Studio Skill Motor Learning by Single-pellet attività Raggiungere in topi
4 marzo 2014
Persistente pratica migliora la precisione dei movimenti coordinati. Qui vi presentiamo un compito raggiungendo singolo pellet, che è stato progettato per valutare l'abilità di apprendimento e la memoria di forelimb nei topi.
L'obiettivo generale di questa procedura è quello di addestrare topi con un'abilità motoria specifica di quattro M. Ciò fornisce un buon modello comportamentale per valutare l'apprendimento motorio e la memoria. Nei topi, il primo passo è consentire ai topi di familiarizzare con la camera di allenamento e i pellet di cibo.
Successivamente, i pellet di cibo vengono messi a portata di mano della fessura di modellatura e l'arto preferito per l'arto utilizzato per il recupero viene determinato dopo il periodo di modellatura. I topi vengono addestrati con il compito di raggiungere il singolo pellet e viene registrato il numero di passaggi corretti con la zampa preferita. In definitiva, questo protocollo fornisce un paradigma comportamentale per studiare i cambiamenti cerebrali a molti livelli durante l'apprendimento motorio e la formazione della memoria.
Questo metodo può aiutare a rispondere a domande chiave nel campo delle neuroscienze, come ad esempio come l'apprendimento motorio sia correlato alla plasticità strutturale e alle alterazioni molecolari nel cervello del topo e come varie malattie neurologiche perturbino le capacità motorie per ottenere i migliori risultati. Eseguire questa attività in un luogo tranquillo, lontano da rumori o distrazioni. Per la sagomatura e l'allenamento viene utilizzata una camera di allenamento in plexiglass trasparente su misura che contiene tre fessure verticali.
Una fessura si trova sul bordo di formatura e due fessure si trovano sul bordo di allenamento opposto per tenere in posizione i semi di miglio durante le sessioni di formatura, costruito un vassoio inclinato da tre vetrini. Durante le sessioni di formazione viene utilizzata una piattaforma alimentare. Le fessure sui lati sinistro e destro della piattaforma tengono in posizione il seme di miglio.
Questi divot corrispondono alla fessura sinistra e destra nella camera di addestramento del topo e vengono utilizzati per l'allenamento dei dominanti per i lim. Altri oggetti utili da avere a portata di mano durante la procedura sono una pinza, una bilancia e un cronometro. Due giorni prima di iniziare la procedura di modellatura, il cibo limita gli animali a mantenere un peso corporeo ridotto di circa il 90% rispetto al basale del primo giorno.
Metti due topi nella camera di allenamento contemporaneamente e lasciali abituare. Metti circa 20 mil di semi per topo all'interno della camera e lascia che i topi esplorino per 20 minuti. Il giorno successivo, metti gli animali in camere individualmente e fornisci a ciascuno circa 20 mil di semi il giorno successivo.
Il bordo di sagomatura viene utilizzato per determinare la dominanza degli arti. Posizionare il lato a fessura singola della camera rivolto verso il basso. Quindi, premere la vaschetta del cibo piena di semi di miglio contro la parete anteriore della camera di allenamento.
Quando è pronto, posiziona un solo mouse nella camera. Consentire all'animale di recuperare il seme attraverso la fessura di addestramento e registrare il materiale utilizzato per il recupero. Il periodo di sagomatura è considerato terminato quando sono soddisfatti due criteri.
Innanzitutto, il topo conduce 20 tentativi di raggiungimento entro 20 minuti. In secondo luogo, oltre il 70% di questi scarichi viene eseguito con un quarto arto. Se il topo usa la lingua per far entrare i semi nella camera, sposta leggermente indietro il vassoio per incoraggiare i quattro arti a raggiungere.
Se il mouse non riesce a finire di modellare entro una settimana, eliminarlo dall'esperimento Per iniziare la sessione di allenamento, configurare la camera di allenamento con la doppia fessura rivolta verso il basso. Quando sono pronti, posiziona i topi singolarmente nella gabbia. Metti i singoli semi sulla piattaforma alimentare nel divot corrispondente alla zampa preferita determinata durante il periodo di modellatura.
