Analýza správania zvierat

Analýza systému analýzy chôdze s vysokým rozlíšením bola najčastejšie používaným funkčným hodnotením v štúdiách zahrnutých v našom prehľade. Systém analýzy chôdze s vysokým rozlíšením popisuje kinematické a kinetické zmeny pozorované pri chôdzi. Najčastejšie uvádzanými parametrami boli dĺžka kroku, šírka kroku, intenzita GRF/kontaktu, postoj, plocha tlačenej labky a rýchlosť. Každý parameter predstavoval rôzne aspekty chôdze, ale iba dĺžka kroku a intenzita GRF/kontaktu boli spoľahlivo a špecificky pozorované, aby odrážali zmeny vo funkcii ramena po natrhnutí alebo oprave RC.

Dopredný krok prednej končatiny u potkana by mohol byť analogický s únosom ramena u ľudí, keď sa za referenčnú berie rovina lopatky. Dĺžka kroku bola definovaná ako vzdialenosť medzi údermi labky, ktorá predstavuje schopnosť prednej končatiny aktívne sa ohýbať dopredu. Tieto výsledky ukázali, že poranenie šľachy RC znížilo aktívnu flexiu dopredu a rozsah poranenia koreloval s rozsahom funkčnej straty. Tieto zmeny boli tiež podobné klinickým pozorovaniam, že poklesy aktívnej ROM sú častejšie pozorované u pacientov s masívnou trhlinou RC ako u pacientov s nemasívnymi trhlinami. Toto pozorovanie naznačilo, že dĺžka kroku by sa mohla podobať ľudskému klinickému stavu preukázaním aktívnej straty ROM v modeloch poranenia RC. Na druhej strane, šírka kroku (vzdialenosť medzi prednými labkami) zvyčajne nebola ovplyvnená v prípadoch, keď bola dĺžka kroku drasticky znížená. Predpokladalo sa, že šírka kroku bola narušená, pretože normálna predná končatina sa posunula mediálne, aby podporila väčšiu telesnú hmotnosť, namiesto toho, aby bola spôsobená obmedzenou ROM poranenej prednej končatiny. Preto je rozumné predpokladať, že šírka kroku nemusí byť spoľahlivým parametrom na odhadnutie stupňa funkcie poraneného ramena.

Pretože sila je ďalším dôležitým aspektom funkcie ramien, výskumníci vyvinuli niekoľko metód na nepriame meranie sily ramien. U potkanov je telesná hmotnosť zaťažená na ramenné kĺby a prenášaná na zem počas chôdze, čo pomohlo GRF odhaliť nosnosť ramena. Podobne intenzita svetla, ktorá sa generuje v plne automatizovanom systéme analýzy chôdze, by mohla odrážať zaťažiteľnosť ramena, pretože intenzita svetla dobre koreluje s GRF. Výskumníci použili intenzitu svetla stopy potkana na posúdenie nosnosti jeho ramena.

Tri štúdie merali intenzitu GRF/svetla a preukázali výrazné zníženie kapacity zaťaženia ramena v modeloch roztrhnutia/opravy RC. Bol hlásený podstatný pokles hodnôt GRF bez zmeny vo výsledkoch časovej a priestorovej chôdze v modeli s masívnymi trhlinami RC a oneskorenou opravou. Na základe komplexného porovnania medzi GRF a časovými a priestorovými parametrami bol GRF uznaný ako najcitlivejší parameter na odhalenie poškodenia funkcie ramena. Okrem toho pokles nosnej kapacity koreluje s klinickými výsledkami u ľudí, ktoré naznačujú, že pacienti stratili 60–70% sily ramien po roztrhnutí RC. GRF a intenzita svetla sú teda spoľahlivé a reprezentatívne parametre, ktoré je možné použiť na odhalenie zaťažiteľnosti ramien v modeloch zranení RC.

Bolesť je ďalším rozhodujúcim faktorom, ktorý modifikuje funkčný výkon a klinicky je bolesť hlásená pacientmi. Hoci sa bolesť nedá posúdiť priamo v štúdiách na zvieratách, môže sa odraziť v zmenách chôdze. Vplyv bolesti na funkciu ramena bol obmedzený na prvé štyri dni po operácii.

Objektívna analýza chôdze môže poskytnúť lekárom dôležité informácie pre terapeutické rozhodovanie. Môže sa použiť nielen na kvantifikáciu a rozlíšenie chôdze na diagnostiku, ale aj na sledovanie účinnosti rehabilitácie a liečby. Navyše objektívne zozbierané údaje môžu poskytnúť dôležité informácie pre rozhodnutia o chove.

