Bu araştırma, Fen Bilimleri ve Kanada&#39;nın Mühendislik Araştırma Konseyi AAW Discovery Grant tarafından desteklenmiştir.

1. Biyomekanik Locomotion Analizleri Ön Koşul Pahalı lokomotor analiz ekipmanı satın alma üzerine başlamadan önce ve kinematiği ve / veya kinetik lokomotor değerlendirmesi yapılacaktır deneyler planlama, sensorimotor davranış, hayvanların edimsel koşullanma, deneyci biyomekanik analizler teknik ve pratik yönleriyle tanıdık olması şart. ve taşıma / depolama / sayısallastırılması büyük miktarda yönetmek. Bu ön koşul çok bariz görünüyor olsa da, sadece kursiyerlerin oldukça detaylı bir lokomotor analizi yerine teknik ve pratik karmaşıklığı fark bu tür üzerine deneyler başlamadan sonra. Yazarlar deneyciler tanıtım biyomekanik ile ilgili bir kursa kayıt öneririz aşina olması veya veri yönetimi için gerekli olan bir programlama dili aşina birini işe, eşit öneme sahip, önemli zaman etkileşim, taşıma ve laboratuvar hayvanları ile çalışan harcamak. Sinirbilimlerden lokomosyon analiz ve sensorimotor davranış analizi anlamak için, deneyciler (1, 4-7), birçok önemli referanslar adlandırılır . 2. Kinematik ve Kinetik test cihazı Ikili veri toplamak için kullanışlı bir kinematik ve kinetik test cihazları, aşağıdaki bileşenlerden oluşan (daha fazla ayrıntı için &quot;Özel Reaktifler ve Ekipmanları Tablosu&quot;): <ul><li> Sessiz ve yeterli büyüklükte bir oda (ille de ses geçirmez olsa da düşük trafik alanında bulunan) </li><li> Odanın dışından gelen hayvanlar için rahatsız edici sesler sınırlamak için arka plan &quot;gürültü&quot; kaynağı Radyo </li><li> Pistin iki ucunda eşit uzaklıkta merkezi içinde bulunan bir kare delik (11 cm X 11 cm) Clear pleksiglas, kapalı, düz bir yüzey pist (180 cm uzun X 20 cm X 60 cm yüksek) </li><li> Piece pleksi cam (10.5 cm X 10.5 cm) </li><li> Çift taraflı yapışkan seloteyip </li><li> Cilt işaretleyicileri için 3M yansıtıcı yapışkan bant </li><li> Cilt işaretleyicileri oluşturmak için delik delme </li><li> Isofluorane anestezi makine cilt belirteçlerin yerleşimine önce tıraş için anestezi hayvanlar için gerekli </li><li> Pistin uzunluğu boyunca hayvan hareketlerini desteklemek için Cheerios </li><li> AMTI HE6X6 forceplate </li><li> Vicon Motus özelleştirilmiş sistem (yazılım, bilgisayar, vb.) </li><li> Uygun konnektörü kablolar ile 4 video kameralar (en az 60 Hz örnekleme) ve sehpalar </li><li> 4 kamera monte halojen lambalar, hayvan konunun aydınlatma için optimum aydınlatma ve yansıtıcı cilt işaretleyicileri </li><li> Uygun ölçekli kalibrasyon çerçeve veya içine x, y, z pozisyonları anlamlı mesafeyi ölçer kalibre Vicon Motus sistemi için gerekli hacim </li></ul> 3. Hayvan Eğitimi Veri toplama öncesinde, her bir hayvan, düz bir yüzey, kapalı bir pist geçmek için eğitilmiş olmalıdır. Uygun bir hayvan tedarikçisi sıçanlarda aldıktan sonra, hayvanların 1 hafta için yeni bir ev acclimated olmalıdır. Bu aklimasyonundan süre zarfında, çeşitli Cheerios günlük sıçan kafes içine yerleştirilir. Hayvanlar, obezitenin önlenmesi ve bu görevi gerçekleştirmek için motivasyon sağlamak için bakım enerji gereksinimleri kısıtlı yiyecek vardır. Bundan sonra, her bir hayvan için 1 hafta boyunca günde 10-15 dakika deneyci tarafından ele alınır. Bu aynı zaman süresince, her bir hayvan her iki ucunda bulunan Cheerios pist yerleştirilir. Hayvan çevreleri aşina olduktan sonra, onlar Cheerios yeme başlayacak. Hayvan pist içinde rahat ve yemek Cheerios sonra, deneyci operantly durum bir gıda ödül için pist uzunluğunu çalıştırmak için hayvan gerekir. Bu sıçan konumlandırılmış olan pistin diğer ucunda ¼ şerefe savurma tarafından gerçekleştirilir. Sıçan bu şerefe yiyor sonra, bir başka ¼ şerefe pistin diğer ucunda yer almaktadır. Bu sabit bir hızda sürekli sıçan (fırlatır&gt;% 90) pist boyunca hareket edinceye kadar günde 15-20 dakika yapılır (yani olmadan dörtnala / sınırlama olmadan şerefe yemeye başlama, durdurma, keşfetmek veya yürüyüş değiştirmeden) . Sıçan sadece paça yürüyüş istihdam edilmelidir. Bu görev için hayvanların Aşırı klima dörtnala ve bu gaits&gt; 90 cm / s hayvanların göstergesidir sınırlayıcı hayvanlara yol açabilir Sınırlayıcı ve gaits dörtnala, biyomekanik, çeşitli nedenlerle (örneğin bacak kurşun dahil edilme kriterleri, vb.) Yorumlamak daha zordur. Deneyimlerimize göre, sıçan, sürekli gaits dörtnala veya sınırlayıcı istihdam, pist locomoting ise paça onları bir yürüyüş, zor, imkansız olmasa da. Hızlar&gt; 90 cm / s, periferik veya merkezi sinir sistemi hasarı bir hayvan uğramıştır sonra nadiren görülür. Başarılı eğitim ulaşmak için variasıçan suşları ve cinsiyetler arasındaki ble. Wistar Lewis, Long-Evans, Sprague-Dawley suşları sürekli eğitim 8 başlangıcından itibaren 2 hafta içinde pist hareket edebiliyoruz. Deneyimlerimize göre, Fischer (F-344) sıçanlarda bu görevi 8 öğrenmek için 4-6 hafta yukarı çekmek için eğilimindedir. 4. İşaretleme Ortak Tutum Ön ayakları kinematik analizi çömeldi duruş 9 sıçan gibi türlerin şiddetlenir ön ayakları, cilt işaretleri koyarak uygulanan cilt hareket artefakt nedeniyle güvenilmez. Bunun yerine, ön ayakları kinematiği, x-ışını sinematografi veya floroskopi 10-13 kullanılarak elde edilmelidir . Gibi, arka bacak eklem pozisyon işaretleyici yerleştirme sadece burada açıklanmıştır. Veri toplama önce, her bir fare uygun bir inhalasyon anestezi (örneğin isofluorane,% 1.5-2 hassas bir vaporizor aranan) ve yüz maskesi ile oksijen uygulanan ve önemli topografik anatomik kullanarak veri toplama en az 24 saat önceden anestezi gerekir simge işaretlenmiş olmalıdır. Göz önüne alındığında, prosedürün kısalık ve uzun etkili anestezik ajanlar kullanıldığında değildir, çünkü hayvanın vücut sıcaklığını korumak için kullanılan gerekmez bir hayvan ısınma cihazı kullanılması. Hayvan uyuşturulduktan sonra, iliak Crests seviyesine arka bacaklarda ve sirti, traşlı. Hayvan sonra sternum yatma yerleştirilir ve arka ayaklarında destek sağlam ambalaj köpük kullanarak yaklaşık ayakta pozisyonda yerleştirilir. Iliak Crests kraniyal en kısımlarını örten deri, büyük trokanter, femur lateral tibial tüberkül tarsal eklem ve distal ve lateral 5. metatars toksik olmayan kalıcı bir kalem ile işaretlenir . Hayvan anestezi kurtarıldı. Temporal çalışmalar için arka ayaklarında böylece izin sonraki yansıtıcı işaretleyici yerleştirme (aşağıya bakın), periyodik anestezi tıraş için gerekli olabilir. Ayrıca, daha önceden işaretlenmiş anatomik işaretleri (aynı non-toksik bir kalem kullanarak) günlük vurgulayarak sıçanlarda yavaş yavaş doğal bakım davranışı ile marker kaldırmak gerekli olacak. 