Evaluarea funcției motorii în studiile preclinice ale bolii Parkinson
Funcția motorie este un obiectiv central al eficacității în cercetarea preclinice a bolii Parkinson (PD). Detectarea unei schimbări în mișcare, totuși, nu este același lucru cu demonstrarea efectului unui tratament. Scorurile comportamentale variază în funcție de deficiența motorie inițială, familiaritatea sarcinilor, activitatea spontană, condițiile de observare și stabilitatea modelului bolii. În studiile asupra primatelor non-umane (NHP) aceste surse de variație cântăresc mai mult, deoarece evaluarea comportamentală longitudinală implică de obicei mai mulți observatori și mai multe teste complementare.
O strategie de evaluare fiabilă a funcției motorii stabilește, prin urmare, o linie de bază reproductibilă, cuantifică domenii motorii distincte, minimizează variabilitatea legată de observator și definește în avans modul în care schimbarea comportamentală va fi citită împreună cu dovezile farmacologice și biologice.
1. Ce ar trebui să măsoare evaluarea funcției motorii în modelele cu boala Parkinson?
Disfuncția motorie parkinsoniană este multidimensională. Bradikinezia, tremorul, instabilitatea posturală, coordonarea afectată și reducerea controlului motorului fin se dezvoltă în grade diferite la animalele individuale. Niciun test comportamental nu surprinde toate aceste caracteristici sau nu separă un răspuns terapeutic semnificativ de variabilitatea comportamentală obișnuită.
În studiile preclinice, obiectivele motorii se încadrează în trei categorii complementare.
Evaluări motorii de tip cliniccaracterizează severitatea generală și modelul semnelor parkinsoniene. O scară de evaluare structurată, cum ar fi scala de evaluare PD a lui Kurlan, înregistrează tremorul, postura, mersul, echilibrul și deficiența motrică grosieră sau fină. Rezultatul este o vedere integrată a fenotipului motor, dar fiabilitatea acestuia depinde de criterii de notare clar definite și de o procedură de observare consecventă.
Evaluări motorii bazate pe sarcinimăsoară performanța în timpul unei activități standardizate. Sarcinile de apucare a hranei sau de recuperare a hranei testează capacitatea de a ajunge la, de a prinde și de a obține o recompensă. Sarcinile motorii fine descriu utilizarea membrelor, execuția mișcărilor și finalizarea sarcinilor mai detaliat. Aceste teste produc obiective cantitative specifice: recuperări cu succes, timpul de finalizare a sarcinii sau performanța fiecărei mâini.
Evaluarea mișcărilor spontane și a activitățiicaptați mișcarea în afara unei sarcini strict definite. Analiza comportamentală bazată pe video sau monitorizarea activității înregistrează activitatea locomotorie, tiparele de mișcare și schimbările în distribuția comportamentului în timp. Aceste măsurători completează evaluările clinice și obiectivele bazate pe sarcini, deși activitatea crescută în sine nu stabilește o îmbunătățire a funcției motorii parkinsoniene.
Recenzii publicate ale NHPboala Parkinsonmodelele ajung la aceeași concluzie [1,2]: sunt necesare mai multe măsuri de rezultat clinic relevante, iar strategia de evaluare trebuie să se potrivească cu întrebarea științifică.
2. Selectarea punctelor finale ale motorului potrivit pentru obiectivul studiului
Selecția efectului începe de la efectul farmacologic sau biologic dorit, nu de la disponibilitatea unui anumit test.
Pentru un tratament simptomatic destinat ameliorării bradikineziei sau a dizabilității motorii generale, o evaluare motorie structurată este adesea obiectivul principal adecvat, susținut de performanța cantitativă a sarcinii. Pentru o terapie destinată restabilirii funcției motorii fine, atingerea specifică mâinii sau performanța de apucare a alimentelor oferă o măsură mai sensibilă a deficitului vizat. Pentru intervențiile care se așteaptă să afecteze coordonarea motorie sau controlul postural, sunt adesea necesare evaluări dedicate echilibrului și mersului.
