Name: Acquisizione di un alta precisione specializzata arti anteriori Raggiungere Task in Rats (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2015-06-22T15:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 59 s
Description: Impara l'acquisizione di un compito di raggiungimento degli arti anteriori ad alta precisione nei ratti per studiare le fasi di apprendimento motorio. Questo metodo consente di analizzare movimenti complessi nel sistema nervoso.

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Questo lavoro è stato finanziato da sovvenzioni del Fondo nazionale svizzero (Grant 31003A-149315-1 per MES e di Grant IZK0Z3-150809 di AZ), per AZ il Demetriades Fondazione Heidi, al MES il Consiglio europeo della ricerca (&#39;Nogorise&#39;) e la Christopher e Dana Reeve Foundation (CDRF).

Tutti gli esperimenti sono stati eseguiti in conformità con le linee guida del veterinario del Cantone di Zurigo, Svizzera. 1. Manipolazione di animali e assuefazione <ol><li> Manipolazione di animali Nota: 5 giorni prima dell&#39;inizio dell&#39;esperimento, eseguire il passaggio 1.1.1 giornaliera. <ol><li> Per gli esperimenti comportamentali, abituare gli animali allo sperimentatore. Hanno quotidiana gestione sessioni della durata di 10-15 minuti per ogni animale. Pulire la scatola dopo la sessione di ogni animale. <ol><li> Inizialmente, mettere la mano dello sperimentatore in una gabbia che permette all&#39;animale di esplorare e sentire l&#39;odore di diventare familiarizzato con lo sperimentatore. </li><li> Successivamente, sollevare delicatamente l&#39;animale con la mano dello sperimentatore in modo sicuro afferrando il corpo del topo tra le zampe anteriori e posteriori che consentano una ulteriore familiarizzazione. </li></ol></li><li> Pesare ogni animale al giorno per ottenere un peso corporeo di base prima di privazione di cibo. </li></ol&gt; </li><li> Apparato assuefazione e familiarizzazione alimentare <ol><li> Pesare ogni animale al giorno per ottenere un peso corporeo di base prima di privazione di cibo. </li><li> Inizia cibo privando ratti 3 giorni prima l&#39;inizio del pre-allenamento su una dieta standard di laboratorio. Dare ratti 0,05 g di alimento per 1 g di peso corporeo al giorno (per esempio, un ratto peso 200 g, iniziare con 10 g di cibo). Assicurarsi peso corporeo di non diminuire di più del 10% al giorno monitorando peso corporeo al giorno. <ol><li> Se più animali vengono tenuti in una gabbia, i ratti dominanti possono mangiare più di quelli meno dominanti. Nel caso in cui il peso di un animale diminuisce, nutrire l&#39;animale separatamente invece di gruppo di alimentazione. Dare acqua ad libitum. </li></ol></li><li> Per conoscere il topo con l&#39;apparato di presa, collocare l&#39;animale nella scatola di formazione (Figura 1). Avere pellets zucchero immessi nella casella di formazione in prossimità dell&#39;apertura della fessura per conoscere l&#39;animale con i pellet cibo. Eseguire questo step 10-15 minuti al giorno per 3 giorni. </li></ol></li></ol> 2. Pre-allenamento e abilità di apprendimento Motor <ol><li> Pre-training <ol><li> Un giorno dopo familiarizzazione, posizionare l&#39;animale nella scatola formazione e posizionare il pellet strettamente per l&#39;apertura a fessura in modo che possa essere raggiunto dalla linguetta dell&#39;animale. Escludere gli animali che recuperano pellet con loro arti anteriori durante la pre-formazione Nota: In questa fase, il recupero pellet con la lingua è cruciale e solito metodo dell&#39;animale di scelta. Pellet devono essere in nessun caso colto con la zampa anteriore fino al primo giorno di apprendimento delle capacità motorie per consentire un adeguato monitoraggio del compito di raggiungere imparato. Recupero pellet con la zampa anteriore durante la pre-formazione è un criterio di esclusione e in molti casi non osservate. </li><li> Insegna il ratto o correre sul retro della gabbia e tornare alla apertura a fessura o passo indietro e girare attorno al proprio asse per ricevere il cibo successiva pellet conla lingua. Attendere che l&#39;animale per esplorare la gabbia, eseguire verso la parte posteriore e tornare