Name: asymmetric walkway: a novel behavioral assay for studying asymmetric locomotion
Uploaded: 2016-01-15T13:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 19 s
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Kriss Franklin, Amanda Pollard and Justine Shaffer assisted in animal training and data collection. Sarah Freeman and Alisa Ivanova contributed to data analysis. This study is supported by WVU School of Medicine Start-Up, NIH/NIGMS U54GM104942, and NIH CoBRE P20GM109098.

Die folgende Trainingsparadigma verwendet die Analyse von Phaseneinstellungen des durchschnittlichen erwachsenen Sprague-Dawley-Ratte. Bitte stellen Sie sicher, dass die hier beschriebene Protokoll ist in Übereinstimmung mit Ihren Institutional Animal Care-Richtlinien. Alle Verfahren in dieser Studie wurden in Übereinstimmung mit der Institutional Animal Care und Verwenden Committee (IACUC) und Büro für Laboratory Animal Welfare (OLAW) an der West Virginia University School of Medicine durchgeführt und hält sich an die National Institutes of Health Richtlinien für den Einsatz von Versuchs Tiere. 1. Geräte-Setup <ol><li> Konstruieren Sie die asymmetrische Gehweg als Open-Top-Kunststoff-Box mit Alu-verspannt unterstützt an jeder Ecke messen 155 cm x 104 cm (Abbildung 1). Brace die oberen Kanten der Box mit Aluminiumstangen auf beiden Seiten gerillt, um für alternative PEG-Anlage zu ermöglichen, entlang des Umfangs der Box, so dass jeder aufeinanderfolgenden Zapfen auf der gleichen Seite definiert die Schrittlänge. </li&gt; <li> Legen Sie eine 20 cm x 20 cm-Plattform an jeder Ecke (vier insgesamt) Trennen der auf jeder Seite dargestellt Bedingungen. Dieser Abstand sollte ausreichend sein für die Aufnahme von dem Abstand von einer einzigen Ratte Schritt überfahren werden kann. <ol><li> Verwenden Zapfen aus Aluminium mit den Abmessungen 20 cm x 1 cm x 0,5 cm. Biegen Sie den oberen Rand jeder Zapfen 2,5 cm von der Spitze, um einen Fuß Vermittlungsplattform zu erzeugen. </li><li> Sichern Sie sich die Zapfen auf die Rillenschienen mit Schiebetüren in Klammern durch bearbeitete Löcher im gleichen Abstand, um sicherzustellen, Ebene horizontale Aufstellung. Stellen Sie Positionen mit einem Schraubendreher und ein Lineal. Verwenden Sie eine 1 cm Zapfenbreite, die in etwa dem durchschnittlichen Rattenpfote Größe entspricht; Verdünner oder breitere Heringe sind entweder unbequem oder erhöhen die Fußplazierung Variabilität. </li></ol></li><li> Bearbeiten Sie die PEG-Anlage auf jeder Seite auf eine der drei präzise Schritt Herausforderung Bedingungen zu produzieren. <ol><li> Erzeugen eine symmetrische Bewegungsaufgabe mit einem 15 cm Schrittlänge (SL15), indem Sie den linken inter-Schrittlänge (l ISL) und rechts interSchrittLänge (r ISL) auf die Hälfte der Schrittlänge (7,5 cm). </li><li> Impose einen zusätzlichen symmetrischen Bedingung (SL12), indem Sie l und r ISL ISL Längen bis 6,0 cm. </li><li> Produzieren die asymmetrische Aufgaben, indem der Abstand zwischen Zapfen an der linken und der rechten Seite, der sogenannten Inter-Schrittlänge. Um das Motorsystem asymmetrisch herauszufordern, ändern Sie die ISL l und r ISL um 20% auf kurzen inter-Schrittlängen entweder auf der linken Seite (L6R9 Zustand) oder rechts (L9R6) Seiten verhängen. 