|
Metoda de evaluare
|
Principalele informații obținute
|
Considerent interpretativ important
|
|
Scala de rating PD a lui Kurlan
|
Severitatea generală și distribuția semnelor motorii parkinsoniene
|
Necesită punctaj standardizat și pregătire a observatorilor
|
|
Sarcina de apucare sau de recuperare a alimentelor
|
Mișcarea direcționată spre obiectiv, apucarea și îndeplinirea sarcinilor
|
Motivația, antrenamentul și implicarea prin recompense pot afecta rezultatele
|
|
Test de bord Brinkman
|
Preferința mâinilor și performanța motrică fină
|
Trebuie luate în considerare dominanța mâinii și diferențele de bază specifice laterale
|
|
Clasificarea forței musculare
|
Evaluarea brută a forței musculare
|
Forța nu este echivalentă cu bradikinezia sau cu funcția motorie generală
|
|
Rotația indusă de apomorfină
|
Comportament rotațional evocat farmacologic în paradigme adecvate de leziune unilaterală
|
Direcția și mărimea rotației depind de model și de răspunsul la medicament
|
|
Analiză comportamentală bazată pe video
|
Modele de mișcare și modificări comportamentale longitudinale
|
Condițiile de înregistrare și performanța algoritmului necesită un control adecvat
|
Aceste metode sunt mai degrabă complementare decât interschimbabile. O modificare a comportamentului de rotație după administrarea de apomorfină, de exemplu, nu trebuie citită automat ca o îmbunătățire a funcției motorii spontane. Recuperarea crescută a alimentelor poate reflecta, în schimb, o motivație mai bună sau un angajament în sarcină decât un câștig direct în controlul motorului fin.
Lucrările în modelele de boala Parkinson ale primatelor separă mișcarea direcționată către obiectiv de activitatea motrică anormală sau nedirijată către obiectiv atunci când sunt evaluate răspunsurile farmacologice [2,3].
O abordare practică definește un obiectiv motor primar aliniat cu ipoteza studiului și utilizează obiective secundare pentru a caracteriza natura, consistența și relevanța funcțională a efectului observat.
3. Stabilirea funcției motorii de bază înainte de tratament
Caracterizarea inițială contează mai mult în studiile NHP, deoarece performanța motrică diferă între animale înainte de inducerea bolii sau tratament.
Variația inițială provine din vârstă, preferința spontană a mâinii, experiența anterioară a sarcinii, nivelurile individuale de activitate și severitatea sau lateralitatea deficienței motorii asociate modelului. În modelele de leziuni unilaterale, diferența dintre membrele ipsilaterale și cele contralaterale este informativă, dar trebuie citită în raport cu asimetria motorie preexistentă a fiecărui animal.
O evaluare de bază ar trebui să includă observații repetate mai degrabă decât o singură măsurare. Măsurătorile repetate caracterizează variabilitatea normală în interiorul animalelor și identifică performanța instabilă înainte de alocarea tratamentului.
În cazul în care sunt utilizate obiective bazate pe sarcini, animalele ar trebui să fie familiarizate cu sarcina înainte de perioada de referință formală. Formarea ar trebui să fie standardizată, iar criteriile pentru un studiu valid, un răspuns de succes și un studiu incomplet sau care nu poate fi evaluat trebuie definite în prealabil.
Evaluarea inițială ar trebui, de asemenea, să stabilească dacă fiecare obiectiv selectat are un interval de măsurare adecvat. Un animal grav afectat poate să nu poată îndeplini o sarcină deloc, ceea ce creează un efect de podea. Un animal cu performanțe aproape normale are puțin loc pentru îmbunătățiri măsurabile, ceea ce creează un efect de plafon.
Când diferențele inițiale rămân după screening, randomizarea și analiza statistică ar trebui să țină cont de variabilele cele mai relevante pentru ipoteza studiului: scorul motor de bază, partea leziunii, severitatea bolii sau performanța sarcinii, în funcție de proiect. Metoda trebuie specificată înainte de deblocare și ar trebui să reflecte structura datelor cu măsuri repetate.
