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 og HF takker Michael J Fox Foundation for Parkinson's Research for støtte i arbeidet med Parkinsons sykdom.

Alle dyreforsøk ble godkjent av University of Nebraska Medical Center Institutional Animal Care and Use Committee (IACUC).
1. Gangapparat
MERK: RatWalker er modellert fra MouseWalker14, og ble designet med dimensjoner i forhold til forskjellen i trinnlengde mellom rotter og mus. Den består av en sidebelysning bakgrunnsbelysning, gangvei kabinett, optisk waveguide gangvei, speil og kamera (figur S1). LED-striper, orientert i f...

<ol>
	<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>

Gangforstyrrelser, inkludert redusert armsving, langsommere ganghastighet og kortere trinn, er et definerende trekk ved PD, og opptrer tidlig i sykdomsforløp 1,5. Flere metoder har blitt utviklet gjennom årene for å observere og registrere fotfall for ganganalyse i gnagermodeller av PD, med manuelle teknikker for å kvantifisere fotfallposisjon som fører til automatiserte tilnærminger som er mer følsomme og i stand til å fange dynamiske parametere. Noen st...

PD, den vanligste aldersrelaterte nevrodegenerative bevegelsesforstyrrelsen, skyldes tap av DA-nevroner i substantia nigra pars compacta. Dette tapet av nigral DA-nevroner og DA-inngangene i striatum fører til de observerte motoriske funksjonsnedsettelsene sett hos pasienter med PD 1,2. De definerende motoriske egenskapene til pasienter med PD, kjent kollektivt som parkinsonisme, inkluderer stivhet, hviletremor, bradykinesi, postural ustabilitet og mikrografi3. Videre opptrer gangforstyrrelser, som er vanlige hos PD-pasienter, tidlig i sykdomsforløpet 1,4,5. Mens visse livsstiler foreslås å bidra til å redusere utviklingen av PD, for eksempel sunn mat og regelmessig mosjon, er det for tiden ingen kur mot PD, bare medisiner for å håndtere symptomene. Dette gir rom for behovet for ytterligere undersøkelser i håp om forbedret terapi. Dermed er karakterisering av gangmønsteret i PD-dyremodeller et avgjørende verktøy for å karakterisere modellens relevans, samt hvordan terapeutiske behandlinger rettet mot å kontrollere PD forebygger eller forbedrer motoriske funksjonsnedsettelser.
Det finnes ulike PD-dyremodeller som har blitt brukt til å teste terapeutiske behandlinger, men hver har sine begrensninger. For eksempel har dyremodeller behandlet med nevrotoksin 1-metyl-4-fenyl-1,2,3,6-tetrahydropyridin (MPTP) gitt en stor mengde informasjon om prosesser som er viktige for nigral DA nevrontap og påfølgende striatale tilpasninger, og pekte på mitokondrienes rolle i PD-patogenesen; Den patogenetiske bakgrunnen til MPTP-modellen er imidlertid av giftig natur snarere enn en nevrodegenerativ prosess som i human PD6. Ytterligere kjemisk induserbare modeller inkluderer 6-hydroksydopamin (6-OHDA) og rotenon. 6-OHDA var det første middelet som ble brukt til å indusere PD ved selektiv akkumulering av stoffet i DA-nevronene, som til slutt dreper nevronene og fører til PD-lignende symptomer. Denne modellen ble først brukt til sporing av DA-uttømming ved å undersøke oppførselen som respons på amfetamin og apomorfin7. Denne metoden for PD-induksjon har vist seg å være nyttig for screening av farmakologiske midler som påvirker DA og dets reseptorer8. Mens 6-OHDA-modellen er en flott modell for sporing av kvantifiserbare motorunderskudd, viser denne modellen ikke hvordan det gradvise tapet av nevroner og dannelse av Lewy-legemer påvirker dyret. Den andre induksjonsmetoden, rotenon, har vist seg å ha progressiv degenerasjon av nigrostriatale nevroner med tap av tyrosinhydroksylase og DA-transportør, noe som muliggjør en bedre modell for å spore tap av nevroner over tid9. De rotenonbehandlede rottene viste bradykinesi, postural ustabilitet og ustø gange10. Imidlertid har denne metoden vist seg å være svært variabel mellom forskjellige stammer av rotter, noe som har provosert spørsmål om rotenon er en pålitelig PD-modell11,12,13. Mens ganganalyse har vist seg å bli påvirket av induksjon av PD hos rotter, har hittil genetisk induserte PD-rottemodeller ikke blitt lett brukt til ganganalyse ved å gå fritt nedover en rullebane.
