Valutazione della destrezza con esercizi di abilità
I compiti di raggiungimento sono impiegati nelle neuroscienze comportamentali per studiare l'apprendimento motorio e la destrezza degli agli anni. Pro…
I compiti di raggiungimento sono utilizzati nel campo delle neuroscienze comportamentali per valutare la destrezza degli anticipi e l'apprendimento motorio. Gli animali sono motivati a raggiungere ricompense alimentari appetitose, come pasta o semi. Mirare, afferrare, rompere e recuperare sono alcune nuove abilità che gli animali acquisiscono e perfezionano durante l'apprendimento di questi compiti.
Questo video copre i motivi per cui i neuroscienziati comportamentali studiano il raggiungimento qualificato e discute un protocollo per condurre esperimenti di raggiungimento. Infine, il video esaminerà anche alcuni esperimenti comportamentali specifici che coinvolgono l'uso di abili forelimb in vari modelli di lesioni cerebrali.
Prima di passare al protocollo delle attività di raggiungimento, parliamo dell'uso degli anticipi, che è ciò che misura le attività di raggiungimento. I roditori hanno zampe d'appartamento estremamente abili, che usano in modi simili a come usiamo le nostre mani. Raggiungere i compiti consente agli scienziati di osservare come i roditori usano le loro zampe per afferrare e recuperare pezzi di cibo. Ciò fornisce una misura quantificabile della destrezza della forepaw.
Questi compiti richiedono che gli animali imparino nuove sequenze di movimenti, come la flessione e l'estensione, la pronazione e la supinazione e la rotazione.
Questo apprendimento motorio è associato all'attivazione di aree specifiche del cervello. I segnali neurali per le abilità motorie grossolane e fini vengono avviati nelle aree motorie costituite da cortecce motorie e premotoria primarie e inviati attraverso il midollo spinale ai muscoli appropriati, che producono i movimenti desiderati.
I roditori sono un buon modello per gli studi motori traslazionali perché il loro sistema motorio è organizzato in modo simile a quello degli esseri umani. Il danno a queste aree motorie perturba l'uso della mano nelle persone e l'uso della sega nei roditori, l'ultimo dei quali può essere misurato utilizzando compiti di raggiungimento.
Dal momento che ora sai perché gli scienziati usano raggiungere i compiti, vediamo come vengono fatti questi studi. Prima della sperimentazione, gli animali devono essere maneggiati ed esposti all'apparato e alle ricompense alimentari, al fine di limitare le risposte allo stress e alla paura. Di solito, gli animali vengono nutriti con una dieta ristretta, con cibo fornito alla fine delle sessioni di allenamento giornaliere. Ciò garantisce che gli animali non siano sati al momento del test.
Le attività di raggiungimento sono condotte in una camera appositamente progettata che ha tre fessure. Parliamo del compito che coinvolge i roditori che raggiungono i semi. Per questo tipo di esperimento, la fessura centrale viene utilizzata per determinare la preferenza dell'arto e questo processo è chiamato modellatura. Per fare questo, i topi sono autorizzati a raggiungere i semi con entrambi gli arti per un numero limitato di volte in una sessione. Le sessioni di modellatura sono condotte quotidianamente fino a quando gli animali mostrano un raggiungimento prererenziale con un arto il 70% delle volte. Quindi, il loro arto preferito viene addestrato a raggiungere abilmente i singoli semi posti nei divet per le fessure laterali sullo stadio di raggiungimento. Ogni tentativo di copertura viene segnato come un successo, un calo o un fallimento. L'addestramento al raggiungimento deve essere condotto per molti giorni affinché gli animali imparino il compito. I topi generalmente raggiungono un plateau entro pochi giorni.
