Name: ניטור למידה מוטורית עדינה ואסוציאטיבית בעכברים באמצעות סולם ארסמוס (וידאו) | JoVE Journal
Uploaded: 2023-12-15T14:20:00.000+00:00
Duration: 8 min 51 s
Description: למדו הערכת למידה מוטורית עדינה בעכברים באמצעות סולם ארסמוס. שיטה אוטומטית ולא פולשנית לחקר מנגנוני הפלסטיות העצבית והמעגלים המוחיים הקשורים בלמידה מוטורית.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

אנו מודים לטכנאי האודיו-ויזואלי ומפיק הווידיאו רבקה דה לאס הראס פונסה, כמו גם לווטרינר הראשי גונזלו מורנו דל ואל, על הפיקוח על שיטות עבודה טובות במהלך ניסויים בעכברים. העבודה מומנה על ידי מענקים מתוכנית המצוינות GVA (2022/8) וסוכנות המחקר הספרדית (PID2022143237OB-I00) לאיזבל פרז-אוטניו.

במחקר הנוכחי נעשה שימוש בעכברים בוגרים (בני 2-3 חודשים) C57BL/6J משני המינים. בעלי החיים שוכנו שניים עד חמישה בכל כלוב עם גישה למזון ומים ביחידת בעלי חיים תחת תצפית והוחזקו בסביבה מבוקרת טמפרטורה במחזור חושך/אור של 12 שעות. כל ההליכים נערכו בהתאם לתקנות האירופיות והספרדיות (2010/63/UE; RD 53/2013) ואושרו על ידי הוועדה האתית של Generalitat Valenciana והוועדה לרווחת בעלי חיים של Universidad Miguel Hernández.
1. סידור חדר התנהגותי
<ol><li>הזמינו את חדר הבדיקות ההתנהגותיות בכל יום באותה שעה וקבעו את רשימת וסדר העכברים שישמשו, כמו גם סידורים לאירוח שלהם.</li>
	<li>שמור את עכברי הניסוי מחוץ לחדר הבדיקה כדי שלא ישמעו את קולות מדחס האוויר וצלילי סולם ארסמוס כאשר אינם נבדקים.</li>
	<li>בדוק שכל רכיבי מערכת סולם ארסמוס תקינים ומוכנים לשימוש: נתב הרשת, המחשב עם התוכנה (ראה טבלת חומרים), מדחס האוויר, שתי תיבות מטרה, והסולם עם השלבים ממוקמים כראוי.</li>
	<li>נקו בהרחבה את קופסאות המטרה, הסולם והשלבים עם מים אחרי כל חיה ועם מים ו-70% אתנול בסוף כל יום אימון.</li>
</ol>2. פרוטוקול מבחן התנהגותי
<ol><li>צור ניסוי והזן את הפרוטוקול לתוך התוכנה (איור משלים S1).<ol><li>הפעל את התוכנה.</li>
		<li>כדי ליצור ניסוי, בחר קובץ | ניסוי חדש | חדש או הגדרה | פרוטוקול ניסוי. הערה: פרוטוקול ברירת המחדל, המשמש במחקר זה, נקרא EMC ותוכנן במרכז הרפואי האוניברסיטאי ארסמוס, רוטרדם.</li>
		<li>תן שם לניסוי ולחץ על אישור.</li>
		<li>בדקו שפרוטוקול EMC המוגדר כברירת מחדל שנבחר מורכב מ-4 ימים של הפעלות ללא הפרעה (42 ניסויים ללא הפרעה ביום) ו-4 ימים של מפגשי אתגר (42 ניסויים מעורבים יומיים: ללא הפרעה, CS בלבד (טון), US בלבד (מכשול), זוגי (מכשול שהוכרז על-ידי טון) (ראו איור 1B). בלוח הימני, בדוק גם את רמז האור (משך זמן מרבי של 3 שניות), רמז האוויר (משך מרבי של 45 שניות) והרוח הגבית (כן בכל סוגי הניסויים), המשמשים לעידוד העכבר לחצות את הסולם, ואת הטון (250 אלפיות השנייה, כן רק בניסויי CS בלבד ו- Paired).</li>