5. Veri Kaydı Tüm kamera görüntülerini, konumlarına uygun ve aynı alanda yakalama olduğundan emin olmak için incelenir. Her kamera, birbirlerine yaklaşık olarak 60-80 derece konulmalıdır. Görüş alanının merkezinde forceplate ve iki adımlar yakalamak için yeterli pist uzunluğu içermelidir. Kalibrasyon hacmi pist önceden belirlenmiş bir alan içinde yer almaktadır. Kameraların her pist içinde kalibrasyon hacmi tek bir kare, yakalanır. Direklerin her birinin uzunluğu boyunca tüm kalibre işaretleri sayısallaştırılmıştır. Sadece bir kez sayısallaştırma tatmin edici bir hata lokomotor veri toplamaya devam deneyci, gerçekleştirilir. Bu kalibrasyon adım veri toplama öncesinde kritik öneme sahiptir. Kalibrasyon doğru değilse, veya kalibrasyon bir kayıt oturumu öncesinde hemen oluşmaz durumunda, ortaya çıkan veriler yanlış ve kullanışsız olacaktır. Önemlisi, kameralar herhangi bir dokundu veya taşınmış olup olmadığını, bu kalibrasyon sistemi tekrar edilmesi gerekir varsaymak en güvenli. Konik yansıtıcı cilt belirteçleri (3M reflektif bant kullanarak tabloya bakınız) hemen öncesinde pist hayvan yerleştirerek, kendi ağırlığının kaydedilir ve önceden yapılmış arka bacak topografik simge yapılan önceden belirlenmiş hissettim işaretleri yapıştırılır. Bir dilek gruplar arasında karşılaştırmalar yapmak, önemli bir yönü - Kayıt hayvan ağırlığı, vücut ağırlığı için zemin reaksiyon kuvvetleri retrospektif normalleşme izin verecektir. Ayrıca, vücut ağırlığı ölçümü deney süresi boyunca hayvanın genel sağlık izleme kolaylaştırır. Marker yerleştirme sadece uygun hayvan taşıma gerektirir ve hayvanın anestezi gerektirmez. Yansıtıcı bant, yapışkan hayvanın derisine yapışır için yeterli değilse, toksik olmayan tutkal çok küçük bir miktarı (örneğin 3M VetBond Doku Yapıştırıcı), hayvanın vücuduna marker yapışmasını kolaylaştırmak için kullanılabilir. Deneyci işaretleri arka ayaklarında yerleştirdikten sonra, bilgisayarın klavye yakın rahatça yerleştirilmiş ve el-Vicon Motus sistemi üzerinden ekli olan olay işaretleyici olmalıdır. Bir şablon olarak kalibre dosyasını kullanarak, bazı dosyaları önceden kayıt yapılır. Tipik olarak, 25 ila 30 dosya kaydedilmesi gerekir. Her dosya, benzersiz bir adı olmalıdır. Her dosya bir hayvan kaydedilen kaydedilmelidir temsil edecek. Yirmi beş 30 resimler terlerinden hızı (yani 60-90 cm / s) toplantı çalışan yeterli sayıda toplanmış olduğundan emin olmak için gereklidir. Deneyci yeterli sayıda dosya oluşturulduktan sonra veri toplamaya başlar. Experimenter pistin iki ucunda Cheerios ¼ parçalarını atarak pist içinde servis sıçan istemi gerekir. Dikkatli koordinasyon ve zamanlama ile olay işaretleyici başlangıcında tetiklenir ve pist boyunca başarılı bir geçiş tamamladıktan sıçan tamamlanmasından hemen önce. Izleme ham zemin reaksiyon kuvveti inceledikten sonra, sol veya sağ bacaklarda kuvvet plakası isabet olmadığını kaydettikten sonra, dosya kaydedilir ve kapatılır. Eşit sayıda sağ ve sol bacak forceplate isabet kaydedilmiş olmalıdır. Yeterli sayıda ishal kaydedildi kadar belirli bir vadede elde edilen verilerin kayıt işlemi tekrarlanır. 6. Veri Analizi Kinematik ve zemin reaksiyon kuvvetleri için veri toplama tamamladıktan sonra, her çalışması, her canlıyı hız için değerlendirilmesi gerekir. Iki nispeten sabit belirteçleri (iliums örneğin kanat) kullanarak bir belirteçleri (Vicon Motus dosya şablonu oluştururken önce yapılır) arasında bir sanal noktadan değerlendirebilir. Bu &quot;sanal&quot; noktası hızını hesaplamadan önce, iliak belirteçlerinin belirteçleri sayısallaştırılmış olmalıdır. Vicon Motus yazılımı, X-yönü (yatay hareket yönü) bu sanal noktası hızı kullanılarak hesaplanmıştır. Bunu yaparken, sadece son analizlerde kullanılan (a priori belirlenir), belirli bir aralık hızları içinde çalışır . Biz 60-90 cm / s arasında hareket eden hayvanlar tutarlı paça gaits kullanarak bulabilirsiniz. 10 çalışan en az (5 sol bacak kuvvet platformu ile temas eder ve sağ bacak kuvvet platformu ile temas yapan 5 çalışır çalışır) gereklidir. Her bir hayvan için kabul edilebilir çalışır belirlendikten sonra, geriye kalan cilt belirteçlerin sayısallaştırma tamamlanması gerekir. Diz üzeri cilt hareketi artifakı telafi etmek için diz pozisyonu tahmini nirengi (iki daire 2D kinematiği arasındaki kesişim veya 2 küreler 3D kinematik arasındaki kesişim) kullanılarak hesaplanan, daha önce açıklandığı gibi olmuştur. Kalça, diz ve Diz eklemi açıları, hızlar ve ivmeler şu anda tespit edilebilir. Bunların doğruluğunu istihdam edilen kameralar örnekleme hızı dayalı sınırlı olmasına rağmen duruşu ve salıncak kez de değerlendirilmelidir. Bu ve diğer hesaplamalar Vicon Motus KineCalc yazılım veya veri ASCII veri olarak ihraç ve yazılım olarak böyle MatLab özelleştirilebilir rutinleri kullanılarak analiz edilebilir (yani ihracat olmadan) doğrudan yapılabilir. Yer reaksiyon kuvveti verileri ölçülür ve AMTI kuvvet platformu ile amplifiye ve 1200 Hz Vicon Motus toplanır. Gibi zemin reaksiyon kuvveti verileri bir kez uygun bir dijital filtre Vicon Motus kullanarak veri uygulanır toplanır. Deneyci zaten uygun cilt belirteçleri, eş zamanlı kinematik veri olarak toplanmıştır zemin reaksiyon kuvveti verileri, diğer bazı özelleştirilebilir yazılım kullanarak, doğrudan ya da dolaylı Vicon Motus KineCalc kullanılarak analiz edilebilir sayısallaştırma sonra seyahat ve kabul çalışır belirlenen hız tespit olduğunu, rutin. Güçleri için çeşitli değişkenler, her üç ortogonal yönde hesaplanabilir. Bu değişkenler pik güç, alan ve eğri (yani darbe) vb. Önemlisi, ancak, deneyci ayrı her bir hayvan her çalıştırmak için sağ ve sol bacak veri tutmak zorundadır. Sağ veya sol ekstremitede çıkarılan veriler, her bir hayvan için ortalama ve o hayvan için temsili veri olarak kullanılır. Veri sonra uygun istatistiksel yöntemler kullanılarak analiz edilmektedir. 7. Temsilcisi Sonuçlar Lokomotor analizi bu formu yararını temsil etmek, kinematik ve zemin reaksiyon kuvvetleri, genç, orta yaşlı ve geriatrik dişi Wistar sıçanlarda tespit edildi. Bu analiz, yaşa bağlı farklılıklar dişi Wistar sıçanlarda bulundu. Özellikle, zemin reaksiyon kuvveti analizi geriatrik sıçanlarda ön ayakları frenleme yeteneği azalır ve hayvanların diğer gruplara (Şekil 1) göre lateral stabilizasyon için arka ayaklarında daha fazla kullanmak eğilimindedir olduğunu göstermektedir. Kinematik analiz, her bir grup arasında herhangi bir istatistiksel farklılık ortaya olsa kinematik sıçan (Şekil 2) hemen hemen her yaş kolayca kaydedilebilir olduğunu gösteriyor vermedi. <img src="/files/ftp_upload/2138/2138fig1tmb.jpg" alt="Şekil 1" /> Şekil 1. Zemin reaksiyon kuvveti, genç sol bacaklarda alınan izleme (24 aylık, n = 5) ve geriatrik (4 aylık, n = 7), orta yaşlı (n = 7 13-14 aylık ) dişi Wistar sıçan. Sağ uzuvları benzer. Geriatrik sıçanlarda genç ve orta yaşlı sıçanlarda göre frenleme (* = p &lt;0.05) daha az, ön ayakları ve geriatrik sıçanlarda genç sıçanlara kıyasla lateral stabilizasyon için arka ayaklarında daha fazla kullanma eğiliminde olduğu aşikar olduğu (**). Düz çizgiler ortalama, noktalı çizgiler ortalama + SE temsil temsil eder; kesikçizgiler GD anlamına temsil eder. <a href="http://www.jove.com/files/ftp_upload/2138/2138fig1.jpg">daha büyük bir rakam görmek için buraya tıklayınız.</a> <img src="/files/ftp_upload/2138/2138fig2tmb.jpg" alt="Şekil 2" /> Şekil 2, genç, orta yaşlı ve geriatrik sıçanların sol bacak için Kinematik sopa rakamlar . Sopa rakamlar ortalama grupların her biri için sol ekstremite hareketi temsil eder. Adım döngüsü sırasında eklem açısı için hayvanların gruplar arasında anlamlı bir fark vardı. <a href="http://www.jove.com/files/ftp_upload/2138/2138fig2.jpg">daha büyük bir rakam görmek için buraya tıklayınız.</a>

