Name: 粉条和Capellini处理测试:在大鼠和小鼠的灵巧的前爪功能简单的定量措施 (视频) | JoVE Journal
Uploaded: 2010-07-21T17:24:00.000+00:00
Duration: 9 min 37 s
Description: 学习使用粉条和Capellini处理测试评估大鼠和小鼠前爪灵巧性。通过视频分析量化食物处理中的前爪调整次数，检测脑损伤或衰老引起的运动功能变化。该方法为神经科学研究提供标准化的行为学评估手段。

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作者谨此感谢 DeAnna Adkins 博士、Marty Woodlee 博士、Cole Husbands、Mónica A. Maldonado、Jackie Kane 和 Tim Schallert 博士在开发意大利细面操作实验（Vermicelli Handling Test）过程中提供的帮助，感谢 Lu Chou 在开发卡佩里尼面操作实验（Capellini Handling Test）过程中提供的帮助。本研究由美国国立卫生研究院神经疾病与中风研究所（NIH-NINDS，项目号 NS05689）和美国国立卫生研究院衰老研究所（NIH-NIA，项目号 1F31AG034032-01）资助。

1. 测试开始前的准备工作
<ol>
 <li>使用剃刀将未煮熟的意大利面切成所需长度。对于大鼠，使用Skinner品牌的细圆面（直径1.5 mm），切成7 cm长；对于小鼠，使用DeCecco品牌的极细面（直径1.0 mm），切成2.6 cm长（图1C）。由于不同品牌的意大利面在质地和直径上存在差异，可能影响动物抓取方式，因此建议在重复实验中使用同一来源的意大利面。</li>
 <li>为克服动物的恐新行为并建立抓取技能，在测试前数周内需多次将意大利面片段放入其饲养笼中进行暴露训练。（通常暴露5–10天，每次约4根，即可达到效果。）</li>
 <li>如果测试将在非饲养笼的环境中进行，或需移动饲养笼进行测试，则应提供在测试环境中进食的习惯化过程。（通常需要3–5次训练，动物即可在此环境中顺利进食意大利面。）</li>
 <li>即使动物已积极接受意大利面，当大型相机被移至测试区域附近时，它们仍可能突然表现出回避行为。因此，在一次或多次习惯化训练中，提前将相机放置在测试环境前方会有所帮助。</li>
 <li>由于大多数动物表现出对意大利面的高度偏好，测试前无需进行食物限制。然而，在测试前数小时或过夜撤除食物，可能有助于促使动物在实验人员和相机前进食，并确保其在测试时未处于饱食状态。</li>
 <li>进食过程中折断意大利面会使该次试验无效。我们发现，若从未提供比测试所用更长的面段，此类行为可基本避免。</li>
 <li>在测试过程中，使用卡片模板（细圆面每1.75 cm标记一次，极细面每0.86 cm标记一次），以超细记号笔在意大利面上按特定间隔做标记，以便于观察进食过程中面条的移动情况。</li>
</ol>
2. 测试设置
<ol>
 <li>动物应在饲养笼内或另一具有完好透明壁的装置中进行测试，并在测试期间与同笼动物隔离。</li>
 <li>尽管经过训练的实验人员可实时对大鼠进行测试（Allred et al., 2008），但通过视频记录可更方便地进行量化分析，以便在慢速回放时收集数据。由于小鼠前爪体积较小且动作迅速，我们发现若无慢速视频回放，难以可靠地量化其前爪运动。</li>
 <li>应使用高帧率并具备足够变焦功能的摄像机。我们采用 Canon XL1S 摄像机，配备 16 倍变焦镜头，在普通室内光照条件下设置快门速度至少为 420 s⁻¹。使用带旋转和倾斜云台的带轮三脚架有助于调整摄像机位置。</li>
 <li>大鼠通常以后肢支撑直立坐姿进食意大利面，此时将摄像机置于接近实验箱地面高度并略向上倾斜，可最清晰地观察前爪（图 1A）。若在铺有垫料的笼中进行测试，移除部分垫料可能有助于优化视野。</li>
 <li>小鼠在进食意大利面时倾向于向前弯曲身体，所持面条角度较之大鼠更为倾斜。因此，测试箱应采用开放式底面，并置于一面镜子上方。摄像机位置略高于箱底，向下倾斜以对准镜子中前爪的反射影像（图 1B）。使用一次反射镜可显著提高视频回放时前爪图像的清晰度。</li>
 <li>每次咬合意大利面均可听到声音，因此音频记录有助于确认进食行为。</li>
</ol>
3. 进行意大利面操作试验
<ol>
 <li>测试会话由连续的试验组成，每次试验消耗一块意面。我们通常记录每只大鼠4-5次试验、每只小鼠3-4次试验的数据。</li>
