تم تدريب واختبارها مع أربعة إناث من الفئران في قفص مستعمرة واحد وأربعة ذكور من الفئران في قفص مستعمرة منفصل. تعلمت جميع الفئران المرور عبر ORTs في أربعة أيام أو أقل. وصلت إناث الفئران الأربعة إلى >85٪ من النوبات الناجحة عند متطلبات القوة 120 جراما في حوالي 6 أسابيع من التدريب ووصلت الفئران الذكور إلى نفس المعيار في 10 أسابيع (مقارنة بحوالي 3 أسابيع مع التدريب القياسي مع الفئران المحرومة)7. تم إطالة مدة التدريب هذه بشكل كبير بسبب العديد من مواطن الخلل في الأجهزة والبرامج التي تتطلب استكشاف الأخطاء وإصلاحها بشكل مستمر ، بين الأسابيع 2 إلى 6. بمجرد معالجة هذه الأخطاء ، استمر التدريب بسلاسة ، ومن المتوقع أن تكون الجداول الزمنية اللاحقة للتدريب قابلة للمقارنة مع الأدبيات الحالية7. كما تم تدريب ذكور الفئران لفترة أطول لتوفير المزيد من الفرص لذكور الفئران لبدء الانسحاب. ومع ذلك ، لم يفعل ذلك أبدا وتم استبعاده من مزيد من التحليل والجراحة بعد الأسبوع 7. بمجرد استقرار أداء الفئران في خط الأساس ، تم الحصول على 5 أيام من بيانات خط الأساس قبل السكتة الدماغية لكل قفص. اقتصرت البيانات على الأيام التي ظل خلالها ORT متصلا بالقفص طوال اليوم (تتطلب بعض الأيام قطعا مؤقتا مرتبطا بالتربية). بالنسبة للقفص الأنثوي ، كانت أيام خط الأساس 7 و 8 و 9 و 10 و 12 يوما قبل السكتة الدماغية. بالنسبة للذكور ، كانت أيام خط الأساس 8 و 9 و 10 و 11 و 13 يوما قبل السكتة الدماغية.
خلال جراحات تحريض السكتة الدماغية ، تم زرع في هذا التحقق في وقت واحد بأقطاب كهربائية متصلة برقائق استقبال لاسلكية إما في الدماغ الأمامي القاعدي (الإحداثيات -5.8 مم أمامي / خلفي ، 0.7 مم وسطي / جانبي أيسر ، 8.3 مم ظهري / بطني) أو منطقة Tegmental البطنية (الإحداثيات -2.3 مم أمامي / خلفي ، 3.3 مم وسطي / جانبي أيسر ، 7.0 مم ظهري / بطني). كانت هذه الغرسات للاستخدام في تجربة استرداد لاحقة وليست ذات صلة بالتحقق من صحة قفص المستعمرة - ORT المبلغ عنها هنا. تم تصميم الغرسات بحيث يمكن إغلاق الجلد فوقها ، مع وجود رقائق الاستقبال تحت الجلد تحت الذراع الأيسر.
ماتت أنثى أثناء تحريض السكتة الدماغية. بدأت أنثى أخرى في الانخفاض بعد عدة أيام من الشفاء ، ولم تسحب المقبض بعد السكتة الدماغية. بعد القتل الرحيم ، تبين أنها ربما عانت من نزيف في المخ في وقت ما بعد السكتة الدماغية. تم استبعاد هذين الحيوانين من مجموعة البيانات بالكامل ، بما في ذلك تقييم ما قبل السكتة الدماغية.