		<li>כדי ליצור פרוטוקול אחר, בחר הגדר | פרוטוקול ניסוי | חדש | מאפס או העתק מפרוטוקול EMC ופשוט לשנות אותו, עריכת שורות הטבלה הקשורות למספר הפעלות (ימי ניסוי) ומספר וסוג הניסויים ביום. הערה: ניתן להתאים גם את זמן המנוחה, סוג הרמזים והפעלתם, משך, עוצמה ומרווח בהתאם לשאלות הניסוי.</li>
		<li>כדי לפתוח את רשימת ההפעלות ולתת שם לנושאים, בחר הגדרה | רשימת הפעלות.</li>
		<li>לחץ על הוסף נושאים ומשתנים.</li>
		<li>הזן כל מזהה עכבר ספציפי, תאריך לידה, מין, גנוטיפ וקטגוריות רלוונטיות, בהתאם לרשימת העכברים המסודרת.</li>
	</ol></li>
	<li>התחל את ההפעלה (איור משלים S2).<ol><li>לפני שתתחיל, בדוק שהתוכנה פתוחה, ולאחר מכן הפעל את הסולם.</li>
		<li>בדקו שמדחס האוויר מחובר ומופעל.</li>
		<li>כדי לפתוח את החלון רכישה, פתח את הניסוי שנוצר.</li>
		<li>בחר רכישה | רכישה פתוחה.</li>
		<li>מקם את העכבר עם המזהה המצוין על ידי התוכנה בתיבת המטרה ההתחלתית (בצד ימין של הסולם).</li>
		<li>בחר את מזהה העכבר שברצונך לרכוש בהפעלה הראשונה.</li>
		<li>לחץ על התחל רכישה.</li>
		<li>לחץ על ידית תפריט הסולם האדום 3x. ודא שההפעלה מתחילה ושולטת ומתעדת באופן אוטומטי תנועות עכבר עד לסוף תקופת הניסיון האחרונה של ההפעלה.</li>
	</ol></li>
	<li>סיים את ההפעלה.<ol><li>בדוק שבסוף גירסת הניסיוןה-42, התצוגה מציגה את ההודעות שליחת נתונים ורכישה.</li>
		<li>החזירו את העכבר לכלוב הביתי.</li>
		<li>נקו את הסולם ואת קופסאות המטרה.</li>
		<li>מקם את העכבר הבא וחזור על הפעולה משלב 2.2.6 ואילך.</li>
	</ol></li>
	<li>בצע את סוג ההפעלה שנבחר מדי יום עד סוף הפרוטוקול. חזור על שלבים 2.2 ו- 2.3 מדי יום בהתאם לפרוטוקול שנבחר.</li>
	<li>ייצוא הנתונים (איור משלים S2).<ol><li>כדי להציג באופן חזותי את הנתונים המוקלטים, בחר מתפריט ניתוח , סטטיסטיקת ניסיון, סטטיסטיקת הפעלה וסטטיסטיקה ותרשימים קבוצתיים. הערה: ניתן להוריד נתונים כגיליון אלקטרוני עם נתונים עבור גירסאות ניסיון בודדות והאמצעים של אותם סוגי ניסיון בתוך הפעלה. ניתן גם לסנן הפעלות לפי משתנים שנבחרו לניתוח ספציפי.</li>
		<li>לחץ על יצוא כפתור בפינה השמאלית העליונה, בחירת פורמט הקובץ (גיליון אלקטרוני) ומיקום התיקייה.</li>
		<li>לחץ לחיצה ימנית על התרשימים שנוצרו באופן אוטומטי ובחר שמור לקובץ כ - *.jpg.</li>
	</ol></li>
</ol>3. ניתוח נתונים
הערה: רשימת פרמטרים נמדדת באופן אוטומטי על ידי סולם ארסמוס בהתבסס על הקלטה מיידית של פעילויות החיישנים הרגישים למגע. לצורך ניתוח, פרמטרי פלט שנבחרו על ידי המשתמש מאורגנים ומעובדים בגיליונות האלקטרוניים. יחד עם הגרפים שנוצרו על ידי תוכנה, משתמשים יכולים ליצור גרפים באמצעות תוכנת הגרפים הנבחרת כדי לדמיין שינויים ספציפיים בפרמטרים שונים במהלך הפעלות.
