Name: applying the ratwalker system for gait analysis in a genetic rat model of parkinson's disease
Uploaded: 2021-01-18T14:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Applying the RatWalker System for Gait Analysis in a Genetic Rat Model of Parkinson's Disease at JoVE.com

KS et HF remercient la Fondation Michael J Fox pour la recherche sur la maladie de Parkinson pour son soutien à son travail sur la maladie de Parkinson.

Toutes les études animales ont été approuvées par le Comité institutionnel de soin et d’utilisation des animaux (IACUC) du Centre médical de l’Université du Nebraska.
1. Appareil de marche
REMARQUE: Modélisé à partir du MouseWalker14, le RatWalker a été conçu avec des dimensions proportionnelles à la différence de longueur de pas entre les rats et les souris. Il se compose d’un rétroéclairage à éclairage latéral, d’u...

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	<li>Behari, M., 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=Parkinson's+disease.">Parkinson's disease.</a> Annals of Indian Academy of Neurology. 14, 2-6 (2011).</li><li>Kalia, L. V., Lang, A. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Parkinson's+disease.">Parkinson's disease.</a> Lancet. 386 (9996), 896-912 (2015).</li><li>Fahn, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Description+of+Parkinson's+disease+as+a+clinical+syndrome.">Description of Parkinson's disease as a clinical syndrome.</a> Annals of the New York Academy of Sciences. 991, 1-14 (2003).</li><li>Frenkel-Toledo, 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=Effect+of+gait+speed+on+gait+rhythmicity+in+Parkinson's+disease:+variability+of+stride+time+and+swing+time+respond+differently.">Effect of gait speed on gait rhythmicity in Parkinson's disease: variability of stride time and swing time respond differently.</a> Journal of NeuroEngineering and Rehabilitation. 2, 23 (2005).</li><li>Shulman, J. M., De Jager, P. L., Feany, M. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Parkinson's+disease:+genetics+and+pathogenesis.">Parkinson's disease: genetics and pathogenesis.</a> Annual Review of Pathology. 6, 193-222 (2011).</li><li>Klemann, C., Martens, G. J. M., Poelmans, G., Visser, J. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Validity+of+the+MPTP-Treated+Mouse+as+a+Model+for+Parkinson's+Disease.">Validity of the MPTP-Treated Mouse as a Model for Parkinson's Disease.</a> Molecular Neurobiology. 53 (3), 1625-1636 (2016).</li><li>Ungerstedt, U. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Striatal+dopamine+release+after+amphetamine+or+nerve+degeneration+revealed+by+rotational+behaviour.">Striatal dopamine release after amphetamine or nerve degeneration revealed by rotational behaviour.</a> Acta Physiologica Scandinavian Supplementum. 367, 49-68 (1971).</li><li>Beal, M. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Experimental+models+of+Parkinson's+disease.">Experimental models of Parkinson's disease.</a> Nature Reviews Neuroscience. 2 (5), 325-334 (2001).</li><li>Betarbet, R., 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=Chronic+systemic+pesticide+exposure+reproduces+features+of+Parkinson's+disease.">Chronic systemic pesticide exposure reproduces features of Parkinson's disease.</a> Nature Neuroscience. 3 (12), 1301-1306 (2000).</li><li>Cannon, J. R., 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=A+highly+reproducible+rotenone+model+of+Parkinson's+disease.">A highly reproducible rotenone model of Parkinson's disease.</a> Neurobiology of Disease. 34 (2), 279-290 (2009).</li><li>Quary, 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=Major+strain+differences+in+response+to+chronic+systemic+administration+of+the+mitochondrial+toxin+3-nitropropionic+acid+in+rats:+implications+for+neuroprotection+studies.">Major strain differences in response to chronic systemic administration of the mitochondrial toxin 3-nitropropionic acid in rats: implications for neuroprotection studies.</a> Neuroscience. 97 (3), 521-530 (2000).</li><li>Cicchetti, F., Drouin-Ouellet, J., Gross, R. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Environmental+toxins+and+Parkinson's+disease:+what+have+we+learned+from+pesticide-induced+animal+models.">Environmental toxins and Parkinson's disease: what have we learned from pesticide-induced animal models.</a> Trends in Pharmacological Sciences. 30 (9), 475-483 (2009).</li><li>Greenamyre, J. T., Cannon, J. R., Drolet, R., Mastroberardino, P. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Lessons+from+the+rotenone+model+of+Parkinson's+disease.">Lessons from the rotenone model of Parkinson's disease.</a> Trends in Pharmacological Sciences. 31 (4), 142-143 (2010).</li><li>Mendes, C. 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=Quantification+of+gait+parameters+in+freely+walking+rodents.">Quantification of gait parameters in freely walking rodents.</a> BMC Biology. 13, 50 (2015).</li><li>Hamers, F. P., Lankhorst, A. J., van Laar, T. J., Veldhuis, W. B., Gispen, W. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Automated+quantitative+gait+analysis+during+overground+locomotion+in+the+rat:+its+application+to+spinal+cord+contusion+and+transection+injuries.">Automated quantitative gait analysis during overground locomotion in the rat: its application to spinal cord contusion and transection injuries.