Анализ на поведението на животните

Анализът на системата за анализ на походката с висока разделителна способност беше най-често използваната функционална оценка в проучванията, включени в нашия преглед. Системата за анализ на походката с висока разделителна способност описва кинематичните и кинетичните промени, наблюдавани в походката при ходене. Дължина на крачка, ширина на крачка, GRF/интензитет на контакта, стойка, зона на отпечатък на лапата и скорост бяха най-често съобщаваните параметри. Всеки параметър представляваше различни аспекти на походката, но само дължината на крачката и GRF/интензивността на контакта бяха надеждно и конкретно наблюдавани, за да отразят промените във функцията на рамото след разкъсване или възстановяване на RC.

Разкрачването напред на предния крайник при плъх може да бъде аналогично на отвличането на рамото при хора, когато скапуларната равнина се вземе като отправна точка. Дължината на крачката се определя като разстоянието между ударите на лапите, което представлява способността на предния крайник за активно огъване напред. Тези резултати показват, че нараняването на RC сухожилието намалява активната флексия напред и степента на нараняване корелира със степента на функционална загуба. Тези промени също са подобни на клиничните наблюдения, че намаляването на активния ROM се наблюдава по-често при пациенти с масивно разкъсване на RC, отколкото при пациенти с немасивни разкъсвания. Това наблюдение показва, че дължината на крачката може да наподобява клиничното състояние на човека чрез демонстриране на активна загуба на ROM в модели на нараняване на RC. От друга страна, ширината на крачката (разстоянието между предните лапи) обикновено не се оказва засегната в случаите, когато дължината на крачката е драстично намалена. Предполага се, че ширината на крачката е била нарушена, тъй като нормалният преден крайник се е изместил медиално, за да поддържа повече телесно тегло, вместо да бъде причинено от ограничения ROM на увредения преден крайник. Следователно е разумно да се постулира, че ширината на стъпката може да не е надежден параметър за оценка на степента на функция на наранено рамо.

Тъй като силата е друг важен аспект от функцията на рамото, изследователите са разработили няколко метода за индиректно измерване на силата на рамото. При плъхове телесното тегло се натоварва върху раменните стави и се предава на земята по време на ходене, което помага на GRF да разкрие товароносимостта на рамото. По същия начин, интензитетът на светлината, който се генерира в напълно автоматизирана система за анализ на походката, може да отразява капацитета на натоварване на рамото, тъй като интензитетът на светлината корелира добре с GRF. Изследователите са използвали интензитета на светлината на отпечатъка на плъх, за да оценят товароносимостта на рамото му.

Три проучвания измерват GRF/интензитета на светлината и те демонстрират забележимо намаляване на капацитета за натоварване на рамото при моделите на RC разкъсване/възстановяване. Съобщава се за значителен спад в стойностите на GRF без промяна във времевите и пространствени резултати при походката в модела с масивни RC разкъсвания и забавено възстановяване. Въз основа на цялостно сравнение между GRF и времевите и пространствени параметри, GRF беше признат за най-чувствителния параметър за разкриване на увреждане на функцията на рамото. Освен това, намаляването на капацитета за натоварване корелира с клиничните резултати при хора, които показват, че пациентите са загубили 60–70% от силата на рамото си след разкъсване на RC. По този начин GRF и интензитетът на светлината са надеждни и представителни параметри, които могат да се използват за разкриване на капацитета за натоварване на рамото при RC модели на наранявания.

Болката е друг решаващ фактор, който променя функционалното представяне и клинично болката се съобщава от пациентите. Въпреки че болката не може да бъде оценена директно при проучвания върху животни, тя може да се отрази в промени в походката при ходене. Влиянието на болката върху функцията на рамото е ограничено до първите четири дни след операцията.

Обективният анализ на походката може да предостави на клиницистите важна информация за вземане на терапевтични решения. Може да се използва не само за количествено определяне и диференциране на походката за диагностициране, но и за наблюдение на рехабилитацията и ефикасността на лечението. В допълнение, обективно събраните данни могат да предоставят важна информация за решенията за развъждане.

