タスクを歩くラダーラング：スコアリングシステムとその実用化。
2009年6月12日
タスクを歩いてラダーのラングは、熟練した歩行を評価し、前肢と後肢、配置ステップ、および間四肢協調の両方を測定するための新しいテストです。
ラダーラン walking taskは、熟練した歩行能力を評価し、前肢および後肢の配置、ステップ、および肢間協調性を測定するものです。装置は、長さ1m、高さ20cmの透明なプレキシガラス製の壁2枚で構成されており、底面から1cmの箇所に設置されています。
1cm間隔で小さな穴が開けられています。長さ13cm、直径3mmの金属製ラングを、壁の底部に沿って等間隔または不等間隔に配置します。装置の壁は、テストに使用するラットのサイズに合わせて調整可能です。
壁の間隔は、ラットが装置内で方向転換できないほど狭くする必要がありますが、ラットの自然な歩行動作を妨げるほど狭くしてはいけません。ラットの両側に 1 cm の隙間があれば十分です。ラングラダー装置の両端は、搬送用タブの上に設置します。
一方の端には中性のスタート用タブがあり、もう一方の端にはラットにとって馴染みのあるホームタブが配置されています。ストレスレベルを低く抑えるため、被験体が移動を開始し、完了するまでに時間がかかる場合があります。少なくとも、ラットを無理に押したり、つついたりしてはいけません。
動物に自分のペースで横断させることが望ましい。ラットが装置内で絶えず方向転換を繰り返す場合は、壁の間隔が広すぎる可能性がある。梯子の壁を狭めてもこの行動が改善されない場合は、試験者が横断チャネル内のラットの直後に手を置き、誤った歩行タスクとしてスコア付けを行うことができる。
各足の横桟への設置に対して0から6までのスコアを割り当てる7段階の評価システムを考案しました。スコアの内容は、完全なミス（total miss）、深い滑落（deep slip）、軽微な滑落（slight slip）、置き直し（replacement）、修正（correction）、部分的な設置（partial placement）、そして正解の設置（correct Placement）の6段階です。完全なミスはスコア0となり、ラットが設置を試みた際に足が横桟に触れず、動物が落下した場合に適用されます。
落下は、肢が横棒の間を通り抜け、身体の姿勢とバランスが崩れた状態と定義されます。4本の肢すべてが外れるケースは稀です。深い滑り（deep slip）は、肢が横棒に置かれたものの、荷重時に滑り落ちて落下した場合に発生します。
4肢の深いスリップも稀です。軽いスリップは、足を横桟に置いた後に足が滑ったものの、歩行を妨げるほどの転倒には至らなかった場合に発生します。置き直しは、足を横桟に置いた後、荷重がかかる前に素早く別の横桟へ移動させた場合に発生します。
コリクション（修正動作）とは、足が1つの段を狙ったものの、最初の段に触れることなく別の段に置かれた状態を指します。また、足が段に置かれた後、荷重がかかる前に素早く位置が修正された場合もコリクションとなります。この種のコリクションが後肢で起こることは稀です。
不完全な接地は、前肢の手首または指先のみ、あるいは後肢のかかとと指先のみが梯子の段に置かれた場合に起こります。正しい接地とは、手のひらの中央が段の真上に位置している状態を指します。完全に荷重している状態で、1本の前肢と1本の後肢（通常は対側の後肢）が段に接触し、ラットの体重を完全に支えたときに、1回の歩行サイクルが発生したとみなされます。
これらは実質的に4つの個別のステップで構成されており、前肢と後肢、続いて前肢と後肢という順になります。これにより、連続したステップのみがスコア化されるため、ラットが歩行リズムを確立することが可能になります。ラットがラダー上で停止した場合、停止前の最後のサイクルと停止後の最初のサイクルはスコアから除外されます。
ラットがラダーの終端に達する前の最後のサイクルもスコアには含めません。それに伴い、他の足で発生したエラーは記録しません。ミスをした足が1回のサイクルを正常に完了するまで、スコアリングは再開しないでください。
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概要
ラダー rung 歩行タスクは、ラットの熟練した歩行能力を評価するために設計された新しいアッセイです。このテストでは、前肢および後肢の配置、ステップ、および肢間協調性のすべてを測定します。
主要研究構成要素
科学分野
- 神経科学
- 行動評価
- 運動協調性
背景
- ラダー・ラング歩行タスクは、運動技能に関する知見を提供します。
- このタスクは、動物モデルにおける移動能力を理解するために不可欠です。
- このタスクは、運動に影響を及ぼす神経学的状態の評価に役立ちます。
- 装置は、さまざまなサイズのラットに対応できるよう調節可能です。
研究目的
- ラットの熟練した歩行を評価すること。
- 前肢と後肢の協調性を測定すること。
- 運動機能を評価するための標準化された方法を提供すること。
