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步态分析(gait analysis)

相关实验:脊髓损伤后的运动功能学评价实验

最新修订时间:

原理

简单有效的分析动物的运动步态,可用于大鼠运动缺失的分析,同时也可以分析到大鼠的精细运动差异。

材料与仪器

实验动物
红-黑墨水
白纸(21cmx59.4cm)和窄板 暗盒(避光盒子 一面有开口)

步骤

(1)训练阶段正常大鼠每日将其放置在窄板的一侧,窄板另一侧放置暗盒,由于大鼠的喜暗性,使其从一侧跑向另一侧的暗盒完成1次训练。训练每天3次即可,每次间隔5-10min,连续3d。每日训练结束后,将动物送回饲养室。


(2)实验阶段在训练动物的窄板上铺上与之长短和宽度一致的白纸,并在纸上记录动物的编号和测试日期;动物适应一下后,将红墨水涂抹动物后肢的足背,黑墨水涂于足底;立即将动物置于白纸的一侧,使其朝着暗盒方向行走;动物进入暗盒后,收起白纸,隙干;继续以上步骤,直至分析完所有动物。


3.结果分析;


(1)将各组大鼠的足迹扫描成图片,计算每组足印中足迹红色(非正常足迹)和黑色(正常足迹)的像素值,得到后肢足背拖地的比率(即Toe dragging)。Toe dragging值越大,说明动物后肢运动功能越差。Toe dragging=pix(red)/[pix(red)+pix(black)]xl00%


(2)如果动物已经开始能负重行走,那么可以根据足迹得到步长(Stride length),步宽(Stride width)和趾间距(Toe spread)。


(3)Stride length是大鼠连续行走过程中同侧两个脚步之间的距离。Stride width是连续两个步伐中左右两脚之间的距离。Toe spread包括TS1-5和TS2-4巨,分别代表大鼠在连续行走过程中第1和5以及第2和第4脚趾之间分开的程度。


(4)Stride length,stride width,toe spread三个指标均可以反映动物在负重行走时后肢对身体负重能力的大小。一般情况下,Stride length变小和stride width变大体现了动物后肢负重能力的减弱,但关于Toe spread在脊髓损伤后较正常的变化各异,目前各个实验体系和不同的损伤模型存在不同甚至相反的结果。

注意事项

(1)实验动物在手术前除了训练外,术前1d应进行足迹试验作为正常对照。


(2)为了让大鼠顺利地完成足迹试验,可在暗盒内撒一些它们自己用过的垫料,这样可以更好地让动物完成训练和测试。


(3)红-黑墨水不能涂抹的过多或过少,太多无法分辨足印,太少则使动物尚未跑完白纸全长就已看不到足印。


(4)该实验只能用来分析动物在已有负重行走的情况下才做的进一步分析,否则动物拖着后肢爬行过去,只能在白纸上留下足背上的红颜料,没有任何意义。


(5)在动物完成足迹试验的过程中,如果大鼠在白纸上不是连贯行走,出现了停顿或止步不前,则此次分析结果宣告失败。大约10min后重新进行测试。


(6)每只大鼠至少要取4-6个脚印用来进行数据分析,一般开始的几个足印不纳入统计分析,此时大鼠可能还没有完全处于连续行走过程中。除此之外,现在已经有了全自动步态分析系统(cat walk),包括玻璃地板步台、玻璃光源、摄像头、图像采集卡和计算机分析软件。大鼠走过步台时,爪子接触被照亮的玻璃地板,留下的爪印被步台下方的摄像头拍摄到后送入计算机。软件分析这些爪印可以得到步序、步态、时长,每个爪子的步长,每对前爪和后爪的步宽`爪印的长度宽度,爪子的压力等参数,使数据更加客观和准确。

来源:丁香实验

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