Name: 使用自动训练器评估小鼠的熟练前向 (视频) | JoVE Journal
Uploaded: 2019-09-12T13:30:00.000+00:00
Duration: 5 s
Description: 学习使用自动训练器评估小鼠熟练前向抓取技能的方法，该技术可自动化行为分析并提高数据一致性。此方法适用于中风、帕金森病和阿尔茨海默病等神经损伤恢复研究。

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自动训练装置由 Jason Dunthorn、Uri Tasch 和 Dan Tasch 在 Step Analysis, LLC 公司构建，Robert Hubbard、Richard O'Brien 和 Steven Zeiler 提供了设计支持与指导说明。
Teresa Duarte（来自未知领域的尚帕利莫德中心）在描述和分类小鼠抓取动作方面提供了宝贵的见解和想法。

本文所述所有方法均已获得约翰斯·霍普金斯大学动物护理与使用委员会（ACUC）的批准。
1. 准备小鼠笼具以供使用
<ol>
	<li>在每个笼子前端底部位置创建一个尺寸为0.8 cm宽、7 cm高的狭缝开口，如图1所示。该狭缝作为动物伸出肢体的通道。 
	注意：自动训练装置的设计适用于大多数实验动物供应商提供的标准小鼠笼具尺寸（如图1所示）。此外，该装置也可轻松适配其他类型的笼具。</li>
	<li>在每个独立笼具内部，紧邻狭缝处设置一个平台，以便小鼠站立并获取提供的颗粒饲料。确保平台位于笼底垫料层之上，高度约为3 cm。可使用强力胶将培养皿固定，并在其上方覆盖一块约10 cm × 15 cm的金属板作为平台；但任何足够平坦且面积足以让小鼠站立并伸爪取食的表面均可使用。</li>
	<li>在笼子前壁中央切割一个垂直凹槽，宽度为0.8 cm，高度为7 cm，以便小鼠能够将前肢伸出笼外。</li>
	<li>使用一块薄金属板（厚度约2 mm），将其切割成5 cm × 10 cm的矩形，作为标准化的开口结构，供动物伸爪通过。 
	注意：小鼠可能会啃咬塑料笼具，导致开口尺寸发生变化。在测试过程中，将金属笼门用胶带固定于笼具的狭缝开口上时，小鼠将通过这个0.8 cm宽的狭缝伸爪，从而保证不同笼具间有效开口宽度的一致性。</li>
	<li>当小鼠未进行测试时，应使用胶带覆盖笼具上的狭缝，以防止垫料从笼内被抛出。</li>
</ol>
2. 让小鼠适应抓取动作
<ol>
	<li>记录每只小鼠的初始体重，并计算其初始体重的85%以确定目标体重；若计算结果小于20 g，则将目标体重向上取整至20 g。制定喂养方案，使小鼠达到并维持该目标体重。
	<ol>
		<li>第一天每只小鼠给予2.5 g饲料颗粒，24小时后记录其体重变化。 
		注意：每天称重一次，预期每日体重下降0.25–1 g。</li>
		<li>根据初始体重变化及后续每日体重变化，相应调整每只小鼠的每日饲料量，以实现渐进性减重（每日减重少于0.8 g），并维持最终的目标体重。每日饲料量可在三至六粒500 mg颗粒（1.5–3.0 g）之间调整，以达到有效控制。 
		注意：在整个实验过程中，小鼠需持续维持此饮食方案以保持目标体重。</li>
	</ol>
	</li>
	<li>当小鼠达到目标体重后，开始训练其前往带门控的狭缝处获取补充性饲料颗粒的概念。训练时，将一颗45 mg的颗粒置于狭缝正前方的颗粒放置面上，允许小鼠自行取食。大多数小鼠可在1–2天内适应此种喂食方式。</li>
	<li>一旦小鼠将狭缝开启与喂食建立关联，即应鼓励其使用前肢而非口部进行取食。 
	注意：此步骤最为复杂，通常需要1–2天，且极易因操作不当而使小鼠形成不利行为；请参阅讨论部分以获取进一步信息与建议。
	<ol>
		<li>使用一对镊子，将一颗饲料颗粒置于小鼠此前习惯取食的位置。当小鼠开始咬取颗粒时，将其移开约0.5厘米，使颗粒脱离其口部可及范围。 
		注意：处于目标体重的小鼠会尝试获取无法触及的颗粒。每当小鼠通过狭缝伸出前肢时，即应通过允许其进食颗粒来强化该行为。部分小鼠在取食时可能表现出对某一前肢的偏好。</li>