Una volta che il seme è a posto, osserva il comportamento del topo e segna i risultati. Un successo viene segnato quando il topo raggiunge con la zampa preferita, recupera e mangia il seme. Segna una goccia quando il topo raggiunge con la zampa preferita, afferra il seme, ma lo lascia cadere prima di metterlo in bocca.
Se il topo raggiunge il seme con la zampa preferita, ma lo manca o lo fa cadere dalla piastra di supporto, viene valutato come fallito. Un topo può raggiungere anche quando non ci sono semi posizionati sulla piattaforma alimentare. Questi sono considerati vani e non vengono conteggiati.
Il numero totale di tentativi di raggiungere invano i raggi, addestra i topi a tornare all'altra estremità della camera di addestramento prima di posizionare il seme successivo. Se un topo raggiunge con la zampa non preferita, questi tratti sono considerati tratti controlaterali e non vengono conteggiati nel numero totale di tratti. Addestra i topi ogni giorno per 30 tentativi di raggiungimento sull'arto preferito, o 20 minuti, a seconda dell'evento che si verifica per primo.
Dopo la sessione di allenamento quotidiana, riporta i topi nella loro gabbia di casa. Il peso corporeo dei topi deve essere attentamente monitorato durante gli esperimenti. La perdita di peso corporeo per un singolo topo durante la privazione alimentare, la modellazione e l'allenamento sono mostrati qui.
Questi risultati mostrano che il tasso medio di successo migliora durante il periodo di allenamento, così come la velocità media di successo. Le percentuali di successo per un topo a forma di over e un mouse che non impara sono tracciate qui. Questo grafico confronta le prestazioni motorie di topi adulti pre-addestrati rispetto a quelli naïve durante un periodo di riaddestramento di quattro giorni.
Durante il tentativo di questa procedura, è importante ricordare di standardizzare le condizioni di test sugli animali. Questo può essere fatto riducendo al minimo le perturbazioni ambientali, avendo lo stesso addestratore, maneggiando lo stesso topo e allenandosi alle stesse ore durante il giorno durante gli esperimenti.
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Panoramica
Questo studio presenta un compito di raggiungimento con un singolo pellet progettato per valutare l'apprendimento e la memoria delle abilità degli arti anteriori nei topi. Il compito valuta la precisione dei movimenti coordinati attraverso un'esercitazione costante.
Componenti Chiave dello Studio
Area della Scienza
- Neuroscienze
- Psicologia del comportamento
- Apprendimento motorio
Sfondo
- Il compito del singolo pellet è un modello comportamentale per lo studio delle abilità motorie.
- I topi vengono addestrati a recuperare pellet di cibo utilizzando l’arto anteriore preferito.
- Questo compito consente la valutazione dell’apprendimento motorio e della formazione della memoria.
- Comprendere questi processi può fornire informazioni sui cambiamenti cerebrali durante l’acquisizione di abilità.
Scopo dello studio
- Valutare l'apprendimento e la memoria delle abilità motorie nei topi.
- Stabilire un paradigma comportamentale affidabile per lo studio dell'apprendimento motorio.
- Valutare l'impatto della pratica prolungata sulla precisione dei movimenti.
Metodi Utilizzati
- I topi vengono familiarizzati con la camera di addestramento e con i bocconcini alimentari.
- I bocconcini alimentari vengono posizionati a portata di mano per determinare l'arto anteriore preferito.
- I topi vengono addestrati utilizzando il compito di afferramento del singolo bocconcino.
- Viene registrato il numero di afferramenti corretti effettuati con la zampa preferita.
Risultati principali
- L'allenamento migliora la precisione dei movimenti coordinati.
- La prestazione viene misurata in base al numero di afferramenti riusciti.
- I risultati indicano un apprendimento significativo e una buona ritenzione della memoria nei compiti motori.
- I cambiamenti comportamentali riflettono adattamenti cerebrali sottostanti durante l'apprendimento.
Conclusioni
- La pratica persistente migliora la precisione delle abilità motorie nei topi.
- Il compito di afferramento del singolo pellet è efficace per lo studio dell'apprendimento motorio.
- Questo modello può contribuire a chiarire i meccanismi neurali dell'acquisizione di abilità.
