Предлагаемое решение относится к нейрофизиологии, экспериментальной медицине и ветеринарии. Предлагаемое устройство может использоваться для диагностики и реабилитации животных, а также в эксперименте на животных при моделировании реабилитации людей.
Актуальной проблемой неврологии является разработка в модельных исследованиях на животных эффективных технологий и устройств, предназначенных для диагностики, хирургического лечения и реабилитации двигательных функций при тяжелых травмах позвоночника, сопровождаемых повреждениями спинного мозга (1), а также для восстановления нарушенных функций опорно-двигательного аппарата, наблюдаемых после кровоизлияния в различные области головного мозга (2). Хирургической операции по декомпрессии спинного мозга и стабилизации позвоночного столба у животных предшествует процедура тестирования децеребрированного животного, необходимая для точного определения локализации, характера и тяжести нарушений двигательной функции, выбора адекватной оперативной тактики, лечебных (3, 4, 5, 6) и физиотерапевтических процедур по реабилитации двигательной функции децеребрированных животных путем проведения послеоперационных физиотерапевтических процедур и локомоторного тренинга с помощью тредбана (7, 8).
Известен способ локомоторного тренинга, включающий тестирование двигательной активности, в соответствии с которым лабораторное животное (кошка) размещают на наклоняемой опоре, снабженной датчиками давления, переднюю часть тела подвешивают на гамак для облегчения веса животного, а заднюю - оставляют свободной, так, чтобы задние конечности опирались на 2-х ленточный тредбан, выполненный наклоняемым, причем предусмотрена возможность электрической регистрации их мышечной активности (9). Этот способ принят за прототип предлагаемого. Применение данного способа не позволяет количественно оценивать спонтанную и принудительную двигательную нагрузку на задние конечности и нагружать передние конечности животного. Сходный способ бипедального тренинга с облегчением веса животных используется в опытах на крысах (10), в которых равновесие испытуемых и регулирование давления задних конечностей на опору тредбана осуществлялось подвешиванием животных, одетых в жилет со штоком, фиксируемым экспериментатором (фиг. 1).
При тестировании произвольной двигательной активности у децеребрированных животных важно учитывать роль статических и статокинетических рефлексов. У животных с травмами спинного мозга большое значение имеет сохранность врожденных позных и выпрямительных рефлексов, необходимых для осуществления целенаправленных движений. В ответ на определенные стимулы эти рефлексы позволяют перераспределять мышечный тонус (рефлексы сохранения позы) или нормализовать положение тела (выпрямительные рефлексы). Статические рефлексы наблюдаются в состоянии покоя, обеспечивая удерживание частей тела (например, головы) на месте, а статокинетические связаны с изменениями положения в пространстве, корректируя ориентацию конечностей при смене его положения. В позных рефлексах участвуют преимущественно мышцы туловища и проксимальных отделов конечностей. Поступающие к ним сигналы возникают в афферентах шейных мышц и лабиринта вестибулярного аппарата, являясь, вместе с кожными и зрительными афферентами, сигналами для инициации процесса рефлекторной коррекции позы и ориентации в пространстве.
Проведение тестирования двигательной активности и последующий локомоторный тренинг, осуществляемые при бипедальном тренинге с облегчением веса животных (9, 10 осложняются процессом формирования новой позы с не естественной для животного двигательной координацией мышц туловища и задних конечностей при выработке нового способа передвижения на задних конечностях. Конфликт между врожденной и вновь вырабатываемой двигательной координацией у этих животных сопровождается попыткой перестройки нейрональной организации структур мозга на новые условия передвижения, что препятствует объективному тестированию и восстановлению двигательных функций децеребрированного животного. При этом следует также учесть, что способ бипедального тренинга животного, с опорой задними конечностями на тредбан сопровождается вынужденной перестройкой позы, и, как следствие, увеличением ноцицептивной (болевой) афферентации, которая, согласно сообщению ряда ученых (11, 12), оказывает выраженное тормозное влияние на пластичность нейрональной сети спинного мозга, участвующей в процессе реабилитации двигательных функций. Возможность возвращения животных, реабилитированных вышеуказанным способом, к прежним, нормальным условиям передвижения, связанным с использованием прежнего, врожденного способа выполнения координированного движения туловища, передних и задних конечностей, является проблематичной. Об этом свидетельствуют опыты, проведенные на крысах, задняя часть тела которых, для облегчения веса тела, подвешивалась с возможностью передвижения животного с помощью передних конечностей (13, 14). Возвращение этих животных после 7-14 дней указанной тренировки на естественный способ передвижения с участием всех конечностей выявил значительные нарушения в поддержании нормальной позы и двигательной координации при попытках передвижения на тредбане, а также сопровождались морфологическими изменениями костно-мышечной системы животного (15). Особенно выраженные нарушения двигательной координации у этих животных наблюдались при попытках выполнить передвижение по лестнице, нормальное осуществление которого связано с необходимостью вовлечения активности моторной коры мозга в осуществление этого более сложного координированного движения, в отличие от выполнения шагательных движений на тредбане - автоматизированной формы движения, детерменированной, в основном, нейронной сетью спинного мозга (14). Известно, что участие коры и супраспинальных структур головного мозга в восстановлении двигательных функций зависит от изменения позы, кинематики движения и поведенческого контекста тестируемого движения, требующих мышечной синергии различных частей тела, связанных с изменениями позы, ориентации в пространстве и целенаправленной координированной двигательной активности (16). Активность нейронов моторной коры и супраспинальных структур мозга в этом случае синхронизирована с пространственно-временной активацией мотонейронов, иннервирующих конечности животного. Опыты, проведенные на животных (17, 18), показали важную роль супраспинальных текто- и ретикуло-спинальных путей, оставшихся интактными после перерезки кортико-спинальных и рубро-спинальных проводящих путей мозга, в восстановлении нормальной позы и выполнении различных пищедобывательных движений, выполняемых передними конечностями, в результате осуществления целенаправленной двигательной тренировки, требующей позной перестройки мышечной активности рабочей и опорной конечностей животного. Отсюда возникает необходимость использования различных поведенчески мотивированных процедур для вовлечения коры и супраспинальных структур мозга, включающих текто-спинальные и ретикуло-спинальные пути, при разработке устройств для восстановления двигательных функций децеребрированных животных.
Ближайшим к заявляемому устройству аналогом (прототипом) является устройство, в состав которого входит: опорная рама, держатель головы с гибким элементом подвеса, лоток для поддержания туловища животного, при этом гибкий элемент подвеса выполнен в виде эластичной трубки, заполненной токопроводящим материалом, изменяющим при механических нагрузках электрическое сопротивление (19). Устройство позволяет уменьшить стресс, вызванный жесткой иммобилизацией подопытного животного, а также осуществлять непрерывную регистрацию фазических движений головы, туловища и тонического напряжения шейных мышц.
Однако, данное устройство было предназначено для решения ограниченной задачи, связанной с тестированием зрительной функции животного, и не дает возможности изменять исходную позу для выполнения движений, не позволяет осуществлять двигательную нагрузку на передние и задние конечности животного для проведения тестирования двигательной функции, исключает возможность последовательно тестировать процесс восстановления двигательной функции лабораторного животного, а также оценивать функциональное состояние животного, включая влияние возможных болевых реакций при осуществлении двигательных реакций, а также не дает возможности мотивировать животное на выполнение произвольных движений.