 <li>在开始录像前，将一块意面放入实验腔内以启动动物进食行为，并使其移动至合适的摄像视野中。</li>
 <li>动物必须正对摄像机，且摄像机需充分对焦和变焦（约10-12倍），以便观察其双前肢及所有指头的细微动作调整。应能清晰看到双侧前肢的指关节。至少使用本摄像机时，我们发现仅在试验开始前使用自动对焦功能来锁定目标区域较为有效，之后应切换为手动对焦。</li>
 <li>一旦动物和摄像机就位，立即开始第一次试验。将意面块直接置于动物前方使其抓取或悬挂于其前，且在动物开始进食前即启动录像记录。</li>
 <li>随后试验应连续进行，中间不作停顿。建议尽量减少试验之间的间隔时间，以防动物离开最佳观察位置。</li>
 <li>若试验中动物前肢侧向朝向摄像机或图像失焦，则该次试验不予评分。</li>
 <li>测试会话可在多日内重复进行，例如用于记录处理前后的时序变化模式（如中枢神经系统损伤后的恢复过程；Allred et al., 2008）。</li>
 <li>一个挑战是让动物在相对于摄像机的理想位置进食。可能需要在正式测试前让对摄像机敏感的动物先适应其存在几分钟。通常可通过在理想区域投放或悬吊意面来引导动物进入合适位置。虽然可能需要使用几块意面才能达到理想位置，但应尽量减少提供的数量以避免动物产生饱腹感。</li>
 <li>在对多只大鼠进行顺序测试时，我们发现将若干笼子临时排列成环形，将带轮三脚架摄像机置于中央较为方便。将意面块投入每个笼子的理想区域，然后将摄像机移至最先在合适位置开始进食的大鼠处。这种方法可为进食较慢的大鼠提供更多时间以适应摄像机和实验人员的存在，同时它们也可能受到进食较快大鼠咬合声音的刺激而开始进食。</li>
</ol>
4. 前爪调整和进食时间的定量视频分析
<ol>
 <li>进食过程中前爪调整行为的分析是一种简单的定量检测方法，对大鼠中枢神经系统损伤后出现的偏侧功能缺损具有敏感性（Allred 等，2008；Whishaw &amp; 科尔斯，1996；惠沙瓦 等，1997）以及小鼠与衰老相关的变化（Tennant 等., 2009).</li>
 <li>试验的量化阶段从意面首次放入口中开始，到最后一点意面被爪子释放并完全进入口中时结束。 </li>
 <li>根据需要，可将视频播放速度减慢（约为实时速度的50%），或逐帧播放，以识别调整操作。</li>
 <li>每次爪子松开并重新接触意面、爪子对意面的抓握重新形成，或脚趾发生伸-屈、外展-内收运动时，均计为一次调整（图2）。左爪和右爪的每次调整均需分别记录。</li>
 <li>调整是 不 当爪子在意大利面片段上滑动而脚趾无动作或爪握位置未重新调整时，不计入动作次数。爪子未接触意大利面片段时的动作（即在片段旁的移动）也不计入。</li>
 <li>每次试验的进食时间均被记录，起始点为开始进食，终点为意大利面完全进入口中。我们使用视频回放显示功能记录时间，但也可在正常速度回放过程中用秒表进行记录。</li>
 <li>如果动物在进食过程中暂停但仍然咬住食物块，则将暂停的时间从总时间中扣除。进食暂停表现为食物块移出嘴外或听觉上可察觉的咀嚼动作停止。</li>
 <li>如果在进食过程中的任何阶段，动物的爪子视野被遮挡，或动物将食物弄碎，则该次试验将从分析中剔除，因为较短的食物碎片会改变抓握方式。</li>
 <li>一些大鼠和小鼠始终使用某一只前爪进行更多的调节动作。对于单侧中枢神经系统损伤模型，若损伤发生在前肢在损伤前测试中更常使用的一侧，则偏侧化的功能缺陷能够被更为敏感地检测到（Allred 等., 2008).</li>
 <li>小鼠在进食过程中有时会将意面片段掉落，短暂休息后又拾起继续进食。这种情况在每天的最后一次试验中最常见，可能是由于部分饱腹感导致注意力下降所致。由于即使在未受损的小鼠中也常出现此类现象，因此我们不将这些试验剔除。然而，意面片段掉落的时间段需从总进食时间中扣除。 </li>
 <li>在完整的 rats 中，丢弃食物碎片是不典型的行为，且进食的恢复通常非常延迟或不出现。此类试验被排除在对调整行为和进食时间的分析之外。 </li>
 <li>进食开始前的调整动作不计入统计。进食前的操作行为会受到中枢神经系统损伤的影响（例如，Whishaw） 等，1992；Whishaw 等（1986），但我们尚未将前爪调整的定量方法扩展到这一时期。</li>
 <li>这些数据可归纳为：（a）每只爪子处理每块食物的平均调整次数，（b）每块食物的平均进食时间，以及（c）调整频率（调整次数/进食时间）。</li>
</ol>
5. 非典型操作模式的视频分析
