Name: automated gait analysis in mice with chronic constriction injury
Uploaded: 2017-10-17T14:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Automated Gait Analysis in Mice with Chronic Constriction Injury at JoVE.com

Diese Forschung wurde unterstützt von Chungnam National University, Korea Institute of Oriental Medicine (KIOM) und einen Zuschuss von der Korea Health Technology R &#38; D Projekt durch den Korea Gesundheit Industrie Entwicklung Institut (KHIDI), gefördert durch das Bundesministerium für Gesundheit &#38; Wohlfahrt, Republik Korea (gewähren Nummer: HI15C0007).

alle Experimente wurden im Einklang mit der ethischen Richtlinien der internationalen Vereinigung zum Studium des Schmerzes und wurden durch die institutionelle Animal Care and Use Committee an der Chungnam National University (genehmigt Daejeon, Südkorea).
 1. Induktion des CCI auf Ischiasnerv <ol><li>Haus männlichen ICR Mäuse mit einem Gewicht von 20-25 g unter einem 12 h hell/dunkel-Zyklus bei kontrollierter Raumtemperatur (gehalten bei 20-25 ° C) und Luftfeuchtigkeit (40-60 ...

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	<li>Loeser, J. D., Treede, R. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+Kyoto+protocol+of+IASP+Basic+Pain+Terminology.">The Kyoto protocol of IASP Basic Pain Terminology.</a> Pain. 137 (3), 473-477 (2008).</li><li>Colloca, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Neuropathic+pain.">Neuropathic pain.</a> Nat Rev Dis Primers. 3, 17002 (2017).</li><li>Vranken, J. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mechanisms+and+treatment+of+neuropathic+pain.">Mechanisms and treatment of neuropathic pain.</a> Cent Nerv Syst Agents Med Chem. 9 (1), 71-78 (2009).</li><li>DeLeo, J. 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P., Bories, C., De Koninck, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+simplified+up-down+method+(SUDO)+for+measuring+mechanical+nociception+in+rodents+using+von+Frey+filaments.">A simplified up-down method (SUDO) for measuring mechanical nociception in rodents using von Frey filaments.</a> Mol Pain. 10, 26 (2014).</li><li>Chaplan, S. R., Bach, F. W., Pogrel, J. W., Chung, J. M., Yaksh, T. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Quantitative+assessment+of+tactile+allodynia+in+the+rat+paw.">Quantitative assessment of tactile allodynia in the rat paw.</a> J Neurosci Methods. 53 (1), 55-63 (1994).</li><li>Chen, H., Du, J., Zhang, Y., Barnes, K., Jia, X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Establishing+a+Reliable+Gait+Evaluation+Method+for+Rodent+Studies.">Establishing a Reliable Gait Evaluation Method for Rodent Studies.</a> J Neurosci Methods. , (2017).</li><li>Kang, D. W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Antinociceptive+Profile+of+Levo-tetrahydropalmatine+in+Acute+and+Chronic+Pain+Mice+Models:+Role+of+spinal+sigma-1+receptor.">Antinociceptive Profile of Levo-tetrahydropalmatine in Acute and Chronic Pain Mice Models: Role of spinal sigma-1 receptor.</a> Sci Rep. 6, 37850 (2016).</li><li>Huehnchen, P., Boehmerle, W., Endres, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Assessment+of+paclitaxel+induced+sensory+polyneuropathy+with+&amp;#34;Catwalk&amp;#34;+automated+gait+analysis+in+mice.">Assessment of paclitaxel induced sensory polyneuropathy with &amp;#34;Catwalk&amp;#34; automated gait analysis in mice.</a> PLoS One. 8 (10), e76772 (2013).</li><li>Vrinten, D. H., Hamers, F. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term='CatWalk'+automated+quantitative+gait+analysis+as+a+novel+method+to+assess+mechanical+allodynia+in+the+rat;+a+comparison+with+von+Frey+testing.">'CatWalk' automated quantitative gait analysis as a novel method to assess mechanical allodynia in the rat; a comparison with von Frey testing.</a> Pain. 102 (1-2), 203-209 (2003).</li><li>Martinov, T., Mack, M., Sykes, A., Chatterjea, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Measuring+changes+in+tactile+sensitivity+in+the+hind+paw+of+mice+using+an+electronic+von+Frey+apparatus.">Measuring changes in tactile sensitivity in the hind paw of mice using an electronic von Frey apparatus.</a> J Vis Exp. (82), e51212 (2013).</li><li>Ferland, C. E., Laverty, S., Beaudry, F., Vachon, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Gait+analysis+and+pain+response+of+two+rodent+models+of+osteoarthritis.">Gait analysis and pain response of two rodent models of osteoarthritis.</a> Pharmacol Biochem Behav. 97 (3), 603-610 (2011).</li><li>Mogil, J. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Hypolocomotion,+asymmetrically+directed+behaviors+(licking,+lifting,+flinching,+and+shaking)+and+dynamic+weight+bearing+(gait)+changes+are+not+measures+of+neuropathic+pain+in+mice.">Hypolocomotion, asymmetrically directed behaviors (licking, lifting, flinching, and shaking) and dynamic weight bearing (gait) changes are not measures of neuropathic pain in mice.</a> Mol Pain. 6, 34 (2010).</li><li>Ferreira-Gomes, J., Adaes, S., Castro-Lopes, J. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Assessment+of+movement-evoked+pain+in+osteoarthritis+by+the+knee-bend+and+CatWalk+tests:+a+clinically+relevant+study.">Assessment of movement-evoked pain in osteoarthritis by the knee-bend and CatWalk tests: a clinically relevant study.</a> J Pain. 9 (10), 945-954 (2008).</li></ol>

