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 och HF tackar Michael J Fox Foundation for Parkinson's Research för stöd till deras arbete med Parkinsons sjukdom.

Alla djurstudier godkändes av University of Nebraska Medical Center Institutional Animal Care and Use Committee (IACUC).
1. Gångapparat
OBS: Modellerad från MouseWalker14, RatWalker designades med dimensioner i proportion till skillnaden i steglängd mellan råttor och möss. Den består av bakgrundsbelysning för sidobelysning, gångväg, optisk vågledargång, spegel och kamera (figur S1). LED-remsor, orienterade i förskj...

<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>

Gångstörningar, inklusive minskad armsvängning, långsammare gånghastighet och kortare steg, är ett definierande drag hos PD och uppträder tidigt under sjukdomsförlopp 1,5. Flera metoder har utvecklats under åren för att observera och registrera fotfall för gånganalys i gnagarmodeller av PD, med manuella tekniker för kvantifiering av fotfallsposition som leder till automatiserade tillvägagångssätt som är känsligare och kan fånga dynamiska parame...

PD, den vanligaste åldersrelaterade neurodegenerativa rörelsestörningen, orsakas av förlusten av DA-neuroner i substantia nigra pars compacta. Denna förlust av nigrala DA-neuroner och DA-ingångarna i striatum leder till de observerade motoriska funktionsnedsättningarna som ses hos patienter med PD 1,2. De definierande motoriska egenskaperna hos patienter med PD, gemensamt kända som Parkinsonism, inkluderar styvhet, vilande tremor, bradykinesi, postural instabilitet och mikrografi3. Dessutom uppträder gångrubbningar, som är vanliga hos PD-patienter, tidigt i sjukdomsförloppet 1,4,5. Medan vissa livsstilar föreslås för att hjälpa till att bromsa utvecklingen av PD, såsom hälsosam kost och regelbunden motion, finns det för närvarande inget botemedel mot PD, bara mediciner för att hantera symtomen. Detta lämnar utrymme för behovet av ytterligare undersökning i hopp om förbättrad terapi. Således är karakterisering av gångmönstret i PD-djurmodeller ett avgörande verktyg för att karakterisera modellens relevans samt hur terapeutiska behandlingar som syftar till att kontrollera PD förebygger eller förbättrar motoriska funktionsnedsättningar.
Det finns olika PD-djurmodeller som har använts för att testa terapeutiska behandlingar, men var och en har sina begränsningar. Till exempel har djurmodeller behandlade med neurotoxinet 1-metyl-4-fenyl-1,2,3,6-tetrahydropyridin (MPTP) gett en stor mängd information om processer som är viktiga för nigral DA-neuronförlust och efterföljande striatala anpassningar och pekade på mitokondriernas roll i PD-patogenes; MPTP-modellens patogenetiska bakgrund är dock av toxisk natur snarare än en neurodegenerativ process som i human PD6. Ytterligare kemiskt inducerbara modeller inkluderar 6-hydroxidopamin (6-OHDA) och rotenon. 6-OHDA var det första medlet som användes för att inducera PD genom selektiv ackumulering av läkemedlet i DA-neuronerna, vilket så småningom dödar neuronerna och leder till PD-liknande symtom. Denna modell användes först för att spåra DA-utarmning genom att undersöka beteendet som svar på amfetamin och apomorfin7. Denna metod för PD-induktion har visat sig vara användbar för screening av farmakologiska medel som påverkar DA och dess receptorer8. Medan 6-OHDA-modellen är en bra modell för att spåra kvantifierbara motorunderskott, visar denna modell inte hur den gradvisa förlusten av neuroner och bildandet av Lewy-kroppar påverkar djuret. Den andra metoden för induktion, rotenon, har visat sig ha progressiv degeneration av nigrostriatala neuroner med förlust av tyrosinhydroxylas och DA-transportör, vilket möjliggör en bättre modell för att spåra förlust av neuroner över tid9. De rotenonbehandlade råttorna visade bradykinesi, postural instabilitet och ostadig gång10. Denna metod har dock visat sig vara mycket varierande mellan olika stammar av råttor, vilket har väckt frågan om rotenon är en pålitlig PD-modell11,12,13. Medan gånganalys har visat sig påverkas av induktion av PD hos råttor, har genetiskt inducerade PD-råttmodeller hittills inte lätt använts för gånganalys genom att fritt gå ner på en landningsbana.
Ett sätt att analysera motorisk nedsättning hos fritt gående gnagare är kinematisk gånganalys, som kan utföras genom att använda FTIR-avbildning. Denna etablerade metod använder en optisk beröringssensor baserad på FTIR, som registrerar och spårar gnagarnas fotavtryck när de rör sig nerför banan14,15,16. Jämfört med andra metoder är FTIR inte beroende av några markörer på djurets kropp som kan störa tassavtrycken. Generering av videodata ger digitala tassavtryck av alla fyra extremiteterna som kan kombineras för att skapa ett dynamiskt och reproducerbart gångmönster för olika gnagarmodeller. Principen för avbildningsbaserad gånganalys är att ta varje enskild tass och mäta kontaktytan över tid när gnagaren går nerför banan. Varje hållning representeras av en ökning av tassområdet (i bromsfasen) och en minskning av tassområdet (i framdrivningsfasen). Detta fortsätter med svängfasen, vilket är när det inte detekteras någon tasssignal. Efter utvärdering av videon genereras flera parametrar som kan användas för att jämföra vildtyp (WT) kontra PD-modell. Några exempel på parametrarna är steglängd (avstånd tassen täcker i ett steg), svängtid (varaktighet som tassen inte är i kontakt med banan), svänghastighet (steglängd som en funktion av svängvaraktighet) och stegmönster (diagonala steg, sidosteg eller gördelsteg).
För att demonstrera nyttan av FTIR för att avslöja tidiga gångmönsterförändringar hos råttor använde vi en genetisk råttmodell av PD. Medan de flesta fall av PD är idiopatiska; identifieringen av ärftliga former av PD avslöjade genmutationer och varianter, såsom funktionsförlustmutationer i Pink1 och Parkin, två proteiner involverade i mitokondriell kvalitetskontroll17, som kunde utnyttjas för att skapa djurmodeller18. Tyvärr är möss resistenta mot neurodegeneration vid förlust av dessa proteiner (enstaka och kombinerade)19,20,21. Hos råttor leder Pink1 men inte Parkin-brist till nigral DA-neuronförlust och motoriska funktionsnedsättningar22, men utan fullständig penetrans. Därför genererade vi en kombinerad Pink1 / Parkin dubbel knockout (DKO) råttmodell, som visar den uppenbara visuellt uppenbara bakbensdragande fenotypen som rapporterats hos manliga Pink1 KO-råttor22 men nu i högre takt: 100% mot 30-50% av hanarna mellan 4-6 månader.
Medan denna metod fungerar bra för att analysera motorunderskott hos möss14, var FTIR-bildgångsystemspecifikationer för att rymma råttans storlek och vikt tidigare inte tillgängliga icke-kommersiellt. Här förklarar vi hur man bygger RatWalker, ett modifierat FTIR gångbildningssystem modellerat efter MouseWalker14, förutom anpassat för råttornas storlek och vikt. Detta system använder en optisk effekt, FTIR, för att tillhandahålla en metod för att visualisera och därefter registrera djuravtryck för analys. Kontakt mellan ett djurs fot och den optiska vågledaren (plattformen) orsakar störningar i ljusvägen vilket resulterar i en synlig spridningseffekt, som fångas med hjälp av inhemsk kvalitet, höghastighetsvideografi och bearbetning med öppen källkod. Denna studie visar kraften i FTIR-avbildning för att studera gångförändringar i genetiska råttmodeller av PD. Till exempel, medan uppenbara visuellt uppenbara motoriska förändringar (dvs. bakbenssläpning) observeras hos manliga DKO-råttor tidigast vid 4 månader, kan vi med hjälp av FTIR avslöja grindavvikelser hos manliga DKO-råttor vid 2 månaders ålder.

