novembre 27, 2022

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Comment se déplace le squelette ? Nouvelle méthode de suivi pour déterminer la cinétique squelettique chez les rongeurs en mouvement libre – ScienceDaily

Comment pouvons-nous mesurer le mouvement du squelette d’un animal à fourrure lorsqu’il se déplace dans son environnement ? Des chercheurs de l’Institut Max Planck pour la neurobiologie du comportement ont développé une nouvelle méthode pour mesurer le mouvement du squelette chez les rongeurs en mouvement libre avec un nouveau niveau de précision et de détail. Il est basé sur la construction d’un modèle structurel qui calcule le mouvement d’une articulation osseuse à l’aide de principes anatomiques de base, tels que les limites de rotation de l’articulation et les vitesses auxquelles les objets peuvent se déplacer. Cette approche a été publiée dans Les voies de la nature Il ouvre une nouvelle capacité à lire comment les animaux interagissent avec leur environnement et, à mesure que le cerveau et la moelle épinière entraînent des mouvements, commencent à déchiffrer la relation entre l’activité neuronale et un comportement complexe tel que la prise de décision.

Avez-vous déjà pensé à la façon dont votre squelette bouge au cours de votre journée ? Lorsque nous réfléchissons à cette question, les images radiographiques nous viennent immédiatement à l’esprit. Mais comment mesurer le mouvement du squelette sans utiliser de rayons X chez un animal qui court ou saute et interagit avec son environnement ? Et pourquoi est-ce important? L’étude d’un animal se déplaçant librement donne un aperçu inégalé de la façon dont les animaux se comportent et prennent des décisions, par exemple lorsqu’ils évitent la prédation, trouvent des partenaires et élèvent leurs petits. Alors que de nombreuses études ont mesuré le comportement des animaux, les études mesurant les mécanismes de leur mouvement manquent. Mais comme l’activité dans le système nerveux central conduit finalement à des décisions prises par le biais de mouvements corporels, il est essentiel de mesurer ces mécanismes et de les relier à l’activité neuronale pour mieux comprendre le fonctionnement du cerveau.

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Sans appareil à rayons X, l’analyse des mouvements osseux individuels est très difficile car l’obstruction de la fourrure, de la peau et des tissus mous rend difficile l’obtention d’une mesure du mouvement squelettique. Récemment, de nombreuses méthodes avancées d’apprentissage automatique ont été capables de mesurer avec précision la posture d’un animal et même les changements dans les expressions faciales d’un animal ; Cependant, aucune des technologies actuelles n’a jusqu’à présent été en mesure de suivre les changements dans la position des os et le mouvement des articulations sous la surface visible du corps.

Des chercheurs du Département du comportement et de l’organisation cérébrale de l’Institut Max Planck pour la neurobiologie du comportement à Bonn, dirigé par Jason Kerr, ont mis au point une méthode basée sur la vidéographie pour suivre les squelettes 3D à la résolution des articulations individuelles chez les animaux non enchaînés pendant qu’ils sont dans. interagir avec leur environnement. elles ou ils Modèle anatomiquement restreint (ACM) Il est basé sur un squelette anatomiquement fondé qui déduit la mobilité squelettique d’un animal lorsqu’il se déplace librement. Avec ces données, il a été possible de mesurer le fonctionnement interne du squelette, moment par moment, alors que les animaux sautaient, marchaient, s’étiraient et couraient. Cette nouvelle approche peut être appliquée à de nombreuses espèces à fourrure telles que les souris et les rats de tailles et d’âges variés. Pour s’assurer que les données étaient correctes, les chercheurs ont travaillé avec des collègues de l’Institut Max Planck pour la cybernétique biologique et de l’Institut Max Planck pour les systèmes intelligents à Tübingen en utilisant l’IRM animale pour comparer le modèle ACM au squelette réel. dit Jason Kerr, qui a dirigé l’étude avec Jacob McKee de Tübingen. L’une des prochaines étapes consiste à combiner cette approche avec des enregistrements simultanés de neurones dans le cerveau à l’aide de microscopes miniatures multiphotons montés sur la tête développés par des chercheurs de l’Institut Max Planck de neurobiologie comportementale. Cela permettra à l’activité neuronale d’être liée exactement au comportement réel pour en savoir plus sur la façon dont le cerveau contrôle même un comportement complexe.

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Les chercheurs appliqueront également leur nouvelle méthode pour mesurer la locomotion chez d’autres espèces animales dans des environnements plus naturels tout en simultanément chez plusieurs animaux en interaction. « Avec notre nouvelle méthode, d’une part, nous allons mieux comprendre comment les animaux interagissent avec leur environnement, et d’autre part, nous espérons acquérir des connaissances sur la façon dont les animaux interagissent les uns avec les autres. » dit Jason Kerr.

Origine de l’histoire :

Matériaux Introduction de Max Planck Gesellschaft. Remarque : Le contenu peut être modifié en fonction du style et de la longueur.