Automatisierte Ratte Single-Pellet Erreichen mit 3-dimensionalen Rekonstruktion von Pfoten- und Digit-Trajektorien

Diese Methode baut auf etablierten Ratten-Fachkräften auf, die Protokolle zur Automatisierung von Schulungen und Tests entwickeln und ein effizientes Mittel zur relativ schnellen Erfassung großer Datensätze bieten. Es minimiert den Experimentieraufwand und ermöglicht gleichzeitig eine dreidimensionale Rekonstruktion der Vorderlimb-Kinematik. Die Kinematik kann verwendet werden, um die Auswirkungen von präzise getimten Eingriffen oder korrelierend mit physiologischen Aufzeichnungen zu bewerten.

Mit einigen Anpassungen kann diese Technik auch bei Mäusen angewendet werden. Beginnen Sie, indem Sie die Lichter einschalten und legen Sie die Ratte in eine geschickte Erreichenskammer. Verwenden Sie Zangen, um ein Pellet durch den erreichenden Schlitz an der Vorderseite der Box zu halten.

Lassen Sie die Ratte drei Pellets aus der Zange essen. Ziehen Sie das Pellet zurück, wenn die Ratte das nächste Mal versucht, das Pellet aus der Zange zu essen und wiederholen, bis die Ratte nach dem Pellet mit einer Pfote greift, die meisten von 11 erreicht, was pfotenpräferenz. Als nächstes richten Sie die Pellet-Förderstange mit der Seite des erreichenden Schlitzes kontralateral auf die bevorzugte Pfote der Ratte aus.

Legen Sie ein Pellet auf die Förderstange. Dann verwenden Sie Zangen, um die Ratte mit dem Pellet zu ködern, aber richten Sie die Ratte in Richtung der Förderstange, so dass ihre Pfote das Pellet auf der Stange trifft. Nachdem die Ratte versucht hat, 10 bis zur Förderstange zu erreichen, ohne geködert zu werden, bringen Sie die Ratte in die nächste Phase.

Als nächstes positionieren Sie die Pellet-Förderstange basierend auf der Pfotenpräferenz der Ratte und stellen Sie sie auf Position zwei ein. Stellen Sie die Höhenposition der Pellet-Förderstange mit der Aktuator-Fernbedienung ein. Sobald sich der Förderstab in der richtigen Höhe befindet, halten Sie die gewünschte Zahl gedrückt, bis das Licht rot blinkt, um es einzustellen.

Dann legen Sie die Ratte in die Kammer und ködern Sie die Ratte nach hinten mit einem Pellet. Wenn sich die Ratte weit genug nach hinten in der Kammer bewegt, dass sie den Infrarotstrahl brechen würde, wenn die automatisierte Version läuft, bewegen Sie den Pellet-Förderstab auf Position drei. Warten Sie schließlich, bis die Ratte nach dem Pellet greift, und bewegen Sie dann den Pellet-Förderstab wieder auf Position zwei.

Legen Sie ein neues Pellet auf die Förderstange, wenn sie abgeschlagen wird. Wiederholen Sie diese Schritte nach und nach Ködern der Ratte immer weniger, bis die Ratte beginnt, nach hinten zu bewegen, um ein Pellet zu beantragen, ohne geködert zu werden, und zwei, sofort nach vorne bewegen, nachdem sie ein Pellet in der Rückseite angefordert. Nachdem die Ratte dies 10 Mal getan hat, beginnen Sie mit dem Training für die automatisierte Aufgabe.

Um das automatisierte System einzurichten, schalten Sie die Lichter in der Kammer ein und füllen Sie das Pelletreservoir wieder auf. Positionieren Sie die Pellet-Förderstange entsprechend der Pfotenpräferenz der Ratte. Überprüfen Sie, ob die Aktuatorpositionen richtig eingestellt sind.

Schalten Sie als Nächstes den Computer ein und öffnen Sie das qualifizierte Programm. Geben Sie die Ratten-ID-Nummer unter Thema ein und wählen Sie die Pfotenpräferenz aus dem Hand-Dropdown-Menü aus. Geben Sie den Speicherpfad für die Videos an.

Legen Sie dann die Sitzungszeit und die Anzahl der maximalen Videos fest. Stellen Sie auch die Pellet-Lift-Dauer und ermöglichen Sie die frühe Erreichung Strafe. Um als Nächstes Kalibrierungsbilder aufzunehmen, legen Sie die helfende Hand in die Zulaufkammer und stecken Sie den Alligatorclip durch den Kontaktschlitz.