Техническая проблема - наличие конфликта между врожденной двигательной координацией, нарушенной у децеребрированных животных, и вновь вырабатываемой, сопровождаемой попыткой перестройки нейрональной организации структур мозга на новые условия передвижения, а также отсутствие возможности сенсо-моторного тестирования и двигательного тренинга путем регистрации мотивированных целенаправленных движений глаз, головы и конечностей животного с регистрацией функционального состояния животного и возможных болевых реакций при выполнении движений, что затрудняет проведение объективного сенсомоторного тестирования и последующее восстановление нормальных двигательных функций у децеребрированных животных.
Вышеуказанные способы тестирования двигательной активности децеребрированных животных имеют следующие ограничения:
1. Не позволяют тестировать характер и тяжесть двигательных нарушений, необходимые для диагностики и эффективной реабилитации генетически врожденных позных рефлексов и координированных движений туловища, передних и задних конечностей, применяемых животными при передвижении до травмы спинного мозга.
2. Не позволяют проводить сенсомоторное тестирование и локомоторный тренинг при нахождении туловища животного в естественных для него позах («лежа», «сидя», «стоя»).
3. Не позволяют проводить тестирование двигательной активности и локомоторный тренинг без неестественной для животного разгрузки его веса, осуществляемого с помощью экспериментатора.
4. Не позволяют тестировать сохранность оптокинетических реакций и координированных движений головы и глаз, необходимых для осуществления животным позных рефлексов и целенаправленных двигательных реакций.
5. Не позволяют во время тестирования двигательных реакций и проведения локомоторного тренинга дозированно нагружать передние и задние конечности подопытного животного.
6. Не позволяют проводить тестирование и тренинг животного, сидящего в высокой стойке с опорой на передние конечности, для выполнения двигательных реакций передними конечностями, требующих перераспределения мышечной нагрузки на мышцы туловища, опорной и рабочей конечностей животного.
7. Не позволяют проводить диагностику нарушений двигательной функции и сопутствующих сенсомоторных расстройств у животных с повреждениями в разных отделах спинного мозга, требующих фиксации головы и туловища животного в различных положениях.
8. Не позволяют при тренинге мотивировать активность животных для выполнения тестируемых двигательных реакций.
9. Не обеспечивают контроль тонического напряжения мышц при попытках выполнения подопытным животным движений в ходе эксперимента.
10. Не позволяют контролировать у животных состояние дискомфорта и наличие болевых реакций при тестировании выполнения двигательных реакций и проведении локомоторного тренинга.
Техническая задача - создание оптимальных условий для тестирования, диагностики и последующей реабилитации децеребрированных животных путем последовательного восстановления врожденных координированных движений головы, туловища, передних и задних конечностей, осуществляемых при изменении позы децеребрированного животного.
Для разрешения указанной проблемы предлагается способ тестирования децеребрированных животных, необходимый для восстановления врожденной двигательной координации мышц, причем тестирование осуществляют последовательно, в четырех исходных положениях, а именно, в первом положении: лежа на лотке, во втором положении: сидя на опорном основании в высокой стойке с опорой на передние конечности, в третьем положении: лежа на лотке с вырезами для передних и задних конечностей, опирающихся на опорное основание, с возможностью регулирования нагрузки на конечности, в четвертом положении: стоя на тредбане с опорой на передние и задние конечности. В первом положении у животного тестируют сохранность оптокинетического и зрачкового рефлексов, выполнение ориентировочных движений головы и глаз на сенсорные раздражители с регистрацией фазических движений головы, туловища и тонического напряжения шейных мышц, сохранность саккадических и следящих движений головы и глаз при движении зрительных раздражителей на экране монитора с различной скоростью. При выявлении нарушений указанных двигательных реакций проводят тренировку выполнения ориентировочных движений головы и глаз на предъявление пространственно разнесенных звуковых и зрительных раздражителей для их коррекции. Во втором положении тестируют способность животного к осуществлению двигательных реакций, выполняемых передними конечностями на тактильные раздражения, а также к выработке условных двигательных рефлексов путем выжима рычага манипулятора на предъявление сенсорных сигналов различной модальности, сопровождаемых вознаграждением при адекватном выполнении двигательных реакций, при этом осуществляют непрерывный мониторинг функционального состояния и параметров двигательных реакций, включая величину нагрузки, наличие попыток выполнения двигательного ответа, латентный период, силу нажатия на рычаг, продолжительность, характер и динамику двигательной реакции, осуществляемой животным при выжимах рычага манипулятора, а также регистрируют зрачковые реакции, как показатель наличия возможных болевых реакций при изменении позы и выполнении движений, требующих перераспределения нагрузки на мышцы туловища, опорной и рабочей конечностей животного. В третьем положении - лежа на лотке с вырезами для передних и задних конечностей, с возможностью количественной нагрузки на передние и задние конечности, - у животного тестируют двигательные реакции животного на тактильные раздражения кожи передних и задних конечностей. После этого приступают к тестированию способности к самостоятельному сохранению позы, в положении стоя на опорном основании, при изолированном поднятии одной конечности, а также выполнению мотивированной двигательной реакции передними лапами при вознаграждении животного пищей. Мышечную нагрузку на конечности животного при тестировании координированных движений постепенно увеличивают передвижением опорного основания вверх путем вращения опорных гаек по резьбовой поверхности опорных стоек устройства. При сохранении животным устойчивой позы в положении стоя с опорой на все конечности, на опорное основание устанавливают тредбан для последующего тестирования локомоторной активности животного. Тредбан выполнен с возможностью регулировки наклона и скорости движения ленты. Во время тестирования контролируют функциональное состояние животного. В четвертом положении ограничение подвижности головы ослабляют, что обеспечивает более тесный эмоциональный контакт экспериментатора с животным, включая кормление из рук. У животного, стоящего на опорном основании, тестируют двигательные реакции на тактильные раздражения кожи туловища и конечностей и выполнение постуральных и ориентировочных ответов в виде движения глаз, поворота головы и туловища в сторону предъявляемого сенсорного сигнала. Затем проводят тестирование выполнения врожденных пищедобывательных движений, выполняемых передними конечностями при извлечении животным из узкого прозрачного тубуса пищи (например, кусочки мяса), подаваемых экспериментатором. Тестирование локомоторной активности осуществляют с помощью тредбана, выполненного с возможностью изменения скорости, направления движения и угла наклона рабочей ленты тредбана, который устанавливают на опорное основание. Изменение исходного положения животного обеспечивают путем установки/снятия съемного лотка для последовательного размещения животного в вышеуказанных положениях. На всех этапах тестирования двигательных реакций и локомоторной активности голову животного мягко фиксируют с помощью гибких элементов подвеса с возможностью ограниченных движений головы, при этом регистрируют двигательные реакции и тоническое напряжение мышц животного и вегетативные реакции, которые сигнализируют о наличии возможного дискомфорта и болевых реакций. Мышечную нагрузку при осуществлении координированных движений увеличивают постепенно, и по параметрам регистрируемых ответов оценивают сохранность исследуемых позных рефлексов, процесс восстановления координированных двигательных реакций и способность животных к передвижению, и по этим показателям определяют возможные оперативные тактики и физиотерапевтические процедуры, необходимые для дальнейшей коррекции двигательных функций животного. В перерывах между сеансами реабилитации голову освобождают от фиксации, и животное размещают в мягком контейнере для проведения физиотерапевтической процедуры массажа мышц туловища и конечностей животного.