		<li>尽管前肢偏好记录并非实验必需，但仍建议记录其使用左肢或右肢的倾向。这可能有助于提高行为检测的整体成功率；或者，为消除变量，可强制所有小鼠使用同侧前肢进行取食。 
		注意：若允许小鼠使用其偏好的前肢，通常可获得更佳的实验结果。</li>
		<li>随着小鼠逐渐将前肢伸展动作与进食建立关联，应进一步强化该行为：当小鼠尝试使用口部或舌头取食时，不予提供颗粒。小鼠通常会在2至3天内开始遵循此规则。</li>
		<li>通过将45 mg颗粒放置于笼门边缘外侧不足1 cm处，完成目标前肢取食行为的最终训练。具体位置应使颗粒最左侧或最右侧边缘（从实验者视角看，分别位于笼狭缝的左侧或右侧）与笼门狭缝边缘向外延伸的直线相切。允许小鼠尝试取食颗粒，但若其使用非前肢伸展的方式尝试获取，应立即移除颗粒并阻止其进食。 
		注意：当小鼠能够持续伸出前肢并触碰到所提供的颗粒时，即可使用下文所述的自动训练装置及其相关行为检测方法进行测试。从小鼠初次接触至准备就绪所需时间因个体而异；若某些小鼠超过两周仍未能掌握，应将其从数据集中剔除。</li>
	</ol>
	</li>
</ol>
3. 使用自动训练仪
注意：有关自动训练仪的硬件、软件及其物理操作的完整描述，请参见图1-3及讨论部分。
<ol>
	<li>准备训练实验。
	<ol>
		<li>校准诱饵颗粒传感器。在 LabVIEW 界面中点击运行箭头，记录放置颗粒与未放置颗粒时的传感器读数。点击停止按钮以结束本次测试运行，并将诱饵颗粒传感器的目标值设置为这两个读数之间的数值（图3 和 Table 2）。大多数光照条件下，读数介于 1 至 4 之间。</li>
		<li>将改造后的小鼠笼具放置在自动训练仪上（图2）。安装笼门（图1），并将颗粒对准狭缝边缘，操作方式与手动程序相同。</li>
	</ol>
	</li>
	<li>使用 LabVIEW 界面运行小鼠的训练实验。
	<ol>
		<li>根据需要输入信息，以记录训练实验的相关数据（图3 和 Table 2）。
		<ol>
			<li>点击小鼠编号字段，使用计算机键盘输入每次训练实验的文件名。</li>
			<li>点击常规程序中需分配的总颗粒数字段，以控制单次实验中分配的颗粒数量（通常为 20–30 颗）。可通过点击上下箭头或使用计算机键盘输入数值来设置。</li>
			<li>点击在第几颗颗粒后暂停字段，以在指定颗粒从小跳板移除后设置 5 秒的暂停。可通过点击上下箭头或使用计算机键盘输入数值来设置。</li>
			<li>点击暂停时长字段，以设置颗粒从小跳板移除至下一颗颗粒分配之间的时间间隔。可通过点击上下箭头或使用计算机键盘输入数值来设置。 
			注：通常 1 秒为合适的暂停时间。若小鼠在每次分配颗粒后表现出焦虑，建议通过暂停时长字段将暂停时间延长至 5 秒。</li>
			<li>在抓取距离字段中手动记录颗粒放置的距离。可通过点击上下箭头或使用计算机键盘输入数值来设置。 
			注：加速度和时间数组的大小字段为调试用途而开放，可忽略。</li>
			<li>点击日志文件保存文件夹字段，选择用于保存采集数据的文件位置。</li>
			<li>填写完所有信息字段后，点击运行按钮以开始训练实验。自动训练仪将逐颗分配颗粒，并持续监测颗粒是否通过漏斗掉落，直至分配完设定的总颗粒数，且最后颗粒已被小鼠取走或掉落。程序将在该点自动停止。如有必要，也可通过点击停止按钮提前终止程序。</li>
		</ol>
		</li>
		<li>软件设置完成后，将待测小鼠的家笼放置在基座上，并观察小鼠行为，以判断其是否已学会尝试所需的新型抓取动作。点击运行按钮后，允许小鼠探索狭缝及其新的、陌生的环境。 
		注：与向小鼠引入抓取概念时类似，预期不同小鼠的配合程度会有所差异。已掌握该概念的小鼠通常会在 5–10 分钟内尝试抓取，并将自动训练仪的运动与颗粒的出现相关联，正如在本实验方案初期阶段，它们将未遮挡的狭缝与食物关联一样。</li>
	</ol>
	</li>
</ol>

