Name: 收购高精度熟练的前肢到达任务大鼠 (视频) | JoVE Journal
Uploaded: 2015-06-22T15:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 59 s
Description: 学习大鼠高精度熟练前肢到达任务的习得方法，用于分析运动学习中的会话内与会话间学习阶段。该范式通过熟悉环境、身体重定位和四爪抓取训练，为研究复杂运动技能习得与神经可塑性提供了有效框架。

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本工作由瑞士国家科学基金会（M.E.S. 的资助编号为 31003A-149315-1，A.Z. 的资助编号为 IZK0Z3-150809）、Heidi Demetriades 基金会（授予 A.Z.）、欧洲研究理事会（“Nogorise”项目，授予 M.E.S.）以及 Christopher 和 Dana Reeve 基金会（CDRF，授予 M.E.S.）的资助支持。

所有实验均按照瑞士苏黎世州兽医办公室的指南进行。
1. 动物操作与适应
<ol>
	<li>动物操作 
	注意: 实验开始前5天起，每天执行步骤1.1.1。
	<ol>
		<li>在行为学实验中，需使动物适应实验操作者。每天进行一次抓取驯化，每只动物持续10–15分钟。每次动物实验结束后清洁实验箱。
		<ol>
			<li>首先，将实验者的手放入笼内，让动物探索并嗅闻，以熟悉实验者。</li>
			<li>接下来，实验人员用手以安全的方式轻轻提起动物，抓住大鼠前肢与后肢之间的身体部位，使其进一步适应。</li>
		</ol>
		</li>
		<li>每日称量每只动物的体重，以获得禁食前的基础体重。</li>
	</ol>
	</li>
	<li>仪器适应与食物熟悉化
	<ol>
		<li>每日称量每只动物的体重，以获得食物剥夺前的基础体重。</li>
		<li>在开始预训练前3天，开始对大鼠进行食物剥夺，标准实验室饮食条件下，每日给予大鼠0.05 g食物/每1 g体重（例如， 一只体重为200 g的大鼠，初始喂食量为10 g。通过每日监测体重，确保每日体重下降不超过10%。
		<ol>
			<li>如果多只动物饲养在同一个笼子中，优势鼠可能比劣势鼠进食更多。若某只动物的体重下降，应将其单独喂养，而非群体喂养。给予饮水 随意.</li>
		</ol>
		</li>
		<li>为了让大鼠熟悉抓握装置，将动物放入训练箱中（图1）。在训练箱内靠近狭缝开口处放置糖颗粒，使动物熟悉食物颗粒。每天执行此步骤10-15分钟，持续3天。</li>
	</ol>
	</li>
</ol>
2. 预训练与运动技能学习
<ol>
	<li>预训练
	<ol>
		<li>熟悉化训练一天后，将动物放入训练箱内，并将食物颗粒放置在靠近狭缝开口处，使其能够被动物的舌头触及。在预训练阶段使用前肢取食颗粒的动物应予以剔除。 
		注意: 在此阶段，动物通常首选用舌头获取食丸，这一行为至关重要。在运动技能学习的第一天之前，绝不可使用前肢抓取食丸，以确保对习得的伸手任务进行充分监测。在预训练期间若出现以前肢抓取食丸的行为，则作为排除标准，且大多数情况下不会观察到该行为。</li>
		<li>训练大鼠跑至笼子后端并返回狭缝开口处，或向后退一步并绕自身轴线转身，以用舌头获取下一颗食物颗粒。给予动物足够时间探索笼内环境，跑至后端并返回狭缝开口处。若动物未能正确执行任务，可用镊子轻轻敲击笼子后端以引起其注意。当动物到达笼子后端后，再轻轻敲击笼子前端，引导其返回狭缝开口处。 
		注意: 一旦动物达到规定的标准值（例如， 在15分钟内用舌头成功取回50个颗粒，动物即符合进入运动技能学习阶段的条件。在预训练的第1天和第2天，即可区分学习者与非学习者。非学习者可在该步骤被排除出研究，从而降低在运动学习阶段（2.2）出现大量非学习者的可能性。</li>
		<li>在预训练期间，对大鼠进行标准实验室饮食的食物剥夺处理。给予水 随意摄取每日监测动物体重。训练雄性和雌性大鼠时，不得使用同一房间。确保动物处于安静、无噪音的环境中。</li>
	</ol>
	</li>
	<li>爪偏侧性测定与运动技能学习
	<ol>
		<li>在运动技能学习的第一阶段，将窗口前方的滑块替换为一根立柱。将糖块放置在立柱上，距离窗口约1.5 cm，使动物无法用舌头够到糖块，只能通过精确的前肢伸抓动作才能获取。
		<ol>
			<li>为促使动物使用前肢获取颗粒，可用镊子轻轻将颗粒移至动物嘴边，并在动物试图用舌头摄取时缓慢撤回颗粒。重复此操作，直至动物伸出前肢并抓取颗粒。</li>
		</ol>
		</li>
		<li>将立柱置于窗口开口中央。为确定前爪偏好，在训练第1天仔细观察前10次试验。超过70%的抓取尝试（即， 7 次）必须使用同侧前肢完成。若未达到此标准，则继续进行下一轮 10 次试验，直至达到 70% 的阈值。</li>
		<li>确定爪偏好后，将立柱向偏好前肢一侧移动，并使其与窗口开口的边界居中对齐。偏好爪对齐是指将立柱向对应爪子的相反方向移动，以提供最佳的抓取角度。图1B、C).</li>
		<li>将每次试验（定义为向动物呈现一个新的食丸）分类为成功（触及、抓握、取回并吃掉食丸）、掉落（触及、抓握，但在取回过程中丢失食丸）或失败（将食丸从支架上击落）。在记录表中逐项记录每次试验结果，并在实验结束后分析数据。</li>
		<li>每天进行一次包含固定次数试验的训练 session（试验 session）例如， 150）或最长时间（例如， 每只动物1小时</li>
		<li>使用首次尝试分析法研究运动的精确性与精细调节。首次尝试定义为大鼠以单一、连续的动作抓取颗粒，过程中无中断、犹豫或动作组分的重复。仔细观察大鼠的每一次抓取动作。
		<ol>
			<li>如果大鼠在伸爪过程中犹豫或回缩，或经过多次尝试才成功抓取颗粒，则将该次试验记录为成功但非首次尝试。若动物通过一次连贯的伸爪动作成功抓取颗粒，则在记录表的单独一栏中将该次试验记为首次尝试成功。</li>
		</ol>
		</li>
		<li>在运动技能学习期间，给予大鼠标准实验室饮食并进行食物剥夺。提供水 随意摄取每日监测体重变化。</li>
	</ol>
	</li>
</ol>