Nei casi in cui gli animali sono addestrati a raggiungere la pasta piuttosto che i semi, lo sperimentatore utilizza solo la fessura centrale per entrambi, l'addestramento e il test. La matrice di pasta, un blocco di plastica con fori praticati attraverso l'intera profondità, viene riempita con pasta secca e posta davanti alla camera. L'arto preferito è determinato consentendo ai topi di raggiungere con entrambi gli arti. Quindi, l'allenamento viene condotto riempiendo solo la metà della matrice opposta all'arto preferito. Viene registrato il numero e la posizione dei pezzi di pasta rotti per sessione di raggiungimento. Nel corso di poche settimane, i topi imparano a cancellare porzioni più grandi e più distanti della matrice.
Ora che abbiamo esaminato il protocollo di base per testare l'uso degli arch, discutiamo alcuni esperimenti attuali che utilizzano queste attività.
I comportamenti di raggiungimento sono significativamente compromessi dopo un ictus e il tipo di allenamento riabilitativo può influenzare il modo in cui l'arto colpito da ictus riacquista la funzione. Qui, gli scienziati dimostrano che in un modello murino di ictus, l'allenamento compensativo con l'arto non paretico o "buono" compromette la capacità dell'arto paretico o "cattivo" di riacquistare la capacità di raggiungere. Tuttavia, l'allenamento diretto dell'arto paretico si traduce in miglioramenti nel tempo dopo l'ictus.
Oltre a raggiungere i test, ci sono altri test sull'uso degli agli antelimb nei roditori, come i test di manipolazione della pasta o dei cereali che forniscono misure diverse e più varie di destrezza dell'archedio. Dopo l'ictus, i roditori mostrano deficit nei movimenti delle zampe utilizzati per gestire la pasta durante il consumo. In un modello di lesione del midollo spinale, i modelli di manipolazione dei cereali, incluso il contatto con la sega, i movimenti del polso e il contatto con le cifre, sono alterati.
Simile al raggiungimento di compiti nei roditori, la tavola Brinkman modificata può essere utilizzata per testare la destrezza della mano nei primati non umani. In questo test, le scimmie afferrano i pellet di cibo posti in fori su una tavola angolata. A seguito di una lesione del midollo spinale che compromette l'uso di un braccio, il numero di pellet recuperati dalla mano interessata diminuisce e non migliora nel tempo. Al contrario, dopo un ictus nella corteccia motoria, il numero di pellet recuperati dalla mano interessata inizialmente diminuisce, ma migliora nel tempo.
Hai appena visto l'introduzione di JoVE al raggiungimento delle attività. Questo video ha coperto i principi e i correlati neurali associati all'uso esperto degli arch, il protocollo generale per condurre test di raggiungimento e alcuni esperimenti che utilizzano la valutazione della destrezza degli agli anni in modelli di lesioni cerebrali o del midollo spinale. Come sempre, grazie per aver guardato!
I compiti di raggiungimento sono utilizzati nel campo delle neuroscienze comportamentali per valutare la destrezza degli anticipi e l'apprendimento motorio. Gli animali sono motivati a raggiungere ricompense alimentari appetitose, come pasta o semi. Mirare, afferrare, rompere e recuperare sono alcune nuove abilità che gli animali acquisiscono e perfezionano durante l'apprendimento di questi compiti.
Questo video copre i motivi per cui i neuroscienziati comportamentali studiano il raggiungimento qualificato e discute un protocollo per condurre esperimenti di raggiungimento. Infine, il video esaminerà anche alcuni esperimenti comportamentali specifici che coinvolgono l'uso di abili forelimb in vari modelli di lesioni cerebrali.
Prima di passare al protocollo delle attività di raggiungimento, parliamo dell'uso degli anticipi, che è ciò che misura le attività di raggiungimento. I roditori hanno zampe d'appartamento estremamente abili, che usano in modi simili a come usiamo le nostre mani. Raggiungere i compiti consente agli scienziati di osservare come i roditori usano le loro zampe per afferrare e recuperare pezzi di cibo. Ciò fornisce una misura quantificabile della destrezza della forepaw.
