大鼠行進(jìn)行為的評(píng)價(jià)及其應(yīng)用研究現(xiàn)狀

季　葦，劉曉莉，喬德才

(北京師范大學(xué)體育與運(yùn)動(dòng)學(xué)院運(yùn)動(dòng)生理學(xué)實(shí)驗(yàn)室，北京　100875)

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大鼠行進(jìn)行為的評(píng)價(jià)及其應(yīng)用研究現(xiàn)狀

季葦，劉曉莉，喬德才*

(北京師范大學(xué)體育與運(yùn)動(dòng)學(xué)院運(yùn)動(dòng)生理學(xué)實(shí)驗(yàn)室，北京100875)

行進(jìn)行為(locomotion)是大鼠基本且重要的運(yùn)動(dòng)方式，可反映諸多實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ蛣?dòng)物的運(yùn)動(dòng)行為(motion)表現(xiàn)與特征，制訂大鼠行進(jìn)行為評(píng)價(jià)方法與標(biāo)準(zhǔn)對(duì)于運(yùn)動(dòng)功能障礙程度評(píng)級(jí)和康復(fù)治療效果評(píng)分具有重要的臨床意義。本文通過文獻(xiàn)查閱的方法，對(duì)近年來大鼠行進(jìn)行為的評(píng)價(jià)方法及典型應(yīng)用的研究現(xiàn)狀進(jìn)行綜合分析與評(píng)述，以期為相關(guān)研究者提供必要的參考。

大鼠；行進(jìn)行為；評(píng)價(jià)

大鼠是生命科學(xué)研究中最常用的模型生物之一，大鼠的運(yùn)動(dòng)行為(motion)主要包括行進(jìn)、姿勢(shì)維持、理毛、抓握、探索等。行進(jìn)行為(locomotion，又譯為“移動(dòng)行為”)是運(yùn)動(dòng)行為的一種表現(xiàn)形式，特指從此處到達(dá)彼處的動(dòng)作[1]，需要感覺系統(tǒng)和運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)高度協(xié)調(diào)，大腦皮層、基底神經(jīng)節(jié)、小腦等中樞和各種姿勢(shì)反射共同參與才能完成[2]。該行為作為一種評(píng)價(jià)指標(biāo)被廣泛用于中樞神經(jīng)損傷、神經(jīng)退行性疾病、運(yùn)動(dòng)性疲勞程度的判斷等眾多研究領(lǐng)域[3-6]。

1　大鼠行進(jìn)行為的評(píng)價(jià)

大鼠在行進(jìn)過程中，依靠四肢支撐起身體的重量，按照固定的步序模式進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，并隨時(shí)根據(jù)外部環(huán)境調(diào)整步態(tài)來獲得較好的落地位置，以便使重心投影恰好落在移動(dòng)支撐點(diǎn)上以保持身體穩(wěn)定。因此，四肢肌肉力量、步態(tài)控制能力、肢體協(xié)調(diào)能力、平衡能力等對(duì)完成行進(jìn)行為非常重要[7]。大鼠行進(jìn)行為的評(píng)價(jià)方法正是基于上述諸方面的相關(guān)因素來設(shè)計(jì)與建立的，常用的方法有：運(yùn)動(dòng)評(píng)價(jià)量表、運(yùn)動(dòng)學(xué)測(cè)量、動(dòng)力學(xué)測(cè)量、肌電信號(hào)測(cè)量、運(yùn)動(dòng)任務(wù)設(shè)計(jì)等幾類。

