Name: Studio Skill Motor Learning by Single-pellet attività Raggiungere in topi (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2014-03-04T17:05:00.000+00:00
Duration: 6 min 4 s
Description: Scopri il task di reaching a singolo pellet per valutare l'apprendimento motorio nei topi. Questo metodo misura la precisione dei movimenti coordinati attraverso la pratica persistente e fornisce un paradigma comportamentale affidabile per studiare i meccanismi neurali dell'acquisizione delle abilità motorie.

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Questo lavoro è supportato da una sovvenzione (1R01MH094449-01A1) dal National Institute of Mental Health di YZ

Esperimenti descritti in questo manoscritto sono stati eseguiti in conformità con le linee guida e regolamenti stabiliti dall&#39;Università di California, Santa Cruz Istituzionale cura degli animali e del Comitato Usa. 1. Setup (vedi anche Materials List) <ol><li> Usare semi di miglio come pellet cibo. </li><li> Utilizzare una chiara camera di plexiglas formazione su misura (altezza 20 cm profondità 15 cm e larghezza 8,5 cm, misurata dall&#39;esterno, con lo spessore del plexiglas 0,5 centimetri) che contiene tre feritoie verticali (una fessura sul bordo &#39;plasmare&#39;, e due feritoie sul bordo opposto &#39;formazione&#39;). Le fessure verticali devono essere larga 0,5 cm e altezza 13 cm e contengono essere situato sulla parete anteriore della scatola: nel centro, sul lato sinistro, e sul lato destro (Figura 1A). </li><li> Utilizzare un vassoio inclinato per contenere i semi utilizzati durante le sessioni di plasmare. Il vassoio può essere su misura da tre lastre di vetro (Figura 1B). </li><li> Prepare una piattaforma alimentare (lungo 8,5 centimetri, larga 4,4 centimetri e 0,9 centimetri di altezza). Questa piattaforma cibo è collocato nella parte anteriore (rivolta verso l&#39;allenatore) della camera di formazione durante gli allenamenti. Ci sono due slot divot sulla piattaforma cibo per i semi di posizionamento, uno slot a sinistra, e l&#39;altro alloggiamento sul lato destro. Le zolle sono di 0.3 cm dal bordo lungo, e 2,4 cm dal bordo larghezza (Figura 1C). La sinistra e slot divot giuste corrispondono alla fessura sinistra e destra nella camera di formazione del mouse e sono utilizzati per la formazione di arti anteriori dominanti. Lo scopo di avere questi slot divot è garantire che il seme è posto costantemente nello stesso luogo per ogni tentativo di raggiungere. </li><li> Durante le sessioni hanno in mano un paio di pinze, bilancia e cronometro. </li></ol> 2. Alimenti Deprivazione (2 giorni) <ol><li> Pesare ogni mouse per ottenere un peso corporeo di base prima di privazione di cibo. </li><li> Food-limitare topi per 2 giorni per avviare peso corporeoperdita. Come punto di partenza generale, mouse sono dati 0,1 g di alimento per 1 g di peso corporeo al giorno (ad esempio un mouse pesa 15 g, di solito inizia con 1,5 g di cibo). Regolare la quantità di cibo in base al peso corporeo basale, il tasso di perdita di peso, sesso ed età di topi. Mentre il peso corporeo può continuare a diminuire un po &#39;durante la fase di sagomatura, tale riduzione del peso corporeo (cioè ~ 90% del peso originale di base) deve essere mantenuta durante la formazione (Figure 2A e 2B). La quantità di cibo necessario per mantenere il peso corporeo del topo è tipicamente uguale alla quantità utilizzata in restrizione. </li></ol> 3. Shaping (3-7 giorni) <ol><li> Habitat gruppo acclimatazione (giorno 1): mettere due topi nella camera di formazione allo stesso tempo. Mettere circa 20 semi / mouse all&#39;interno della camera per il loro consumo. Lasciare i topi a rimanere in camera per 20 minuti e poi rimessi nella loro casagabbia. </li><li> Persona di acclimatazione habitat (Day 2): la stessa configurazione come al punto 3.1, ma posto topi nella camera di formazione individuale. Lo scopo del gruppo e del singolo acclimatazione habitat è quello di ottenere i topi familiarità sia con la camera di formazione e dei semi di miglio. </li><li> Determinazione del forelimb dominanza (Day 3 e successive): Posizionare il singolo lato fessura della camera di formazione rivolto verso il basso (Figura 1D). Riempire la vaschetta di cibo con i semi. Premere il cibo bacinella contro la parete frontale della camera di formazione per