alla apertura a fessura. Se l&#39;animale non esegue correttamente il compito, utilizzare una pinza a picchiettare delicatamente sul retro fine della gabbia e catturare l&#39;attenzione dell&#39;animale. Una volta che l&#39;animale è sul retro, toccare delicatamente nella parte anteriore della gabbia per guidare l&#39;animale per l&#39;apertura a fessura. Nota: Una volta che l&#39;animale raggiunge un valore standard (ad esempio, 50 recuperi pellet di successo con la lingua in meno di 15 minuti), l&#39;animale si qualifica per la fase di apprendimento delle capacità motorie. Il giorno 1 e 2 di pre-formazione, gli studenti possono già essere distinti da non discenti. Non gli studenti possono essere esclusi dallo studio in questa fase. Questo diminuisce la probabilità di avere un alto numero di non studenti durante la fase di apprendimento del motore (2.2). </li><li> Durante la pre-formazione, cibo privare i ratti su una dieta standard di laboratorio. Dare acqua ad libitum. Monitorare peso corporeo al giorno nel corso dello studio. FareNon usare lo stesso spazio per allenarsi ratti maschi e femmine. Garantire un ambiente tranquillo e privo di rumore per l&#39;animale. </li></ol></li><li> Determinazione del Preference Paw e Skill Learning Motor <ol><li> Durante la prima sessione di apprendimento delle capacità motorie, sostituire la diapositiva davanti alla finestra con un post. Posizionare il pellet zucchero circa 1,5 cm di distanza dalla finestra sul montante in modo che l&#39;animale non può raggiungere il pellet con la lingua ma solo recuperare da un forelimb preciso di raggiungere e afferrare il movimento. <ol><li> Per applicare il recupero pellet dalla zampa anteriore, utilizzare una pinza per portare delicatamente il pellet vicino alla bocca dell&#39;animale e ritirare il pellet mentre l&#39;animale tenta consumo con la lingua. Effettuare questa operazione ripetutamente fino a quando l&#39;animale si allunga la zampa anteriore e afferra un pellet. </li></ol></li><li> Posizionare il montante centrale per l&#39;apertura della finestra. Per determinare la zampa preferenza, osservare con attenzione le prime 10 prove in giornata di formazione 1. Più del 70% del REACtentativi hing (cioè 7 su 10) devono essere eseguiti con la stessa arti anteriori. Se ciò non viene raggiunto, proseguire con un altro ciclo di 10 prove fino al raggiungimento della soglia del 70%. </li><li> Dopo la determinazione della zampa preferenza, spostare la posta verso la zampa anteriore preferito e allineare centrale al confine con l&#39;apertura della finestra. Allineamento paw preferita significa il post viene spostato contrario alla rispettiva zampa per consentire un angolo ottimale per raggiungere (Figura 1B, C). </li><li> Classificare un processo, definito come un nuovo pellet presentato all&#39;animale, come successo (raggiungere, afferrare, recuperare e mangiare il pellet), goccia (raggiungere, afferrare e perdere pellet durante il recupero) o non (battere pellet il palo). Annota ogni prova nel foglio e analizzare i dati dopo l&#39;esperimento. </li><li> Effettuare una sessione giornaliera costituito da un numero definito di prove (ad esempio, 150) o un tempo massimo (ad esempio, 1 ora) per ciascun animale. </li><li> Indagare precisione e messa a puntodel movimento utilizzando prima analisi tentativo. Un primo tentativo è definita afferrando il precipitato in un unico movimento monolitico senza interruzioni, esitazione o ripetizione di singoli componenti del movimento. Osservare attentamente ogni presa dal topo. <ol><li> Se il ratto esita o si ritrae durante una portata o tenta diverse prove di cogliere correttamente la pallina, annotare il relativo processo come il successo, ma non è il primo tentativo. Se l&#39;animale afferra con successo il pellet in un&#39;unica portata monolitico, annotare il relativo processo come successo il primo tentativo in una colonna separata nel foglio. </li></ol></li><li> Durante l&#39;apprendimento delle capacità motorie, cibo privare i ratti su una dieta standard di laboratorio. Dare acqua ad libitum. Monitorare peso corporeo al giorno nel corso dello studio. </li></ol></li></ol>

