Усовершенствованная система для определения динамических нагрузок на лапы

Усовершенствованная модель системы для определения динамических нагрузок на лапы у лабораторных животных позволяет проводить быструю идентификацию конечностей испытуемого с применением видеотехники.

Усовершенствованная система для определения динамических нагрузок на лапы у лабораторных животных является результатом многолетних исследований и разработок в области устройств, предназначенных для оценки степени ограниченности физических способностей предыдущего поколения (включая тест на определение степени ограниченности физических возможностей лабораторных животных с помощью измерения статической нагрузки на лапы; и систему для определения динамических нагрузок на лапы у лабораторных животных), предшествующих появлению прибора, описанного в данной статье.

Метод измерения нагрузки на лапы у грызунов, также известный как тест на определение степени ограниченности физических возможностей, давно применяется в области исследований болевой чувствительности и борьбы с болью. Ранее использовались традиционные “статичные” виды инструментов для оценки болевой чувствительности у грызунов (мышей и крыс).

Результаты от «статичных» инструментов для определения степени ограниченности физических возможностей сильно зависят от положения животного внутри удерживающего устройства, которое само по себе является причиной стресса. Несмотря на то, что результаты таких тестов хорошо коррелирует с результатами теста на вокализацию при давлении на лапу, алгезиметрии по фон Фрею (откалиброванные волоски) и др. (cf Richebe P, Laulin JP, Simonnet G, Anesthesiology 2005, Pain 2007,...), использование данных методик занимает много времени из-за сложностей, особенно связанных с постановкой экспериментов на больших группах животных.  

В 2009 году была представлена новая система определения динамических нагрузок на лапы у лабораторных животных, предназначенную для оценки спонтанных болей у свободно передвигающихся животных. Основой системы стала клетка с полом, снабжённым датчиками, данные от которых синхронизируются с видеоизображением. Данное устройство особенно подходит для исследований болезни Паркинсона и аллодинии. Внедрение системы стало прорывом в области исследования боли и борьбы с ней: результаты исследования не зависят от пользователя, применение устройства экономит время, позволяет проводить тесты на больших группах животных, не приводит к стрессу у испытуемых (крысы или мыши).

Начиная с 2008 года множество покупателей, от частных фирм до академических лабораторий, приобрели и интенсивно использовали систему для исследований в области борьбы с болью, а также для оценки болевой чувствительности.

Результаты практического применения системы обобщены в статье, опубликованной командой Др. Саррета Шербрука (Канада) в журнале Physiology & Behavior. Исследование показало, что показатель отношения веса, приходящегося на ипсилатеральные/контралатеральные лапы животного, может использоваться для повторной оценки эффекта обезболивающего препарата. Результаты теста на определение динамических нагрузок на лапы у лабораторных животных, которые вычисляются как процент от веса, приходящегося на каждую конечность в сравнении с общим весом тела испытуемого во время движения, дают результаты очень приближённые к реальным. Исследование выполнялось на мышах и крысах с применением трех моделей болевого синдрома (воспаление, раковое поражение, патология периферической нервной системы). Было установлено, что компенсация нагрузок с помощью передних лап является важным индикатором в схеме распределения веса.

Система для определения динамических нагрузок на лапы у лабораторных животных также позволяет проводить эксперимент в течение более длительных отрезков времени (5 минут) без участия пользователя (что снижает стресс у животных), и не требует времени для какого-либо привыкания. Данные уникальные особенности системы дают начало инструментам нового улучшенного поколения для скрининга лекарственных препаратов и оптимизации доклинических моделей патологий на животных.

Последняя версия устройства работает в полуавтоматическом режиме и не зависит от пользователя.

 

Принцип работы устройства

Усовершенствованная система для определения динамических нагрузок на лапы у лабораторных животных позволяет проводить те же исследования, что и оригинальная ручная версия. Отличием является улучшение двух ключевых параметров системы: скорость выполнения исследований и отсутствие влияния пользователя на результаты теста. Устройство позволяет уменьшить длительность наиболее важной фазы испытаний в 10 раз, причем тестирование одного животного займёт 1-2 минуты без влияния человеческого фактора.

Результаты тестирования включают в себя множество ценной информации, однако их получение не требует значительных усилий. Устройство позволяет протестировать намного большее количество животных за время, которое затрачивалось ранее на 1 животное при использовании ручной версии прибора. Программное обеспечение определяет распределение веса животного (крысы или мыши) на каждую конечность, с вычислением дополнительных параметров и с применением фильтров.

Анализ и воспроизведение эксперимента может быть выполнен на месте или удалённо, с использованием уникального программного обеспечения. Во время анализа и воспроизведения теста пользователь может проверить и зафиксировать результаты распознавания передних и задних конечностей. Распределение веса животного (крысы или мыши), приходящегося на каждую конечность, отображается в окне с результатами теста, для каждого промежутка времени, со статистикой (среднее арифметическое и коэффициент вариации).

Измеряемые параметры

·         Вес, приходящийся на каждую лапу (в граммах и процентах от общего веса животного);

·         Вес, приходящийся на обе передние и задние лапы (в граммах и процентах от общего веса животного);

·         Отношение веса, приходящегося на левые/правые и передние/задние лапы;

·         Площадь контакта с полом для каждой лапы (в мм2 );

·         Площадь контакта с полом для обеих передних и задних лап (в мм2 );

·         Коэффициент вариации (стандартное отклонение/среднее арифметическое) для каждого параметра;

·         Параметры, измеренные в каждой позе животного и их среднее значение для всего эксперимента;

·         Длительность нахождения животного в различных позах (на 4 лапах, на задних лапах и т.д.) за всё время эксперимента(-тов);

·         Общее время, в течение которого каждая лапа касалась пола, за всё время эксперимента(-тов).

 

Особенности системы

Преимущества усовершенствованной системы для определения динамических нагрузок на лапы у лабораторных животных, по сравнению с другими устройствами для определения степени ограниченности физических возможностей:

·         Результаты не зависят от пользователя;

·         Использование системы экономит время;

·         Удобное проведение экспериментов с большими группами животных;

·         Отсутствие стресса у животных.

 

Система доступна в трёх вариантах: для крыс, для мышей и для обоих видов животных.

Требования к ПК

ОС Windows 7, процессор Intel Core i3 или Core i7, минимум 3 Гб оперативной памяти

Камера

USB камера с разрешением 640х480, объектив, крепление к крышке – при правильной установке не требуется менять настройки камеры от животного к животному

Доступные версии системы

3 версии: для крыс, для мышей и для обоих видов животных