بعد السكتة الدماغية ، لم تستأنف على الفور سحب الرافعة المنتظم ، على الرغم من أنها استمرت في دخول الغرفة عبر ORT وكان لا بد من تشجيعها عبر جلسات قصيرة من التشكيل اليدوي (أي تقليل مسافة الرافعة وتسليم المكافآت بشرط الاقتراب أو محاولة سحب الرافعة). لم تسحب إناث الفئران خلال الأيام 4-7 بعد السكتة الدماغية ، وبالتالي تم إعطاؤها طعما إضافيا للرافعة (أي القليل من زبدة الفول السوداني على الرافعة) والتشكيل اليدوي في الأيام 8-11. بدأوا في الانسحاب بشكل مستقل في اليوم 11. سمح للذكور بالتعافي حتى اليوم 6 بناء على الخبرة السابقة مع الإناث. لم ينسحبوا خلال اليوم 6 بعد السكتة الدماغية. تم إعطاؤهم طعما تكميليا في اليوم 7. بدأوا في السحب بشكل مستقلفي اليوم 8 بعد السكتة الدماغية. بمجرد أن اتصلت مرة أخرى بالتعزيز لمحاولات السحب ، تم إيقاف الاصطياد أو التشكيل التكميلي وتم جمع بيانات ما بعد السكتة الدماغية. لم يسحب الذكور ما يكفي في اليوم 8 للتحليل الكامل للمتغيرات التابعة الأكثر تعقيدا (مقاييس الساعة البيولوجية والتوقف المؤقت بعد المباراة) ، لذلك سمح لهم بالاستمرار في السحبفي اليوم 9 و 10 و 11 تحت نفس المعيار. كاناليوم 8 و 10 و 11 أياما كاملة. تم استخدام اليوم الأول من السحب بعد السكتة الدماغية لجميع التحليلات باستثناء تحليل الساعة البيولوجية وتحليل فترات التوقف بين النوبات. لهذا التحليل تم استخدام يوم واحد للإناث وثلاثة أيام كاملة للذكور. لتحليل ما بعد السكتة الدماغية ، قدمت إناث الفئران 55 و 844 سحبا في يوم واحد ، وقدمت الفئران الذكور الثلاثة 536 و 153 و 190 سحبا في ثلاثة أيام.
تم تنظيم البيانات وفقا للسحب والنوبات. لتجنب تسجيل الهزات الناشئة عن الجهاز نفسه ، تم قياس عمليات السحب باستخدام عتبة 5 جم مع تباطؤ +/- 1 جم. تم تسجيل سحب عندما مارس ضغطا أعلى من 6 g وتوقف عندما سجل المقبض قوة أقل من 4 g. تميل إلى سحب نوبات من عدة عمليات سحب سريعة. بمجرد وصول أي سحب واحد إلى 120 جم ، تم تسليم التعزيز. تم اعتبار النوبة مجموعة من عمليات السحب التي تم فصل قممها جميعا بأقل من 1 ثانية. تم اختيار هذه العتبة بناء على البيانات السابقة ، والتي أشارت إلى أن مجموعة الفاصل الزمني بين الذروة تحت 1 s تطورت بشكل طبيعي ، وكانت فترات ما بين الذروة الأخرى أطول بكثير بشكل موثوق. عادة ما تسحب الفئران عدة مرات متتالية قبل زيارة وحدة التغذية ، حتى عندما تقوم عمليات السحب السابقة بتنشيط وحدة التغذية.
تم تحليل ما مجموعه 7 متغيرات تابعة. تم إجراء اختبار t مزدوج بين متوسطات خط الأساس ومقاييس ما بعد السكتة الدماغية ، والتي تم الإبلاغ عنها في الشكل 1 والشكل 2 والشكل 3. تعرض هذه الأرقام أيضا بيانات من قبل الفردية لتوفير انطباع عن الاختلاف عبر الأيام وبين الأفراد لكل مقياس يمكن توقعه.
يوضح الشكل 1 أداء ما قبل وبعد السكتة الدماغية على طول العديد من مقاييس الأداء النموذجية لتقييمات الوصول الماهرة7،8،10. تم تجميع جميع بيانات ما بعد السكتة الدماغية في نقطة بيانات واحدة حتى لو استغرق الأمر عدة أيام لجمع تجارب كافية. نجح البروتوكول والنظام الآلي ذاتي التشغيل في تقييم معدل النجاح لكل نوبة ، ومتوسط القوة لكل سحب ، والسحب لكل نوبة ، والتي أظهرت جميعها حساسية للسكتة الدماغية بدرجات متفاوتة من الأهمية الإحصائية.
