De Ladder Rung Walking Taak: een scoresysteem en de praktische toepassing.
12 juni 2009
De ladder trede lopen taak is een nieuwe test om geschoolde lopen te beoordelen en meten van zowel de voorpoot en achterbeen plaatsen, steppen, en inter-ledematen coördinatie.
De ladder-tredenlooptaak beoordeelt vaardig lopen en meet zowel de voorpoten als de achterpoten. Het plaatst de nadruk op het plaatsen van de poten, het stappen en de coördinatie tussen de ledematen. De apparatuur bestaat uit twee transparante plexiglaswanden van één meter lang en 20 centimeter hoog, op één centimeter afstand van de basis.
Er zijn kleine gaatjes geboord met intervallen van één centimeter. Metalen sporten van 13 centimeter lang en drie millimeter in diameter zijn met regelmatige of onregelmatige intervallen langs de basis van de wanden geplaatst. De wanden van het apparaat kunnen worden aangepast aan de grootte van de rat die wordt getest.
De afstand tussen de wanden moet smal genoeg zijn om te voorkomen dat de rat zich in het apparaat kan omdraaien, maar niet zo smal dat de natuurlijke loopbeweging van de rat wordt belemmerd. Een speling van één centimeter aan weerszijden van de rat zou voldoende moeten zijn. Elk uiteinde van het sportladderapparaat is geplaatst op een transportbak.
Aan het ene uiteinde bevindt zich een neutrale startbak en aan het andere uiteinde de vertrouwde thuisbak van de rat. Het kan enige tijd duren voordat het proefdier begint en klaar is met een oversteek om de stressniveaus laag te houden. In ieder geval mag de rat niet worden geduwd of aangezet.
Het is het beste om het dier op eigen tempo over te steken. Als de rat zich voortdurend omdraait in het apparaat, staan de wanden mogelijk te ver uit elkaar. Als het versmallen van de ladderwanden dit gedrag niet voorkomt, kan de tester een hand in het oversteekkanaal vlak achter de rat plaatsen om de foutieve looptaak te scoren.
Er is een zevenpuntssysteem ontwikkeld waarbij elke pootplaatsing op een sport een score krijgt variërend van nul tot zes. Deze zijn: totale misser/diepe slip, lichte slip, herplaatsing, correctie, gedeeltelijke plaatsing en zes voor een correcte plaatsing. Een totale misser krijgt een score van nul en doet zich voor wanneer de poot van de rat een sport niet raakt tijdens een poging tot plaatsing, waardoor het dier valt.
Een val wordt gedefinieerd als het moment waarop een ledemaat tussen de sporten door gaat, waardoor de lichaamshouding en het evenwicht worden verstoord. Totale missers met de vier poten komen zelden voor. Een diepe uitglijding treedt op wanneer een ledemaat op een sport wordt geplaatst, maar eraf glijdt tijdens het gewichtdragen, wat resulteert in een val.
Diepe uitglijdingen van de vier poten komen ook zelden voor. Een lichte uitglijding treedt op wanneer een poot na plaatsing van een sport afglijdt, maar niet resulteert in een val die het lopen verstoort. Herplaatsing vindt plaats wanneer een poot op een sport wordt geplaatst, maar snel naar een andere sport wordt verplaatst voordat er gewicht wordt gedragen.
Een correctie vindt plaats wanneer een poot naar één sport richt, maar op een andere sport wordt geplaatst zonder de eerste sport te raken. Een correctie treedt ook op als een poot op een sport wordt geplaatst en snel wordt herpositioneerd voordat er gewicht wordt gedragen. Dit type correctie is zeldzaam bij de achterpoten.
Gedeeltelijke plaatsing treedt op wanneer een poot op een sport wordt geplaatst met enkel de pols of tenen van een voorpoot, of de hiel en tenen van een achterpoot. Een correcte plaatsing van een poot vereist dat het middenpunt van de handpalm direct bovenop een sport is gepositioneerd. Terwijl het gewicht volledig wordt gedragen, wordt een stapcyclus als voltooid beschouwd wanneer één voorpoot en één achterpoot, doorgaans de contralaterale achterpoot, de sporten hebben geraakt en het gewicht van de rat volledig hebben ondersteund.
