Neuromechanical Strategies for Obstacle Negotiation during Overground Locomotion following Incomplete Spinal Cord Injury in Adult Cats
Notice bibliographique
Résumé
Following incomplete spinal cord injury in animals, including humans, substantial locomotor recovery can occur. However, functional aspects of locomotion, such as negotiating obstacles, remains challenging. We collected kinematic and electromyography data in 10 adult cats (5 males, 5 females) before and at weeks 1-2 and 7-8 after a lateral mid-thoracic hemisection on the right side of the cord while they negotiated obstacles of three different heights. Intact cats always cleared obstacles without contact. At weeks 1-2 after hemisection, the ipsilesional right hindlimb contacted obstacles in ∼50% of trials, triggering a stumbling corrective reaction or absent responses, which we termed Other. When complete clearance occurred, we observed exaggerated ipsilesional hindlimb flexion when crossing the obstacle with contralesional Left limbs leading. At weeks 7-8 after hemisection, the proportion of complete clearance increased, Other responses decreased, and stumbling corrective reactions remained relatively unchanged. We found redistribution of weight support after hemisection, with reduced diagonal supports and increased homolateral supports, particularly on the left contralesional side. The main neural strategy for complete clearance in intact cats consisted of increased knee flexor activation. After hemisection, ipsilesional knee flexor activation remained, but it was insufficient or more variable as the limb approached the obstacle. Intact cats also increased their speed when stepping over an obstacle, an increase that disappeared after hemisection. The increase in complete clearance over time after hemisection paralleled the recovery of muscle activation patterns or new strategies. Our results suggest partial recovery of anticipatory control through neuroplastic changes in the locomotor control system. SIGNIFICANCE STATEMENT Most spinal cord injuries (SCIs) are incomplete and people can recover some walking functions. However, the main challenge for people with SCIs that do recover a high level of function is to produce a gait that can adjust to everyday occurrences, such as turning, stepping over an obstacle, etc. Here, we use the cat model to answer two basic questions: How does an animal negotiate an obstacle after an incomplete SCI and why does it fail to safely clear it? We show that the inability to clear an obstacle is because of improper activation of muscles that flex the knee. Animals recover a certain amount of function thanks to new strategies and changes within the nervous system.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».