タスクに達すると器用さを評価します。

到達課題は、行動神経科学の分野で前肢の器用さと運動学習を評価するために使用されます。動物は、パスタや種子などの食欲をそそる食べ物の報酬に手を伸ばすように動機付けられています。狙いを定める、つかむ、壊す、取り出すことは、動物がこれらのタスクを学びながら習得し、洗練させるいくつかの新しいスキルです。

このビデオでは、行動神経科学者が熟練したリーチングを研究する理由を取り上げ、リーチング実験を実施するためのプロトコルについて説明します。最後に、このビデオでは、脳損傷のさまざまなモデルにおける熟練した前肢の使用を含むいくつかの特定の行動実験についてもレビューします。

リーチングタスクのプロトコルに入る前に、リーチングタスクが測定するものである前肢の使用について話しましょう。げっ歯類は非常に器用な前足を持っており、私たちが手を使うのと同じように使用します。タスクに到達することで、科学者はげっ歯類が足を使って食べ物をつかみ、取り出す方法を観察できます。これにより、前足の器用さを定量化できます。

これらの課題では、動物が屈曲と伸展、回内と回外、回転などの新しい動きのシーケンスを学習する必要があります。

この運動学習は、脳の特定の領域の活性化に関連しています。粗大運動能力と微細運動能力の神経信号は、一次運動皮質と運動前野からなる運動野で開始され、脊髄を介して適切な筋肉に送られ、そこで望ましい動きが生まれます。

げっ歯類は、その運動系が人間と同様に組織化されているため、トランスレーショナルモーター研究の優れたモデルです。これらの運動野の損傷は、人間の手の使用を混乱させ、げっ歯類の前足の使用を混乱させますが、後者は到達タスクを使用して測定できます。

科学者がリーチングタスクを使用する理由がわかったので、これらの研究がどのように行われるかを見てみましょう。試験に先立ち、ストレスや恐怖反応を制限するために、動物を取り扱い、装置や食物報酬にさらす必要があります。通常、動物には制限された食事が与えられますが、毎日のリーチトレーニングセッションの最後に食事が提供されます。これにより、試験時に動物が満足していないことが保証されます。

到達タスクは、3つのスリットを持つ特別に設計されたチャンバーで行われます。げっ歯類が種子に手を伸ばすタスクについて話しましょう。このタイプの実験では、中央のスリットを使用して四肢の好みを決定し、このプロセスをシェーピングと呼びます。これを行うために、マウスは1回のセッションで限られた回数だけ、両肢で種子に手を伸ばすことができます。シェーピングセッションは、動物が70%の確率で片方の手足で前向きの到達を示すまで毎日行われます。次に、彼らの好みの手足は、到達ステージのサイドスリットのディベットに配置された個々の種子に巧みに到達するように訓練されます。各リーチ試行は、成功、ドロップ、または失敗のいずれかとしてスコアリングされます。リーチトレーニングは、動物がタスクを学ぶために何日もかけて実施する必要があります。マウスは通常、数日以内にプラトーに達します。

動物が種ではなくパスタに手を伸ばすように訓練されている場合、実験者は訓練とテストの両方に中央のスリットのみを利用します。パスタマトリックスは、深さ全体に穴が開けられたプラスチックブロックで、乾燥パスタが充填され、チャンバーの前に置かれます。好ましい肢は、マウスが両肢で到達できるようにすることによって決定される。次に、好ましい肢とは反対側のマトリックスの半分のみを埋めることによってトレーニングが行われます。到達セッションごとに壊れたパスタピースの数と位置が記録されます。数週間の間に、マウスはマトリックスのより大きくて遠い部分をクリアすることを学びます。

前肢の使用をテストするための基本的なプロトコルを確認したので、これらのタスクを使用した現在の実験について説明しましょう。

脳卒中後、着手行動は著しく損なわれ、リハビリテーショントレーニングの種類は、脳卒中の影響を受けた四肢がどれだけ機能を取り戻すかに影響を与える可能性があります。ここで、科学者たちは、脳卒中のマウスモデルにおいて、非麻痺または「良い」四肢による代償訓練が、麻痺または「悪い」四肢が到達能力を取り戻す能力を損なうことを示しています。ただし、麻痺肢を直接トレーニングすると、脳卒中後の時間の経過とともに改善が見られます。

到達試験以外にも、パスタやシリアルの取り扱い試験など、げっ歯類の前肢使用に関する他の試験があり、前肢の器用さのさまざまな、より多様な尺度を提供します。脳卒中後、げっ歯類は食事中にパスタを扱うために使用される足の動きに欠陥を示します。脊髄損傷のモデルでは、前足の接触、手首の動き、指の接触など、穀物の取り扱いパターンが変更されます。

げっ歯類でタスクに到達するのと同様に、改造されたブリンクマンボードは、人間以外の霊長類の手の器用さをテストするために使用できます。このテストでは、サルが角度のついたボードの穴に入れられた餌のペレットをつかみます。脊髄損傷により片方の腕の使用が損なわれると、患部の手が回収するペレットの数は減少し、時間の経過とともに改善されません。対照的に、運動皮質の脳卒中後、影響を受けた手によって回収されたペレットの数は最初は減少しますが、時間の経過とともに改善します。

JoVEのタスク達成の紹介をご覧になりました。このビデオでは、熟練した前肢の使用に関連する原理と神経相関、到達テストを実施する一般的なプロトコル、および脳または脊髄損傷モデルで前肢の器用性評価を使用したいくつかの実験について説明しました。いつものように、ご覧いただきありがとうございます!