En måte å analysere motorisk svekkelse hos fritt gående gnagere er kinematisk ganganalyse, som kan utføres ved å bruke FTIR-avbildning. Denne etablerte metoden bruker en optisk berøringssensor basert på FTIR, som registrerer og sporer fotavtrykkene til gnagere når de beveger seg nedover rullebanen14,15,16. Sammenlignet med andre metoder er ikke FTIR avhengig av markører på dyrets kropp som kan forstyrre poteavtrykkene. Generering av videodataene produserer digitale poteavtrykk av alle fire lemmer som kan kombineres for å skape et dynamisk og reproduserbart gangmønster for ulike gnagermodeller. Prinsippet for bildebasert ganganalyse er å ta hver enkelt pote og måle kontaktområdet over tid når gnageren går nedover rullebanen. Hver holdning er representert ved en økning i poteområdet (i bremsefasen) og en reduksjon i poteområdet (i fremdriftsfasen). Dette fortsetter av svingfasen, som er når det ikke oppdages potesignal. Etter evaluering av videoen genereres flere parametere som kan brukes til å sammenligne villtype (WT) versus PD-modell. Noen eksempler på parametrene er trinnlengde (avstand poten dekker i ett trinn), svingvarighet (varighet av tiden poten ikke er i kontakt med rullebanen), svinghastighet (trinnlengde som funksjon av svingvarighet) og trinnmønster (diagonale trinn, sidetrinn eller beltetrinn).
For å demonstrere nytten av FTIR for å avdekke tidlige endringer i gangmønster hos rotter, brukte vi en genetisk rottemodell av PD. Mens de fleste tilfeller av PD er idiopatiske; identifiseringen av arvelige former for PD avdekket genmutasjoner og varianter, for eksempel tap av funksjonsmutasjoner i Pink1 og Parkin, to proteiner involvert i mitokondriell kvalitetskontroll17, som kunne utnyttes for å lage dyremodeller18. Dessverre er mus resistente mot nevrodegenerasjon ved tap av disse proteinene (enkelt og kombinert)19,20,21. Hos rotter fører Pink1, men ikke Parkin-mangel, til nigral DA nevrontap og motoriske funksjonsnedsettelser22, men uten fullstendig penetrans. Derfor genererte vi en kombinert Pink1/Parkin double knockout (DKO) rottemodell, som viser den åpenbare visuelt synlige bakkroppsdragende fenotypen rapportert hos mannlige Pink1 KO-rotter22, men nå med en høyere hastighet: 100% mot 30-50% av hannene mellom 4-6 måneder.
Selv om denne metoden fungerer bra for å analysere motoriske underskudd hos mus14, var spesifikasjoner for FTIR-bildegangsystem for å imøtekomme størrelsen og vekten til rotter tidligere utilgjengelig ikke-kommersielt. Her forklarer vi hvordan du bygger RatWalker, et modifisert FTIR-gangbildesystem modellert etter MouseWalker14, bortsett fra tilpasset rotters størrelse og vekt. Dette systemet benytter en optisk effekt, FTIR, for å gi en metode for å visualisere og deretter registrere dyreavtrykk for analyse. Kontakt av et dyrs fot med den optiske bølgelederen (plattformen) forårsaker forstyrrelser i lysbanen, noe som resulterer i en synlig spredningseffekt, som fanges opp ved hjelp av innenlands, høyhastighets videografi og behandling ved hjelp av åpen kildekode-programvare. Denne studien demonstrerer kraften til FTIR-avbildning i å studere gangendringer i genetiske rottemodeller av PD. For eksempel, mens åpenbare visuelt synlige motoriske forandringer (dvs. bakkroppsdraging) observeres hos DKO-hannrotter tidligst ved 4 måneder, kan vi ved bruk av FTIR avdekke portabnormaliteter hos DKO-hannrotter ved 2 måneders alder.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<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