consentire i semi accessibili al mouse. Mettere i topi in gabbia individualmente. Se sono sufficientemente interessati nei semi posti sul vassoio di cibo, avrebbero aratro attraverso la fessura per ottenere il seme all&#39;interno. Saranno poi raccogliere i semi e li consumano. &#39;Shaping&#39; è considerata conclusa quando entrambi i seguenti criteri sono soddisfatti: 1) il mouse conduce 20 tentativi di raggiungere entro 20 minuti, e 2) oltre il 70% raggiunge sono performed con una zampa anteriore. </li></ol> Note: <ol><li> Se il mouse usa la sua lingua per ottenere i semi nella camera, spostare il vassoio dalla fessura leggermente. L&#39;aumento della distanza raggiungendo scoraggia il mouse per utilizzare la lingua per acquisire il seme e quindi facilita il suo forelimb raggiungere. </li><li> Se il mouse non può finire plasmare entro una settimana, cadere dall&#39;esperimento. </li></ol> 4. Formazione (8 + Giorni) <ol><li> Posizionare il lato della doppia fenditura della camera di formazione rivolto verso il basso (Figura 1E). </li><li> Posizionare il mouse nella gabbia singolarmente. Mettere semi individuali sulla piattaforma cibo in zolla corrispondente alla zampa preferita (vale a dire per la mano destra del mouse, usare la fessura sul lato destro del mouse). </li><li> Osservare il comportamento raggiungendo il mouse e il punteggio secondo le seguenti categorie: <ol><li> Successo: Il mouse raggiunge con la zampa preferita, afferra e retrieves il seme, e alimenta nella sua bocca. </li><li> Goccia: Il mouse raggiunge con la zampa preferita, afferra il seme, ma scende prima di metterlo in bocca. </li><li> Fail: Il mouse raggiunge con la zampa preferita verso il seme, ma neanche manca il seme o bussa fuori dalla lamiera di fissaggio. </li></ol></li><li> Addestrare i topi per 30 raggiungendo tentativi da parte preferita o 20 min (quello che viene prima) al giorno. </li><li> Mettere i topi al loro gabbia a casa dopo l&#39;allenamento e fornire quotidianamente cibo quantum. </li></ol> Note: <ol><li> In alcuni casi, i topi raggiungono anche quando non c&#39;è seme posto sulla piattaforma cibo. Tali estensioni sono considerati &quot;raggiunge in-invano&quot; e non sono conteggiati ai fini del numero totale dei tentativi di raggiungere. Per scoraggiare &quot;raggiunge in-invano&quot;, i topi treno per ritornare a piedi l&#39;altra estremità della camera di formazione prima di posizionare il prossimo seme. Una strategia simile è stata utilizzata nel rattos per un&#39;attività comportamentale simile 21. I topi a volte raggiungono anche con la zampa non preferita in presenza del seme. Queste estensioni sono considerati &quot;raggiunge controlaterale&quot; e non contano ai fini del numero totale di raggiunge neanche. </li><li> Per limitare le variazioni di comportamento dovuti alle fluttuazioni del ritmo circadiano, eseguire tutte le sessioni di formatura e di formazione allo stesso tempo della giornata, durante le normali ore di veglia per i topi. </li><li> Per evitare la variazione comportamentale a causa di diversi allenatori, assicurarsi che la stessa persona si allena lo stesso topi tutto l&#39;esperimento. </li><li> Attenzione dei topi è fondamentale per questa prova comportamentale. Addestrare i topi in una stanza separata e tranquillo per ridurre al minimo perturbazione ambientale. </li><li> I topi possono essere addestrati con più di 30 raggiunge ogni giorno (ad esempio da 50 portate). Aumentando il numero di tentativi raggiungono permette di esaminare miglioramento comportamentale all&#39;interno della stessa seduta di allenamento. </li></ol> 5. Datuna quantificazione Ci sono molti modi per quantificare il comportamento del mouse dopo l&#39;allenamento. Due analisi più straight-forward sono: <ol><li> Tasso di successo = raggiunge successo sul totale tentativi di raggiungere, presentati come percentuali. I tassi di abbandono e di insuccesso possono essere tracciati allo stesso modo. </li><li> Velocità di successo = numero di tentativi riusciti divise da tempo, ha presentato raggiunge come successo al minuto. Nella maggior parte dei casi, la velocità di successo continua ad aumentare, anche quando il tasso di successo raggiunge il plateau. </li></ol>

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</ol>

Gli autori dichiarano assenza di conflitto di interessi.