<ol>
 <li>非典型操作模式可区分大鼠不同类型中枢神经系统损伤（Allred 等（2008）的方法，并记录这些行为可能有助于作为补充分析。</li>
 <li>如果某种抓握模式在完整动物中很少被观察到，则被视为非典型模式。完整动物通常用一只爪子（“抓握爪”）从意大利面较低的位置开始进食，另一只爪子（“引导爪”）则置于口部附近（图3A，C）。在所有试验中，通常同一只爪子始终作为抓握爪。大鼠最初常将双爪沿意大利面长度方向分开较远，随着食物变短，双爪逐渐靠拢。小鼠则通常从进食开始时就将双爪靠近口部，抓握肢和引导肢彼此紧邻。在两个物种中，当意大利面变得非常短时，双爪会移动至更对称的位置，呈并列或指头交错状（图3B，D）。在整个进食过程中，双爪持续参与引导、握持或推进意大利面。</li>
 <li>大鼠和小鼠抓握位置的非典型模式包括：（a.）当意面片段较长（超过原始长度的一半）时，将双爪并拢呈对称持握；（b.）在食物完全消耗前未能将双爪移至对称位置；（c.）进食过程中引导肢与抓握肢位置发生切换。</li>
 <li>大鼠和小鼠中另外两种非典型行为是：（a）进食期间长时间未能用一只前爪接触意面（“接触失败”）；（b）用嘴将意面从爪间拉出以重新调整位置（“用嘴拉拽”）。</li>
 <li>有两种行为在大鼠中属于非典型行为，但在小鼠中较为典型：(a.) 蜷缩姿势；(b.) 开始进食后掉落意面片段。然而，中枢神经系统损伤后，小鼠掉落食物的频率可能增加。因此，我们记录两种物种的掉落频率。</li>
 <li>在大鼠单侧纹状体多巴胺耗竭模型中还观察到其他非典型行为：（a.）“铁握”现象，即在进食过程中抓握肢体保持静止且僵硬的姿势；（b.）引导爪反复在僵硬的抓握爪周围移动；（c.）当将意大利面送入嘴中时头部出现极度倾斜（Allred 等，2008；另见 Whishaw 等 1997).</li>
 <li>我们观察到，老年小鼠常常做出无法将意大利面送入口中的无效调整。因此，那些未导致意大利面明显移入口中的调整动作被单独记录。</li>
 <li>切换引导肢与抓握肢、接触失败、掉落以及拉扯嘴部等行为按发生次数记录，其余所有非典型行为则每轮试验记录一次。</li>
</ol>
6. 代表性结果
视频分析的结果应包括每次试验中每只爪子的调整次数以及吃每根意大利面所需的时间。具有感觉运动皮层损伤或脑缺血的大鼠实验结果表明，动物在受损（对侧损伤）肢体上的调整次数减少，这种效应在损伤后至少持续一个月。单侧多巴胺耗竭会导致对侧肢体调整次数减少，同时同侧肢体调整次数增加（Allred et al., 2008）。小鼠实验结果显示，与年轻成年小鼠相比，老年小鼠吃意大利面所需时间更长，且出现更多未能将意大利面送入口中的无效调整动作（Tennant et al., 2009）。这些测试的分析还可包括对异常操作行为的观察。纹状体损伤和大脑中动脉闭塞还导致异常进食行为的发生频率增加（Allred et al., 2008）。
<img src="/files/ftp_upload/2076/2076fig1.jpg" alt="啮齿类动物行为实验，握力测量，两只小鼠图像附带标尺作为比例参照。" data-altupdatedat="1788235205000" data-alt="图 1"> 
 图 1. （A）大鼠和（B）小鼠的意大利面抓取姿势。注意大鼠以臀部着地呈坐姿，而小鼠则弓背俯身于意大利面上方，因此需在小鼠下方放置一面镜子以观察其前爪的运动情况。（C）用于测试的意大利面样品示例。
<img src="/files/ftp_upload/2076/2076fig2.jpg" alt="小鼠握力实验；随时间比较前肢使用和抓握情况的序列。" data-altupdatedat="1788235205000" data-alt="图 2"> 
 图 2. 大鼠（A-C）和小鼠（D-F）前爪调整动作的示例。第一张图显示动物在调整前的状态，中间图显示前爪正在调整，星号标记了正在调整的爪子，最后一张图显示爪子重新抓握在意大利面片段上的位置。
<img src="/files/ftp_upload/2076/2076fig3.jpg" alt="在实验研究中使用意大利面任务进行啮齿类动物行为与认知研究的序列图。" data-altupdatedat="1788235205000" data-alt="图 3"> 
 图 3. 当意大利面较长（A，C）和较短（B，D）时，大鼠和小鼠的引导肢与抓握肢位置示意图。