<ol><li>Fu, M., Yu, X., Lu, J., Zuo, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Repetitive+motor+learning+induces+coordinated+formation+of+clustered+dendritic+spines+in+vivo%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Repetitive motor learning induces coordinated formation of clustered dendritic spines in vivo.</a> Nature. 483, 92-95 (2012).</li>
<li>Fu, M., Zuo, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Experience-dependent+structural+plasticity+in+the+cortex%5BTitle%5D)+AND+%22Trends+in+neurosciences%22%5BJournal%5D)">Experience-dependent structural plasticity in the cortex.</a> Trends in neurosciences. 34, 177-187 (2011).</li>
<li>Holtmaat, A., Svoboda, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Experience-dependent+structural+synaptic+plasticity+in+the+mammalian+brain%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+reviews.+Neuroscience%22%5BJournal%5D)">Experience-dependent structural synaptic plasticity in the mammalian brain.</a> Nature reviews. Neuroscience. 10, 647-658 (2009).</li>
<li>Xu, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Rapid+formation+and+selective+stabilization+of+synapses+for+enduring+motor+memories%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Rapid formation and selective stabilization of synapses for enduring motor memories.</a> Nature. 462, 915-919 (2009).</li>
<li>Yu, X., Zuo, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Spine+plasticity+in+the+motor+cortex%5BTitle%5D)+AND+%22Current+opinion+in+neurobiology%22%5BJournal%5D)">Spine plasticity in the motor cortex.</a> Current opinion in neurobiology. 21, 169-174 (2011).</li>
<li>Rioult-Pedotti, M. S., Friedman, D., Donoghue, J. P. Learning-induced LTP in neocortex. Science. 290, 533-536 (2000).</li>
<li>Rioult-Pedotti, M. S., Friedman, D., Hess, G., Donoghue, J. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Strengthening+of+horizontal+cortical+connections+following+skill+learning%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+neuroscience%22%5BJournal%5D)">Strengthening of horizontal cortical connections following skill learning.</a> Nature neuroscience. 1, 230-234 (1998).</li>
<li>Rioult-Pedotti, M. S., Donoghue, J. P., Dunaevsky, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Plasticity+of+the+synaptic+modification+range%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+neurophysiology%22%5BJournal%5D)">Plasticity of the synaptic modification range.</a> Journal of neurophysiology. 98, 3688-3695 (2007).</li>
<li>Fritsch, B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Direct+current+stimulation+promotes+BDNF-dependent+synaptic+plasticity%3A+potential+implications+for+motor+learning%5BTitle%5D)+AND+%22Neuron%22%5BJournal%5D)">Direct current stimulation promotes BDNF-dependent synaptic plasticity: potential implications for motor learning.</a> Neuron. 66, 198-204 (2010).</li>
<li>Ghiani, C. A., Ying, Z., de Vellis, J., Gomez-Pinilla, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Exercise+decreases+myelin-associated+glycoprotein+expression+in+the+spinal+cord+and+positively+modulates+neuronal+growth%5BTitle%5D)+AND+%22Glia%22%5BJournal%5D)">Exercise decreases myelin-associated glycoprotein expression in the spinal cord and positively modulates neuronal growth.</a> Glia. 55, 966-975 (2007).</li>
<li>Josephson, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Activity-induced+and+developmental+downregulation+of+the+Nogo+receptor%5BTitle%5D)+AND+%22Cell+and+tissue+research%22%5BJournal%5D)">Activity-induced and developmental downregulation of the Nogo receptor.</a> Cell and tissue research. 311, 333-342 (2003).</li>
<li>Karlen, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Nogo+receptor+1+regulates+formation+of+lasting+memories%5BTitle%5D)+AND+%22Proceedings+of+the+National+Academy+of+Sciences+of+the+United+States+of+America%22%5BJournal%5D)">Nogo receptor 1 regulates formation of lasting memories.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 106, 20476-20481 (2009).</li>