L&#39;importanza della fase di formatura: A causa di aumento di ansia di essere in un ambiente sconosciuto, di solito è difficile per topi per essere addestrati in un ambiente romanzo 21,22. Pertanto, l&#39;obiettivo di sagomatura è quello di familiarizzare i topi con la camera di formazione, l&#39;allenatore (cioè ridurre i loro livelli di ansia), e le richieste del compito (cioè di identificare seme come fonte di cibo). Un altro obiettivo della sagomatura è determ...

La comprensione dei meccanismi dell&#39;apprendimento e della memoria di base è una delle più grandi sfide nel campo delle neuroscienze. Nel sistema del motore, l&#39;acquisizione delle abilità motorie romanzo con la pratica è spesso definito come apprendimento motorio, mentre il mantenimento delle abilità motorie apprese in precedenza è considerato come la memoria motore 1. Imparare una nuova abilità motoria è di solito riflette nel miglioramento delle prestazioni del motore desiderato nel tempo, fino a un punto in cui l&#39;abilità del motore o è perfezionato o soddisfacente coerente. Per la maggior parte dei casi, la memoria motoria acquisita può persistere per un lungo periodo di tempo, anche in assenza di pratica. Negli esseri umani, studi di neuroimaging utilizzando la tomografia a emissione di positroni (PET) e la risonanza magnetica funzionale (fMRI) hanno dimostrato che la corteccia primaria del motore (M1) cambi di attività durante la fase di acquisizione di abilità apprendimento motorio 2-4, e l&#39;interferenza temporaneo delle attività della M1 da stimolazione magnetica transcranica a bassa frequenza porta a significantly interrotto mantenimento di miglioramento comportamentale motore 5. Allo stesso modo, formazione specifica degli arti anteriori nel ratto induce plasticità funzionale e anatomica nella M1, esemplificato dalla crescita delle attività sia c-fos e rapporto sinapsi / neurone del controlaterale M1 alla zampa anteriore addestrati durante la fase tardiva di abilità motoria di apprendimento 6. Inoltre, un paradigma di formazione simile rafforza anche livello 2/3 collegamenti orizzontali nel controlaterale M1 corrispondente alla zampa anteriore addestrato, con conseguente riduzione del potenziamento a lungo termine (LTP) e una maggiore depressione a lungo termine (LTD) dopo i ratti ad acquisire le attività 7. Tale modifica sinaptica, tuttavia, non si osserva nelle regioni corticali M1 corrispondenti a forelimb inesperto o arti posteriori 8. In alternativa, quando la M1 è danneggiato attraverso ictus, ci sono carenze drammatiche arti anteriori specifiche abilità motorie-9. Mentre la maggior parte degli studi comportamentali del motore sono stati condotti sugli esseri umani, scimmias, e ratti 2-8,10-17, i topi diventano un sistema modello attraente a causa dei suoi potenti genetica e basso costo. Qui vi presentiamo una zampa anteriore specifico apprendimento motorio-skill paradigma: un compito di raggiungere single-pellet. In questo paradigma, i topi sono addestrati a estendere le loro arti anteriori attraverso una stretta fessura di cogliere e recuperare pellets alimentari (semi di miglio) posizionate in un luogo fisso, un comportamento analogo a imparare tiro con l&#39;arco, freccette-lancio, palloni da basket e tiro in umana. Questo compito di raggiungere è stato modificato da studi effettuati su ratti precedenti che hanno mostrato risultati simili tra i topi e ratti 18. Utilizzo di due fotoni di imaging transcranica, il nostro lavoro precedente ha seguito le dinamiche di spine dendritiche (strutture post-sinaptici per sinapsi eccitatorie maggioranza) nel corso del tempo durante questa formazione. Abbiamo scoperto che una singola sessione di allenamento ha portato a un rapido emergere di nuove spine dendritiche sui neuroni piramidali della corteccia motoria controlaterale alla zampa anteriore addestrato. Subsequent formazione dello stesso compito di raggiungere preferenzialmente stabilizzato queste spine di apprendimento indotti, che persisteva a lungo dopo l&#39;allenamento terminato 19. Inoltre, spine che sono emerse durante le ripetizioni di raggiungere compito tendevano a raggrupparsi lungo dendriti, mentre spine formatisi durante l&#39;esecuzione in tandem di raggiungere compito e un altro compito motorio specifico zampa anteriore (cioè il compito manipolazione pasta) non raggruppano 20. Nel presente video, descriviamo passo-passo la configurazione di questo paradigma comportamentale, dalla privazione di cibo iniziale per formatura, e alla formazione motore. Abbiamo anche descrivono i comportamenti più comuni dei topi durante il processo di esecuzione di questo paradigma comportamentale, e di come questi comportamenti sono suddivisi in categorie e analizzato. Infine, discuteremo le misure precauzionali necessarie per praticare tale paradigma di apprendimento e le problematiche che si possono incontrare durante l&#39;analisi dei dati.

