비대칭 산책로 : 비대칭 로코 유학을위한 소설 행동 분석
Summary
Here, we present a protocol to quantify precise stepping in rodents. Cortical and the spinal central pattern generator signals are required for precise foot-placement during obstructed locomotion. We report here the novel constrained walking task that directly examines precise stepping behavior.
Abstract
행동 분석은 일반적으로 중추 신경계 (CNS)에서 감각 장애의 평가를 위해 사용된다. 설치류에서 전위의 적자를 정량화하기위한 가장 정교한 방법은 제약 보행 지상의 분 장애를 측정하는 것입니다 (예. 수동 BBB 점수 또는 자동 패션쇼). 그러나, 대뇌 피질의 입력은 척추 중앙 패턴 발생기 (CPG)에 의해 생성 된 기본 운동의 생성에 필요하지 않습니다. 따라서, 제약 도보 작업은 간접적으로 인해 모터 대뇌 피질의 손상에 전위의 적자를 테스트합니다. 이 연구에서 우리는 척추 소비재에 대뇌 피질의 입력을 평가하는 소설, 정확한 피트 배치 전위의 작업을 제안한다. 계측 PEG-방법은 lateralized 운동 적자를 모방 대칭 및 비대칭 전위의 작업을 부과하는 데 사용되었다. 우리는 현에 운동하는 동안 앞다리 자세 위상 특성의 20 %를 생산 변화의 등거리 간 보폭 길이에서 그 변화를 보여오류를 범 보폭. 또한, 우리는 비대칭 산책로가 대뇌 피질의 제어 신호에 의해 생성 된 행동 결과의 측정을 할 수 있음을 제안한다. 이러한 조치는 대뇌 피질의 손상 후 손상의 평가에 적합하다.
Introduction
살아남은 인구 후 뇌졸중 사망률은 모두 인간의 정량적 평가를위한 도전을 제기 신경 학적 손상 (1) 뇌졸중 동물 모델을 게시 총 모터 장애를 포함한다. 임상에서 이러한 모터의 손상은 환자의 대다수에 의해 나타나는 심각한보다는 적당한 손상에 더 민감 주관적인 기준을 사용하여 측정한다. 마찬가지로, 동물 후 부상 모터 동작의 이러한 주관적인 평가는 예를 들어,., 바소, 비티와 브레스 (BBB) 전위의 스케일 방법 2, 3, 일반적이다. 이러한 주관적인 평가 방법은 사족 동물 모델과 인간의 보행 재활 연구 사이의 번역을 돕고 있지만, 별도의 근육 그룹의 활동과 관련된 모터 적자의 세부 사항은 평가되지 않습니다. 또한, 뇌 혈관 사고의 모터 적자의 추정 원인으로 운동에 모터 대뇌 피질의 기여도의 평가,그들은 오픈 필드 선형 또는 도보 태스크에 의존로서 만, 간접적 아무리 자동화 신규 4,5- 양적 방법을 사용하여 얻을 수있다. 이러한 작업은 피질 기여를 필요로하지 않으며, 척수 신경 메커니즘, 즉, 신경 손상의 대부분의 동물 모델에서 절약되는 중앙 패턴 발생기 (CPG) 네트워크, 예 spinalized 동물 (6)에 의해 수행 될 수있다 -.. 8 . 이러한 척추 메커니즘에 필수적인 피질 기여 실험적 자세 조정 (9, 10)에 도달,뿐만 아니라 정확한 10 스테핑 예상 필요한 작업에 관여한다.
또한, 대부분의 신경 학적 손상이 비대칭; 예를 들면, 뇌졸중, 반 부전 마비를 유발, 즉 비대칭 보용 11 결과 본체의 일측에 약점 -. 14. 편마비 보행의 비대칭은 비대칭 spatiotempor에 의해 생성된다등 근육 활성화가 가장 크게 신근 관련 입각 기의 단축 및 마비 측에 15,16 단계 사이클의 굴근과 연관된 각기의 연장 각성. 이러한 경향은 아직 건강한 동물 또는 마비 된 운동 속도의 범위에서 탐색되지 않았다. 본 연구에서 우리는 각 단계에서의 사이클 시간의 함수로서 스윙 자세 또는 단계의 지속 시간과의 관계를 설명 위상 기간 (17)의 특성 분석을 채용. 얻어진 선형 회귀 모델이어서 상기 사지에 걸쳐 모든 비대칭 분석하여 설명 하였다.
우리는 정확한 스테핑 된 운동에 기초하여 태스크 네발 동물의 모터 시스템에 입력을 내림차순 피질의 활성을 평가하는 신규 한 저렴한 방법을보고한다. 이 작업은 보행 속도의 자연적인 범위에서 발 배치에 대한 요구를 부과함으로써 운동 피질에 도전하도록 설계되었습니다. 게다가, 피트 배치 요구 사항은 우선적으로 모터 시스템의 왼쪽이나 오른쪽에 도전하는 조작된다. 유사한 전위의 작업에서, 메츠 & (2009) Whishaw는 쥐에서 실패의 비율, 불규칙한 렁 산책로에 놓친 단계의 수를 조사했다. 우리의 방법이 선행 연구에 무료이며, "성공"의 위상 제어의 품질을 자세히 18 단계.
Protocol
Representative Results
Discussion
The rationale for this study was to develop a behavioral task that quantitatively assesses the changes in precise control of asymmetric locomotor behaviors. The existence of the spinal CPG has been functionally demonstrated for some time20, but the anatomical and functional characteristics that describe its mechanism as well as its modulatory inputs from descending or sensory feedback pathways have not been characterized until the past decade6,21,22. The current consensus is that the intrinsic spina…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Kriss Franklin, Amanda Pollard and Justine Shaffer assisted in animal training and data collection. Sarah Freeman and Alisa Ivanova contributed to data analysis. This study is supported by WVU School of Medicine Start-Up, NIH/NIGMS U54GM104942, and NIH CoBRE P20GM109098.
Materials
| MATLAB® R2013a | MathWorks | Design platform for custom videoa video annotation software | |
| Sony HDR-CX380/B High Definition Handycam | Sony | 27-HDRCX330/B | Video acquisition device. |
| Jif Creamy Peanut Butter – Gluten Free 454 g | J.M. Smucker Company | NA | Food reward stimulus. |
| Sucrose Tablet – Chocolate 1800 g | TestDiet | 1811256 | Food reward stimulus. |
| Manzanita Wood Gnawing Sticks | BioServe | W0016 | For presentation of food reward stimulus. |
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