Halten Sie den Würfel mit dem Alligatorclip vor den Einzugsschlitz. Positionieren Sie dann den Würfel so, dass die rote Seite im oberen Spiegel, die grüne Seite im linken Spiegel und die blaue Seite im rechten Spiegel angezeigt wird. Stellen Sie im Verhaltensprogramm sicher, dass der ROI-Schwellenwert auf einen sehr großen Wert festgelegt ist.

Klicken Sie auf die Schaltfläche "Ausführen", und sobald die initialisierte Schaltfläche der Kamera grün wird, drücken Sie Start, um mit der Videoaufnahme zu beginnen. Klicken Sie auf Cal-Modus, und nehmen Sie dann ein Bild auf, indem Sie auf Cal-Bild aufnehmen klicken. Bewegen Sie den Würfel leicht, und nehmen Sie ein anderes Bild.

Wiederholen Sie dies erneut für insgesamt drei Bilder. Beenden Sie schließlich das Programm, indem Sie auf Stopp klicken und dann auf die Stoppzeichen-Schaltfläche klicken. Entfernen Sie die helfende Hand und den Würfel aus der Box.

Achten Sie darauf, nichts in der Verhaltenskammer zu stoßen, nachdem an diesem Tag Kalibrierungsbilder aufgenommen wurden. Legen Sie zunächst die Ratte in die qualifizierte Kontaktkammer. Klicken Sie auf den weißen Pfeil, um das Programm auszuführen.

Legen Sie dann die Position des ROI für die Pfotenerkennung fest, indem Sie x Offset, y-Offset, ROI-Breite und ROI-Höhe anpassen. Positionieren Sie den ROI im Seitenspiegel, der das Dorsum der Pfote direkt vor dem erreichenden Steckplatz anzeigt, und klicken Sie auf Start, um das Programm zu starten. Während die Ratte nicht erreicht, passen Sie den niedrigen ROI-Schwellenwert an, bis der Live-ROI-Triggerwert zwischen Null und eins oszilliert.

Legen Sie dann fest, dass der ROI-Schwellenwert deutlich höher als der Live-ROI-Triggerwert während Nasenstons und niedriger als der Live-ROI-Triggerwert ist, wenn die Ratte erreicht. Passen Sie an, bis Videos konsequent ausgelöst werden, wenn die Ratte erreicht, aber nicht, wenn sie ihre Nase durch den Schlitz stochert. Überwachen Sie die ersten Versuche, um sicherzustellen, dass alles ordnungsgemäß funktioniert.

Wenn eine Ratte erreicht, bevor sie ein Pellet anfordert, beobachten Sie die frühe ErreichenZahl erhöht. Wenn eine Ratte nach der Anforderung eines Pellets erreicht, beobachten Sie die Erhöhung der Videoanzahl, während eine Kopie des Videos als Bin-Datei gespeichert wird. Nachdem die Sitzungszeit oder die maximale Anzahl von Videos erreicht wurde, drücken Sie schließlich die Stoppzeichen-Taste.

Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass Ratten nach 20 Tagen die qualifizierte Aufgabe erwerben. Hier werden die Reichweitenbahnen aus einer einzelnen Sitzung angezeigt. Dies stellt nur eine erste Pfotenförderung für eine einfache Präsentation dar.

Wenn der Pfotenerkennungsauslöser nicht genau eingestellt ist, gibt es eine signifikante Variabilität im Rahmen, bei der die Pfote den Erreichensschlitz durchbricht, was zu Variabilität führen kann, wenn Interventionen während der Erreichensbewegungen ausgelöst werden. Abgesehen von einem sorgfältigen Umgang mit den Tieren werden in diesem Protokoll keine Vorsichtsmaßnahmen getroffen. Es ist sehr wichtig, die ROI-Schwelle richtig festzulegen, damit Videos oder andere Interventionen zu den entsprechenden Zeitpunkten ausgelöst werden.

Diese Methode kann mit mehreren anderen Techniken wie Optogenetik, Kalzium-Bildgebung und genetische Nagenzsystemen gekoppelt werden, die Fragen von der grundlegenden motorischen Kontrolle bis zur Bewegungsstörung Pathophysiologie beantworten können. Diese Technik ermöglicht die Korrelation von detaillierter Reichweite und Griffkinematik mit physiologischen Aufzeichnungen oder Interventionen, so dass Forscher nicht nur beantworten können, ob sich Bewegungen mit neuronalen Schaltkreisen ändern.