1,5 cm Störungen auferlegen l ISL von 6 cm und r ISL von 9 cm für den L6R9 Bedingung oder ein L ISL von 9 cm und einer r ISL von 6 cm für den Zustand L9R6 </li></ol></li><li> Für Ratten, halten Sie die Schrittlänge für alle Bedingungen mit Ausnahme SL12 bei einer bevorzugten 15 cm. </li><li> Der Einfachheit halber wird ein asymmetrisches Zustand begünstigen die linke oder die r weisen Sie jeder langen Seite der Gehwegight Seite des Themas, während die Reservierung der beiden kurzen Seiten des symmetrischen Steuer Zustand. </li><li> Einrichten einer Hochauflösungskamera mit einer Abtastrate von mindestens 60 Hz, so dass die Platzierung der Schenkel an Haken frei ist, mit der Kamera senkrecht zum Steg mit dem Blickfeld, die etwa 7 Stufen zeigt. Der erste und der letzte Schritt in der Nähe Plattformen werden ignoriert. </li></ol> 2. Training am Gerät <ol><li> Bitte verwenden Sie Standard-Schulungsressourcen, z. B. NIH Ausbildung in grundlegenden Biomethodology für Laborratten, um mit allgemeinen Verhaltenstraining von Nagetieren vertraut zu machen. </li><li> Am Anfang der Ausbildung, zu akklimatisieren Themen, indem und belohnte sie auf dem 20 x 20 cm Plattform für mindestens 5 min. Dann führen die Tiere über eine PEG-Anordnung mit einem 1 cm inter-Schrittlänge auf die nächste Plattform durch die Präsentation einer Futterbelohnung. Belohnen Tieren verbal und mit Streichelzoo für das Erreichen der Plattform. </li><li> After 5 Trainingsläufe, Raum die Zapfen eine zusätzliche 1-2 cm auseinander und führen Sie die nächsten 5 Trainingsläufe. Die Anzahl der Wiederholungen hier aufgeführt ist ausreichend, um statistisch geeignete Probengröße zu produzieren (20 - 35 Stufen). <ol><li> Wenn das Tier übernimmt die Aufgabe, langsamer durch Konsistenz der Schritt (kein Halten) und Körperhaltung (zurück gewölbt) beurteilt, dann konzentrieren Ausbildung über den Ausbau dieser Fähigkeiten an den kurzen Schrittlängen (S12) vor der Wiederaufnahme Training auf den langen Schritten ( S15) schließlich nähert sich der gewünschte Schrittlänge. </li><li> Wenn der neue Abstand induziert Angst oder Unbehagen mit der Aufgabe, stellen Sie die Zapfen auf die vorherige Einstellung und wiederholen Sie das Training Paradigma. </li><li> Fahren Sie mit diesem Training, bis die entsprechenden inter-Schrittlängen sind für die vier Bedingungen und Bewegungsnormen eingehalten werden erreicht. Unserer Erfahrung nach reagieren die Ratten auch Gesangs Ermutigung als Hinweise für die Einleitung eines Prozesses. Die Tests können an demselben Tag durchgeführt, wie Ausbildung vorgesehen seindie Themen sind motiviert, um die Aufgabe zu erfüllen. Hinweis: Die Bewegungs Standards sind wie folgt: Gehen ist konsistent und nicht stoppt oder Fehltritte zu beteiligen; Kopf-Wippen ist minimal; der Rücken ist gewölbt und der Schwanz wird während der Fortbewegung angehoben; jedes Glied ist eindeutig von einer orthogonalen Ansicht des Weges beim Einsetzen sichtbar und Versatz der Standphase. Dieser Auswahlprozess ist wichtig, da die vorliegende Studie konzentriert sich nur auf Fuß, anstatt anderen Gaiting Verhalten. </li></ol></li></ol> 3. Prüfung und Datenanalyse <ol><li> Versuchstiere auf S12, S15, L9R6 und L6R9 