<li>Kleim, J. A., Lussnig, E., Schwarz, E. R., Comery, T. A., Greenough, W. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Synaptogenesis+and+Fos+expression+in+the+motor+cortex+of+the+adult+rat+after+motor+skill+learning%5BTitle%5D)+AND+%22The+Journal+of+neuroscience+%3A+the+official+journal+of+the+Society+for+Neuroscience%22%5BJournal%5D)">Synaptogenesis and Fos expression in the motor cortex of the adult rat after motor skill learning.</a> The Journal of neuroscience : the official journal of the Society for Neuroscience. 16, 4529-4535 (1996).</li>
<li>Mironova, Y. A., Giger, R. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Where+no+synapses+go%3A+gatekeepers+of+circuit+remodeling+and+synaptic+strength%5BTitle%5D)+AND+%22Trends+in+neurosciences%22%5BJournal%5D)">Where no synapses go: gatekeepers of circuit remodeling and synaptic strength.</a> Trends in neurosciences. 14, 7-23 (2013).</li>
<li>Park, H., Poo, M. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Neurotrophin+regulation+of+neural+circuit+development+and+function%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+reviews.+Neuroscience%22%5BJournal%5D)">Neurotrophin regulation of neural circuit development and function.</a> Nature reviews. Neuroscience. 14, 7-23 (2013).</li>
<li>Zemmar, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Neutralization+of+Nogo-A+enhances+synaptic+plasticity+in+the+rodent+motor+cortex+and+improves+motor+learning+in+vivo%5BTitle%5D)+AND+%22The+Journal+of+neuroscience+%3A+the+official+journal+of+the+Society+for+Neuroscience%22%5BJournal%5D)">Neutralization of Nogo-A enhances synaptic plasticity in the rodent motor cortex and improves motor learning in vivo.</a> The Journal of neuroscience : the official journal of the Society for Neuroscience. 34, 8685-8698 (2014).</li>
<li>Whishaw, I. Q., Pellis, S. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+structure+of+skilled+forelimb+reaching+in+the+rat%3A+a+proximally+driven+movement+with+a+single+distal+rotatory+component%5BTitle%5D)+AND+%22Behavioural+brain+research%22%5BJournal%5D)">The structure of skilled forelimb reaching in the rat: a proximally driven movement with a single distal rotatory component.</a> Behavioural brain research. 41, 49-59 (1990).</li>
<li>Buitrago, M. M., Ringer, T., Schulz, J. B., Dichgans, J., Luft, A. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Characterization+of+motor+skill+and+instrumental+learning+time+scales+in+a+skilled+reaching+task+in+rat%5BTitle%5D)+AND+%22Behavioural+brain+research%22%5BJournal%5D)">Characterization of motor skill and instrumental learning time scales in a skilled reaching task in rat.</a> Behavioural brain research. 155, 249-256 (2004).</li>
<li>Geurts, A. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Knockout+rats+via+embryo+microinjection+of+zinc-finger+nucleases%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Knockout rats via embryo microinjection of zinc-finger nucleases.</a> Science. 325, 433(2009).</li>
<li>Tews, B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Synthetic+microRNA-mediated+downregulation+of+Nogo-A+in+transgenic+rats+reveals+its+role+as+regulator+of+synaptic+plasticity+and+cognitive+function%5BTitle%5D)+AND+%22Proceedings+of+the+National+Academy+of+Sciences+of+the+United+States+of+America%22%5BJournal%5D)">Synthetic microRNA-mediated downregulation of Nogo-A in transgenic rats reveals its role as regulator of synaptic plasticity and cognitive function.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. , (2013).</li>
<li>Li, D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Heritable+gene+targeting+in+the+mouse+and+rat+using+a+CRISPR-Cas+system%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Heritable gene targeting in the mouse and rat using a CRISPR-Cas system.</a> Nature. 31, 681-683 (2013).</li>
</ol>