Questi compiti richiedono che gli animali imparino nuove sequenze di movimenti, come la flessione e l'estensione, la pronazione e la supinazione e la rotazione.
Questo apprendimento motorio è associato all'attivazione di aree specifiche del cervello. I segnali neurali per le abilità motorie grossolane e fini vengono avviati nelle aree motorie costituite da cortecce motorie e premotoria primarie e inviati attraverso il midollo spinale ai muscoli appropriati, che producono i movimenti desiderati.
I roditori sono un buon modello per gli studi motori traslazionali perché il loro sistema motorio è organizzato in modo simile a quello degli esseri umani. Il danno a queste aree motorie perturba l'uso della mano nelle persone e l'uso della sega nei roditori, l'ultimo dei quali può essere misurato utilizzando compiti di raggiungimento.
Dal momento che ora sai perché gli scienziati usano raggiungere i compiti, vediamo come vengono fatti questi studi. Prima della sperimentazione, gli animali devono essere maneggiati ed esposti all'apparato e alle ricompense alimentari, al fine di limitare le risposte allo stress e alla paura. Di solito, gli animali vengono nutriti con una dieta ristretta, con cibo fornito alla fine delle sessioni di allenamento giornaliere. Ciò garantisce che gli animali non siano sati al momento del test.
Le attività di raggiungimento sono condotte in una camera appositamente progettata che ha tre fessure. Parliamo del compito che coinvolge i roditori che raggiungono i semi. Per questo tipo di esperimento, la fessura centrale viene utilizzata per determinare la preferenza dell'arto e questo processo è chiamato modellatura. Per fare questo, i topi sono autorizzati a raggiungere i semi con entrambi gli arti per un numero limitato di volte in una sessione. Le sessioni di modellatura sono condotte quotidianamente fino a quando gli animali mostrano un raggiungimento prererenziale con un arto il 70% delle volte. Quindi, il loro arto preferito viene addestrato a raggiungere abilmente i singoli semi posti nei divet per le fessure laterali sullo stadio di raggiungimento. Ogni tentativo di copertura viene segnato come un successo, un calo o un fallimento. L'addestramento al raggiungimento deve essere condotto per molti giorni affinché gli animali imparino il compito. I topi generalmente raggiungono un plateau entro pochi giorni.
Nei casi in cui gli animali sono addestrati a raggiungere la pasta piuttosto che i semi, lo sperimentatore utilizza solo la fessura centrale per entrambi, l'addestramento e il test. La matrice di pasta, un blocco di plastica con fori praticati attraverso l'intera profondità, viene riempita con pasta secca e posta davanti alla camera. L'arto preferito è determinato consentendo ai topi di raggiungere con entrambi gli arti. Quindi, l'allenamento viene condotto riempiendo solo la metà della matrice opposta all'arto preferito. Viene registrato il numero e la posizione dei pezzi di pasta rotti per sessione di raggiungimento. Nel corso di poche settimane, i topi imparano a cancellare porzioni più grandi e più distanti della matrice.
Ora che abbiamo esaminato il protocollo di base per testare l'uso degli arch, discutiamo alcuni esperimenti attuali che utilizzano queste attività.
I comportamenti di raggiungimento sono significativamente compromessi dopo un ictus e il tipo di allenamento riabilitativo può influenzare il modo in cui l'arto colpito da ictus riacquista la funzione. Qui, gli scienziati dimostrano che in un modello murino di ictus, l'allenamento compensativo con l'arto non paretico o "buono" compromette la capacità dell'arto paretico o "cattivo" di riacquistare la capacità di raggiungere. Tuttavia, l'allenamento diretto dell'arto paretico si traduce in miglioramenti nel tempo dopo l'ictus.