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<li>Geurts, A. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Knockout+rats+via+embryo+microinjection+of+zinc-finger+nucleases%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Knockout rats via embryo microinjection of zinc-finger nucleases.</a> Science. 325, 433(2009).</li>
<li>Tews, B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Synthetic+microRNA-mediated+downregulation+of+Nogo-A+in+transgenic+rats+reveals+its+role+as+regulator+of+synaptic+plasticity+and+cognitive+function%5BTitle%5D)+AND+%22Proceedings+of+the+National+Academy+of+Sciences+of+the+United+States+of+America%22%5BJournal%5D)">Synthetic microRNA-mediated downregulation of Nogo-A in transgenic rats reveals its role as regulator of synaptic plasticity and cognitive function.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. , (2013).</li>
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</ol>

Gli autori non hanno nulla da rivelare

Il paradigma mostrato in questo studio è adattato da Buitrago et al 18 e differisce dal classico singolo pellet raggiungendo paradigma 17 principalmente in due aspetti.: In primo luogo, lo studio miglioramento entro sessione permette l&#39;analisi del compito imparato in un solo giorno, che può fornire un diverso livello di informazioni, come ricerca del componente di apprendimento veloce rispetto al componente di apprendimento lenta rappresentati dai valori me...

Controllo del movimento è una funzione fondamentale del sistema nervoso centrale (CNS). Motricità è il principale uscita misurabile della funzione CNS e la principale possibilità per gli individui di interagire con il mondo esterno. Comprendere i principi di funzionamento del motore e dei meccanismi che sono alla base l&#39;apprendimento di un compito motorio è attualmente una delle grandi sfide nel campo delle neuroscienze. Cambiamenti morfologici, fisiologici e molecolari sono stati trovati al momento dell&#39;acquisto di un nuovo compito motorio. Ad esempio, la forma e il numero di sinapsi cambiano in risposta alla formazione qualificata motore 1-5, e cambiamenti funzionali della macchina sinaptica sono stati osservati dopo apprendimento motorio. Risposte sinaptiche erano più elevati nei collegamenti della regione forelimb rappresenta della corteccia motoria addestrato rispetto all&#39;emisfero inesperto dello stesso animale o risposte da animali non allenati 6,7. Osservazioni elettrofisiologiche suggeriscono anche che il potenziamento a lungo termine (LTP) e lungadepressione-termine (LTD) come meccanismi si svolgono durante l&#39;apprendimento di una nuova abilità motoria, e che il raggio d&#39;azione sinaptica, che è definito tra i confini limitanti di LTP e LTD saturazione, viene modificato 8. Inoltre, è stato dimostrato che i marker di attività e plasticità che promuovono molecole come c-fos, GAP-43, o BDNF ma anche plasticità molecole inibitrici, come Nogo-A di visualizzazione ruoli normativi per l&#39;apprendimento correlati neuronali plasticità 9-16. Questi progressi verso una migliore comprensione dei meccanismi alla base dell&#39;apprendimento motorio potrebbe essere raggiunto solo con l&#39;uso di paradigmi comportamentali che permettono un controllo preciso della acquisizione di una nuova capacità motorie, ad esempio, abile zampa anteriore portata. Solo un compito comportamentale ben strutturata permette di monitorare e catturare i cambiamenti che si verificano correlative su apprendimento e l&#39;esecuzione dei rispettivi compiti. Qui mostriamo visivamente una versione modificata del forelimb qualificatisingolo-pellet compito di raggiungere nei ratti adattati da Buitrago et al. 17 Il paradigma presentato consente l&#39;analisi dell&#39;acquisizione movimento all&#39;interno di una sessione di allenamento al giorno (entro sessione) che rappresenta la componente di apprendimento veloce e acquisizione primaria così come l&#39;apprendimento motorio qualificato in diverse sessioni (tra-session) che rappresenta la componente di apprendimento lenta e manutenzione del compito imparato 18. È importante sottolineare che questo paradigma comportamentale aumenta il grado di difficoltà e la complessità del compito abilità motoria a causa di due caratteristiche: in primo luogo, i ratti sono addestrati a girare intorno al proprio asse dopo ogni comprensione e quindi di riallineare il proprio corpo prima del prossimo pellet portata e rinnovare l&#39;orientamento del corpo, impedendo l&#39;esecuzione costante movimento dalla stessa angolazione. In secondo luogo, pellets vengono recuperati da un palo verticale posto davanti alla gabbia. A causa del piccolo diametro del palo, pellet possono essere facilmente dato il via richiede una comprensione precisa per il recupero di successo e preventing semplice trazione del pellet verso l&#39;animale. Tale test comportamentali complesso permette una maggiore comprensione dei meccanismi alla base dell&#39;apprendimento motorio. Rispetto ai topi, ratti sono superiori nella loro esecuzione dei compiti comportamentali complessi e quindi più adatto per paradigmi complessi come presentato in questo studio. Considerando le crescenti possibilità genetici disponibili per i ratti 19,20, la combinazione di metodi di analisi comportamentale precisi e ben controllati con manipolazioni genetiche, l&#39;imaging e tecniche fisiologiche rappresenta una potente cassetta degli attrezzi per capire meglio le basi neurobiologiche di apprendimento motorio e della memoria.