作者无任何利益冲突披露

本研究所采用的范式改编自 Buitrago et al.18，与经典单颗粒抓取范式17相比，主要在以下两个方面有所不同：
首先，研究单次训练 session 内的改善情况，可分析单日内习得任务的表现，从而提供不同于每日平均值所反映的慢速学习成分的信息，例如对快速学习成分的考察（见图3和图4）。其次，本文所介绍的行为范式提高了运动技能任务的难度和复杂性。动物在每次获取食丸前，必须重新调整身体姿势和抓取方向，这阻止了从同一角度进行简单重复的动作执行，并要求具备较强的空间定向能力。此外，食丸被放置在笼前一根细长的垂直杆上，杆的直径与食丸直径相匹配，因此成功获取需要精确的抓握动作，而无法通过简单地将食丸拉向动物身体来完成。
一个重要的步骤是在预训练期间教会动物跑向笼子后部并返回到狭缝开口处。使用镊子轻轻敲击笼子后壁，提示大鼠到达目标位置，有助于动物理解任务要求。实验者应谨慎使用该工具，过度敲击会产生过多噪音...

运动控制是中枢神经系统（CNS）的核心功能之一。运动能力是CNS功能最主要的可测量输出，也是个体与外部世界互动的主要方式。目前，揭示运动功能的基本原理以及 motor task（运动任务）学习背后的机制，是神经科学领域的重要挑战之一。在习得新的运动任务过程中，已观察到形态学、生理学和分子层面的变化。例如，熟练的运动训练会引发突触形态和数量的改变1-5，且在运动学习后，突触机制的功能也发生相应变化。在经过训练的运动皮层前肢代表区的神经连接中，其突触反应强于同一动物未训练半球，或未经训练动物的相应反应6,7。电生理学研究还表明，在学习新的运动技能过程中，存在类似长时程增强（LTP）和长时程抑制（LTD）的机制，并且由LTP与LTD饱和界限所定义的突触运作范围也会发生改变8。此外，已有研究表明，活动标记物以及促进可塑性的分子（如c-fos、GAP-43、BDNF）和抑制可塑性的分子（如Nogo-A）均在学习相关的神经可塑性中发挥调控作用9-16。
这些在理解运动学习机制方面取得的进展，只有通过使用能够精确控制新运动技能习得过程的行为范式才得以实现。 例如， 熟练前肢取物。只有结构完善的行为学任务才能监测和捕捉学习及执行相应任务时发生的关联性变化。本文通过视频直观展示一种改良的大鼠熟练前肢单颗粒取物任务，该方法改编自 Buitrago 等17 所呈现的范式可用于分析单次日常训练中的运动习得（会话内），反映快速学习成分和初级获取过程，以及跨多个训练会话的熟练运动学习（会话间），反映慢速学习成分及已习得任务的保持。18重要的是，由于以下两个特征，该行为范式增加了运动技能任务的难度和复杂性：第一，训练大鼠在每次抓取后围绕自身轴线转身，从而在下一次取食丸之前重新调整身体位置，更新身体朝向，防止始终从同一角度重复执行动作；第二，食丸从位于笼前的垂直杆上获取，由于杆的直径较小，食丸容易被碰落，因此需要精确抓握才能成功获取，从而避免动物通过简单地将食丸拉向自身的方式完成任务。
这种复杂的动物行为测试有助于深入理解运动学习的潜在机制。与小鼠相比，大鼠在执行复杂行为任务方面表现更优，因此更适合用于本研究中所呈现的复杂实验范式。考虑到目前大鼠在遗传学操作方面的可能性日益增加19,20，将精确且受控良好的行为测试方法与遗传操作、成像技术及生理学技术相结合，为深入理解运动学习与记忆的神经生物学基础提供了一套强大的研究工具。

