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

L'obiettivo generale di questo compito comportamentale è addestrare i ratti a girare una manopola dal palmo verso il basso al palmo verso l'alto, chiamata supinazione. Questo strumento viene utilizzato per testare il funzionamento del sistema motore prima e dopo un infortunio o un intervento. Abbiamo sviluppato questo compito per testare la funzione corticospinale nei ratti.

Abbiamo scoperto che il compito di supinazione del pomello è più sensibile alle lesioni corticospinali rispetto agli attuali compiti di destrezza, come il raggiungimento del pallino. Questa attività è semi-automatizzata, il che la rende quantitativa, oggettiva e ad alta produttività. Quantificando la supinazione, il compito misura un movimento clinicamente importante che valuta un importante percorso neurale.

A dimostrare la procedura sarà Thelma Bethea, la nostra responsabile di laboratorio e un tecnico di ricerca. Durante tutto il protocollo, addestra i ratti due volte al giorno, una al mattino e una volta al pomeriggio, con almeno ore tra le sessioni. Inizia con l'abituare i ratti per familiarizzare il ratto con la scatola di test e con la manipolazione.

Innanzitutto, configura la scatola. Ritrarre completamente il dispositivo a manopola premendo il tasto freccia giù sul posizionatore automatico. Quindi metti il ratto nella scatola comportamentale per 15 minuti.

Dopo 15 minuti, maneggiare ogni ratto a mano per almeno cinque minuti per familiarizzare il ratto con lo sperimentatore. Ripeti l'operazione per cinque giorni prima di far avanzare l'esperimento. La fase successiva consiste nel creare un'associazione di ricompensa.

L'obiettivo è addestrare il topo ad associare la rotazione della manopola a una ricompensa in cibo. Innanzitutto, apri il software e inserisci l'identificazione del topo in Nome, quindi imposta il palco su K1: Knob Shaping No Pulley. Ciò consente di nutrire il ratto fintanto che gira la manopola oltre i tre gradi durante le finestre di ricompensa di due secondi.

Quindi, metti il ratto nella casella comportamentale e premi Avvia per iniziare la sessione. Familiarizza il topo con la mangiatoia della ricompensa erogando manualmente due o tre pellet e toccando il lato della scatola in cui si trova la mangiatoia della ricompensa. Una volta che il topo conosce la posizione della ricompensa, eroga manualmente un pellet solo quando il topo si muove davanti all'apertura.

Questo assocerà la ricompensa all'apertura. Una volta che il ratto si sposta in modo affidabile verso l'apertura in previsione di una pallina di ricompensa, condiziona il ratto a interagire con il manipulandum. Spingi il ratto a interagire con esso posizionando un pellet da 45 milligrammi nelle vicinanze.

Se questo non funziona, applicare la polvere di pellet direttamente sul manipulandum. Se il topo si allontana dall'apertura, tocca la casella vicino al manipulandum per deviare la sua attenzione. Premia il topo solo quando tocca il pomello con le mani, non quando morde o annusa il manipulandum.

Una volta che il topo ha ottenuto 10 ricompense consecutive, usa il tasto freccia giù sul posizionatore automatico per ritrarre il manipulandum di 0,25 centimetri. Continuare a riposizionare il manipulandum con incrementi di 0,25 centimetri fino a quando non si trova a 1,25 centimetri di distanza dall'apertura. Questo è l'obiettivo finale dell'associazione di ricompensa, e una volta che un ratto lo fa in due sessioni consecutive passa all'allenamento del contrappeso.

Dopo mezz'ora di allenamento, terminare la sessione premendo Stop nel software. Per prepararti all'allenamento con il contrappeso, inizia posizionando un contrappeso da tre grammi sul manipulandum nel punto di attacco a forma di L. Quindi far passare la corda del contrappeso attraverso la puleggia fino a quando il contrappeso non pende liberamente.

Per eseguire la sessione, apri prima il software, inserisci il nome del topo e imposta il palco su K2: Puleggia sagomatrice a manopola. Questo pone il manipulandum a 1,25 centimetri dall'apertura. Quindi, metti il ratto nella casella comportamentale e premi Start nel software per iniziare la sessione.

Dopo 100 o più prove riuscite, terminare la sessione premendo Stop nel software. Una volta che il ratto ha completato due sessioni consecutive con oltre 100 prove di successo, aumentare la massa del contrappeso di un grammo nella sessione successiva. Seguendo questo programma, aumentare gradualmente il peso fino a sei grammi in una media di sei sessioni.