Dit zijn in feite vier afzonderlijke stappen: een voorpoot en een achterpoot, gevolgd door een voorpoot en een achterpoot. Hierdoor kan de rat een stapritme opbouwen, aangezien alleen opeenvolgende stappen worden gescoord. Wanneer de rat stopt op de ladder, worden de laatste cyclus vóór de stop en de eerste cyclus na de stop niet gescoord.
De laatste cyclus voordat een rat het einde van de ladder bereikt, wordt eveneens niet gescoord. Resulterende fouten door de andere poten worden niet geregistreerd. De scoring mag pas worden hervat nadat de foutmakende poot één succesvolle cyclus heeft voltooid.
Bekijk het volledige transcript en krijg toegang tot duizenden wetenschappelijke video's
Overzicht
De ladder-sportlooptaken is een nieuwe beoordeling die is ontworpen om bekwaam lopen bij ratten te evalueren. Deze test meet zowel de plaatsing, het stappen als de inter-limb coördinatie van de voor- en achterpoten.
Belangrijke Onderdelen van de Studie
Wetenschapsgebied
- Neurowetenschappen
- Gedragsbeoordeling
- Motorische Coördinatie
Achtergrond
- De ladder-rung walking task biedt inzicht in motorische vaardigheden.
- Het is essentieel voor het begrijpen van voortbeweging in diermodellen.
- Deze taak kan helpen bij het beoordelen van neurologische aandoeningen die de beweging beïnvloeden.
- De apparatuur is verstelbaar om verschillende groottes ratten te kunnen accommoderen.
Doel van de studie
- Om bekwaam lopen bij ratten te evalueren.
- Om de coördinatie tussen de voor- en achterpoten te meten.
- Om een gestandaardiseerde methode te bieden voor het beoordelen van de motorische functie.
Gebruikte methoden
- Gebruik van een ladderapparaat met verstelbare wanden.
- Beoordeling van het plaatsings- en stapgedrag.
- Meting van de interlimb-coördinatie tijdens de taak.
- Analyse van de prestaties op basis van de afstand tussen de sporten.
Belangrijkste resultaten
- De mogelijkheid om bekwaam lopen nauwkeurig te meten is aangetoond.
- Variaties in prestaties op basis van ledemaatcoördinatie zijn aangetoond.
- Het belang van het ontwerp van de apparatus bij testen is benadrukt.
- Er is een betrouwbare methode geleverd voor toekomstige neurologische beoordelingen.
Conclusies
- De ladder-rung-looptask is effectief voor het beoordelen van motorische vaardigheden.
- Het kan worden gebruikt om de impact van neurologische aandoeningen te evalueren.
- Deze methode vergroot het begrip van voortbeweging in diermodellen.
Veelgestelde vragen
Relevantie voor de Industrie
De ladder-sportlooptaken bieden een gevoelige, kwantitatieve maat voor behendig lopen in knaagdiermodellen, waardoor subtiele motorische tekorten in onderzoek naar neurodegeneratieve ziekten kunnen worden gedetecteerd. Door de plaatsing van voor- en achterpoten, het stappen en de coördinatie tussen de ledematen gelijktijdig te beoordelen, ondersteunt deze methode het mechanistische risicobeheer van therapeutische targets die de motorische functie beïnvloeden. De mogelijkheid tot herhaald gebruik in longitudinale studies vergroot het voorspellend vertrouwen bij preklinische targetvalidatie en inspanningen voor lead-identificatie.
Strategische toepassingen in biofarmaceutische R&D
Vroege Ontdekking & Targetvalidatie
- Wetenschappelijke waarde: Maakt het mogelijk om therapeutische hypothesen met betrekking tot de functie van motorische circuits en de integriteit van pathways in ziekte-modellen te onderzoeken.
- Operationele waarde: Ondersteunt biologische risicoreductie door het kwantificeren van ledemaat-specifieke motorische beperkingen en compensatiestrategieën.