<ol><li>Allred, R. P., Adkins, D. L., Woodlee, M. T., Husbands, L. C., Maldonado, M. A., Kane, J. R., Schallert, T., Jones, T. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+Vermicelli+Handling+Test%3A+a+simple+quantitative+measure+of+dexterous+forepaw+function+in+rats%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Neurosci.+Methods%22%5BJournal%5D)">The Vermicelli Handling Test: a simple quantitative measure of dexterous forepaw function in rats.</a> J. Neurosci. Methods. 170, 229-244 (2008).</li>
<li>Baird, A. L., Meldrum, A., Dunnett, S. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+staircase+test+of+skilled+reaching+in+mice%5BTitle%5D)+AND+%22Brain+Res.+Bull%22%5BJournal%5D)">The staircase test of skilled reaching in mice.</a> Brain Res. Bull. 54, 243-250 (2001).</li>
<li>Ballermann, M., Metz, G. A., McKenna, J. E., Klassen, F., Whishaw, I. Q. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+pasta+matrix+reaching+task%3A+a+simple+test+for+measuring+skilled+reaching+distance%2C+direction%2C+and+dexterity+in+rats%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Neurosci.+Methods%22%5BJournal%5D)">The pasta matrix reaching task: a simple test for measuring skilled reaching distance, direction, and dexterity in rats.</a> J. Neurosci. Methods. 106, 39-45 (2001).</li>
<li>Castro, A. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Motor+performance+in+rats.+The+effects+of+pyramidal+tract+section%5BTitle%5D)+AND+%22Brain+Res%22%5BJournal%5D)">Motor performance in rats. The effects of pyramidal tract section.</a> Brain Res. 44, 313-323 (1972).</li>
<li>Farr, T. D., Whishaw, I. Q. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Quantitative+and+qualitative+impairments+in+skilled+reaching+in+the+mouse+%28Mus+musculus%29+after+a+focal+motor+cortex+stroke%5BTitle%5D)+AND+%22Stroke%22%5BJournal%5D)">Quantitative and qualitative impairments in skilled reaching in the mouse (Mus musculus) after a focal motor cortex stroke.</a> Stroke. 33, 1869-1875 (2002).</li>
