旋钮旋任务: 一种半自动评估大鼠前肢功能的方法

这项行为任务的总体目标是训练大鼠将旋钮从手掌向下转动到手掌向上，称为旋后。该工具用于测试受伤或干预前后的运动系统功能。我们开发了这项任务来测试大鼠的皮质脊髓功能。

我们发现旋钮旋后任务比目前的灵巧任务（例如颗粒到达）对皮质脊髓损伤更敏感。这项任务是半自动化的，因此具有定量、客观和高通量。通过量化旋后，该任务测量评估重要神经通路的临床重要运动。

演示该程序的是我们的实验室经理兼研究技术人员 Thelma Bethea。在整个方案中，每天训练大鼠两次，早上一次，下午一次，两次之间至少间隔几个小时。首先让老鼠习惯于让老鼠熟悉测试箱和作。

首先，设置盒子。按下自动定位器上的向下箭头键，将旋钮装置完全缩回。然后将大鼠放入行为框中 15 分钟。

15 分钟后，用手处理每只大鼠至少 5 分钟，以使大鼠熟悉实验人员。在推进实验之前，重复此作五天。下一阶段是创建奖励关联。

目标是训练老鼠将转动旋钮与食物奖励联系起来。首先，打开软件并在 Name 下输入大鼠的标识，然后将舞台设置为 K1：Knob Shaping No Pulley。这允许老鼠在两秒的奖励窗口内将旋钮转动超过 3 度即可喂食。

接下来，将 rat 放入行为框中，然后按 Start 开始会话。通过手动分配 2 或 3 个颗粒并点击奖励槽所在的盒子侧面，让老鼠熟悉奖励槽。一旦老鼠知道奖励位置，只有在老鼠在孔前移动时才手动分配子弹。

这会将奖励与光圈相关联。一旦大鼠可靠地移动到孔中以期待奖励颗粒，就让大鼠与手部相互作用。通过在附近放置 45 毫克的颗粒来提示大鼠与它接触。

如果这不起作用，请将颗粒粉尘直接涂抹在手部上。如果老鼠从孔中移开，请点击作器附近的框以转移其注意力。只有当老鼠用手触摸旋钮时才奖励它，而不是当它咬或闻到手部时。

一旦老鼠连续获得 10 次奖励，使用自动定位器上的向下箭头键将纵装置缩回 0.25 厘米。继续以 0.25 厘米的增量重新定位纵装置，直到它距离孔径 1.25 厘米。这是奖励关联的最终目标，一旦大鼠连续两次这样做，就会进入配重训练。

训练半小时后，按软件中的停止结束训练。要进行配重训练，首先将一个 3 克的配重放在 L 形连接点的纵器上。然后将配重串穿过滑轮，直到配重自由悬挂。

要运行会话，首先打开软件，输入老鼠的名字，然后将舞台设置为 K2：Knob Shaping Pulley。这将使手部距离孔径 1.25 厘米。接下来，将大鼠放入行为框，然后按软件中的开始开始会话。

试用 100 次或更多次后，按软件中的 Stop 结束会话。一旦大鼠连续完成两次试验并成功试验超过 100 次，在下一次试验中将配重的质量增加 1 克。按照这个程序，在平均六次训练中逐渐将重量增加到 6 克。

在这种训练期间，必须奖励正确的旋后运动，并消除不正确的旋后运动。塑造旋后运动也一直持续到基线训练中。纠正旋后行为时，通过按软件上的 Feed 按钮，手动限制手部的运动并奖励良好的旋后行为，即使它不成功。

此时，训练大鼠屈服到基线标准，在这种情况下，是用 6 克配重将旋钮旋转 75 度，成功率为 75% 或更高。设置配重后，使用软件中的 KSB4：Knob Training Median 75 Max 选项。这会将初始阈值设置为 5 度。

它将命中阈值最小值设置为 15 度，并将命中阈值最大值设置为 75 度。该软件将根据老鼠的身份及其过去的表现自动增加转动旋钮的最小阈值，因此此时用户输入被最小化。30 分钟后，停止会话。

大约 10 天或 20 次治疗后，大多数大鼠完成适应阶段，并且能够将旋钮旋转到 75 度或更大的平均峰值角度。基线训练完成后，将大鼠推进到下一阶段的训练，该阶段由软件阶段 K27：75 Degrees 处理。要在此阶段结束会话，请在 30 分钟或 100 次试用后按 Stop（停止），以先到者为准。

让每只大鼠处于训练的这个阶段，直到它能够以 75% 或更高的成功率完成四个连续的基线。然后可以使用训练有素的大鼠进行实验作，使用此任务作为前肢功能的量度。在 56 只大鼠的库中，75% 获得了初始任务。

这个阶段涉及最多的实践培训。接下来，大鼠在第 7 天时进展到使用 6 克配重，然后花了 10 天时间学习转动旋钮，旋后角度通常呈上升趋势。到第 17 天，大多数大鼠记录了它们的第一个基线，如果大鼠在第 20 天没有达到基线，则将其从研究中删除。

一只不成功的大鼠可以在几天内表现出进展，但无法与团队一起前进，因为它没有正确掌握。在训练的前三分之一，大鼠可能会开始旋后，但它们动作的波形可以揭示它正在执行两轮，而成功的大鼠只需要一轮。在训练的中间三分之一中，峰值角度从 20 度到 50 度的正常增加伴随着定义的单峰值曲线，可能只显示未能正确旋后大鼠峰值角度的微小增加。

到训练的最后三分之一时，应该有一个非常明显的单波形式;然而，不成功的大鼠除了具有多个峰外，还可能显示远低于必要成功标准的峰角。不成功的大鼠最终可能会学习这项任务，但它也可能通过非旋后补偿来学习任务，这使得大鼠不建议用于进一步的研究。观看此视频后，您应该对如何训练大鼠在基线时进行前肢旋后并解决不正确的旋后运动有很好的了解。

在老鼠学习如何旋后时，一定要保持警觉和观察。在早期阶段纠正旋后行为对于此训练程序的成功至关重要。总体而言，该程序旨在节省时间。

一旦大鼠达到基线，实验者只需将大鼠放入盒子中，启动软件，然后在完成会话后将大鼠移走。除了此视频之外，我们的实验室网站上还提供了一些资源。谢谢你，祝你的实验好运。