Инициирование животных к самостоятельному передвижению можно проводить без использования тредбана, отодвигая подвижные несущие каретки с закрепленным сборным стержнем-фиксатором головы назад от источника вознаграждения.
Предлагается также устройство для тестирования децеребрированных животных, содержащее опорную раму, лоток для размещения туловища животного, направляющие, закрепленные на лотке, несущие каретки, выполненные с возможностью перемещения по направляющим, и сборный стержень-фиксатор, оснащенный втулкой подвеса головы, которую жестко закрепляют на черепе животного. Концы сборного стержня-фиксатора закреплены в каретках. Концевые части и надвижные концевые втулки с цанговыми зажимами, выполнены с возможностью осевого перемещения. Между надвижными втулками и втулкой подвеса головы расположены переходные хомутики. Центральная часть сборного стержня-фиксатора выполнена в виде упругой эластичной трубки, заполненной токопроводящим материалом, изменяющим электрическое сопротивление на внешние механические воздействия и включенным в электрическую схему, последовательно соединенную с усилителем, регистрирующим прибором и монитором. Концевые части сборного стержня-фиксатора снабжены сквозными осевыми проточками, а прижим центральной части стержня к его концевым частям осуществляется с помощью погружных винтов, при этом сборный стержень-фиксатор выполнен с возможностью жесткого сочленения его составных несущих элементов. Лоток устройства выполнен съемным, его концевые части содержат вырезы для выведения передних и задних конечностей животного наружу. В устройство введено опорное основание, выполненное с возможностью передвижения по опорным стойкам путем вращения опорных гаек по резьбе, нанесенной на стойки устройства. В устройство введены электроды, вживляемые в мышцы-антагонисты конечностей животного с подкожным выводом их проводников на электрический разъем, закрепляемый на голове животного. В устройство введены диспенсоры вознаграждения, для подачи пищи в жидком или формованном виде. В устройство введен манипулятор, выполненный в виде рычага для осуществления животным условнорефлекторных реакций выжима рычага передними конечностями. Манипулятор закреплен на оси электрического потенциометра, включенного в электрическую схему устройства, выполнен с возможностью регуляции нагрузки на рабочую лапу животного и регистрации мышечного усилия при его выжиме с помощью тензодатчика, установленного на рабочей площадке рычага. Устройство содержит также пупилометр для регистрации зрачковых и глазодвигательных рефлексов в отраженном инфракрасном свете, причем пупилометр закреплен на переходном хомутике, расположенном на центральном стержне сборного стержня-фиксатора.
На фиг. 1 показаны устройства (9, 10,), используемые для осуществления заявляемого способа (аналог - слева и прототип - справа).
На фиг. 2-8 показана конструкция заявляемого устройства.
На фиг. 2 показана компоновка основных частей устройства, где:
1 - лоток для размещения туловища животного
2 - вырезы полуовальной формы
3 - направляющие
4 - несущие каретки
5 - сборный стержень-фиксатор (головодержатель)
6 - опорное основание
7 - опорные стойки
Стрелки - направление движения опорного основания с помощью вращения ходовых гаек по резьбе опорных стоек для регулирования нагрузки на опорные конечности животного.
На фиг. 3 показана конструкция сборного стержня-фиксатора и блок-схема включения тензодатчика в электрическую схему устройства, где:
8 - втулка подвеса головы
9 - концевая часть сборного стержня-фиксатора
10 - концевая втулка с цанговым зажимом
11 - центральная часть сборного стержня-фиксатора
12 - переходные хомутики с поворотными фиксаторами
13 - винты фиксации
14 - пупилометр
15 - отводящие проводники
16 - корпус центральной части сборного стержня-фиксатора, выполненной в виде эластичной трубки
17 - полость трубки, заполненная токопроводящим материалом (например, угольный порошок).
18 - тензодатчик.
19 - мостовая схема.
20 - усилитель
21 - регистрирующий прибор
22 - монитор экспериментатора.
На фиг. 4 изображена схема фиксации головы животного, где:
3 - направляющие.
4 - несущие каретки.
5 - сборный стержень-фиксатор
6 - опорное основание.
8 - втулка подвеса головы.
10 - концевые втулки с цанговыми зажимами
12 - переходные хомутики
13 - винты фиксации
14 - пупилометр с отводящим проводником
15 - отводящие проводники сборного стержня фиксатора
23 - электрический разъем для подключения вживленных мышечных электродов к усилителю и регистрирующему прибору.
24 - монитор.
На фиг. 5. показана рабочая поза для тестирования и двигательного тренинга животного, сидящего в высокой стойке с опорой на передние конечности, при осуществлении локальных инструментальных реакций, где:
3 - направляющие
4 - несущие каретки
5 - сборный стержень-фиксатор
6 - опорное основание.
14 - пупилометр с отводящим проводником
15 - отводящие проводники
23 - электрический разъем для подключения вживленных мышечных электродов к усилителю и регистрирующему прибору
24 - монитор
25 - манипулятор (рычаг)
26 - ось электрического потенциометра
27 - противовес с регулируемым грузом.
На фиг. 6. показана рабочая поза - животное лежит на лотке, снабженном вырезами для вывода конечностей животного наружу с возможностью создания и регулирования нагрузки на опорные конечности животного, где:
1 - лоток для размещения туловища животного
6 - опорное основание.
7 - опорные стойки
14 - пупилометр с отводящим проводником
15 - отводящие проводники
23 - электрический разъем для подключения вживленных мышечных электродов к усилителю и регистрирующему прибору
24 - монитор
25 - манипулятор (рычаг)
26 - ось электрического потенциометра
27 - противовес с регулируемым грузом
28 - диспенсор для подачи жидкой пищи.
Стрелки - направление движения опорного основания с помощью вращения ходовых гаек по резьбе опорных стоек для регулирования нагрузки на опорные конечности животного.
На фиг. 7 показана рабочая поза - стойка с опорой на все конечности. Тестирование двигательных реакций и локомоторный тренинг подопытного животного на заключительном этапе тестирования осуществляются с использованием тубуса для подачи пищи в оформленном виде и тредбана выполненного наклоняемым, где:
3 - направляющие
5 - сборный стержень-фиксатор
14 - пупилометр с отводящим проводником
15 - отводящие проводники сборного стержня-фиксатора
23 - электрический разъем для подключения вживленных мышечных электродов к усилителю и регистрирующему прибору
29 - диспенсор вознаграждения для подачи оформленной пищи, выполненный в виде узкой прозрачной трубки - тубуса, устанавливаемого перед животным.
30 - тредбан
31 - регулятор наклона опорной ленты тредбана
32 - видеорегистратор.
На фиг. 8 показана блок-схема приборов, функционально используемых в заявляемом устройстве, где:
Испытуемый объект и стандартные приборы регистрации:
33 - животное, тестируемое при различных врожденных положениях (позах) тела
22 - монитор экспериментатора
24 - монитор для экспозиции тестируемых сигналов
34 - компьютер.