- Voorspellende waarde: Faciliteert portfolio-triage via objectieve, reproduceerbare readouts van de motorische prestaties die gekoppeld zijn aan target engagement.
Screening & Assay-ontwikkeling
- Klaarheid voor assay: Levert gestandaardiseerde, kwantitatieve resultaten (score 0-6 per pootplaatsing), wat betrouwbare screening van verbindingen op motorische effecten mogelijk maakt.
- Reproduceerbaarheid: Variabele afstand tussen de sporten voorkomt leerartefacten, waardoor een consistente prestatiemeting over verschillende sessies en laboratoria wordt gegarandeerd.
- Schaalbaarheid: De verstelbare apparatus is geschikt voor verschillende ratgroottes, wat de consistentie tussen studies en hergebruik van het platform in discovery-pipelines ondersteunt.
Translationeel & Preklinisch Onderzoek
- Translationele continuïteit: Meet ziekterelateerde motorische functies in knaagdiermodellen, wat aansluit bij klinische eindpunten bij beroertes, ruggenmergletsel en neurodegeneratieve aandoeningen.
- Risico-gecorrigeerde voortgang: Maakt gevoelige detectie van subtiel motorisch herstel of achteruitgang mogelijk, wat go/no-go-beslissingen in de preklinische ontwikkeling ondersteunt.
- Mechanistische risicoreductie: Maakt onderscheid tussen werkelijke motorische beperkingen en compensatie op basis van leren, waardoor het vertrouwen in target-gemedieerde effecten toeneemt.
Integratie van Pijplijn & Workflow
De methode is geïntegreerd in het ontdekkingscontinuüm, van vroege targetvalidatie via leadidentificatie tot preklinisch efficacietesten, in het bijzonder voor programma's die gericht zijn op motorische dysfunctie.
- Ontdekkingsbiologie: Ondersteunt hypothesetesten van neurale paden die bekwaam lopen en interlimbale coördinatie regelen.
- Screening: Levert kwantitatieve, reproduceerbare gegevens over motorische prestaties die essentieel zijn voor het evalueren van de effecten van verbindingen op de motorische functie.
- Analytica: Genereert ordinale scores (0-6) per pootplaatsing, waardoor statistische vergelijking van motorische prestaties tussen experimentele groepen mogelijk wordt.
- Translationeel onderzoek: Verbindt de motorische prestaties van knaagdieren met klinische motorische tekorten bij neurologische aandoeningen, ter ondersteuning van de afstemming van biomarkers.
- Bedrijfseigen hergebruik: Vormt een schaalbaar, gestandaardiseerd assayplatform dat toepasbaar is binnen meerdere programma's voor neurotherapeutische ontdekkingen.
Operationele & Bedrijfsimpact
- Wetenschappelijke waarde: Verhoogt het voorspellend vertrouwen bij doelwitvalidatie door mechanistische ambiguïteit bij de beoordeling van het motorisch fenotype te verminderen.
- Operationele waarde: Waarborgt standaardisatie en reproduceerbaarheid door middel van vaste scorecriteria en een aanpasbaar ontwerp van de apparatus.
- Strategische waarde: Verbetert de kwaliteit van go/no-go-beslissingen door vroeg in de ontdekkingspijplijn gevoelige, kwantitatieve gegevens over de motorische functie te leveren.
- Impact op de portfolio: Maakt risico-gebaseerde prioritering van verbindingen mogelijk op basis van motorische veiligheids- en effectiviteitsprofielen.
Overwegingen voor de implementatie
- Vereist expertise in gedragstesten bij knaagdieren en de beoordeling van de motorische functie.
- Afhankelijk van gespecialiseerde apparatuur met verstelbare plexiglas wanden en uitwisselbare sporten.
- Vereist gestandaardiseerde training voor beoordelaars om een consistente toepassing van het 0-6 plaatsingsscoresysteem te waarborgen.
- Houdt rekening met soort- en stamspecifieke motorische baselines bij het interpreteren van resultaten over verschillende modellen.
- Beperkt tot de beoordeling van het geschoolde lopen; registreert geen spontane activiteit in de thuiskooi of complexe gangpatronen.