<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 sjukdom (PD) är en progressiv neurodegenerativ sjukdom som orsakas av förlusten av dopaminerga (DA) neuroner i substantia nigra pars compacta. Gångavvikelser, inklusive minskad armsvängning, långsammare gånghastighet och kortare steg är vanliga hos PD-patienter och uppträder tidigt i sjukdomsförloppet. Således kommer kvantifieringen av motoriska mönster i djurmodeller av PD att vara viktig för fenotypisk karakterisering under sjukdomsförloppet och vid terapeutisk behandling. De flesta fall av PD är idiopatiska; Identifieringen av ärftliga former av PD avslöjade dock genmutationer och varianter, såsom funktionsförlustmutationer i Pink1 och Parkin, två proteiner involverade i mitokondriell kvalitetskontroll som kunde utnyttjas för att skapa djurmodeller. Medan möss är resistenta mot neurodegeneration vid förlust av Pink1 och Parkin (enkel och kombinerad deletion), hos råttor, leder Pink1 men inte Parkin-brist till nigral DA-neuronförlust och motorisk försämring. Här rapporterar vi nyttan av FTIR-avbildning för att avslöja gångförändringar hos fritt gående unga (2 månaders ålder) hanråttor med kombinerad förlust av Pink1 och Parkin före utvecklingen av grov visuellt uppenbar motorisk abnormitet när dessa råttor åldras (observerade vid 4-6 månader), kännetecknad av bakbenssläpning som tidigare rapporterats hos Pink1 knockout (KO) råttor.

Underhåll av råttkoloni Genereringen och karakteriseringen av Pink1 och Parkin enstaka KO-råttor har beskrivits tidigare22. Pink1 och Parkin enstaka KO-råttor erhölls från SAGE Labs (och nu tillgängliga från Envigo). DKO-råttor genererades genom att korsa Pink1-/- råttor med Parkin-/- råttor för att erhålla Pink1+/-/Parkin+/- råttor, som blandades för att erhålla Pink1-/-/Parkin-/<...

