Войдите в систему

Для просмотра этого контента требуется подписка на Jove Войдите в систему или начните бесплатную пробную версию.

В этой статье

  • Резюме
  • Аннотация
  • Введение
  • протокол
  • Результаты
  • Обсуждение
  • Раскрытие информации
  • Благодарности
  • Материалы
  • Ссылки
  • Перепечатки и разрешения

Резюме

В этом исследовании мы продемонстрировать использование кинематической походка анализа, основанного на брюшной плоскости imaging для мониторинга тонкие изменения в двигательной координации, а также прогрессирование нейродегенеративные с возрастом в моделях мыши (например, endophilin мутант мыши линии).

Аннотация

Моторное поведение тесты обычно используются для определения функциональной значимости грызунов модель и для проверки недавно разработали процедуры в этих животных. В частности анализ походки позволяет улавливания болезни соответствующих фенотипов, которые наблюдаются у людей больных, особенно в нейродегенеративных заболеваний, которые влияют на моторных способностей как болезнь Паркинсона (PD), болезнь Альцгеймера (AD), боковой амиотрофический склероз (ALS) и др. В ранних исследованиях вдоль этой линии, измерение параметров походка был трудоемким и зависит от факторов, которые было трудно управления (например, запуск скорость, непрерывной работы). Разработка систем обработки изображений (VPI) брюшной плоскости сделал это возможным для выполнения анализа походки в крупных масштабах, что делает этот метод полезным инструментом для оценки моторного поведения в грызунов. Здесь мы представляем углубленное протокол о том, как использовать кинематическую походка анализа для изучения прогрессирования возраста зависимых моторного дефицита в моделях мыши нейродегенеративные; мыши линии с снижение уровня endophilin, в котором нейродегенеративных ущерб постепенно увеличивается с возрастом, используются в качестве примера.

Введение

Нейродегенеративные заболевания значительным бременем для пациентов, семей и общества и станет еще большую озабоченность как ожидаемая продолжительность жизни увеличивается, и численность населения мира продолжает возраста. Одним из наиболее распространенных симптомов нейродегенеративных заболеваний являются проблемы баланса и мобильность. Таким образом, Характеристика моторного поведения в старения млекопитающих (например, грызун) модели или модели показаны нейродегенеративных фенотипов, представляет собой ценный инструмент для демонстрации в естественных условиях актуальность конкретных животных моделей, или терапевтических процедуры, которые призваны улучшить симптомы болезни. Почти каждый подход к лечению нейродегенеративных заболеваний требует в конечном счете, тестирование в животной модели до начала клинических испытаний на людях. Таким образом крайне важно иметь надежную, воспроизводимое поведение тесты, которые могут использоваться для последовательно подсчитать болезни соответствующих фенотипов вдоль Возраст прогрессии, с тем чтобы обеспечить, что кандидат препарат, который показал потенциал в vitro модели, можно эффективно улучшить фенотип в живых животных.

Одним из аспектов оценки моторного поведения в грызунов является кинематической походка анализа, которая может быть выполнена ВПИ (также называемый брюшной плоскости видеосъемка)1,2. Этот метод установленных капитализирует на непрерывной записи в нижней части грызунов, ходьба на вершине прозрачной и моторизованный третбан ремня1,2,3,4. Анализ видео канал данных создает «цифровой лапы печатает «все четыре конечности, которые динамически и надежно пилки пешеходных шаблон грызунов, как первоначально описано Кале et al. 2 и Альменде и др. 3.

Принцип анализа походки на основе изображений является измерить область лапы при контакте с беговой дорожке пояса со временем, для каждого индивидуального лапы. Каждая позиция представляет увеличение в районе Лапа (в стадии торможения) и снижением в районе Лапа (силовой этап). Это сопровождается фазой, в котором сигнал не обнаружен. Качели и позицию вместе образуют шаг. Помимо параметров динамики походка поза параметры также могут быть извлечены из записанных видео. Образцовые параметры и их определения, перечислены в таблице 1 и включать позиции ширина (SW; комбинированных расстояние от носовой или задними лапами до оси морду хвост), длина (SL; среднее расстояние между двумя успехов же лапы) шага или лапу размещение угол (угол лапы к оси морду хвост). Осанка и походка динамика данные позволяют делать выводы о животных баланс (поза параметры и их изменчивость за несколько шагов) и координации (по параметрам динамика походки). Другие параметры, такие как коэффициент атаксия (SL изменчивость определяется [(Макс. SL−min. SL) / означает SL]), Задние конечности разделяют позицию время (время, обе задние конечности находятся в контакте с пояса), или лапы перетаскивания (Общая площадь лапы на поясе от полной позицию на лапу старт) также могут быть извлечены и были зарегистрированы изменения в различных нейродегенеративных ди sease модели5,6,,78 (см. таблицу 1).