<ol><li>בחר פרמטרים ספציפיים לניתוח מוטיבציה בסיסית או מצבי חרדה, תגובות חושיות, ביצועים מוטוריים ולמידה מוטורית עדינה במהלך 4 הימים הראשונים.<ol><li>בחירת פרמטרים והתוויית שליטה, כולל זמן מנוחה בתיבת המטרה וזמן יציאה מקופסת המטרה לאחר תקופת המנוחה בתגובה לרמזי אור ואוויר (איור 2A). הערה: זמני מנוחה או תגובה לרמזים קבועים יחסית בעכברי WT. פרמטרים אחרים, כגון תדירות היציאות, הם זניחים ביסודם בעכברי WT - בעלי החיים לעיתים רחוקות עוזבים את תיבת המנוחה ללא הרמזים או חוזרים פעם אחת בסולם, וכתוצאה מכך תדירות היציאה שווה ל-1 לכל ניסוי. אם בעל חיים יוצא החוצה לפני החלת רמזים, זרימת אוויר מופעלת שמאלצת את העכבר לחזור לקופסת המטרה; פעולה זו אינה נספרת כגירסת ניסיון על-ידי התוכנה.</li>
		<li>בחרו והתוו את הזמן בסולם אחר רמזים, שנמדד כזמן שהוקדש לחציית הסולם ברגע שהעכבר עוזב את תיבת המטרה (איור 2B). הערה: רגרסיה לא ליניארית חזקה היא שיטה חזקה להערכת למידה. מקדמי פירסון או ספירמן (R) יספקו מדד האם התאמת הנתונים טובה (ערכי R קרובים לאחד כאשר החיות לומדות/משתפרות במהלך הפעלות; ערכי R קרובים ל-0 מרמזים על כך שהנתונים קבועים ועכברים אינם לומדים).</li>
		<li>בחר והתווה פרמטרים של תבנית צעדים , כגון אחוז הניסויים עם שלבים שגויים כפרמטר למידה רגיש (איור 2C).<ol><li>הגדר צעד נכון כצעד מדרגה גבוהה לדרגה גבוהה אחרת (H-H), ללא קשר לאורך המדרגה. שקול סוגי שלבים הכוללים שלב נמוך יותר כשלבים שגויים.</li>
			<li>חלקו צעדים נכונים וצעדים שגויים לצעדים קצרים וארוכים, צעדים לאחור וקפיצות בהתאם לאורך ולכיווניות של המדרגה בין השלבים שנלחצו (ראו איור 1A).</li>
		</ol></li>
	</ol></li>
	<li>בחר והתווה פרמטרים ספציפיים כדי להעריך למידה מוטורית מאותגרת (ניסויים בארה"ב בלבד) ולמידה אסוציאטיבית (ניסויים זוגיים) במהלך 4 הימים האחרונים.<ol><li>בחרו והתוו את הזמן בסולם אחרי רמזים (איור 3).</li>
		<li>בחר והתווה את אחוז הניסויים עם שלבים שגויים (איור 4A).</li>
		<li>בחר והתווה את זמני השלבים לפני ואחרי ההפרעה, המוגדרים כהפרש דיוק של ms בין הפעלת השלב ממש לפני (שלב הבקרה) ואחרי המכשול (צעד מותאם) באותו צד של הסולם (איור 4B). הערה: יש לבצע ניתוח זמני שלבים לפני לעומת לאחר הפרעה כדי להשוות נתונים בתוך כל סוג של הפעלה. הפרמטר מודד את יכולתם של העכברים לחזות ולהתגבר על המכשולים במהלך למידה אסוציאטיבית.</li>
	</ol></li>
	<li>נתח את הנתונים באמצעות תוכנה סטטיסטית ייעודית (למשל, SigmaPlot). בצע ניתוח רגרסיה לא ליניארית של נתונים שנאספו מאותו סוג ניסוי בין הפעלות כדי לתאר את תהליך הלמידה בצורה יעילה יותר והשתמש ב- Two-Way Repeat Measures (RM) ANOVA כדי להשוות בין סוגי הניסויים.</li>
</ol>