</a> Journal of Neurotrauma. 18 (2), 187-201 (2001).</li><li>Hamers, F. P., Koopmans, G. C., Joosten, E. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=CatWalk-assisted+gait+analysis+in+the+assessment+of+spinal+cord+injury.">CatWalk-assisted gait analysis in the assessment of spinal cord injury.</a> Journal of Neurotrauma. 23 (3-4), 537-548 (2006).</li><li>Pickrell, A. M., Youle, R. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+roles+of+PINK1,+parkin,+and+mitochondrial+fidelity+in+Parkinson's+disease.">The roles of PINK1, parkin, and mitochondrial fidelity in Parkinson's disease.</a> Neuron. 85 (2), 257-273 (2015).</li><li>Dawson, T. M., Ko, H. S., Dawson, V. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Genetic+animal+models+of+Parkinson's+disease.">Genetic animal models of Parkinson's disease.</a> Neuron. 66 (5), 646-661 (2010).</li><li>Gispert, 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=Parkinson+phenotype+in+aged+PINK1-deficient+mice+is+accompanied+by+progressive+mitochondrial+dysfunction+in+absence+of+neurodegeneration.">Parkinson phenotype in aged PINK1-deficient mice is accompanied by progressive mitochondrial dysfunction in absence of neurodegeneration.</a> PLoS One. 4 (6), 5777 (2009).</li><li>Goldberg, M. 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=Parkin-deficient+mice+exhibit+nigrostriatal+deficits+but+not+loss+of+dopaminergic+neurons.">Parkin-deficient mice exhibit nigrostriatal deficits but not loss of dopaminergic neurons.</a> Journal of Biological Chemistry. 278 (44), 43628-43635 (2003).</li><li>Kitada, T., Tong, Y., Gautier, C. A., Shen, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Absence+of+nigral+degeneration+in+aged+parkin/DJ-1/PINK1+triple+knockout+mice.">Absence of nigral degeneration in aged parkin/DJ-1/PINK1 triple knockout mice.</a> Journal of Neurochemistry. 111 (3), 696-702 (2009).</li><li>Dave, K. D., 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=Phenotypic+characterization+of+recessive+gene+knockout+rat+models+of+Parkinson's+disease.">Phenotypic characterization of recessive gene knockout rat models of Parkinson's disease.</a> Neurobiology of Disease. 70, 190-203 (2014).</li><li>Schindelin, J., 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=Fiji:+an+open-source+platform+for+biological-image+analysis.">Fiji: an open-source platform for biological-image analysis.</a> Nature Methods. 9 (7), 676-682 (2012).</li><li>Hruska, R. E., Kennedy, S., Silbergeld, E. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Quantitative+aspects+of+normal+locomotion+in+rats.">Quantitative aspects of normal locomotion in rats.</a> Life Sciences. 25 (2), 171-179 (1979).</li><li>de Medinaceli, L., Freed, W. J., Wyatt, R. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+index+of+the+functional+condition+of+rat+sciatic+nerve+based+on+measurements+made+from+walking+tracks.">An index of the functional condition of rat sciatic nerve based on measurements made from walking tracks.</a> Experimental Neurology. 77 (3), 634-643 (1982).</li><li>Kunkel-Bagden, E., Dai, H. N., Bregman, B. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Methods+to+assess+the+development+and+recovery+of+locomotor+function+after+spinal+cord+injury+in+rats.">Methods to assess the development and recovery of locomotor function after spinal cord injury in rats.</a> Experimental Neurology. 119 (2), 153-164 (1993).</li><li>Jacobs, B. Y., Kloefkorn, H. E., Allen, K. D. <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+Methods+for+Rodent+Models+of+Osteoarthritis.">Gait Analysis Methods for Rodent Models of Osteoarthritis.</a> Current Pain and Headache Reports. 18 (10), 456 (2014).</li><li>Boix, J., von Hieber, D., Connor, B. <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+for+Early+Detection+of+Motor+Symptoms+in+the+6-OHDA+Rat+Model+of+Parkinson's+Disease.">Gait Analysis for Early Detection of Motor Symptoms in the 6-OHDA Rat Model of Parkinson's Disease.</a> Frontiers in Behavioral Neuroscience. 12, 39 (2018).</li><li>Zhou, M., 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=Gait+analysis+in+three+different+6-hydroxydopamine+rat+models+of+Parkinson's+disease.">Gait analysis in three different 6-hydroxydopamine rat models of Parkinson's disease.</a> Neuroscience Letters. 584, 184-189 (2015).</li><li>Vandeputte, C., 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=Automated+quantitative+gait+analysis+in+animal+models+of+movement+disorders.">Automated quantitative gait analysis in animal models of movement disorders.</a> BMC Neuroscience. 11, 92 (2010).</li><li>Chuang, C. 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=Quantitative+evaluation+of+motor+function+before+and+after+engraftment+of+dopaminergic+neurons+in+a+rat+model+of+Parkinson's+disease.">Quantitative evaluation of motor function before and after engraftment of dopaminergic neurons in a rat model of Parkinson's disease.</a> Journal of Biomedical Science. 17, 9 (2010).</li><li>Baldwin, H. A., Koivula, P. P., Necarsulmer, J. C., Whitaker, K. W., Harvey, B. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Step+Sequence+Is+a+Critical+Gait+Parameter+of+Unilateral+6-OHDA+Parkinson's+Rat+Models.">Step Sequence Is a Critical Gait Parameter of Unilateral 6-OHDA Parkinson's Rat Models.</a> Cell Transplantation. 26 (4), 659-667 (2017).</li></ol>