19 - мостовая схема
20 - усилитель многоканальный
21 - регистрирующий прибор
32 - видеорегистратор
(А) Устройства регистрации:
25 - тензодатчик рычага манипулятора для регистрации фазических и тонических движений головы и туловища
23 - устройство для отведения и регистрации электромиограммы мышц шеи и конечностей
18 - тензодатчик головодержателя для регистрации фазических и тонических движений головы и туловища
13 - пупилометр для регистрация зрачкового и глазодвигательных рефлексов
25, 26 - манипулятор, оснащенный потенциометром для регистрации движений передних конечностей.
(Б) Устройства для регулирования нагрузки:
27 - манипулятор с регулируемым грузом-противовесом
4 - головодержатель с регулируемой гибкостью рабочей части
5, 7 - опорное основание с регулируемым положением на опорных стойках устройства
30, 31 - тредбан с регулируемым наклоном, направлением и скоростью движения ленты.
На фиг. 9 показаны электрограммы осуществления тестируемым животным двигательного пищевого рефлекса, выполняемого передней конечностью, связанного с ожиданием пускового условного сигнала на экране монитора. Сверху вниз: механограмма (МХГ) движения рабочей лапы животного (выжима рычага манипулятора и его удержание в течение 8-12 секунд, необходимого для подачи пищи и ее захватом рабочей лапой); электромиограммы (ЭМГ) мышцы-сгибателя (m. Biceps brachii) и мышцы-разгибателя (m. triceps brachii) рабочей лапы; ЭМГ шейных мышц; электроокулограмма (ЭОГ)); отметка включения сенсорных сигналов. Калибровка времени - 1 сек. Скорость движения на экране зрительных сигналов - 6%ек.
На фиг. 10. показан пример характерных нарушений двигательной реакции извлечения пищи из тубуса у животных с повреждением спинного мозга, где:
А - пищедобывательные реакции до операции;
Б - пищедобывательные реакции после операции ламинэктомии.
Цифры - порядковые номера видеокадров регистрируемого пищедобывательного рефлекса. На рисунке Б: 5, 16, 25 - неточные попадания рабочей лапой в тубус; 37, 40, 43 -неадекватный захват и выгребание пищи из тубуса; 56, 58 - падение пищи в результате нарушения ее захвата. Стрелкой отмечено падение пищи.
Предлагаемое устройство содержит съемный лоток 1 с вырезами 2 для выведения передних и задних конечностей животного наружу, направляющие 3, несущие каретки 4, сборный стержень-фиксатор 5, съемное опорное основание 6, опорные стойки 7. Съемный лоток 1 предназначен для размещения туловища животного. Наиболее удобно, если вырезы 2 лотка имеют полуовальную форму. Несущие каретки 4 выполнены с возможностью перемещения по направляющим 3, закрепленным на лотке. Опорное основание 6 выполнено с возможностью перемещения по опорным стойкам 7. Концы сборного стержня-фиксатора закреплены в каретках 4, его центральная часть 11 выполнена в виде упругой эластичной трубки. Центральная часть И заполнена токопроводящим материалом 17 (например, угольным порошком), изменяющим свое электрическое сопротивление в ответ на внешние механические воздействия, возникающие в результате движений животного. Средняя часть 16 служит тензодатчиком и находится в контакте с отводящими проводниками 15. Отводящие проводники 15 герметически закреплены в концевых отделах резинового стержня. Свободные концы проводников выведены наружу и последовательно соединены с мостовой схемой 19, усилителем 20, регистрирующим прибором 21 и монитором экспериментатора 22. В состав сборного стержня-фиксатора также входят надвижные втулки 10 с цанговыми зажимами и концевые части 9 сборного стержня-фиксатора. Концевые части 9 снабжены сквозными осевыми проточками для вывода отводящих проводников 15 наружу и прижима центральной части стержня 11 к концевым частям 9 с помощью погружных винтов, расположенных в теле концевых частей 9 сборного стержня-фиксатора. Устройство содержит манипулятор 25 для осуществления животным двигательного условного рефлекса и пупилометр 14 для регистрации зрачковых рефлексов в инфракрасном свете. Пупилометр закреплен на переходном хомутике 12, расположенном на центральном стержне фиксатора 11. Манипулятор 25, выполненный в виде рычага, установлен перед животным или закрепляется на боковых пластинах передней части лотка. При этом манипулятор 25 расположен на оси электрического потенциометра 26 и оснащен регулятором двигательных нагрузок, выполненным в виде регулируемого груза-противовеса 27, а рабочая площадка рычага 25 оснащена пленочным тензодатчиком (не показан на чертеже) для регистрации мышечного усилия при выжиме рычага манипулятора. Проводник диспенсора вознаграждения жидкой пищей 28 закрепляют на центральной пластине лотка 1, или на хомутике сборного стержня фиксатора 5. Тубус для подачи пищи в формованном виде 29 размещают на стойке перед животным. Тредбан 30 с регулятором 31 угла наклона устанавливают на опорное основание. Видеорегистратор 32 для регистрации двигательной активности и поведенческих реакций животного может быть установлен перед животным, сбоку или сверху.
Заявляемые способ и устройство используют следующим образом.
Подопытное животное с жестко закрепленной на черепе втулкой подвеса головы 8 помещают на лоток 1 устройства. Центральную часть 11 сборного стержня-фиксатора последовательно пропускают через втулку 8 подвеса головы, переходные хомутики 12, надвижные втулки 10 и концевые части 9 сборного стержня-фиксатора. Переходные хомутики 12 сочленяют с втулкой 8 подвеса головы и закрепляют на центральной части стержня 11 с помощью поджимных гаек, а прижим центральной части стержня 11 к концевым частям осуществляют с помощью погружных фиксирующих винтов 13. Концевые части 9 стержня-фиксатора устанавливают в сквозные отверстия несущих кареток 4, расположенных на направляющих 3, и фиксируют их положение винтами 13. Установка требуемой рабочей длины центральной части стержня осуществляется с помощью осевого перемещения надвижных конечных втулок 10, положение которых на концевых частях 9 сборного стержня-фиксатора 5 фиксируется винтами 13. Отводящие проводники 15 центральной части 11 сборного стержня-фиксатора 5 подключают к входным клеммам мостовой схемы 19, последовательно соединенной с усилителем 20, регистрирующим прибором 21 и монитором экспериментатора 22. Устройство обеспечивает возможность регулировать чувствительность регистрации двигательной активности животного путем исходного растягивания в продольном направлении центральной части 11 сборного стержня-фиксатора. Для тестирования животного и осуществления двигательного тренинга напротив его глаза устанавливают и включают датчик пупилометра 14, размещают монитор 24 для экспозиции тестируемых сенсорных сигналов, диспенсор для подачи жидкой пищи 28 или тубус для подачи пищи в формованном виде 29, видеорегистратор 32, манипулятор 25, оснащенный тензодатчиком, электрическим потенциометром 26 и регулируемым грузом-противовесом 27 для осуществления и регистрации двигательных реакций животного, или тредбан 30 для осуществления локомоторного тренинга.
Тестирование и локомоторный тренинг проводят поэтапно, изменяя исходное положение (позу) животного в предлагаемом устройстве в следующей последовательности:
1. Исходное положение «лежа» (лоток снимают, животное размещают на опорном основании).