Aufgaben mit randomisierten Session-Design (in Abschnitt 1.3 beschrieben). Benutzen Sie Pausen, um die Anpassung innerhalb einer Aufgabe zu vermeiden. </li><li> Nehmen Sitzungen mit High-Definition-Kamera mit einer Abtastrate von mindestens 60 Hz. Import Videoaufnahmen ohne erneute Probenahme in Videobearbeitungssoftware und wählen Sie nur die Fuß-Kämpfe für die weitere Analyse. </li><li> Mark Onsets und Offsets der kinematischen Phasenin Video-Aufnahmen aus jedem Thema. </li><li> Hier verwenden Sie die benutzerdefinierte Software namens Videoa in Matlab geschrieben, um die Zeit der Haltung Ausbruch manuell identifizieren und Offset für jede Extremität auf einer Frame-by-Frame-Basis, wo Haltung Einsetzen wird durch den Verlust der Bewegungsunschärfe mit dem Schenkel Platzierung auf einhergeht ein Zapfen oder Haltung versetzt sind, beim Einsetzen der Schenkel Abheben auftritt, wird durch den ersten Nachweis einer Bewegungsunschärfe, angegeben. </li><li> Berechnen Sie die Dauer der Schwungphase als die übrigen zwischen zwei aufeinander folgenden kinematischen Haltung Onsets Zeit. Schließen jede Verhalten nicht mit oberirdischen quadrupedal Fuß konsistente, z. B. beim Gang über ein Doppelschwungphase (beide Vorderbeine oder Hinterbeine über dem Boden), vom Verfahren analysiert. </li><li> Zeichnen Sie die Dauer jeder Phase in Abhängigkeit von dem entsprechenden Schritt Zyklusdauer. Erfassen Sie die Beziehung mit dem linearen Regressionsmodells (Tphase = B1 + B2 * Tc) für jede Extremität, wobei Tc Zyklusdauer erhalten wird, ist Tphase either Te Streckbezogene Haltung oder Tf, die die Beugebezogenen Schwung ist und B1 und B2 empirische Konstanten (Offset und Steigung) des Regressionsmodells. Anmerkung: Die Steigung (B2) den Betrag der Änderung der Phasendauer mit der Änderung in der Geschwindigkeit der Fortbewegung. </li><li> Verwenden der Gleichungen 1 und 2 (2C) für jeden Schenkel eine Asymmetrie Index zu berechnen (AI). Beide Gleichungen haben die gleiche Form einer einfachen Verhältnis, das die Differenz der beiden Werte zu ihrer Summe normalisiert. <ol><li> Unter Verwendung von Gleichung 1, die Berechnung der horizontalen Differenz (AI h), die den Unterschied zwischen Hängen Haltung Modulations linken (L) und rechten (r) Glieder verwendet. In ähnlicher Weise berechnet die vertikale Asymmetrie (AI v) mit den Pisten von vorne / anterioren (a) und zurück / posterior (p) Glieder. Das Ergebnis der Anwendung dieser beiden Gleichungen ist die Datenmenge von 4 xy Punkte entsprechend 1) forelimb Asymmetrie &lt;em&gt; AAI h; 2) Hinterlauf Asymmetrie pAI h; 3) nach links Vorderbein-Hinterlauf Asymmetrie, Lai v; 4) rechte Vorderbein-Hinterlauf Asymmetrie Rai v. </li><li> Plotten diese Werte als Patch (2B) für die visuelle Darstellung der Asymmetrie in allen Gliedern. </li></ol></li><li> Berechnen Diagonalität Indizes (DI), um diagonale Kopplung zwischen Parameter einer Vorderbein und seine kontralaterale Hinterlauf (Gleichung 3, 2C) zu beurteilen. </li><li> Testen Sie die DI sowie den Unterschied von vier KIs zwischen Bedingungen entgegen Asymmetrie (ΔAI = | AIL9R6 - AIL6R9 |) auf statistische Signifikanz unter Verwendung einer Einweg-ANOVA mit post-hoc-Vergleich von mittels Analyse 19 </li></ol>