ПараметрЕдиницаОпределение
Время свингаMSпродолжительность времени, которое лапы не соприкасается ремень
позицию времяMSпродолжительность времени, которое лапы соприкасается ремень
% тормоз% времени позициюпроцент времени позицию лапы находятся в стадии тормоз
продвинуть %% времени позициюпроцент времени позицию лапы находятся в фазе движения
позиции ширинасмКомбинированные расстояние до оси морду хвост от передние или задние лапы
Длина шагасмСреднее расстояние между двумя успехов же лапы
шага частотыуспехи/sколичество полный успехов в секунду
Лапа размещения уголГрадугол наклона лапой по отношению к оси морду хвост животного
Коэффициент атаксииа.е.Изменчивость SL рассчитывается по [(max SL-min SL)/означает SL]
Общая позиция %% позицииЗадние конечности разделяет позицию время; время, которое обе задние конечности находятся в контакте с пояса в то же время
Лапа перетаскивания2 мм Общая площадь лапы на поясе от полной позицию на лапу старт
конечности загрузкиcm-2 Макс dA/dT; максимальная скорость изменения района Лапа в фазе ломать
шаг угла изменчивостьГрадстандартное отклонение угла между задние лапки как функция SL и SW

Таблица 1. Определение ключевых походка параметров, которые могут быть проверены брюшной плоскости изображения.

Оценке моторное поведение грызунов моделей для нейродегенеративных заболеваний может быть сложной в зависимости от тяжести фенотип конкретной модели данного возраста. Несколько заболеваний, наиболее заметно PD, шоу сильный мотор поведения (локомоции) дефицит, как пациентов, так и на животных моделях. Один из четырех ключевых симптомов в PD-bradykinesia, которая прогрессирует с возрастом и проявляется в тяжелые походки нарушениями уже в ранних стадиях PD9. Исследования острой модели PD, грызуны, относились с 1-methyl-4-phenyl-1,2,3,6-tetrahydropyridin (MPTP), уже использовали VPI походка анализа10,,1112. Однако учитывая острый характер этой модели, эти исследования не учитывают возрастные прогрессирование моторного дефицита. Несколько недавних исследований провели анализ походки в возрасте мышей с нейродегенеративные изменения, например13,14,15, подчеркивая важность понимания прогрессирования заболевания с возрастом .

В дополнение к моторного дефицита Животные модели нейродегенеративных заболеваний часто испытывают трудности с упором на изучение задач и показать известные когнитивные расстройства, в частности с возрастом. Такой фенотип может влиять на результат испытаний моторного поведения. А именно один из наиболее широко используемых тестов для изучения моторного дефицита, тест rotarod16, опирается на познание, внимание и стресс17,18. В то время как готовность идти на моторизованных беговой дорожке также зависит от этих факторов, записанные считывание выполняется, который является компонентом более стандартизированной и гораздо меньше влиянием изменены познания. Последствия стресса и внимание могут быть видны в конкретные параметры, как время качели/позицию для снятия стресса и SL для внимания19,20, но не в общем при спуске.

Кинематическая походка анализа подход далее предлагает преимущество параметры для настройки задачи для грызунов моделей. Беговая дорожка с регулируемым углом наклона и скорость позволяет ходить со скоростью от 0.1 - 99,9 см/сек, так что грызунов с тяжелой пешеходных нарушениями по-прежнему сможет работать с медленной скоростью (~ 10 см/сек). Non нарушениями животных могут быть измерены на бежать быстрее скорости (30 - 40 см/сек). Наблюдение или не протестированных животные способны работать на определенной скорости обеспечивает результат сама по себе. Кроме того грызун может оспариваться дополнительно для запуска вверх наклонной или вниз снижение, наклоняя беговой дорожки желаемый угол с помощью гониометра, или путем присоединения взвешенной салазок для мыши или крысы задних конечностей.

