Cinemática e terra Determinação Força de Reacção: Uma demonstração Habilidades Locomotor Quantificação da Jovem Adulto, de meia-idade, e Rats Geriátrica

Este vídeo demonstra um procedimento para medir as forças de reação do solo e a cinemática dos membros posteriores em ratos livremente comportamentais. Primeiro, os ratos são treinados para atravessar consistentemente uma pista em troca de uma recompensa alimentar. Em seguida, marcadores reflexivos são colocados em pontos anatômicos topográficos-chave do membro posterior.

Os dados de gravação em vídeo e de força de reação do solo são coletados enquanto o animal se locomove em direção à recompensa alimentar. Os marcadores reflexivos são digitalizados e os dados são processados retrospectivamente. Diferenças qualitativas e quantitativas nas habilidades locomotoras são observadas em ratos de diversos modelos de doenças.

Olá, meu nome é Aubrey Webb. Sou professora assistente da Faculdade de Medicina Veterinária e do Instituto Cerebral Hotchkiss na Universidade de Calgary, em Calgary, Alberta, Canadá. A principal vantagem desta técnica em relação a métodos existentes, como escalas de avaliação da locomoção e outras medidas terminais, é que ela fornece dados sensíveis, objetivos e quantitativos para ajudar a diferenciar pequenas diferenças entre grupos de ratos em movimento.

Este método pode ajudar a responder perguntas fundamentais nas áreas de neurociência e ortopedia, como quais são os efeitos de um potencial agente terapêutico. As implicações desta técnica estendem-se à terapia para diversos modelos de doenças, pois a probabilidade de afirmar ausência de efeito quando ele existe é limitada. No entanto, utilizando esta técnica, o método fornece informações sobre a locomoção em ratos.

Ele também pode ser aplicado a outros sistemas, como diversos modelos de doenças neurológicas e ortopédicas em várias espécies de animais. Geralmente, indivíduos novos neste método enfrentarão dificuldades porque a análise biomecânica exige tempo e paciência consideráveis, e porque é necessário um conhecimento avançado de biomecânica para solucionar problemas na análise de dados. Essa metodologia tem sido utilizada em múltiplas espécies por várias décadas, embora apenas recentemente tenha se tornado disponível para uso em roedores devido ao equipamento comercialmente disponível. O primeiro passo para medir as habilidades locomotoras de ratos é treinar cada animal para atravessar uma pista plana fechada.

Após receber os ratos de um fornecedor apropriado de animais, os animais devem ser aclimatados ao seu novo ambiente por uma semana. Durante esse período de aclimatação, coloque vários Cheerios na gaiola do rato.

Os animais recebem alimento restrito diariamente às suas necessidades energéticas de manutenção para prevenir obesidade e garantir motivação para realizar a tarefa posteriormente. Manipule cada animal por 10 a 15 minutos diariamente, durante uma semana, no mesmo período de tempo; coloque cada animal na pista com Cheerios localizados em ambas as extremidades. Quando os animais se tornarem familiarizados com o ambiente, começarão a comer os Cheerios.

Uma vez que o animal esteja confortável comendo Cheerios dentro do corredor, ele deve ser condicionado operantemente a percorrer todo o comprimento do corredor em busca de uma recompensa alimentar. Isso é realizado lançando um quarto de um Cheerio até a extremidade oposta do corredor, onde o rato está posicionado. Assim que o rato comer esse Cheerio, coloque outro quarto de Cheerio na outra extremidade do corredor.

Repita isso até que a rata se mova consistentemente ao longo da pista com uma velocidade constante de trote para comer o Cheerio sem galopar ou saltar. O condicionamento dos animais para esta tarefa pode levar a padrões de locomoção como galope ou saltos, que biomecanicamente são mais difíceis de interpretar. Agora vamos ver como realizar a marcação da posição articular. Quatro.

A análise cinemática dos membros é pouco confiável devido à postura severamente curvada e ao artefato subsequente de movimento da pele imposto pela colocação de marcadores cutâneos nos quatro membros. Em vez disso, a cinemática dos membros anteriores deve ser obtida utilizando cinefluoroscopia ou fluoroscopia de raios X. Portanto, este vídeo descreverá exclusivamente a colocação de marcadores de posição articular para os membros posteriores.

Uma vez que o animal tenha sido anestesiado, realize a depilação dos membros posteriores e do dorso até o nível das cristas ilíacas. Em seguida, posicione o animal em decúbito externo e coloque seus membros posteriores em uma posição aproximada de apoio, utilizando espuma de embalagem firme para sustentá-los, marcando com um marcador permanente não tóxico. As porções mais cranianas das cristas ilíacas, o trocânter maior do fêmur, a protuberância tibial lateral, a articulação tarso e o aspecto distal e lateral do quinto metatarso.

É necessário destacar diariamente os marcos anatômicos previamente marcados, pois os ratos removerão lentamente os marcadores por meio do comportamento natural de higiene. Agora vamos ver como registrar os dados. Coloque o volume de calibração dentro da área predeterminada da pista.

