Forelimb stepping test software development for nigrostriatal dopamine system functionality assessment and motor parameter evaluation

Abstract

Las disfunciones motoras características de la enfermedad de Parkinson (EP) son temblores, rigidez, bradicinesia y trastornos de la marcha. Utilizamos un modelo experimental de hemiparkinsonismo en ratas macho adultas e investigamos los efectos de la administración crónica de estrógeno en la funcionalidad del sistema dopaminergico nigroestriatal. La acinesia en las patas delanteras de las ratas es análoga a la acinesia de las extremidades y problemas de marcha observados en pacientes con EP. Hemos desarrollado un software para medir los pasos de los animales, el tiempo de paso, la longitud del paso y el tiempo de inicio. La implementación hace un seguimiento de cada movimiento animal de la extremidad anterior y mide esos parametros. Realiza análisis estadísticos y presenta datos en gráficos de barras o hojas de Excel. El software se valido correlacionando los pasos por conteo manual y automático. Los animales tratados con estrógeno exhiben un mecanismo compensatorio más alto ante la disfunción motora, mejorando el número de pasos y mostrando menos bradicinesia. Ademas, hay un efecto beneficioso del estrógeno relacionado con una energía promedio mas alta que podría mejorar el tiempo de avance y la magnitud del movimiento de las extremidades anteriores. En conclusión, este desarrollo e implementación de software es una valiosa herramienta para textit in vivo inferir sobre la acinesia de la extremidad anterior. Al aplicarlo, obtenemos un nuevo enfoque sensible en el efecto del estrógeno como fármaco neuroprotector en la EP, ya que restaura el equilibrio, la movilidad, la velocidad y también disminuye la bradicinesia.

We use an experimental adult male rat model of hemiparkinsonism and investigate chronic estrogen administration effects in the functionality of the nigrostriatal dopaminergic system. Forelimb akinesia in rats is analogous to limb akinesia and gait problems seen in patients with PD. We have developed a software to test adjusting steps, stepping time, step length and initiation time. The implementation tracks each animal forelimb movement and measures those parameters. It performs statistical analysis and presents data in bar charts or Excel sheets. The software was validated by correlating manual and automated adjusting steps. Estrogen treated animals exhibit a higher compensatory mechanism to motor dysfunction, improving the number of adjusting steps and showing less bradykinesia. Also, there is a beneficial effect of estrogen related to a higher average energy that could be enhancing stepping time and forelimb movement magnitude. In conclusion, this software development and implementation is a worthy tool to in vivo infer on forelimb akinesia. By applying it, we obtain a new sensitive approach in the effect of estrogen as a neuroprotective drug in PD as it restores balance, mobility, speed and also diminishes bradykinesia.