Systémy analýzy chôdze na bežeckom páse zvierat, ktoré sa v súčasnosti používajú vo veterinárnej medicíne na zber kinematických a kinetických údajov, sú buď systémy založené na kamere, systémy silových platní, systémy založené na akcelerometroch, systémy merania povrchovej elektromyografie alebo prístrojové bežiace pásy. Systémy založené na kamere, ktoré sledujú optické, aktívne alebo pasívne značky pripevnené k telu psa, sa bežne používajú vo výskumných zariadeniach, ale zriedkavo na veterinárnych klinikách, pretože sú veľmi drahé a vyžadujú si vyhradený priestor na nastavenie systému. Systémy merania reakčnej sily na zemi, ako sú silové platne, sa ukázali ako presné indikátory nepravidelných vzorcov chôdze alebo krívania, najmä v kombinácii so zariadeniami na sledovanie pohybu založenými na kamere, ale vyžadujú dlhú aklimatizačnú dobu a výcvik psa na chôdzu. povrch.

Niekoľko štúdií naznačuje, že systémy inerciálnych meracích jednotiek poskytujú cenné informácie pre analýzu chôdze psov. V štúdii boli maximálne vertikálne sily (PVF) merané pomocou silovej plošiny porovnané s meraniami z triaxiálneho akcelerometra umiestneného dorzálne nad hrudnou alebo bedrovou oblasťou. Bola pozitívna a významná zhoda medzi PVF akcelerometra a silovou platformou pre predné končatiny a pozitívna a nízka zhoda pre zadné končatiny. opísali použitie a spoľahlivosť akcelerometrov pri hodnotení chôdze zdravých psov a psov s diagnózou svalovej dystrofie. Uvádza, že kinematika zaznamenaná pomocou inerciálnej meracej jednotky (IMU) v sagitálnej rovine u psov vykazovala dobrú koreláciu s opticky zaznamenanou kinematikou, takže použitie senzorov IMU by mohlo poskytnúť alternatívu k optickej kinematickej analýze chôdze a zároveň umožniť zber údajov mimo laboratória. . Predstavil systém merania chôdze psov založený na IMU senzore, ktorý preukázal dobrú citlivosť a opakovateľnosť s presnosťou pravdepodobne dostatočnou na zistenie klinicky relevantných abnormalít chôdze u psov. Dospeli k záveru, že s ďalším vývojom by systém mohol mať široké uplatnenie vo výskume aj klinickej praxi.

Počas každodenného života pokrývajú prirodzené pohyby hlavy u cicavcov veľký rozsah frekvencií a rýchlostí. Aby sa predišlo rozmazanému videniu, posuny obrazu na sietnici sa minimalizujú kompenzačnými pohybmi oka. Tieto pohyby očí v priestore sa označujú ako pohyby očí stabilizujúce pohľad, ktoré sú výsledkom transformácie zmyslových signálov na extraokulárne motorické príkazy. Stavovce majú dva reflexy stabilizujúce pohľad – optokinetický reflex (OKR) a vestibulo-okulárny reflex (VOR), ktoré pôsobia synergicky na kompenzáciu vonkajších a vlastných pohybov. Odpovede OKR sa spoliehajú na smerovo selektívne gangliové bunky sietnice, ktoré sú účinné pre relatívne pomalé pohyby vizuálnej scény (± 3º/s u myší). V dôsledku toho je zisk OKR nepriamo úmerný rýchlosti vizuálneho stimulu.

Na druhej strane, neuróny citlivé na vestibulárne zrýchlenie zodpovedné za VOR sú citlivejšie na pohyby hlavy v strednom až vysokofrekvenčnom rozsahu8. Okrem toho môže OKR reagovať na vizuálne pohyby s konštantnou rýchlosťou, zatiaľ čo vestibulárny systém kóduje iba nekonštantné, prechodné rýchlosti hlavy. Optokinetický a vestibulookulárny reflex sú teda funkčne komplementárne, ich kombinácia umožňuje účinnú stabilizáciu pohľadu a umožňuje odlíšiť vlastné generované pohyby od vonkajších vynútených pohybov vo väčšine prirodzene sa vyskytujúcich situácií.

VOR funguje ako systém s otvorenou slučkou: je plne funkčný v tme, tj vestibulárne signály vnútorného ucha generujú kompenzačné pohyby očí aj pri absencii vizuálnej spätnej väzby. U hlodavcov sa počiatočný vývoj VOR spolieha na skoré dozrievanie vestibulárnych obvodov ešte pred otvorením očí. Napriek tomu sú vizuálne vstupy rozhodujúce pre vývoj a správne fungovanie VOR: jeho jemné doladenie závisí od vizuálnej spätnej väzby, ktorá informuje o účinnosti kompenzačných pohybov očí. Pri absencii videnia, ako napríklad u vrodených alebo náhodne slepých ľudí, je VOR narušený. Zisk vestibulo-okulárneho reflexu sa zlepšuje po otvorení očí u myší, zatiaľ čo fáza sa posúva smerom k menším fázovým zvodom. Okrem toho videnie kriticky ovplyvňuje časovú konštantu ukladania rýchlosti16, vývoj neurónov vestibulárnych jadier a získavanie ich plastických vlastností.