<ol><li>Whishaw, I. Q. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((An+endpoint%2C+descriptive%2C+and+kinematic+comparison+of+skilled+reaching+in+mice+%28mus+musculus%29+with+rats+%28rattus+norvegicus%29%5BTitle%5D)+AND+%22Behavior+Brain+Research%22%5BJournal%5D)">An endpoint, descriptive, and kinematic comparison of skilled reaching in mice (mus musculus) with rats (rattus norvegicus).</a> Behavior Brain Research. 78, 101-111 (1996).</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>
<li>Zeiler, S. R., Krakauer, J. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+interaction+between+training+and+plasticity+in+the+poststroke+brain%5BTitle%5D)+AND+%22Current+Opinion+in+Neurology%22%5BJournal%5D)">The interaction between training and plasticity in the poststroke brain.</a> Current Opinion in Neurology. 26, 609-616 (2013).</li>
<li>Klein, A., Sacrey, L. A., Whishaw, I. Q., Dunnett, S. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+use+of+rodent+skilled+reaching+as+a+translational+model+for+investigating+brain+damage+and+disease%5BTitle%5D)+AND+%22Neuroscience+and+Biobehavioral+Reviews%22%5BJournal%5D)">The use of rodent skilled reaching as a translational model for investigating brain damage and disease.</a> Neuroscience and Biobehavioral Reviews. 36, 1030-1042 (2012).</li>
<li>Zeiler, S. R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Medial+premotor+cortex+shows+a+reduction+in+inhibitory+markers+and+mediates+recovery+in+a+mouse+model+of+focal+stroke%5BTitle%5D)+AND+%22Stroke%22%5BJournal%5D)">Medial premotor cortex shows a reduction in inhibitory markers and mediates recovery in a mouse model of focal stroke.</a> Stroke. 44, 483-489 (2013).</li>
<li>Becker, A. M., Meyers, E., Sloan, A., Rennaker, R., Kilgard, M., Goldberg, M. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((An+automated+task+for+the+training+and+assessment+of+distal+forelimb+function+in+a+mouse+model+of+ischemic+stroke%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Neuroscience+Methods%22%5BJournal%5D)">An automated task for the training and assessment of distal forelimb function in a mouse model of ischemic stroke.</a> Journal of Neuroscience Methods. 258, 16-23 (2016).</li>
<li>Bruinsma, B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((An+automated+home-cage-based+5-choice+serial+reaction+time+task+for+rapid+assessment+of+attention+and+impulsivity+in+rats%5BTitle%5D)+AND+%22Psychopharmacology%22%5BJournal%5D)">An automated home-cage-based 5-choice serial reaction time task for rapid assessment of attention and impulsivity in rats.</a> Psychopharmacology. , 1-12 (2019).</li>