Yazıda, sürekli sayısal kinematik ve zemin reaksiyon kuvveti tayini kullanarak lokomosyon değerlendiren metodoloji sağlar. Bu metodoloji üzerine başlamadan ilgilenen herkes için önemli, hareketin biyomekanik, hayvan sensorimotor davranış ve veri yönetimi ve manipülasyon güçlü bir arka plan. Kinematik ve zemin reaksiyon kuvveti tayini lokomotor analizi (örneğin uç nokta önlemler, sıralı derecelendirme ölçekleri) bazı diğer formları ile karşılaştırıldığında, ek süre ve uzmanlık gerektirir rağmen, elde edilen veriler, ortopedik 14-22 ve nörolojik çeşitli hassas, objektif ve kantitatif türlerde hastalık 1-3, 23-32 modelleri. Biz harekette daha basit ve daha az hassas ölçümler kullanılarak toplanan olamazdı Strain-eşleştirilmiş sıçanlarda bilgi çeşitli yaş arasındaki farklar açıklanır veriler sağladı. Dahası, hareketin kinematik ve kinetik analizi diğer değerlendirme formları başarısız olacağını sinir sistemi koşullarında çeşitli lokomotor değişiklikleri tanımlamak için kullanılır olmuştur. Potansiyel therapeutants değerlendirilmesinde hassas önlemlerin 8, 23-25, 27 kullanımı özellikle önem kazanmaktadır hastalığın çeşitli modeller için. Bir test deneyi, tip-II istatistiksel hata işlediği risk çalışan bir potansiyel therapeutant bir etkisi ayırt etmek için yeterince duyarlı değilse (yani sonuç aslında bir etkisi vardı orada bir tedavinin hiçbir etkisi). Ayrıca, uç nokta önlemleri ve lokomosyon değerlendirmek daha öznel testler, çünkü önyargı için bir potansiyel vardır. Kinematik ve kinetik değerlendirme uygun içerme / dışlama kriteri a priori yapılır, tamamen objektif, deneyi basit toplar, inceler ve uygun istatistikleri veri (yani veri tayin öznel bileşen vardır) geçerlidir. Kinematik ve kinetik analizi de, türlerin çok sayıda kullanılmak üzere yeteneği tanıyor. Aslında, kinematik, zemin reaksiyon kuvveti tayini, ya da her ikisi gibi filler 33-35, sığır 36, atlar 37-40, köpekler 4, 41-45, kediler 21, 46-49, çeşitli türlerin çeşitli kullanılmıştır kemirgenler 3, 8, 50, 51, kuşlar 4, 52-55 ve 56 balık, 57 (bu liste ayrıntılı hiç bir şekilde). Yazarların deneyim, ancak, farelerin fareler kolay bir pist boyunca seyahat operantly durum olmadığını sorunludur. Bu durum dikkate alındığında, pist geçme zaman fareler nispeten sabit bir hızda seyahat ve bunun yerine, hızlı ve yavaş aşağı olmaz. Bu davranış, zemin reaksiyon kuvveti tayini için deney tüpüne koşu bandı kullanım için modifiye edilmesi ise büyük olasılıkla, kısmen, bir koşu bandı ve video-bantlama koşu bandı üzerinde hayvan locomoting 58 üzerinde çalışan fareler tarafından üstesinden olabilir, zemin reaksiyon kuvveti tayini . koşu bandı kemer ön kıç ve medio yanal kuvvet tayini ile müdahale olduğu gibi büyük olasılıkla yalnızca dikey zemin reaksiyon kuvveti kolayca elde edilebilir. Toplamda, hareketin kinematik ve kinetik analizi, ortopedik ve nörolojik koşullar çeşitli modeller için istihdam edilebilir, güvenilir, duyarlı ve objektif bir yöntemdir. Ayrıca, tüm ekipman, böylece sensorimotor davranış analizi bu formu performans için ilgili herhangi bir nedenle olumsuzlayan kemirgenlerde kullanmak için kullanılabilir hale gelmiştir.