使用方法
- 壁の調整が可能なラダー装置の利用。
- 足置きおよび歩行動作の評価。
- タスク実行中の肢間協調性の測定。
- 横桟の間隔に基づいたパフォーマンスの分析。
主な結果
- 熟練した歩行を正確に測定できる能力を実証した。
- 肢の協調性に基づいたパフォーマンスの変動を示した。
- テストにおける装置設計の重要性を強調した。
- 今後の神経学的評価のための信頼性の高い手法を提供した。
結論
- ラダーランギング歩行タスクは、運動スキルの評価に有効です。
- 神経疾患の影響を評価するために使用できます。
- この手法により、動物モデルにおける移動能の理解が深まります。
よくある質問
業界への実用的関連性
ラダーランぐ歩行タスクは、げっ歯類モデルにおける熟練した歩行を感度高く定量的に測定することを可能にし、神経変性疾患研究における微細な運動機能欠損の検出を可能にします。前肢および後肢の配置、踏み出し、そして肢間の協調性を同時に評価することで、本手法は運動機能に影響を与える治療標的のメカニズム的なリスク低減を支援します。縦断的研究において繰り返し使用できる能力により、前臨床段階における標的バリデーションおよびリード化合物同定の取り組みにおける予測信頼性が向上します。
バイオ医薬品研究開発における戦略的応用
初期発見およびターゲットバリデーション
- 科学的価値：疾患モデルにおける運動回路の機能および経路の完全性に関連する治療仮説の検証を可能にします。
- 運用の価値：肢特異的な運動機能障害および代償戦略を定量化することで、生物学的リスクの低減をサポートします。
- 予測的価値：標的への結合に関連した客観的かつ再現性のある運動パフォーマンスの読み出しを通じて、ポートフォリオの優先順位付けを促進します。
スクリーニングおよびアッセイの開発
- アッセイの準備状況： 標準化された定量的出力（足の配置につき0〜6点のスコアリング）を生成し、運動機能への影響に関する信頼性の高い化合物スクリーニングを可能にします。
- 再現性： 梯子の段の間隔を可変にすることで学習によるアーティファクトを防ぎ、セッション間および研究室間で一貫したパフォーマンス測定を保証します。
- 拡張性： 装置の調整が可能なため、さまざまなサイズのラットに対応でき、研究間の整合性の維持や創薬パイプラインにおけるプラットフォームの再利用をサポートします。
翻訳・前臨床研究
- トランスレーショナルな連続性： げっ歯類モデルにおける疾患関連の運動機能を測定し、脳卒中、脊髄損傷、および神経変性疾患における臨床的なエンドポイントと整合させます。
- リスク調整後の前進： 微細な運動機能の回復または低下を感度高く検出し、前臨床開発におけるGo/No-Go判断の根拠を提供します。
- メカニズム的なリスク低減： 真の運動機能障害と学習による代償動作を区別し、標的介在的な効果に対する信頼性を高めます。
パイプラインおよびワークフローの統合
本手法は、初期のターゲット検証からリード化合物の同定、そして前臨床での有効性試験に至るまでの創薬研究の連続的なプロセスに組み込まれており、特に運動機能障害を標的としたプログラムに有用です。
- 発見生物学：熟練した歩行および四肢間協調を制御する神経経路の仮説検証を支援します。
- スクリーニング：運動機能に対する化合物の効果を評価するために不可欠な、定量的で再現性のある運動性能データを提供します。
- 分析：足先の接地ごとに順序尺度によるスコアリング（0-6）を行い、実験群間での運動性能の統計的比較を可能にします。
- トランスレーショナルリサーチ：齧歯類の運動性能を神経疾患における臨床的な運動欠損へと結びつけ、バイオマーカーの整合性を支援します。
- エンタープライズ再利用：複数の神経治療薬探索プログラムに適用可能な、拡張性と標準性を備えたアッセイプラットフォームを提示します。
運用および企業への影響
- 科学的価値：運動表現型の評価におけるメカニズム的な曖昧さを軽減することで、ターゲットバリデーションにおける予測の信頼性を向上させます。
- 運用的価値：固定されたスコアリング基準と調整可能な装置設計により、標準化と再現性を確保します。
- 戦略的価値：創薬パイプラインの早期段階で感度の高い定量的な運動機能データを提供することで、go/no-go判断の質を向上させます。
- ポートフォリオへの影響：運動能の安全性および有効性プロファイルに基づいた、リスクベースの化合物優先順位付けを可能にします。
実施上の考慮事項
- 齧歯類の行動試験および運動機能評価に関する専門知識が必要です。
- 調整可能なプレキシガラス壁と交換可能な横桟を備えた専用装置に依存します。
- 0-6段階の配置スコアリングシステムを整合的に適用するため、スコアラーへの標準化されたトレーニングが不可欠です。
- モデル間で結果を解釈する際、種および系統特有の運動ベースラインを考慮する必要があります。
- 熟練した歩行評価に限定されており、自発的なホームケージ内活動や複雑な歩行パターンは捉えられません。