Помимо многочисленных исследований одного белков, которые мутировали в больных является недавнее повышение осведомленности о связи между дефектных эндоцитоза процесс и нейродегенеративные13,21,22, 23,24,25,26,27,28. Мышь модели с сокращением уровней endophilin-a (отныне endophilin), ключевым игроком в обоих Клатрин опосредованный эндоцитоз13,21,,2930,31 , 32 , 33 , 45 и эндоцитоз Клатрин независимые34, были найдены Показать нейродегенеративные и зависит от возраста нарушениями в двигательной активности13,21. Три гены кодировать семейство белков endophilin: endophilin 1, endophilin 2 и endophilin 3. В частности, фенотип, вследствие истощения endophilin белков варьируется в зависимости от числа пропавших без вести endophilin гены13,21. В то время как двухместный нокаут (KO) всех генов endophilin смертельной всего несколько часов после рождения и мышей без обеих endophilin 1 и 2 не процветать и умирают в течение 3 недель после рождения, один KO для любого из трех endophilins показывает без очевидных фенотип для испытания условия21. Другие endophilin мутант генотипов показывают снижение продолжительности жизни и развивать моторные нарушения с увеличением возраста13. Например, endophilin 1KO-2HT-3KO мышей отображения ходьбы от изменения и двигательной координации проблемы (как проверены анализа кинематики походки и rotarod) уже на 3 месяцев, во время их однопометники endophilin 1KO-2WT-3KO животных, отображать значительный снижение двигательной координации, только в 15 месяцев возраста13. Из-за огромного разнообразия фенотипы в этих моделях это необходимо для выявления и применения теста, которые можно интегрировать различные проблемы, соответствующий двигатель животного и способности познания, а также возраст. Здесь мы подробно экспериментальных процедур, которые капитализировать кинематической походка анализа для оценки возникновения и прогрессирования моторных дефектов в мышиной модели, которая показывает нейродегенеративные изменения (то есть, endophilin мутантов). Это включает в себя измерения параметров походки на различных возрастов и различных важностей локомоции нарушениями.

протокол

Все эксперименты на животных сообщили здесь проводятся согласно европейских руководящих принципах для животных (2010/63/ЕС), с одобрения Нижнесаксонская шведским фюр Verbraucherschutz унд Lebensmittelsicherheit (LAVES), регистрационный номер 14 / 1701.

1. изучать дизайн

  1. Как поведение животных работа требует тщательного планирования, рассмотрим следующие параметры при проектировании эксперимент.
    1. Количество животных, необходимых для каждой группы.
      1. Использование статистического программного обеспечения (например, пропуск, EDA или GPower) для вычисления размера необходимой группы.
        Примечание: Размер группы зависит от различия между животными и тяжести фенотипа. Для анализа кинематики походки количество мышей – обычно 10-20 для каждой группы.
    2. Секс экспериментальных животных.
      1. Рассмотрим влияние уровня эстрогенов на эксперимент, в зависимости от штамма животные.
        Примечание: Многие поведение исследования сосредоточены на мужчин для того, чтобы избежать влияния уровня эстрогенов на эксперимент. Эти влияния более или менее сильны в зависимости от штамма животные фон.
      2. Если будет использоваться обоих полов, проверить влияние секса и оценки двух полов независимо друг от друга, когда это необходимо.
    3. Возраст подопытных животных.
      1. Если одноразовый точка необходима только используйте взрослых животных (2 месяца, или старше).
      2. Выберите несколько моментов времени, когда смена моторного поведения с возрастом быть изучены. Кратчайшие сроки точка – 1 месяц, после того, как мышь отлученных от их матерей. Подопытных животных через регулярные интервалы времени, например, каждый 1, 2 или 3 месяца.
  2. Подать заявку на разрешение от местных властей для тестирования поведения животных.
  3. Сделать планы закупки подопытных животных.
    1. Сделать план разведения или свяжитесь с дистрибьютором животных своевременно так что достаточно экспериментальных животных доступны на дне, когда начать эксперименты.
    2. Разрешить животных, чтобы приучать на одну неделю, если они хранятся в новом номере/обстановке во время экспериментов.

2. видео запись

Примечание: Для иллюстрации использования анализа кинематики походки, здесь систему коммерчески доступных изображений с его сопровождающих изображений и программного обеспечения для анализа (см. Таблицу материалов) используются.