1.1運(yùn)動(dòng)評(píng)價(jià)量表

目前用于評(píng)價(jià)大鼠行進(jìn)行為的量表較多，分類細(xì)致、功能各異[8]，其中Tarlov量表和BBB量表應(yīng)用最為廣泛，主要是用于評(píng)價(jià)脊髓損傷后動(dòng)物的運(yùn)動(dòng)功能。Tarlov量表始于上世紀(jì)50年代并沿用至今，內(nèi)容主要包括關(guān)節(jié)活動(dòng)度、能否行走、跑步等[9]，適合于靈長(zhǎng)類哺乳動(dòng)物的運(yùn)動(dòng)行為評(píng)價(jià)，對(duì)于嚙齒類動(dòng)物的適用度較低。之后有人對(duì)該量表進(jìn)行了改良，改良后的Tarlov量表評(píng)價(jià)內(nèi)容更加細(xì)化，評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)分為6個(gè)等級(jí)，即：0級(jí)，后肢無活動(dòng)，不能負(fù)重；1級(jí)，后肢可見活動(dòng)，但不能負(fù)重；2級(jí)，后肢活動(dòng)頻繁或有力，不能負(fù)重；3級(jí)，后肢可支持體重，能走1～2步；4級(jí)，可行走，僅有輕度障礙；5級(jí)，行走正常[10]。BBB量表是一種可用于大鼠綜合運(yùn)動(dòng)功能評(píng)價(jià)的量表，由Basson、Beattle和Bresnahan三人于1995年制定，主要內(nèi)容涉及能活動(dòng)的關(guān)節(jié)數(shù)目及其活動(dòng)程度、能否支持體重、前后肢協(xié)調(diào)性、四肢活動(dòng)情況、尾部位置和軀干穩(wěn)定程度等[11]，共分為22個(gè)等級(jí)。隨著計(jì)算機(jī)科學(xué)的發(fā)展，現(xiàn)已開發(fā)出專門的軟件用來協(xié)助收集和計(jì)算BBB量表的數(shù)據(jù)，使實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理與分析過程更加簡(jiǎn)便準(zhǔn)確[12]。相對(duì)于BBB量表而言，Tarlov量表具有分級(jí)少、評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)簡(jiǎn)潔等優(yōu)點(diǎn)，但在進(jìn)行損傷恢復(fù)程度的評(píng)價(jià)時(shí)不能很好體現(xiàn)恢復(fù)的漸進(jìn)性。

除上述量表外，還有聯(lián)合行為評(píng)分量表(CBS)、均值結(jié)合量表(ACOS)以及前肢運(yùn)動(dòng)量表(FLS)等[13-15]?？傮w來講，運(yùn)動(dòng)量表的優(yōu)點(diǎn)是所需時(shí)間短、測(cè)量?jī)x器簡(jiǎn)單且能評(píng)價(jià)大鼠從損傷狀態(tài)恢復(fù)到正常狀態(tài)的絕大部分行進(jìn)行為等級(jí)[16]；缺點(diǎn)是只能對(duì)大鼠行進(jìn)行為作半定量描述。鑒于各類損傷對(duì)行進(jìn)行為的影響存在較大的差異性，為彌補(bǔ)單一量表存在評(píng)價(jià)結(jié)果精確度偏低的不足[17]，建議將多種評(píng)分方法聯(lián)合使用提高評(píng)價(jià)的準(zhǔn)確性[18]。此外，為了避免用眼睛觀察容易忽略大鼠一些細(xì)微的行為變化以及實(shí)驗(yàn)人員觀察對(duì)大鼠產(chǎn)生“二次應(yīng)激”，在使用量表來評(píng)價(jià)行進(jìn)行為時(shí)可先使用錄像設(shè)備記錄，再通過觀看視頻進(jìn)行評(píng)分。