Parkinsons sykdom (PD) er en progressiv nevrodegenerativ lidelse forårsaket av tap av dopaminerge (DA) nevroner i substantia nigra pars compacta. Gangavvik, inkludert redusert armsving, langsommere ganghastighet og kortere trinn er vanlige hos PD-pasienter og vises tidlig i sykdomsforløpet. Kvantifisering av motoriske mønstre i dyremodeller av PD vil derfor være viktig for fenotypisk karakterisering ved sykdomsforløp og ved terapeutisk behandling. De fleste tilfeller av PD er idiopatiske; Identifiseringen av arvelige former for PD avdekket imidlertid genmutasjoner og varianter, for eksempel tap av funksjonsmutasjoner i Pink1 og Parkin, to proteiner involvert i mitokondriell kvalitetskontroll som kunne utnyttes for å lage dyremodeller. Mens mus er resistente mot nevrodegenerasjon ved tap av Pink1 og Parkin (enkel og kombinert delesjon), hos rotter, fører Pink1, men ikke Parkin-mangel til nigral DA-nevrontap og motorisk funksjonsnedsettelse. Her rapporterer vi nytten av FTIR-avbildning for å avdekke gangforandringer hos fritt gående unge (2 måneder) hannrotter med kombinert tap av Pink1 og Parkin før utvikling av grov visuelt tydelig motorisk abnormitet når disse rottene eldes (observert ved 4-6 måneder), karakterisert ved at baklemmer drar som tidligere rapportert hos Pink1 knockout (KO) rotter.

Vedlikehold av rottekoloni Generering og karakterisering av Pink1 og Parkin single KO-rotter er beskrevet tidligere22. Pink1 og Parkin enkelt KO rotter ble hentet fra SAGE Labs (og nå tilgjengelig fra Envigo). DKO-rotter ble generert ved å krysse Pink1-/- rotter med Parkin-/- rotter for å få Pink1+/-/Parkin+/- rotter, som ble blandet for å oppnå Pink1-/-/Parkin-/- rotter (vil være til...

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

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

Her beskriver vi RatWalker-systemet, bygget ved å redesigne MouseWalker-apparatet for å imøtekomme den økte størrelsen og vekten av rotter. Dette systemet bruker frustrert total intern refleksjon (FTIR), høyhastighets videoopptak og åpen tilgangsanalyseprogramvare for å spore og kvantifisere gangparametere.

Bruk av RatWalker-systemet for ganganalyse i en genetisk rottemodell av Parkinsons sykdom

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

Denne metoden gjør det mulig å reproduserbart kvantifisere forskjeller i gangparametere. Gangparametrene kan vurderes hos fritt gående gnagere, og teknikken er ikke avhengig av invasive trinn som å dyppe føttene med blekk. Demonstrere prosedyren vil være Ben Lamberty.Begynn med å plassere et hjemmebur i enden av gangveien før starten av hver løpetur, for å tjene som et positivt signal for rotta å krysse gangveien. Slå av romlysene. Slå på kameraet og start opptaket flere sekunder før rotta plasseres på plattformen.Med kabinettet installert, plasser rotta i enden av gangveien, overfor hjemmeburet, og la den gå over gangveien på en utvunget måte. Stopp opptaket når dyret når enden av gangveien. Rengjør gangveien med 70 % etanol og et ikke-slipende håndkle mellom løpeturene og etter at et dyr urinerer eller gjør fra seg.La deretter etanol fordampe før du introduserer et annet dyr. Kjør rottene gjennom gangveien totalt syv ganger i løpet av hver observasjonsperiode, og ta de tre første løpene som scorer som bestått for analyse. Score et løp som bestått hvis dyret gjør fire eller flere påfølgende skritt i retning av hjemmeburet uten avbrudd på grunn av pelsstell, pause eller villfarne bevegelser.Ganganalyse ble utført på hannrotter av villtype og Parkin DKO-rotter ved to måneders alder for å avgjøre om bruk av kinematisk ganganalyse kunne avdekke subtile motoriske svekkelser før grovmotoriske problemer oppsto. Til tross for den økte vekten av DKO-rottene, var fottrykket på gangflaten uendret. Ved vurdering av flere gangparametere som funksjon av ganghastighet, ble ganghastighet og skrittlengder funnet å være lik mellom villtype og DKO-rotter.Variasjonen mellom villtyperotter og DKO-rotter ble tydelig i holdningsfase og svingvarighet ved lavere ganghastighet. Brøkdelen av trinnsyklusen der benet er i holdningsfasen var driftsfaktoren. Det ble brukt mer tid i svingfasen enn i holdningsfasen da vaktfaktoren ble redusert.Videre, mens svinghastigheten økte med økt hastighet hos villtypedyr, ble korrelasjonen avstumpet hos DKO-rotter. FTIR-ganganalysen ble også brukt til å lage plott av holdningsfasespor av hvert ben i forhold til kroppen hos fritt gående rotter. Ved sammenligning av poteposisjonering ble det observert signifikante endringer i AEP og PEP.Flere tilleggsparametere ble signifikant endret hos DKO-rotter sammenlignet med villtype. Svinghastigheten til både venstre og høyre baklem ble økt hos DKO-rotter, mens svingvarigheten for både venstre og høyre baklem ble redusert. Konsekvent oppsett av utstyr, inkludert kameraposisjon i forhold til RatWalker, er viktig for en vellykket implementering av denne protokollen.Etter å ha utført denne protokollen, er dyr tilgjengelige for ytterligere atferd eller eksperimentelle endepunkter som er nødvendige. For eksempel kan gangendringer korreleres med histologiske endringer. Denne teknikken kan brukes til å vurdere gang i andre ikke-PD gnagermodeller, for eksempel modeller av angst og depresjon.