Derzeit ist Messung der mechanischen Allodynie mithilfe von Frey Filamente die am weitesten verbreitete Methode in Tiermodellen Schmerzen, um taktile Überempfindlichkeit zu demonstrieren. Tiermodelle für neuropathische Schmerzen weiter zu entwickeln, wurde die Methodik der Bewertung für die sensorische Funktion auch verbesserte8,9,10,15. In diesen Berichten wurde vermutet, dass diese Änderu...

Pathologische Veränderungen des Nervensystems induziert durch Stoffwechselstörungen, Entzündung, Infektion, Trauma, Ischämie oder Autoimmunkrankheit führen gelegentlich zu neuropathischen Schmerzen, definiert als ein Schmerz entstehen als direkte Folge einer Verletzung oder Krankheit Auswirkungen auf das somatosensorische System1. Neuropathischer Schmerz ist in der Regel unerträglich und leider herkömmliche Schmerzmittel in der Regel produzieren nicht ausreichend Pain Relief2. Ein wesentliches Merkmal des neuropathischen Schmerzes enthält spontane und Stimulation hervorgerufen (d.h., Allodynie und Hyperalgesie) Schmerzen. Allodynie ist ein nozizeptiven Antwort, die normalerweise nicht schmerzhafte Reize, wie leichte Berührung oder warme Stimulation erfolgt. Hyperalgesie zeigt eine verstärkte Schmerzen Reaktion auf mechanische oder thermische Schmerzreize3. Obwohl diese beiden Symptome sowohl kritisch den Patienten Lebensqualität beeinträchtigen, ist mechanische Allodynie, hervorgerufen durch sanfte taktile Stimulation der meisten erschwerenden Symptom denn weichen Kontakt schwierig, im Alltag zu vermeiden.
Die zugrunde liegende Mechanismus und neue Analgetika zur Behandlung von neuropathischen Schmerzen, untersuchen die präzise Messung der Schmerzen Antwort ist wichtig. Zahlreiche Tiermodelle der neuropathischen Schmerzen entwickelten nozizeptiven Reaktionen auf die hinteren Pfote Bereich wegen seiner hohen Zugänglichkeit4,5,6,7. So wurden die meisten Schmerzen Antwort Bewertungen auf der plantar oder dorsal Oberfläche der Hinterpfote durchgeführt, durch die Anwendung mechanischer Reize mit speziellen Instrumenten, wie z. B. von Frey Filamente. Eines der am häufigsten verwendete Methode ist die Up und down-Methode von Dixon beschrieben geändert8 und den späteren Versionen9,10. Allerdings sehr qualifizierte und erfahrene Experimentatoren sind verpflichtet, die von Frey-Test durchführen und die Ergebnisse möglicherweise subjektiv.
Das automatisierte Gang-Analyse-System kann neurologische und neuromuskuläre Erkrankungen untersuchen, durch die Messung verschiedener Parameter des Gehens in frei beweglichen Nagetiere. In einer Vielzahl von Tiermodellen Nerv Verletzung können der Grad der Nozizeption und die antinozizeptive Wirkung von mehreren Behandlungen ausgewertet werden ohne Zugabe von einem Schmerz Stimulation11,12,13, 14. das Analysesystem kann statische und dynamische Gangartparameter, wie z. B. erkennen: paw print Bereich (Bereich die komplette Paw Print, die Kontakt mit dem Boden), Pfote Intensität (die durchschnittliche Intensität der sich berührenden Pfote Gegend), Länge (die Schrittlänge Abstand zwischen aufeinanderfolgenden Platzierungen von der gleichen Pfote), Haltung phase (die Dauer der Bodenkontakt für einen einzigen Hinterpfote), Schrittfolge (die Reihenfolge, in der die vier Pfoten, sind auf den Boden gelegt), schwingen (die Dauer der Schwungphase) und Geschwindigkeit (berechnet zu schwingen von stride Länge und Dauer zu schwingen und ausgedrückt als Pixel pro Sekunde). Dieser Beitrag veranschaulicht die Verwendung eines Analyse-System und bietet einen kurzen Vergleich der Daten mit den von Frey-Test mit chronischen Verengung Verletzungen (CCI) neuropathischen Mäuse.