<table><tbody><tr><td>Camera di allenamento in scatola</td><td></td><td></td> acrilica trasparente <td>Per le dimensioni, vedere Figura 1A</td></tr><tr><td>Vassoio inclinato per modellare</td><td></td><td></td><td>Realizzato su misura con vetrini, vedere Figura 1B</td></tr><tr><td>Piattaforma alimentare per l'allenamento</td><td></td><td></td><td>Per le dimensioni, vedere Figura 1C</td></tr><tr><td>Semi di miglio&nbsp;</td><td></td><td></td><td>Filtrato da " Cibo per uccelli selvatici Miscela di colombe e quaglie Cibo per uccelli selvatici" (Tutti gli esseri viventi)</td></tr><tr><td>Pinze</td><td></td><td></td><td>Per posizionare i semi</td></tr><tr><td>Una bilancia</td><td></td><td></td><td>Per la misurazione quotidiana del peso corporeo</td></tr><tr><td>Un cronometro</td><td></td><td></td><td>Per la misurazione del tempo durante le sessioni di modellamento/allenamento</td></tr></tbody></table>

studio skill motor learning by single-pellet attività raggiungere in topi

Study Motor Skill Learning by Single-pellet Reaching Tasks in Mice

Raggiungere e recuperare gli oggetti richiedono movimenti precisi e coordinati motore nella zampa anteriore. Quando i topi sono ripetutamente addestrati a cogliere e recuperare le ricompense alimentari posizionate in un luogo specifico, le loro prestazioni motore (definita come precisione e velocità) migliora progressivamente nel tempo, e altipiani dopo l&#39;allenamento persistente. Una volta che tale abilità di raggiungere è padroneggiata, la sua successiva manutenzione non richiede una pratica costante. Qui vi presentiamo un compito di raggiungere single-pellet per studiare l&#39;acquisizione e il mantenimento dei movimenti degli arti anteriori specializzati nei topi. In questo video vengono descritti i comportamenti dei topi che si incontrano comunemente in questo paradigma di apprendimento e memoria, e poi discutere su come classificare questi comportamenti e quantificare i risultati osservati. In combinazione con la genetica del mouse, questo paradigma può essere utilizzato come una piattaforma comportamentale per esplorare le basi anatomiche, fisiologiche, proprietà e meccanismi molecolari di apprendimento e memoria.

Curva di apprendimento: La padronanza di un&#39;abilità motoria spesso richiede pratica persistente nel tempo. Una tipica curva di apprendimento media si compone di due fasi: una fase di acquisizione iniziale in cui il tasso di successo migliora progressivamente, e una fase di consolidamento dopo, quando il tasso di successo raggiunge il plateau (Figura 2C). Va notato le curve di apprendimento dei singoli topi vari; diversi topi hanno un diverso numero di giorni per raggiungere...

Persistente pratica migliora la precisione dei movimenti coordinati. Qui vi presentiamo un compito raggiungendo singolo pellet, che è stato progettato per valutare l&#39;abilità di apprendimento e la memoria di forelimb nei topi.

Studio Skill Motor Learning by Single-pellet attività Raggiungere in topi

Reaching for and retrieving objects require precise and coordinated motor movements in the forelimb. When mice are repeatedly trained to grasp and ...

L'obiettivo generale di questa procedura è addestrare i topi a una competenza motoria specifica per quattro M. Questo fornisce un buon modello comportamentale per valutare l'apprendimento motorio e la memoria. Nei topi, il primo passo consiste nell'abituare gli animali alla camera di addestramento e ai pellet di cibo.Vengono quindi posizionati pellet alimentari entro la portata della fessura modellante e, al termine del periodo di modellamento, si determina l'arto preferito utilizzato per il recupero. I topi vengono addestrati con il compito di afferrare un singolo pellet e viene registrato il numero di afferrate corrette effettuate con la zampa preferita. In definitiva, questo protocollo fornisce un paradigma comportamentale per lo studio delle modifiche cerebrali a diversi livelli durante l'apprendimento motorio e la formazione della memoria.Questo metodo può aiutare a rispondere a domande fondamentali nel campo delle neuroscienze, come ad esempio in che modo l'apprendimento motorio si correla alla plasticità strutturale e alle alterazioni molecolari nel cervello del topo, e come diverse malattie neurologiche alterino le capacità motorie fini. Per ottenere i migliori risultati, e