1.2運(yùn)動(dòng)學(xué)測(cè)量

運(yùn)動(dòng)學(xué)測(cè)量是通過研究動(dòng)物運(yùn)動(dòng)時(shí)的空間位置變化來描述動(dòng)物行進(jìn)行為特征的，其本質(zhì)是對(duì)動(dòng)物行進(jìn)行為的定量和詳細(xì)描述。該方法是大鼠行進(jìn)行為評(píng)價(jià)中常用且非常重要的研究手段之一，測(cè)量的主要參數(shù)包括：步態(tài)和肢體、軀干、肢段的距離與角度等[19]。步態(tài)是構(gòu)成大鼠行進(jìn)行為的基本要素，步態(tài)指標(biāo)多種多樣，主要分為時(shí)間特征指標(biāo)、空間特征指標(biāo)以及時(shí)空特征指標(biāo)；其中時(shí)間特征指標(biāo)包括步態(tài)周期(gait cycle)、支撐相(stance phase)、擺動(dòng)相(swing phase)以及支撐系數(shù)(duty factor)。步態(tài)周期意指大鼠同一只腳爪連續(xù)兩次觸地的時(shí)間過程。根據(jù)腳爪在步行時(shí)的位置可分為支撐相和擺動(dòng)相[20]。支撐相指單只腳爪在一個(gè)步態(tài)周期中與地面接觸的持續(xù)時(shí)間；擺動(dòng)相指單只腳爪在一個(gè)步態(tài)周期中離開地面的持續(xù)時(shí)間；支撐系數(shù)是指支撐相與步態(tài)周期之比，此值的增大或減小都表明存在步態(tài)代償?shù)那闆r。例如在單側(cè)代償?shù)那闆r下，患側(cè)肢體的支撐系數(shù)減小，對(duì)側(cè)肢體的支撐系數(shù)增大(如跛行步態(tài))；在雙側(cè)代償?shù)那闆r下，兩側(cè)肢體的支撐系數(shù)均增大(如拖行步態(tài))；跛行和拖行步態(tài)都能減小患肢承受的壓力[21]。正常情況下，大鼠后肢的支撐相占步態(tài)周期的65%，前肢的支撐相占步態(tài)周期的60%(見圖 1)。空間特征指標(biāo)包括步幅(stride length)、步長(zhǎng)(step length)和步寬(step width)。其中步幅為一腳爪著地至同一腳爪再次著地的距離；步長(zhǎng)為一腳爪著地至對(duì)側(cè)腳爪著地的距離；步寬指兩腳爪中心點(diǎn)或重力點(diǎn)之間的水平距離[22]。步幅與步長(zhǎng)兩者極易混淆，研究者要注意區(qū)別。步速是步態(tài)最重要的時(shí)空特征指標(biāo)，它是影響步態(tài)周期的重要參數(shù)[23]。大鼠在行進(jìn)時(shí)隨著步速增加，步態(tài)周期縮短，擺動(dòng)相的時(shí)間基本不變，而支撐相的時(shí)間明顯縮短，支撐相時(shí)間的改變又會(huì)對(duì)施于地面力和力的作用時(shí)間造成相應(yīng)的影響[24-25]。根據(jù)大鼠行進(jìn)步速的不同，可將其基本步態(tài)分為行走(walking)、慢跑(trotting)和奔跑(galloping)三種形式。

注：橫坐標(biāo)代表了大鼠步態(tài)周期的百分比。圖中虛線表示步態(tài)周期中的某個(gè)瞬間，虛線上面有該時(shí)刻大鼠四肢位置的示意圖。圖1　一個(gè)步態(tài)周期中大鼠四肢的支撐相和擺動(dòng)相比例及四肢位置變化情況Note. The horizontal coordinate represents the percentage of gait cycle of rats. Dashed lines indicate a moment in time in the gait cycle, which is depicted by the rat drawing above each line.Fig.1　The distribution of stance phase and swing phase as well as the position of the limbs in a gait cycle