<table><tbody><tr><td>训练箱</td><td></td><td></td><td>自制</td></tr><tr><td>底座</td><td></td><td></td><td>自制</td></tr><tr><td>糖颗粒</td><td>TSE Systems Intl. Group</td><td></td><td>45 mg 无尘精密颗粒</td></tr><tr><td>Sprague Dawley 大鼠</td><td></td><td></td><td>5–6 周龄雄性</td></tr><tr><td>笔记本电脑</td><td>Hewlett Packard</td><td></td><td></td></tr><tr><td>秒表</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>镊子</td><td>Fine Science Tools (FST)</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Excel</td><td>Microsoft</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Prism</td><td>GraphPad</td><td></td><td></td></tr><tr><td>电子天平</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>计数器</td><td></td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

大鼠高精度前肢抓取技能任务的习得

Acquisition of a High-precision Skilled Forelimb Reaching Task in Rats

运动是中枢神经系统功能的主要可测量输出。为了理解运动功能背后的基本原理和过程，开发能够对运动学习与执行进行详细分析的行为学范式具有重要意义。本文介绍了一种行为学范式，可用于研究单次训练日内（日内）的运动获得，反映快速学习成分和初级习得过程，以及跨多个训练日（日间）的熟练运动学习，反映慢速学习成分及任务记忆的巩固。该行为范式通过两个特征提高了运动技能任务的难度和复杂性：第一，动物在每次获取食丸前需重新调整身体位置，迫使重新定向，并防止从相同角度重复执行动作；第二，食丸从一个与食丸直径相匹配的垂直柱上抓取，该柱位于笼前，要求精确抓握才能成功获取食丸，从而避免动物通过简单拖拽方式将食丸拉向自身。结合新型遗传学、成像和电生理技术，该行为学方法将有助于揭示运动学习与记忆的形态学、解剖学和分子基础。

成功的运动技能习得只有通过持续练习才能实现。尽管已仔细考虑了所有因素，仍有一些大鼠无法学会该任务（图2）。这些“未学会者”要么从实验开始就缺乏动机，导致很少或完全不尝试取回食物颗粒，要么总体上对抓取食物颗粒失去兴趣，从而持续尝试失败。相比之下，有些动物表现出攻击性或过度动机行为，导致抓取动作过于仓促和急躁，进而导致失败。第三类学习不成功者是那些起始成功率较高但未能取得显著进步的动物，其学习曲线趋于停滞甚至下降。
成功的运动技能学习包含两个阶段：快速学习阶段，代表技能的初步获得，通常在运动训练的第一天内观察到（会话内；图3）；以及熟练运动学习阶段，通过多次重复训练会话实现（会话间，图4），代表慢速学习成分及所学任务的巩固。会话间学习曲线的特点是在第1至第3天呈现陡峭的学习曲线，而在学习后期则趋于平台期。
为了分析每次每日训练 session 中的表现（session 内分析），将总试验次数分为每 25 次试验为一个区段（...