É capturado um único quadro do volume de calibração dentro da pista a partir de cada uma das câmeras. Antes de iniciar uma sessão de gravação, examine a visão de cada câmera. Certifique-se de que o campo de visão seja o mesmo nas quatro câmeras, e de que inclua a plataforma de força no centro e um trecho da pista suficiente para capturar duas passadas.

Todas as marcas calibradas ao longo do comprimento de cada uma das hastes são digitalizadas. Esta etapa de calibração é essencial antes da coleta de dados. Se a calibração não for realizada com precisão ou não ocorrer imediatamente antes de uma sessão de gravação, todos os dados resultantes serão imprecisos e inutilizáveis.

Somente após obter um erro satisfatório na digitalização, prossiga para a coleta de dados locomotores imediatamente antes de colocar o animal na pista. Registre seu peso e adicione marcadores cônicos refletivos na pele sobre as marcas de feltro predeterminadas nos marcos anatômicos topográficos dos membros posteriores. Uma vez posicionados os marcadores nos membros posteriores, sente-se diante do computador e tenha em mãos o marcador de eventos conectado ao sistema motor Vicon.

Utilizar o arquivo calibrado como modelo gera vários arquivos antes da gravação. Normalmente, são necessários de 25 a 30 arquivos para garantir que um número suficiente de execuções, ou seja, os critérios de inclusão, e velocidade sejam coletados. Após a criação dos arquivos, inicie a coleta de dados.

Primeiro, incentive a ratazana a percorrer o corredor lançando um quarto de Cheerios em cada extremidade do corredor com coordenação e tempo cuidadosos. O marcador de evento é acionado no início e logo antes de a ratazana completar com sucesso uma passagem pelo corredor. Após examinar o traçado bruto da reação ao solo e gravar se as patas esquerdas ou direitas atingiram a plataforma de força, salve e feche o arquivo.

Devem ser registrados números iguais de impactos na placa de força dos membros esquerdo e direito. O processo de registro dos dados de uma corrida específica é repetido até que um número suficiente de corridas tenha sido registrado. Agora, vejamos como analisar os dados das corridas após a conclusão da coleta de dados para cinemática e forças de reação do solo: cada corrida de cada animal precisa ser avaliada quanto à velocidade utilizando o software Vicon Modus e dois marcadores relativamente fixos.

Por exemplo, as asas do íleo podem ser usadas para avaliar um ponto virtual entre os marcadores. A velocidade desse ponto virtual na direção horizontal pode ser calculada dessa forma, incluindo apenas corridas nas quais o animal se move entre 60 e 90 centímetros por segundo. Para a análise, são necessárias no mínimo 10 corridas.

Cinco corridas em que o membro esquerdo entra em contato com a plataforma de força e cinco corridas em que o membro direito entra em contato com a plataforma de força. Uma vez identificadas as corridas aceitáveis para cada animal, deve-se concluir a digitalização dos demais marcadores cutâneos para compensar o movimento da pele. O artefato sobre a estimativa da posição do joelho é calculado por meio de triangulação, ângulos articulares do quadril, joelho e articulação H.

As velocidades e acelerações são determinadas, e os tempos de apoio e balanço também podem ser avaliados. Os dados simultaneamente coletados de força de reação do solo são analisados usando o mesmo software, podendo-se calcular uma variedade de variáveis para as forças em cada uma das três direções ortogonais. Os dados simultaneamente coletados de força de reação do solo são analisados usando o mesmo software, podendo-se calcular uma variedade de variáveis para as forças em cada uma das três direções ortogonais.

Agora apresentaremos alguns resultados representativos para demonstrar a utilidade dessa forma de análise locomotora. As cinemáticas e as forças de reação do solo foram determinadas para ratas jovens, de meia-idade e idosas da linhagem Wistar. A partir dessa análise, foram encontradas diferenças relacionadas à idade em ratas da linhagem Wistar.

Em particular, a análise da força de reação do solo demonstra que ratos idosos apresentam capacidade reduzida de frenagem nas quatro patas e tendem a usar mais as patas traseiras para a estabilização lateral em comparação com os outros grupos de animais; a análise cinemática não revelou diferenças estatísticas entre cada grupo. Embora demonstre que a cinemática pode ser facilmente registrada em ratos de praticamente qualquer idade durante a tentativa de realização deste procedimento, é importante pesar o animal imediatamente antes ou imediatamente após a coleta de dados e calibrar cuidadosamente o sistema antes da coleta de dados, seguindo este procedimento.

Outros métodos, como a eletrofisiologia clínica em animais inteiros, podem ser utilizados para responder perguntas adicionais. Por exemplo, as descobertas relacionadas à cinemática e às forças de reação do solo estão associadas à regeneração neural ou a alguma outra forma mais ampla de plasticidade neuroanatômica, como, por exemplo, na regeneração do nervo periférico? Após assistir a este vídeo, você deverá ter uma boa compreensão de como coletar dados de força de reação do solo e de cinemática da pata traseira de ratos em comportamento livre utilizando equipamentos comercialmente disponíveis.