最早人們是通過拍照的方式來進(jìn)行步態(tài)測(cè)量，隨著計(jì)算機(jī)、攝像、傳感和多媒體同步技術(shù)的發(fā)展，錄像法已成為運(yùn)動(dòng)學(xué)測(cè)量最常用的手段之一[26]。當(dāng)大鼠在地面上行進(jìn)時(shí)，攝像機(jī)可放置在大鼠的側(cè)面、后面或利用透明地面提供腹側(cè)觀，以便能清楚地觀察大鼠落腳的位置[27-28]，并通過對(duì)視頻進(jìn)行逐幀分析獲得步態(tài)參數(shù)(見圖2)。在對(duì)某些運(yùn)動(dòng)參數(shù)(如距離等)進(jìn)行測(cè)定時(shí)，還可通過食物獎(jiǎng)勵(lì)等辦法訓(xùn)練動(dòng)物沿直線行進(jìn)，以便提高測(cè)量的準(zhǔn)確性[12]，但也有人認(rèn)為，該方法可能會(huì)因大鼠克服四肢功能紊亂或忍受疼痛來獲得食物，而導(dǎo)致其行進(jìn)行為的改變[29]。步態(tài)分析法中也有將大鼠的前后肢分別用紅綠墨水染色，令其通過一段長(zhǎng)100 cm、寬7 cm覆有白紙的跑道，記錄8個(gè)以上連續(xù)腳印，并對(duì)大鼠爪印、步幅、腳間距等參數(shù)進(jìn)行分析的方法[30-31]。但由于墨汁的染色在每個(gè)實(shí)驗(yàn)中甚至每步中并不完全一致，導(dǎo)致爪印區(qū)域可變性很高，對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生一定影響。目前，已有很多設(shè)備(如Catwalk、DigiGait和Treadscan步態(tài)分析系統(tǒng)等)能夠直接獲取大鼠在行進(jìn)過程中的多個(gè)步態(tài)指標(biāo)，并進(jìn)行自動(dòng)處理和分析[32]，減少了主觀因素對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響，使測(cè)量的精準(zhǔn)度和效率大大提高。以Catwalk步態(tài)分析系統(tǒng)為例，其主要由內(nèi)置熒光燈泡的感應(yīng)玻璃板、玻璃板下的高速攝像機(jī)、數(shù)據(jù)傳輸與轉(zhuǎn)換系統(tǒng)以及含Catwalk數(shù)據(jù)分析軟件的高性能計(jì)算機(jī)構(gòu)成。當(dāng)大鼠在玻璃板上行進(jìn)時(shí)，其腳爪與玻璃板接觸會(huì)使由熒光燈泡發(fā)出的熒光產(chǎn)生反射，玻璃板下的高速攝像機(jī)捕捉到大鼠腳爪產(chǎn)生的熒光反射(通常每秒100～150幀)，并通過數(shù)據(jù)傳輸與轉(zhuǎn)換系統(tǒng)傳輸?shù)礁咝阅苡?jì)算機(jī)內(nèi)，進(jìn)行處理和分析[33]。上述步態(tài)分析系統(tǒng)需要配備有高速攝像機(jī)、動(dòng)物跑臺(tái)和配套的軟件分析系統(tǒng)，這些儀器設(shè)備價(jià)格昂貴，限制了其推廣與應(yīng)用。此外，用兩種測(cè)量原理相似的步態(tài)分析系統(tǒng)對(duì)同一批大鼠相同指標(biāo)進(jìn)行測(cè)量時(shí)發(fā)現(xiàn)，所得結(jié)果并不一致，提示測(cè)量方法的微小差異會(huì)對(duì)大鼠的運(yùn)動(dòng)學(xué)測(cè)量結(jié)果產(chǎn)生一定的影響[34]。

圖2　利用錄像法捕捉大鼠行進(jìn)過程中的步態(tài)參數(shù)Fig.2　Capturing the gait parameters during rat locomotion by digital camera