  1. Запустите компьютер и программное обеспечение тепловизор.
  2. Определите состояние здоровья и благополучие каждого животного, наблюдая его дома клетке и весом на баланс.
  3. При необходимости, осторожно применять красный палец краска лапы животного с помощью кисти. Чтобы краски успели высохнуть за ~ 5 мин в клетке запасные чистые.
    Примечание: Избегайте картина животного живота, как краска используется для повышения контраста между лапами и тела. Это полезно иметь черный палец краска удобно для исправления. Этот шаг необходим для животных с коричневый мех, или в случае лапы были татуировку для идентификации. Если рисовать лапы одного животного, все животные в же группы и группы управления должны быть окрашены также.
  4. Установите скорость беговой дорожке на верхней правой панели аппарата; Если будет применяться более чем одной скорости бега, начните с медленной скоростью.
  5. Поместите животное в испытательную камеру (избегать зажима, хвост или лапы при закрытии палата). Накрыть в камеру с темной тканью и каждое животное отрегулировать для 1-2 мин.
  6. Включите свет в испытательную камеру, повернув поворотный выключатель беговая дорожка в положении «включено». Поверните переключатель в «переслать», чтобы начать беговая дорожка беговая дорожка, а затем нажмите кнопку «запись» в программном обеспечении тепловизор.
    Примечание: Во время беговой дорожки, важно соблюдать продуктивность животных, тщательно и постоянно: немедленно прекратить беговой дорожки, если животное не может идти в ногу с скорость беговой дорожки, или показывает вторичные симптомы, не связанных с опорно (например, эпилептические припадки). Условия испытаний может потребоваться быть подрегулировано.
  7. Когда животное работает стабильно (не быстрый побег для стороны, спереди или сзади), запись для по крайней мере 5 s перед остановкой на беговой дорожке. Остановить запись, нажав кнопку «Стоп» на тепловизор программного обеспечения и поверните переключатель беговая дорожка обратно в положение «Выкл.».
    Примечание: Чтобы избежать нестабильной животных это может быть полезно сообщить им баллотироваться на несколько секунд, или позволить им для выполнения в другом направлении (поворачивая поворотный переключатель беговая дорожка к «обратной» вместо «вперед»).
  8. Нажмите кнопку «Обработка» в формирователя изображений программное обеспечение, чтобы открыть меню, в котором можно задать начальную и конечную точку видео секции (которые будут использоваться для анализа). Для этого используйте ползунок в нижней части экрана для навигации через видео.
  9. Чтобы выбрать точку текущее время как начальную или конечную точку, нажмите кнопку «от кадр #» и «в», соответственно. Убедитесь, что раздел содержит по крайней мере 7 шагов/лапы (14 шагов в общей сложности) животного, стабильно работает с постоянной скоростью.
  10. Введите животного, дату рождения, вес и секс. Сохраните данные на нужном месте на компьютере или сервере. Нажмите кнопку «Камера», чтобы вернуться к записи интерфейс.
  11. Если несколько скоростей работы должны быть записаны, повторите шаги 2.6-2.10 с желаемой скорости работает. Перед записью на следующий видео, убедитесь, что красная краска все еще присутствует на лапу, в противном случае повторите шаг 2.3.
  12. После записи, отпустите животное для его домой клетку. После удаления животного, тщательно очистите ремня беговой дорожке с мыльной водой, следуют дезинфицирующих средств для подготовки его следующего экспериментальных животных.

3. видео обработка

  1. Запустите программное обеспечение для анализа и нажмите кнопку «выбрать учиться папка» для выбора папки с записанного видео.
  2. Выберите один из видео, или несколько видео, которые могут обрабатываться последовательно и нажмите кнопку «Перейти».
  3. Используйте функцию «обновить» для выбора области, где работает мышь; Этот раздел должен содержать только мыши и белый фон.
  4. Если ранее использовалась функция «обратный» беговой дорожки, выберите «проверить ваше право субъекта нос >>>» зеркало видео, так как программное обеспечение предназначен для только анализировать животных работает слева. Нажмите «принять», чтобы продолжить.
  5. Используйте функцию «обновить», чтобы увидеть маски по умолчанию и лапу печати, что программное обеспечение обнаруживает.
    Примечание: Оригинальный видео отображается на левой стороне, и черно-белое изображение предлагаемого лапы печатает находится на правой.
  6. Введите значения в полях «Ширина» и «длина», чтобы изменить маску, которая исключает Красной площади вокруг морду животного для анализа; как цвет похож на лапы, не маскируя этой области может привести к программного обеспечения случайно классификации морду области как лапу.
  7. Отрегулируйте ползунки «фильтр шума» и «фильтр меха и темные пятна» для оптимизации печати черно-белых лапы. Установите ползунок «фильтра шума» ~ 800-950 черный животных и ~ 700-800 для животных коричневый или белый, в зависимости от цвета точное мех животного. Выберите «ОК», когда параметры являются удовлетворительными.
    Примечание: Бегунок «фильтра меха и темные пятна» зависит на как «красный» лапу. Для окрашенных лапы, это значение обычно около 100-120 и не окрашены лапы лучшее значение составляет около 50-100. Эти параметры зависят от цвета оттенки меха и лапы и должны быть оптимизированы для каждого животного. Черно-белые лапу печати должны иметь четкие представления лапы с как мало фоновый шум как можно скорее.
  8. Выберите один или несколько видео, которые прошли первый перестройки (помечены «@@» перед видео имя) и выбрать функцию «перейти», чтобы начать анализ этих видео.
    Примечание: Анализ занимает 2-5 мин на видео. Это можно запустить анализ нескольких видео на ночь, так как этот шаг не требует ввода данных от экспериментатора.
  9. Выберите проанализированное видео (помечены «@@@») и нажмите кнопку «Перейти». Обратите внимание, что теперь можно увидеть области лапы (в см2) при контакте с пояса со временем (походка динамика) для каждой отдельной лапы. Чтобы сравнить исходное видео и рассчитанные лапу печати для выбранной области, используйте функцию «играть видео».
  10. Используйте следующие инструменты (3) для исправления мелких ошибок, сделанных программного обеспечения.
    1. Используйте параметр «правильной» для удаления неверный сигнал, например, когда программное обеспечение записи сигнала, хотя соответствующие лапу не соприкасается с пояса. Нажмите один раз, чтобы увеличить в соответствующей области и Марк левой границы объекта, чтобы удалить с второй клик и правую границу с третьего нажмите.
    2. Используйте параметр «Коннект» для объединения двух сигналов, например, когда нет сигнала записывается для нескольких кадров, хотя лапы соприкасается ремень. Нажмите один раз, чтобы увеличить в соответствующей области и дважды щелкните в середине двух объектов для объединения.
    3. Используйте параметр «Удалить» для удаления точек времени из анализа полностью. Используйте этот параметр, только если ошибка не может быть исправлено с «правильной» или «Коннект» функции, например, когда сигнал от передних конечностей левой лапой случайно записал для левой конечности задние лапы. Нажмите один раз, чтобы увеличить в соответствующей области и Марк левой границы области, чтобы удалить с второй клик и правую границу с третьего нажмите.
      Примечание: Инструменты могут использоваться только для исправления небольших ошибок; систематические отказы (например, если сигнал от одной лапе был чрезвычайно слабым) не могут быть исправлены: видео должны быть исключены из анализа и учета соответствующих животных повторяется, когда это возможно. Обратите внимание, что после «правильной» больше не доступен параметр «видео», «Коннект» или «удалить» вариант был использован, и нажав кнопку «Отмена» будет сбросить все 3 инструменты редактирования.
  11. Выберите «далее конечностей» пройти через 4 конечностей; При нажатии «следующий конечности» после последнего лапы программа завершает анализ и показывает результаты для этого животного на 4 экранах.