<!DOCTYPE html PUBLIC "-//W3C//DTD XHTML 1.0 Transitional//EN" "http://www.w3.org/TR/xhtml1/DTD/xhtml1-transitional.dtd">
<html xmlns="http://www.w3.org/1999/xhtml" xml:lang="en" lang="en">	
		
		<div>
		<table border="1">
		<thead>
		<tr>
		<th>Material Name</th>
		<th>Type</th>
		<th>Company</th>
		<th>Catalogue Number</th>
		<th>Comment</th>
		</tr>
		</thead>
		<tbody>
		
<tr>
<td>Low load miniature force platform</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>AMTI</td>
<td>HE6X6</td>
<td>http://amti.biz/PDFDownloads/0908HE6x6.pdf</td>
</tr>
<tr>
<td>Vicon Motus</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>Vicon</td>
<td>Vicon Motus software</td>
<td>http://www.vicon.com/applications/animal.html 

The force platform can be purchased as an integrated package with the Vicon Motus system.</td>
</tr>
<tr>
<td>Vicon Motus KineCalc</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>Vicon</td>
<td>Vicon Motus KineCalc software</td>
<td>http://www.vicon.com/applications/animal.html Proprietary software compatible with Vicon Motus data, thus enabling direct and customizable data calculations.
</td>
</tr>
<tr>
<td>Video Cameras</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>Vicon</td>
<td>Varies depending upon needs</td>
<td>http://www.vicon.com/applications/animal.html A minimum of 4 cameras are required for bilateral 2D or 3D imaging of hindlimb kinematics during rat locomotion. Cameras that sample at 60 Hz are sufficient for rats locomoting between 60 and 90 cm/s. High speed cameras will permit identification of very small, yet possibly important, differences in interlimb coordination.</td>
</tr>
<tr>
<td>Calibration volume or frame</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>Vicon</td>
<td>Custom</td>
<td>http://www.vicon.com/applications/animal.html An appropriate calibration volume must be purchased and used for calibrating the coordinates prior to performing videography each and every time of new data collection or if any of the cameras are moved. This dimensions of this calibration volume are based upon the field of view being examined.
</td>
</tr>
<tr>
<td>Reflective tape</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>3M</td>
<td>NA</td>
<td>Can be purchased bulk through a 3M distributor or on an as-needed basis from VICON
 http://solutions.3m.com/en_US/?WT.mc_id=www.3m.com/us http://www.vicon.com/applications/animal.html</td>
</tr>
<tr>
<td>Cheerios</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>General Mills</td>
<td>Cheerios</td>
<td>http://www.cheerios.com/</td>
</tr>
<tr>
<td>Tissue adhesive</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>3M</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>Can be purchased through a 3M distributor 
http://solutions.3m.com/en_US/?WT.mc_id=www.3m.com/us</td>
</tr>		</tbody>
		</table>
		</div>