大鼠肢體和肢段的距離、角度的測(cè)量一般采用關(guān)節(jié)追蹤系統(tǒng)，需預(yù)先在大鼠關(guān)節(jié)處皮膚上進(jìn)行標(biāo)記；但皮膚標(biāo)記點(diǎn)容易隨著關(guān)節(jié)相對(duì)位置的變化而移動(dòng)，導(dǎo)致關(guān)節(jié)定位誤差，尤其是當(dāng)大鼠軀體蜷縮時(shí)會(huì)使相鄰兩個(gè)關(guān)節(jié)出現(xiàn)位置重合現(xiàn)象。因此，除踝關(guān)節(jié)的測(cè)量結(jié)果外，其他關(guān)節(jié)的測(cè)量結(jié)果均不準(zhǔn)確。目前已有實(shí)驗(yàn)室用單一平面X射線攝影術(shù)捕捉大鼠的肢體、軀干、肢段的距離與角度等指標(biāo)。利用該技術(shù)能清晰記錄大鼠運(yùn)動(dòng)時(shí)四肢位置的變化情況[35]，但其不足之處在于只能獲取大鼠行進(jìn)過程中矢狀面的運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù)。如果能應(yīng)用多平面的X射線攝影術(shù)，就能顯著提高測(cè)量的準(zhǔn)確性，并能用來進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)的3D研究[36]。

1.3動(dòng)力學(xué)測(cè)量

動(dòng)力學(xué)測(cè)量主要通過分析各種力學(xué)特征的變化來評(píng)價(jià)大鼠行進(jìn)行為，在運(yùn)動(dòng)障礙性疾病以及仿生學(xué)研究中運(yùn)用較為普遍[37-38]。在進(jìn)行動(dòng)力學(xué)測(cè)量前，可預(yù)先將肌力傳感器或張力傳感器植入大鼠的肌腱、骨表面或被放置在體表[37]，也可利用測(cè)力板測(cè)量大鼠行進(jìn)中地面反作用力[38]。早期的測(cè)力板只能提供一個(gè)方向的力[39]，現(xiàn)在已有可提供大鼠行進(jìn)過程中X、Y、Z三個(gè)方向力的測(cè)力板[40]。該方法能夠精確地量化大鼠行進(jìn)行為的力學(xué)變化參數(shù)，但需要與其他評(píng)估方法聯(lián)用(如運(yùn)動(dòng)學(xué)測(cè)量)才能全面評(píng)價(jià)大鼠的行進(jìn)行為。

在進(jìn)行動(dòng)力學(xué)測(cè)量時(shí)，大鼠在開放的環(huán)境中運(yùn)動(dòng)其行進(jìn)行為最為自然，但常常需要等待較長(zhǎng)時(shí)間大鼠才能正確的通過測(cè)力板，為此，研究者多將大鼠置于跑臺(tái)或通道中進(jìn)行動(dòng)力學(xué)測(cè)量。但在跑臺(tái)或通道中運(yùn)動(dòng)是否會(huì)對(duì)大鼠產(chǎn)生一定的壓力？該壓力是否又會(huì)對(duì)大鼠行進(jìn)行為產(chǎn)生一定的影響，則需進(jìn)一步的研究。

1.4肌電信號(hào)測(cè)量

大鼠行進(jìn)過程中可通過測(cè)量某些肌肉收縮時(shí)所產(chǎn)生的電信號(hào)來定量分析肌肉活動(dòng)與行進(jìn)行為之間的關(guān)系，這種方法也被稱為肌電圖(EMG)法，是評(píng)估神經(jīng)肌肉活動(dòng)能力常采用的一種方法[41]。利用該方法可以識(shí)別損傷或恢復(fù)后的肌電模式與正常模式之間的偏差，以此作為評(píng)估治療效果的依據(jù)，在研究行進(jìn)過程中特定肌肉的激活程度和激活順序方面也具有重要意義[42]。在運(yùn)動(dòng)生理學(xué)研究中此方法也可被用來評(píng)估肌肉活動(dòng)水平、肌肉疲勞程度以及動(dòng)作的協(xié)調(diào)性等。然而這種方法也存在某些局限或不足，如電極和相關(guān)設(shè)備植入時(shí)對(duì)肌肉造成的損傷會(huì)影響動(dòng)物正常的行進(jìn)行為；由于機(jī)體存在大量跨關(guān)節(jié)肌，同類別行進(jìn)行為可以通過不同肌群的募集來實(shí)現(xiàn)，使參與活動(dòng)的肌肉范圍擴(kuò)大；還有肌電圖只能反映參與工作肌肉的激活程度，卻不能反映肌肉收縮力量的大小等[43]。近年來，研究者發(fā)明出可貼在記錄肌肉表面皮膚上的電極片，用來測(cè)量整塊肌肉的肌電活動(dòng)，這種無創(chuàng)肌電的記錄技術(shù)已被用于人體運(yùn)動(dòng)行為的研究之中[44]。

