通过小鼠单颗粒抓取任务研究运动技能学习

本实验的总体目标是训练小鼠掌握一种特定的四杆运动技能。这为评估运动学习和记忆提供了一个良好的行为学模型。在小鼠实验中，第一步是让小鼠熟悉训练室和食物颗粒。

随后将食物颗粒放置在塑形狭缝可触及的范围内，在塑形期结束后确定小鼠用于抓取的偏好肢体。通过单颗粒抓取任务对小鼠进行训练，并记录偏好爪正确抓取的次数。最终，该方案提供了一种行为范式，可用于研究运动学习和记忆形成过程中大脑在多个层面发生的变化。

该方法有助于解答神经科学领域中的关键问题，例如运动学习如何与小鼠大脑中的结构可塑性和分子改变相关联，以及各种神经系统疾病如何干扰精细运动技能。为获得最佳结果，应在远离噪音和干扰的安静环境中进行此项操作。使用一个定制的透明聚碳酸酯训练室，其内含有三条垂直狭缝，用于动物的塑形和训练。

在塑形阶段使用的倾斜托盘由三块载玻片制成，其塑形边缘有一个狭缝，相对的训练边缘有两个狭缝，用于固定小米种子。训练阶段使用一个食物平台，平台左右两侧的凹槽用于固定小米种子。

这些凹槽对应小鼠训练箱中的左侧和右侧狭缝，用于对优势肢体进行训练。操作过程中还应准备以下有用物品：镊子、天平和秒表。在开始塑形训练前两天，对动物进行食物限制，使其体重在第一天降至基础体重的约90%。

将两只小鼠同时放入训练箱中，使其适应环境。在箱内每只小鼠放置约20粒黍籽，让小鼠自由探索20分钟。次日，将动物单独放入训练箱中，每只小鼠提供约20粒黍籽。

利用塑形边缘确定利手优势。将培养室的单狭缝一侧朝下放置。接着，将装有小米种子的食物托盘紧压在训练室前壁上。

准备就绪后，将一只小鼠放入实验腔室中。让动物通过训练狭缝取食种子，并记录其取食所使用的方式。当满足以下两个标准时，视为塑形阶段结束。

首先，小鼠在20分钟内进行20次抓取尝试。其次，其中超过70%的抓取动作需使用单侧前肢完成。若小鼠使用舌头将种子送入操作腔内，则应将托盘略微向后移动，以促使小鼠使用前肢进行抓取。

如果小鼠在一周内无法完成塑形训练，则将其剔除出实验。开始训练时，将训练舱配置为双缝朝下。准备就绪后，将小鼠 individually 放入笼中。根据塑形阶段确定的偏好爪，在对应凹槽的食物平台上放置单粒种子。

种子放置到位后，观察小鼠的抓取行为并记录结果。当小鼠使用优势爪抓取、取回并吃掉种子时，记为成功。当小鼠使用优势爪抓取、抓住种子，但在将种子送入口中前掉落时，记为掉落。

如果小鼠用其偏好爪抓取种子，但未能抓住或将其从承载板上碰落，则记为一次失败。即使食物平台上未放置种子，小鼠仍可能进行抓取动作。此类抓取视为无效抓取，不计入统计。

通过限制小鼠无效抓取的总次数，训练小鼠在放置下一颗种子前走回训练室的另一端。如果小鼠使用非优势爪进行抓取，则此类抓取被视为对侧抓取，不计入总抓取次数。每天训练小鼠使用优势肢体进行30次抓取尝试，或持续20分钟，以先达到者为准。

每日训练结束后，将小鼠放回其原居住笼具中。在整个实验过程中，应密切监测小鼠的体重变化。下图展示了单只小鼠在食物剥夺塑形与训练期间的体重下降情况。

这些结果表明，在训练期间，平均成功率以及成功速度均有所提高。图中展示了经过训练的小鼠与未经学习的小鼠的成功率。该图表比较了经过预训练与未经训练的成年小鼠在为期四天的再训练期间的运动表现。

在进行该实验操作时，重要的是要记住标准化动物测试条件。这可以通过尽量减少环境干扰、由同一名实验人员操作、使用同一只小鼠，并在每天的相同时间段内进行训练来实现。