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The authors have nothing to disclose.

The rationale for this study was to develop a behavioral task that quantitatively assesses the changes in precise control of asymmetric locomotor behaviors. The existence of the spinal CPG has been functionally demonstrated for some time20, but the anatomical and functional characteristics that describe its mechanism as well as its modulatory inputs from descending or sensory feedback pathways have not been characterized until the past decade6,21,22. The current consensus is that the intrinsic spina...

Nach Schlaganfall Morbidität in der überlebenden Bevölkerung enthält grobmotorischen Beeinträchtigungen, die eine Herausforderung für die quantitative Auswertung in beiden Menschen darstellen Post Schlaganfall und Tiermodellen von neurologischen Beeinträchtigungen 1. In der klinischen Einstellung werden diese motorischen Beeinträchtigungen mit subjektiven Kriterien, die mehr empfindlich gegen starke anstatt moderate Wertminderung von der Mehrheit der Patienten zeigten gemessen. In ähnlicher Weise sind solche subjektiven Einschätzungen der posttrauma motorisches Verhalten bei Tieren gemeinsam, z. B. das Basso, Beattie, und Bresnahan (BBB) ​​Bewegungsskala Methode 2,3. Während diese subjektiven Bewertungsmethoden Übersetzung zwischen Gangrehabilitation Studien in Vierbeiner Tiermodellen und Menschen zu helfen, werden die Details der motorische Defizite mit Aktivität aus getrennten Muskelgruppen verbunden sind, nicht beurteilt. Darüber hinaus ist die Bewertung der Kraft kortikalen Beitrag zur Fortbewegung, wie die mutmaßlichen Täter von Kraftdefizit Apoplexie,kann nur erhalten indirekt auch mit den meisten neuen automatisierten quantitativen Methoden 4,5 werden, da sie auf offenem Feld oder lineare Fuß Aufgaben verlassen. Diese Aufgaben erfordern nicht kortikalen Beitrag und kann von den neuronalen Mechanismen des Rückenmarks, das heißt der zentralen Mustergenerator (CPG) Netzwerk, das in den meisten Tiermodellen von Nervenschäden verschont wird, beispielsweise spinalisierten Tiere 6 durchgeführt werden. -. 8 . Wesentliche kortikalen Beitrag zu diesen Rückenmechanismen wurde experimentell in Aufgaben, die erwarteten Haltungsanpassungen 9 und 10 erreichen, sowie präzise Schritt 10 erfordern in Verbindung gebracht. Darüber hinaus ist den meisten neurologischen Schäden asymmetrische; bewirkt zum Beispiel Schlaganfall hemiparesis dh Schwäche auf einer Seite des Körpers, die in asymmetrischer Gang 11 ergibt. - 14. Die Asymmetrie der hemiplegischen Gangart wird durch asymmetrische spatiotempor hergestelltal Muskelaktivierung am deutlichsten in der Verkürzung des Extensor-assoziierten Standphase und der Verlängerung des Flexor-assoziierten Schwungphase des Schrittzyklus auf der paralytischen Seiten 15,16 manifestiert. Dieser Trend hat sich noch nicht in einer Reihe von Bewegungsgeschwindigkeiten bei gesunden oder paretischen Tieren erforscht. In der aktuellen Studie, verwendeten wir die Analyse von Phasendauer Merkmale 17, die die Beziehung zwischen der Dauer der Schaukel oder Standphase als Funktion der Zyklusdauer in jedem Schritt beschreibt. Das erhaltene lineare Regressionsmodell wurde dann weiter mit einer Analyse der Asymmetrie in allen Gliedern beschrieben. Berichten wir eine neuartige kostengünstige Methode zur Bestimmung der Aktivität von absteigend kortikalen Eingänge im Motorsystem Vierfüßlers Tiere auf der Grundlage eines präzisen Bewegungsschritt Aufgabe. Diese Aufgabe wird entworfen, um die Motorkortex durch die Einführung Anforderungen an Fußplazierung über einen natürlichen Bereich von Gehgeschwindigkeiten herauszufordern. Außerdem, Fuß-Platzierung Anforderungen werden manipuliert, um den linken oder rechten Seite des Motorsystems bevorzugt herauszufordern. In einer ähnlichen Bewegungsaufgabe, Metz &amp; Whishaw (2009) untersuchte die Ausfallraten, die Anzahl der verpassten Schritte auf unregelmäßige Sprosse Gehweg, bei Ratten. Unsere Methode ist komplementär zu dieser früheren Studie, und es beschreibt die Qualität der Phasensteuerung in &quot;erfolgreichen&quot; Schritte 18.

<table><tbody><tr><td>MATLAB&amp;reg; R2013a</td><td>MathWorks</td><td></td><td>Design platform for custom videoa video annotation software</td></tr><tr><td>Sony HDR-CX380/B High Definition Handycam</td><td>Sony</td><td>27-HDRCX330/B</td><td>Video acquisition device.</td></tr><tr><td>Jif Creamy Peanut Butter - Gluten Free 454 g</td><td>J.M. Smucker Company</td><td></td><td>Food reward stimulus.</td></tr><tr><td>Sucrose Tablet - Chocolate 1800 g</td><td>TestDiet</td><td>1811256</td><td>Food reward stimulus.</td></tr><tr><td>Manzanita Wood Gnawing Sticks</td><td>BioServe</td><td>W0016</td><td>For presentation of food reward stimulus.</td></tr></tbody></table>