1.5運(yùn)動(dòng)任務(wù)設(shè)計(jì)

通過一定的技能訓(xùn)練讓大鼠掌握某些運(yùn)動(dòng)技能，然后在其完成運(yùn)動(dòng)任務(wù)前后進(jìn)行評(píng)價(jià)，該方法在行進(jìn)行為的研究中也被廣泛使用。例如，通過改變跑臺(tái)的速度、坡度來進(jìn)行運(yùn)動(dòng)任務(wù)的設(shè)計(jì)。由于跑臺(tái)的速度和坡度可被隨意控制，因此在跑臺(tái)上實(shí)施大鼠行進(jìn)行為的測(cè)量比在地面上更為精確、可控[45]。此外，通過一定的技能訓(xùn)練，大鼠還可以執(zhí)行更為復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)任務(wù)，如爬梯、平衡木行走或爬繩等，也可通過改變兩根梯柱間的距離和平衡木的寬度來提高運(yùn)動(dòng)任務(wù)的難度系數(shù)[30,46]；還可依據(jù)不同個(gè)體的運(yùn)動(dòng)潛能、不同的測(cè)試目的以及測(cè)量方法設(shè)計(jì)出不同的運(yùn)動(dòng)任務(wù)。常見的運(yùn)動(dòng)任務(wù)有網(wǎng)格測(cè)試(grid-walking test)、轉(zhuǎn)棒測(cè)試(rota-rod test)、爬桿測(cè)試(pole test)、曠場(chǎng)行走測(cè)試(open field walking test)以及跑臺(tái)測(cè)試(treadmill test)等。在大鼠執(zhí)行運(yùn)動(dòng)任務(wù)時(shí)，也可同步進(jìn)行力學(xué)與肌電的測(cè)量，對(duì)各種運(yùn)動(dòng)參數(shù)進(jìn)行綜合評(píng)分[47]。

2　典型大鼠行進(jìn)行為評(píng)價(jià)的應(yīng)用舉例

2.1帕金森病模型大鼠的行進(jìn)行為評(píng)價(jià)

帕金森病(Parkinson disease，PD)是一種神經(jīng)系統(tǒng)退行性疾病，主要病理性改變?yōu)楹谫|(zhì)致密部多巴胺(dopamine，DA)能神經(jīng)元變性、壞死，紋狀體DA投射減少，引發(fā)黑質(zhì)-紋狀體通路對(duì)基底神經(jīng)節(jié)的調(diào)節(jié)功能紊亂[48]。運(yùn)動(dòng)功能障礙是帕金森病人的臨床特征之一，主要表現(xiàn)為靜止性震顫、肌僵直、運(yùn)動(dòng)徐緩以及姿勢(shì)步態(tài)異常等。行進(jìn)行為評(píng)價(jià)常被用來判斷PD動(dòng)物模型運(yùn)動(dòng)功能障礙的程度，作為評(píng)估PD病理狀態(tài)以及藥物和康復(fù)治療效果的依據(jù)[49-52]。前文提到的各類大鼠行進(jìn)行為的評(píng)價(jià)方法均可用于PD大鼠模型[53]。運(yùn)動(dòng)學(xué)測(cè)量中多采用步態(tài)分析法檢測(cè)PD大鼠姿勢(shì)步態(tài)異常、步態(tài)控制能力和四肢協(xié)調(diào)性減弱等表現(xiàn)[54]。運(yùn)動(dòng)任務(wù)設(shè)計(jì)法在PD模型大鼠行進(jìn)行為評(píng)價(jià)中的運(yùn)用更為普遍，如：網(wǎng)格測(cè)試、轉(zhuǎn)棒測(cè)試、爬桿測(cè)試、曠場(chǎng)行走測(cè)試等；其中網(wǎng)格測(cè)試通過觀察四肢滑落次數(shù)、腳步數(shù)、移動(dòng)距離、啟動(dòng)時(shí)間等指標(biāo)來評(píng)估PD大鼠肢體感覺運(yùn)動(dòng)功能[55-56]；轉(zhuǎn)棒測(cè)試通過記錄在轉(zhuǎn)棒上停留的時(shí)間來評(píng)價(jià)PD大鼠的平衡能力和四肢控制能力；還可通過爬桿測(cè)試、曠場(chǎng)行走測(cè)試評(píng)價(jià)PD大鼠四肢協(xié)調(diào)能力和步態(tài)控制能力[57]。