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<li>Peterson, G. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mechanism+of+handedness+in+the+rat%5BTitle%5D)+AND+%22Comp+Psych+Monographs%22%5BJournal%5D)">Mechanism of handedness in the rat.</a> Comp Psych Monographs. 9, 1-67 (1934).</li>
<li>Tennant, K. A., Adkins, D. L., Donlan, N. A., Asay, A. L., Thomas, N., Kleim, J. A., Jones, T. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+effect+of+age+on+motor+skill+learning+and+organization+of+the+forelimb+motor+cortical+representation+in+C57BL%2F6+mice%5BTitle%5D)+AND+%22Society+for+Neuroscience+Annual+Meeting+abstract%22%5BJournal%5D)">The effect of age on motor skill learning and organization of the forelimb motor cortical representation in C57BL/6 mice.</a> Society for Neuroscience Annual Meeting abstract. , 783-784 (2009).</li>
<li>Tennant, K. A., Jones, T. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Sensorimotor+behavioral+effects+of+endothelin-1+induced+small+cortical+infarcts+in+C57BL%2F6+mice%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Neurosci.+Methods%22%5BJournal%5D)">Sensorimotor behavioral effects of endothelin-1 induced small cortical infarcts in C57BL/6 mice.</a> J. Neurosci. Methods. 181, 18-26 (2009).</li>
<li>Whishaw, I. Q., Coles, B. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Varieties+of+paw+and+digit+movement+during+spontaneous+food+handling+in+rats%3A+postures%2C+bimanual+coordination%2C+preferences%2C+and+the+effect+of+forelimb+cortex+lesions%5BTitle%5D)+AND+%22Behav.+Brain+Res%22%5BJournal%5D)">Varieties of paw and digit movement during spontaneous food handling in rats: postures, bimanual coordination, preferences, and the effect of forelimb cortex lesions.</a> Behav. Brain Res. 77, 135-148 (1996).</li>