يصور الشكل 2 متغيرين جديدين ينشآن من إعداد قفص المستعمرة-ORT: بدء الجلسة ومدة الجلسة التراكمية. والمثير للدهشة أن السكتة الدماغية لم تؤثر على بدء الجلسة. بدأت الإناث جلسات موثوقة أكثر من الذكور قبل وبعد السكتة الدماغية ، ولكن لم يغير أي منهما معدله بعد السكتة الدماغية. على العكس من ذلك ، زادت المدة التي تقضيها في الغرفة لمعظم الفئران ، ربما بسبب انخفاض معدل نجاح النوبات (والنتيجة هي انخفاض معدل المكافآت)
يمكن أيضا اعتبار بدء الجلسة (الذي يمثل الاختيار بين الإثراء والمكافآت الاجتماعية المتاحة في قفص المستعمرة وتعزيز الطعام) ومدة الوقت في الغرفة (في حالة تفضيل المكان المشروط بقيمة المكافأة) كمؤشرات للتحفيز24،25،26،27. تم تضمين مقاييس إضافية قائمة على التحفيز ، مثل "الجهد" كما تم تحديده كميا من خلال السحب لكل جلسة في الدقيقة28 والتوقفات المؤقتة بين النوبات29 ، والتي يمكن رؤيتها في الشكل 3. تأثرت هذه المتغيرات بالسكتة الدماغية. كما هو متوقع ، انخفض عدد عمليات السحب لكل دقيقة جلسة ، وزادت مدة التوقف المؤقت بين النوبات. غير أن التغييرات في التدبير الأخير معقدة. يبدو أن توزيع فترات التوقف المؤقت للنوبة أصبح أكثر فوضوية ، بما في ذلك المزيد من التوقفات الطويلة ، وعدد قليل من فترات التوقف الطويلة جدا ، والمزيد من التوقفات القصيرة أيضا. قد يشير هذا إلى انهيار في وحدة المحرك الماهرة الأصلية ؛ إذا كان الأمر كذلك ، فقد يكون مؤشرا قابلا للقياس بسهولة.
على الرغم من حجم المجموعة الصغير ، تم إجراء تحقيق لتحديد ما إذا كان أي من المتغيرات المقاسة أظهر ارتباطات مع معدل النجاح ، مما قد يعني أهميتها الوظيفية. تم إجراء اختبارات شابيرو ويلك لتقييم التوزيعات المتساوية للبيانات لمعدل نجاح المتغيرات ، ومتوسط سحب الذروة ، ونوبة في الدقيقة ، ومدة الجلسة التراكمية ، والتوقفات بين النوبات ، والسحب لكل مباراة. أشار اختبار شابيرو ويلك إلى أن توزيع بعض المتغيرات ابتعد بشكل كبير عن الحالة الطبيعية. لذلك ، تم إجراء ارتباطات ترتيب سبيرمان لتحديد العلاقة بين معدل نجاح ما قبل أو بعد السكتة الدماغية والمتغيرات التالية: متوسط الذروة ، ونوبة السحب في الدقيقة ، ومدة الجلسة التراكمية ، والتوقفات بين النوبات ، والسحب لكل مباراة. لم تكن هناك متغيرات قبل السكتة الدماغية بخلاف متوسط قوة السحب مرتبطة بشكل ذي مغزى بمعدل النجاح (انظر الجدول 1). بعد السكتة الدماغية ، لم تظهر معظم المتغيرات أيضا أي ارتباط ذي مغزى بمعدل النجاح ، باستثناء متوسط قوة السحب (الجدول 1).