У децеребрированного животного тестируют сохранность оптокинетического и зрачкового рефлексов, выполнение ориентировочных движений головы и глаз на сенсорные раздражители с регистрацией фазических движений головы, туловища и тонического напряжения шейных мышц. Кроме того, у животного тестируют сохранность саккадических и следящих движений глаз и движений головы при движении зрительных раздражителей на экране монитора с различной скоростью.
2. Исходное положение «сидя в высокой стойке с опорой на передние конечности».
Устанавливают лоток, животное размещают на лотке. Тестируют и тренируют способность к осуществлению двигательных реакций, выполняемых передними конечностями, на тактильные раздражения, а также способность к выработке условных двигательных рефлексов нажатием на рычаг манипулятора в ответ на сенсорные сигналы различной модальности, с последующим вознаграждением жидкой пищей при адекватном выполнении двигательных реакции. У животного при этом осуществляют непрерывный мониторинг функционального состояния и параметров двигательных реакций: величину нагрузки, наличие попыток, латентный период, силу нажатия на рычаг, продолжительность, характер и динамику двигательной реакции, осуществляемой животным при выжимах рычага манипулятора Силу нажатия на рычаг определяют с помощью тензодатчика. Тензодатчик может быть, например, пленочным, наклеенным на рычаг. У животного также регистрируют зрачковые реакции, как показатель наличия возможных болевых реакций, связанных с изменением позы и выполнением движений, требующих перераспределения мышечной нагрузки на мышцы туловища, опорной и рабочей конечностей животного.
3. Исходное положение «лежа на лотке с вырезами для передних и задних конечностей, опирающихся на опорное основание, с возможностью регулирования нагрузки на конечности».
Эта позиция позволяет во время тестирования двигательной активности количественно нагружать передние и задние конечности подопытного животного. У животного тестируют двигательные реакции на тактильные раздражения кожи передних и задних конечностей. После этого приступают к тестированию способности к самостоятельному сохранению позы в положении стоя с опорой на передние и задние конечности при изолированном поднятии одной конечности, а также выполнению мотивированной двигательной реакции передними лапами, подкрепляемой вознаграждением. Вознаграждение в виде жидкой пищи подают с помощью диспенсора, соединенного с рычагом манипулятора. При выжиме рычага животное получает порцию жидкой пищи. Мышечную нагрузку на конечности животного при осуществлении координированных движений постепенно увеличивают передвижением опорного основания вверх путем вращения опорных гаек по резьбовой поверхности опорных стоек устройства. Если животное сохраняет устойчивую позу, стоя с опорой на все конечности, на опорное основание устанавливают тредбан для тестирования локомоторной активности животного. Во время тестирования двигательных реакций и локомоторной активности контролируют функциональное состояние животного.
4. Исходное положение «стоя на опорном основании с опорой на все конечности».
Лоток снимают. В этом положении ограничение подвижности головы ослабляют, что увеличивает возможности контакта экспериментатора с животным, включая возможность кормления из рук. У животного, стоящего на опорном основании, тестируют двигательные реакции на тактильные раздражения кожи туловища и конечностей и выполнение постуральных и ориентировочных ответов в виде движения глаз, поворота головы и туловища в сторону предъявляемого сенсорного сигнала. Затем проводят тестирование восстановления врожденных пищедобывательных движений, выполняемых передними конечностями при извлечении животным из узкого тубуса пищи (например, кусочки мяса), подаваемой экспериментатором. Последующий сеанс тестирования локомоторной активности проводят с помощью тредбана, выполненного с возможностью изменения скорости, направления движения и угла наклона рабочей ленты тредбана. Тредбан при этом установлен на опорное основание. При тестировании контролируют дискомфорт и наличие болевых ощущений у животного при выполнении указанных двигательных реакций.
Тестирование децеребрированных животных на всех стадиях реабилитации проводится при сохранении мягкой иммобилизации головы. Изменение исходного положения (позы) животного обеспечивается путем установки/снятия съемного лотка устройства для последовательного размещения животного в вышеуказанных положениях «лежа», «сидя», «стоя». Мышечную нагрузку при осуществлении координированных движений увеличивают постепенно. По параметрам регистрируемых ответов оценивают сохранность исследуемых позных рефлексов, процесс восстановления координированных двигательных реакций и способность животных к передвижению. По этим показателям определяют оперативные тактики и физиотерапевтические процедуры, необходимые для дальнейшей коррекции двигательных функций животного. После окончания сессии тестирования и локомоторного тренинга выключают электрические приборы, снимают фиксирующие элементы, ограничивающие подвижность головы, а животное размещают в контейнере, выполненном из мягкой ткани для проведения физиотерапевтической процедуры мануального массажа туловища и конечностей животного.
Технический результат состоит в том, что создаются оптимальные условия для оптимального сенсо-моторного тестирования с целью диагностики и восстановления врожденных позных рефлексов и координированных движений головы, туловища и конечностей у животных с травматическими повреждениями различных отделов спинного мозга. Тем самым устраняется конфликт между врожденной двигательной координацией, нарушенной у децеребрированных животных, и вновь вырабатываемой.
1. Изобретение обеспечивает постоянный контроль за осуществлением различных форм двигательной активности животного в ходе эксперимента.
2. Изобретение обеспечивает возможность регулировать и калибровать чувствительность регистрации двигательной активности животного путем исходного растягивания в продольном направлении центральной части сборного стержня-фиксатора, выполненного в виде эластичной трубки, заполненной токопроводящим материалом, изменяющим при механических нагрузках регистрируемое электрическое сопротивление.
3. Изобретение позволяет осуществлять мониторинг и автоматическую регистрацию координированных движений головы и глаз животного при выполнении тестируемых сенсомоторных реакций путем включения в состав устройства гибкого стержня-фиксатора головы в сочетании с пупилометром для регистрации глазодвигательных реакций.
4. Изобретение позволяет осуществлять изменение нагрузки на шейные мышцы при повороте головы путем исходной регуляции гибкости рабочей части головодержателя.
5. Изобретение позволяет проводить сенсомоторное тестирование и локомоторный тренинг животного при положении лежа на лотке, концевые части которого содержат вырезы, например, овальной формы, для выведения передних и задних конечностей животного наружу.
6. Изобретение позволяет тестировать двигательную активность при увеличении нагрузки на передние и задние конечности подопытного животного путем передвижения опорного основания вверх за счет вращения опорных гаек по резьбовой поверхности опорных стоек устройства.
7. Изобретение позволяет поддерживать равновесие децеребрированных животных в естественном для выполнения тестируемых двигательных реакций, осуществляемое с помощью мягкой регулируемой системы иммобилизации головы животного - сборным стержнем-фиксатором, не вызывая стрессорной реакции на ограничение их подвижности.
8. Изобретение позволяет инициировать животных на самостоятельное передвижение к отдаленному от него источнику вознаграждения без использования тредбана за счет того, что несущие каретки с закрепленным сборным стержнем-фиксатором головы, выполнены с возможностью перемещения по направляющим устройствам.
9. Изобретение дает возможность осуществлять тестирование двигательной активности животного при иммобилизации головы в положении сидя за счет того, что лоток выполнен съемным, а животное сидит на опорном основании с возможностью орудийной деятельности, осуществляемой передними конечностями.
