שימוש בהליכון עכבר לכימות תפקוד לקוי של מנוע עכבר במודל עכבר של פגיעה בחוט השדרה
24 במרץ 2023
צינור ניסיוני לתיאור כמותי של דפוס הלוקומוטור של עכברים ההולכים בחופשיות באמצעות ארגז הכלים MouseWalker (MW) מסופק, החל מהקלטות וידאו ראשוניות ומעקב ועד ניתוח לאחר כימות. מודל פגיעה בחוט השדרה בעכברים משמש כדי להדגים את התועלת של מערכת MW.
במחקר זה, אנו משתמשים במודל עכברי של פגיעה בחוט השדרה כדי לחשוף דרכים לקידום תיקון חוט השדרה שיכולות להוביל להתאוששות מוטורית ותחושתית יעילה ותפקודית. עם הליכון עכבר, אנו יכולים להתקדם צעד קדימה לניתוח כמותי יותר של התאוששות חוט השדרה על ידי שילוב של מספר יציאות גרפיות ופרמטרים קינמטיים עם קבוצה של כלים לאחר כימות. מצלמות וידאו איכותיות וחבילות תוכנה מתוחכמות מאפשרות תיאור ישיר וכמותי יותר של הפעילות המוטורית.
הליכון העכבר הוא דוגמה טובה לכך. כיום קיימים שני אתגרים עיקריים. ראשית, היכולת של מעבדות ליישם טכנולוגיות אלה בצנרת הניסויים שלהן.
ושנית, לצמצם את הזמן והצעדים מהקלטות וידאו ליצירת נתונים. הבנו שהפרוטוקולים הסטנדרטיים אינם מספיקים כדי לתאר את כל ליקויי הקטר שאנו רואים לאחר פגיעה בעמוד השדרה. מצאנו גם שההליכון עזר לנו למדוד קואורדינציה, אחד הפרמטרים הקשים ביותר להערכה במבחנים סטנדרטיים.
כאן, לא רק שהתוכנה חופשית וקוד פתוח, אלא גם קל להרכיב את החומרה עם חומרים לא מסובכים. אנו מספקים גם כלי קוד פתוח לניתוח נתוני הליכון העכבר. הליכון העכבר הוא שיטה רבת ערך לחקר הפרעות מוטוריות או מוטוריות אחרות, לא רק פגיעה בעמוד השדרה.
זה יכול לשמש גם בשילוב עם פרוטוקולי התנהגות שכבר הוקמו.
צפו בתמליל המלא וקבלו גישה לאלפי סרטונים מדעיים
סקירה כללית
מחקר זה מציג תהליך ניסויי לניתוח כמותי של דפוסי התניעות בעכברים ההולכים באופן חופשי באמצעות ארגז הכלים MouseWalker (MW). המחקר משתמש במודל של פגיעת כסומה (contusion) בחוט השדרה כדי להדגים את התועלת של מערכת ה-MW בהערכת התאוששות התניעות לאחר פגיעות בחוט השדרה.
מרכיבי מפתח של המחקר
תחום מדעי
- מדעי המוח
- ניתוח התנהגותי
- מחקר פגיעות בחוט השדרה
רקע
- הערכה של ליקויים בתנועתיות היא חיונית להבנת פגיעות בחוט השדרה.
- פרוטוקולים סטנדרטיים לרוב אינם מספיקים לתיאור ליקויים תנועתיים מורכבים.
- מערכת ה-MouseWalker מאפשרת ניתוחים כמותיים וגרפיים מדויקים יותר.
- מדידות של קואורדינציה הן קשות בבדיקות סטנדרטיות, מה שהופך את השימוש בכלים מתקדמים לנחוץ.
מטרת המחקר
- שיפור ההבנה של התאוששות חוט השדרה באמצעות הערכה כמותית של תפקוד התנועה.
- שימוש ב-MouseWalker ככלי יעיל למדידת פעילות מוטורית וקואורדינציה.
- ייעול תהליך הפקת הנתונים, מהקלטת הווידאו ועד לניתוח.
שיטות שנעשה בהן שימוש
- ארגז הכלים MouseWalker לניתוח דפוסי תנועה בעכברים ההולכים בחופשיות.
- מודל עכבר לפגיעה בחוט השדרה עם דגש על הערכת מדדי התאוששות.
- שילוב של תוכנה מתקדמת וכלי ניתוח וידאו.
- פרוטוקולים סטנדרטיים וכלים בקוד פתוח המסייעים בהנחלת ניתוח הנתונים.
תוצאות עיקריות
- הוכח כי ה-MouseWalker מודד ביעילות קואורדינציה, פרמטר המהווה אתגר בבדיקות סטנדרטיות.
- סופקו תובנות כמותיות לגבי ליקויים במוטוריקה והחלמה לאחר פגיעה בחוט השדרה.
- הגישה תוקפה על ידי הצגת התאימות שלה למגוון תקלות מוטוריות, מה שמעיד על רלוונטיות רחבה יותר.
מסקנות
- המחקר מדגיש את ה-MouseWalker כשיטה בעלת ערך לחקר תפקודים לקויים הקשורים לתנועה.