הערכה אוטומטית של ביצועי מוטוריקה עדינה בעכברים באמצעות סולם ארסמוס

<ol><li>Brooks, S. P., Dunnett, S. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Tests+to+assess+motor+phenotype+in+mice%3A+a+user%27s+guide%5BTitle%5D)+AND+%22Nat.+Rev.+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Tests to assess motor phenotype in mice: a user's guide.</a> Nat. Rev. Neurosci. 10 (7), 519-529 (2009).</li>
<li>Noldus. , https://www.noldus.com/erasmusladder (2023).</li>
<li>Cupido, A., et al. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=%22Detecting+cerebellar+phenotypes+with+the+Erasmus+ladder%5B%5D%22">Detecting cerebellar phenotypes with the Erasmus ladder[dissertation]</a>. , Erasmus University Rotterdam PhD dissertation. (2009).</li>
<li>Van Der Giessen, R. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Role+of+olivary+electrical+coupling+in+cerebellar+motor+learning%5BTitle%5D)+AND+%22Neuron%22%5BJournal%5D)">Role of olivary electrical coupling in cerebellar motor learning.</a> Neuron. 58 (4), 599-612 (2008).</li>
<li>Vinueza Veloz, M. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+effect+of+an+mGluR5+inhibitor+on+procedural+memory+and+avoidance+discrimination+impairments+in+Fmr1+KO+mice%5BTitle%5D)+AND+%22Genes+Brain+Behav%22%5BJournal%5D)">The effect of an mGluR5 inhibitor on procedural memory and avoidance discrimination impairments in Fmr1 KO mice.</a> Genes Brain Behav. 11 (3), 325-331 (2012).</li>
<li>Vinueza Veloz, M. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cerebellar+control+of+gait+and+interlimb+coordination%5BTitle%5D)+AND+%22Brain+Struct.+Funct%22%5BJournal%5D)">Cerebellar control of gait and interlimb coordination.</a> Brain Struct. Funct. 220 (6), 3513-3536 (2015).</li>
<li>Sathyanesan, A., Kundu, S., Abbah, J., Gallo, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Neonatal+brain+injury+causes+cerebellar+learning+deficits+and+Purkinje+cell+dysfunction%5BTitle%5D)+AND+%22Nat.+Commun%22%5BJournal%5D)">Neonatal brain injury causes cerebellar learning deficits and Purkinje cell dysfunction.</a> Nat. Commun. 9 (1), 3235(2018).</li>
<li>Sathyanesan, A., Gallo, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cerebellar+contribution+to+locomotor+behavior%3A+A+neurodevelopmental+perspective%5BTitle%5D)+AND+%22Neurobiol.+Learn+Mem%22%5BJournal%5D)">Cerebellar contribution to locomotor behavior: A neurodevelopmental perspective.</a> Neurobiol. Learn Mem. 165, 106861(2019).</li>
<li>McKenzie, I. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Motor+skill+learning+requires+active+central+myelination%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Motor skill learning requires active central myelination.</a> Science. 346 (6207), 318-322 (2014).</li>
<li>Xiao, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Rapid+production+of+new+oligodendrocytes+is+required+in+the+earliest+stages+of+motor-skill+learning%5BTitle%5D)+AND+%22Nat.+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Rapid production of new oligodendrocytes is required in the earliest stages of motor-skill learning.</a> Nat. Neurosci. 19 (9), 1210-1217 (2016).</li>
</ol>

למחברים אין ניגודי עניינים לחשוף.

סולם ארסמוס מציג יתרונות גדולים להערכת פנוטיפ מוטורי מעבר לגישות הנוכחיות. הבדיקה קלה לביצוע, אוטומטית, ניתנת לשחזור, ומאפשרת לחוקרים להעריך היבטים שונים של התנהגות מוטורית בנפרד באמצעות קבוצת עכברים יחידה. במחקר הנוכחי, יכולת השחזור אפשרה יצירת נתונים חזקים עם מספר קטן של עכברי WT המנצלים את תכונות המכשיר, תכנון הניסוי ושיטות הניתוח. לדוגמה, בהשוואה למבחני הליכת אלומות מסורתיים, הוספת רמזי מוטיבציה (אוויר ואור) לכניסה לנתיב הסולם והרוח הגבית להשלמת הניסוי מגבירה את העקביות ומדלגת על הצורך בהתערבות נסיין המהווה מקור עיקר...