10. Изобретение дает возможность контролировать дискомфорт и наличие болевых ощущений у животного при тестировании двигательной активности и проведении локомоторного тренинга. Это преимущество обеспечивается за счет регистрации вегетативных ответов - зрачковых реакций животного на применяемые раздражители.
11. Изобретение позволяет мотивировать животных на выполнение тестируемых условно-рефлекторных двигательных реакций с помощью введенных диспенсоров вознаграждения, предназначенных для подачи пищи в жидком или формованном виде
12. Изобретение позволяет при осуществлении животным двигательных реакций, выполняемых передними конечностями, регулировать нагрузку с помощью манипулятора, выполненного в виде рычага с грузом-противовесом.
13. Изобретение позволяет регистрировать величину мышечных усилий животного при выполнении двигательных условнорефлекторных ответов за счет того, что рабочая площадка рычага оснащена тензодатчиком, включенным в электрическую схему устройства.
14. Изобретение дает возможность регистрировать наличие попыток, латентный период, продолжительность, характер и динамику тестируемых двигательных реакций, осуществляемых животным при выжимах рычага манипулятора, закрепленного на оси электрического потенциометра.
15. Изобретение позволяет тестировать восстановление врожденных пищедобывательных движений, выполняемых передними конечностями, за счет возможности извлечения пищи из тубуса, предъявляемой экспериментатором в оформленном виде (например, кусочки мяса).
16. Изобретение также позволяет проводить лечебные сеансы, применяемые при восстановлении двигательной функции децеребрированного животного, осуществляемые путем мишень-направленной нейрохимической и электрической стимуляции супраспинальных проводящих путей мозга, проводимой в условиях жесткого ограничения подвижности головы, которая в предлагаемом устройстве обеспечивается конструктивными возможностями центрального стержня-фиксатора, допускающего жесткое сочленение его составных несущих элементов.
Указанные преимущества возникли благодаря тому, что тестирование с использованием заявляемого устройства осуществляют поэтапно, мотивируя животное на выполнение различных целенаправленных двигательных реакций, последовательно изменяя исходное положение животного. Это стало возможным благодаря тому, что в устройство введены: съемный лоток с вырезами и опорное основание, выполненное с возможностью вертикального перемещения, гибкий стержень фиксации головы, пупилометр для регистрации глазодвигательных и зрачковых рефлексов, диспенсоры вознаграждения для подачи жидкой или оформленном пищи, манипулятор в виде рычага, оснащенного регулируемым грузом-противовесом.
Список использованной литературы:
1. Cote М.Р, Murray М., Lemay V.A. Rehabilitation strategies after spinal cord injury; the mechanisms of success and failure // J. Neurotrauma, 2017, 34: 1841-1857.
2. Sullivan K.J., Drownd.A., Klassen T, et al. Effects of task-specific locomotor and strength training in adults who were ambulatory after stroke // Phys. Ther., 2007, 87:1580-1602.
3. Barthelemy D., Leblond H, Rossignol S. Characteristics and mechanisms of locomotion induced by intra-spinal microstimulation and dorsal root stimulation in spinal cats // J. Neurophysiol. 97. 2007. P 1986-2000.
4. Harkema S., Gerasimenko Y., Hodes J., et al. Effect of epidural stimulation of the lumbosacral spinal cord on voluntary movement, standing, and assisted stepping after motor complete paraplegia: a case study // Lancet. 377. 2011. P. 1938-1947.
5. Bunge M.B., Pearse D.D. Transplantation strategies to promote repair of the injured spinal cord // J. Rehabil. Res. Dev. 40 (Suppl 1). 2003. P. 55-62.
6. Penha E.M., Aguiar P.H.P., Barrouin - Melo S.M., et al. Clinical Neurofunctional Rehabilitation of a Cat with Spinal Cord Injuiry after Hemilaminectomy and Stem Cell Transplantation // Int. J. of Stem Cells // 5(2). 2012. P. 140-150.
7. Thomas S.L., Gorassini M.A. Increases in corticospinal tract function by treadmill training after incomplete spinal cord injury // J. Neurophysiol. 94. 2005. P. 2844-2855.
8. Kondo T, Saito R., Sato K., et al. Treadmill Training for Common Marmoset to Strengthen Corticospinal Connections After Thoracic Contusion Spinal Cord Injury // Frontiers Cell. Neurosci., 16:858562. doi: 2022. 858562.
9. Мусиенко П.Е., Килимник В.А., Мошонкина Т.P., Герасименко Ю.П. Способ исследования поддержания равновесия у децеребрированных животных. Патент РФ №2393761 от 03.02.2009 г (прототип способа).
10. Capogrosso М., Wagner F.B., Gandar J., Moraud E.M., Wenger N., Milekovic T, Shkorba-tova P., Pavlova N., Musienko P., Block J., Courtine G. Configuration of electrical spinal cord stimulation through real-time processing of the kinematics // Nature Protocol. 2018. 13:2031-61.
11. Garraway, S.M., Turtle, J.D., Huie, J.R., Lee, K.H., Hook, M.A.Woller, S.A., and Grau, J.W. Intermittent noxious stimulation following spinal cord contusion injury impairs locomotor recovery and reduces spinal brainderived neurotrophic factor tropomyosin-receptor kinase signaling in adult rats // Neuroscience, 2011, 199: 86-102.
12. Huie J.R., Morioka K., Hefeli J., Ferguson A.A. What is Being Trained? How Divergent Forms of Plasticity Compete to Shape Locomotor Recovery after Spinal cord injury // J. of Neurotrauma, 2017, 34:1831-40.
13. Canu М.Н., Falempin М. Effect of hindlimb unloading on locomotor strategy during treadmill locomotion in the rat // Eur J Appl Physiol. 1996; 74(4): 297-304.
14. Canu M.H., Gamier С.A 3D analysis of fore- and hindlimb motion during overground and ladder walking: Comparison of control and unloaded rats // Exp. Neurol., 2009, 218(1): 98-108.
15. Sakai A., Nakamura T. Changes in trabecular bone turnover and bone marrow cell development in tail-suspended mice // J Musculoskel. Neuron Interact., 2001, 1(4):387-392.
16. DiGiovanna J., Dominici N., Friedli L., et al. Engagement of the Rat Hindlimb Motor Cortex across Natural Locomotor Behaviors // The Journal of Neuroscience, 2016, 36(40): 10440-10455.
17. Albertin S.V. Effects of Iinjury of Cortico- and Rubro-Spinal Pathways on Operant Food-Procuring Reflexes // Neurophysiology. 2014, V. 46(4): 352-360.
18. Asboth L., Friedli L., Beauparlant J.et al. Cortico-reticulo-spinal circuit reorganization enables functional recovery after severe spinal cord contusion // Nat Neurosci 2018. 21:576-588.
19. Альбертин C.B. Головодержатель. Патент РФ №2255701 от 10.07.2005 г (прототип устройства).