Oltre a raggiungere i test, ci sono altri test sull'uso degli agli antelimb nei roditori, come i test di manipolazione della pasta o dei cereali che forniscono misure diverse e più varie di destrezza dell'archedio. Dopo l'ictus, i roditori mostrano deficit nei movimenti delle zampe utilizzati per gestire la pasta durante il consumo. In un modello di lesione del midollo spinale, i modelli di manipolazione dei cereali, incluso il contatto con la sega, i movimenti del polso e il contatto con le cifre, sono alterati.
Simile al raggiungimento di compiti nei roditori, la tavola Brinkman modificata può essere utilizzata per testare la destrezza della mano nei primati non umani. In questo test, le scimmie afferrano i pellet di cibo posti in fori su una tavola angolata. A seguito di una lesione del midollo spinale che compromette l'uso di un braccio, il numero di pellet recuperati dalla mano interessata diminuisce e non migliora nel tempo. Al contrario, dopo un ictus nella corteccia motoria, il numero di pellet recuperati dalla mano interessata inizialmente diminuisce, ma migliora nel tempo.
Hai appena visto l'introduzione di JoVE al raggiungimento delle attività. Questo video ha coperto i principi e i correlati neurali associati all'uso esperto degli arch, il protocollo generale per condurre test di raggiungimento e alcuni esperimenti che utilizzano la valutazione della destrezza degli agli anni in modelli di lesioni cerebrali o del midollo spinale. Come sempre, grazie per aver guardato!
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Q1: Why do behavioral neuroscientists use reaching tasks to study motor function?
Reaching tasks provide a quantifiable measure of forepaw dexterity in rodents, allowing scientists to observe how animals grasp and retrieve food pieces. These tasks measure motor learning and the acquisition of novel movement sequences like flexion, extension, pronation, and supination. Since rodents' motor systems are organized similarly to humans', reaching tasks enable translational research on how brain damage affects motor control in both species.
Q2: What preparation steps are necessary before conducting a reaching task experiment?
Animals should be handled and exposed to the apparatus and food rewards to limit stress and fear responses. Rodents are typically maintained on a restricted diet, with food provided only at the end of daily training sessions. This ensures animals are motivated and not sated during testing, optimizing their performance and engagement with the reaching task.
Q3: How does the shaping process work in seed-based reaching tasks?
Shaping determines limb preference by allowing mice to reach for seeds with both limbs for a limited number of times per session. Daily shaping sessions continue until animals exhibit preferential reaching with one limb 70% of the time. Once preference is established, the preferred limb is trained to skillfully reach for individual seeds placed in divets on the side slits of the reaching stage.
Q4: What is the difference between pasta and seed-based reaching protocols?
Seed-based tasks use three slits to determine limb preference and train the preferred limb on individual seeds. Pasta-based tasks use only the central slit for both training and testing, with a plastic matrix filled with dry pasta. Mice learn to clear larger and more distant portions of the matrix over weeks, with experimenters recording the number and location of pasta pieces broken per session.
Q5: How does direct training of the affected limb compare to compensatory training after stroke?
In mouse stroke models, compensatory training with the non-paretic limb actually impairs the paretic limb's ability to regain reaching function. Conversely, directly training the paretic limb results in measurable improvements over time. This finding demonstrates that targeted rehabilitation of the injured limb is more effective than relying on the unaffected limb for recovery.
Q6: How do spinal cord injuries and strokes differently affect forelimb dexterity in animal models?
After spinal cord injury, rodents show altered cereal handling patterns including changes in forepaw contact, wrist movements, and digit contact. In non-human primates with spinal cord injury, pellet retrieval by the affected hand decreases and does not improve over time. However, after motor cortex stroke, pellet retrieval initially decreases but improves over time, suggesting different recovery mechanisms between injury types.
Q7: What neural pathways control the motor movements required for skilled reaching?
Neural signals for gross and fine motor skills originate in motor areas consisting of primary motor and premotor cortices. These signals travel via the spinal cord to appropriate muscles, producing desired movements. Damage to these motor areas disrupts hand use in humans and forepaw use in rodents, which can be measured and assessed using reaching tasks.