用于评估非人类灵长类动物桡神经修复后腕部伸展功能恢复情况的抓取任务系统的设计与验证

《Journal of Neuroscience Methods》：Design and Validation of a Reaching-Task System for Quantifying Wrist Extension Recovery after Radial Nerve Repair in Nonhuman Primates.

　　

阿曼多·阿尔马斯-萨拉扎尔|马蒂亚斯·J·克伦|埃雷姆·图塔尔|阿曼达·伯恩斯坦|希瓦凯沙万·拉特纳杜赖-吉里达兰|玛雅·布林斯特|塞缪尔·J·厄普顿|安德鲁·J·布鲁克斯|罗斯·曼德维尔|埃德蒙·霍利斯|萨米尔·B·沙阿|贾斯汀·M·布朗

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  用于评估长尾猕猴手腕伸展程度的标准化伸手任务系统
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  在不同试验中均展现出极高的受试者间和受试者内可靠性（ICC > 0.90）
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  可精准评估神经修复后的运动功能恢复情况
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  为评估神经手术的疗效提供了可行的分析框架

章节节选

引言

近年来，外周神经重建技术取得了显著进展，包括更先进的显微外科修复方法和神经移植技术，这些进步使得众多患者的上肢功能得到了明显改善（Brown等人，2017；Midha和Grochmal，2019）。尽管有这些积极成果，但功能恢复情况仍存在差异，且往往不够完全（Martin等人，2019）。影响预后的因素有很多，其中包括

用于评估最大手腕伸展程度的定制装置设计

为评估非人灵长类动物主动手腕伸展能力，我们设计了一套定制的伸手任务系统。该装置通过减少肘部及前臂的代偿性动作，从而专注于手腕伸展功能的检测。该系统包含一个透明的亚克力测试箱（尺寸为14.5 × 33 × 13.5厘米），与灵长类动物固定笼子相对放置，这样就能将肩部和肘部置于靠近操作点的位置，避免在伸手过程中出现过度肘部伸展的情况。动物进入测试箱的路径为

结果

为分析伸手任务中与桡神经相关的运动功能，我们从健康且成功完成任务的NHP1身上选取了具有代表性的动作帧，此时食物目标位于+4厘米高度的架子上。图2展示了该任务中的关键动作阶段，包括伸手、抓取和取回三个阶段，体现了上肢远端关节之间的协调运动。

该任务开始时，非人灵长类动物会主动将手臂伸入测试箱的入口处（见图2A）。

讨论

这套伸手任务系统是通过反复的、以假设为导向的优化过程发展而来的，其目的是在尽量减少非人灵长类动物自身伸手行为中的代偿机制的同时，准确检测手腕伸展情况。最初的装置设计中，任务箱是正对笼子的；但观察发现肘部伸展也会导致手腕被动伸展。后来将任务箱调整为与笼子平行，这一改动有效限制了肘部伸展，使得由肘部引发的动作与真正的手腕伸展动作相互分离

结论

所设计的这款伸手任务系统能够实现对手腕伸展程度的标准化、定量且纵向的评估，有助于精准了解桡神经修复后的功能恢复情况。尤为重要的是，该系统表现出良好到极佳的受试者间和受试者内可靠性，这一结论通过类内相关分析以及Bland–Altman一致性检验得到验证，从而确保了相关测量结果的可靠性和重复性。该系统的分辨率很高

声明

无

伦理审批声明

所有实验程序均获得了美国马萨诸塞州伍斯特市Biomere机构动物护理与使用委员会的批准，并且遵循美国国立卫生研究院的实验室动物护理与使用指南以及ARRIVE指南进行。

资金来源

A.B.和E.H.的研究经费由纽约州卫生部脊髓损伤研究委员会提供（资助编号为C37710GG）。

CRediT作者贡献说明

塞缪尔·J·厄普顿：项目管理、研究实施。萨米尔·B·沙阿：论文撰写——审阅与编辑、资源提供。埃德蒙·霍利斯：论文撰写——审阅与编辑、资源提供。罗斯·曼德维尔：资源提供、研究实施。安德鲁·J·布鲁克斯：项目管理、研究实施。阿曼达·伯恩斯坦：软件使用、数据整理。埃雷姆·图塔尔：论文撰写——初稿撰写、结果验证、数据整理。马蒂亚斯·J·克伦：论文撰写——初稿撰写、结果可视化、方法设计、正式数据分析、数据整理。贾斯汀·M·布朗：

利益冲突声明

作者声明不存在任何可能影响本文研究结果的已知财务利益冲突或个人关系。

致谢

我们要感谢马萨诸塞州总医院整形外科团队，尤其是马克·A·兰道夫、罗伯特·W·雷德蒙德和威廉·A·法里内利，他们提供了测试箱的初始原型，为后续改进后的伸手任务装置的开发奠定了基础。同时，我们也感谢丹尼尔·洛佩兹和艾伦·罗谢尔在Biomere（马萨诸塞州伍斯特市）协助进行装置改进工作，此外还要感谢丽贝卡·戈尔茨为这项研究做出的贡献

术语表

伸手任务

这是一种标准化的行为测试方法，要求灵长类动物使用专门设计的实验装置去获取放置在可调节架子上的食物奖励，该装置旨在限制代偿性动作，从而在受控条件下精确检测其主动手腕伸展的能力。

伸手阶段

指的是伸手任务的起始阶段，即从灵长类动物将上肢伸入实验装置开始的那一时刻起算