OpenStride: ett billigt, öppen källkodssystem för kraftplatta och aktometri för kvantifiering av gnagares motoriska aktivitet och beteende

Varför mätning av små fotsteg spelar roll

Hur ett djur rör sig kan avslöja mycket om dess hjärna och kropp, från subtila skakningar till klumpiga, ostadiga steg. Forskare studerar ofta dessa förändringar hos möss och råttor för att undersöka tillstånd som Parkinson-liknande tremor, ärftliga ataxier eller effekter av nya läkemedel. Verktygen för att mäta naturlig rörelse med hög precision har dock ofta varit dyra, slutna och svåra att få tag på. I denna artikel presenteras OpenStride, ett lågkostnads- och öppen källkodssystem som låter laboratorier runt om i världen spåra gnagares rörelser i detalj med delar de kan skriva ut och montera själva.

En enkel plattform med en dold känsel

OpenStride ser ut som en liten låda med ett plant golv, men dess gångyta vilar på fyra kraftsensorer, en nära varje hörn. När en mus eller råtta rör sig fritt förskjuts vikten över sensorerna. Utifrån dessa skiftande krafter beräknar systemet djurets tyngdpunkt hundratals gånger per sekund och förvandlar varje steg till en precis positionsspårning. Hårdvaran byggs av 3D-utskrivna plastdelar, ett klart akrylchassi, billiga lastceller och ett enda datainsamlingskort, allt monterat på en tung betongbas med skumpads för att dämpa vibrationer. Hela uppsättningen kostar ungefär 550 US-dollar att bygga med verktyg som är vanliga i universitetsverkstäder.

Från råa krafter till rörelsekartor

Författarna skrev mjukvara som spelar in de råa signalerna från de fyra sensorerna, omvandlar dem till positioner över tid och sedan beräknar användbara rörelsemått. För allmän aktivitet summerar OpenStride hur långt djuret färdas, hur snabbt det går och hur ofta det pausar i minst en sekund. Det spårar också om djuret föredrar kanterna av den kvadratiska arenan eller spenderar tid i det öppna centrumet, ett klassiskt test för ångestliknande beteende. Alla dessa beräkningar baseras på tyngdpunktens bana, efter enkel utjämning som användaren kan justera. Eftersom systemet lagrar ofiltrerade data kan forskare senare tillämpa nya analyser utan att behöva köra om experimenten.

Sätta noggrannhet och stabilitet på prov

För att visa att OpenStrides mätningar är pålitliga testade teamet först apparaten utan djur. En liten vikt placerad i plattans mitt driften knappt över en minut, med positionsförändringar mätta i bråkdelar av en millimeter. Tyngre vikter minskade faktiskt små skakningar och gjorde även systemet mindre känsligt för störningar, såsom en pingisboll som tappades i närheten. Därefter ritade forskarna raka diagonala banor med ett finger från hörn till hörn och tillbaka. Avstånden beräknade från sensordata överensstämde väl med den verkliga diagonala längden på det 30 x 30 centimeter stora golvet över upprepade försök, vilket bekräftade att systemet kan fånga banlängd exakt.

Observera friska och ostadiga djurs rörelser

Teamet spelade sedan in riktiga djur. En normal mus och en normal råtta utforskade var och en arenan i flera minuter och producerade trassliga banor som reflekterade deras olika rörelsestilar. Musen härjade mer kontinuerligt och höll sig mest nära väggarna, medan råttan rörde sig mindre och spenderade mer tid nästan stilla. Från samma data identifierade mjukvaran perioder med låg rörlighet och byggde upp en löpande total, samt tid i centrum kontra kant. Slutligen jämförde forskarna friska råttor med så kallade "shaker"-råttor som bär en mutation som orsakar progressiv cerebellär skada och ostadig gång. Genom att undersöka hur slingrigt varje en-sekundssegment av banan var härledde de ett "ataxi-kvot", vilket var högre hos shaker-råttorna. De analyserade också hastighetssignalen i frekvensdomänen och fann extra effekt i 3–8 hertz-bandet, vilket speglar starkare tremor hos de drabbade djuren.

Vad detta nya verktyg betyder för framtida studier

OpenStride överträffar inte den högsta precisionen hos äldre, dyra kommersiella system och spelar in med en lägre samplingsfrekvens, men denna kompromiss gör det möjligt att vara prisvärt, flexibelt och lätt att reproducera. Författarna har publicerat alla designfiler, delistor och skript på en offentlig kodhostingstjänst så att andra grupper kan bygga, anpassa och utöka systemet. För många frågor inom neurovetenskap, psykologi och farmakologi, särskilt sådana som fokuserar på övergripande aktivitet, enkla mått på ostadig gång eller tremor hos råttor, presterar OpenStride redan väl. När fler forskare antar och modifierar det kan denna öppna plattform bidra till att förskjuta studiet av djurbeteende mot rikare, mer naturliga rörelser, mätta med verktyg som varje välutrustat laboratorium kan montera.

Citering: 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

Nyckelord: gnagarbeteende, kraftplatta, gånganalys, tremor, öppen hårdvara