<table><tbody><tr><td>Scatola</td><td></td><td></td> di allenamento <td></td></tr><tr><td>Piedistallo</td><td></td><td></td> fatto da <td>sé Pellet</td></tr> di <tr><td>zucchero fatti da sé TSE</td><td>Systems Intl. Gruppo</td><td></td><td>45 mg pellet di precisione senza polvere</td></tr><tr><td>Ratti Sprague Dawley maschi</td><td></td><td></td><td>di 5-6 settimane Computer</td></tr><tr><td>portatile</td><td>Cronometro</td> Hewlett Packard <td></td><td></td></tr><tr><td></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Forcipe</td><td>Strumenti per le scienze fini (FST)</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Excel</td><td>Microsoft</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Prism</td><td>GraphPad</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Bilancia</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Contatore</td><td></td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

acquisizione di un alta precisione specializzata arti anteriori raggiungere task in rats

Acquisition of a High-precision Skilled Forelimb Reaching Task in Rats

I movimenti sono il principale output misurabile della funzione del sistema nervoso centrale. Lo sviluppo di paradigmi comportamentali che consentano un'analisi dettagliata dell'apprendimento e dell'esecuzione motoria è di fondamentale importanza per comprendere i principi e i processi che sono alla base della funzione motoria. Qui presentiamo un paradigma per studiare l'acquisizione del movimento all'interno di una sessione giornaliera di allenamento (all'interno della sessione) che rappresenta la componente di apprendimento rapido e l'acquisizione primaria, nonché l'apprendimento motorio qualificato in diverse sessioni di allenamento (tra le sessioni) che rappresenta la componente di apprendimento lento e il consolidamento del compito appreso. Questo paradigma comportamentale aumenta il grado di difficoltà e complessità del compito di abilità motoria a causa di due caratteristiche: in primo luogo, l'animale riallinea il suo corpo prima di ogni recupero di pallini, costringendo a un rinnovato orientamento e impedendo l'esecuzione del movimento dalla stessa angolazione. In secondo luogo, i pellet vengono afferrati da un palo verticale che corrisponde al diametro del pellet e viene posizionato davanti alla gabbia. Ciò richiede una presa precisa per il corretto recupero del pellet e quindi impedisce il semplice traino del pellet verso l'animale. In combinazione con nuove tecnologie genetiche, di imaging ed elettrofisiologiche, questo metodo comportamentale aiuterà a comprendere le basi morfologiche, anatomiche e molecolari dell'apprendimento motorio e della memoria.

