Zadanie chodzenia po szczeblach drabiny: system punktacji i jego praktyczne zastosowanie.
12 czerwca 2009
Zadanie chodzenia po szczeblach drabiny jest nowym testem służącym do oceny umiejętności chodzenia oraz pomiaru precyzji stawiania kończyn przednich i tylnych, kroku oraz koordynacji między конечноściami.
Zadanie chodzenia po szczeblach drabiny służy do oceny umiejętności chodzenia i mierzy koordynację kończyn przednich i tylnych, w tym precyzję stawiania łap, krok oraz koordynację między kończynami. Aparatura składa się z dwóch przezroczystych ścian z pleksiglasu o długości jednego metra i wysokości 20 centymetrów, umieszczonych jeden centymetr od podstawy.
W odstępach jednego centymetra wywiercono małe otwory. Metalowe szczebelki o długości 13 centymetrów i średnicy trzech milimetrów umieszczono w równych lub nierównych odstępach wzdłuż podstawy ścian. Ściany aparatury można dostosować do rozmiaru badanej szczura.
Odstęp między ściankami powinien być na tyle wąski, aby uniemożliwić szczurowi odwrócenie się wewnątrz aparatury, ale nie tak wąski, by utrudniać jego naturalny chód. Wolna przestrzeń wynosząca 1 cm po każdej stronie szczura powinna być wystarczająca. Każdy koniec aparatury w postaci drabiny z poprzeczkami jest umieszczony na kuwecie transportowej.
Na jednym końcu znajduje się neutralna wanna startowa, a na drugim znana szczurowi wanna domowa. Może być wymagany pewien czas, aby osobnik testowy rozpoczął i zakończył przejście, w celu utrzymania poziomu stresu. W żadnym wypadku nie należy pchać ani poganiać szczura.
Najlepiej pozwolić zwierzęciu na przejście w jego własnym tempie. Jeśli szczur nieustannie obraca się wewnątrz aparatury, ściany mogą być rozstawione zbyt szeroko. Jeżeli zwężenie ścian drabiny nie zapobiegnie temu zachowaniu, badacz może umieścić dłoń w kanale przejścia tuż za szczurem, aby zakwalifikować to jako błąd w zadaniu chodu.
Opracowano siedmiostopniowy system oceniania, w którym każde ustawienie łapy na szczeblu otrzymuje ocenę od zera do sześciu. Są to: całkowite pominięcie/głęboki poślizg, lekki poślizg, ponowne ustawienie, korekta, częściowe ustawienie oraz sześć – prawidłowe ustawienie. Całkowite pominięcie otrzymuje ocenę zero i występuje, gdy łapa szczura nie dotknie szczebla podczas próby ustawienia, co powoduje upadek zwierzęcia.
Za upadek uznaje się sytuację, w której kończyna przechodzi między szczeblami, co prowadzi do zaburzenia postawy ciała i równowagi. Całkowite pominięcia szczebla przez cztery łapy zdarzają się rzadko. Głębokie poślizgnięcie następuje wtedy, gdy kończyna zostaje oparta o szczebel, ale ześlizguje się z niego podczas obciążenia, powodując upadek.
Głębokie poślizgi czterech łap są również rzadkie. Lekki poślizg występuje, gdy łapa ześlizguje się z poprzeczki po jej postawieniu, ale nie prowadzi to do upadku zakłócającego chód. Przesunięcie następuje w sytuacji, gdy łapa zostaje postawiona na poprzeczce, lecz jest szybko przeniesiona na inną poprzeczkę przed obciążeniem jej ciężarem ciała.
Korekta występuje wtedy, gdy łapa celuje w jeden szczebel, ale zostaje oparta na innym bez dotknięcia pierwszego szczebla. Korekta zachodzi również wtedy, gdy łapa zostanie oparta na szczeblu i zostanie szybko przesunięta przed przeniesieniem ciężaru ciała. Ten rodzaj korekty rzadko występuje w łapach tylnych.
Częściowe postawienie łapy następuje, gdy łapa spoczywa na szczeblu tylko nadgarstkiem lub palcami kończyny przedniej lub piętą i palcami kończyny tylnej. Prawidłowe postawienie łapy wymaga, aby środek dłoni znajdował się bezpośrednio na szczeblu. Przy pełnym obciążeniu przyjmuje się, że cykl kroku nastąpił, gdy jedna przednia łapa i jedna tylna łapa, zazwyczaj przeciwległa łapa tylna, zetknęły się ze szczeblami i w pełni podtrzymały ciężar szczura.