În studiile mici NHP, traiectorii individuale merită o atenție deosebită. Grup înseamnă diferențe substanțiale obscure în severitatea bolii sau tiparele de răspuns atunci când numărul de animale este limitat.
4. Îmbunătățirea consistenței observatorilor și a calității datelor comportamentale
Variabilitatea dependentă de observator este o provocare recunoscută în evaluarea comportamentului motor. Chiar și cu aceeași scară, diferiți observatori interpretează severitatea tremorului, bradikineziei, posturii sau mișcării spontane în mod diferit, iar același observator poate varia în modul în care sunt aplicate criteriile în sesiuni.
Analizele primatelor tratate cu MPTP pledează pentru evaluarea comportamentală standardizată, inclusiv evaluarea oarbă și înregistrările video care pot fi revizuite [2,3].
Mai multe măsuri îmbunătățesc consistența.
Standardizați definițiile operaționale.Fiecare scor necesită o definiție comportamentală explicită și, acolo unde este cazul, exemple de criterii care separă nivelurile de severitate adiacente. Termeni precum „deficiență ușoară” sau „mișcare redusă” nu ar trebui lăsați la interpretarea individuală.
Antrenează și calibrează observatorii.Înainte de notarea oficială, observatorii evaluează un set comun de înregistrări reprezentative, apoi revizuiesc diferențele și clarifică regulile de punctare.
Evaluări oarbe acolo unde este posibil.Observatorii nu ar trebui să cunoască alocarea tratamentului sau răspunsul așteptat atunci când atribuie scorurile comportamentale. Orbirea reduce riscul ca așteptările să modeleze evaluările subiective.
Standardizați mediul de observație.Ora zilei, durata observării, poziția de înregistrare, condițiile de mediu, procedurile de manipulare și activitatea relevantă de pre-evaluare ar trebui controlate în măsura în care este posibil. Când efectele farmacologice sunt dependente de timp, intervalul dintre dozare și testarea comportamentală trebuie prespecificat.
Folosiți recenzia video și notarea independentă.Evaluările înregistrate pot fi revizuite, punctate independent și auditate atunci când apar discrepanțe și ajută la separarea evenimentelor tranzitorii de schimbările persistente.
Cuantificați acordul.Consecvența observatorului ar trebui evaluată cu o măsură de acord sau de fiabilitate adecvată punctului final și tipului de date. Scalele de rating ordinale necesită de obicei statistici ponderate privind acordurile; măsurile continue necesită de obicei corelarea intraclasă sau o altă metodă adecvată. Măsurile de fiabilitate ar trebui citite împreună cu amploarea și modelul dezacordului, nu ca un substitut pentru procedurile de punctare solide.
Analiza comportamentală automată sau asistată de inteligență artificială reduce unele forme de variabilitate manuală a punctajului și facilitează măsurarea longitudinală sistematică. Automatizarea nu înlătură necesitatea validării: acuratețea urmăririi, observațiile lipsă, schimbările în condițiile camerei și relația dintre caracteristicile extrase și comportamentul motor relevant clinic, toate necesită atenție.
5. Interpretarea efectelor tratamentului în raport cu variabilitatea modelului
O modificare asociată tratamentului a unui obiectiv motor nu este în sine o dovadă a eficacității terapeutice. Interpretarea depinde de amploarea, consistența, momentul și specificitatea răspunsului.
În primul rând, direcția schimbării trebuie să se potrivească cu punctul final. Un scor de evaluare parkinsonian mai scăzut indică o îmbunătățire atunci când scala codifică scoruri mai mari drept dizabilitate mai mare. Creșterea activității locomotorii sau o modificare a numărului de rotații nu are loc, fără o înțelegere a comportamentului de bază și a mecanismului farmacologic.
În al doilea rând, răspunsul trebuie citit în raport cu variabilitatea așteptată a modelului. Lucrările pe macaci tratați cu MPTP arată că severitatea bolii și stabilitatea simptomelor variază în funcție de răspunsurile individuale la inducerea modelului [3]. Un efect aparent al tratamentului este greu de interpretat dacă afectarea motrică nu s-a stabilizat înainte de începerea tratamentului.