Research

JoVE Journal

Neuroscience

Visualization and Genetic Manipulation of Dendrites and Spines in the Mouse Cerebral Cortex and Hippocampus using In utero Electroporation

Visualization and Genetic Manipulation of Dendrites and Spines in the Mouse Cerebral Cortex and Hippocampus using In utero Electroporation

Visualisering og genetisk manipulering av dendritter og pigger i Mus hjernebarken og hippocampus hjelp<em&gt; I fosterlivet</em&gt; Electroporation

In utero electroporation (IUE) has become a powerful technique to study the development of different regions of the embryonic nervous system 1-5. To date ...

Immunohistochemical Analysis in the Rat Central Nervous System and Peripheral Lymph Node Tissue Sections

Immunhistokjemisk analyse i Rat sentralnervesystemet og perifer lymfeknute vevsdelene

Immunohistochemistry (IHC) provides highly specific, reliable and attractive protein visualization. Correct performance and interpretation of an IHC-based ...

Methods to Characterize Spontaneous and Startle-induced Locomotion in a Rotenone-induced Parkinson's Disease Model of Drosophila

Methods to Characterize Spontaneous and Startle-induced Locomotion in a Rotenone-induced Parkinson's Disease Model of Drosophila

Metoder for å karakter Spontan og skremme-indusert Locomotion i en Rotenon-indusert Parkinsons sykdom Modell av<em&gt; Drosophila</em

Parkinson&#8217;s disease is a neurodegenerative disorder that results from the degeneration of dopaminergic neurons in the central nervous system, ...

3D Kinematic Analysis for the Functional Evaluation in the Rat Model of Sciatic Nerve Crush Injury

3D kinematisk analyse for funksjonell evaluering i rottemodellen av siattisk nerveknuseskade

Compared to the Sciatic Functional Index (SFI), kinematic analysis is a more reliable and sensitive method for performing functional evaluations of ...

Semi-Quantitative Determination of Dopaminergic Neuron Density in the Substantia Nigra of Rodent Models using Automated Image Analysis

Semi-kvantitativ bestemmelse av dopaminerg nevrontetthet i Substantia Nigra av gnagermodeller ved hjelp av automatisert bildeanalyse

Estimation of the number of dopaminergic neurons in the substantia nigra is a key method in pre-clinical Parkinson's disease research. Currently, unbiased ...

A Rat Model of EcoHIV Brain Infection

En rottemodell av EcoHIV hjerneinfeksjon

It has been well studied that the EcoHIV infected mouse model is of significant utility in investigating HIV associated neurological complications. ...

Motor Dual-Tasks for Gait Analysis and Evaluation in Post-Stroke Patients

Motoriske dobbeltoppgaver for ganganalyse og evaluering hos pasienter etter slag

Eighteen stroke patients were recruited for this study involving the evaluation of cognition and walking ability and multitask gait analysis. Multitask ...

The 6-hydroxydopamine Rat Model of Parkinson's Disease

6-hydroksydopamin rotte modell av Parkinsons sykdom

Motor symptoms of Parkinson's disease (PD)-bradykinesia, akinesia, and tremor at rest-are consequences of the neurodegeneration of dopaminergic neurons in ...

Induction and Assessment of Levodopa-induced Dyskinesias in a Rat Model of Parkinson's Disease

Induksjon og vurdering av Levodopa-indusert dyskinesi i en rottemodell av Parkinsons sykdom

Levodopa (L-DOPA) remains the gold-standard therapy used to treat Parkinson&#39;s disease (PD) motor symptoms. However, unwanted involuntary movements ...