Движение в движении:
Последние новости и события

Для реабилитационных планов лечения, вызванных нарушениями движений из-за неврологических заболеваний, необходимо провести предварительные эксперименты на животных. Эти результаты используются для анализа механизмов болезни и предоставления экспериментальных данных для разработки планов лечения/реабилитации.

Повреждение Spinal cord — это тип повреждения центральной нервной системы, который может привести к частичной или полной потере двигательной функции. Основное внимание в исследованиях повреждения Spinal cord уделяется восстановлению остаточной двигательной функции, что может напрямую отражать степень травмы или эффективность лечения. Одной из проблем в этих исследованиях является то, что некоторые исследования полагаются на субъективные оценки при оценке восстановления двигательной функции, что может быть нечувствительно и неточно в отношении изменений двигательной активности.

Введение в исследовательский случай

Анализ походки при повреждении спинного мозга у макак-резусов - Университет Бэйханг

Исследовательская группа Университета Бэйхан выбрала оптическую систему захвата движения для помощи в своих экспериментах. Они провели тесты походки на макаках-резусах до травмы спинного мозга, а также через 6 и 12 недель после травмы, чтобы получить более точные и объективные характеристики походки.

Перед тестированием походки резус-обезьяна фиксируется в том же состоянии, что и во время тренировочного периода, с 16 отражающими маркерами, прикрепленными к суставам нижних конечностей (как показано на рисунке выше). Для сбора данных о походке нижних конечностей используется восемь камер для захвата движения с частотой 100 Гц. Во время теста животное ходит на беговой дорожке со скоростью 0,8 км/ч, и данные о непрерывных шагах, превышающих 10, сохраняются. Собранные данные включают продолжительность двойного цикла походки нижних конечностей, длину шага, высоту шага, амплитуду углов суставов колена и лодыжки, а также соотношение параметров связи.

Пациент с болезнью Паркинсона - Кардиффский университет

Аналогичным образом, исследователи из Кардиффского университета, изучая locomotion крыс с болезнью Паркинсона на балках различной ширины, выбрали оптическое оборудование для захвата движения для анализа передвижения (как показано ниже).

Результаты показывают, что системы захвата движения могут предоставить количественно оцененные временные параметры походки для моделей крыс с болезнью Паркинсона, что делает их эффективным методом для изучения влияния болезни Паркинсона на движение. Исследователи предлагают использовать технологию 3D захвата движения для сбора данных из моделей заболеваний животных и их сопоставления с человеческим анализом движений. Это помогает проводить корреляцию человеческих заболеваний с соответствующими моделями животных и изучать взаимосвязь между моделями животных и человеческим поведением.

Шаблоны движения усов мыши - Университет Теннесси

Млекопитающие, такие как крысы и мыши, имеют чувствительные тактильные усы, которые они активно контролируют для определения местности. Тем не менее, исследования движения усов мышей находятся на начальной стадии. Отслеживание движения усов представляет собой сложную задачу из-за их быстрого движения и тонкой структуры.

Исследовательская группа из Теннесси использовала систему оптического захвата движения, чтобы прикрепить к усам мышей маленькие отражающие маркеры и зафиксировать голову с помощью специализированной опоры, в то время как к передним лапам мышей прикрепляли кусок картона, чтобы предотвратить попытки удалить маркеры. Этот метод измерения движения усов мышей очень точен и может использоваться в неврологических и генетических исследованиях.

Эксперимент по психологии социального мозга обезьян - Институт науки о мозге RIKEN

В дополнение к физиологическим экспериментам исследователи также проводят связанные психологические эксперименты, анализируя поведение интеллектуальных приматов. Функция социального мозга позволяет нашему поведению адаптироваться к социальной среде, но из-за технических ограничений мы знаем очень мало о том, как нейроны распознают и регулируют реакции на социальное поведение. Для изучения этой области исследователи из Института науки о мозге RIKEN разработали эксперименты с использованием двух обезьян (M1 и M2) для своих исследований.

Эксперимент разделен на три сценария: два обезьяны в несоприкасающихся пространствах (A) и в пересекающихся пространствах (B и C). Еда размещена в различных местах на столе, и действия обезьян наблюдаются в разных условиях. Нижняя часть тела обезьян зафиксирована на стульях, в то время как верхняя часть может свободно двигаться. На диаграмме выше круговая диаграмма на столе представляет собой процент успешного получения пищи каждым соответствующим цветным обезьяной, когда она размещена в этой области. В мозг двух обезьян имплантированы вольфрамовые электроды для записи нейронной активности, и они одеты в специально изготовленные костюмы для захвата движений (с отражающими маркерами, прикрепленными к обоим плечам, локтям, запястьям и рукам, а также на лбу и затылке), с использованием оптической системы захвата движений для записи движений рук и головы. Эксперимент регистрирует только движения рук со скоростью выше 30 мм/с, так как установка порога позволяет лучше устранять случайные движения. Система захвата движений помогает исследователям добиться точного количественного анализа.

Независимо от того, является ли конечной целью захват характеристик движения животных, анализ их поведения или просто запись движений животных, оптические системы захвата движения NOKOV могут предложить подходящие решения. Ниже приведены несколько примеров применения от наших клиентов.

Примеры проектов захвата движения NOKOV

Университет Сунь Ятсена, Медицинская школа

В оценке реабилитации спинного мозга восстановление моторной нервной системы является крайне важным показателем. В экспериментах в Медицинской школе Университета Сунь Ятсена активность коленного сустава задней конечности собаки в первую очередь используется как внешнее проявление восстановления моторной нервной системы.

В экспериментальном процессе была построена площадка размером примерно 3м*3м для собачьих активностей, где были распределены восемь оптических 3D-камер захвата движения NOKOV. Отражающие маркеры были размещены на корне нижних конечностей собаки, в коленных суставах и голеностопных суставах, а камеры захвата движения использовались для сбора информации о положении этих маркеров, таким образом собирая данные о движениях суставов собаки в этом пространстве. Сравнивая данные о движении парализованных собак с данными нормальных собак, можно оценить восстановление моторной нервной системы собаки и, следовательно, восстановление спинного мозга собаки.

Ссылки

[1] Чжао Цань, Вэй Жуйхань, Чжао Вен, Цзи Жун, Рао Цзяшэн, Ян Чжаоян, Ли Сяогуан. Оценка остаточной способности к шаганию у резус-обезьян с повреждением спинного мозга [J]. Китайская теория и практика реабилитации, 2020, 26(06): 648-653.

[2]   Madete JK, Klein A, Fuller A и др. Проблемы, с которыми сталкивается количественная оценка локомоции крыс по балкам различной ширины [J]. Труды Института механических инженеров, Часть H, Журнал инженерии в медицине, 2010, 224(11): 1257-65.

[3]   Снигдха Р., Брайант Дж. Л., Цао Й. и др. Высокоточная трехмерная запись движений усиков мыши с помощью оптической технологии захвата движения [J]. Frontiers in Behavioral Neuroscience, 2011, 5(23):27.

[4]   FujiiN, HiharaS, IrikiA. Динамическая социальная адаптация нейронов, связанных с двигательной активностью, в паретальном коре приматов [J]. PloSone, 2007, 2(4): e397.