Acquisizione di abilità motoria di successo si ottiene solo attraverso la pratica costante. Nonostante un attento esame di tutti gli aspetti, alcuni ratti riescono a imparare il compito (Figura 2). Questi &quot;non discenti o mancanza di motivazione conseguente pochi o assenti tentativi di recupero pellet dall&#39;inizio dell&#39;esperimento o in generale perdono interesse nel raggiungere per il pellet che portano alla riuscita continuamente tentativi. Al contrario, alcuni animali mostrano un comportame...

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

Movements are the main measurable output of central nervous system function. Developing behavioral paradigms that allow detailed analysis of motor ...

L'obiettivo generale di questa procedura è studiare l'acquisizione di un complesso compito di raggiungimento con quattro arti e l'analisi delle sue due fasi all'interno dell'apprendimento della sessione e tra le sessioni di apprendimento. Questo viene realizzato innanzitutto familiarizzando l'animale con lo sperimentatore e con l'ambiente di apprendimento. Il secondo passaggio consiste nell'insegnare al ratto di riallineare il proprio corpo prima di ogni recupero del pellet di cibo mediante la lingua.Successivamente, il ratto impara a afferrare con i suoi quattro arti il pellet di zucchero posizionato su un piedistallo. Una volta determinato l'arto anteriore preferito, il piedistallo viene spostato per ottimizzare l'angolo di accesso all'afferramento del pellet durante il periodo di addestramento; ogni prova viene valutata come successo, caduta o insuccesso. Il vantaggio principale di questa tecnica rispetto ai metodi esistenti, come il classico compito di raggiungimento con un singolo palato, consiste nell'aumentare la difficoltà dell'apprendimento motorio, consentendo l'analisi di movimenti estranei più complessi.La dimostrazione visiva di questo metodo è fondamentale poiché i di

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Comportamento

La scala qualificati raggiungere divide il movimento da una zampa anteriore in un agire per raggiungere il cibo in elementi composti ognuno dei quali vengono valutate con un tre punti di scala. La scala di valutazione è descritto per un topo normale e può essere applicato per valutare disturbi neurologici motore.

La struttura della zampa anteriore Skilled Raggiungere nel Ratto: una scala di valutazione Movimento

I vermicelli e test Manipolazione Capellini di destrezza zampe anteriori sfruttare l'inclinazione naturale di roditori di manipolare alimenti con zampe anteriori abili e movimenti cifra. Gli animali sono videoregistrate durante la manipolazione corti filamenti di crudo pasta secca. Lento movimento permette la riproduzione di video per la quantificazione di regolazioni zampe anteriori.

I vermicelli e test Manipolazione Capellini: Semplici misure quantitative della funzione zampe anteriori abile nel ratto e nel topo

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.

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

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

Questo manoscritto descrive un'attività semi-automatizzata che quantifica la supinazione in ratti. Ratti raggiungono, afferrare e supinazione un manipulandum sferica. Il ratto è stato premiato con un pellet se l'angolo di turno supera un criterio impostato dall'utente. Questa operazione aumenta il throughput, sensibilità alle lesioni e oggettività rispetto ai compiti tradizionali.

L'attività di supinazione manopola: Un metodo semi-automatico per la valutazione della funzione degli arti anteriori in ratti

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

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

Si dimostra come una misura oggettiva può essere impiegato in gomma mano paradigma illusione largamente impiegato. Questa misura è ottenuto modificando il compito congruenza crossmodali ben consolidata. Questa attività permette lo studio dei processi multisensoriali che sono critici per modulazioni di rappresentazioni del corpo come nella illusione della mano di gomma.

La Task Congruenza crossmodali come un mezzo per ottenere una misura comportamentale Obiettivo della mano di gomma Illusion Paradigma

Impara l'acquisizione di un compito di raggiungimento degli arti anteriori ad alta precisione nei ratti per studiare le fasi di apprendimento motorio. Questo metodo consente di analizzare movimenti complessi nel sistema nervoso.

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

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