מגוון בדיקות פותחו כדי להעריך פנוטיפים מוטוריים בעכברים. כל מבחן נותן מידע על היבט מסוים של התנהגות מוטורית1. לדוגמה, מבחן השדה הפתוח מודיע על תנועה כללית ומצב חרדה; בדיקות רוטרוד וקרן הליכה על קואורדינציה ושיווי משקל; ניתוח טביעת רגל עוסק בהליכה; הליכון או גלגל ריצה על פעילות גופנית מאולצת או מרצון; והגלגל המורכב עוסק בלמידת מיומנות מוטורית. כדי לנתח פנוטיפים מוטוריים של עכברים, החוקרים חייבים לבצע בדיקות אלה ברצף, מה שכרוך בהרבה זמן ומאמץ ולעתים קרובות כמה קבוצות של בעלי חיים. אם יש מידע ברמה התאית או המעגלית, החוקר בדרך כלל בוחר בבדיקה שמנטרת היבט קשור ועוקבת משם. עם זאת, פרדיגמות המפלות היבטים שונים של התנהגות מוטורית באופן אוטומטי חסרות.
מאמר זה מתאר פרוטוקול לשימוש בסולם ארסמוס 2,3, מערכת המאפשרת הערכה מקיפה של מגוון תכונות למידה מוטורית בעכברים. היתרונות העיקריים הם יכולת השחזור והרגישות של השיטה, יחד עם היכולת לטיטר קושי מוטורי ולהפריד בין ליקויים בביצועים מוטוריים לבין למידה מוטורית אסוציאטיבית לקויה. הרכיב העיקרי מורכב מסולם אופקי עם שלבים גבוהים (H) ונמוכים (L) לסירוגין המצוידים בחיישנים רגישים למגע המזהים את מיקום העכבר על הסולם. הסולם עשוי 2 x 37 שלבים (L, 6 מ"מ; גובה, 12 מ"מ) במרווחים של 15 מ"מ זה מזה וממוקמים בתבנית מתחלפת שמאל-ימין עם מרווחים של 30 מ"מ (איור 1A). ניתן להזיז שלבים בנפרד כדי ליצור רמות קושי שונות, כלומר, יצירת מכשול (העלאת השלבים הגבוהים ב -18 מ"מ). יחד עם מערכת הקלטה אוטומטית ושיוך שינויים של דפוס הצעד עם גירויים חושיים, סולם ארסמוס בודק למידה מוטורית עדינה והתאמה של ביצועים מוטוריים בתגובה לאתגרים סביבתיים (הופעת שלב גבוה יותר כדי לדמות מכשול, גירוי בלתי מותנה [US]) או קשר עם גירויים חושיים (טון, גירוי מותנה [CS]). הבדיקה כוללת שני שלבים נפרדים, שכל אחד מהם מעריך שיפור בביצועים המוטוריים במשך 4 ימים, שבמהלכם עכברים עוברים סשן של 42 ניסויים רצופים ביום. בשלב הראשוני, עכברים מאומנים לנווט בסולם כדי להעריך למידה מוטורית "עדינה" או "מיומנת". השלב השני מורכב מניסויים משולבים שבהם מוצג מכשול בצורת מדרגה גבוהה יותר בדרכה של החיה הנעה. ההפרעה יכולה להיות בלתי צפויה להעריך למידה מוטורית "מאותגרת" (ניסויים בארה"ב בלבד) או מוכרזת על ידי טון שמיעתי כדי להעריך למידה מוטורית "אסוציאטיבית" (ניסויים זוגיים).
סולם ארסמוס פותח יחסית לאחרונה 2,3. לא נעשה בו שימוש נרחב מכיוון שהגדרת הפרוטוקול ואופטימיזציה שלו דרשו מאמץ ממוקד ותוכנן במיוחד להעריך למידה אסוציאטיבית תלוית המוח הקטן מבלי לחקור בפירוט את הפוטנציאל שלה לחשוף ליקויים מוטוריים אחרים. עד כה, הוא אומת ביכולתו לחשוף ליקויים מוטוריים עדינים הקשורים לתפקוד לקוי של המוח הקטן בעכברים 3,4,5,6,7,8. לדוגמה, עכברי נוקאאוט מסוג connexin36 (Cx36), שבהם צמתי מרווחים נפגעים בתאי עצב אוליבאריים, מציגים ליקויי ירי עקב היעדר צימוד אלקטרוטוני, אך היה קשה לאתר את הפנוטיפ המוטורי. בדיקה באמצעות סולם ארסמוס הציעה כי תפקידם של נוירונים אוליבאריים נחותים במשימת למידה מוטורית במוח הקטן הוא לקודד קידוד זמני מדויק של גירויים ולהקל על תגובות תלויות למידה לאירועים בלתי צפויים 3,4. עכבר נוקאאוט Fragile X Messenger Ribonucleoprotein 1 (Fmr1), מודל לתסמונת X שביר (FXS), מציג ליקוי קוגניטיבי ידוע יחד עם פגמים קלים יותר ביצירת זיכרון פרוצדורלי. נוקאאוטים של Fmr1 לא הראו הבדלים משמעותיים בזמני צעדים, צעדים שגויים בכל ניסוי או שיפור בביצועים מוטוריים לעומת אימונים בסולם ארסמוס, אך לא הצליחו להתאים את דפוס ההליכה שלהם למכשול שהופיע לפתע בהשוואה לחבריהם לפסולת מסוג פרא (WT), ואישרו ליקויי זיכרון פרוצדורליים ואסוציאטיביים ספציפיים 3,5. יתר על כן, קווים מוטנטיים ספציפיים לתא של עכברים עם פגמים בתפקוד המוח הקטן, כולל תפוקה לקויה של תאי Purkinje, הגברה ופלט של תאי נוירון או גרגיר בשכבה המולקולרית, הציגו בעיות בתיאום המוטורי עם רכישה שונה של דפוסי צעדים יעילים ובמספר הצעדים שננקטו כדי לחצות את הסולם6. פגיעה מוחית בילוד גורמת לליקויי למידה במוח הקטן ולתפקוד לקוי של תאי Purkinje שניתן לזהות גם עם סולם ארסמוס 7,8.
בסרטון זה אנו מציגים מדריך מקיף שלב אחר שלב, המפרט את הגדרת חדר ההתנהגות, פרוטוקול המבחן ההתנהגותי וניתוח הנתונים לאחר מכן. דוח זה נועד להיות נגיש וידידותי למשתמש ותוכנן במיוחד כדי לסייע למצטרפים חדשים. פרוטוקול זה מספק תובנה לגבי שלבים שונים של אימון מוטורי ודפוסים מוטוריים צפויים שעכברים מאמצים. לבסוף, המאמר מציע זרימת עבודה שיטתית לניתוח נתונים באמצעות גישת רגרסיה לא ליניארית רבת עוצמה, עם המלצות והצעות יקרות ערך להתאמה ויישום של הפרוטוקול בהקשרים מחקריים אחרים.

