Enquête sur les processus d'apprentissage de compétences du moteur avec une robotique manipulandum

L’objectif global de l’entraînement des rats à cette tâche d’atteinte impliquant un manipulandum robotique est d’étudier les processus sous-jacents à l’apprentissage de la motricité et à la récupération de la fonction motrice. Cette méthode peut aider à répondre à des questions clés dans le domaine des neurosciences comportementales, en particulier en ce qui concerne les mécanismes sous-jacents à l’apprentissage moteur et à la formation de la mémoire, ainsi qu’à la perte et à la récupération de la fonction après une lésion cérébrale ou un accident vasculaire cérébral. Le principal avantage de cette technique est que l’entraînement des rats et cette analyse sont faciles à effectuer et qu’elle est plus objective que les autres tâches conventionnelles d’atteinte de granulés uniques.

De plus, le manipulandum robotique permet une meilleure analyse de la cinématique. En préparation, laissez toujours les rats nouvellement acquis s’habituer à leurs nouvelles cages pendant au moins une semaine avant de les entraîner. Pendant ce temps, manipulez régulièrement les rats et donnez-leur les granulés de récompense utilisés pour le protocole d’entraînement.

Pour commencer le processus d’entraînement, passez d’abord deux ou trois jours à habituer les rats à la cage d’essai. La première tâche consiste à entraîner les rats à toucher simplement la poignée sphérique à travers la fenêtre de la cage, puis à se déplacer de l’autre côté de la cage et à récupérer une récompense alimentaire. Tout d’abord, ajustez les paramètres du logiciel de sorte que la poignée se trouve juste à l’extérieur de la fenêtre de la cage de test.

Maintenant, mettez le rat dans la cage d’entraînement et tenez une pastille près de la poignée. Attirez l’attention du rat en tapotant sur la cage au besoin. Continuez à pousser le rat vers la poignée de cette façon jusqu’à ce qu’il passe indépendamment par la fenêtre de la cage et touche la poignée ou la pastille de nourriture.

Ensuite, exécutez la session jusqu’à ce que 100 touches aient été effectuées ou jusqu’à ce que 60 minutes se soient écoulées, selon la première éventualité. Continuez à entraîner le rat tous les jours jusqu’à ce qu’il effectue 100 contacts en 30 minutes sur deux jours consécutifs. Cela se produit généralement lors des deux premières séances.

Une fois cette compétence obtenue, passez directement au paradigme de formation suivant. Les rats peuvent effectuer cette tâche beaucoup plus rapidement que les critères définis, mais il est important de ne pas les surentraîner car cela peut entraîner une surconsolidation du comportement et étouffer la mise en forme du comportement vers l’objectif final. Le prochain défi pour les rats est d’apprendre l’étape intermédiaire consistant à tendre la main et à tirer la poignée.

Comme pour l’entraînement au toucher de récompense, il est important de ne pas se surentraîner car l’objectif final est de passer à l’étape suivante de l’entraînement. Tout d’abord, ajustez les paramètres du logiciel de manière à ce que le robot positionne la poignée à 18 millimètres de la fenêtre au début de chaque essai. La poignée doit être tirée sur au moins 10 millimètres sans interruption pour que l’essai soit réussi.

Il n’y a pas de restrictions latérales sur le mouvement de traction. Ensuite, effectuez les séances comme précédemment avec 100 essais ou 60 minutes marquant leur fin. Si un rat ne va pas assez loin pour effectuer la tâche, façonnez le comportement correct en tenant une pastille avec une pince près de la poignée.

Si un rat semble perdre tout intérêt à tirer sur la poignée, tapotez sur la cage ou distribuez une pastille. Déterminez la préférence de la patte du rat à partir de ses 20 premières tentatives pour tirer la poignée. Il suffit de choisir la patte qui est utilisée le plus souvent comme patte dominante.

La plupart des rats montreront une forte préférence et utiliseront une patte dans au moins 80 % des essais. Une fois qu’une patte dominante est notée, ajustez la position de la poignée latéralement pour favoriser cette patte. Alignez la poignée sur le bord de la fenêtre et maintenez-la dans cette position pour toutes les futures sessions avec ce rat.

Continuez à entraîner la tâche jusqu’à ce que le rat atteigne une performance de plateau ou effectue la tâche 100 fois en 30 minutes sur deux jours consécutifs. Seules deux séances sont généralement nécessaires avant de procéder à la traction droite. La dernière étape de l’entraînement consiste à apprendre aux rats à tirer la poignée directement pour une récompense.

Modifiez les paramètres du logiciel de sorte qu’un mouvement de traction qui s’écarte de plus de deux millimètres de la ligne médiane soit considéré comme un échec. Comme d’habitude, chaque session doit se dérouler jusqu’à ce que 100 essais soient terminés ou que 60 minutes se soient écoulées. Continuez à entraîner les rats sur cette tâche jusqu’à ce que leur niveau de compétence atteigne un plateau ou jusqu’à ce que les rats dépassent un critère défini.

À l’aide de rats Long-Evans mâles âgés de 10 à 12 semaines, trois techniques d’entraînement différentes ont été comparées sur 22 jours d’entraînement. Chaque groupe a reçu une formation sur le toucher de récompense. Puis les paramètres ont changé.

Dans un groupe, FP, des rats ont été entraînés à tirer la poignée du robot sans aucune restriction latérale. Dans le groupe suivant, SP1, les rats ont été entraînés à tirer la poignée sans s’écarter de plus de deux millimètres de la ligne médiane, mais n’ont pas reçu de séances d’entraînement gratuites. Dans le dernier groupe, SP2, les rats ont reçu exactement deux séances d’entraînement à la traction libre, puis sont passés à l’entraînement à la traction directe.

Il est important pour SP2 que la poignée soit maintenue alignée près d’un bord de la fenêtre, ce qui rend la tâche plus difficile. Cette condition peut se produire accidentellement si le robot n’est pas aligné de manière cohérente sur la cage par l’opérateur. Peut-être en raison de ce défi supplémentaire, le taux de réussite des tâches pour les rats SP1 a plafonné plus tôt que pour les rats SP2.

Au fil des séances, le mouvement de la poignée s’est amélioré de la première à la dernière séance. Les données présentées sont celles d’un rat représentatif du groupe SP2. De même, la vitesse de traction est devenue plus régulière de la première à la dernière séance, ce qui indique qu’un mouvement plus stable a été appris.

Ces données proviennent également d’un rat SP2 représentatif. Après avoir regardé cette vidéo, vous devriez avoir une bonne compréhension de la façon d’effectuer une tâche d’atteinte automatisée et des facteurs qui peuvent avoir un impact sur vos résultats. Comme nous l’avons montré, une modification mineure du schéma de dressage affectera les performances de l’animal.

Ainsi, lorsque vous tentez cette procédure, il est important de garder toutes les conditions cohérentes pour chaque animal, comme l’emplacement de la poignée.