介紹

VisuGait 動物步態(tài)分析系統(tǒng)（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(tài)的工具。步態(tài)分析系統(tǒng)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(tǒng)采用腳印光亮折射技術(shù)，通過置于步行臺下方的高速攝像機(jī)捕獲真正的腳印。該技術(shù)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(jié)果。動物步態(tài)分析系統(tǒng)的軟件可以處理視頻數(shù)據(jù)。依據(jù)每個腳步的尺寸、位置、移步動態(tài)和壓力，計(jì)算很多參數(shù)，用于定性和定量分析腳步和步態(tài)。

VisuGait動物步態(tài)分析系統(tǒng)，型號：XR-FP101，上海欣軟

綜述前言

為了彌補(bǔ)藥物誘導(dǎo)的行為學(xué)測試方法存在的種種缺陷，滿足日益增長的基礎(chǔ)研究需求，諸多非藥物誘導(dǎo)的行為學(xué)測試方法相繼被應(yīng)用于PD 模型的測試與評價。其中步態(tài)分析方法已然成為研究 PD 嚴(yán)重程度的重要方法。常用的步態(tài)分析方法包括: 評估步行速度、擺動和站立時間的跑步機(jī)運(yùn)動測試; 評估前肢使用不對稱性的氣瓶測試和評估運(yùn)動起始狀態(tài)的前肢運(yùn)動不能測試; 此外，還有曠場測試、旋轉(zhuǎn)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(tài)的動態(tài)或靜態(tài)變化，可觀察到的變化通常較弱。而且這些測試的指標(biāo)大多應(yīng)用于單側(cè)損傷的動物，因此不足以證明雙側(cè)受傷動物模型的功能缺陷。而 VisuGait動物步態(tài)分析系統(tǒng)（上海欣軟）提供了一種評估步態(tài)功能的自動方法，它可以同時測量大量的動態(tài)和靜態(tài)步態(tài)參數(shù)，并且可以檢測出對于嚙齒動物研究特別有價值的肢間協(xié)調(diào)的空間指標(biāo)與時間指標(biāo)。因此，我們使用VisuGait 步態(tài)分析儀來驗(yàn)證和評估 MPTP 誘導(dǎo)的雙側(cè)病變 PD小鼠模型的步態(tài)變異性。

實(shí)驗(yàn)方法

• MPTP誘導(dǎo)小鼠PD模型建立

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

• 動物一般情況監(jiān)測

實(shí)驗(yàn)期間，每天觀察動物一般情況: 包括進(jìn)食、體重等變化。

• 步態(tài)分析實(shí)驗(yàn)

本測試用來評價小鼠的自然運(yùn)動行為及運(yùn)動協(xié)調(diào)性。建議可使用小動物步態(tài)分析儀 ( VisuGait， 上海欣軟，中國) 檢測，實(shí)驗(yàn)前訓(xùn)練 3d。檢測時使小鼠自由穿過設(shè)定長度的檢測通道，利用內(nèi)光源腳印折射技術(shù)對攝像頭拍攝視頻中的足印進(jìn)行高效的計(jì)算機(jī)處理，在自然行走情況下評估小鼠運(yùn)動情況。此過程全部在暗室環(huán)境內(nèi)完成，每只小鼠至少接受三次檢測。

結(jié)果

• VisuGait采集小鼠步態(tài)圖形變化

為了評價MPTP誘導(dǎo)PD模型損傷后小鼠運(yùn)動協(xié)調(diào)性變化，我們使用了VisuGait系統(tǒng)檢測了小鼠步態(tài)變化，捕獲大量代表性動態(tài)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(shù)穩(wěn)定; MPTP 模型組小鼠腳步模式混亂、步態(tài)紊亂異常、步幅大小不一，三點(diǎn)支撐的增加明顯。

• VisuGait步態(tài)參數(shù)測定結(jié)果

經(jīng)分析發(fā)現(xiàn): 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(shù) ( cadence ) 、擺動速度 ( swing speed) 、步幅( stride length) 顯著降低。 上述8項(xiàng)指標(biāo)變化差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義( P＜0. 05) 。

討論

為了對 MPTP 誘導(dǎo)的 PD 小鼠進(jìn)行更為直觀且無創(chuàng)的行為學(xué)評估，在本實(shí)驗(yàn)過程 中引入了VisuGait動物步態(tài)分析技術(shù)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，和空白對照組相比，MPTP 誘導(dǎo)的模型組小鼠運(yùn)動遲緩、運(yùn)動協(xié)調(diào)能力顯著下降，表現(xiàn)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(shù)( cadence) 、擺動速度( swing speed) 、步幅( stride length) 顯著降低。以上結(jié)果表明，VisuGait動物步態(tài)分析技術(shù)能夠敏銳地捕捉到 PD 小鼠的步態(tài)平衡障礙和肢內(nèi)協(xié)調(diào)缺陷。

行動遲緩是PD的主要行為學(xué)標(biāo)志之一，擺動速度、步幅、腳步周期等都是與移動性分析相關(guān)的參數(shù)。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(dǎo)小鼠肌肉僵硬和運(yùn)動功能減退所導(dǎo)致的結(jié)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(shù)的變化也同樣與雙側(cè)6-OHDA大鼠模型的步態(tài)評估結(jié)果相吻合。而PD模型小鼠在單位時間腳步數(shù)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(dǎo)損傷后，還表現(xiàn)出擺動速度降低和支撐相時間的延長。這些指標(biāo)變化進(jìn)一步說明了VisuGait步態(tài)分析參數(shù)可反映PD小鼠出現(xiàn)步態(tài)紊亂和步態(tài)平衡障礙。

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上海欣軟是一家集研發(fā)、生產(chǎn)、銷售于一體的的高新技術(shù)企業(yè)，是專業(yè)的動物行為視頻分析方案解決商。我司專注于動物神經(jīng)科學(xué)與行為學(xué)產(chǎn)品的研究且致力于向高校、科研機(jī)構(gòu)等領(lǐng)域提供實(shí)驗(yàn)室一體化方案，業(yè)務(wù)范圍遍布全國上百家實(shí)驗(yàn)室。公司主營產(chǎn)品均為自主開發(fā), 擁有100%核心技術(shù)，同時公司擁有數(shù)位動物行為學(xué)儀器行業(yè)從事10年以上的資深服務(wù)工程師，可為我們的產(chǎn)品提供全方案的售前及售后服務(wù)。我司開發(fā)的儀器設(shè)備都是科學(xué)研究所必備且不可替代的。

• 動物行為分析軟件：

1、VisuTrack軟件

2、SuperMaze軟件

3、FishTrack斑馬魚分析軟件

• 動物行為儀器：

1、自身給藥、條件恐懼、斯金納、震驚反射（PPI）、跑步機(jī)、各類經(jīng)典迷宮等

2、動物抓撓分析儀、動物震顫行為分析儀、動物捕食行為分析儀

3、動物主動步態(tài)分析、動物被動步態(tài)分析、動物自由步態(tài)分析（內(nèi)測中）

4、睡眠剝奪儀、體溫維持儀、智能熱板儀、轉(zhuǎn)棒疲勞儀、鼠尾光照測痛儀等

• 神經(jīng)電生理：

1、光遺傳、無線光遺傳

2、光纖記錄系統(tǒng)（單通道、多通道）

3、電生理信號采集系統(tǒng)（腦電、肌電等）