La investigación de los procesos de aprendizaje de habilidades motoras con una robótica Manipulandum

Resumen

Un paradigma se presenta para la formación y el análisis de una tarea de alcanzar experto automatizado en ratas. Análisis de los intentos de tracción revela distintos subprocesos del aprendizaje motor.

Resumen

tareas que alcanzan cualificados son comúnmente utilizados en estudios sobre el aprendizaje de habilidades motoras y la función motora en condiciones sanas y patológicas, pero puede ser mucho tiempo y ambigua para cuantificar las tasas de éxito más allá de simples. A continuación, se describe el procedimiento de entrenamiento para las tareas de alcance y afloja con ETH Pattus, una plataforma robótica para la extremidad anterior automatizado llegar a la formación que los registros de tracción y movimientos de rotación mano en ratas. cuantificación cinemática de los intentos de tracción realizados revela la presencia de los perfiles temporales distintos de los parámetros de movimiento, tales como velocidad de tracción, la variabilidad espacial de la trayectoria de tracción, la desviación de la línea media, así como tirando de éxito. Se muestra cómo los ajustes de menor importancia en el paradigma de formación dan lugar a alteraciones en estos parámetros, revelando su relación con la dificultad de la tarea, la función motora general o ejecución de la tarea especializada. En combinación con técnicas electrofisiológicas, farmacológicas y optogenética, este paradigma se puede utilizarpara explorar los mecanismos que subyacen en el aprendizaje motor y la formación de la memoria, así como la pérdida y recuperación de la función (por ejemplo, después del accidente cerebrovascular).

Introducción

tareas motoras son ampliamente utilizados para evaluar los cambios de comportamiento y neuronales relacionados con el aprendizaje motor o a alteraciones en la función motora en modelos animales neurológicos o farmacológicos. la función motora fina puede ser difícil de cuantificar en roedores, sin embargo. Las tareas que requieren destreza manual, como la manipulación de los cereales ^{1, 2} pastas, o semillas de girasol ³ son sensibles y no requieren una amplia formación del animal. Su principal inconveniente es que estas tareas dan resultados cualitativos y sobre todo pueden ser difíciles de conseg....

Protocolo

Los experimentos presentados aquí fueron aprobados por la Oficina veterinaria del Cantón de Zurich, Suiza, y se llevaron a cabo según las normas nacionales e institucionales.

1. Las condiciones de alimentación

NOTA: Todas las sesiones de entrenamiento se realizan bajo un protocolo de alimentación programada.

1. Alimentar a las ratas 50 g / kg de pienso estándar una vez al día, una vez finalizada la formación. Esta cantidad de comida es suficiente para evitar la pérdida de peso importante (peso corporal es> 90% de peso de alimentación de libre), pero lo suficientemente pequeño para asegurar acondicionad....

Resultados

Aquí, mostramos 3 variaciones de una tarea de alcance y de tracción utilizando ratas Long-Evans machos (10-12 semanas de edad). En el grupo sin tracción (FP) (N = 6), las ratas fueron entrenadas para tirar de la manija del robot durante un periodo de 22 días sin restricciones laterales. Los animales en el método lineal, tirar de 1 grupo (SP1) (N = 12) fueron entrenados para tirar de la palanca sin desviarse más de 2 mm de la línea media. Estos animales transición directamente de recompen.......

Discusión

Tareas que alcanzan cualificados son comúnmente utilizados para estudiar la adquisición de habilidades motoras, así como el deterioro de la función motora en condiciones patológicas ^6. análisis fiable y sin ambigüedades de alcanzar comportamiento es esencial para el estudio de los mecanismos celulares subyacentes adquisición de habilidades motoras, así como procesos neurofisiológicos involucrados en la pérdida y la posterior recuperación de la función en modelos animales de enfermedad neurológica.......

Materiales

Lista de materiales utilizados en este artículo

Nombre	Empresa	Número de catálogo	Comentarios
ETH Pattus			ETH Pattus fue fabricado por el Laboratorio de Ingeniería de Rehabilitación del Prof. Gassert en ETH Zurich.
Jaula de entrenamiento			La jaula de entrenamiento de plexiglás se fabricó internamente.
Dispensador de pellets	Campden Instruments	80209
45 mg pellets de precisión sin polvo	Bio-Serv	F0021-J
GoPro Hero 3+ Silver Edition	digitec.ch	284528	Pequeña cámara de alta velocidad
Pantalla pequeña	Adafruit Industries	#50, #661	128 x 32 SPI Pantalla OLED controlada a través de un microcontrolador Arduino Uno y el software
Labview LabVIEW 2012	National Instruments	776678-3513	ETH Pattus es compatible con las versiones más recientes de Labview.
Matlab 2014b	centro comercial de		Mathworks

El