How does a mouse increase its velocity? A model for investigation in the control of locomotion

We analysed treadmill locomotion of the adult SWISS-OF1 mice over a large range of velocities. The use of a high-speed video camera combined with cinefluoroscopic equipment allowed us to quantify in detail the various space and time parameters of limb kinematics. We find that velocity adjustments depend upon whether animal used a symmetrical or non-symmetrical gait. In symmetrical gaits, the increase of velocity generally results equally from an increase in the stride frequency and the stride length. On the other hand, in non-symmetrical gaits, the increase in velocity is achieved differently according to the level of velocity used. As speed increases, velocity increases first as a consequence of increased stride frequency, then as in symmetrical gaits, by an equal increase in both variables, and finally at high speed, velocity increases through increased stride length. In both symmetrical and non-symmetrical gaits, stance and swing-time shortening contributed to the increase of the stride frequency, with stance time decrease being the major contributor. The pattern of locomotion obtained in the present study may be used as a model mouse system for studying locomotor deficits resulting from specific mutations in the nervous system. To cite this article: M. Herbin et al., C. R. Palevol 5 (2006).

RésuméComment la souris augmente-elle sa vitesse ? Un modèle pour la recherche sur le contrôle moteur de la locomotion. La locomotion sur tapis roulant de la souche de souris SWISS-OF1 a été analysée à travers une large gamme de vitesses. L'utilisation de la vidéoradiographie à grande vitesse a permis de quantifier de façon très détaillée tous les paramètres de la cinématique du membre de référence. Les résultats ainsi obtenus montrent que la fréquence et l'enjambée n'interviennent pas de la même façon dans l'augmentation de la vitesse, selon l'allure utilisée. Lorsque l'animal est en allure symétrique, l'augmentation de la vitesse est généralement obtenue par une égale augmentation de la fréquence et de l'enjambée. En revanche, si la souris utilise une allure non symétrique, l'augmentation de la vitesse est obtenue différemment selon la valeur de cette dernière. L'augmentation de la vitesse est d'abord surtout assurée par une augmentation de la fréquence, puis par l'augmentation égale des deux variables et enfin surtout par l'augmentation de l'enjambée. L'augmentation de la fréquence est, en revanche, surtout assurée par une diminution de la durée du posé et cela, quelle que soit l'allure utilisée. Cette modélisation de la locomotion normale de la souris pourra être utilisée comme référentiel pour les études portant sur les déficits moteurs de certaines souches de souris mutantes ou transgéniques. Pour citer cet article : M. Herbin et al., C. R. Palevol 5 (2006).