Są to w rzeczywistości cztery pojedyncze kroki: przednia łapa, a następnie tylna łapa, po czym następuje kolejna przednia i tylna łapa. Pozwala to szczurowi na ustalenie rytmu chodzenia, ponieważ punktowane są tylko kolejne kroki. Gdy szczur zatrzyma się na drabinie, ostatni cykl przed zatrzymaniem oraz pierwszy cykl po zatrzymaniu nie są punktowane.
Ostatni cykl przed dotarciem szczura do końca drabiny również nie jest punktowany. Błędy popełnione przez pozostałe łapy nie są odnotowywane. Punktowanie nie powinno zostać wznowione, dopóki łapa, która popełniła błąd, nie wykona jednego pełnego, prawidłowego cyklu.
Wyświetl pełny transkrypt i uzyskaj dostęp do tysięcy filmów naukowych
Przegląd
Zadanie chodzenia po szczeblach drabiny to nowatorska metoda oceny zaprojektowana w celu ewaluacji umiejętności chodzenia u szczurów. Test ten mierzy sposób stawiania przednich i tylnych kończyn, kroczenie oraz koordynację między kończynami.
Kluczowe elementy badania
Dziedzina nauki
- Neuronauka
- Ocena behawioralna
- Koordynacja ruchowa
Wstęp
- Zadanie polegające na chodzeniu po szczeblach drabiny dostarcza informacji na temat sprawności motorycznej.
- Jest ono niezbędne do zrozumienia lokomocji w modelach zwierzęcych.
- Zadanie to może pomóc w ocenie schorzeń neurologicznych wpływających na ruch.
- Aparat jest regulowany, aby dostosować go do różnych wielkości szczurów.
Cel badania
- Ocena umiejętności chodzenia u szczurów.
- Pomiar koordynacji między kończynami przednimi a tylnymi.
- Zapewnienie zestandaryzowanej metody oceny funkcji motorycznych.
Zastosowane metody
- Wykorzystanie aparatury w postaci drabiny ze ściankami o regulowanej szerokości.
- Ocena zachowań związanych z rozmieszczaniem i stawianiem łap.
- Pomiar koordynacji między kończynami podczas wykonywania zadania.
- Analiza wyników w zależności od rozstawu szczebli.
Główne wyniki
- Wykazano zdolność do dokładnego pomiaru umiejętnego chodzenia.
- Kolejne wyniki wykazały różnice w wydajności w zależności od koordynacji kończyn.
- Podkreślono znaczenie konstrukcji aparatury w procesie testowania.
- Dostarczono niezawodnej metody dla przyszłych ocen neurologicznych.
Wnioski
- Zadanie polegające na chodzeniu po szczeblach drabiny jest skuteczne w ocenie sprawności motorycznej.
- Może być ono wykorzystywane do oceny wpływu zaburzeń neurologicznych.
- Metoda ta pogłębia zrozumienie lokomocji w modelach zwierzęcych.
Najczęściej zadawane pytania
Znaczenie dla przemysłu
Zadanie chodzenia po szczeblach drabiny stanowi czułą, ilościową miarę umiejętnego chodzenia w modelach gryzoni, umożliwiając wykrycie subtelnych deficytów motorycznych w badaniach nad chorobami neurodegeneracyjnymi. Poprzez jednoczesną ocenę rozmieszczenia kończyn przednich i tylnych, stawiania kroków oraz koordynacji między kończynami, metoda ta wspiera mechanistyczną redukcję ryzyka w przypadku celów terapeutycznych wpływających na funkcje motoryczne. Możliwość wielokrotnego stosowania w badaniach podłużnych zwiększa pewność predykcyjną w preklinicznej walidacji celów oraz w wysiłkach zmierzających do identyfikacji wiodących związków.
Strategiczne zastosowania w badaniach i rozwoju biofarmaceutycznym
Wczesne odkrywanie i walidacja celu
- Wartość naukowa: Umożliwia weryfikację hipotez terapeutycznych związanych z funkcjonowaniem obwodów ruchowych i integralnością szlaków w modelach chorób.
- Wartość operacyjna: Wspiera biologiczną redukcję ryzyka poprzez kwantyfikację deficytów ruchowych specyficznych dla danej kończyny oraz strategii kompensacyjnych.
- Wartość prognostyczna: Ułatwia selekcję projektów w portfolio dzięki obiektywnym, powtarzalnym odczytom sprawności ruchowej powiązanym z oddziaływaniem na cel terapeutyczny.