asymmetric walkway: a novel behavioral assay for studying asymmetric locomotion

Verhaltenstests werden gewöhnlich für die Beurteilung der sensomotorischen Beeinträchtigung des zentralen Nervensystems (ZNS) verwendet. Die raffiniertesten Methoden zur Quantifizierung Bewegungsdefizite bei Nagetieren soll Minute Störungen unbeschränkte Gangoberirdisch zu messen (z. B. Hand BBB-Score oder automatisierte CatWalk). Jedoch kortikalen Eingänge für die Erzeugung von Grund Beförderung auf dem Rücken zentralen Mustergenerator (CPG) hergestellt erforderlich. So ungezwungen Walking Aufgaben testen Bewegungsdefizite aufgrund von Motor kortikalen Wertminderung nur indirekt. In dieser Studie, schlagen wir eine neue, präzise Fuß-Platzierung Bewegungs Aufgabe, die kortikale Eingänge zum Rücken CPG wertet. Eine instrumentierte peg-Weg wurde verwendet, um symmetrische und asymmetrische Bewegungsaufgaben imitiert lateralisiert Bewegungsdefizite zu verhängen. Wir zeigen, dass Verschiebungen von äquidistanten interSchrittLängen von 20% produzieren Veränderungen in den Vorderbein Standphase Eigenschaften während der Fortbewegung mit prefirrte Schrittlänge. Außerdem schlagen wir vor, dass die asymmetrische Gehweg erlaubt Messungen der Verhaltensergebnisse durch kortikale Steuersignale erzeugt. Diese Maßnahmen sind für die Beurteilung der Wertminderung nach dem kortikalen Schäden relevant.

Abbildung 2 zeigt die Analyse der Asymmetrie in den Bewegungsaufgaben für einen einzigen Vertreter unterliegen. (- 400 g, 3 250), wurden die Werte für alle Bedingungen unter Verwendung von Gleichung 1 und 2 von allen Probanden individuell (Abbildung 2) und von zusammengesetzten Daten von 8 weiblichen Sprague-Dawley-Ratten ermittelt. Im Allgemeinen ist die Modulation der Vordergliedmaße Standphase war weniger für die Seite, auf die di...

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Asymmetric Walkway: A Novel Behavioral Assay for Studying Asymmetric Locomotion

Here, we present a protocol to quantify precise stepping in rodents. Cortical and the spinal central pattern generator signals are required for precise foot-placement during obstructed locomotion. We report here the novel constrained walking task that directly examines precise stepping behavior.

Asymmetrische Walkway: Roman Behavioral Assay zur Untersuchung Asymmetrische Locomotion

Behavioral assays are commonly used for the assessment of sensorimotor impairment in the central nervous system (CNS). The most sophisticated methods for ...

asymmetric-walkway-novel-behavioral-assay-for-studying-asymmetric

Universidad de Cartagena UDEC

Research

JoVE Journal

Behavior

8.7K Aufrufe.  West Virginia University School of Medicine. Here, we present a protocol to quantify precise stepping in rodents. Cortical and the spinal central pattern generator signals are required for precise foot-placement during obstructed locomotion. We report here the novel constrained walking task that directly examines precise stepping behavior.

Serie: Asymmetric Walkway: A Novel Behavioral Assay for Studying Asymmetric Locomotion

Studying the Neural Basis of Adaptive Locomotor Behavior in Insects

Studying the neural basis of walking behavior, one often faces the problem that it is hard to separate the neuronally produced stepping output from those leg movements that result from passive forces and interactions with other legs through the common contact with the substrate. If we want to understand, which part of a given movement is produced by nervous system motor output, kinematic analysis of stepping movements, therefore, needs to be complemented with electrophysiological recordings of motor activity. The recording of neuronal or muscular activity in a behaving animal is often limited by the electrophysiological equipment which can constrain the animal in its ability to move with as many degrees of freedom as possible. This can either be avoided by using implantable electrodes and then having the animal move on a long tether (i.e. Clarac et al., 1987; Duch &amp; Pfl&uuml;ger, 1995; B&ouml;hm et al., 1997; Gruhn &amp; Rathmayer, 2002) or by transmitting the data using telemetric devices (Kutsch et al, 1993; Fischer et al., 1996; Tsuchida et al. 2004; Hama et al., 2007; Wang et al., 2008). Both of these elegant methods, which are successfully used in larger arthropods, often prove difficult to apply in smaller walking insects which either easily get entangled in the long tether or are hindered by the weight of the telemetric device and its batteries. In addition, in all these cases, it is still impossible to distinguish between the purely neuronal basis of locomotion and the effects exerted by mechanical coupling between the walking legs through the substrate. One solution for this problem is to conduct the experiments in a tethered animal that is free to walk in place and that is locally suspended, for example over a slippery surface, which effectively removes most ground contact mechanics. This has been used to study escape responses (Camhi and Nolen, 1981; Camhi and Levy, 1988), turning (Tryba and Ritzman, 2000a,b; Gruhn et al., 2009a), backward walking (Graham and Epstein, 1985) or changes in velocity (Gruhn et al., 2009b) and it allows the experimenter easily to combine intra- and extracellular physiology with kinematic analyses (Gruhn et al., 2006).
We use a slippery surface setup to investigate the timing of leg muscles in the behaving stick insect with respect to touch-down and lift-off under different behavioral paradigms such as straight forward and curved walking in intact and reduced preparations.