kinematics and ground reaction force determination: a demonstration quantifying locomotor abilities of young adult, middle-aged, and geriatric rats

Davranış, en geniş tanımıyla, fizyolojik süreçlerin motor tezahürü olarak tanımlanmış olabilir. Bunun gibi, bütün davranışları, motor sistemi üzerinden tezahür. Lokomosyon, nöroloji ve ortopedi alanlarında yaygın olarak değerlendirilen bir dizi hastalık modelleri için bir davranıştır. Örneğin, sinir sisteminin travmatik yaralanma sonrası lokomotor iyileşme 1-3 en yaygın olarak değerlendirilen davranışlar biridir. Lokomosyon çeşitli uç nokta ölçümleri (lokomotor görev, vb. Tamamlamak için alınan örneğin zaman), semikantitatif kinematik önlemler (örneğin sıralı değerlendirme ölçekleri (örneğin Basso Beattie ve Bresnahan lokomotor (BBB) ​​derecelendirme ölçeği, vb.)) Ve vekil kullanılarak değerlendirilebilir rağmen davranış önlemler (örneğin, kas gücü, sinir iletim hızı, vb), sadece kinetiği (kuvvet ölçümleri) ve kinematik (uzayda vücut bölümlerinin ölçümler) 1 locomote bir hayvan olduğu stratejinin ayrıntılı bir açıklama sağlar . Rağmen locomoting kemirgenler değil, yeni, kinematik ve kinetik ölçümler artık daha kolay erişilebilir, bu amaç için tasarlanmış ticari olarak mevcut ekipman durumu nedeniyle. Önemlisi, deneyciler biyomekanik analizler teorisi çok aşina olmalı ve nispeten emek-yoğun bir çalışma olacak ne başlamadan önce bu formları analiz faydaları ve kısıtlamaları anlamak gerekir. Yazıda, piyasada mevcut ekipman kullanılarak kinematik ve zemin reaksiyon kuvveti verileri toplamak için bir yöntem tanımlamayı hedefleyen. Ekipman ve aparat set-up Ayrıntılar, hayvanlar, içerme ve dışlama kriterleri kabul çalışır ve veri toplama yöntemleri öncesi eğitim açıklanmıştır. Strain-eşleştirilmiş genç erişkin, orta yaşlı ve geriatrik sıçanlarda kinematik ve kinetik anlatarak bu davranış analizi tekniği yararını göstermektedir.

Watch this Scientific Journal Video about Kinematics and Ground Reaction Force Determination: A Demonstration Quantifying Locomotor Abilities of Young Adult, Middle-aged, and Geriatric Rats at JoVE.co

Kinematics and Ground Reaction Force Determination: A Demonstration Quantifying Locomotor Abilities of Young Adult, Middle-aged, and Geriatric Rats

Locomotion genellikle, nöroloji ve ortopedi gibi alanlarda çeşitli hastalık modellerinde bir davranış sonucu olarak incelenir. Bu video kağıt dizginlenmemiş lokomosyon sırasında sıçan zemin reaksiyon kuvvetleri ve kinematik toplamak için bir yöntem tarif etmek niyetindedir.

Kinematik ve Zemin Mukabele Gücü&#39;nün Belirlenmesi: Genç Yetişkin, Orta yaşlı ve Geriatrik Sıçanlar, bir gösteri miktarının Lokomotor Yetenekler

Behavior, in its broadest definition, can be defined as the motor manifestation of physiologic processes.  As such, all behaviors manifest through the ...

kinematics-ground-reaction-force-determination-demonstration

Research

JoVE Journal

Neuroscience

19.6K Görüntüleme.  Riverview, NB. Locomotion genellikle, nöroloji ve ortopedi gibi alanlarda çeşitli hastalık modellerinde bir davranış sonucu olarak incelenir. Bu video kağıt dizginlenmemiş lokomosyon sırasında sıçan zemin reaksiyon kuvvetleri ve kinematik toplamak için bir yöntem tarif etmek niyetindedir.

Video: Kinematics and Ground Reaction Force Determination: A Demonstration Quantifying Locomotor Abilities of Young Adult, Middle-aged, and Geriatric Rats

Growth and Differentiation of Adult Hippocampal Arctic Ground Squirrel Neural Stem Cells

Arctic ground squirrels (Urocitellus parryii, AGS) are unique in their ability to hibernate with a core body temperature near or below freezing 1. These animals also resist ischemic injury to the brain in vivo 2,3 and oxygen-glucose deprivation in vitro 4,5. These unique qualities provided the impetus to isolate AGS neurons to examine inherent neuronal characteristics that could account for the capacity of AGS neurons to resist injury and cell death caused by ischemia and extremely cold temperatures. Identifying proteins or gene targets that allow for the distinctive properties of these cells could aid in the discovery of effective therapies for a number of ischemic indications and for the study of cold tolerance. Adult AGS hippocampus contains neural stem cells that continue to proliferate, allowing for easy expansion of these stem cells in culture. We describe here methods by which researchers can utilize these stem cells and differentiated neurons for any number of purposes. By closely following these steps the AGS neural stem cells can be expanded through two passages or more and then differentiated to a culture high in TUJ1-positive neurons (~50%) without utilizing toxic chemicals to minimize the number of dividing cells. Ischemia induces neurogenesis 6 and neurogenesis which proceeds via MEK/ERK and PI3K/Akt survival signaling pathways contributes to ischemia resistance in vivo7 and in vitro 8 (Kelleher-Anderson, Drew et al., in preparation). Further characterization of these unique neural cells can advance on many fronts, using some or all of these methods.