4. походка анализа

  1. Когда анализируются все видео из одного эксперимента, выделите все видео и нажмите «вновь организовать результаты» экспортировать результаты (список параметров в файлах электронных таблиц).
  2. Откройте файл с окончание «reorganized_stride_info» и добавить информацию, которая не входит в эту таблицу: Группа информации (например, генотип, лечение), возраст и измерения животных длины и ширины, которые сохраняются в другом файл электронной таблицы с окончание «SFI_TFI_PFI_reorganized_stride_info.»
  3. Нормализует параметры походку животных ширина или длина, там, где это необходимо, например, SL животных длины и SW животных ширины.
  4. Сортировать результаты по группе, возраст и скорость бега: самостоятельно анализировать все эти условия.
    Примечание: Разных возрастов или идущий скорости нельзя сочетать в одной группе.
  5. Вычислить среднее (среднее) значения, стандартное отклонение и стандартная ошибка среднего значения для каждого параметра для всех экспериментальных условиях.
  6. Выполнение статистического анализа согласно экспериментальный дизайн, например, использовать 2-хвост t-тест применяется для сравнения мутант/лечить животное, чтобы одичал тип (WT) / управления, или дисперсионного анализа для сравнения нескольких независимых групп.
  7. Посмотрите на все измеряемые параметры: это полезно печати каждого параметра лучше визуализировать результаты. Если есть статистические различия в данный параметр, проверьте, если другие зависимые параметры изменить соответственно.
    Примечание: например, если SL значительно уменьшилось в определенной группе тестирования, это также вызовет высокой частоты шага (так как скорость бега же) и может привести к увеличению SW (в целях поддержания стабильности позы).
  8. Выберите параметры, которые являются наиболее актуальными для модели, и/или сопоставимы с наблюдения заболеваний человека. Для презентации создание представительного видео для каждой группы и дополнять их, графики, показывающие индикация для соответствующих параметров, так как тонкие походка изменения часто не очевидны из видео.

5. Устранение неисправностей

Примечание: Некоторые животные, особенно мыши модели с фенотипом тревоги, могут столкнуться с трудностями для выполнения даже простой задачей, как бег на беговой дорожке. Ниже приведены шаги, которые могут быть приняты для более низкие уровни тревожности и поощрять выполнение.