<li>Francis, N. A., Kanold, P. O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Automated+operant+conditioning+in+the+mouse+home+cage%5BTitle%5D)+AND+%22Frontiers+in+Neural+Circuits%22%5BJournal%5D)">Automated operant conditioning in the mouse home cage.</a> Frontiers in Neural Circuits. 11 (10), (2017).</li>
<li>Balcombe, J. P., Barnard, N. D., Sandusky, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Laboratory+routines+cause+animal+stress%5BTitle%5D)+AND+%22Contemporary+Topics+in+Laboratory+Animal+Science%22%5BJournal%5D)">Laboratory routines cause animal stress.</a> Contemporary Topics in Laboratory Animal Science. 43, 42-51 (2004).</li>
<li>Fenrich, K. K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Improved+single+pellet+grasping+using+automated+ad+libitum+full-time+training+robot%5BTitle%5D)+AND+%22Behavior+Brain+Research%22%5BJournal%5D)">Improved single pellet grasping using automated ad libitum full-time training robot.</a> Behavior Brain Research. 281, 137-148 (2015).</li>
<li>Ng, K. L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fluoxetine+maintains+a+state+of+heightened+responsiveness+to+motor+training+early+after+stroke+in+a+mouse+model%5BTitle%5D)+AND+%22Stroke%22%5BJournal%5D)">Fluoxetine maintains a state of heightened responsiveness to motor training early after stroke in a mouse model.</a> Stroke. 46 (10), 2951-2960 (2015).</li>
<li>Whishaw, I. Q., Suchowersky, O., Davis, L., Sarna, J., Metz, G. A., Pellis, S. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Impairment+of+pronation%2C+supination%2C+and+body+co-ordination+in+reach-to-grasp+tasks+in+human+parkinson%27s+disease+%28pd%29+reveals+homology+to+deficits+in+animal+models%5BTitle%5D)+AND+%22Behavior+Brain+Research%22%5BJournal%5D)">Impairment of pronation, supination, and body co-ordination in reach-to-grasp tasks in human parkinson's disease (pd) reveals homology to deficits in animal models.</a> Behavior Brain Research. 133, 165-176 (2002).</li>
<li>Dobrossy, M. D., Dunnett, S. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+influence+of+environment+and+experience+on+neural+grafts%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Review+Neuroscience%22%5BJournal%5D)">The influence of environment and experience on neural grafts.</a> Nature Review Neuroscience. 2, 871-879 (2001).</li>
<li>Alaverdashvili, M., Foroud, A., Lim, D. H., Whishaw, I. Q. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((%26%2334%3BLearned+baduse%26%2334%3B+limits+recovery+of+skilled+reaching+for+food+after+forelimb+motor+cortex+stroke+in+rats%3A+A+new+analysis+of+the+effect+of+gestures+on+success%5BTitle%5D)+AND+%22Behavior+Brain+Research%22%5BJournal%5D)">&#34;Learned baduse&#34; limits recovery of skilled reaching for food after forelimb motor cortex stroke in rats: A new analysis of the effect of gestures on success.</a> Behavior Brain Research. 188, 281-290 (2008).</li>
</ol>

