OpenStride: um sistema barato e de código aberto de actometria por placa de força para quantificação da atividade motora e comportamento de roedores

Por que medir passos minúsculos importa

Como um animal se move pode revelar muito sobre seu cérebro e corpo, desde tremores sutis até passos desajeitados e instáveis. Pesquisadores frequentemente estudam essas alterações em camundongos e ratos para investigar condições como tremor semelhante ao de Parkinson, ataxias hereditárias, ou os efeitos de novos fármacos. No entanto, as ferramentas para medir o movimento natural com precisão costumavam ser caras, proprietárias e difíceis de obter. Este artigo apresenta o OpenStride, um sistema de baixo custo e código aberto que permite a laboratórios ao redor do mundo rastrear o movimento de roedores em detalhes finos usando peças que eles podem imprimir e montar por conta própria.

Uma plataforma simples com um senso de toque escondido

O OpenStride parece uma pequena caixa com um piso plano, mas sua superfície de caminhada repousa sobre quatro sensores de força, um perto de cada canto. À medida que um camundongo ou rato se move livremente, seu peso desloca-se entre os sensores. A partir dessas forças variáveis, o sistema calcula o centro de massa do animal centenas de vezes por segundo, transformando cada passo em um rastro preciso de posições. O hardware é construído a partir de peças plásticas impressas em 3D, um invólucro de acrílico transparente, células de carga baratas e uma única placa de aquisição de dados, tudo montado sobre uma base pesada de concreto com almofadas de espuma para amortecer vibrações. Todo o conjunto custa cerca de 550 dólares americanos para construir, usando ferramentas comuns em oficinas universitárias.

Das forças brutas aos mapas de movimento

Os autores desenvolveram um software que grava os sinais brutos dos quatro sensores, converte-os em posições ao longo do tempo e então calcula medidas úteis de movimento. Para atividade geral, o OpenStride soma a distância total percorrida pelo animal, sua velocidade e com que frequência ele pausa por pelo menos um segundo. Também monitora se o animal prefere as bordas da arena quadrada ou passa tempo no centro aberto, um teste clássico de comportamento semelhante à ansiedade. Todos esses cálculos baseiam-se na trajetória do centro de massa, após um alisamento simples que os usuários podem ajustar. Porque o sistema armazena dados não filtrados, os pesquisadores podem aplicar novas análises posteriormente sem repetir experimentos.

Colocando precisão e estabilidade à prova

Para demonstrar que as medições do OpenStride são confiáveis, a equipe primeiro testou o dispositivo sem animais. Um pequeno peso colocado no centro da placa quase não derivou ao longo de um minuto, com variações de posição medidas em frações de milímetro. Pesos maiores reduziram na verdade pequenas vibrações e também tornaram o sistema menos sensível a perturbações, como uma bolinha de pingue-pongue caída próximo. Em seguida, os pesquisadores traçaram trajetórias diagonais retas com o dedo, de canto a canto e de volta. As distâncias calculadas a partir dos dados dos sensores corresponderam de perto ao comprimento diagonal verdadeiro do piso de 30 por 30 centímetros em tentativas repetidas, confirmando que o sistema pode capturar o comprimento do trajeto com precisão.

Observando animais saudáveis e instáveis se moverem

A equipe então registrou animais reais. Um camundongo normal e um rato normal exploraram a arena por vários minutos, produzindo trajetórias emaranhadas que refletiam seus diferentes estilos de movimento. O camundongo vagou de forma mais contínua e ficou majoritariamente próximo às paredes, enquanto o rato andou menos e passou mais tempo praticamente imóvel. A partir dos mesmos dados, o software identificou períodos de baixa mobilidade e constituiu um total acumulado, bem como tempo no centro versus na borda. Finalmente, os pesquisadores compararam ratos saudáveis com ratos “tremedores” que carregam uma mutação que causa dano cerebelar progressivo e marcha instável. Ao examinar o quão sinuoso era cada segmento de um segundo do trajeto, derivaram uma “razão de ataxia”, que foi maior nos ratos tremedores. Eles também analisaram o sinal de velocidade no domínio da frequência e encontraram potência extra na banda de 3 a 8 Hertz, refletindo tremor mais forte nos animais afetados.

O que essa nova ferramenta significa para estudos futuros

O OpenStride não alcança a precisão mais fina de sistemas comerciais antigos e caros e registra a uma taxa de amostragem menor, mas essa compensação permite que ele seja acessível, flexível e fácil de reproduzir. Os autores liberaram todos os arquivos de projeto, lista de peças e scripts de software em um site público de hospedagem de código para que outros grupos possam construir, adaptar e estender o sistema. Para muitas questões em neurociência, psicologia e farmacologia, especialmente aquelas focadas em atividade geral, medidas simples de marcha instável ou tremor em ratos, o OpenStride já tem bom desempenho. À medida que mais pesquisadores adotarem e modificarem o sistema, essa plataforma aberta pode ajudar a deslocar o estudo do comportamento animal para movimentos mais ricos e naturais, medidos com ferramentas que qualquer laboratório bem equipado pode montar.

Citação: Yang, Y., Cooper, B., Houghton, M. et al. OpenStride: an inexpensive, open-source force plate actometry system for quantification of rodent motor activity and behaviour. Sci Rep 16, 15147 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-44953-z

Palavras-chave: comportamento de roedores, placa de força, análise de marcha, tremor, hardware de código aberto