  1. Привыкания и положительных правоохранительных органов.
    1. В 2-3 дня до проведения первого испытания поместите указатель мыши в испытательную камеру, накрыть темной тканью и оставить свет выключен. Пусть мыши приспособиться к новой среде для ~ 5 минут добавить Чоу или шоколад/орех масло (например, Nutella) в испытательную камеру так положительная связь может быть сформирован.
  2. Отрицательный соблюдения воздуха пуфы/задняя граница.
    1. Мышей не нравится затяжек воздуха или движения за ними и будет работать от беспорядков. Мотивировать работает, используйте мягкий воздух затяжек, или ритмические движения панели гибкий, которая формирует задней границы испытательной камеры, чтобы поощрять мыши для запуска к передней части испытательной камеры.
  3. Медленное начало.
    1. При тестировании работает скоростях, начать беговая дорожка на более низкой скорости и затем постепенно увеличивать скорость беговой дорожке к желаемой тестирования состояния.
  4. Минимуму свободного передвижения.
    1. Длина камеры тест ограничивается двумя регулируемыми баров в передней и задней. Если тест животных ногу с скорость бега, но не работать стабильно, ограничьте длину камеры приведет к более устойчивый запуск.
  5. Если вышеупомянутые измерения не являются успешными, запись, работает на следующий день. Если животное по-прежнему отказывается бежать после тестирования на три дня, записать это как вывод и исключить животное от дальнейших испытаний.
    Примечание: Результаты анализа походки зависит от хорошего качества записи видео. Существует без оснований для исключения видео во время анализа, если тщательно записали видео. Если качество видео является недостаточным, он станет очевидным во время шага 3.6 когда устанавливаются параметры для создания цифровой лапу печати. Если любой другой части тела, за исключением лапы и морда появляется красный (например, из-за отсутствующих меха вокруг половых органов или палец sprinklings краска на животе), значительно падает качество. Корректировки в шаге 3.6 позволяют исправить только небольшие вопросы и если это не может принести видео приемлемым сигнал/шум, видео необходимо исключить из анализа, и записи необходимо повторить. Таким образом рекомендуется для анализа видео, вскоре после того, как выполняются записи.

Результаты

Чтобы проиллюстрировать использование кинематической походка анализа, мы выполнили анализа походки на мышей WT C57BL/6J с увеличением возраста, а также несколько endophilin мутантных линий, в коммерчески доступных приборов и программного обеспечения (см. таблицу из Матер?...

Обсуждение

Изучая двигательной координации является полезным подходом в характеристике модели нейродегенеративных заболеваний, особенно для таких болезней как PD, в котором серьезно пострадали двигательной координации. С помощью кинематической походка анализа функционального анализа мы можем...

Раскрытие информации

Авторы заявляют не конкурирующих финансовых интересов.

Благодарности

Мы благодарим Животное caretakers ENI животных фонда для помощи с разведения и доктор Nuno Раймундо за полезные замечания по рукописи. И.м. поддерживается грантов от немецкого фонда научных исследований (DFG) через совместный исследовательский центр SFB-889 (проект A8) и SFB-1190 (проект P02) и Эмми Нётер молодой следователь (1702/1). КДПГ поддерживается стипендий от Гёттинген высшая школа нейронаук, биофизики и молекулярных биологических наук (GGNB).

Материалы

NameCompanyCatalog NumberComments
DigiGaitMouse Specifics, Inc., Framingham, Massachusetts, USADigiGait Imager and Analysis Software are included with the hardware
non-transparent blanket or dark clothcover the test chamber to reduce the animal's feeling of exposure/stress
balancee.g. Satoriusbalance with 0.1 g accuracy and a maximum load of at least 100 g
red finger painte.g. Kreul or Staedtlerfor increasing the contrast between paws and animal’s body
small paint brushsoft brush to apply finger paint to the animal paws
diluted detergentfor cleaning
disinfectant, e.g. Meliseptol or 70% ethanole.g. B.Braunfor desinfection

