通过抓取任务评估灵巧性

抓取任务被用于行为神经科学研究领域，以评估前肢的灵巧性和运动学习能力。动物会因受到诱人的食物奖励（如意大利面或种子）的激励而进行抓取。在学习这些任务的过程中，动物会习得并不断完善瞄准、抓握、折断和取回等新技能。

本视频介绍了行为神经科学家研究熟练抓取行为的原因，并讨论了开展抓取实验的实验方案。最后，视频还将回顾一些涉及不同脑损伤模型中前肢熟练运用的具体行为学实验。

在进入抓取任务方案之前，我们先来谈谈前肢使用，这正是抓取任务所测量的内容。啮齿类动物具有极为灵巧的前爪，其使用方式与人类用手的方式相似。抓取任务使科学家能够观察啮齿类动物如何使用它们的爪子抓握并取回食物碎片，从而提供一种可量化的前爪灵巧性指标。

这些任务要求动物学习新的运动序列，例如屈曲与伸展、旋前与旋后以及旋转等动作。

这种运动学习与大脑特定区域的激活相关。粗大和精细运动技能的神经信号起源于包括初级运动皮层和前运动皮层在内的运动区域，并通过脊髓传递至相应的肌肉，从而产生所需的运动。

啮齿类动物是转化性运动研究的良好模型，因为它们的运动系统组织方式与人类相似。这些运动区域的损伤会影响人类的手部使用功能，也会干扰啮齿类动物的前爪使用功能，后者可通过抓取任务进行测量。

既然您已经了解了科学家为何使用抓取任务，接下来让我们看看这些研究是如何进行的。在测试之前，应先对动物进行抓握训练，并让它们接触实验装置和食物奖励，以减少应激和恐惧反应。通常，动物会被给予限量饮食，每天抓取训练结束后才提供食物。这可确保动物在测试时不会处于饱食状态。

抓取任务在一种特制的带有三个狭缝的实验箱中进行。下面我们以啮齿类动物抓取种子的任务为例进行说明。在此类实验中，中央狭缝用于确定动物的肢体偏好，该过程称为塑形训练。具体方法是，在单次实验中允许小鼠使用双侧肢体有限次数地抓取种子。每天进行塑形训练，直到动物在70%的情况下表现出对某一侧肢体的偏好。随后，训练其优势肢体熟练地从抓取平台两侧狭缝的凹槽中抓取单个种子。每次抓取尝试被记录为成功、掉落或失败。动物需要经过多日的抓取训练才能学会该任务。小鼠通常在数天内即可达到表现平台期。

在某些实验中，动物被训练抓取意大利面而非种子，此时实验人员仅使用中央狭缝进行训练和测试。实验中使用的意面矩阵是一种贯穿通孔的塑料块，孔中填入干燥的意大利面，并放置于实验箱前方。首先允许小鼠使用双侧肢体抓取，以确定其优势肢体。随后，仅在矩阵中与优势肢体相对的一侧半区填入意大利面进行训练。记录每次抓取训练中被取出的意大利面数量及其位置。经过数周训练，小鼠逐渐学会清除矩阵中更大范围且更远距离的意大利面。

现在我们已经回顾了测试前肢使用的基本实验方案，接下来讨论一些当前使用这些任务开展的研究。

中风后，动物的抓取行为会显著受损，而不同类型的康复训练会影响中风后患肢功能恢复的效果。在此，研究人员展示，在小鼠中风模型中，对非偏瘫侧即“健康”肢体进行代偿性训练，会损害偏瘫侧即“受损”肢体恢复抓取能力的潜力；然而，直接训练偏瘫侧肢体则可在中风后随时间推移逐步改善其功能。

除了抓取测试外，啮齿类动物前肢使用能力的评估还包括其他方法，例如意大利面或麦片取物测试，这些方法可提供更为多样化的前肢灵巧性指标。中风后，啮齿类动物在进食过程中用于操控意大利面的爪部动作表现出明显缺陷。在脊髓损伤模型中，麦片取物的行为模式（包括前爪接触、腕部运动和指端接触）也发生改变。

类似于啮齿类动物的抓取任务，改良的布林克曼板可用于测试非人灵长类动物的手部灵巧性。在此测试中，猴子需从倾斜板上的孔洞中抓取食物颗粒。在导致单侧上肢功能受损的脊髓损伤后，患侧手抓取的食物颗粒数量减少，且随时间无明显改善；相比之下，在运动皮层中风后，患侧手抓取的食物颗粒数量起初下降，但随后随时间逐渐恢复。

您刚刚观看了 JoVE 关于抓取任务的介绍视频。本视频涵盖了与熟练前肢使用相关的原理及其神经关联，进行抓取测试的一般实验流程，以及在脑或脊髓损伤模型中应用前肢灵巧性评估的一些实验。一如既往，感谢您的观看！