步態分析(gait analysis)

原理

簡單有效的分析動物的運動步態，可用于大鼠運動缺失的分析，同時也可以分析到大鼠的精細運動差異。

材料與儀器

實驗動物
紅－黑墨水
白紙(21cmx59.4cm)和窄板 暗盒（避光盒子 一面有開口）

步驟

(1)訓練階段正常大鼠每日將其放置在窄板的一側，窄板另一側放置暗盒，由于大鼠的喜暗性，使其從一側跑向另一側的暗盒完成1次訓練。訓練每天3次即可，每次間隔5-10min,連續3d。每日訓練結束后，將動物送回飼養室。

(2)實驗階段在訓練動物的窄板上鋪上與之長短和寬度一致的白紙，并在紙上記錄動物的編號和測試日期；動物適應一下后，將紅墨水涂抹動物后肢的足背，黑墨水涂于足底；立即將動物置于白紙的一側，使其朝著暗盒方向行走；動物進入暗盒后，收起白紙，隙干；繼續以上步驟，直至分析完所有動物。

3.結果分析；

(1)將各組大鼠的足跡掃描成圖片，計算每組足印中足跡紅色（非正常足跡）和黑色（正常足跡）的像素值，得到后肢足背拖地的比率（即Toe dragging)。Toe dragging值越大，說明動物后肢運動功能越差。Toe dragging=pix(red)/[pix(red)+pix(black)]xl00%

(2)如果動物已經開始能負重行走，那么可以根據足跡得到步長(Stride length),步寬(Stride width)和趾間距(Toe spread)。

(3)Stride length是大鼠連續行走過程中同側兩個腳步之間的距離。Stride width是連續兩個步伐中左右兩腳之間的距離。Toe spread包括TS1-5和TS2-4巨，分別代表大鼠在連續行走過程中第1和5以及第2和第4腳趾之間分開的程度。

(4)Stride length,stride width,toe spread三個指標均可以反映動物在負重行走時后肢對身體負重能力的大小。一般情況下，Stride length變小和stride width變大體現了動物后肢負重能力的減弱，但關于Toe spread在脊髓損傷后較正常的變化各異，目前各個實驗體系和不同的損傷模型存在不同甚至相反的結果。

注意事項

(1)實驗動物在手術前除了訓練外，術前1d應進行足跡試驗作為正常對照。

(2)為了讓大鼠順利地完成足跡試驗，可在暗盒內撒一些它們自己用過的墊料，這樣可以更好地讓動物完成訓練和測試。

(3)紅－黑墨水不能涂抹的過多或過少，太多無法分辨足印，太少則使動物尚未跑完白紙全長就已看不到足印。

(4)該實驗只能用來分析動物在已有負重行走的情況下才做的進一步分析，否則動物拖著后肢爬行過去，只能在白紙上留下足背上的紅顏料，沒有任何意義。

(5)在動物完成足跡試驗的過程中，如果大鼠在白紙上不是連貫行走，出現了停頓或止步不前，則此次分析結果宣告失敗。大約10min后重新進行測試。

(6)每只大鼠至少要取4-6個腳印用來進行數據分析，一般開始的幾個足印不納入統計分析，此時大鼠可能還沒有完全處于連續行走過程中。除此之外，現在已經有了全自動步態分析系統(cat walk),包括玻璃地板步臺、玻璃光源、攝像頭、圖像采集卡和計算機分析軟件。大鼠走過步臺時，爪子接觸被照亮的玻璃地板，留下的爪印被步臺下方的攝像頭拍攝到后送入計算機。軟件分析這些爪印可以得到步序、步態、時長，每個爪子的步長，每對前爪和后爪的步寬｀爪印的長度寬度，爪子的壓力等參數，使數據更加客觀和準確。