2.2脊髓損傷模型大鼠的行進(jìn)行為評(píng)價(jià)

脊髓損傷(spinal cord injury，SCI)是指由各種原因引起的脊髓結(jié)構(gòu)、功能的損害[58]。運(yùn)動(dòng)、感覺和自主神經(jīng)功能障礙是SCI后主要的臨床表現(xiàn)，以上功能的恢復(fù)也是SCI康復(fù)最重要的目的，特別是行進(jìn)行為功能的恢復(fù)對(duì)于患者生活自理程度和生活質(zhì)量的提高至關(guān)重要[59-60]。因此，對(duì)SCI病人行進(jìn)功能障礙程度評(píng)級(jí)和康復(fù)后行進(jìn)功能恢復(fù)程度評(píng)分具有重要的臨床意義。運(yùn)動(dòng)評(píng)價(jià)量表在SCI模型大鼠行進(jìn)行為的評(píng)價(jià)中應(yīng)用最為普遍，主要包括Tarlov量表和BBB量表[60-63]。Tarlov量表通過檢測(cè)體重支撐能力和四肢運(yùn)動(dòng)功能來評(píng)價(jià)SCI大鼠行進(jìn)行為障礙；BBB量表通過觀察關(guān)節(jié)活動(dòng)范圍與幅度、能否支持體重、前后肢協(xié)調(diào)性、四肢活動(dòng)情況、尾部位置和軀干穩(wěn)定程度等來評(píng)估SCI大鼠肢體協(xié)調(diào)性、步態(tài)控制能力和四肢運(yùn)動(dòng)功能。步態(tài)分析法在SCI大鼠行進(jìn)行為的評(píng)價(jià)中也在使用，主要通過檢測(cè)大鼠步態(tài)周期、支撐相、擺動(dòng)相等指標(biāo)的變化來評(píng)價(jià)SCI大鼠行進(jìn)行為障礙。此外，運(yùn)動(dòng)任務(wù)設(shè)計(jì)法中諸如網(wǎng)格測(cè)試、爬桿測(cè)試、曠場(chǎng)測(cè)試和跑臺(tái)測(cè)試等在SCI的大鼠行進(jìn)行為障礙評(píng)價(jià)中常被運(yùn)用[64]。SCI大鼠行進(jìn)行為障礙的評(píng)價(jià)中常常將幾種方法結(jié)合使用，例如將大鼠置于曠場(chǎng)中進(jìn)行BBB量表評(píng)分或?qū)⒋笫笾糜谂芘_(tái)上進(jìn)行步態(tài)分析。

2.3運(yùn)動(dòng)性疲勞模型大鼠的行進(jìn)行為評(píng)價(jià)