<table><tbody><tr><td>עכברי C57BL/6J (Mus musculus)</td><td>צ'ארלס ריברס</td><td></td><td></td></tr><tr><td>מכשיר סולם ארסמוס</td><td>Noldus, Wageningen, הולנד</td><td></td><td></td></tr><tr><td>תוכנת סולם ארסמוס 2.0</td><td>Noldus, Wageningen, הולנד</td><td></td><td></td></tr><tr><td>תוכנת Excel</td><td>Microsoft&nbsp;</td><td></td><td></td></tr><tr><td>תוכנת Sigmaplot</td><td>Systat Software, Inc.</td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

ניטור למידה מוטורית עדינה ואסוציאטיבית בעכברים באמצעות סולם ארסמוס

Monitoring Fine and Associative Motor Learning in Mice Using the Erasmus Ladder

התנהגות מעוצבת על ידי פעולות, ופעולות דורשות מיומנויות מוטוריות כגון כוח, קואורדינציה ולמידה. אף אחת מההתנהגויות החיוניות לקיום החיים לא הייתה אפשרית ללא היכולת לעבור מעמדה אחת לאחרת. למרבה הצער, מיומנויות מוטוריות יכולות להיפגע במגוון רחב של מחלות. לכן, חקירת המנגנונים של תפקודים מוטוריים ברמה התאית, המולקולרית והמעגלית, כמו גם הבנת הסימפטומים, הגורמים וההתקדמות של הפרעות מוטוריות, היא חיונית לפיתוח טיפולים יעילים. מודלים עכבר משמשים לעתים קרובות למטרה זו.
מאמר זה מתאר פרוטוקול המאפשר ניטור של היבטים שונים של ביצועים מוטוריים ולמידה בעכברים באמצעות כלי אוטומטי שנקרא סולם ארסמוס. הבדיקה כוללת שני שלבים: שלב ראשוני שבו עכברים מאומנים לנווט בסולם אופקי הבנוי משלבים לא סדירים ("למידה מוטורית עדינה"), ושלב שני שבו מוצג מכשול בדרכה של החיה הנעה. ההפרעה יכולה להיות בלתי צפויה ("למידה מוטורית מאותגרת") או שקדמה לה צליל שמיעתי ("למידה מוטורית אסוציאטיבית"). המשימה קלה לביצוע ונתמכת באופן מלא על ידי תוכנה אוטומטית.
דו"ח זה מראה כיצד קריאות שונות מהמבחן, כאשר הן מנותחות בשיטות סטטיסטיות רגישות, מאפשרות ניטור עדין של מיומנויות מוטוריות של עכברים באמצעות קבוצה קטנה של עכברים. אנו מציעים כי השיטה תהיה רגישה מאוד להערכת התאמות מוטוריות המונעות על ידי שינויים סביבתיים, כמו גם ליקויים מוטוריים עדינים בשלב מוקדם בעכברים מוטנטיים עם תפקודים מוטוריים פגועים.

מכשיר סולם ארסמוס, ההתקנה והפרוטוקול שיושמו מוצגים באיור 1. הפרוטוקול מורכב מארבעה מפגשי אתגר ללא הפרעה וארבעה מפגשי אתגר (42 ניסויים כל אחד). כל ניסוי הוא ריצה אחת בסולם שבין תיבת המטרה המתחילה ותיבת הסיום. בתחילת ההפעלה, עכבר ממוקם באחת מתיבות ההתחלה. לאחר זמן מוגדר של 15 ± 5 שניות (מצב "מנוחה"), האור נדלק (רמז 1, עבור מקסימום של 3 שניות). לאחר מכן מופעל רמז אוויר קל (רמז 2, 45 שניות לכל היותר) כדי לעודד את העכברים לעזוב את הקופסה וללכת לקצה השני. הזמן להגיב לרמז האוויר יכול להשתנות בין עכ...

