大小鼠步态分析系统是否能重点分析与痛觉相关的步态异常？

大小鼠步态精细行为分析系统是通过AI赋能深度学习神经网络算法，结合云计算技术，能够快速追踪并分析动物的目标行为；用于评估大小鼠步态和运动行为的设备，广泛应用于髓损伤和其他神经损伤、神经类痛、关节病、中风，帕金森氏症、小脑性共济失调、脑外伤、周围神经损伤等领域。

一.核心痛觉相关指标：从“定性观察”到“定量参数”

1.负重不均衡量化

患肢支撑时长比

对照组：四肢支撑时长均匀（前后肢支撑比约1:1.2）；

关节病模型：患侧后肢支撑时长缩短20%-30%（如从1.2秒/步降至0.8秒），健侧支撑占比代偿性增加，AI通过压力敏感跑道捕捉0.5ms级触地事件，区分“主动避痛”与“被动失衡”。

压力分布动态热图

患爪压力峰值下降40%以上（从正常25g降至＜15g），压力中心轨迹偏移＞8mm，且触地面积缩小（从0.8cm²降至0.5cm²），系统自动生成“患侧-健侧压力差异矩阵”，直观显示避痛行为。

2.跛行程度拆解

步长差异指数：正常小鼠双侧步长差＜5% ；关节病模型患侧步长缩短15%-20% ；AI系统技术支撑120fps高速摄像+三维骨骼点追踪（误差≤0.2mm）

足趾离地角度：正常小鼠背屈角度30°±5°；关节病模型患侧仅15°（因痛觉减少抬高） ；AI系统技术支撑动态时间规整算法（DTW）对比关节角度曲线

跛行频率正常小鼠＜1次/10步 ；关节病模型＞5次/10步（拖拽或跳跃步态） ；AI系统技术支撑步序规律指数（PLI）自动识别异常步态模式

二.AI抗干扰技术：排除非痛觉因素干扰

1.区分“痛觉避痛”与“运动障碍”

关键差异点

痛觉模型：总移动距离正常（3-4m/5分钟），但患侧支撑时长缩短伴随“跳跃式步态”（三支撑时相占比增加10%）；

运动障碍模型（如脊髓损伤）：总移动距离显著减少（＜1.5m），双侧支撑均异常，AI通过“运动能力-痛觉行为分离算法”区分两者，准确率达92%

2.动态阈值自适应

系统内置CIA（胶原诱导关节病）模型基线库，自动校准不同造模阶段的指标阈值：

急性期（1-2周）：以“压力分布差异＞30%”为核心判据；

慢性期（4周后）：重点分析“步长对称性恢复率”。

三.实证研究与药品验证

1.关节病模型典型数据

CIA小鼠模型

造模后14天，患侧后肢支撑时长比降至0.6（健侧1.0），压力峰值降至12g，足趾离地角度12°，与病症因子（IL-6、TNF-α）水平呈显著负相关（r=-0.78，P＜0.01）。

镇痛药品干预

给予塞来昔布（10mg/kg）后72小时，AI检测到：

✅ 患侧支撑时长比恢复至0.85；

✅ 压力峰值回升至20g；

✅ 跛行频率从6次/10步降至2次，验证药效评估的敏感性。

四.实验设计建议

环境控制

跑道温度25±1℃（避免温度敏感影响步态），背景噪音＜55dB，实验前适应3天；

采用“盲法操作”：实验人员不知晓动物分组，减少主观偏差。

参数组合策略

核心指标：支撑时长比+压力峰值+步长差异指数；

辅助指标：足趾开口距（关节病模型增加15%）、身体旋转角度（平衡代偿增加至8°±2°）。

数据可视化

系统自动生成“痛觉行为热力图”“药效时间曲线”，直观展示前后的步态轨迹改变。

五。结论

AI大小鼠步态精细行为分析系统能准确评估关节病模型的痛觉相关步态异常，通过：

多维度参数量化：支撑时长、压力分布、步长差异等客观指标；

AI动态解析：区分镇痛避痛与运动障碍，排除干扰因素；

高灵敏度检测：在造模后3天即可发现亚临床步态改变（传统方法需7天）。

其核心价值在于为镇痛药品筛选和镇痛机制研究提供“从行为到分子”的量化桥梁，使“不可见的镇痛”转化为可测量的步态参数。