<li>Whishaw, I. Q., Coles, B. L., Pellis, S. M., Miklyaeva, E. I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Impairments+and+compensation+in+mouth+and+limb+use+in+free+feeding+after+unilateral+dopamine+depletions+in+a+rat+analog+of+human+Parkinson%27s+disease%5BTitle%5D)+AND+%22Behav+Brain+Res%22%5BJournal%5D)">Impairments and compensation in mouth and limb use in free feeding after unilateral dopamine depletions in a rat analog of human Parkinson's disease.</a> Behav Brain Res. 84, 167-177 (1997).</li>
<li>Whishaw, I. Q., Dringenberg, H. C., Pellis, S. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Spontaneous+forelimb+grasping+in+free+feeding+by+rats%3A+motor+cortex+aids+limb+and+digit+positioning%5BTitle%5D)+AND+%22Behav.+Brain+Res%22%5BJournal%5D)">Spontaneous forelimb grasping in free feeding by rats: motor cortex aids limb and digit positioning.</a> Behav. Brain Res. 48, 112-125 (1992).</li>
<li>Whishaw, I. Q., O'Connor, W. T., Dunnett, S. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+contributions+of+motor+cortex%2C+nigrostriatal+dopamine+and+caudate-putamen+to+skilled+forelimb+use+in+the+rat%5BTitle%5D)+AND+%22Brain%22%5BJournal%5D)">The contributions of motor cortex, nigrostriatal dopamine and caudate-putamen to skilled forelimb use in the rat.</a> Brain. 109, 805-843 (1986).</li>
</ol>

未声明利益冲突。

在本视频中，我们演示了如何分别在大鼠和小鼠中进行细面条（Vermicelli）和 Capellini 操作测试。这些测试是一种简单且定量的方法，用于研究正常动物、脑运动系统受损后或衰老过程中前爪和脚趾功能的变化。通过慢动作视频分析动物前爪抓取生面条小段时的运动，研究人员能够量化每只前爪所做的调整，并观察实验性诱导的中枢神经系统损伤后可能出现的异常行为。测试可以在不同日期重复进行，大多数动物在几分钟内即可完成一个测试阶段的所有试验。因此，该测试适合纳入更大的测试组合或实验设计中。这些测试也可用于运动技能学习的研究（Xu et al., 2009），但本文我们提供了一种用于评估既定技能随时间变化的实验方案。
目前，熟练抓取测试是评估大鼠（例如 Whishaw et al., 1986；Ballermann et al., 2001；Montoya et al., 1991）和小鼠（Farr &amp; Whishaw, 2002；Tennant &amp; Jones, 2009；Baird et al., 2001）前肢灵巧功能最常用的实验方法。抓取测试可对单侧肢体进行独立评估，而意大利面操作则是一种双手协调任务。尽管如此，这两种测试在检测前爪功能损伤方面的敏感性相似，且掌握这两种测试技能的过程均涉及运动皮层前肢代表区的可塑性变化（Xu et al., 2009）。根据我们的经验，抓取测试操作更为复杂且耗时费力，对于某些实验问题，本文所述的测试方法可能提供一种更高效的替代方案。然而，与本文介绍的测试不同，熟练抓取测试已使用数十年之久（Peterson, 1934），目前已发展出一套多样且高度敏感的测量指标和测试参数（Ballermann et al., 2001；Farr &amp; Whishaw, 2002；Montoya et al., 1991；Whishaw et al., 1992）。相比之下，Vermicelli 和 Capellini 操作测试源于对大鼠灵巧摄食行为的较新研究描述（Whishaw 和 Coles, 1996）。在测试实施和数据分析方面，这些方法无疑还可进一步优化和拓展，例如更精确地量化精细的指部运动和双手协调模式，以及量化舌头、口腔和下颌的协同运动。