Les troubles de la démarche, y compris la diminution du balancement des bras, la vitesse de marche plus lente et les pas plus courts, sont une caractéristique déterminante de la MP et surviennent tôt au cours de l’évolution de la maladie 1,5. Plusieurs méthodes ont été développées au fil des ans pour observer et enregistrer les pas pour l’analyse de la marche dans des modèles de chez les rongeurs, avec des techniques manuelles pour quantifier la po...

La MP, le trouble neurodégénératif du mouvement lié à l’âge le plus courant, est causée par la perte de neurones DA dans la substance noire pars compacta. Cette perte de neurones DA nigraux et les entrées DA dans le striatum conduisent aux altérations de la fonction motrice observées chez les patients atteints de 1,2. Les caractéristiques motrices déterminantes des patients atteints de MP, connues collectivement sous le nom de parkinsonisme, comprennent la rigidité, les tremblements au repos, la bradykinésie, l’instabilité posturale et la micrographie3. De plus, les troubles de la marche, qui sont fréquents chez les patients atteints de MP, apparaissent tôt dans l’évolution de la maladie 1,4,5. Bien que certains modes de vie soient suggérés pour aider à ralentir la progression de la MP, comme une alimentation saine et l’exercice régulier, il n’existe actuellement aucun remède contre la MP, seulement des médicaments pour gérer les symptômes. Cela laisse place à la nécessité d’approfondir les recherches dans l’espoir d’améliorer les traitements. Ainsi, la caractérisation du schéma de démarche dans les modèles animaux MP est un outil crucial pour caractériser la pertinence du modèle ainsi que la façon dont les traitements thérapeutiques visant à contrôler la MP préviennent ou améliorent les déficiences motrices.
Il existe différents modèles animaux de MP qui ont été utilisés pour tester des traitements thérapeutiques, mais chacun a ses limites. Par exemple, des modèles animaux traités avec la neurotoxine 1-méthyl-4-phényl-1,2,3,6-tétrahydropyridine (MPTP) ont fourni une grande quantité d’informations sur les processus importants pour la perte de neurones DA nigraux et les adaptations striatales subséquentes, et ont souligné le rôle des mitochondries dans la pathogenèse de la MP; cependant, le contexte pathogénique du modèle MPTP est de nature toxique plutôt que neurodégénérative comme dans le6 humain. D’autres modèles inductibles chimiquement comprennent la 6-hydroxydopamine (6-OHDA) et la roténone. Le 6-OHDA a été le premier agent utilisé pour induire la MP par accumulation sélective du médicament dans les neurones DA, ce qui finit par tuer les neurones et conduit à des symptômes semblables à ceux de la MP. Ce modèle a d’abord été utilisé pour le suivi de la déplétion en DA en examinant le comportement en réponse à l’amphétamine et à l’apomorphine7. Cette méthode d’induction de la MP s’est avérée utile pour le dépistage des agents pharmacologiques qui ont un impact sur l’AD et ses récepteurs8. Bien que le modèle 6-OHDA soit un excellent modèle pour suivre les déficits moteurs quantifiables, ce modèle ne montre pas comment la perte progressive de neurones et la formation de corps de Lewy affectent l’animal. L’autre méthode d’induction, la roténone, s’est avérée avoir une dégénérescence progressive des neurones nigrostriataux avec la perte de tyrosine hydroxylase et de transporteur DA, permettant un meilleur modèle pour suivre la perte de neurones au fil du temps9. Les rats traités à la roténone présentaient une bradykinésie, une instabilité posturale et une démarche instable10. Cependant, cette méthode s’est avérée très variable entre les différentes souches de rats, ce qui a suscité des doutes quant à savoir si la roténone est ou non un modèle fiable11,12,13. Bien qu’il ait été démontré que l’analyse de la marche est influencée par l’induction de la MP chez les rats, à ce jour, les modèles de rat de la MP génétiquement induite n’ont pas été facilement utilisés pour l’analyse de la marche en marchant librement sur une piste.