本文提出了一种用于分析大鼠高精度前肢抓取技能习得过程的范式。

运动是中枢神经系统功能的主要可测量输出。建立能够对运动进行详细分析的行为范式……

本实验的总体目标是研究动物习得复杂四肢伸展取食任务的过程，并分析其在单次训练会话内及会话间的两个学习阶段。首先，让动物熟悉实验人员及学习环境；第二步，训练大鼠在每次用舌头获取食物颗粒前，重新调整其身体姿态。接下来，大鼠学习如何用四肢抓取放置在基座上的糖丸。一旦确定其偏好的前肢，便调整基座位置，以优化训练期间抓取糖丸时的接近角度。每次试验均被评分记录为成功、掉落或失败。该技术相较于现有方法（如经典的单侧食盘取食任务）的主要优势在于提高了运动学习的难度，从而能够研究更为复杂的肢体运动。该方法的可视化演示至关重要，因为各个步骤难以通过文字描述充分说明，而通过观看、聆听和阅读每个单独步骤，能够更完整地解释该技术。为准备实验动物，应在实验开始前至少每天处理动物一次，持续五天，每次处理时间应为每只动物10至15分钟。可利用此机会对动物进行称重。初次接触大鼠时，先让动物适应你的手进入笼内。然后以安全的方式轻轻抓起动物。在食物剥夺前，称量每只动物的体重，以确定其基础体重。在适应期开始预训练前的三天，启动饥饿方案。按每克体重给予大鼠0.05克标准饲料的剂量喂养。每日可自由饮水。确保每只大鼠在食物限制期间体重减轻不超过10%。若将多只动物饲养于同一笼中，可能需要分别喂食，以防止优势动物摄食全部食物。为使大鼠熟悉抓取装置，应在正式前训练开始前5天将其放入训练箱中，每天训练10至15分钟。同时将数个颗粒放入训练箱中，使动物熟悉其气味和味道。最后，在每只动物使用训练箱之间，务必清洁训练箱。雄性和雌性大鼠必须在不同的房间内进行训练。训练室必须保持安静、无干扰。建议不要在同一项研究中混合使用雄性和雌性大鼠。在大鼠熟悉训练箱后，开始进行预训练。将每只大鼠放回盒子中，并在滑道开口前方的载玻片上放置一颗糖丸，使动物能够用舌头够到。现在训练大鼠要么跑向笼子后部，再返回到狭缝开口处获取下一颗糖丸，要么后退一步并原地转身，以获取下一颗糖丸。在执行此任务期间，让大鼠自由探索笼子。如果大鼠未能正确执行此操作，可用镊子轻轻敲击笼子后部以引起其注意。当大鼠移动到笼子后部后，再轻轻敲击笼子前部以吸引其注意力。回到狭缝开口处。这一步需要耐心，朋友。此时用舌头进行 retrieval 至关重要，通常是动物首选的方法。在预训练阶段尝试使用前爪取食时，排除标准定义为：当大鼠在规定时间内能够完成特定次数的任务，例如在15分钟内完成50次舌部取食丸剂的操作，即视为已学会该任务。每天对每只大鼠训练至多一小时，直至达到该标准。通常在预训练开始后的数天内即可识别出未能学会任务的大鼠，这些大鼠应在预训练阶段即被排除出研究。 必须继续对大鼠进行禁食处理。应让它们自由获取饮水，并每天监测体重。在任务学习阶段，将训练箱前的载玻片更换为支架。然后将食丸放置在距离窗口1.5厘米的基座上，使动物无法用舌头触及，只能用前肢获取。为了教会动物如何抓取食丸，先用镊子将食丸移至大鼠嘴边，随后将其移开。当大鼠伸出舌头试图舔舐时，持续以这种方式逗引，直至其前肢伸展。用其前肢抓取颗粒。在最初的10次抓取尝试中，将基座置于狭缝开口的中央，以确定爪子的偏好。如果在最初的10次试验中有7次或以上使用同一只前肢完成，则认为该前肢为偏好爪；如果未达到此阈值，则继续观察后续的每10次试验组，直至显示出明显的偏好。还必须在10次试验组之间保持偏好，并通常在确定偏好后进行。将踏板移至与偏好的肢体相对的窗框边缘，从而为动物提供一个更利于接触腭部的角度。使用其偏好的肢体，将每次颗粒呈现记为成功、掉落或失败。一次掉落包括成功抓取随后丢失食丸。当大鼠成功抓取食丸并将其送至口中最终吃掉时，记为一次成功。每天进行一次训练 session。使用试验次数限制和时间限制来定义会话持续时间。例如，当达到150次颗粒抓取或1小时时，以先到者为准结束会话。大鼠首次尝试获取颗粒时的成功情况可用于分析其操作的精确性和精细调节能力。首次尝试成功仅发生在大鼠完成单一整体性动作时。若动作无中断、无迟疑或无单个动作组分的重复，务必始终记录此类成功情况。在运动技能学习过程中，持续保持大鼠处于饥饿状态至关重要。与训练前相同，切勿限制饮水，每天称量每只大鼠的体重。尽管许多大鼠能够学会该任务，但部分大鼠会失败，可能表现为缺乏动机或失去兴趣。经过多次失败后，它们可能会变得过于急躁和具有攻击性，从而难以学会该任务。也有些大鼠在早期表现出成功，但随后失去进一步提高的能力，甚至成功率下降。成功可分为两个阶段。通常在第一次训练中观察到代表初步习得的快速学习初始阶段。第二阶段为熟练运动学习，所需时间更长，表现为在多次训练中对所学任务的巩固。大鼠达到这一学习水平所需的天数各不相同，导致平均学习曲线不够平滑。成功的运动学习还可体现在运动计划的精细调节上。在每次训练过程中，通过首次尝试获取的颗粒数占所有成功获取颗粒总数的比例，可以衡量此类运动学习的效果。在实施该操作时，重要的是保持冷静，在训练期间为动物提供一个舒适且无噪音的环境，并在监测动物体重的同时进行食物限制。该操作可与其他方法结合使用，例如特定药物处理、不同的成像技术、电生理学方法或基因修饰。这种多样的实验组合为更深入理解运动学习提供了良好的基础。