<table>
	<tbody>
		<tr>
			<td>0.9% Saline</td>
			<td>JW Pharmaceutical</td>
			<td>N/A</td>
			<td>Vehicle for drugs</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>1ml syringe</td>
			<td>BD Plastipak</td>
			<td>300013</td>
			<td>Injecting device</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>2, 2, 2-tribromoethanol (97% purity)</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>T48402</td>
			<td>Anesthetic</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>2-methyl-2-buthanol (99% purity)</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>152463</td>
			<td>Solvent for 2, 2, 2-tribromoethanol</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Catwalk Automated gait analysis system</td>
			<td>Noldus</td>
			<td>N/A</td>
			<td>Automatic analysis software of aniaml gait</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Chromic catgut (4-0 thickness)</td>
			<td>AILEE</td>
			<td>C442</td>
			<td>Ligature to make chronic constriction injury on the sciatic nerve</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Gabapentin</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>Y0001280</td>
			<td>Analgeisc, Used as a positive control drug in this study</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Graefe Forceps</td>
			<td>F.S.T</td>
			<td>11051-10</td>
			<td>Surgical instrument</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Heating Pad</td>
			<td>DAESHIN ELECTRONICS</td>
			<td>M-303AT</td>
			<td>Regulation of body temperature</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>ICR Mouse</td>
			<td>Samtaco</td>
			<td>N/A</td>
			<td>Experimental animal</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Mersilk (3-0 thickness)</td>
			<td>ETHICON</td>
			<td>W598H</td>
			<td>Suture material for surgical closure of skin</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Micro-Mosquito</td>
			<td>F.S.T</td>
			<td>13010-12</td>
			<td>Surgical instrument</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Micro-scissors</td>
			<td>F.S.T</td>
			<td>14090-09</td>
			<td>Surgical instrument</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Needle holder</td>
			<td>F.S.T</td>
			<td>12002-12</td>
			<td>Surgical instrument</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Povidone Iodine</td>
			<td>Firson</td>
			<td>N/A</td>
			<td>Disinfectant to prevent infection after surgery</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Scalpel blade</td>
			<td>F.S.T</td>
			<td>10010-00 (#10)</td>
			<td>Surgical instrument to make an incision</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Scalpel handle</td>
			<td>F.S.T</td>
			<td>10003-12 (#3)</td>
			<td>Surgical instrument to make an incision</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Von-Frey filaments</td>
			<td>North Coast</td>
			<td>NC12775-99</td>
			<td>Measurement device to test sensory function for mechanical stimulation</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