Une façon d’analyser la déficience motrice chez les rongeurs qui marchent librement est l’analyse cinématique de la démarche, qui peut être effectuée en utilisant l’imagerie FTIR. Cette méthode établie utilise un capteur tactile optique basé sur FTIR, qui enregistre et suit les empreintes des rongeurs lorsqu’ils descendent la piste14,15,16. Par rapport à d’autres méthodes, le FTIR ne dépend d’aucun marqueur sur le corps de l’animal qui pourrait interférer avec les empreintes de pattes. La génération des données vidéo produit des empreintes numériques des quatre membres qui peuvent être combinées pour créer un modèle de marche dynamique et reproductible pour divers modèles de rongeurs. Le principe de l’analyse de la démarche basée sur l’imagerie est de prendre chaque patte individuelle et de mesurer la zone de contact au fil du temps lorsque le rongeur descend la piste. Chaque position est représentée par une augmentation de la surface des pattes (dans la phase de freinage) et une diminution de la surface de la patte (dans la phase de propulsion). Ceci est procédé par la phase de balancement, c’est-à-dire lorsqu’aucun signal de patte n’est détecté. Après l’évaluation de la vidéo, plusieurs paramètres sont générés qui peuvent être utilisés pour comparer le modèle de type sauvage (WT) et le modèle. Quelques exemples de paramètres sont la longueur de marche (distance parcourue par la patte en un pas), la durée de la balançoire (durée pendant laquelle la patte n’est pas en contact avec la piste), la vitesse de balancement (longueur de pas en fonction de la durée de la balançoire) et le motif des pas (pas diagonaux, marches latérales ou pas de ceinture).
Pour démontrer l’utilité du FTIR pour découvrir les premiers changements de la démarche chez les rats, nous avons utilisé un modèle génétique de la MP chez le rat. Alors que la plupart des cas de MP sont idiopathiques; l’identification de formes héréditaires de MP a mis au jour des mutations génétiques et des variants, tels que des mutations de perte de fonction chez Pink1 et Parkin, deux protéines impliquées dans le contrôle de la qualité mitochondriale17, qui pourraient être exploitées pour créer des modèles animaux18. Malheureusement, les souris sont résistantes à la neurodégénérescence lors de la perte de ces protéines (simples et combinées)19,20,21. Chez le rat, le déficit en rose1 mais pas en parkin entraîne une perte de neurones DA nigraux et des déficiences motrices22, mais sans pénétration complète. Par conséquent, nous avons généré un modèle combiné de rat Pink1/Parkin double knockout (DKO), qui affiche le phénotype de traînage des membres postérieurs visuellement apparent signalé chez les rats mâles Pink1 KO22, mais maintenant à un taux plus élevé : 100% contre 30-50% des mâles entre 4-6 mois.
Bien que cette méthode fonctionne bien pour analyser les déficits moteurs chez les souris14, les spécifications du système d’imagerie FTIR pour tenir compte de la taille et du poids des rats n’étaient pas disponibles auparavant à des fins non commerciales. Nous expliquons ici comment construire le RatWalker, un système d’imagerie de la marche FTIR modifié inspiré du MouseWalker14, sauf adapté à la taille et au poids des rats. Ce système utilise un effet optique, FTIR, pour fournir une méthode permettant de visualiser et d’enregistrer ensuite les empreintes d’animaux à des fins d’analyse. Le contact du pied d’un animal avec le guide d’ondes optique (plate-forme) provoque une perturbation du trajet de la lumière, ce qui entraîne un effet de diffusion visible, qui est capturé à l’aide d’une vidéographie à haute vitesse de qualité domestique et d’un traitement à l’aide d’un logiciel libre. Cette étude démontre la puissance de l’imagerie IRTF dans l’étude des changements de démarche dans les modèles génétiques de MP chez le rat. Par exemple, alors que des changements moteurs visuellement apparents manifestes (c’est-à-dire le traînement des membres postérieurs) sont observés chez les rats DKO mâles à 4 mois au plus tôt, en utilisant le FTIR, nous sommes en mesure de découvrir des anomalies de la porte chez les rats DKO mâles à l’âge de 2 mois.

