La tarea de supinación de mando: Un método semiautomático para evaluar la función de Forelimb en ratas

El objetivo general de esta tarea conductual es entrenar a las ratas para que giren una perilla de la palma hacia abajo a la palma hacia arriba, lo que se denomina supinación. Esta herramienta se utiliza para evaluar la función del sistema motor antes y después de una lesión o intervención. Desarrollamos esta tarea para probar la función corticoespinal en ratas.

Encontramos que la tarea de supinación de la perilla es más sensible a la lesión corticoespinal que las tareas actuales de destreza, como el alcance de los gránulos. Esta tarea es semiautomatizada, lo que la hace cuantitativa, objetiva y de alto rendimiento. Al cuantificar la supinación, la tarea mide un movimiento clínicamente importante que evalúa una vía neuronal importante.

La demostración del procedimiento estará a cargo de Thelma Bethea, nuestra gerente de laboratorio y un técnico de investigación. A lo largo del protocolo, entrene a las ratas dos veces al día, una por la mañana y otra por la tarde, con al menos horas entre sesiones. Comience por habituar a las ratas para familiarizarlas con la caja de prueba y con el manejo.

Primero, configura la caja. Retraiga completamente el dispositivo de perilla presionando la tecla de flecha hacia abajo en el posicionador automático. Luego coloque la rata en la caja de comportamiento durante 15 minutos.

Después de 15 minutos, manipule cada rata con la mano durante al menos cinco minutos para familiarizar a la rata con el experimentador. Repita esto durante cinco días antes de avanzar en el experimento. La siguiente fase es crear una asociación de recompensas.

El objetivo es entrenar a la rata para que asocie girar la perilla con una recompensa de comida. Primero, abra el software e ingrese la identificación de la rata en Nombre, luego configure el escenario en K1: Knob Shaping No Poleley. Esto permite que la rata sea alimentada siempre que gire la perilla más de tres grados durante ventanas de recompensa de dos segundos.

A continuación, coloque la rata en el cuadro de comportamiento y presione Iniciar para comenzar la sesión. Familiarice a la rata con el comedero de recompensa dispensando manualmente dos o tres perdigones y golpeando el lado de la caja donde se encuentra el comedero de recompensa. Una vez que la rata conoce la ubicación de la recompensa, solo dispense manualmente una bolita cuando la rata se mueva frente a la abertura.

Esto asociará la recompensa con la apertura. Una vez que la rata se mueva de manera confiable a la apertura en anticipación de una bolita de recompensa, condiciona a la rata para que interactúe con el manipulando. Pídele a la rata que interactúe con él colocando una bolita de 45 miligramos cerca.

Si esto no funciona, aplique polvo de pellets directamente sobre el manipulando. Si la rata se aleja de la abertura, toque el cuadro cerca del manipulando para redirigir su atención. Solo recompense a la rata cuando toque la perilla con las manos, no cuando muerda o narice.

Una vez que la rata haya obtenido 10 recompensas consecutivas, use la tecla de flecha hacia abajo en el posicionador automático para retraer el manipulando 0,25 centímetros. Continúe reposicionando el manipulando en incrementos de 0,25 centímetros hasta que esté a 1,25 centímetros de la abertura. Este es el objetivo final de la asociación de recompensa, y una vez que una rata hace esto en dos sesiones consecutivas avanza al entrenamiento de contrapeso.

Después de media hora de entrenamiento, finalice la sesión pulsando Stop en el software. Para prepararse para el entrenamiento con contrapeso, comience colocando un contrapeso de tres gramos en el manipulando en el punto de fijación en forma de L. A continuación, pase la cuerda del contrapeso a través de la polea hasta que el contrapeso cuelgue libremente.

Para ejecutar la sesión, primero abra el software, ingrese el nombre de la rata y configure el escenario en K2:Knob Shaping Pole. Esto coloca el manipulandum a 1,25 centímetros de la apertura. A continuación, coloque la rata en el cuadro de comportamiento y presione Iniciar en el software para comenzar la sesión.

Después de 100 o más pruebas exitosas, finalice la sesión presionando Detener en el software. Una vez que la rata haya completado dos sesiones consecutivas con más de 100 ensayos exitosos, aumente la masa del contrapeso en un gramo en la siguiente sesión. Siguiendo este programa, aumente gradualmente el peso a seis gramos durante un promedio de seis sesiones.