automated gait analysis in mice with chronic constriction injury

Der von Frey-Test ist eine klassische Methode, die am meisten benutzt gewesen, die sensorische Funktion von neuropathischen Schmerzen Tiere zu untersuchen. Es hat jedoch einige Nachteile, wie subjektive Daten und das Erfordernis der qualifizierten, erfahrenen Experimentator. Bisher haben sich eine Vielzahl von Modifikationen von Frey-Methode verbessert, aber es hat noch ein paar Einschränkungen. Jüngste Berichten zufolge Ganganalyse genaue und objektive Daten von den neuropathischen Tieren produziert. Dieses Protokoll wird veranschaulicht, wie die automatisierten Ganganalyse bestimmen den Grad des neuropathischen Schmerzes bei Mäusen durchführen. Nach einigen Tagen der Akklimatisation durften die Mäuse frei bewegen auf dem Glasboden, Fußabdrücke zu beleuchten. Dann, Quantifizierung der Fußabdrücke und Gang durch video-Clips mit automatischen Analyse verschiedener zu Fuß Parameter, wie z. B. Bereich hinweg Paw print, Schaukel, Winkel der Pfote usw. durchgeführt wurden
Diese Studie dient zur Beschreibung der Methodik der automatisierten Ganganalyse und kurz mit Daten aus dem klassischen sensorischen Test unter Verwendung von Frey Filament vergleichen.

Wir haben die von Frey-Test durchgeführt und Ganganalyse bei CCI Mäusen bis zu 10 Tage nach der Operation CCI automatisiert. Für statistische Analysen Messwiederholungen des zwei-Wege-Varianzanalyse (ANOVA) bestimmt die Gesamtwirkung und Dunnetts Post-hoc- Analyse wurde durchgeführt, um festzustellen, den p-Wert unter den experimentellen Gruppen.
Die in Abbildung 1 dargestellten Ergebni...

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Automated Gait Analysis in Mice with Chronic Constriction Injury

Die genaue Beurteilung der Schmerz Antwort in einem neuropathischen Tiermodell ist entscheidend für die Pathophysiologie der Schmerzen Krankheiten erforschen und entwickeln neue Analgetika. Wir präsentieren Ihnen eine sensible und objektive Methode, um die sensorische Funktion des Nagers zu bestimmen, die hinteren durch eine automatisierte Gang-Analyse-System Pfote.

Automatisierte Ganganalyse bei Mäusen mit chronischen Verengung Verletzungen

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 ...

The overall goal of this procedure is to analyze mechanical allodynia of mice with a chronic constriction injury using an automated gait analysis system. This method can help answer key questions in the pain research field by measuring sensory function after peripheral nerve injury in rodents. The main advantage of this technique is that the analysis system is quick and easy to use and it also automatically scores various gait parameters.For this study, house male ICR mice weighing 20 to 25 grams under standard conditions for at least one week. Select mice based on their appearance and behavior. Do not use mice that exhibit abnormal appearances or behavior such as hair loss, scarring and less movement.Using the selected mice, starting five days before the surgery collect automated gait data on a daily basis to have a baseline measurement. One day before the surgery perform the Von Frey test with a one gram filament on a hind paw to get a baseline response. Balance the responses between the injury group and the sham group.On each test day bring mice to the behavioral test room and acclimate the mice in their own home cage for at least 30 minutes before the test. Every other day after the surgery, measure mechanical allodynia using a Von Frey test. Put the mouse in a clean transparent acrylic box on a metal mesh floor and let it acclimate to the box for 30 minutes.Next, gently apply a one gram Von Frey filament to the plantar surface of the ipsilateral hind paw until the filament bends. Repeat this pattern of stimulation 10 times observing for paw withdrawals. Wait at least 10 seconds between stimulations.Record the number of withdrawals and score their frequency for analysis. Every other day, also perform the gait analysis test which must be done in the dark. Again, acclimate the mice to the test room in their home cage for at least 30 minutes.To set up the gait analysis device go to the software control. Under the setup tab set the walkway length to 30 centimeters, set the maximum run duration to five seconds and set the maximum run variation to 50%Next, select a registered camera from the setup tab of the program menu and then select open acquisition from the acquire tab. Following the status message, click the snap background button to take a background picture of the empty walkway.Now place a mouse onto the walkway and allow it to acclimate to the device for 10 minutes. The apparatus should always be washed with alcohol between mice. After the mouse has acclimated to the device, click the start acquisition button.The recording starts automatically according to the movement of the mouse. When the mouse clearly walks across the walkway, the program will automatically classify the compliant runs with a green icon. If the software fails to detect the footprints, a red icon will light up.After collecting at least five compliant runs select the classify runs option from the acquire tab of the program menu. Select which run should be analyzed and click the auto classify button. The results are automatically saved.To view the results click on view run statistics from the analyze menu. The Von Frey test and automated gait analysis were used to assess mice that underwent the CCI surgery on 10 consecutive days post-operatively. The frequency of paw withdrawal increased two days after the surgery and was sustained for 10 days.This effect could be significantly reduced by daily post-operative injections of gabapentin. Using the gait analysis software the size of the left and right hind paw prints could be compared. Normally the areas are the same which is indicated by a 50%value.The CCI surgery had a significant effect on paw print and that effect could be significantly reduced using gabapentin. The gait analysis software is also able to pick up on the change of single stance durations when the mouse is weight-bearing on just one hind paw. This is calculated and shown as a percent change.This metric shows the same effect for the CCI surgery and gabapentin treatments. After watching this video you should have a good understanding of how to operate and analyze automated gait analysis systems to investigate the pathophysiology of neuropathic pain in animal models like chronic constriction injury.