În al treilea rând, modelele temporale contează. O îmbunătățire rapidă după dozare este în concordanță cu un efect simptomatic; o schimbare susținută în cadrul evaluărilor repetate oferă dovezi diferite. Niciun model nu stabilește singur modificarea bolii. Afirmațiile despre neuroprotecție sau modificarea bolii necesită dovezi suplimentare, potrivite mecanismului și designului studiului.
În al patrulea rând, constatările trebuie să fie examinate în cadrul unor obiective complementare. Dacă o scală de evaluare se îmbunătățește în timp ce performanța sarcinii rămâne neschimbată, investigatorii ar trebui să se întrebe dacă discrepanța reflectă sensibilitatea, implicarea sarcinii sau domeniul motor specific care este măsurat. Dacă activitatea locomotorie crește fără îmbunătățirea mișcării direcționate către obiectiv, activarea nespecifică sau comportamentul motor anormal merită luată în considerare.
În cele din urmă, datele lipsă și îndeplinirea sarcinilor incomplete necesită o citire atentă. Un animal care nu reușește să îndeplinească o sarcină poate fi incapabil să efectueze mișcarea necesară, să nu dorească să se angajeze sau să fie afectat de factori care nu au legătură. Excluderea unor astfel de observații fără reguli prespecificate influențează efectul aparent al tratamentului.
Prin urmare, o citire defensabilă a eficacității se bazează pe obiectivul primar prespecificat, măsurile comportamentale de sprijin, severitatea inițială, stabilitatea longitudinală și dovezile farmacologice sau biologice relevante.
6. Alinierea evaluării funcției motorii cu modelul bolii Parkinson
DiferitModele PDreproduce diferite aspecte ale bolii și se potrivesc diferitelor întrebări de cercetare. Modelele bazate pe MPTP sunt utilizate pe scară largă pentru a studia disfuncția motorie parkinsoniană și răspunsurile la tratament simptomatic. Alte abordări, inclusiv manipularea genică direcționată, se adresează mecanismelor legate de riscul genetic sau de procese patologice specifice. Debutul, severitatea, stabilitatea și răspunsul la tratament diferă între aceste modele și nu ar trebui presupuse echivalente [1,2].
Selectarea punctului final reflectă caracteristicile modelului. Un model de leziune unilaterală este potrivit în special pentru afectarea motorie specifică laterală, preferința mâinii sau rotația indusă farmacologic. Un model care produce o disfuncție motrică mai largă necesită o evaluare mai completă a mersului, echilibrului, tremorului, posturii și activității spontane.
Programul de evaluare ar trebui să urmeze evoluția așteptată a bolii. Observațiile timpurii caracterizează dezvoltarea simptomelor; măsurătorile repetate în timpul unei faze stabile evaluează efectele tratamentului. O linie de bază stabilă ar trebui să se bazeze pe criterii prestabilite, nu pe o presupunere că simptomele s-au stabilizat după un interval fix.
Punctele finale motorii ar trebui să fie legate de mecanismul de acțiune propus. Terapiile simptomatice dopaminergice, intervențiile destinate restabilirii funcției circuitului și strategiile de modificare a bolii necesită combinații diferite de măsurare comportamentală și biologică. Niciun test comportamental nu stabilește toate aceste efecte.
7. Integrarea parametrilor motori în studiile NHP privind boala Parkinson la Prisys
SNC-ul Prisys cercetează mai multe metode de evaluare motorie utilizate în studiile NHP privind boala Parkinson: scara de evaluare a PD a lui Kurlan, sarcinile de apucare a alimentelor, testul de bord Brinkman, gradarea forței musculare și analiza rotației induse de apomorfină. Aceleași materiale plasează alături de evaluarea comportamentalăImagistica PETși obiectivele patologice în dezvoltarea modelului de boala Parkinson.
Aceste metode sprijină selecția obiectivului în funcție de modelul și obiectivul studiului. Un studiu axat pe deficiența motrică fină ar putea combina o sarcină specifică mâinii cu evaluări motorii structurate; un studiu care implică disfuncția motorie unilaterală ar putea adăuga performanță laterală și rotație evocată farmacologic acolo unde este adecvat din punct de vedere științific.