מאמר זה מציג פרוטוקול המאפשר הערכה לא פולשנית ואוטומטית של ביצועי המוטוריקה העדינה, כמו גם למידה מוטורית אדפטיבית ואסוציאטיבית, על אתגרים, באמצעות מכשיר הנקרא סולם ארסמוס. קושי המשימה יכול להיות titrated כדי לזהות ליקוי מוטורי החל גדול עד עדינות.

Behavior is shaped by actions, and actions necessitate motor skills such as strength, coordination, and learning. None of the behaviors essential for ...

במעבדה אנו חוקרים את גמישות המוח. אחת המטרות שלנו היא לזהות את המעגלים והמנגנונים העצביים שמעורבים ולהבין מה לא בסדר במחלה, כדי שנוכל למצוא מטרות מתאימות להתערבויות חסרות. אחד הצרכים הקריטיים שלנו הוא שיהיו לנו פרוטוקולי אימון חזקים כדי להעריך, לעודד פלסטיות ולהעריך את ההשפעה של מניפולציות גנטיות בעכברים בריאים ובמודלים של מחלות.המחקר הנוכחי זקוק לטכניקות רגישות, מגוונות ואוטומטיות להערכת התנהגות עכברים. אנו מתעניינים בעיקר בלמידה התנהגותית מוטורית, ומבחנים מסורתיים דורשים יישום רציף, הגוזל זמן ומשאבים משמעותיים. כמו כן, בדיקות מסורתיות לא תמיד יש דיוק מספיק.עם זאת, סולם ארסמוס מאפשר למידה מוטורית הסבר עתידי וניתוח בהתקנה אוטומטית אחת. בעוד הפרדיגמות הקיימות מתמקדות לעתים קרובות בהיבטים ספציפיים של התנהגות מוטורית, הגישה שלנו שואפת להבחין בין למידה מוטורית עדינה, לאתגר למידה מוטורית ולמידה מוטורית אסוציאטיבית באופן אוטומטי ולא פולשני, ולמלא פער במתודולוגיות הנוכחיות. הבדיקה קלה לביצוע, אוטומטית, ניתנת לשחזור ומאפשרת לחוקרים לחקור היבטים שונים של התנהגות מוטורית בנפרד באמצעות קבוצת עכברים יחידה.התוכנה האוטומטית והפרמטרים המתכווננים מכריזים על דיוק איסוף הנתונים וניתוחם, וגם על הרבגוניות וההתאמה האישית של הפרוטוקול בהתאם לשאלה המדעית. המעבדה שלנו תתמקד בשכלול נוסף של פרוטוקולי סולם ארסמוס, תוך שילוב טכניקות תאיות ומולקולריות כדי לחקור את ההסתגלות המוטורית ואת המנגנונים העצביים העומדים בבסיסה. בפרט, אחד הפרויקטים שלנו מתמקד בפלסטיות המיאלין, תופעה המופעלת במהלך למידת מיומנות מוטורית מורכבת שיכולה לסייע במציאת תרופות לחולים עם מחלת דיסמיאלינאט.

monitoring-fine-associative-motor-learning-mice-using-erasmus

Research

JoVE Journal

Neuroscience

מדעי המוח

שלב בסולם הליכה המשימה הוא מבחן חדש להערכת הליכה מיומנים למדוד גם forelimb ו hindlimb הצבת, דריכה, והוא בין איבר תיאום.

שלב בסולם הליכה משימה: שיטת הניקוד ואת היישום המעשי שלה.

פרוטוקולים מוצגים לשתי הוקמו משימות מוטוריות קואורדינציה, בר rotarod והאופקי המואץ, גם שתי בדיקות שפותחו באוקספורד לאחרונה, מוטות סטטיים ומקבילים. בדיקות אלו יכולות לזהות ליקויים מוטוריים פוטנציאל של עניין בזכות עצמם, כמו גם להיות משתנים אפשריים במבחנים בתחומים אחרים של התנהגות.