We describe a method to record motor activity, timed to the electrically recorded tarsal contact signal in a tethered insect, walking on a slippery surface. This is used to study the neural basis of adaptive behavior under reduced influence of mechanical interaction between legs through the substrate.

Studium der neuronalen Basis Adaptive Fortbewegung bei Insekten

Studying the neural basis of walking behavior, one often faces the problem that it is hard to separate the neuronally produced stepping output from those ...

Forschung

Neurowissenschaften

A Simple and Low-cost Assay for Measuring Ambulation in Mouse Models of Muscular Dystrophy

Measuring functional outcomes in the treatment of muscular dystrophy is an essential aspect of preclinical testing. The assessment of voluntary ambulation in mouse models is a non-invasive and reproducible activity assay that is directly analogous to measures of patient ambulation such as the 6-minute walk test and related mobility scores. Many common methods for testing mouse ambulation speed and distance are based on the open field test, where an animal&#39;s free movement within an arena is measured over time. One major downside to this approach is that commercial software and equipment for high-resolution motion tracking is expensive and may require transferring mice to specialized facilities for testing. Here, we describe a low-cost, video-based system for measuring mouse ambulation that utilizes free and open-source software. Using this protocol, we demonstrate that voluntary ambulation in the dystrophin-null mdx mouse model for Duchenne muscular dystrophy (DMD) is decreased relative to wild-type mouse activity. In mdx mice expressing the utrophin transgene, these activity deficits are not observed and the total distance traveled is indistinguishable from wild-type mice. This method is effective for measuring changes in voluntary ambulation associated with dystrophic pathology, and provides a versatile platform that can be readily adapted to diverse research settings.

This protocol describes a flexible, low-cost system for measuring mouse ambulation in an open field activity assay. We show that a 6-minute ambulation assay based on this system detects a decrease in voluntary movement in mdx mice, and accurately distinguishes improvement in a muscle-specific rescue of these animals.

Eine einfache und kostengünstige Test zur Messung der Gehfähigkeit in Mausmodellen der Muskeldystrophie

Measuring functional outcomes in the treatment of muscular dystrophy is an essential aspect of preclinical testing. The assessment of voluntary ambulation ...

Verhalten

The Ladder Rung Walking Task: A Scoring System and its Practical Application.

Progress in the development of animal models for/stroke, spinal cord injury, and other neurodegenerative disease requires tests of high sensitivity to elaborate distinct aspects of motor function and to determine even subtle loss of movement capacity. To enhance efficacy and resolution of testing, tests should permit qualitative and quantitative measures of motor function and be sensitive to changes in performance during recovery periods. The present study describes a new task to assess skilled walking in the rat to measure both forelimb and hindlimb function at the same time. Animals are required to walk along a horizontal ladder on which the spacing of the rungs is variable and is periodically changed. Changes in rung spacing prevent animals from learning the absolute and relative location of the rungs and so minimize the ability of the animals to compensate for impairments through learning. In addition, changing the spacing between the rungs allows the test to be used repeatedly in long-term studies. Methods are described for both quantitative and qualitative description of both fore- and hindlimb performance, including limb placing, stepping, co-ordination. Furthermore, use of compensatory strategies is indicated by missteps or compensatory steps in response to another limb&#x2019;s misplacement. 

The ladder rung walking task is a new test to assess skilled walking and measure both forelimb and hindlimb placing, stepping, and inter-limb co-ordination.

Die Leitersprosse Walking-Aufgabe: Ein Scoring-System und seine praktische Anwendung.

Progress in the development of animal models for/stroke, spinal cord injury, and other neurodegenerative disease requires tests of high sensitivity to ...