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收购高精度熟练的前肢到达任务大鼠

熟练抓取量表将前肢取食动作中的运动分解为若干组成要素，每个要素均采用三分制进行评估。该评分量表基于正常大鼠的行为制定，可用于评估神经运动功能障碍。...

大鼠熟练前肢抓取运动的结构：一种运动评分量表

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

持续练习可提高协调运动的精确性。 本文介绍一种单颗粒抓取任务，旨在评估小鼠前肢技能的学习与记忆能力。...

通过小鼠单颗粒抓取任务研究运动技能学习

本文介绍了一种用于训练和分析大鼠自动化熟练抓取任务的范式。对抓取尝试的分析揭示了运动学习的不同子过程。...

利用机器人操纵装置研究运动技能学习过程

本文描述了一种可量化大鼠前臂旋后动作的半自动化任务。大鼠伸手抓握并旋动一个球形操作装置。如果旋转角度超过用户设定的阈值，大鼠将获得一粒食物奖励。与传统任务相比，该任务提高了实验通量、对损伤的敏感性以及结果的客观性。...

旋钮旋后任务：一种评估大鼠前肢功能的半自动化方法

评估训练对运动技能影响的方法是一种有用的工具。然而，大多数行为学评估方法可能劳动强度大和/或成本较高。本文介绍了一种用于评估小鼠抓握（伸手抓取）技能的机器人方法。...

使用自动训练器评估小鼠的熟练抓握能力

啮齿类动物的熟练抓取任务常用于研究灵巧技能，但该任务的实施和行为分析通常需要耗费大量时间和精力。本文介绍了一种自动化熟练抓取方法，结合运动追踪与抓取轨迹的三维重建技术。...

自动化大鼠单颗粒抓取任务结合爪和指轨迹的三维重建

本实验方案描述了如何在自由活动的小鼠中，将无线光遗传学技术与高速视频记录相结合，用于单颗粒取食抓握任务，以表征参与精细运动行为的神经环路。...

在体 无线光遗传学控制精细运动行为

本研究描述了一种利用机器学习检测啮齿类动物模型（包括TgF344-AD大鼠）运动功能障碍的精细运动行为测试方法。...

一种用于在神经退行性疾病临床前模型中研究关节运动学的精细运动任务

我们展示了如何在广泛使用的橡胶手错觉范式中采用一种客观测量方法。该测量方法通过对已确立的跨模态一致性任务进行改进而获得。该任务可用于研究多感官整合过程，而这些过程对于身体表征的调制（如橡胶手错觉中的现象）至关重要。...

利用跨模态一致性任务作为橡胶手错觉范式中获取客观行为测量的手段

学习大鼠高精度熟练前肢到达任务的习得方法，用于分析运动学习中的会话内与会话间学习阶段。该范式通过熟悉环境、身体重定位和四爪抓取训练，为研究复杂运动技能习得与神经可塑性提供了有效框架。

大鼠高精度前肢抓取技能任务的习得

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