Bu içeriği görüntülemek için JoVE aboneliği gereklidir. Oturum açın veya ücretsiz deneme sürümünü başlatın.
Method Article
Mevcut protokol, simüle edilmiş bir kullanım dışı ortama maruz kaldıktan sonra sıçanların yürüme hareketi değişimini göstermek için üç boyutlu hareket izleme / değerlendirmesini açıklamaktadır.
Kullanılmamanın sinir sistemlerini etkilediği ve eklem hareketlerinin değiştiği iyi bilinmektedir; ancak, hangi sonuçların bu özellikleri düzgün bir şekilde sergilediği hala belirsizdir. Bu çalışma, video çekimlerinden üç boyutlu (3D) rekonstrüksiyonu kullanan bir hareket analizi yaklaşımını açıklamaktadır. Bu teknolojiyi kullanarak, arka bacaklarını kuyruklarından boşaltarak simüle edilmiş bir mikro yerçekimi ortamına maruz kalan kemirgenlerde yürüme performanslarında kullanılmayan uyandırılmış değişiklikler gözlenmiştir. 2 haftalık boşaltmadan sonra, sıçanlar bir koşu bandında yürüdüler ve yürüyüş hareketleri dört şarj bağlantılı cihaz (CCD) kamerasıyla yakalandı. 3D hareket profilleri yeniden yapılandırıldı ve görüntü işleme yazılımı kullanılarak kontrol nesnelerininkilerle karşılaştırıldı. Yeniden yapılandırılmış sonuç ölçümleri, çarpık yürüyüş hareketinin farklı yönlerini başarıyla tasvir etti: diz ve ayak bileği eklemlerinin hiperekstansiyonu ve duruş aşamasında kalça eklemlerinin daha yüksek pozisyonu. Hareket analizi çeşitli nedenlerden dolayı yararlıdır. İlk olarak, öznel gözlemler yerine nicel davranışsal değerlendirmelere olanak tanır (örneğin, belirli görevlerde başarılı / başarısız). İkincisi, temel veri kümeleri elde edildikten sonra belirli ihtiyaçlara uyacak şekilde birden fazla parametre çıkarılabilir. Daha geniş uygulama için engellere rağmen, bu yöntemin emek yoğunluğu ve maliyet de dahil olmak üzere dezavantajları, kapsamlı ölçümler ve deneysel prosedürler belirlenerek hafifletilebilir.
Fiziksel aktivite eksikliği veya kullanılmaması, kas atrofisi ve kemik kaybı1 ve tüm vücut dekondisyonununbozulması gibi lokomotor efektörlerin bozulmasına yol açar 2. Dahası, son zamanlarda hareketsizliğin sadece kas-iskelet sistemi bileşenlerinin yapısal yönlerini değil, aynı zamanda hareketin niteliksel yönlerini de etkilediği fark edilmiştir. Örneğin, simüle edilmiş bir mikro yerçekimi ortamına maruz kalan sıçanların uzuv pozisyonları, müdahaleninsona ermesinden 1 ay sonra bile bozulmamış hayvanlarınkinden farklıydı 3,4. Bununla birlikte, hareketsizliğin neden olduğu hareket açıkları hakkında çok az şey bildirilmiştir. Ayrıca, bozulmaların kapsamlı hareket özellikleri tam olarak belirlenememiştir.
Mevcut protokol, arka bacak boşaltmaya maruz kalan sıçanlarda kullanılmama yoluyla uyandırılan yürüme hareketi açıklarına atıfta bulunarak hareket değişikliklerini görselleştirmek için kinematik değerlendirmenin uygulanmasını göstermektedir ve tartışmaktadır.
Simüle edilmiş bir mikro yerçekimi ortamından sonra yürürken uzuvların hiperekstansiyonunun hem insanlarda5 hem de hayvanlarda 4,6,7,8 gözlendiği gösterilmiştir. Bu nedenle, evrensellik için, bu çalışmada genel parametrelere odaklandık: diz ve ayak bileği eklemlerinin açıları ve metatarsofangeal eklem ile kalça arasındaki dikey mesafe (kabaca kalçanın yüksekliğine eşdeğer) duruş fazının orta noktasında (orta duruş). Ayrıca, tartışmada video kinematik değerlendirmenin potansiyel uygulamaları önerilmektedir.
Bir dizi kinematik analiz, nöral kontrolün fonksiyonel yönlerini değerlendirmek için etkili bir önlem olabilir. Bununla birlikte, hareket analizleri ayak izi gözleminden veya çekilen video 9,10'daki basit ölçümlerden çoklu kamera sistemlerine 11,12'ye kadar geliştirilmiş olmasına rağmen, evrensel yöntemler ve parametreler henüz belirlenmemiştir. Bu çalışmadaki yöntem, bu eklem hareket analizini kapsamlı parametrelerle sağlamayı amaçlamaktadır.
Önceki çalışmada13, kapsamlı video analizi kullanarak sinir lezyonu modeli sıçanlarındaki yürüyüş değişikliklerini göstermeye çalıştık. Bununla birlikte, genel olarak, hareket analizlerinin potansiyel sonuçları genellikle analiz çerçevelerinde sağlanan önceden belirlenmiş değişkenlerle sınırlıdır. Bu nedenle, bu çalışma, geniş çapta uygulanabilir olan kullanıcı tanımlı parametrelerin nasıl dahil edileceğini daha ayrıntılı olarak açıklamıştır. Video analizleri kullanan kinematik değerlendirmeler, uygun parametreler uygulanırsa daha fazla yararlı olabilir.