Системите за анализ на походката на бягаща пътека при животни, които понастоящем се използват във ветеринарната медицина за събиране на кинематични и кинетични данни, са системи, базирани на камери, системи с плочи за сила, системи, базирани на акселерометър, системи за измерване на повърхностна електромиография или инструментални бягащи пътеки. Системи, базирани на камери, които проследяват оптични, активни или пасивни маркери, прикрепени към тялото на кучето, обикновено се използват в изследователски съоръжения, но рядко във ветеринарни клиники, защото са много скъпи и изискват специално място за настройка на системата. Системите за измерване на силата на реакция на земята, като например плочи за сила, са показали, че са точни индикатори за модели на неправилна походка или куцота, особено когато се комбинират с базирани на камера устройства за проследяване на движение, но изискват дълъг период на аклиматизация и обучение на кучето за ходене повърхност.

Няколко проучвания показват, че инерционните измервателни системи предоставят ценна информация за анализа на кучешката походка. В едно проучване пиковите вертикални сили (PVF), измерени със силова платформа, бяха сравнени с измервания от триаксиален акселерометър, поставен дорзално над гръдния или лумбалния регион. Имаше положително и значително съответствие между PVF на акселерометъра и силовата платформа за предните крайници и положително и слабо съгласие за задните крайници. описва използването и надеждността на акселерометри при оценка на походката на здрави кучета и кучета с диагноза мускулна дистрофия. Той съобщава, че кинематиката, записана с инерционна измервателна единица (IMU) в сагиталната равнина при кучета, показва добра корелация с оптично записаната кинематика, така че използването на IMU сензори може да осигури алтернатива на оптичния кинематичен анализ на походката, като същевременно позволява събиране на данни извън лабораторията . Той представи базирана на IMU сензор система за измерване на походката за кучета, която демонстрира добра чувствителност и повторяемост с прецизност, вероятно достатъчна за откриване на клинично значими аномалии на походката при кучета. Те заключават, че с по-нататъшно развитие системата може да има широк спектър от приложения както в научните изследвания, така и в клиничната практика.

В ежедневието естествените движения на главата при бозайниците обхващат широк диапазон от честоти и скорости. За да се избегне замъглено зрение, изместването на изображението върху ретината се свежда до минимум чрез компенсаторни движения на очите. Тези движения на очите в пространството се наричат ​​движения на очите за стабилизиране на погледа, които са резултат от трансформирането на сензорни сигнали в екстраокуларни двигателни команди. Гръбначните животни притежават два стабилизиращи погледа рефлекса - оптокинетичния рефлекс (OKR) и вестибуло-очния рефлекс (VOR) - които действат синергично, за да компенсират околната среда и собствените движения. Отговорите на OKR разчитат на селективни по посока ганглиозни клетки на ретината, които са ефективни за относително бавни движения на визуалната сцена (± 3º/s при мишки). Следователно усилването на OKR е обратно пропорционално на скоростта на визуалния стимул.

От друга страна, чувствителните към вестибуларното ускорение неврони, отговорни за VOR, са по-чувствителни към движенията на главата от среден до висок честотен диапазон8. В допълнение, OKR може да реагира на визуални движения с постоянна скорост, докато вестибуларната система кодира само непостоянни, преходни скорости на главата. Следователно оптокинетичните и вестибуло-очните рефлекси са функционално допълващи се, тяхната комбинация позволява ефективна стабилизация на погледа и позволява разграничаване на самогенерирани от външно наложени движения в повечето естествени ситуации.

VOR работи като система с отворен цикъл: той е напълно функционален на тъмно, т.е. вестибуларните сигнали на вътрешното ухо генерират компенсаторни движения на очите дори при липса на визуална обратна връзка. При гризачите първоначалното развитие на VOR разчита на ранното съзряване на вестибуларната верига дори преди отварянето на очите. Въпреки това визуалните входове са критични за развитието и правилното функциониране на VOR: неговата фина настройка зависи от визуалната обратна връзка, която информира за ефикасността на компенсаторните движения на очите. При липса на зрение, като например при вродени или случайно слепи хора, VOR е нарушен. Усилването на вестибуло-очния рефлекс се подобрява след отваряне на очите при мишки, докато фазата се измества към по-малки фазови отвеждания. В допълнение, зрението критично влияе върху времевата константа на съхранението на скоростта16, развитието на невроните на вестибуларните ядра и придобиването на техните пластични свойства.