מדידת קואורדינציה מוטורית בעכברים

פרוטוקול אוטומטי לחלוטין לתניה אופרנטית מכרסמים מוצע. הפרוטוקול מסתמך על שליטה זמנית מדויקת של אירועים התנהגותיים לחקור כדי שניסויי השפעות שליטה זו אינטגרציה עצבית שבבסיס פעילות הסנסורית ושליטה קוגניטיבית המידה.

מכרסמים אוויר פרוטוקול אוטומטי לחלוטין עבור הסנסורית אינטגרציה וניסויי בקרה קוגניטיבית

תרגול מתמשך משפר את הדיוק של תנועות מתואמות. כאן אנחנו מציגים את משימה להגיע יחידה גלולה, שנועדה להעריך את כישורי למידה וזיכרון של forelimb בעכברים.

מיומנות מוטורית חקר למידה על ידי משימות להגיע חד גלולה בעכברים

פרדיגמה מוצגת כדי לנתח את הרכישה של משימת הגעה לגפיים קדמיות מיומנות ברמת דיוק גבוהה בחולדות.

רכישת גבוהה דיוק מיומן Forelimb ההגעה משימה בחולדות

המחקר הנוכחי שמטרתם למכן כימות של גירעונות מוטוריים אצל חולדות. מודל ההערכה הראשונית מעריך אובדן מנוע הנובע ההשתלה intracortical microelectrode של קליפת המוח המוטורית. אנחנו מדווחים על פיתוח ושימוש באלגוריתם מעקב באמצעות בקלות יכולת הסתגלות, פשוטים, זמינים קידוד תוכנה.

הרומן יחיד בעלי חיים המוטורית מעקב המערכת באמצעות תוכנה פשוטה, זמינים

פיתחנו פלטפורמה אחת למעקב אחר התנהגות בעלי חיים במהלך שתי משימות למידה אסוציאטיביות תלויות סיבים מטפסים. התכנון הזול מאפשר אינטגרציה עם ניסויים אופטוגנטיים או ניסויי הדמיה המכוונים לטיפוס על פעילות המוח הקטן הקשורה לסיבים תזונתיים.

פלטפורמה גמישה לניטור למידה אסוציאטיבית חושית תלוית מוח הקטן

כאן, אנו מציגים הגדרת חומרה ותוכנה פשוטה בקוד פתוח לחקר למידה מרחבית של עכברים באמצעות מציאות מדומה (VR). מערכת זו מציגה מסלול ליניארי וירטואלי לעכבר מרוסן ראש הפועל על גלגל באמצעות רשת של מיקרו-בקרים ומחשב לוח יחיד המריץ חבילת תוכנה גרפית קלה לשימוש של Python.

מערכת מציאות מדומה בקוד פתוח למדידת למידה מרחבית בעכברים מרוסני ראש

כאן אנו מציגים פרוטוקול למבחן התנהגות ורסטילי שפותח לאחרונה, מבחן קרן הסולם. לבדיקה זו יש יתרון של גילוי אטקסיה צרבלרית עדינה הנגרמת על ידי פגם בפעילות הורמון בלוטת התריס במערכת העצבים המרכזית על פני מבחני ההתנהגות הקונבנציונליים להערכת ביצועים מוטוריים.

שיטה התנהגותית רב-תכליתית לחקר ההשפעות של הורמוני בלוטת התריס על תפקוד המוח הקטן

מאמר זה מציג פרוטוקול לביצוע הרעיון של יחידת שבץ עכבר (mSU) בעכברים בעלי פעימות גדולות ומוכח באופן עצמאי. הוא גם מספק פרוטוקול סטנדרטי לביצוע סולם שבץ ניסיוני מוקד בעכברים, אשר מעריך ליקויים מוקדיים שבץ שזוהו אפילו לטווח ארוך.

פרוטוקול יחידת שבץ עכבר עם ניקוד נוירולוגי סטנדרטי למחקרי שבץ עכבר תרגומיים

המחקר הנוכחי מתאר מבחן התנהגות מוטורית עדינה לבחינת ליקויים מוטוריים במודלים של מכרסמים, כולל חולדת TgF344-AD, באמצעות למידת מכונה.

מטלה מוטורית עדינה לחקר קינמטיקה של מפרקים במודל פרה-קליני של מחלות נוירודגנרטיביות

למדו הערכת למידה מוטורית עדינה בעכברים באמצעות סולם ארסמוס. שיטה אוטומטית ולא פולשנית לחקר מנגנוני הפלסטיות העצבית והמעגלים המוחיים הקשורים בלמידה מוטורית.

ניטור למידה מוטורית עדינה ואסוציאטיבית בעכברים באמצעות סולם ארסמוס

גלה סרטונים נוספים