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	<tbody>
		<tr>
			<td>Aluminum</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>1.5&#8221; Aluminum Angle (1/8&#8221; - 6063)</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Dimensions: 8&#39; 
			Qty: 8</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>1&#8221; Aluminum Square Tube (1/16&#8221; - 6063)</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Dimensions: 8&#39; 
			Qty: 4</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>32 Gauge Aluminum Sheet</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Dimensions: 10&#39; 
			Qty: 1</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>1&#8221; Aluminum Tube (1/8&#8221; - 6063)</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Dimensions: 8&#39; 
			Qty: 1</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Acrylic</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>7/32&#8221; Clear Acrylic Sheet</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Dimensions: 4&#39;x8&#39; 
			Qty: 2</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>1/8&#8221; White Acrylic Sheet 55% (2447)</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Dimensions: 4&#39;x8&#39; 
			Qty: 1</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Mirror</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>7/32&#8221; Glass Mirror</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Dimensions: 60&#34;x12&#34; 
			Qty: 1</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>LED</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>5050 LED Tape Light (Green)</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Dimensions: 16.4&#39; 
			Qty: 1</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>5050 LED Tape Light (Red)</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Dimensions: 16.4&#39; 
			Qty: 1</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Camera</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>GoPro Hero 6 Black</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Qty: 1</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tripod</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Dimensions: 57&#34; 
			Qty: 1</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

applying the ratwalker system for gait analysis in a genetic rat model of parkinson's disease

La maladie de Parkinson (MP) est une maladie neurodégénérative progressive causée par la perte de neurones dopaminergiques (DA) dans la substance noire pars compacta. Les anomalies de la démarche, y compris la diminution du balancement des bras, la vitesse de marche plus lente et des pas plus courts sont fréquentes chez les patients atteints de MP et apparaissent tôt dans l’évolution de la maladie. Ainsi, la quantification des schémas moteurs dans les modèles animaux de MP sera importante pour la caractérisation phénotypique au cours de l’évolution de la maladie et lors du traitement thérapeutique. La plupart des cas de MP sont idiopathiques; cependant, l’identification de formes héréditaires de MP a révélé des mutations génétiques et des variantes, telles que des mutations de perte de fonction dans Pink1 et Parkin, deux protéines impliquées dans le contrôle de la qualité mitochondriale qui pourraient être exploitées pour créer des modèles animaux. Alors que les souris sont résistantes à la neurodégénérescence lors de la perte de Pink1 et Parkin (délétion simple et combinée), chez le rat, le déficit en Pink1 mais pas en Parkin entraîne une perte de neurones DA nigraux et une déficience motrice. Ici, nous rapportons l’utilité de l’imagerie IRTF pour découvrir les changements de démarche chez les jeunes rats mâles (âgés de 2 mois) qui marchent librement avec une perte combinée de Pink1 et Parkin avant le développement d’une anomalie motrice visuelle apparente globale à mesure que ces rats vieillissent (observée à 4-6 mois), caractérisée par un traînement des membres postérieurs comme précédemment rapporté chez les rats Pink1 knockout (KO).

Entretien de la colonie de rats La génération et la caractérisation des rats KO simples Pink1 et Parkin ont été décrites précédemment22. Les rats KO simples Pink1 et Parkin ont été obtenus auprès de SAGE Labs (et maintenant disponibles chez Envigo). Les rats DKO ont été générés en croisant des rats Pink1-/- avec des rats Parkin-/- pour obtenir des rats Pink1+/-/Parkin+/-, qui ont été croisés pour obtenir des rats Pink1-/-/Park...