Bu çalışma, Kyoto Üniversitesi Hayvan Deney Komitesi (Med Kyo 14033) tarafından onaylanmış ve Ulusal Sağlık Enstitüsü kılavuzlarına (Laboratuvar Hayvanlarının Bakımı ve Kullanımı Kılavuzu, 8. Baskı) uygun olarak gerçekleştirilmiştir. Bu çalışmada 7 haftalık erkek Wistar sıçanları kullanılmıştır. Prosedürlerin sırasını temsil eden bir şema Ek Dosya 1'de verilmiştir.
1. Sıçanları koşu bandı yürüyüşü ile tanıştırmak
NOT: Prosedürle ilgili ayrıntılar için lütfen daha önce yayınlanmış olanrapor 13'e bakın.
2. Sıçanlara arka bacak boşaltma uygulaması ve eklem belirteçlerinin kurulması
NOT: Önceki raporlarda açıklandığı gibi kuyruğa tutturulmuş iplik ve yapışkan bant kullanarak sıçanın arka bacaklarını yükseltin18,19,20. Kuyruk derisinin kaymasını önlemek için ipliğin ve bandın kuyruğun tabanına tutturulduğundan emin olun. Hayvanları iyice izleyin ve gerekirse bandın boşaltma yüksekliğini veya sızdırmazlığını ayarlayın.
3. Çekilen videoları kullanarak işaretleyici izleme
4. İstenilen parametrelerin hesaplanması
12 hayvan rastgele iki gruptan birine atandı: boşaltma grubu (UL, n = 6) veya kontrol grubu (Ctrl, n = 6). UL grubu için, hayvanların arka bacakları kuyruk tarafından 2 hafta boyunca boşaltılırken (UL periyodu), Ctrl grubu hayvanlar serbest bırakıldı. Boşaltmadan 2 hafta sonra, UL grubu Ctrl grubuna kıyasla farklı bir yürüyüş paterni gösterdi. Şekil 1, temsili deneklerin normalleştirilmiş ortak yörüngelerini göstermektedir. Duruş aşamasında, UL grubu diz ve ayak ...
Ortamların değişmesi, lokomotor sistemlerin fonksiyonel yönlerinin ve kas-iskelet sistemi bileşenlerinin dalgalanmasına yol açar26,27. Kasılma yapılarındaki veya ortamlarındaki sapmalar, mekanik/çevresel bozulmaları çözdükten sonra bile devam eden fonksiyonel yetenekleri etkileyebilir19. Objektif hareket analizi, bu fonksiyonel yetenekleri nicel olarak ölçmeye yardımcı olur. Yukarıda gösterildiği gibi, video analizi ...
Yazarlar çıkar çatışması olmadığını beyan ederler.
Bu çalışma kısmen Japonya Bilimi Geliştirme Derneği (JSPS) KAKENHI (no. 18H03129, 21K19709, 21H03302, 15K10441) ve Japonya Tıbbi Araştırma ve Geliştirme Ajansı (AMED) (no. 15bk0104037h0002) tarafından desteklenmiştir.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Adhesive Tape | NICHIBAN CO.,LTD. | SEHA25F | Adhesive tape to secure thread on tails of rats for hindlimb unloading |
Anesthetic Apparatus for Small Animals | SHINANO MFG CO.,LTD. | SN-487-0T | |
Auto clicker | N.A. | N.A. | free software available to download to PC (https://www.google.com/search?client=firefox-b-1-d&q=auto+clicker) |
CCD Camera | Teledyne FLIR LLC | GRAS-03K2C-C | CCD (Charge-Coupled Device) cameras for video capture |
Cotton Thread | N.A. | N.A. | Thread to hang tails of rats from the ceiling of cage |
ISOFLURANE Inhalation Solution | Pfizer Japan Inc. | (01)14987114133400 | |
Joint marker | TOKYO MARUI Co., Ltd | 0.12g BB | 6 mm airsoft pellets that were used as semispherical markers with modification |
Kine Analyzer | KISSEI COMTEC CO.,LTD. | N.A. | Software for analysis |
Konishi Aron Alpha | TOAGOSEI CO.,LTD. | #31204 | Super glue to attach spherical markers on randmarks of rats |
Motion Recorder | KISSEI COMTEC CO.,LTD. | N.A. | Software for video recording |
Paint Marker | MITSUBISHI PENCIL CO., LTD | PX-21.13 | Oil based paint marker to mark toes of animals |
Three-dimensional motion capture apparatus (KinemaTracer for small animals) | KISSEI COMTEC CO.,LTD. | N.A. | 3D motion analysis system that consists of four cameras (https://www.kicnet.co.jp/solutions/biosignal/animals/kinematracer-for-animal/ or https://micekc.com/en/) |
Three-dimensional(3D) Calculator | KISSEI COMTEC CO.,LTD. | N.A. | Software fo marker tracking |
Treadmill | MUROMACHI KIKAI CO.,LTD | MK-685 | Treadmill equipped with transparent housing, electrical shocker, and speed control unit |
Wistar Rats (male, 7-week old) | N.A. | N.A. | Commercially available at experimental animal sources |
Bu JoVE makalesinin metnini veya resimlerini yeniden kullanma izni talebi
Izin talebiThis article has been published
Video Coming Soon
JoVE Hakkında
Telif Hakkı © 2020 MyJove Corporation. Tüm hakları saklıdır