Research

JoVE Journal

Neuroscience

Automated Sholl Analysis of Digitized Neuronal Morphology at Multiple Scales

Automatisierte Sholl Analyse digitalisierter neuronale Morphologie bei Multiple Scales

Neuronal morphology plays a significant role in determining how neurons function and communicate1-3.  Specifically, it affects the ability of neurons to ...

Forschung

Neurowissenschaften

Spectral Confocal Imaging of Fluorescently tagged Nicotinic Receptors in Knock-in Mice with Chronic Nicotine Administration

Spectral konfokale Bildgebung von fluoreszenzmarkierten Nikotinrezeptoren in Knock-in Mäusen mit chronischer Gabe von Nikotin

Ligand-gated ion channels in the central nervous system (CNS) are implicated in numerous conditions with serious medical and social consequences.  For ...

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

Sagittalebene kinematische Ganganalyse bei C57BL/6 Mäusen unterworfen MOG35-55 induzierte experimentelle Autoimmune Enzephalomyelitis

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

Chronic Implantation of Whole-cortical Electrocorticographic Array in the Common Marmoset

Chronische Implantation des gesamten kortikalen Electrocorticographic Arrays in der Weißbüschelaffe

Electrocorticography (ECoG) allows the monitoring of electrical field potentials from the cerebral cortex with high spatiotemporal resolution. Recent ...

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

Automatisierte Gait-Analyse zur Beurteilung der funktionellen Erholung bei Nagetieren mit peripheren Nerven- oder Rückenmarkskontitionsverletzungen

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

Comprehensive Understanding of Inactivity-Induced Gait Alteration in Rodents

Umfassendes Verständnis der inaktivitätsinduzierten Gangveränderung bei Nagetieren

It is well known that disuse affects neural systems and that joint motions become altered; however, which outcomes properly exhibit these characteristics ...

Electromagnetic Controlled Closed-Head Model of Mild Traumatic Brain Injury in Mice

Elektromagnetisch gesteuertes Closed-Head-Modell für leichtes Schädel-Hirn-Trauma bei Mäusen

Highly reproducible animal models of traumatic brain injury (TBI), with well-defined pathologies, are needed for testing therapeutic interventions and ...

Ein Gerät zur Prellung von Rückenmarksverletzungen für genaue Mausmodelle

Automated Impactor for Contusive Spinal Cord Injury Model in Mice

Autor im Rampenlicht: Einblick in Innovationen in der Forschung zu Rückenmarksverletzungen

Automatisierter Impaktor für das Modell einer kontusiven Rückenmarksverletzung bei Mäusen

Spinal cord injury (SCI) due to traumatic injuries such as car accidents and falls is associated with permanent spinal cord dysfunction. Creation of ...