Изобретение относится к нейрофизиологии, экспериментальной медицине и ветеринарии и представляет собой способ тестирования децеребрированных животных, предполагающий наблюдение и регистрацию восстановления двигательной координации мышц, которую производят с использованием тредбана и последующим массажем, при этом регистрируют миограммы антагонистических мышц задних конечностей, причем тестируют врожденную двигательную координацию мышц, которую осуществляют последовательно, в четырех исходных положениях, при этом в первом положении тестируют сохранность оптокинетического и зрачкового рефлексов, ориентировочных движений головы и глаз на сенсорные раздражители с регистрацией фазических движений головы, туловища и тонического напряжения шейных мышц, тестируют сохранность саккадических и следящих движений головы и глаз при движении зрительных раздражителей на экране монитора с различной скоростью, при выявлении нарушений указанных двигательных реакций проводят тренировку выполнения ориентировочных движений головы и глаз на предъявление пространственно разнесенных зрительных раздражителей путем их повторного предъявления, во втором положении тестируют и тренируют способность к осуществлению передними конечностями двигательных реакций на тактильные раздражения, а также к выработке условных двигательных рефлексов путем выжима рычага манипулятора на предъявление сенсорных сигналов различной модальности, сопровождаемых вознаграждением при адекватном выполнении двигательных реакций, при этом осуществляют непрерывный мониторинг функционального состояния и параметров двигательных реакций, включая величину нагрузки, наличие попыток выполнения двигательного ответа, латентный период, силу нажатия на рычаг, продолжительность, характер и динамику двигательной реакции животного при выжимах рычага манипулятора, связанных с изменением позы, и выполнение движений, требующих перераспределения мышечной нагрузки на мышцы туловища, опорной и рабочей конечностей животного, в третьем положении у животного тестируют двигательные реакции на тактильные раздражения кожи передних и задних конечностей, после чего тестируют способность животного к самостоятельному сохранению позы в положении стоя на опорном основании при изолированном поднятии одной конечности, а также выполнению мотивированной двигательной реакции передними лапами при вознаграждении животного пищей, мышечную нагрузку на конечности животного при осуществлении координированных движений постепенно увеличивают передвижением опорного основания вверх путем вращения опорных гаек по резьбовой поверхности опорных стоек устройства, при сохранении животным устойчивой позы в положении стоя с опорой на все конечности, на опорное основание устанавливают тредбан для последующей локомоторной тренировки животного, во время тестирования и локомоторного тренинга контролируют функциональное состояние животного, в четвертом положении ограничение подвижности головы ослабляют, при этом тестируют двигательные реакции на тактильные раздражения кожи туловища и конечностей и выполнение постуральных и ориентировочных ответов в виде движения глаз, поворота головы и туловища в сторону предъявляемого сенсорного сигнала, затем проводят тестирование восстановления врожденных пищедобывательных движений, выполняемых передними конечностями при извлечении животным из узкого тубуса пищи, подаваемой экспериментатором, причем тестирование двигательных реакций и локомоторный тренинг в третьем и четвертом положениях осуществляют с помощью тредбана. Использование изобретения позволит повысить точность диагностики нарушений двигательной функции и сопутствующих сенсомоторных расстройств у животных с травматическими повреждениями, локализованные в различных отделах спинного мозга, при постоянном мониторинге функционального состояния животного, создать оптимальные условия для проведения двигательного тренинга и физиотерапевтических процедур, направленных на реабилитацию децеребрированных животных. 3 н.п. ф-лы, 10 ил.
1. Способ тестирования децеребрированных животных, предполагающий наблюдение и регистрацию восстановления двигательной координации мышц, которую производят с использованием тредбана и последующим массажем, при этом регистрируют миограммы антагонистических мышц задних конечностей, отличающийся тем, что тестируют врожденную двигательную координацию мышц, которую осуществляют последовательно, в четырех исходных положениях, а именно в первом положении: лежа на лотке, во втором положении: сидя на опорном основании в высокой стойке с опорой на передние конечности, в третьем положении: лежа на лотке с вырезами для передних и задних конечностей, опирающихся на опорное основание, с возможностью регулирования нагрузки на конечности, в четвертом положении: стоя с опорой на передние и задние конечности, при этом в первом положении тестируют сохранность оптокинетического и зрачкового рефлексов, ориентировочных движений головы и глаз на сенсорные раздражители с регистрацией фазических движений головы, туловища и тонического напряжения шейных мышц, тестируют сохранность саккадических и следящих движений головы и глаз при движении зрительных раздражителей на экране монитора с различной скоростью, при выявлении нарушений указанных двигательных реакций проводят тренировку выполнения ориентировочных движений головы и глаз на предъявление пространственно разнесенных зрительных раздражителей путем их повторного предъявления, во втором положении тестируют и тренируют способность к осуществлению передними конечностями двигательных реакций на тактильные раздражения, а также к выработке условных двигательных рефлексов путем выжима рычага манипулятора на предъявление сенсорных сигналов различной модальности, сопровождаемых вознаграждением при адекватном выполнении двигательных реакций, при этом осуществляют непрерывный мониторинг функционального состояния и параметров двигательных реакций, включая величину нагрузки, наличие попыток выполнения двигательного ответа, латентный период, силу нажатия на рычаг, продолжительность, характер и динамику двигательной реакции животного при выжимах рычага манипулятора, связанных с изменением позы, и выполнение движений, требующих перераспределения мышечной нагрузки на мышцы туловища, опорной и рабочей конечностей животного, в третьем положении у животного тестируют двигательные реакции на тактильные раздражения кожи передних и задних конечностей, после чего тестируют способность животного к самостоятельному сохранению позы в положении стоя на опорном основании при изолированном поднятии одной конечности, а также выполнению мотивированной двигательной реакции передними лапами при вознаграждении животного пищей, мышечную нагрузку на конечности животного при осуществлении координированных движений постепенно увеличивают передвижением опорного основания вверх путем вращения опорных гаек по резьбовой поверхности опорных стоек устройства, при сохранении животным устойчивой позы в положении стоя с опорой на все конечности, на опорное основание устанавливают тредбан для последующей локомоторной тренировки животного, во время тестирования и локомоторного тренинга контролируют функциональное состояние животного, в четвертом положении ограничение подвижности головы ослабляют, при этом тестируют двигательные реакции на тактильные раздражения кожи туловища и конечностей и выполнение постуральных и ориентировочных ответов в виде движения глаз, поворота головы и туловища в сторону предъявляемого сенсорного сигнала, затем проводят тестирование восстановления врожденных пищедобывательных движений, выполняемых передними конечностями при извлечении животным из узкого тубуса пищи, подаваемой экспериментатором, причем тестирование двигательных реакций и локомоторный тренинг в третьем и четвертом положениях осуществляют с помощью тредбана, выполненного с возможностью изменения скорости, направления движения и угла наклона рабочей ленты, который устанавливают на опорное основание, при этом изменение исходного положения животного обеспечивают путем установки/снятия съемных опорного основания и лотка устройства, на всех этапах тестирования двигательной активности и локомоторного тренинга голову животного мягко фиксируют с помощью гибких элементов подвеса с возможностью движений головы, при этом регистрируют двигательные реакции и тоническое напряжение мышц животного и вегетативные реакции, регистрируемые в виде зрачковых рефлексов, которые сигнализируют о наличии дискомфорта и болевых реакций животного, мышечную нагрузку при осуществлении координированных движений увеличивают постепенно, и по параметрам регистрируемых ответов оценивают сохранность исследуемых позных рефлексов, процесс восстановления координированных двигательных реакций и способность животных к передвижению, и по этим показателям определяют оперативные тактики и физиотерапевтические процедуры, необходимые для дальнейшей коррекции двигательных функций животного, в перерывах между сеансами реабилитации голову освобождают от фиксации и животное размещают в мягком контейнере для проведения физиотерапевтической процедуры массажа мышц туловища и конечностей животного.
