步態分析系統對帕金森小鼠模型的步態變化的分析

瀏覽次數：2558　發布日期：2022-4-26　來源：本站　僅供參考，謝絕轉載，否則責任自負

介紹

VisuGait 動物步態分析系統（上海欣軟）是一個完整的定量評估鼠類模型中動物腳步和步態的工具。步態分析系統的核心部件是步行臺，老鼠可以從步行臺的一端行走到另一端。該系統采用腳印光亮折射技術，通過置于步行臺下方的高速攝像機捕獲真正的腳印。該技術還能夠探測到腳步壓力差異，這是動物行走時體重在其四個腳爪上分布不同的結果。動物步態分析系統的軟件可以處理視頻數據。依據每個腳步的尺寸、位置、移步動態和壓力，計算很多參數，用于定性和定量分析腳步和步態。

VisuGait動物步態分析系統，型號：XR-FP101，上海欣軟

綜述前言

為了彌補藥物誘導的行為學測試方法存在的種種缺陷，滿足日益增長的基礎研究需求，諸多非藥物誘導的行為學測試方法相繼被應用于PD 模型的測試與評價。其中步態分析方法已然成為研究 PD 嚴重程度的重要方法。常用的步態分析方法包括: 評估步行速度、擺動和站立時間的跑步機運動測試; 評估前肢使用不對稱性的氣瓶測試和評估運動起始狀態的前肢運動不能測試; 此外，還有曠場測試、旋轉測試、游泳測試和筑巢測試等。然而，這些測試只能單一測量步態的動態或靜態變化，可觀察到的變化通常較弱。而且這些測試的指標大多應用于單側損傷的動物，因此不足以證明雙側受傷動物模型的功能缺陷。而 VisuGait動物步態分析系統（上海欣軟）提供了一種評估步態功能的自動方法，它可以同時測量大量的動態和靜態步態參數，并且可以檢測出對于嚙齒動物研究特別有價值的肢間協調的空間指標與時間指標。因此，我們使用VisuGait 步態分析儀來驗證和評估 MPTP 誘導的雙側病變 PD小鼠模型的步態變異性。

實驗方法

MPTP誘導小鼠PD模型建立

PD 造模方法: 將雄性 C57BL /6 小鼠隨機分為: 空白對照組、MPTP 模型組。動物適應性喂養7d后，每只腹腔注射給予 MPTP 30 mg /kg，連續 5d。空白組給予相應體積的生理鹽水。

動物一般情況監測

實驗期間，每天觀察動物一般情況: 包括進食、體重等變化。

步態分析實驗

本測試用來評價小鼠的自然運動行為及運動協調性。建議可使用小動物步態分析儀 ( VisuGait，上海欣軟，中國) 檢測，實驗前訓練 3d。檢測時使小鼠自由穿過設定長度的檢測通道，利用內光源腳印折射技術對攝像頭拍攝視頻中的足印進行高效的計算機處理，在自然行走情況下評估小鼠運動情況。此過程全部在暗室環境內完成，每只小鼠至少接受三次檢測。

結果

VisuGait采集小鼠步態圖形變化

為了評價MPTP誘導PD模型損傷后小鼠運動協調性變化，我們使用了VisuGait系統檢測了小鼠步態變化，捕獲大量代表性動態視頻和圖片( 圖 1) 。從圖中我們可以看出，空白對照組小鼠腳步以交替型為主，且步幅大小均一、步數穩定; MPTP 模型組小鼠腳步模式混亂、步態紊亂異常、步幅大小不一，三點支撐的增加明顯。

VisuGait步態參數測定結果

經分析發現: 模型組與空白對照組相比，通過某特定距離的時間( run duration) 、最大速率變化( maximum variation) 、支撐相時間( stance) 、腳步周期( step cycle) 顯著增加，平均速度( average speed) 、單位時間腳步數 ( cadence ) 、擺動速度 ( swing speed) 、步幅( stride length) 顯著降低。上述8項指標變化差異均有統計學意義( P＜0. 05) 。

討論

為了對 MPTP 誘導的 PD 小鼠進行更為直觀且無創的行為學評估，在本實驗過程中引入了VisuGait動物步態分析技術。實驗結果顯示，和空白對照組相比，MPTP 誘導的模型組小鼠運動遲緩、運動協調能力顯著下降，表現為通過某特定距離的時間 ( run duration ) 、最大速率變化 ( maximum variation) 、支撐相時間 ( stance ) 、腳步周期 ( step cycle) 顯著增加，平均速度( average speed) 、單位時間腳步數( cadence) 、擺動速度( swing speed) 、步幅( stride length) 顯著降低。以上結果表明，VisuGait動物步態分析技術能夠敏銳地捕捉到 PD 小鼠的步態平衡障礙和肢內協調缺陷。

行動遲緩是PD的主要行為學標志之一，擺動速度、步幅、腳步周期等都是與移動性分析相關的參數。PD小鼠模型的步幅和擺動速度明顯降低，可能是由于 MPTP作用誘導小鼠肌肉僵硬和運動功能減退所導致的結果，這與PD患者的癥狀基本一致，小鼠腳步周期的增大主要是由于爪和玻璃板之間的接觸較長，該參數的變化也同樣與雙側6-OHDA大鼠模型的步態評估結果相吻合。而PD模型小鼠在單位時間腳步數明顯減少，則是由于小鼠步幅的減少并不能抵消步行周期的增大所致。同時，MPTP誘導損傷后，還表現出擺動速度降低和支撐相時間的延長。這些指標變化進一步說明了VisuGait步態分析參數可反映PD小鼠出現步態紊亂和步態平衡障礙。

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