Observație standardizată → Punctare oarbă → Evaluare independentă → Evaluare a fiabilității
Prisys'Program de cercetare bazat pe AAVinclude scala de evaluare a lui Kurlan, testarea motricității fine, evaluarea echilibrului șiAnaliză comportamentală bazată pe inteligență artificială. Studiul se referă la domeniul motor țintă, caracteristicile de bază, programul de observare, procedurile de punctare și relația dintre rezultatele comportamentale și alte măsuri ale răspunsului la tratament.
Concluzie
Evaluarea fiabilă a funcției motorii în studiile preclinice privind boala Parkinson se bazează pe patru decizii: potrivirea obiectivelor cu ipoteza terapeutică, caracterizarea performanței de bază, controlul variabilității observatorului și citirea modificărilor asociate tratamentului față de variabilitatea specifică modelului și în interiorul animalelor.
Evaluările motorii structurate, combinate cu evaluări bazate pe sarcini și cu analiza comportamentală longitudinală, acolo unde este cazul, descriu funcția motrică mai complet decât orice măsură unică. Citite împreună cu dovezile farmacologice și biologice, ele susțin o evaluare mai riguroasă a răspunsului terapeutic și reduc riscul de supracitere a schimbărilor comportamentale.
Întrebări frecvente
Î: Ce teste ale funcției motorii sunt utilizate în studiile preclinice privind boala Parkinson?
R: Alegerea depinde de obiectivul studiului. Scalele structurate de evaluare motorie evaluează semnele parkinsoniene generale, sarcinile de apucare a alimentelor și motorii fine cuantifică performanța direcționată către obiective, iar monitorizarea activității caracterizează mișcarea spontană. Măsurile complementare oferă o imagine mai completă decât orice test.
Î: Cum poate fi redusă variabilitatea observatorilor în studiile NHP pentru boala Parkinson?
R: Folosiți definiții explicite de punctare, condiții standardizate de observare, pregătire a observatorilor, evaluări orbite și înregistrări video care pot fi revizuite acolo unde este cazul. Acordul între evaluatori ar trebui cuantificat cu metode potrivite pentru obiectivul final.
Î: De ce este importantă funcția motorie inițială atunci când se evaluează eficacitatea medicamentului?
R: Măsurătorile de bază identifică asimetria motorie preexistentă, diferențele de severitate a bolii și efectele de podea sau tavan. Observațiile de bază repetate separă, de asemenea, modificarea asociată tratamentului de variabilitatea obișnuită în interiorul animalelor.
Î: Activitatea locomotorie crescută demonstrează o îmbunătățire a funcției motorii ale bolii Parkinson?
R: Nu neapărat. Activitatea crescută poate reflecta o mișcare îmbunătățită, stimulare nespecifică sau comportament motor anormal. Citirea depinde de modelul de mișcare, de ipoteza studiului și de obiectivele funcționale de sprijin.
Î: Cum ar trebui selectate obiectivele motorii pentru modelele NHP pentru boala Parkinson?
R: Selectați obiectivele în funcție de fenotipul modelului, mecanismul terapeutic intenționat și obiectivul principal al studiului. Severitatea bolii, lateralitatea, fezabilitatea sarcinii, sensibilitatea de măsurare și tratamentul planificat și programul de observare toate influențează alegerea.
Referințe
- Capitanio JP, Emborg ME. Modele de primate non-umane ale bolii Parkinson.Jurnalul ILAR. 2007;48(4):339-355. https://doi.org/10.1093/ilar.48.4.339
- Bezard E, Przedborski S. Modelarea bolii Parkinson la primate: modelul MPTP.Cold Spring Harbour Perspective în medicină. 2011;2(3):a009308. https://doi.org/10.1101/cshperspect.a009308
- Modelarea bolii Parkinson la maimuțe pentru studii translaționale: o analiză critică.Neurologie experimentală. 2014;256:133-143. https://doi.org/10.1016/j.expneurol.2013.09.014