细面条与细意面操作测试：大鼠和小鼠前爪灵巧功能的简单定量评估方法

The Vermicelli and Capellini Handling Tests: Simple quantitative measures of dexterous forepaw function in rats and mice

先前对啮齿类动物进食行为的表征研究表明，它们会使用协调的前肢动作来操控食物碎片。在此基础上，我们进一步开发出一种简单且可量化的前肢灵巧性检测方法，该方法对偏侧化功能损伤及年龄相关的变化具有高度敏感性。啮齿类动物通过学习熟练的前肢和趾部动作来处理细面条状的食物，并积极摄食。我们此前已描述了用于量化大鼠处理细面行为的方法，并证明这些指标对由单侧缺血性损伤、大脑中动脉闭塞以及单侧纹状体多巴胺耗竭引起的前肢功能障碍具有高度敏感性 [Allred, R.P., Adkins, D.L., Woodlee, M.T., Husbands, L.C., Maldonado M.A., Kane, J.R., Schallert, T. &amp; Jones, T.A. 细面处理试验：一种评估大鼠前肢灵巧功能的简单定量方法]J. Neurosci. 方法170, 229-244 (2008)]。本文提供了该测试在大鼠中的更详细实验方案，并介绍了一种新开发的小鼠版本——Capellini 操作测试。在测试过程中，分别对大鼠和小鼠操作短段生细面或卡佩利尼意面的行为进行录像，摄像机位置经过优化以清晰捕捉前爪的运动。通过慢动作回放视频，可识别前爪调整动作，定义为进食开始后，前爪或其任意数量脚趾在面条上发生的任何明显移开并重新放置的动作。每次测试阶段中，每根面条的前爪调整次数取多次试验的平均值。重复测试可实现对前爪灵巧性随时间变化的敏感定量分析。本文还描述了测试前适应性训练和操作练习的方案，以及表征非典型操作模式的操作流程。由于大鼠和小鼠在执行意面操作测试时存在细微差异，文中特别强调了该测试在不同物种间的操作与评分差异。所有动物实验均依照德克萨斯大学奥斯汀分校动物护理与使用委员会批准的协议进行。

Vermicelli 和 Capellini 前肢灵巧性测试利用了啮齿类动物倾向于使用灵巧的前肢和指部动作来操控食物的自然习性。实验过程中对动物抓取短段未煮熟的干意大利面的行为进行录像，通过慢动作回放可量化分析前肢的调整动作。

先前对啮齿类动物进食行为的研究表明，它们会使用协调的前爪动作来操控食物碎片。我们已在此基础上……

本视频演示了一种在食物处理过程中量化四种不良灵巧性的操作步骤。在啮齿类动物实验中，每只动物首先在饲养笼内接触短段生面条，随后在测试环境中进行相同操作。在测试环境中，记录动物进食面条时前肢的运动视频。通过慢速回放视频，识别并统计每次前肢动作所进行的调整次数。在视频分析过程中，识别出非典型的抓取行为。识别结果表明，通过量化进食过程中操纵食物的动作，可揭示脑损伤或衰老导致的四种精细运动技能下降。大家好，我是来自德克萨斯大学奥斯汀分校心理学系琼斯实验室的Kelly Tenet，这位是同样来自琼斯实验室的RNAi。今天我们将向您展示大鼠意大利面操作测试（Vermicelli Handling Test）和小鼠CAPI操作测试的实验步骤。在我们的实验室中，这些方法被用于研究脑损伤或衰老过程中，Dexter's four P在食物操作中的使用变化情况。现在让我们开始吧。为准备测试用的意面样品，使用超细记号笔和硬纸板模板，在DeCheco品牌、CAPI品牌和Skinner品牌的细圆面（vermicelli）上按特定间隔做标记。对于capal，采用0.86厘米的间隔；对于细圆面，则采用1.75厘米的间隔。这有助于观察意面条的运动情况。进食时，使用剃须刀片将意大利细面（capi）切成 2.6 厘米长，用于小鼠实验；将意大利实心细面（vermicelli）切成 7 厘米长，用于大鼠实验。由于不同品牌的意面在质地和直径上存在差异，可能影响动物的抓取方式，因此建议在重复测试中使用同一来源的意面，以减少动物的新奇恐惧反应，并帮助其建立抓取技能。在正式测试前的数周内，应在动物的饲养笼中提前暴露于意面片段。每次给予每只动物约 4 段，持续暴露 5 至 10 天即已足够。即使已经适应环境的动物也可能在摄像机前表现出进食犹豫。