Biologie

3D Kinematic Gait Analysis for Preclinical Studies in Rodents

The utility of three-dimensional (3D) kinematic motion analysis systems is limited in rodents. Part of the reason for this inadequacy is the use of complex algorithms and mathematical modeling that accompany 3D data collection and analysis procedures. This work provides a simple, user-friendly, step-by-step detailed methodology for 3D kinematic gait analysis during treadmill locomotion in healthy and neurotraumatic rats using a six-camera motion capture system. Also provided are details on 1) calibration of the system in an experimental set-up customized for quadrupedal locomotion, 2) data collection for treadmill locomotion in adult rats using markers positioned on all four limbs, 3) options available for video tracking and processing, and 4) basic 3D kinematic data generation and visualization and quantification of data using the built-in data collection software. Finally, it is suggested that the utility of this motion capture system be expanded to studying a variety of motor behaviors before and after neurotrauma.

Presented here is a protocol to collect and analyze three-dimensional kinematics of quadrupedal locomotion in rodents for preclinical studies.

The utility of three-dimensional (3D) kinematic motion analysis systems is limited in rodents. Part of the reason for this inadequacy is the use of ...

Gait Analysis of Age-dependent Motor Impairments in Mice with Neurodegeneration

Motor behavior tests are commonly used to determine the functional relevance of a rodent model and to test newly developed treatments in these animals. Specifically, gait analysis allows recapturing disease relevant phenotypes that are observed in human patients, especially in neurodegenerative diseases that affect motor abilities such as Parkinson&#39;s disease (PD), Alzheimer&#39;s disease (AD), amyotrophic lateral sclerosis (ALS), and others. In early studies along this line, the measurement of gait parameters was laborious and depended on factors that were hard to control (e.g., running speed, continuous running). The development of ventral plane imaging (VPI) systems made it feasible to perform gait analysis at a large scale, making this method a useful tool for the assessment of motor behavior in rodents. Here, we present an in-depth protocol of how to use kinematic gait analysis to examine the age-dependent progression of motor deficits in mouse models of neurodegeneration; mouse lines with decreased levels of endophilin, in which neurodegenerative damage progressively increases with age, are used as an example.

In this study, we demonstrate the use of kinematic gait analysis based on ventral plane imaging to monitor the subtle changes in motor coordination as well as the progression of neurodegeneration with advancing age in mouse models (e.g., endophilin mutant mouse lines).

Ganganalyse altersabhängigen motorische Beeinträchtigungen bei Mäusen mit neurodegenerativen Erkrankungen

Motor behavior tests are commonly used to determine the functional relevance of a rodent model and to test newly developed treatments in these animals. ...

Entwicklungsbiologie

Low-Cost Gait Analysis for Behavioral Phenotyping of Mouse Models of Neuromuscular Disease

Measurement of animal locomotion is a common behavioral tool used to describe the phenotype of a given disease, injury, or drug model. The low-cost method of gait analysis demonstrated here is a simple but effective measure of gait abnormalities in murine models. Footprints are analyzed by painting a mouse&#8217;s feet with non-toxic washable paint and allowing the subject to walk through a tunnel on a sheet of paper. The design of the testing tunnel takes advantage of natural mouse behavior and their affinity for small dark places. The stride length, stride width, and toe spread of each mouse is easily measured using a ruler and a pencil. This is a well-established and reliable method, and it generates several metrics that are analogous to digital systems. This approach is sensitive enough to detect changes in stride early in phenotype presentation, and due to its non-invasive approach, it allows for testing of groups across life-span or phenotypic presentation.

Footprint analysis is a low-cost alternative to digitized gait analysis programs for researchers quantifying movement abnormalities in mice. Because of its speed, simplicity, and longitudinal potential, it is ideal for behavioral phenotyping of mouse models.

Low-Cost Gait Analyse für Verhaltens-Phänotypisierung von Maus-Modellen von neuromuskulären Erkrankungen

Measurement of animal locomotion is a common behavioral tool used to describe the phenotype of a given disease, injury, or drug model. The low-cost method ...