運(yùn)動(dòng)性疲勞指身體機(jī)能生理過程不能持續(xù)在特定水平和/或整體不能維持預(yù)定的運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度的一種現(xiàn)象[65]，其主要表現(xiàn)形式是運(yùn)動(dòng)能力下降。跑臺(tái)運(yùn)動(dòng)是建立大鼠運(yùn)動(dòng)性疲勞模型常用的方法之一，通過行進(jìn)行為評(píng)價(jià)(如：步速減慢、步態(tài)改變、身體穩(wěn)定與協(xié)調(diào)性下降等)可以判斷其疲勞程度；也可通過觀察大鼠能否維持原強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)、短時(shí)間休息或降低運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度后大鼠能否繼續(xù)運(yùn)動(dòng)、刺激頻率、刺激時(shí)間等對(duì)運(yùn)動(dòng)疲勞程度進(jìn)行評(píng)價(jià)[66]。但這些評(píng)價(jià)方法存在著指標(biāo)較單一、僅能定性、不能定量等不足，獲得的信息也無法精確地反映大鼠的疲勞程度。如果能利用數(shù)理統(tǒng)計(jì)學(xué)方法，定量分析跑臺(tái)運(yùn)動(dòng)過程中大鼠行進(jìn)行為的變化規(guī)律，篩選出有效的指標(biāo)，建立大鼠運(yùn)動(dòng)疲勞程度的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，則能為實(shí)現(xiàn)大鼠運(yùn)動(dòng)疲勞行為學(xué)特征的量化評(píng)價(jià)提供更加有價(jià)值的參考。

3　小結(jié)

行進(jìn)行為是大鼠運(yùn)動(dòng)行為的一種表現(xiàn)形式，由支撐相和擺動(dòng)相組成的步態(tài)周期是行進(jìn)行為的基本構(gòu)成。行進(jìn)行為的評(píng)價(jià)方法較多，每種方法都有優(yōu)勢(shì)與不足，如：運(yùn)動(dòng)評(píng)價(jià)量表和運(yùn)動(dòng)任務(wù)設(shè)計(jì)法的優(yōu)點(diǎn)是操作簡(jiǎn)單、成本低廉，其不足之處是所得結(jié)果只能定性或半定量；運(yùn)動(dòng)學(xué)測(cè)量法雖然能夠精確定量，但所得結(jié)果數(shù)據(jù)龐大，給分析工作帶來很多困難；動(dòng)力學(xué)測(cè)量和肌電信號(hào)法分別從力學(xué)和生物電的角度精確地量化大鼠行進(jìn)行為的變化參數(shù)，但還需要與其他評(píng)估方法聯(lián)用才能從整體反映大鼠的行進(jìn)行為。為此，研究者可根據(jù)自己的研究目的、研究?jī)?nèi)容以及實(shí)驗(yàn)條件等選擇最合適的評(píng)價(jià)方法，建議采用2～3種方法聯(lián)用，以利于提高行進(jìn)行為評(píng)價(jià)結(jié)果的可靠性和科學(xué)性。

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Research status of evaluation and application of locomotion in rats

JI Wei, LIU Xiao-li, QIAO De-cai*

(Exercise Physiology Laboratory, College of Physical Education and Sports, Beijing Normal University, Beijing 100875, China)

Locomotion is one of the most vital and fundamental motor behaviors in rats, which can reflect the performance and characteristics of motion in various experimental animal models, it has an important clinical significance to motor dysfunction rating and rehabilitation effect evaluation grade for developing an evaluation method and standard of locomotion in rats. This article will comprehensively analysis and review the literatures of locomotion in rats on the evaluation methodology and typical application in order to provide necessary reference for researchers.

Rat; Locomotion; Evaluation;

國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(31571221)；北京自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(5142012)。

季葦(1991-)，女，碩士研究生，專業(yè)：運(yùn)動(dòng)人體科學(xué)。Email： jiwei6088833@163.com。

喬德才(1957-)，男，博士，教授，博士生導(dǎo)師，研究方向：運(yùn)動(dòng)與神經(jīng)調(diào)控。Email： decaiq@bnu.edu.cn。

研究進(jìn)展

R-332

A

1671-7856(2016)07-0067-07

10.3969.j.issn.1671-7856.2016.07.012

2016-04-18