Przesiewanie i opracowywanie testów
- Gotowość testu: generuje zestandaryzowane, ilościowe wyniki (punktacja 0–6 za każde postawienie łapy), co umożliwia wiarygodny screening związków pod kątem efektów motorycznych.
- Powtarzalność: zmienne odstępy między szczeblami zapobiegają powstawaniu artefaktów uczenia się, zapewniając spójny pomiar wyników w różnych sesjach i laboratoriach.
- Skalowalność: regulowana aparatura jest dostosowana do szczurów o różnej wielkości, co wspiera spójność między badaniami i ponowne wykorzystanie platformy w procesach odkrywania leków.
Badania translacyjne i przedkliniczne
- Ciągłość translacyjna: Pozwala na pomiar funkcji motorycznych istotnych dla przebiegu choroby w modelach gryzoni, co jest zgodne z punktami końcowymi w badaniach klinicznych nad udarem, urazami rdzenia kręgowego i zaburzeniami neurodegeneracyjnymi.
- Postęp z uwzględnieniem ryzyka: Zapewnia czułe wykrywanie subtelnej poprawy lub pogorszenia funkcji motorycznych, co ułatwia podejmowanie decyzji o kontynuacji lub przerwaniu badań (go/no-go) w fazie rozwoju przedklinicznego.
- Minimalizacja ryzyka mechanistycznego: Pozwala odróżnić rzeczywiste upośledzenie motoryczne od kompensacji wynikającej z procesu uczenia się, co zwiększa pewność co do efektów zapośredniczonych przez cel molekularny.
Integracja potoku i przepływu pracy
Metoda ta integruje się z kontinuum odkrywania leków, od wczesnej walidacji celu, poprzez identyfikację związku wiodącego, aż po przedkliniczne testy skuteczności, szczególnie w programach ukierunkowanych na dysfunkcje motoryczne.
- Biologia odkrywcza: Wspiera testowanie hipotez dotyczących szlaków neuronalnych sterujących umiejętnościami chodzenia i koordynacją między kończynami.
- Przesiewanie: Dostarcza ilościowych, powtarzalnych danych dotyczących sprawności ruchowej, niezbędnych do oceny wpływu związków na funkcje motoryczne.
- Analityka: Generuje punktację porządkową (0-6) dla każdego postawienia łapy, co umożliwia statystyczne porównanie sprawności ruchowej w grupach eksperymentalnych.
- Badania translacyjne: Łączy sprawność ruchową gryzoni z klinicznymi deficytami motorycznymi w schorzeniach neurologicznych, wspierając dopasowanie biomarkerów.
- Ponowne wykorzystanie w przedsiębiorstwie: Stanowi skalowalną, zestandaryzowaną platformę analityczną, którą można zastosować w wielu programach odkrywania leków neuroterapeutycznych.
Wpływ operacyjny i przedsiębiorstwowy
- Wartość naukowa: Zwiększa pewność prognostyczną w walidacji celów poprzez redukcję niejednoznaczności mechanistycznej w ocenie fenotypu motorycznego.
- Wartość operacyjna: Zapewnia standaryzację i powtarzalność dzięki stałym kryteriom punktacji oraz regulowanej konstrukcji aparatury.
- Wartość strategiczna: Poprawia jakość decyzji go/no-go poprzez dostarczenie czułych, ilościowych danych dotyczących funkcji motorycznych na wczesnym etapie procesu odkrywania leków.
- Wpływ na portfolio: Umożliwia priorytetyzację związków w oparciu o analizę ryzyka, w zależności od profili bezpieczeństwa i skuteczności motorycznej.
Wskazówki dotyczące wdrożenia
- Wymaga doświadczenia w przeprowadzaniu testów behawioralnych oraz ocenie funkcji motorycznych u gryzoni.
- Zależne od specjalistycznego aparatu z regulowanymi ściankami z pleksiglasu i wymiennymi szczeblami.
- Wymaga ustandaryzowanego przeszkolenia osób oceniających, aby zapewnić spójne stosowanie systemu punktacji ułożenia kończyn w skali 0-6.
- Wymaga uwzględnienia bazowych parametrów motorycznych specyficznych dla gatunku i szczepu podczas interpretacji wyników w różnych modelach.
- Ograniczone do oceny chodu wymuszonego; nie obejmuje spontanicznej aktywności w klatce domowej ani złożonych wzorców chodu.