<meta charset="utf8"></head><body>Bewertung der Motorleistung in TH-bezogenen Mausmodellen mit dem Ladder Beam-Test

A Versatile, Behavioral Method to Investigate Thyroid Hormone Effects on Cerebellar Function

Thyroid hormone (TH) action is essential during the development of the central nervous system, including the cerebellum. In case of TH deficiency in early life such as congenital hypothyroidism, patients display neurological disorders such as cognitive retardation and motor deficits. There are various studies using mouse models with tissue- or cell-specific TH deficiency to investigate the role of TH in the cerebellum. Compared to generalized congenital hypothyroid mice, cerebellar cell-specific TH-deficient mice display milder and subtler ataxic features, making the assessment of motor function difficult when using conventional tests such as the rotarod test. 
Due to the need for an alternative tool to assess motor function in TH-related animal models, we developed a versatile behavioral method called the "ladder beam test," in which we can design the various ladder tests depending on the severity of ataxia in model mice. We utilized transgenic mice expressing a dominant-negative TH receptor specifically in the cerebellar Purkinje cell, a sole output neuron in the cerebellar cortex modulating motor performance. The newly-built ladder beam test successfully detected robust impairments in motor performance in the transgenic mice at a greater level compared to the rotarod test. Disruption of motor learning was also detected in the ladder beam test but not in the rotarod test. The protocol with this novel behavioral apparatus can be applied to other animal models that may show mild ataxic phenotype to examine subtle changes in cerebellar function.

<meta charset="utf8"></head><body>Autor im Rampenlicht: Genaue Beurteilung von motorischen Veränderungen durch Schilddrüsenhormone bei Mäusen

Here we present a protocol for a versatile behavior test developed recently, the ladder beam test. This test has the advantage of detecting subtle cerebellar ataxia caused by a defect of thyroid hormone action in the central nervous system over the conventional behavior tests assessing motor performance.

Eine vielseitige Verhaltensmethode zur Untersuchung der Auswirkungen von Schilddrüsenhormonen auf die Kleinhirnfunktion

Thyroid hormone (TH) action is essential during the development of the central nervous system, including the cerebellum. In case of TH deficiency in early ...

Multifactorial Assessment of Motor Behavior in Rats after Unilateral Sciatic Nerve Crush Injury

The induction of a peripheral nerve injury is a widely used method in neuroscience for the assessment of repair and pain mechanisms among others. In addition, in the research field of movement disorders, sciatic crush injury has been employed to trigger a dystonia-like phenotype in genetically predisposed DYT-TOR1A rodent models of dystonia. To achieve consistent, reproducible and comparable results after a sciatic nerve crush injury, a standardized method for inducing the nerve crush is essential, in addition to a standardized phenotypical characterization. Attention must be paid not only to the specific assortment of behavioral tests, but also to the technical requirements, the correct execution and consecutive data analysis. This protocol describes in detail how to perform a sciatic nerve crush injury and provides a behavioral test battery for the assessment of motor deficits in rats that includes the open field test, the CatWalk XT gait analysis, the beam walking task, and the ladder rung walking task.

We provide a protocol for the assessment of motor behavior via a behavioral test battery in rats after sciatic nerve crush injury.

Multifaktorielle Beurteilung des motorischen Verhaltens bei Ratten nach einseitiger Ischiasnervenquetschverletzung

The induction of a peripheral nerve injury is a widely used method in neuroscience for the assessment of repair and pain mechanisms among others. In ...

Asymmetrische Walkway: Roman Behavioral Assay zur Untersuchung Asymmetrische Locomotion

Zusammenfassung

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Kapitel in diesem Video

Studium der neuronalen Basis Adaptive Fortbewegung bei Insekten

Eine einfache und kostengünstige Test zur Messung der Gehfähigkeit in Mausmodellen der Muskeldystrophie

Die Leitersprosse Walking-Aufgabe: Ein Scoring-System und seine praktische Anwendung.

3D Kinematic Gait Analysis for Preclinical Studies in Rodents

Ganganalyse altersabhängigen motorische Beeinträchtigungen bei Mäusen mit neurodegenerativen Erkrankungen

Low-Cost Gait Analyse für Verhaltens-Phänotypisierung von Maus-Modellen von neuromuskulären Erkrankungen

Eine vielseitige Verhaltensmethode zur Untersuchung der Auswirkungen von Schilddrüsenhormonen auf die Kleinhirnfunktion

Eine vielseitige Verhaltensmethode zur Untersuchung der Auswirkungen von Schilddrüsenhormonen auf die Kleinhirnfunktion

Eine vielseitige Verhaltensmethode zur Untersuchung der Auswirkungen von Schilddrüsenhormonen auf die Kleinhirnfunktion

Multifaktorielle Beurteilung des motorischen Verhaltens bei Ratten nach einseitiger Ischiasnervenquetschverletzung