2. Способ тестирования децеребрированных животных, предполагающий наблюдение и регистрацию восстановления двигательной координации мышц, которую производят с использованием тредбана и последующим массажем, при этом регистрируют миограммы антагонистических мышц задних конечностей, отличающийся тем, что тестируют врожденную двигательную координацию мышц, которую осуществляют последовательно, в четырех исходных положениях, а именно в первом положении: лежа на лотке, во втором положении: сидя на опорном основании в высокой стойке с опорой на передние конечности, в третьем положении: лежа на лотке с вырезами для передних и задних конечностей, с возможностью количественной нагрузки на передние и задние конечности, в четвертом положении: стоя с опорой на передние и задние конечности, при этом в первом положении тестируют сохранность оптокинетического и зрачкового рефлексов, ориентировочных движений головы и глаз на сенсорные раздражители с регистрацией фазических движений головы, туловища и тонического напряжения шейных мышц, тестируют сохранность саккадических и следящих движений головы и глаз, во втором положении тестируют способность к осуществлению передними конечностями двигательных реакций на тактильные раздражения, а также к выработке условных двигательных рефлексов путем выжима рычага манипулятора на предъявление сенсорных сигналов различной модальности, сопровождаемых вознаграждением при адекватном выполнении двигательных реакций, при этом осуществляют непрерывный мониторинг функционального состояния и параметров двигательных реакций, включая величину нагрузки, наличие попыток выполнения двигательного ответа, латентный период, силу нажатия на рычаг, продолжительность, характер и динамику двигательной реакции животного при выжимах рычага манипулятора, связанных с изменением позы, и выполнение движений, требующих перераспределения мышечной нагрузки на мышцы туловища, опорной и рабочей конечностей животного, в третьем положении у животного тестируют двигательные реакции на тактильные раздражения кожи передних и задних конечностей, после чего тестируют способность животного к самостоятельному сохранению позы в положении стоя на опорном основании при изолированном поднятии одной конечности, а также выполнению мотивированной двигательной реакции передними лапами при вознаграждении животного пищей, мышечную нагрузку на конечности животного при осуществлении координированных движений постепенно увеличивают передвижением опорного основания вверх путем вращения опорных гаек по резьбовой поверхности опорных стоек устройства, при сохранении животным устойчивой позы в положении стоя с опорой на все конечности, на опорное основание устанавливают тредбан для тестирования локомоторной активности животного, во время тестирования и локомоторного тренинга контролируют функциональное состояние животного, в четвертом положении ограничение подвижности головы ослабляют, при этом тестируют двигательные реакции на тактильные раздражения кожи туловища и конечностей и выполнение постуральных и ориентировочных ответов в виде движения глаз, поворота головы и туловища в сторону предъявляемого сенсорного сигнала, затем проводят тестирование восстановления врожденных пищедобывательных движений, выполняемых передними конечностями при извлечении животным из узкого тубуса пищи, подаваемой экспериментатором, в третьем и четвертом положениях инициирование животных к самостоятельному передвижению проводят, отодвигая подвижные несущие каретки с закрепленным сборным стержнем-фиксатором головы назад от источника вознаграждения, изменение исходного положения животного обеспечивают путем установки/снятия съемных опорного основания и лотка устройства, на всех этапах тестирования двигательных реакций и локомоторной активности голову животного мягко фиксируют с помощью гибких элементов подвеса с возможностью движений головы, при этом регистрируют двигательные реакции, и тоническое напряжение мышц животного, и вегетативные реакции, регистрируемые в виде зрачковых рефлексов, которые сигнализируют о наличии дискомфорта и болевых реакций животного, мышечную нагрузку при осуществлении координированных движений увеличивают постепенно, и по параметрам регистрируемых ответов оценивают сохранность исследуемых позных рефлексов, процесс восстановления координированных двигательных реакций и способность животных к передвижению, и по этим показателям определяют оперативные тактики и физиотерапевтические процедуры, необходимые для дальнейшей коррекции двигательных функций животного, в перерывах между сеансами реабилитации голову освобождают от фиксации и животное размещают в мягком контейнере для проведения физиотерапевтической процедуры массажа мышц туловища и конечностей животного.
3. Устройство для тестирования децеребрированных животных, содержащее опорную раму, лоток для размещения туловища животного, направляющие, закрепленные на лотке, несущие каретки, выполненные с возможностью перемещения по направляющим, и оснащенный втулкой подвеса головы сборный стержень-фиксатор, содержащий концевые части и концевые втулки с цанговыми зажимами, установленные с возможностью осевого перемещения, и переходные хомутики, при этом центральная часть стержня-фиксатора выполнена в виде упругой эластичной трубки, заполненной токопроводящим материалом, изменяющим электрическое сопротивление в ответ на внешние механические воздействия и включенным в электрическую схему, последовательно соединенную с усилителем, регистрирующим прибором и монитором, причем концевые части стержня закреплены в каретках и снабжены сквозными осевыми проточками, а прижим центральной части стержня к его концевым частям осуществляется с помощью погружных винтов, при этом сборный стержень-фиксатор выполнен с возможностью жесткого сочленения его составных несущих элементов, отличающееся тем, что лоток выполнен съемным, его концевые части содержат вырезы для выведения передних и задних конечностей животного наружу, устройство содержит съемное опорное основание, выполненное с возможностью передвижения по опорным стойкам путем вращения опорных гаек по резьбе, нанесенной на стойки устройства, устройство содержит электроды, вживляемые в мышцы-антагонисты конечностей животного с подкожным выводом их проводников на электрический разъем, закрепляемый на голове животного, устройство содержит манипулятор, выполненный в виде рычага для осуществления животным условно-рефлекторных реакций его выжима передними конечностями с возможностью регуляции нагрузки на рабочую лапу животного и регистрации мышечного усилия при его выжиме с помощью тензодатчика, установленного на рабочей площадке рычага, причем манипулятор закреплен на оси электрического потенциометра, включенного в электрическую схему устройства, устройство содержит пупилометр для регистрации зрачковых и глазодвигательных рефлексов в отраженном инфракрасном свете, закрепленный на переходном хомутике, расположенном на центральном стержне сборного стержня-фиксатора.
| СПОСОБ ИССЛЕДОВАНИЯ ПОДДЕРЖАНИЯ РАВНОВЕСИЯ У ДЕЦЕРЕБРИРОВАННЫХ ЛАБОРАТОРНЫХ ЖИВОТНЫХ | 2009 |
|
RU2393761C1 |
| ГОЛОВОДЕРЖАТЕЛЬ | 2003 |
|
RU2255701C1 |
| Capogrosso М | |||
| et al | |||
| Configuration of electrical spinal cord stimulation through real-time processing of the kinematics // Nature Protocol | |||
| Токарный резец | 1924 |
|
SU2016A1 |