أخيرا ، يسمح ORT بتحليل ليس فقط للسلوك الحركي الماهر ، ولكن أيضا للأنماط اليومية. ويبين الشكل 4 نسبة كل ساعة لكل قفص يشغل فيه العلاج بالإماهة الفموية، معروضة كمتوسط على مدى خط الأساس وأيام ما بعد السكتة الدماغية. يشير الخط الأزرق في الشكل إلى متوسط عدد الإدخالات في الساعة التي تم إجراؤها على مدار اليوم. قبل السكتة الدماغية ، كانت تنخرط في مهمة الوصول الماهرة بمستويات عالية في الصباح ، مما يقلل من مدتها على مدار اليوم. قبل ساعات قليلة من تشغيل الأضواء ، ارتفعت المشاركة مرة أخرى (الإناث) أو زادت قليلا جدا (الذكور) قبل أن تتوقف بعد وقت قصير من إضاءة الأنوار. تغير هذا التوزيع اليومي ثنائي النمط تماما بعد السكتة الدماغية. انخرطت بشكل أقل في الصباح ، وبلغ وقتها في الغرفة ذروته في وقت لاحق من اليوم. قد يكون هذا النمط انعكاسا للنوم العام واضطرابات الساعة البيولوجية التي غالبا ما يتم ملاحظتها بعد السكتة الدماغية30،31،32،33.

الشكل 1: قياس تغيرات الأداء النموذجية في الوصول الماهر بعد السكتة الدماغية باستخدام إجراء ORT. تم قياس أداء الوصول الماهر قبل وبعد السكتة الدماغية. يتم عرض المتوسطات اليومية حسب لمعدل النجاح لكل نوبة ، ومتوسط القوة لكل سحب ، وعدد عمليات السحب لكل نوبة على مدار 5 أيام من خط الأساس ويوم واحد بعد السكتة الدماغية (يسار) وبين متوسط خط الأساس ويوم واحد بعد السكتة الدماغية (بعد السكتة الدماغية) مع اختبارات t المزدوجة المبلغ عنها. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

الشكل 2: تظهر معلمات الجلسة المختلفة التي تبدأ ذاتيا ميولا مختلفة للتغيير بعد السكتة الدماغية. أصبحت تدابير البدء الذاتي لجلسات سلوك الوصول الماهرة قبل وبعد السكتة الدماغية ممكنة من خلال إجراء ORT. يتم عرض المتوسطات اليومية حسب لبدء الجلسة وفترات الجلسات اليومية التراكمية على مدار 5 أيام من خط الأساس ويوم واحد بعد السكتة الدماغية (يسار) وبين متوسط خط الأساس ويوم واحد بعد السكتة الدماغية (بعد السكتة الدماغية) مع اختبارات t المزدوجة المبلغ عنها. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

الشكل 3: تتغير المتغيرات المرتبطة بالتحفيز بعد السكتة الدماغية. تم تحديد مقاييس أداء جلسات سلوك الوصول الماهرة قبل وبعد السكتة الدماغية المتعلقة بالدافع. يتم عرض المتوسطات اليومية حسب لمدة التوقف بين النوبات والمعدل اليومي للنوبات لكل دقيقة جلسة على مدار 5 أيام من خط الأساس ويوم واحد بعد السكتة الدماغية (يسار) وبين متوسط خط الأساس ويوم واحد بعد السكتة الدماغية (بعد السكتة الدماغية) مع اختبارات t المزدوجة المبلغ عنها. تغيرت فترات التوقف بين النوبات من حيث هذه المتوسطات اليومية ، ولكن الأمر الأكثر لفتا للنظر هو أن توزيع أطوال التوقف الفردية بعد السكتة الدماغية تغير أيضا على جانبي المتوسط. يتم تجميع أطوال التوقف الفردية لجميع وعرضها كتوزيعات على محور لوغاريتمي (أقصى اليمين). يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