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

Här beskriver vi RatWalker-systemet, byggt genom att omforma MouseWalker-apparaten för att tillgodose den ökade storleken och vikten hos råttor. Detta system använder frustrerad total intern reflektion (FTIR), höghastighetsvideoinspelning och analysprogramvara med öppen åtkomst för att spåra och kvantifiera gångparametrar.

Tillämpa RatWalker-systemet för gånganalys i en genetisk råttmodell av Parkinsons sjukdom

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

Denna metod gör det möjligt att reproducerbart kvantifiera skillnader i gångparametrar. Gångparametrarna kan bedömas hos fritt gående gnagare, och tekniken är inte beroende av invasiva steg som att doppa fötterna med bläck. Att demonstrera förfarandet kommer att vara Ben Lamberty.Börja med att placera en hembur i slutet av gångvägen före början av varje körning, för att fungera som en positiv signal för råttan att korsa gångvägen. Stäng av rumsbelysningen. Slå på kameran och börja spela in flera sekunder innan råttan placeras på plattformen.Med höljet installerat, placera råttan i slutet av gångvägen, mittemot hemburet och låt den gå över gångvägen på ett otvingat sätt. Sluta spela in när djuret når gångvägens slutstation. Rengör gångvägen med 70% etanol och en icke-slipande handduk mellan körningar och efter att ett djur urinerar eller bajsar.Låt sedan etanol avdunsta innan du introducerar ett annat djur. Kör råttorna genom gångvägen totalt sju gånger under varje observationsperiod, ta de tre första körningarna som poäng som passerar för analys. Gör en körning som godkänd om djuret gör fyra eller flera på varandra följande steg i riktning mot hemburet utan avbrott på grund av grooming, paus eller felaktiga rörelser.Gånganalys utfördes på hanråttor av vildtyp och Parkin DKO vid två månaders ålder för att avgöra om användningen av kinematisk gånganalys kunde avslöja subtila motoriska funktionsnedsättningar innan grovmotoriska problem uppträdde. Trots DKO-råttornas ökade vikt var fottrycket på gångytan oförändrat. Vid bedömning av flera gångparametrar som en funktion av gånghastighet befanns gånghastigheten och steglängderna vara likartade mellan vildtyps- och DKO-råttor.Variationen mellan vildtyps- och DKO-råttor blev tydlig i hållningsfas och svängtid vid långsammare gånghastigheter. Den del av stegcykeln där benet befinner sig i hållningsfasen var arbetsfaktorn. Mer tid spenderades i svingfasen än i hållningsfasen när tjänstgöringsfaktorn minskade.Dessutom, medan svänghastigheterna ökade med ökad hastighet hos vilda djur, trubbades korrelationen av hos DKO-råttor. FTIR-gånganalysen användes också för att skapa diagram över hållningsfasspår av varje ben i förhållande till kroppen hos fritt gående råttor. Vid jämförelse av tasspositioneringen observerades signifikanta förändringar i AEP och PEP.Flera ytterligare parametrar ändrades signifikant hos DKO-råttorna jämfört med vildtyp. Svänghastigheten för både vänster och höger bakben ökade hos DKO-råttor, medan svängtiden för både vänster och höger bakben minskade. Konsekvent installation av utrustning, inklusive kameraposition i förhållande till RatWalker, är viktigt för en framgångsrik implementering av detta protokoll.Efter att ha utfört detta protokoll är djur tillgängliga för ytterligare beteende eller experimentella slutpunkter som är nödvändiga. Till exempel kan gångförändringar korreleras med histologiska förändringar. Denna teknik kan användas för att bedöma gång i andra icke-PD-gnagaremodeller, såsom modeller av ångest och depression.

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 och Genetic Manipulation av dendriter och ryggar i mus hjärnbarken och hippocampus med användning av<em&gt; I utero</em&gt; Elektroporering

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

Immunohistokemisk analys i Rat centrala nervsystemet och perifera lymfkörtelvävnadssnitt

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 för att karaktärisera Spontan och skrämma inducerad Locomotion i en Rotenon-inducerad Parkinsons sjukdom modellen<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 Kinematic Analys för funktionell utvärdering i Rat Modell av Sciatic Nerve Crush Skada

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

Semikvantitativ bestämning av dopaminerg neurontäthet i substantia nigra av gnagaremodeller med hjälp av automatiserad bildanalys

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 råttmodell av EcoHIV hjärninfektion

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

Motoriska dubbla uppgifter för gånganalys och utvärdering hos patienter efter stroke

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-hydroxydopaminråttmodellen för Parkinsons sjukdom

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

Induktion och bedömning av Levodopa-inducerade dyskinesier i en råttmodell av Parkinsons sjukdom

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