Neural stem cells were prepared from the hippocampus of adult non-hibernating yearling Arctic ground squirrels (AGS). These neural stem cells can be expanded through numerous passages, differentiated and maintained as a nearly 50:50 neuron to glial culture.

Yetişkin Hipokampal Arctic Zemin Sincap Nöral Kök Hücre Büyüme ve Farklılaşma

Arctic ground squirrels (Urocitellus parryii, AGS) are unique in their ability to hibernate with a core body temperature near or below freezing 1. These ...

Nörobilim

Cerebrovascular Casting of the Adult Mouse for 3D Imaging and Morphological Analysis

Vascular imaging is crucial in the clinical diagnosis and management of cerebrovascular diseases, such as brain arteriovenous malformations (BAVMs). Animal models are necessary for studying the etiopathology and potential therapies of cerebrovascular diseases. Imaging the vasculature in large animals is relatively easy. However, developing vessel imaging methods of murine brain disease models is desirable due to the cost and availability of genetically-modified mouse lines. Imaging the murine cerebral vascular tree is a challenge. In humans and larger animals, the gold standard for assessing the angioarchitecture at the macrovascular (conductance) level is x-ray catheter contrast-based angiography, a method not suited for small rodents.
In this article, we present a method of cerebrovascular casting that produces a durable skeleton of the entire vascular bed, including arteries, veins, and capillaries that may be analyzed using many different modalities. Complete casting of the microvessels of the mouse cerebrovasculature can be difficult; however, these challenges are addressed in this step-by-step protocol. Through intracardial perfusion of the vascular casting material, all vessels of the body are casted. The brain can then be removed and clarified using the organic solvent methyl salicylate. Three dimensional imaging of the brain blood vessels can be visualized simply and inexpensively with any conventional brightfield microscope or dissecting microscope. The casted cerebrovasculature can also be imaged and quantified using micro-computed tomography (micro-CT)1. In addition, after being imaged, the casted brain can be embedded in paraffin for histological analysis.
The benefit of this vascular casting method as compared to other techniques is its broad adaptation to various analytic tools, including brightfield microscopic analysis, CT scanning due to the radiopaque characteristic of the material, as well as histological and immunohistochemical analysis. This efficient use of tissue can save animal usage and reduce costs. We have recently demonstrated application of this method to visualize the irregular blood vessels in a mouse model of adult BAVM at a microscopic level2, and provide additional images of the malformed vessels imaged by micro-CT scan. Although this method has drawbacks and may not be ideal for all types of analyses, it is a simple, practical technique that can be easily learned and widely applied to vascular casting of blood vessels throughout the body.

In this article, we present a simple, practical technique for cerebrovascular casting that is easy to perform and can be utilized to image the vascular tree of the adult mouse brain.

3D Görüntüleme ve Morfolojik Analizi Yetişkin Mouse Serebrovasküler Döküm

Vascular imaging is crucial in the clinical diagnosis and management of cerebrovascular diseases, such as brain arteriovenous malformations (BAVMs). ...

Rapid Determination of the Thermal Nociceptive Threshold in Diabetic Rats

Painful diabetic neuropathy (PDN) is characterized by hyperalgesia i.e., increased sensitivity to noxious stimulus, and allodynia i.e., hypersensitivity to normally innocuous stimuli1. Hyperalgesia and allodynia have been studied in many different rodent models of diabetes mellitus2. However, as stated by B&ouml;lcskei et al, determination of "pain" in animal models is challenging due to its subjective nature3. Moreover, the traditional methods used to determine behavioral responses to noxious thermal stimuli usually lack reproducibility and pharmacological sensitivity3. For instance, by using the hot-plate method of Ankier4, flinch, withdrawal and/or licking of either hind- and/or fore-paws is quantified as reflex latencies at constant high thermal stimuli (52-55 &deg;C). However, animals that are hyperalgesic to thermal stimulus do not reproducibly show differences in reflex latencies using those supra-threshold temperatures3,5. As the recently described method of B&ouml;lcskei et al.6, the procedures described here allows for the rapid, sensitive and reproducible determination of thermal nociceptive thresholds (TNTs) in mice and rats. The method uses slowly increasing thermal stimulus applied mostly to the skin of mouse/rat plantar surface. The method is particularly sensitive to study anti-nociception during hyperalgesic states such as PDN. The procedures described bellow are based on the ones published in detail by Alm&aacute;si et al 5 and B&ouml;lcskei et al 3. The procedures described here have been approved the Laboratory Animal Care and Use Committee (LACUC), Wright State University.

Here, we describe a rapid reliable and simple procedure to determine the lowest temperature at which rats or mice show nocifensive behavior, i.e. the thermal nociceptive threshold (TNT). This method applies a slowly increasing thermal stimulus allowing precise and reproducible estimation of TNTs with minimum, if any, stress to the animals.

Diyabetik Sıçanlarda Termal Nosiseptif Eşik Hızlı Belirlenmesinde

Painful diabetic neuropathy (PDN) is characterized by hyperalgesia i.e., increased sensitivity to noxious stimulus, and allodynia i.e., hypersensitivity ...