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Applying the RatWalker System for Gait Analysis in a Genetic Rat Model of Parkinson's Disease

Nous décrivons ici le système RatWalker, construit en redessinant l’appareil MouseWalker pour s’adapter à l’augmentation de la taille et du poids des rats. Ce système utilise la réflexion interne totale frustrée (FTIR), la capture vidéo à grande vitesse et un logiciel d’analyse en libre accès pour suivre et quantifier les paramètres de marche.

Application du système RatWalker pour l’analyse de la marche dans un modèle génétique de la maladie de Parkinson chez le rat

Parkinson's disease (PD) is a progressive neurodegenerative disorder caused by the loss of dopaminergic (DA) neurons in the substantia nigra pars ...

Cette méthode permet de quantifier de manière reproductible les différences de paramètres de marche. Les paramètres de la démarche peuvent être évalués chez les rongeurs qui marchent librement, et la technique ne repose pas sur des étapes invasives telles que tremper les pieds avec de l’encre. La démonstration de la procédure sera Ben Lamberty.Commencez par placer une cage à la fin de la passerelle avant le début de chaque course, pour servir de signal positif au rat pour traverser la passerelle. Éteignez les lumières de la pièce. Allumez la caméra et commencez à enregistrer plusieurs secondes avant que le rat ne soit placé sur la plate-forme.Une fois l’enceinte installée, placez le rat au bout de la passerelle, en face de la cage de la maison, et laissez-le traverser la passerelle de manière non forcée. Arrêtez l’enregistrement une fois que l’animal atteint le terminus de la passerelle. Nettoyez la passerelle avec de l’éthanol à 70 % et une serviette non abrasive entre les courses et après qu’un animal urine ou défèque.Ensuite, laissez l’éthanol s’évaporer avant d’introduire un autre animal. Faites passer les rats à travers la passerelle un total de sept fois au cours de chaque période d’observation, en prenant les trois premiers passages qui marquent comme passage pour analyse. Marquez une course comme passant si l’animal fait quatre pas consécutifs ou plus en direction de la cage familiale sans interruption en raison du toilettage, de la pause ou des mouvements errants.Une analyse de la démarche a été effectuée sur des rats mâles de type sauvage et Parkin DKO à l’âge de deux mois afin de déterminer si l’utilisation de l’analyse cinématique de la marche pouvait révéler des déficiences motrices subtiles avant l’apparition de problèmes de motricité globale. Malgré l’augmentation du poids des rats DKO, la pression du pied appliquée à la surface de marche n’a pas changé. Après évaluation de plusieurs paramètres de démarche en fonction de la vitesse de marche, la vitesse de marche et la longueur des pas se sont avérées similaires entre les rats de type sauvage et les rats DKO.La variation entre les rats de type sauvage et les rats DKO est devenue apparente dans la phase de posture et la durée de balancement à des vitesses de marche plus lentes. La fraction du cycle de pas où la jambe est dans la phase de posture était le facteur de service. Plus de temps a été consacré à la phase de basculement qu’à la phase de position, car le facteur de service a diminué.De plus, alors que les vitesses de balancement augmentaient avec l’augmentation de la vitesse chez les animaux de type sauvage, la corrélation était émoussée chez les rats DKO. L’analyse de la démarche FTIR a également été utilisée pour créer des tracés de traces de phase de position de chaque patte par rapport au corps chez des rats marchant librement. En comparant le positionnement de la patte, des changements significatifs dans l’AEP et la PPE ont été observés.Plusieurs paramètres supplémentaires ont été significativement modifiés chez les rats DKO par rapport aux rats de type sauvage. La vitesse de balancement des membres postérieurs gauche et droit a été augmentée chez les rats DKO, tandis que la durée de balancement des membres postérieurs gauche et droit a été réduite. Une configuration cohérente de l’équipement, y compris la position de la caméra par rapport à RatWalker, est importante pour la mise en œuvre réussie de ce protocole.Après avoir exécuté ce protocole, les animaux sont disponibles pour tout comportement supplémentaire ou critère expérimental nécessaire. Par exemple, les changements de démarche peuvent être corrélés avec des altérations histologiques. Cette technique peut être utilisée pour évaluer la démarche dans d’autres modèles de rongeurs non atteints de la MP, tels que les modèles d’anxiété et de dépression.

Research

JoVE Journal

Neuroscience

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Recherche

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