Dan Tasch 和 Uri Tasch 所属的 Step Analysis, LLC 已收到 Richard J. O'Brien 和 Steven R. Zeiler 的付款，用于制造自动训练装置。

我们的自动训练装置以自动化方式评估前肢抓取（抓握）功能。为实现这一目标，许多为小鼠抓握任务设计的参数，包括颗粒位置、颗粒大小和训练标准，已在多年中经过多次优化，并借鉴了先前的实验方案2,5,6。本研究的进展在于利用机器人实现了任务的自动化，并可在小鼠的居住笼中进行训练。居住笼训练使小鼠保持镇静，减少焦虑，从而更有效地完成任务。非居住笼训练会增加应激反应，可能导致训练时间延长且操作精度下降7,8,9。本文展示的实验精度与我们此前手动进行居住笼训练所获得的结果相似5,7,8。尽管已有适用...

在神经损伤前后实验性地检测运动技能，并调控运动训练的时间、强度和类型，这些方法对转化研究具有重要意义。在过去十年中，由于小鼠易于进行遗传操作，已成为阐明损伤前后运动学习机制的常用模型系统。然而，小鼠的行为学检测方法尚未像其他哺乳动物（尤其是大鼠）那样得到充分优化。此外，小鼠与大鼠在行为上存在重要差异，这强烈提示应采用不同的训练方式对这两个物种进行训练1,2。
熟练的抓握动作利用手或前爪将食物送入嘴中、操控物体或使用工具。事实上，在日常生活中伸手抓取各种物体是上肢的一项基本功能，而伸手进食行为是一种许多哺乳动物都具备的抓握形式。目前，科学界已明确界定了许多与抓握技能习得相关的遗传、生理和解剖学变化3。在将临床前研究成果转化为临床应用的过程中，需要一种高效且可重复的相关检测方法。啮齿类动物和人类伸手行为的研究表明，人类与动物的抓握行为具有相似性4。因此，这些相似性提示，抓握测试可作为研究运动学习以及人类疾病损害与治疗的转化模型。因此，在小鼠中评估抓握能力可为研究健康与疾病状态的转化研究提供一种强有力的工具4。
遗憾的是，即使在小规模实验室环境中，小鼠的抓握任务也可能非常繁琐且耗时。为了解决这一问题，本文介绍了一种自动化的抓握任务方法。该任务要求小鼠通过其饲养笼前部的狭缝伸出单只前爪，将伸出的前爪旋前，抓取食物颗粒奖励，并将颗粒拉回笼内进行摄食。实验结果以抓握成功或失败的形式呈现。该自动化系统能够成功记录数据，显著减轻研究人员参与该任务所需的工作负担和时间投入。

<table><tbody><tr><td>ABS 线材</td><td>定制 3D 打印</td><td>N/A</td><td>用于颗粒支架、框架、臂部和漏斗</td></tr><tr><td>ABS 板材</td><td>McMaster-Carr</td><td>8586K581</td><td>厚度为 3/8&quot;；用于平台组件、定位支架导轨和底座</td></tr><tr><td>Adruino Mini</td><td>Adruino</td><td>A000087</td><td>纳米版本同样兼容，其他类似微控制器也可使用</td></tr><tr><td>台式可调高度定位支架</td><td>McMaster-Carr</td><td>9967T43</td><td>负载能力为 35 磅</td></tr><tr><td>透明亚克力圆管</td><td>McMaster-Carr</td><td>8532K14</td><td>内径为 3/8&quot;</td></tr><tr><td>低碳&amp;nbsp;钢丝</td><td>McMaster-Carr</td><td>8855K14</td><td>直径为 0.148&quot;&amp;nbsp;</td></tr><tr><td>颗粒分配器</td><td>Lafayette Instrument: Neuroscience</td><td>80209-45</td><td>配备 45 mg 可更换颗粒尺寸转轮及可选支架</td></tr><tr><td>光电中断器分线板&amp;nbsp;</td><td>SparkFun</td><td>BOB-09322 ROHS</td><td>专为 Sharp GP1A57HRJ00F 设计</td></tr><tr><td>反射式物体传感器</td><td>Fairchild Semiconductor</td><td>QRD1113</td><td>光电晶体管输出</td></tr><tr><td>舵机电机</td><td>SparkFun</td><td>S8213</td><td>通用金属齿轮（微型）</td></tr><tr><td>透射式光电中断器</td><td>Sharp</td><td>GP1A57HRJ00F</td><td>间隙：10 mm，狭缝：1.8 mm</td></tr></tbody></table>