- הגישה משפרת את ההבנה הכמותית של מנגנוני התאוששות לוקומוטורית.
- ההשלכות חלות גם על תחומים אחרים של מחקר בתפקודים לקויים של התנועה מעבר לפגיעות בחוט השדרה.
שאלות נפוצות
רלוונטיות תעשייתית למנהלים
ניתוח הליכה כמותי באמצעות מערכת MouseWalker נותן מענה לפער קריטי במחקר פרה-קליני של פגיעות בחוט השדרה, על ידי מתן אפשרות למדידה מדויקת של ליקויים מוטוריים והחלמה. יכולת זו מגבירה את רמת הוודאות החיזויית בהערכה טיפולית ותומכת בתיקוף חסון של מטרות לשיקום התפקוד המוטורי. שילוב של פלטי קינמטיקה מפורטים בתהליך הגילוי מסייע בקבלת החלטות לגבי קידום מבוסס סיכונים ותיעדוף תיקי פיתוח.
יישומים אסטרטגיים במו"פ של ביו-פארמה
גילוי מוקדם ותיקוף מטרה
- מאפשר בחינה אובייקטיבית של היפותזות טיפוליות המכוונות לשיקום מעגלים מוטוריים.
- מספק תיקוף תפקודי של המטרה באמצעות מדדים כמותיים של מוטוריקה וקוואורדינציה.
- תומך בביטחון תחזיתי על ידי הבחנה בשינויים פנוטיפיים עדינים לאחר התערבות.
סריקה ופיתוח בדיקה (Assay)
- מכין מודלים של בעלי חיים שעברו תיקוף לצורך סריקה של תרכובות נוירו-רגנרטיביות בשלבים הבאים.
- מבצע סטנדרטיזציה של בדיקות הליכה וקואורדינציה לצורך הדירות והשוואה בין מחקרים.
- מפיק פלטים כמותיים המתאימים לסריקה בעלת תוכן גבוה (high-content screening) ולמיון מבוסס נתונים.
מחקר תרגומי ופרה-קליני
- מבצע התאמה בין נקודות סיום פרה-קליניות לבין תוצאים תפקודיים הרלוונטיים למחלה במודלים של פגיעה בחוט השדרה.
- מאפשר רצף מהשלב הגילוי ועד לתיקוף פרה-קליני באמצעות שילוב של נתונים התנהגותיים וקינמטיים.
- תומך בקידום מותאם-סיכון באמצעות אספקת מדדים כמותיים אמינים של התאוששות מוטורית.
שילוב תהליכי עבודה וצנרת (Pipeline)
מערכת ה-MouseWalker משתלבת ברצף שבין שלבי הגילוי המוקדמים למחקרים פרה-קליניים, ומאפשרת בדיקת השערות, תיקוף מטרות והערכה תרגומית של אסטרטגיות לשיקום תפקוד מוטורי.
- ביולוגיה של גילוי: תומכת בהפחתת סיכונים מכניסטיים על ידי כימות תוצאות פונקציונליות של התערבויות במעגלים עמودیים.
- סריקה: מספקת מדדי הליכה וקואורדינציה כמותיים הניתנים לשחזור לצורך הערכת תרכובות.
- אנליטיקה: מספקת פלטים קינמטיים וגרפיים להשוואה סטטיסטית בין קבוצות ניסוייות.
- מחקר תרגומי: מגשרת בין שלבי הגילוי והשלבים הפרה-קליניים על ידי התאמת פלטים ממודלים של בעלי חיים עם נקודות סיום מוטוריות קליניות.
- שימוש חוזר ארגוני: מציעה פלטפורמה בקוד פתוח וניתנת להרחבה, הניתנת להתאמה למגוון מחקרים על לקויות תפקוד מוטורי.
השפעה תפעולית וארגונית
- ערך מדעי: מגביר את הביטחון החיזוי ומפחית עמימות מכניסטית במחקרי התאוששות מוטורית.
- ערך תפעולי: משפר את הסטנדרטיזציה, השחזוריות והיכולת להרחבה (scalability) של בדיקות תנועה (locomotor assays).
- ערך אסטרטגי: מסייע בקבלת החלטות לגבי המשך או הפסקת פיתוח (go/no-go) ומשפר את יעילות ההון על ידי אספקת נקודות קצה תפקודיות חסונות.
- השפעה על הפורטפוליו: מאפשר תיעדוף מותאם סיכונים של תוכניות לשיקום תפקוד מוטורי ונוירו-רגנרציה.
שיקולי יישום
- דורש מומחיות במדעי המוח ההתנהגותיים ובניתוח נתונים כמותי.
- דורש צילום וידאו באיכות גבוהה ותשתית תוכנה אנליטית תואמת.
- דורש סטנדרטיזציה בין צוותים להבטחת עקביות הפרוטוקול ויכולת השוואה של הנתונים.
- ניתן להתאמה למגוון מודלים של מכרסמים עם ליקויים מוטוריים, תוך מורכבות חומרתית מינימלית.
- תלוי בתכנון ניסויי קפדני להבטחת תוצאות סטטיסטיות בעלות משמעות.