Microdialysis of Ethanol During Operant Ethanol Self-administration and Ethanol Determination by Gas Chromatography

Operant self-administration methods are commonly used to study the behavioral and pharmacological effects of many drugs of abuse, including ethanol. However, ethanol is typically self-administered orally, rather than intravenously like many other drugs of abuse. The pharmacokinetics of orally administered drugs are more complex than intravenously administered drugs. Because understanding the relationship between the pharmacological and behavioral effects of ethanol requires knowledge of the time course of ethanol reaching the brain during and after drinking, we use in vivo microdialysis and gas chromatography with flame ionization detection to monitor brain dialysate ethanol concentrations over time. 
Combined microdialysis-behavioral experiments involve the use of several techniques. In this article, stereotaxic surgery, behavioral training and microdialysis, which can be adapted to test a multitude of self-administration and neurochemical centered hypotheses, are included only to illustrate how they relate to the subsequent phases of sample collection and dialysate ethanol analysis. Dialysate ethanol concentration analysis via gas chromatography with flame-ionization detection, which is specific to ethanol studies, is described in detail. Data produced by these methods reveal the pattern of ethanol reaching the brain during the self-administration procedure, and when paired with neurochemical analysis of the same dialysate samples, allows conclusions to be made regarding the pharmacological and behavioral effects of ethanol.

A method to determine the time course of ethanol concentration in the brains of rats during operant ethanol self-administration is described. Gas chromatography with flame ionization detection is used to quantify ethanol in the dialysate samples, because it has the sensitivity required for the small volumes that are generated.

Gaz kromatografisi ile operant etanol kendi kendine uygulama ve etanol belirleme sırasında etanol mikrodivaliz

Operant self-administration methods are commonly used to study the behavioral and pharmacological effects of many drugs of abuse, including ethanol.  ...

Simultaneous Intracellular Recording of a Lumbar Motoneuron and the Force Produced by its Motor Unit in the Adult Mouse In vivo

The spinal motoneuron has long been a good model system for studying neural function because it is a neuron of the central nervous system with the unique properties of (1) having readily identifiable targets (the muscle fibers) and therefore having a very well-known function (to control muscle contraction); (2) being the convergent target of many spinal and descending networks, hence the name of "final common pathway"; and (3) having a large soma which makes it possible to penetrate them with sharp intracellular electrodes. Furthermore, when studied in vivo, it is possible to record simultaneously the electrical activity of the motoneurons and the force developed by their muscle targets. Performing intracellular recordings of motoneurons in vivo therefore put the experimentalist in the unique position of being able to study, at the same time, all the compartments of the "motor unit" (the name given to the motoneuron, its axon, and the muscle fibers it innervates1): the inputs impinging on the motoneuron, the electrophysiological properties of the motoneuron, and the impact of these properties on the physiological function of the motoneurons, i.e. the force produced by its motor unit. However, this approach is very challenging because the preparation cannot be paralyzed and thus the mechanical stability for the intracellular recording is reduced. Thus, this kind of experiments has only been achieved in cats and in rats. However, the study of spinal motor systems could make a formidable leap if it was possible to perform similar experiments in normal and genetically modified mice.
For technical reasons, the study of the spinal networks in mice has mostly been limited to neonatal in vitro preparations, where the motoneurons and the spinal networks are immature, the motoneurons are separated from their targets, and when studied in slices, the motoneurons are separated from most of their inputs. Until recently, only a few groups had managed to perform intracellular recordings of motoneurons in vivo2-4 , including our team who published a new preparation which allowed us to obtain very stable recordings of motoneurons in vivo in adult mice5,6. However, these recordings were obtained in paralyzed animals, i.e. without the possibility to record the force output of these motoneurons. Here we present an extension of this original preparation in which we were able to obtain simultaneous recordings of the electrophysiological properties of the motoneurons and of the force developed by their motor unit. This is an important achievement, as it allows us to identify the different types of motoneurons based on their force profile, and thereby revealing their function. Coupled with genetic models disturbing spinal segmental circuitry7-9, or reproducting human disease10,11, we expect this technique to be an essential tool for the study of spinal motor system.

Simultaneous Intracellular Recording of a Lumbar Motoneuron and the Force Produced by its Motor Unit in the Adult Mouse In vivo

This new method permits the simultaneous intracellular recording of a single adult mouse motoneuron and the measurement of the force produced by its muscle fibers. The combined investigation of the electrical and mechanical properties of motor units in normal and genetically modified animals is a breakthrough for the study of the neuromuscular system.

Erişkin Fare yılında Motor Ünite tarafından üretilen bir Lomber Motonöron ve Kuvvet Eşzamanlı intrasellüler Kaydı<em&gt; In vivo</em

The  spinal motoneuron has long been a good model system for studying neural  function because it is a neuron of the central nervous system with the ...

Determination of the Spontaneous Locomotor Activity in Drosophila melanogaster

Drosophila melanogaster has been used as an excellent model organism to study environmental and genetic manipulations that affect behavior. One such behavior is spontaneous locomotor activity. Here we describe our protocol that utilizes Drosophila population monitors and a tracking system that allows continuous monitoring of the spontaneous locomotor activity of flies for several days at a time. This method is simple, reliable, and objective and can be used to examine the effects of aging, sex, changes in caloric content of food, addition of drugs, or genetic manipulations that mimic human diseases.

Determination of the Spontaneous Locomotor Activity in Drosophila melanogaster

Drosophila melanogaster are useful in studying genetic or environmental manipulations that affect behaviors such as spontaneous locomotor activity.&#160; Here we describe a protocol that utilizes monitors with infrared beams and data analysis software to quantify spontaneous locomotor activity.&#160;

Olarak spontan lokomotor aktivitenin belirlenmesi<em&gt; Drosophila melanogaster</em

Drosophila melanogaster has been used as an excellent model organism to study environmental and genetic manipulations that affect behavior. One such ...

Quantifying Microglia Morphology from Photomicrographs of Immunohistochemistry Prepared Tissue Using ImageJ

Microglia are brain phagocytes that participate in brain homeostasis and continuously survey their environment for dysfunction, injury, and disease. As the first responders, microglia have important functions to mitigate neuron and glia dysfunction, and in this process, they undergo a broad range of morphologic changes. Microglia morphologies can be categorized descriptively or, alternatively, can be quantified as a continuous variable for parameters such as cell ramification, complexity, and shape. While methods for quantifying microglia are applied to single cells, few techniques apply to multiple microglia in an entire photomicrograph. The purpose of this method is to quantify multiple and single cells using readily available ImageJ protocols. This protocol is a summary of the steps and ImageJ plugins recommended to convert fluorescence and bright-field photomicrographs into representative binary and skeletonized images and to analyze them using software plugins AnalyzeSkeleton (2D/3D) and FracLac for morphology data collection. The outputs of these plugins summarize cell morphology in terms of process endpoints, junctions, and length as well as complexity, cell shape, and size descriptors. The skeleton analysis protocol described herein is well suited for a regional analysis of multiple microglia within an entire photomicrograph or region of interest (ROI) whereas FracLac provides a complementary individual cell analysis. Combined, the protocol provides an objective, sensitive, and comprehensive assessment tool that can be used to stratify between diverse microglia morphologies present in the healthy and injured brain.