使用自动训练器评估小鼠的熟练抓握能力

Evaluating Skilled Prehension in Mice Using an Auto-Trainer

我们介绍了一种使 naïve 小鼠学习新型抓握（伸手抓取）任务的方法。将小鼠单独饲养在带有前部狭缝的笼子中，该狭缝允许小鼠伸出爪子并从笼外取回食物颗粒。采用轻微的食物限制以促使小鼠通过狭缝获取食物。当小鼠开始将靠近狭缝与获取食物联系起来时，实验人员手动将食物颗粒移开，以刺激其前肢伸展和旋前，从而通过前部狭缝抓取并取回颗粒。当小鼠在食物颗粒到达狭缝时开始主动伸手抓取，即可通过测量其成功抓取和取回目标颗粒的速率来进行行为学检测。随后，将小鼠引入一种自动训练装置，该装置可自动向小鼠提供食物颗粒，并自动记录成功与失败的伸手和抓取尝试。这种方法可轻松收集多只小鼠的伸手行为数据，供后续实验分析使用。

通常建议每次训练包含约 20-30 次试验，用户可自行设定，由自动训练器自动运行，并将每次训练 session 和每只小鼠的数据保存为单个日志文件。每次试验可依次连续进行，中间暂停 2-5 秒。在自动训练器上训练的小鼠经过 10 次训练后表现出技能的提升。
为了比较自动训练装置与手动训练（被视为金标准）的效用，我们采用手动方式和自动训练装置对年龄为100至140天的成年雄性C57bl/6小鼠进行了训练。所有动物操作和使用均依照约翰斯·霍普金斯大学动物护理与使用委员会的批准进行。使用自动训练装置训练的小鼠学会了抓取任务，并表现出明显的运动技能提升（图4）。这种技能提升与未使用自动训练装置而采用手动训练时观察到的结果相似（图4）。在这些数据中，手动抓取任务的成功定义为：小鼠将前肢穿过狭缝，抓取食物颗粒并将其吃掉，且未将颗粒从初始位置碰落、...