Durante questo allenamento è imperativo che il movimento di supinazione corretto venga premiato e che venga modellato un movimento di supinazione errato. La modellazione del movimento di supinazione continua anche nell'allenamento di base. Quando si corregge il comportamento di supinazione, limitare manualmente il movimento del manipulandum e premiare un buon comportamento di supinazione anche quando non ha successo premendo il pulsante Feed sul software.

A questo punto, addestra i ratti a supinare secondo i criteri di base, che in questo caso è ruotare la manopola di 75 gradi con un contrappeso di sei grammi con una percentuale di successo del 75% o superiore. Dopo aver impostato il contrappeso, utilizzare l'opzione KSB4:Knob Training Median 75 Max nel software. In questo modo la soglia iniziale viene impostata a cinque gradi.

Imposta la soglia minima di riscontro su 15 gradi e imposta la soglia massima di riscontro su 75 gradi. Il software aumenterà automaticamente la soglia minima per ruotare la manopola in base all'identità del ratto e alle sue prestazioni passate, in modo da ridurre al minimo l'input dell'utente a questo punto. Dopo 30 minuti, interrompere la sessione.

Dopo circa 10 giorni o 20 sessioni, la maggior parte dei ratti completa la fase adattiva e sono in grado di ruotare la manopola a un angolo di picco medio di 75 gradi o superiore. Una volta completato l'addestramento di base, far avanzare il ratto alla fase successiva dell'addestramento, che viene gestita dalla fase software K27:75 Degrees. Per terminare le sessioni in questa fase, premere stop dopo 30 minuti o 100 prove, a seconda dell'evento che si verifica per primo.

Mantieni ogni ratto in questa fase dell'addestramento fino a quando non riesce a completare quattro linee di base consecutive con una percentuale di successo del 75% o superiore. Un ratto addestrato può quindi essere utilizzato per manipolazioni sperimentali utilizzando questo compito come misura della funzione degli arti anteriori. Da un pool di 56 ratti, il 75% ha acquisito il compito iniziale.

Questa fase prevedeva la formazione più pratica. Successivamente, i ratti sono passati all'uso di un contrappeso da sei grammi entro il settimo giorno, e poi hanno trascorso 10 giorni imparando a girare la manopola con una tendenza generalmente verso l'alto nell'angolo di supinazione. Entro il giorno 17, la maggior parte dei ratti ha registrato la prima linea di base e se un ratto non ha raggiunto la linea di base entro il giorno 20 è stato rimosso dallo studio.

Un ratto senza successo può mostrare progressione per alcuni giorni, ma non sarà in grado di avanzare con il gruppo perché non sta lavorando con la presa corretta. Nel primo terzo dell'addestramento, il ratto potrebbe iniziare a supinare, ma la forma d'onda della sua azione può rivelare che sta eseguendo due turni in cui i ratti di successo ne hanno bisogno solo uno. Nel terzo centrale dell'allenamento, il normale aumento dell'angolo di picco da 20 a 50 gradi, che viene fornito con una curva a picco singolo definita, può mostrare solo un aumento marginale dell'angolo di picco nei ratti che non riescono a supinare correttamente.

Entro l'ultimo terzo dell'allenamento dovrebbe esserci una forma d'onda singola molto pronunciata; Tuttavia, un ratto non riuscito può mostrare un angolo di picco ben al di sotto del criterio di successo richiesto, oltre ad avere più picchi. Il ratto che non ha successo può eventualmente imparare il compito, ma può anche farlo con compensazioni di non supinazione, rendendo il ratto sconsigliabile per l'uso in ulteriori studi. Dopo aver visto questo video, dovresti avere una buona comprensione di come addestrare i ratti a eseguire la supinazione degli arti anteriori al basale e risolvere i movimenti di supinazione errati.

Assicurati di stare all'erta e di osservare mentre i ratti imparano a supinare. Correggere il comportamento di supinazione in una fase precoce è fondamentale per il successo di questa procedura di allenamento. Nel complesso, la procedura è pensata per essere efficiente in termini di tempo.

Una volta che i ratti raggiungono la linea di base, lo sperimentatore deve solo posizionare il ratto nella scatola, avviare il software e quindi rimuovere il ratto quando ha completato la sessione. Oltre a questo video ci sono diverse risorse disponibili sul sito web del nostro laboratorio. Grazie e buona fortuna per i tuoi esperimenti.