Bewertung der geschickten Vorhension bei Mäusen mit einem Auto-Trainer

Zusammenfassung

Die Methode zur Bewertung der Auswirkungen der Ausbildung auf die motorischen Fähigkeiten ist ein nützliches Instrument. Leider können die meisten Verhaltensbeurteilungen arbeitsintensiv und/oder teuer sein. Wir beschreiben hier eine Robotik-Methode zur Beurteilung von Prehension (Reach-to-Grasp) Fähigkeiten bei Mäusen.

Zusammenfassung

Wir beschreiben eine Methode, um naive Mäuse in eine neuartige Vorhensionsaufgabe (Reach-to-Grasp) einzuführen. Mäuse sind singart in Käfigen mit einem frontalen Schlitz untergebracht, der es der Maus ermöglicht, aus ihrem Käfig zu greifen und Futterpellets zu holen. Minimale Nahrungsbeschränkung wird angewendet, um die Mäuse zu ermutigen, die Nahrungsentnahme aus dem Schlitz durchzuführen. Als die Mäuse beginnen, sich mit dem Kommen zum Schlitz für Nahrung zu verbinden, werden die Pellets manuell weggezogen, um die Verlängerung und Pronation ihrer Pfote zu stimulieren, um das Pellet zu greifen und durch den frontalen Schlitz zu holen. Wenn die Mäuse beginnen, nach den Pellets zu greifen, wenn sie am Schlitz ankommen, kann der Verhaltenstest durchgeführt werden, indem die Rate gemessen wird, mit der sie das gewünschte Pellet erfolgreich erfassen und abrufen. Sie werden dann einem Auto-Trainer vorgestellt, der sowohl den Prozess der Bereitstellung von Futterpellets für die Maus zum Greifen automatisiert, als auch die Aufzeichnung erfolgreicher und fehlgeschlagener Reichweiten- und Greifversuche. Dies ermöglicht die Erfassung von Erreichensdaten für mehrere Mäuse mit minimalem Aufwand, die gegebenenfalls in der experimentellen Analyse verwendet werden können.

Einleitung

Methoden zur experimentellen Prüfung einer motorischen Fähigkeiten vor und nach der neurologischen Verletzung sowie modulationen Timing, Menge und Art des motorischen Trainings sind wichtig für die translationale Forschung. In den letzten zehn Jahren sind Mäuse aufgrund der damit verbundenen Leichtigkeit der genetischen Manipulation zu einem beliebten Modellsystem geworden, in dem die Mechanismen des motorischen Lernens vor und nach der Verletzung aufgeklärt werden können. Verhaltenstests bei Mäusen wurden jedoch nicht in der gleichen Weise optimiert, wie es bei anderen Säugetieren (insbesondere Ratten) der Fall war. Darüber hinaus gibt es wichtige Unterschiede zwisch....

Protokoll

Alle hier beschriebenen Methoden wurden vom ACUC (Animal Care and Use Committee) der Johns Hopkins University genehmigt.

1. Vorbereiten von Mauskäfigen für den Einsatz

1. Erstellen Sie eine Schlitzöffnung mit Abmessungen von 0,8 cm Breite und 7 cm Höhe von der Basis am vorderen Ende jedes Käfigs, wie in Abbildung 1dargestellt. Dieser Schlitz dient als Öffnung, durch die das Tier erreicht wird.
   HINWEIS: Der Auto-Trainer wurde für den Einsatz mit den Standard-Mauskäfigabmessungen (siehe Abbildung 1) entwickelt, die von den meisten Tierforschungsanbietern geliefert werden. D....

Ergebnisse

Im Allgemeinen wird empfohlen, dass jede Trainingseinheit aus etwa 20-30 Tests besteht, die vom Benutzer festgelegt, automatisch vom Auto-Trainer ausgeführt und in einer einzigen Protokolldatei pro Sitzung und Maus gespeichert werden können. Jede Prüfung kann nacheinander, direkt nach der anderen, mit 2-5 s Pause durchgeführt werden. Mäuse, die auf dem Auto-Trainer trainiert werden, zeigen eine Steigerung der Fähigkeiten über 10 Trainingseinheiten.

Diskussion

Unser Auto-Trainer evaluiert die Reichweite von Forelimb (Prehension) automatisiert. Um diesen Endpunkt zu erreichen, wurden viele der Parameter, die für die Mausvorhensionsaufgabe entwickelt wurden, einschließlich Pelletplatzierung, Pelletgröße und Trainingskriterien, über mehrere Jahre iteriert und an frühere Protokolle^{angepasst 2,5 ,6}. Der Fortschritt hier ist die Automatisierung der Aufgabe mit einem Roboter, der Hauskäfig-.......

Materialien

Liste der in diesem Artikel verwendeten Materialien

Name	Unternehmen	Katalognummer	Kommentare
ABS Filament	Custom 3D Printed	N / A	wird für Pellethalter, Rahmen, Arm und Trichter verwendet
ABS Sheet	McMaster-Carr	8586K581	3/8" Dicke; wird für Plattformkomponenten, Positionierungsständerführungen und Basis
verwendet Adruino Mini	Adruino	A000087	Nano-Version auch kompatibel sowie andere ähnliche Mikrocontroller
höhenverstellbar Positionierungsständer	McMaster-Carr	9967T43	35 lbs. Tragfähigkeit
Durchsichtiges Acryl-Rundrohr	McMaster-Carr	8532K14	ID 3/8"
Low-Carbon  Stahldraht	McMaster-Carr	8855K14	0.148"
Durchmesser Pellet-Dispenser	Lafayette Instrument: Neuroscience	80209-45	mit 45 mg austauschbarem Pellet-Größenrad und optionalem Ständer
Photointerrupter Breakout Board	SparkFun	BOB-09322 ROHS	entwickelt für scharfe GP1A57HRJ00F
reflektierende Objektsensoren	Fairchild Semiconductor	QRD1113	Fototransistorausgang
Servomotor	SparkFun	S8213	generisches Metallgetriebe (Mikrogröße)
Transmissive Unterbrecher	Scharfer	GP1A57HRJ00F	Spalt: 10 mm, Schlitz: 1,8 mm