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。

我们介绍了一种使 naïve 小鼠接触新型抓握（伸手抓取）任务的方法。小鼠被单独饲养在带有前部狭缝的笼子中，该狭缝使小鼠能够……

我们的技术可自动完成复杂的行为学分析，节省时间，并可作为多种不同类型研究的起点。利用我们的技术，任务本身即为奖励。执行任务与获得奖励是同一回事，不存在因执行模糊任务（可能操作错误）与获取奖励相脱节的问题。动物模型为测试神经损伤后促进恢复的方法提供了机会。例如，在我的实验室中，我们测试中风后促进恢复的方法，因为目前迫切需要开发创新的中风后康复新策略。除了中风之外，我们的自动训练装置还可用于研究损伤前的运动学习，以及帕金森病、阿尔茨海默病或创伤性脑损伤等模型中的运动功能。当小鼠达到目标体重后，将一颗45毫克的食丸放在食丸托盘上靠近狭缝正前方的位置，开始训练。让小鼠自行取回食丸。当小鼠将狭缝打开与进食联系起来后，使用一对镊子将一颗食丸置于小鼠先前取回食丸的相同位置。当小鼠开始咬取食丸时，将食丸向外拉动约半厘米，使食丸脱离其口部可触及的范围。当小鼠通过狭缝伸出爪子时，通过允许小鼠进食颗粒饲料来强化该行为。尽管记录左爪或右爪的偏好并非实验的关键步骤，但仍应进行记录。随着小鼠逐渐将伸出爪子与获得颗粒饲料联系起来，可通过在小鼠试图用口和舌头取回颗粒饲料时不予提供，进一步强化该行为。需注意防止小鼠在不使用前肢的情况下成功获取食丸，否则它们将学会难以纠正的不良习惯。通过将45毫克的食丸放置在笼门外部边缘下方约1厘米处，使食丸最左侧或最右侧的点与从笼门缝隙边缘笔直延伸出的直线相切，以此最终确立所需前肢抓取行为的训练。随后允许小鼠尝试获取食丸，若小鼠采用伸爪以外的方式试图获取，应立即移除食丸并防止其食用。开始训练之前，点击自动训练仪LabVIEW界面中的运行箭头，记录放置饵料颗粒和未放置饵料颗粒时的饵料传感器读数。点击停止以结束测试运行，并将饵料传感器的目标值设置为这两个读数之间的某个数值。将改装后的小鼠笼置于自动训练仪上，并固定笼门。然后将食丸与槽口边缘对齐，如同手动操作步骤所述，在LabVIEW界面中开启新的训练阶段。根据要求输入相关信息以记录训练阶段的数据，并点击“Mouse ID”字段以输入每次训练阶段的文件名。点击“Total Pellets to Dispense During Routine”字段，以控制单次实验中所分配的食丸数量。单击“在取出第几颗颗粒后暂停”字段，设置在指定颗粒从跳板上移除后暂停五秒钟；单击“暂停时长”字段，设置颗粒从跳板移除至下一颗颗粒被释放之间的时间间隔。将自动训练器设置为在“抓取距离”字段中手动记录颗粒放置位置的距离，并单击“日志保存文件夹”字段以选择存储采集数据的文件位置。填写完所有信息字段后，单击“运行”以开始训练会话。自动训练装置将逐粒分配食丸，并监测食丸是否通过漏斗，直至分配完设定的食丸总数，且最后1粒食丸已被小鼠取走或掉落。此时程序将自动停止。如有必要，也可通过点击“停止”按钮提前终止程序。软件设置完成后，将待测小鼠的原代饲养笼放置在底座上，点击“运行”，使小鼠能够探索狭缝及其新的陌生环境。使用自动训练器训练的小鼠学会了抓取任务，并表现出运动技能的显著提升。这种技能的提高与不使用自动训练器、通过人工训练方式训练小鼠所观察到的效果相似。务必确保小鼠使用它们的前爪。如果你让它们认为你只是在喂食，它们就不会主动伸手抓取。可通过损伤运动通路的任何部位，来确定损伤对运动功能的影响，并研究如何促进其功能恢复。

evaluating-skilled-prehension-in-mice-using-an-auto-trainer

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科研

JoVE Journal

Behavior

行为

使用自动训练器评估小鼠的熟练前向

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

小鼠模型在行为神经科学研究中日益受到关注。随着模型的发展，开发针对小鼠的敏感行为检测方法变得尤为重要。本实验方案描述了“意大利面矩阵取物任务”（Pasta Matrix Reaching...

感觉运动皮层损伤后小鼠缺血性卒中模型中的代偿性肢体使用及运动技能学习的行为评估

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。...

大鼠高精度前肢抓取技能任务的习得

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

开发用于实验小鼠的新优化策略是一项具有挑战性的任务，有助于实现3R原则。本方案将点击器训练作为一种认知丰富化项目引入实验小鼠的饲养管理中。...

将点击器训练引入作为实验小鼠的认知丰富化方法

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

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

本文介绍了一种利用名为 Erasmus Ladder...

使用 Erasmus Ladder 监测小鼠的精细运动与联合运动学习

本文描述了在小鼠中常用线性轨道虚拟现实（VR）范式的实验操作流程，并通过测试Y形信号辨别任务，验证了执行复杂VR任务的可行性。...

小鼠固定头部虚拟现实的行为训练流程

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

学习使用自动训练器评估小鼠熟练前向抓取技能的方法，该技术可自动化行为分析并提高数据一致性。此方法适用于中风、帕金森病和阿尔茨海默病等神经损伤恢复研究。

使用自动训练器评估小鼠的熟练抓握能力

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