الشكل 4: يتغير النمط اليومي للجلسات التي تبدأ ذاتيا بعد السكتة الدماغية. تم تحديد مقاييس النمط اليومي لجلسات سلوك الوصول الماهرة التي بدأت ذاتيا قبل السكتة الدماغية (اليسرى) وبعدها (اليمنى) لجميع والإناث والذكور. تشمل هذه البيانات جميع الإدخالات وجميع أوقات إشغال الغرفة حسب القفص ، في المتوسط عبر أيام ما قبل السكتة الدماغية وما بعدها. ثم يتم حساب متوسط القفصين مرة أخرى لإظهار التوزيعات الإجمالية (الصف العلوي). تضمنت أنماط ما قبل السكتة الدماغية مشاركة عالية في الصباح ، والتي تضاءلت طوال فترة الاستيقاظ مع ذروة جديدة قبل مرحلة النوم مباشرة. تظهر أنماط ما بعد السكتة الدماغية أن فترات الجلسات تزداد خلال اليوم وتبلغ ذروتها قبل مرحلة النوم. كانت الفئران في دورات الضوء العكسي في غرفة سكنهم. تظهر فترة الأضواء مضاءة باللون الرمادي للإشارة إلى الفترة الطبيعية غير النشطة للفئران. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
| الارتباطات |
| المتغيرات | متغير المقارنة | سبيرمان |
| n | قبل السكتة الدماغية صق | p | بعد السكتة الدماغية صق | p |
| يعني قوة السحب | نسبة النجاح | 5 | 1 | <0.001 | -0.975 | 0.005 |
| سحب نوبة في الدقيقة | نسبة النجاح | 5 | 0.3 | 0.624 | -0.154 | 0.805 |
| مدة الجلسة التراكمية | نسبة النجاح | 5 | -0.1 | 0.873 | 0.564 | 0.322 |
| توقف مؤقت بين النوبات | نسبة النجاح | 5 | -0.6 | 0.285 | 0.205 | 0.741 |
| يسحب لكل نوبة | نسبة النجاح | 5 | 0.1 | 0.873 | -0.821 | 0.089 |
الجدول 1: معاملات ارتباط سبيرمان بين المتغيرات. تم إجراء ارتباطات ترتيب سبيرمان لتحديد العلاقة بين معدل نجاح ما قبل أو بعد السكتة الدماغية وتم تحديد المتغيرات التالية: متوسط الذروة ، ونوبة السحب في الدقيقة ، ومدة الجلسة التراكمية ، والتوقفات المؤقتة بين النوبات ، والسحب لكل مباراة. قبل الارتباط ، تم إجراء اختبارات شابيرو ويلك لتقييم التوزيعات المتساوية لجميع معدل نجاح متغيرات الاختبار ، وأشارت إلى أن بعض المتغيرات ابتعدت بشكل كبير عن الحالة الطبيعية. لم تكن هناك متغيرات قبل السكتة الدماغية بخلاف متوسط قوة السحب مرتبطة بشكل ذي مغزى بمعدل النجاح. يوضح هذا الجدول نتائج معاملات ارتباط سبيرمان (ρ) التي تم تقييمها إذا كانت هناك علاقة بين معدل النجاح ومتغيرات الاختبار الخمسة.
الملف التكميلي 1: خطوات بناء ORT. تعليمات لطباعة وبناء "باب دوار واحد للفئران". تتضمن التعليمات قائمة بجميع المواد المطلوبة بالإضافة إلى إرشادات خطوة بخطوة (مع الصور). يتضمن الملف أيضا توجيهات لإرفاق مفتاح صغير لتسجيل الإدخالات والمخارج ، بالإضافة إلى الأسلاك والبرمجة لتوصيل قارئ RFID. الرجاء الضغط هنا لتنزيل هذا الملف.
ملف الترميز التكميلي 1: وهذا يشمل جميع المكونات اللازمة لطباعة 3D "الباب الدوار واحد الجرذ". يمكن استخدام هذا الملف مباشرة أو الوصول إليه باستخدام الإرشادات الموجودة في الملف التكميلي 1. يجب تغيير حجم جميع المكونات في هذا الملف باستخدام قطعة "المسطرة" المضمنة (انظر الملف التكميلي 1 لمزيد من التفاصيل). الرجاء الضغط هنا لتنزيل هذا الملف.