Microglia are brain immune cells that survey and react to altered brain physiology through morphologic changes which may be evaluated quantitatively. This protocol outlines an ImageJ based analysis protocol to represent microglia morphology as continuous data according to metrics such as cell ramification, complexity, and shape.

ImageJ kullanarak doku hazırlanan immünhistokimya Photomicrographs üzerinden Microglia morfoloji miktarının

Microglia are brain phagocytes that participate in brain homeostasis and continuously survey their environment for dysfunction, injury, and disease. As ...

Quantifying Spontaneous Ca2+ Fluxes and their Downstream Effects in Primary Mouse Midbrain Neurons

Parkinson&#8217;s disease (PD) is a devastating neurodegenerative disorder caused by the degeneration of dopaminergic (DA) neurons. Excessive Ca2+ influx due to the abnormal activation of glutamate receptors results in DA excitotoxicity and has been identified as an important mechanism for DA neuron loss. In this study, we isolate, dissociate, and culture midbrain neurons from the mouse ventral mesencephalon (VM) of ED14 mouse embryos. We then infect the long-term primary mouse midbrain cultures with an adeno-associated virus (AAV) expressing a genetically encoded calcium indicator, GCaMP6f under control of the human neuron-specific synapsin promoter, hSyn. Using live confocal imaging, we show that cultured mouse midbrain neurons display spontaneous Ca2+ fluxes detected by AAV-hSyn-GCaMP6f. Bath application of glutamate to midbrain cultures causes abnormal elevations in intracellular Ca2+ within neurons and this is accompanied by caspase-3 activation in DA neurons, as demonstrated by immunostaining. The techniques to identify glutamate-mediated apoptosis in primary mouse DA neurons have important applications for the high content screening of drugs that preserve DA neuron health.

Quantifying Spontaneous Ca2+ Fluxes and their Downstream Effects in Primary Mouse Midbrain Neurons

Here we present a protocol to measure in vitro Ca2+ fluxes in midbrain neurons and their downstream effects on caspase-3 using primary mouse midbrain cultures. This model can be employed to study pathophysiologic changes related to abnormal Ca2+ activity in midbrain neurons, and to screen novel therapeutics for anti-apoptotic properties.

Primer Fare Orta Beyin Nöronlarında Spontan Ca2+ Akılarının ve Downstream Etkilerinin Ölçülmesi

Parkinson&#8217;s disease (PD) is a devastating neurodegenerative disorder caused by the degeneration of dopaminergic (DA) neurons. Excessive Ca2+ influx ...

A Metric Test for Assessing Spatial Working Memory in Adult Rats Following Traumatic Brain Injury

Impairments to sensory, short-term, and long-term memory are common side effects after traumatic brain injury (TBI). Due to the ethical limitations of human studies, animal models provide suitable alternatives to test treatment methods, and to study the mechanisms and related complications of the condition. Experimental rodent models have historically been the most widely used due to their accessibility, low cost, reproducibility, and validated approaches. A metric test, which tests the ability to recall the placement of two objects at various distances and angles from one another, is a technique to study impairment in spatial working memory (SWM) after TBI. The significant advantages of metric tasks include the possibility of dynamic observation, low cost, reproducibility, relative ease of implementation, and low stress environment. Here, we present a metric test protocol to measure impairment of SWM in adult rats after TBI. This test provides a feasible way to evaluate physiology and pathophysiology of brain function more effectively.

Traumatic brain injury (TBI) is commonly associated with memory impairment. Here, we present a protocol to assess spatial working memory after TBI via a metric task. A metric test is a useful tool to study spatial working memory impairment after TBI.

Travmatik Beyin Hasarından Sonra Yetişkin Sıçanlarda Mekansal Çalışma Belleğini Değerlendirmek için Bir Metrik Test

Impairments to sensory, short-term, and long-term memory are common side effects after traumatic brain injury (TBI). Due to the ethical limitations of ...

A Scalable Model to Study the Effects of Blunt-Force Injury in Adult Zebrafish

Blunt-force traumatic brain injuries (TBI) are the most common form of head trauma, which spans a range of severities and results in complex and heterogenous secondary effects. While there is no mechanism to replace or regenerate the lost neurons following a TBI in humans, zebrafish possess the ability to regenerate neurons throughout their body, including the brain. To examine the breadth of pathologies exhibited in zebrafish following a blunt-force TBI and to study the mechanisms underlying the subsequent neuronal regenerative response, we modified the commonly used rodent Marmarou weight drop for the use in adult zebrafish. Our simple blunt-force TBI model is scalable, inducing a mild, moderate, or severe TBI, and recapitulates many of the phenotypes observed following human TBI, such as contact- and post-traumatic seizures, edema, subdural and intracerebral hematomas, and cognitive impairments, each displayed in an injury severity-dependent manner. TBI sequelae, which begin to appear within minutes of the injury, subside and return to near undamaged control levels within 7 days post-injury. The regenerative process begins as early as 48 hours post-injury (hpi), with the peak cell proliferation observed by 60 hpi. Thus, our zebrafish blunt-force TBI model produces characteristic primary and secondary injury TBI pathologies similar to human TBI, which allows for investigating disease onset and progression, along with the mechanisms of neuronal regeneration that is unique to zebrafish.

We modified the Marmarou weight drop model for adult zebrafish to examine a breadth of pathologies following blunt-force traumatic brain injury (TBI) and the mechanisms underlying subsequent neuronal regeneration. This blunt-force TBI model is scalable, induces a mild, moderate, or severe TBI, and recapitulates injury heterogeneity observed in human TBI.