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Research

Ricerca

JoVE Journal

Behavior

Comportamento

Imparare nuove associazioni stimolo-risposta coinvolge una vasta gamma di processi neurali che sono in ultima analisi riflettono nel cambiare uscita picco dei singoli neuroni. Qui si descrive un protocollo comportamentale che consenta la registrazione continua di attività singolo neurone mentre gli animali acquisiscono, spegnere, e riacquistano una risposta condizionata all'interno di una singola sessione sperimentale.

Registrazione di potenziali d&#39;azione singoli neuroni &#39;di muoversi liberamente Piccioni attraverso tre fasi di apprendimento

I modelli murini sono diventati sempre più popolari negli studi di neuroscienze comportamentali.  Man mano che i modelli avanzano, è importante sviluppare misure comportamentali sensibili specifiche per il topo.  Questo protocollo descrive il Pasta Matrix Reaching Task, che è un compito motorio qualificato per l'uso in modelli murini di ictus.

Compensativa Limb uso e comportamentale valutazione delle abilità di apprendimento Motor seguito Sensomotoria Cortex Infortunio in un modello murino di ictus ischemico

Viene presentato un paradigma per analizzare l'acquisizione di un compito di raggiungimento degli arti anteriori ad alta precisione nei ratti.

Acquisizione di un alta precisione specializzata arti anteriori Raggiungere Task in Rats

Un paradigma è presentato per la formazione e l'analisi di un compito di raggiungere abile automatizzata nei ratti. L'analisi dei tentativi tirando rivela sottoprocessi distinti di apprendimento motorio.

Indagare abilità motorie processi di apprendimento con un robot Manipulandum

Metodo per valutare l'impatto della formazione sulle capacità motorie è uno strumento utile. Sfortunatamente, la maggior parte delle valutazioni comportamentali può essere laboriosa e/o costosa. Descriviamo qui un metodo robotico per valutare la prensione (reach-to-grasp) abilità nei topi.

Valutazione della prensione qualificata nei topi utilizzando un auto-allenatore

Il roditore è comunemente usato per studiare abilità abili, ma richiede tempo e sforzi significativi per implementare il compito e analizzare il comportamento. Descriviamo una versione automatizzata di persone che raggiungono con il tracciamento del movimento e la ricostruzione tridimensionale delle traiettorie di raggiungimento.

Acquisto automatico di ratti a pellet con ricostruzione tridimensionale delle traiettorie di paw e cifre

Il presente protocollo descrive come utilizzare l'optogenetica wireless combinata con la videografia ad alta velocità in un singolo compito di reach-to-grasp del pellet per caratterizzare i circuiti neurali coinvolti nell'esecuzione del comportamento motorio qualificato nei topi che si muovono liberamente.

In vivo Controllo optogenetico wireless del comportamento motorio qualificato

Questo articolo presenta un protocollo che consente una valutazione non invasiva e automatizzata delle prestazioni motorie, nonché l'apprendimento motorio adattivo e associativo su sfide, utilizzando un dispositivo chiamato Erasmus Ladder. La difficoltà del compito può essere titolata per rilevare una compromissione motoria che va da gradi maggiori a lievi.

Monitoraggio dell'apprendimento motorio fine e associativo nei topi utilizzando la scala Erasmus

L'attuale studio descrive un test del comportamento motorio fine per esaminare i deficit motori nei modelli di roditori, incluso il ratto TgF344-AD, utilizzando l'apprendimento automatico.

Un compito motorio fine per studiare la cinematica articolare in un modello preclinico di malattia neurodegenerativa

Compiti comportamentali che consentono la valutazione della capacità di timing percettive e senso-motorie nella popolazione generale (ad esempio, non musicisti) sono presentate. Sincronizzazione di finger tapping al ritmo di un stimoli uditivi e individuano le irregolarità ritmica fornisce un mezzo per scoprire disturbi del ritmo.

Scoprire beat Sordità: Disturbi Rilevamento ritmo sincronizzato Finger Tapping e Attività Timing percettive

Scopri il task di reaching a singolo pellet per valutare l'apprendimento motorio nei topi. Questo metodo misura la precisione dei movimenti coordinati attraverso la pratica persistente e fornisce un paradigma comportamentale affidabile per studiare i meccanismi neurali dell'acquisizione delle abilità motorie.

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