Denne protokollen beskriver tredimensjonal bevegelsessporing / evaluering for å skildre gangbevegelsesendring av rotter etter eksponering for et simulert disuse-miljø.
Det er velkjent at misbruk påvirker nevrale systemer og at leddbevegelser blir endret; Hvilke utfall som riktig viser disse egenskapene er imidlertid fortsatt uklart. Denne studien beskriver en bevegelsesanalysetilnærming som benytter tredimensjonal (3D) rekonstruksjon fra videoopptak. Ved hjelp av denne teknologien ble det observert bruksfremkalte endringer i gangegenskaper hos gnagere utsatt for et simulert mikrogravitasjonsmiljø ved å losse bakbenet ved halen. Etter 2 ukers lossing gikk rottene på tredemølle, og gangbevegelsene deres ble fanget med fire ladningskoblede enheter (CCD) kameraer. 3D-bevegelsesprofiler ble rekonstruert og sammenlignet med kontrollpersoner ved hjelp av bildebehandlingsprogramvaren. De rekonstruerte utfallsmålene skildret med suksess forskjellige aspekter ved forvrengt gangbevegelse: hyperekstensjon av kne- og ankelleddene og høyere stilling av hofteleddene i stillingsfasen. Bevegelsesanalyse er nyttig av flere grunner. For det første muliggjør det kvantitative atferdsevalueringer i stedet for subjektive observasjoner (f.eks. Bestått / ikke bestått i visse oppgaver). For det andre kan flere parametere trekkes ut for å passe til spesifikke behov når de grunnleggende datasettene er oppnådd. Til tross for hindringer for bredere anvendelse, kan ulempene ved denne metoden, inkludert arbeidsintensitet og kostnad, lindres ved å bestemme omfattende målinger og eksperimentelle prosedyrer.
Mangel på fysisk aktivitet eller misbruk fører til forverring av lokomotoriske effektorer, som muskelatrofi og bentap1 og helkroppsdekondisjonering2. Videre har det nylig blitt lagt merke til at inaktivitet ikke bare påvirker strukturelle aspekter av muskuloskeletale komponenter, men også kvalitative aspekter av bevegelsen. For eksempel var lemposisjonene til rotter utsatt for et simulert mikrogravitasjonsmiljø forskjellig fra intakte dyr, selv 1 måned etter at intervensjonen ble avsluttet 3,4. Likevel er det rapportert lite om bevegelsesunderskudd forårsaket av inaktivitet. Også omfattende bevegelsesegenskaper av forverringene er ikke fullstendig bestemt.
Den nåværende protokollen demonstrerer og diskuterer anvendelsen av kinematisk evaluering for å visualisere bevegelsesendringer ved å referere til gangbevegelsesunderskudd fremkalt ved bruk hos rotter utsatt for lossing av bakben.
Det har vist seg at hyperekstensjoner av lemmer i å gå etter et simulert mikrogravitasjonsmiljø observeres både hos mennesker5 og dyr 4,6,7,8. Derfor, for universalitet, fokuserte vi på generelle parametere i denne studien: vinkler av kne- og ankelleddene og vertikal avstand mellom metatarsophalangeal ledd og hofte (omtrent tilsvarende hoftehøyden) ved midtpunktet i stillingsfasen (midstance). Videre foreslås potensielle anvendelser av videokinematisk evaluering i diskusjonen.
En rekke kinematiske analyser kan være et effektivt tiltak for å vurdere funksjonelle aspekter ved nevral kontroll. Men selv om bevegelsesanalyser er utviklet fra fotavtrykksobservasjon eller enkel måling på tatt video9,10 til flere kamerasystemer11,12, er universelle metoder og parametere ennå ikke etablert. Metoden i denne studien er ment å gi denne felles bevegelsesanalysen omfattende parametere.
I det forrige arbeidet13 forsøkte vi å illustrere gangendringer i nervelesjonsmodellrotter ved hjelp av omfattende videoanalyse. Generelt er imidlertid de potensielle utfallene av bevegelsesanalyser ofte begrenset til forhåndsbestemte variabler gitt i analyserammene. Av denne grunn detaljerte denne studien ytterligere hvordan man kan innlemme brukerdefinerte parametere som er bredt anvendelige. Kinematiske evalueringer ved hjelp av videoanalyser kan være til videre nytte dersom riktige parametere implementeres.
Endring av miljøer fører til svingende funksjonelle aspekter og muskuloskeletale komponenter i lokomotoriske systemer26,27. Aberrasjoner i kontraktile strukturer eller miljøer kan påvirke funksjonsevnen, og vedvarer selv etter å ha løst mekaniske/miljømessige forvrengninger19. Objektiv bevegelsesanalyse bidrar til å måle disse funksjonelle evnene kvantitativt. Som vist ovenfor er videoanalyse en kraftig metodikk for å skaffe slik…
The authors have nothing to disclose.
Denne studien ble delvis støttet av Japan Society for the Promotion of Science (JSPS) KAKENHI (nr. 18H03129, 21K19709, 21H03302, 15K10441) og Japan Agency for Medical Research and Development (AMED) (nr. 15bk0104037h0002).
Adhesive Tape | NICHIBAN CO.,LTD. | SEHA25F | Adhesive tape to secure thread on tails of rats for hindlimb unloading |
Anesthetic Apparatus for Small Animals | SHINANO MFG CO.,LTD. | SN-487-0T | |
Auto clicker | N.A. | N.A. | free software available to download to PC (https://www.google.com/search?client=firefox-b-1-d&q=auto+clicker) |
CCD Camera | Teledyne FLIR LLC | GRAS-03K2C-C | CCD (Charge-Coupled Device) cameras for video capture |
Cotton Thread | N.A. | N.A. | Thread to hang tails of rats from the ceiling of cage |
ISOFLURANE Inhalation Solution | Pfizer Japan Inc. | (01)14987114133400 | |
Joint marker | TOKYO MARUI Co., Ltd | 0.12g BB | 6 mm airsoft pellets that were used as semispherical markers with modification |
Kine Analyzer | KISSEI COMTEC CO.,LTD. | N.A. | Software for analysis |
Konishi Aron Alpha | TOAGOSEI CO.,LTD. | #31204 | Super glue to attach spherical markers on randmarks of rats |
Motion Recorder | KISSEI COMTEC CO.,LTD. | N.A. | Software for video recording |
Paint Marker | MITSUBISHI PENCIL CO., LTD | PX-21.13 | Oil based paint marker to mark toes of animals |
Three-dimensional motion capture apparatus (KinemaTracer for small animals) | KISSEI COMTEC CO.,LTD. | N.A. | 3D motion analysis system that consists of four cameras (https://www.kicnet.co.jp/solutions/biosignal/animals/kinematracer-for-animal/ or https://micekc.com/en/) |
Three-dimensional(3D) Calculator | KISSEI COMTEC CO.,LTD. | N.A. | Software fo marker tracking |
Treadmill | MUROMACHI KIKAI CO.,LTD | MK-685 | Treadmill equipped with transparent housing, electrical shocker, and speed control unit |
Wistar Rats (male, 7-week old) | N.A. | N.A. | Commercially available at experimental animal sources |