Ссылки

  1. Clarke, K. A., Still, l. J. Gait analysis in the mouse. Physiology and Behavior. 66, 723-729 (1999).
  2. Kale, A., Amende, I., Meyer, G. P., Crabbe, J. C., Hampton, T. G. Ethanol's effects on gait dynamics in mice investigated by ventral plane videography. Alcohol Clin Exp Res. 28 (2), 1839-1848 (2004).
  3. Amende, I., Kale, A., McCue, S., Glazier, S., Morgan, J. P., Hampton, T. Gait dynamics in mouse models of Parkinson's disease and Huntington's disease. J Neuroeng Rehabil. 25, 2-20 (2005).
  4. Herbin, M., Hackert, R., Gasc, J. P., Renous, S. Gait parameters of treadmill versus overground locomotion in mouse. Behavioural Brain Res. 181 (2), 173-179 (2007).
  5. Powell, E., Anch, A. M., Dyche, J., Bloom, C., Richtert, R. R. The splay angle: A new measure for assessing neuromuscular dysfunction in rats. Physiol Behav. 67 (5), 819-821 (1999).
  6. Blin, O., Ferrandez, A. M., Serratrice, G. Quantitative analysis of gait in Parkinson patients: increased variability of stride length. J Neurol Sci. 98 (1), 91-97 (1990).
  7. Švehlík, M. D., et al. Gait Analysis in Patients With Parkinson's Disease Off Dopaminergic Therapy. Arch Phys Med Rehabil. 90 (11), 1880-1886 (2009).
  8. Roome, R. B., Vanderluit, J. L. Paw-dragging: a novel, sensitive analysis of the mouse cylinder test. J Vis Exp. (98), e52701 (2015).
  9. Roiz Rde, M., Cacho, E. W., Pazinatto, M. M., Reis, J. G., Cliquet, A., Barasnevicius-Quagliato, E. M. Gait analysis comparing Parkinson's disease with healthy elderly subjects. Arg Neuropsiquiatr. 68 (1), 81-86 (2010).
  10. Wang, X. H., et al. Quantitative assessment of gait and neurochemical correlation in a classical murine model of Parkinson's disease. BMC Neurosci. 13, 142 (2012).
  11. Lao, C. L., Kuo, Y. H., Hsieh, Y. T., Chen, J. C. Intranasal and subcutaneous administration of dopamine D3 receptor agonists functionally restores nigrostriatal dopamine in MPTP-treated mice. Neurotox Res. 24 (4), 523-531 (2013).
  12. Zhao, Q., Cai, D., Bai, Y. Selegiline rescues gait deficits and the loss of dopaminergic neurons in a subacute MPTP mouse model of Parkinson's disease. Int J Mol Med. 32 (4), 883-891 (2013).
  13. Murdoch, J. D., et al. Endophilin-A deficiency induces the FoxO3a-Fbxo32 network in the brain and causes dysregulation of autophagy and the ubiquitin-proteasome system. Cell Rep. 17 (4), 1071-1086 (2016).
  14. Dai, M., et al. Progression of Behavioral and CNS Deficits in a Viable Murine Model of Chronic Neuronopathic Gaucher Disease. PLoS One. 11 (9), e0162367 (2016).
  15. Szalardy, L., et al. Lack of age-related clinical progression in PGC-1α-deficient mice - implications for mitochondrial encephalopathies. Behav Brain Res. , 272-281 (2016).
  16. Rustay, N. R., Wahlsten, D., Crabbe, J. C. Influence of task parameters on rotarod performance and sensitivity to ethanol in mice. Behavioural Brain Research. 141 (2), 237-249 (2003).
  17. Majdak, P., et al. A new mouse model of ADHD for medication development. Sci Rep. 6, 39472 (2016).
  18. Ishige, A., Sasaki, H., Tabira, T. Chronic stress impairs rotarod performance in rats: implications for depressive state. Behavior. (1-2), 79-84 (2002).
  19. Fukui, D., Kawakami, M., Matsumoto, T., Naiki, M. Stress enhances gait disturbance induced by lumbar disc degeneration in rat. European Spine Journal. 27 (1), 205-213 (2017).
  20. Stuart, S., Galna, B., Delicato, L. S., Lord, S., Rochester, L. Direct and indirect effects of attention and visual function on gait impairment in Parkinson's disease: influence of task and turning. Eur J Neuroscience. 46 (1), 1703-1716 (2017).
  21. Milosevic, I., et al. Recruitment of endophilin to clathrin coated pit necks is required for efficient vesicle uncoating after fission. Neuron. 72 (4), 587-601 (2011).
  22. Shi, M., et al. Identification of glutathione S-transferase pi as a protein involved in Parkinson disease progression. Am. J. Pathol. 175 (1), 54-65 (2009).
  23. Arranz, A. M., et al. LRRK2 functions in synaptic vesicle endocytosis through a kinase-dependent mechanism. J. Cell Sci. 128, 541-552 (2015).
  24. Quadri, M., et al. Mutation in the SYNJ1 gene associated with autosomal recessive, early-onset Parkinsonism. Hum. Mutat. 34 (9), 1208-1215 (2013).