Domande frequenti
Rilevanza Industriale del Progetto
Paradigmi comportamentali quantitativi come il compito di raggiungimento del singolo pellet permettono una valutazione rigorosa dell'apprendimento motorio e della memoria in modelli preclinici, sostenendo la validazione degli obiettivi e la riduzione del rischio meccanicistica nei percorsi di neurobiologia. Questo approccio fornisce output riproducibili e misurabili che informano la scoperta precoce e la ricerca traslazionale sulla funzione motoria e sulle malattie neurologiche. Saggi comportamentali standardizzati sono fondamentali per la selezione del portafoglio e la previsione affidabile nella scoperta di farmaci per il sistema nervoso centrale.
Applicazioni Strategiche nella Ricerca e Sviluppo in Biopharma
Scoperta Precoce e Validazione del Target
- Permette l'analisi di ipotesi relative all'apprendimento motorio e al coinvolgimento delle vie neurali in sistemi rilevanti per la patologia.
- Supporta la validazione funzionale delle target attraverso l'associazione tra output comportamentali e meccanismi molecolari e anatomici.
- Facilita la riduzione del rischio meccanicistico quantificando le curve di apprendimento e i plateau di prestazione.
Sviluppo di screening e saggi
- Fornisce una piattaforma comportamentale validata per valutare interventi genetici o farmacologici sull'acquisizione di abilità motorie.
- Fornisce letture quantitative standardizzate (accuratezza, velocità, tasso di successo) per il confronto tra studi.
- Permette condizioni di saggio riproducibili grazie a un ambiente controllato e alla standardizzazione del protocollo.
Ricerca Translazionale e Preclinica
- Allinea gli esiti comportamentali preclinici a biomarcatori traslazionali della funzione motoria.
- Permette una continuità dalla fase di scoperta fino alla validazione preclinica, consentendo la valutazione longitudinale dell'apprendimento e della memoria.
- Riduce il rischio traslazionale modellando deficit motori rilevanti per la malattia e la risposta terapeutica.
Integrazione di Pipeline e Flusso di Lavoro
Questo paradigma comportamentale si inserisce nel continuum tra la fase iniziale di scoperta e quella preclinica, fornendo un ponte tra l'identificazione del bersaglio molecolare e la validazione funzionale in vivo.
- Biologia della scoperta: Quantifica l'apprendimento motorio e la memoria per verificare ipotesi riguardo alla funzione dei circuiti neurali.
- Screening: Offre endpoint comportamentali quantitativi e riproducibili per valutare interventi sperimentali.
- Analisi: Permette il confronto statistico delle metriche di prestazione tra gruppi sperimentali e punti temporali diversi.
- Ricerca traslazionale: Modella in vivo alterazioni motorie rilevanti per le malattie e gli effetti terapeutici.
- Riutilizzo aziendale: Funge da piattaforma standardizzata e scalabile per portafogli diversificati di neurobiologia e del sistema nervoso centrale.
Impatto Operativo ed Aziendale
- Valore scientifico: Aumenta la fiducia predittiva e riduce l'ambiguità meccanicistica nella validazione degli obiettivi del sistema nervoso centrale.
- Valore operativo: Favorisce la standardizzazione, la riproducibilità e la scalabilità tra studi e team.
- Valore strategico: Guida le decisioni di avanzamento o interruzione dei progetti e l'allocazione del capitale fornendo dati comportamentali solidi.
- Impatto sul portafoglio: Permette una priorizzazione adeguata ai rischi dei programmi per il sistema nervoso centrale in base agli esiti funzionali.
Considerazioni sull'implementazione
- Richiede competenze specialistiche in neuroscienze comportamentali e gestione degli animali.
- Necessita di camere di addestramento specializzate, strumenti di valutazione e infrastrutture per l'analisi dei dati.
- Richiede una rigorosa standardizzazione delle procedure per garantire la riproducibilità tra diversi operatori e sedi.
- Potrebbe richiedere adattamenti per diversi background genetici o modelli di malattia.
- Le prestazioni possono essere influenzate da variabili ambientali e dallo stato di salute degli animali, richiedendo un monitoraggio accurato.