Durante este entrenamiento, es imperativo que se recompense el movimiento de supinación correcto y que se dé forma a un movimiento de supinación incorrecto. La conformación del movimiento de supinación también continúa en el entrenamiento basal. Al corregir el comportamiento de supinación, restrinja manualmente el movimiento del manipulandum y recompense el buen comportamiento de supinación incluso cuando no tenga éxito presionando el botón Feed en el software.

En este punto, entrene a las ratas para que supinen según el criterio básico, que en este caso es girar la perilla 75 grados con un contrapeso de seis gramos a una tasa de éxito del 75% o más. Después de ajustar el contrapeso, utilice la opción KSB4:Knob Training Median 75 Max en el software. Esto establece el umbral inicial en cinco grados.

Establece el umbral de visita mínimo en 15 grados y establece el umbral de visita máximo en 75 grados. El software aumentará automáticamente el umbral mínimo para girar la perilla en función de la identidad de la rata y su rendimiento anterior, por lo que la entrada del usuario se minimiza en este punto. Después de 30 minutos, detenga la sesión.

Después de unos 10 días o 20 sesiones, la mayoría de las ratas completan la etapa de adaptación y son capaces de girar la perilla a un ángulo máximo promedio de 75 grados o más. Una vez que se completa el entrenamiento de referencia, avance la rata a la siguiente fase de entrenamiento, que es manejada por la etapa de software K27: 75 grados. Para finalizar las sesiones en esta etapa, presione detener después de 30 minutos o 100 intentos, lo que ocurra primero.

Mantenga a cada rata en esta etapa del entrenamiento hasta que pueda completar cuatro líneas de base consecutivas con una tasa de éxito del 75% o más. A continuación, se puede utilizar una rata entrenada para manipulaciones experimentales utilizando esta tarea como medida de la función de las extremidades anteriores. De un grupo de 56 ratas, el 75% adquirió la tarea inicial.

Esta etapa implicó la capacitación más práctica. A continuación, las ratas progresaron a usar un contrapeso de seis gramos al séptimo día, y luego pasaron 10 días aprendiendo a girar la perilla con una tendencia generalmente ascendente en el ángulo de supinación. Para el día 17, la mayoría de las ratas registraron su primera línea de base, y si una rata no alcanzaba la línea de base para el día 20, se eliminaba del estudio.

Una rata fallida puede mostrar progresión durante unos días, pero no podrá avanzar con el grupo porque no está funcionando con el agarre correcto. En el primer tercio del entrenamiento, la rata puede comenzar a supinar, pero la forma de onda de su acción puede revelar que está realizando dos vueltas donde las ratas exitosas solo necesitan una. En el tercio medio del entrenamiento, el aumento normal en el ángulo máximo de 20 a 50 grados, que viene con una curva definida de un solo pico, solo puede mostrar un aumento marginal en el ángulo máximo en ratas que no supinan correctamente.

En el último tercio del entrenamiento debe haber una forma de onda única muy pronunciada; Sin embargo, una rata fallida puede mostrar un ángulo de pico muy por debajo del criterio de éxito requerido, además de tener múltiples picos. La rata fallida puede eventualmente aprender la tarea, pero también puede hacerlo con compensaciones sin supinación, lo que hace que la rata no sea aconsejable para su uso en estudios posteriores. Después de ver este video, debería tener una buena comprensión de cómo entrenar a las ratas para realizar la supinación de las extremidades anteriores al inicio y solucionar problemas de movimientos de supinación incorrectos.

Asegúrate de mantenerte alerta y observador mientras las ratas aprenden a supinar. Corregir el comportamiento de supinación en una etapa temprana es crucial para el éxito de este procedimiento de entrenamiento. En general, el procedimiento está destinado a ser eficiente en el tiempo.

Una vez que las ratas alcanzan la línea de base, el experimentador solo necesita colocar la rata en la caja, iniciar el software y luego eliminar la rata cuando haya completado su sesión. Además de este video, hay varios recursos disponibles en el sitio web de nuestro laboratorio. Gracias, y buena suerte con tus experimentos.