因此，应在一次或多次适应性训练期间将摄像机放置在测试区域前方。在动物接触过意面片段后，将其放入测试环境中，并使其适应在此处进食。通常情况下，动物在此环境中会 readily 进食这种意大利面。完成三到五次进食训练后，让我们来看看如何在大鼠和小鼠中进行牧师处理试验。测试阶段由一系列连续的试验组成，每次试验中动物需进食一份意大利面。一次实验通常包括每只大鼠进行四到五次试验，每只小鼠进行三到四次试验。大鼠通常以后肢直立坐姿进食意大利面，便于观察其拉取动作。当摄像机置于接近实验箱地面高度并带有轻微仰角时，小鼠 tends to 向前弯曲身体，并以一定角度抓握意大利面。因此，将底部开放的测试箱放置在一面镜子上方。摄像机的位置应略高于测试箱底部，并向下倾斜角度，以便对准镜子中动物足部的反射影像进行聚焦。在开始录像之前，先将一段意大利面放入测试箱内。为了启动动物进食并将其移至合适的摄像视野，动物必须面向摄像机，且摄像机应充分放大至10到12倍。为了清晰观察四肢及所有脚趾的细微调整动作，一旦动物、摄像机和位置准备就绪，开始第一次试验时，应能立即看到双侧前肢的指关节；此时可将一段意大利面直接悬挂在动物前方，随即开始录像。在进食开始之前，每次咬合意大利面的声音均可听见。因此，录音有助于确认进食行为。请以相同方式继续完成其余试验。同时，最好尽量减少试验之间的间隔时间，以防止动物离开最佳观察位置。现在让我们学习如何对四次不良调整及进食时间进行定量视频分析。在进食过程中对四次不良调整进行分析是一种简单的定量测量方法，该方法对大鼠中枢神经系统损伤后的偏侧功能障碍以及小鼠随年龄增长发生的变化具有敏感性。在分析过程中，视频回放速度减慢至实际时间的大约50%，或根据需要以逐帧方式前进，以便识别调整行为。试验的量化部分从食物块首次被置入口中时开始，到最后一部分食物从须部释放并完全进入口中时结束。每次孔隙释放并重新接触先前部位时，计为一次调整。当孔隙握持重新形成，或发生伸展、屈曲或手指外展动作时，每一次调整均分别记录左侧和右侧孔隙的数据。若孔隙在杰作表面滑动，而手指无任何移动或手握位置未重新调整时，则不计入调整次数。当动物未接触牧师样物体时的移动也不计入。每次试验的进食时间从开始进食时记录，直至牧师样物体完全进入口中为止。如果动物在进食过程中暂停但仍然咬住物体，则将暂停时间从总时间中扣除；若试验不符合要求，则该次试验从分析中剔除。如果在进食过程中的任何阶段，暂停的视野被遮挡，或者动物将食物弄断（因为较短的片段会改变抓取方式），小鼠有时会在进食过程中掉落意面，短暂休息后又将其拾起并继续进食。这可能是由于受到干扰或产生部分饱腹感所致。如果进食很快恢复，我们不会排除这些试验，但会从总进食时间中减去食物掉落的时间。通过视频分析获得的测量指标包括每个孔洞、每块食物的平均调整次数，每块食物的平均进食时间，以及调整频率。现在让我们来看一些非典型的处理模式。非典型处理模式可以区分不同类型的中枢神经系统损伤，并揭示与年龄相关的变化。记录这些行为作为补充分析是有用的。完整的动物通常以一根面条较低的位置和另一根靠近口部的位置开始进食。在所有试验中，POS通常保持相同的位置。在非典型行为中，动物可能会交换两个肢体的位置。在完整动物进食过程中，当食物片段非常短时，孔洞会移动到并排的更对称位置，或指状结构相互交错。一些中枢神经系统受损的动物则无法做到这一点，反而会在食物片段较长时将两端并置，以对称方式握住。大鼠和小鼠的另外两种非典型行为是在进食过程中长时间未用鼻孔接触意面，以及用嘴将意面从鼻孔中拉出以重新调整位置。某些行为对大鼠而言属于非典型行为，但对小鼠来说则属于常见行为，例如弓背姿势以及开始进食后掉落意面。然而，中枢神经系统（CNS）损伤后，小鼠掉落意面的频率可能会增加，因此记录这两种动物的掉落频率均具有参考价值。老年小鼠常常做出无法推进意面进食的调整动作。每当调整明显未能导致意面朝口腔方向产生可察觉的移动时，即计为一次失败调整。接下来我们将展示一些来自抓取测试的结果。对具有感觉运动皮层损伤的大鼠进行的分析表明，动物在使用受损对侧肢体进行拉取时所做的调整次数少于使用同侧肢体。单侧大脑中动脉闭塞会导致对侧肢体调整减少，同时伴随非典型操作行为的增加。对小鼠的视频分析显示，与年轻成年小鼠相比，老年小鼠进食意大利面片段所需时间更长，且进行更多未能使意大利面进入口腔的调整动作。我们刚刚向您展示了如何量化大鼠和小鼠处理意大利面的行为。在进行该操作时，重要的是要记得检查评分者间信度，以确保对意大利面调整动作的识别准确无误。以上就是全部内容。感谢观看，祝您的实验顺利。

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