  25. Krebs, C. E., et al. The Sac1 domain of SYNJ1 identified mutated in a family with early-onset progressive Parkinsonism with generalized seizures. Hum. Mutat. 34 (9), 1200-1207 (2013).
  26. Edvardson, S., et al. A deleterious mutation in DNAJC6 encoding the neuronal-specific clathrin-uncoating co-chaperone auxilin, is associated with juvenile parkinsonism. PLoS ONE. 7 (5), e36458 (2012).
  27. Cao, M., Milosevic, I., Giovedi, S., De Camilli, P. Upregulation of parkin in endophilin mutant mice. J neurosci. 34 (49), 16544-16549 (2014).
  28. Cao, M., et al. Parkinson sac domain mutation in synaptojanin 1 impairs clathrin uncoating at synapses and triggers dystrophic changes in dopaminergic axons. Neuron. 93 (4), 882-896 (2017).
  29. Farsad, K., Ringstad, N., Takei, K., Floyd, S. R., Rose, K., De Camilli, P. Generation of high curvature membranes mediated by direct endophilin bilayer interactions. J. Cell Biol. 155, 193-200 (2001).
  30. Ringstad, N., Nemoto, Y., De Camilli, P. The SH3p4/Sh3p8/SH3p13 protein family: binding partners for synaptojanin and dynamin via a Grb2-like Src homology 3 domain. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 94 (16), 8569-8574 (1997).
  31. Ringstad, N., et al. Endophilin/SH3p4 is required for the transition from early to late stages in clathrin-mediated synaptic vesicle endocytosis. Neuron. 24 (1), 143-154 (1999).
  32. Ringstad, N., Nemoto, Y., De Camilli, P. J. Differential expression of endophilin 1 and 2 dimers at central nervous system synapses. Biol. Chem. 276 (44), 40424-40430 (2001).
  33. Verstreken, P., et al. Endophilin mutations block clathrin-mediated endocytosis but not neurotransmitter release. Cell. 109 (1), 101-112 (2002).
  34. Boucrot, E., et al. Endophilin marks and controls a clathrin-independent endocytic pathway. Nature. 517, 460-465 (2015).
  35. Takezawa, N., Mizuno, T., Seo, K., Kondo, M., Nakagawa, M. Gait disturbances related to dysfunction of the cerebral cortex and basal ganglia. Brain Nerve. 62 (11), 1193-1202 (2010).
  36. Wahlsten, D. . Mouse Behavioral Testing: How to Use Mice in Behavioral Neuroscience. , (2010).
  37. Guillot, T. S., Asress, S. A., Richardson, J. R., Glass, J. D., Miller, G. D. Treadmill Gait Analysis Does Not Detect Motor Deficits in Animal Models of Parkinson's Disease or Amyotrophic Lateral Sclerosis. J Mot Behav. 40 (6), 568-577 (2008).
  38. Hampton, T. G., Amende, I. Treadmill gait analysis characterizes gait alterations in Parkinson's disease and amyotrophic lateral sclerosis mouse models. J Mot Behav. 42 (1), 1-4 (2010).
  39. Glajch, K. E., Fleming, S. M., Surmeier, D. J., Osten, P. Sensorimotor assessment of the unilateral 6-hydroxydopamine mouse model of Parkinson's disease. Behav Brain Res. 230 (2), 309-316 (2012).
  40. Takayanagi, N., et al. Pelvic axis-based gait analysis for ataxic mice. J Neurosci Methods. 219 (1), 162-168 (2013).
  41. Zhou, M., et al. Gait analysis in three different 6-hydroxydopamine rat models of Parkinson's disease. Neurosci Lett. 584, 184-189 (2015).
  42. Geldenhuys, W. J., Guseman, T. L., Pienaar, I. S., Dluzen, D. E., Young, J. W. A novel biomechanical analysis of gait changes in the MPTP mouse model of Parkinson's disease. PeerJ. 3, e1175 (2015).
  43. Baldwin, H. A., Koivula, P. P., Necarsulmer, J. C. Step Sequence is a Critical Gait Parameter of Unilateral 6-OHDA Parkinson's Rat Models. Cell Transplant. 26 (4), 659-667 (2017).
  44. Carter, R. J., Morton, J., Dunnett, S. B. Motor coordination and balance in rodents. Curr Protoc Neurosci. , (2001).
  45. Milosevic, I. Revisiting the Role of Clathrin-Mediated Endocytosis in Synaptic Vesicle Recycling. Front Cell Neurosci. , (2018).

Перепечатки и разрешения

Запросить разрешение на использование текста или рисунков этого JoVE статьи

Запросить разрешение

Смотреть дополнительные статьи

136endophilin

This article has been published

Video Coming Soon

JoVE Logo

Конфиденциальность

Условия эксплуатации

Политика

СВЯЖИТЕСЬ С НАМИ

РЕКОМЕНДОВАТЬ БИБЛИОТЕКЕ

НОВОСТИ JoVE

Исследования

Образование

АВТОРЫ

Библиотекарь

О JoVE

Авторские права © 2025 MyJoVE Corporation. Все права защищены