Name: Behavioral Assessment van de handvaardigheid in de niet-menselijke primaten (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2011-11-11T13:00:00.000+00:00
Duration: 16 min
Description: Leer handvaardigheid kwantitatief beoordelen bij niet-menselijke primaten met behulp van vier gestandaardiseerde gedragstaken. Deze methode biedt betrouwbare inzichten in motorische herstelprocessen na CNS-letsels.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

De auteurs willen graag aan Prof ME Schwab, dr. P. Freund, Dr A. Wyss, dr. S. Bashir, Dr A. Mir, Dr J. Bloch, dr. JF Brunet, Dr J. bedanken Aebischer, Dr A. Meszaros, dr. V. Goetschman voor hun bijdrage aan de eerdere experimenten en analyses. De experimentele set-ups werden gebouwd door Andre Gaillard, Bernard Aebischer en Laurent Monney. In het dierenrijk faciliteit, werden de apen onder begeleiding van professionele dierenverzorgers: Josef Corpataux, Laurent Bossy en Jacques Maillard. De gedrags-tests en analyse van de gegevens, alsmede de histologie, werden uitgevoerd met de zeer waardevolle bijdragen van de laboranten: Veronique Moret (ook web master), Françoise Tinguely, Christine Roulin, Monica Bennefeld, Christiane Marti en Georgette Fischer. Dit werk werd ondersteund door de Zwitserse National Science Foundation, subsidies Nee 31-61857.00, 310000 tot 110005, 31003A-132465 (EMR), 310030 tot 118357, 31003A-104061 (TW), 310030-120.411 (ABS), PZ00P3_121646 (ES), Novartis Foundation; Het Nationaal Centre of Competence in Research (NCCR) op &quot;neurale plasticiteit en reparatie&quot;.

<ol><li>Lemon, R. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Descending+pathways+in+motor+control%5BTitle%5D)+AND+%22Annu.+Rev.+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Descending pathways in motor control.</a> Annu. Rev. Neurosci. 31, 195-218 (2008).</li>
<li>Courtine, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Can+experiments+in+nonhuman+primates+expedite+the+translation+of+treatments+for+spinal+cord+injury+in+humans%3F%5BTitle%5D)+AND+%22Nat.+Med%22%5BJournal%5D)">Can experiments in nonhuman primates expedite the translation of treatments for spinal cord injury in humans?</a> Nat. Med. 13, 561-566 (2007).</li>
<li>Capitanio, J. P., Emborg, M. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Contributions+of+non-human+primates+to+neuroscience+research%5BTitle%5D)+AND+%22Lancet%22%5BJournal%5D)">Contributions of non-human primates to neuroscience research.</a> Lancet. 371, 1126-1135 (2008).</li>
<li>Brinkman, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Supplementary+motor+area+of+the+monkey%27s+cerebral+cortex%3A+short-+and+long-term+deficits+after+unilateral+ablation+and+the+effects+of+subsequent+callosal+section%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Supplementary motor area of the monkey's cerebral cortex: short- and long-term deficits after unilateral ablation and the effects of subsequent callosal section.</a> J. Neurosci. 4, 918-929 (1984).</li>
<li>Brinkman, J., Kuypers, H. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cerebral+control+of+contralateral+and+ipsilateral+arm%2C+hand+and+finger+movements+in+the+split-brain+rhesus+monkey%5BTitle%5D)+AND+%22Brain%22%5BJournal%5D)">Cerebral control of contralateral and ipsilateral arm, hand and finger movements in the split-brain rhesus monkey.</a> Brain. , 653-674 (1973).</li>
<li>Kazennikov, O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Temporal+structure+of+a+bimanual+goal-directed+movement+sequence+in+monkeys%5BTitle%5D)+AND+%22Eur.+J.+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Temporal structure of a bimanual goal-directed movement sequence in monkeys.</a> Eur. J. Neurosci. 6, 203-210 (1994).</li>
<li>Kazennikov, O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Neural+activity+of+supplementary+and+primary+motor+areas+in+monkeys+and+its+relation+to+bimanual+and+unimanual+movement+sequences%5BTitle%5D)+AND+%22Neuroscience%22%5BJournal%5D)">Neural activity of supplementary and primary motor areas in monkeys and its relation to bimanual and unimanual movement sequences.</a> Neuroscience. 89, 661-674 (1999).</li>
<li>Kermadi, I., Liu, Y., Tempini, A., Rouiller, E. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Effects+of+reversible+inactivation+of+the+supplementary+motor+area+%28SMA%29+on+unimanual+grasp+and+bimanual+pull+and+grasp+performance+in+monkeys%5BTitle%5D)+AND+%22Somatosens.+Mot.+Res%22%5BJournal%5D)">Effects of reversible inactivation of the supplementary motor area (SMA) on unimanual grasp and bimanual pull and grasp performance in monkeys.</a> Somatosens. Mot. Res. 14, 268-280 (1997).</li>
<li>Kermadi, I., Liu, Y., Tempini, A., Calciati, E., Rouiller, E. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Neuronal+activity+in+the+primate+supplementary+motor+area+and+the+primary+motor+cortex+in+relation+to+spatio-temporal+bimanual+coordination%5BTitle%5D)+AND+%22Somatosens.+Mot.+Res%22%5BJournal%5D)">Neuronal activity in the primate supplementary motor area and the primary motor cortex in relation to spatio-temporal bimanual coordination.</a> Somatosens. Mot. Res. 15, 287-308 (1998).</li>
<li>Kermadi, I., Liu, Y., Rouiller, E. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Do+bimanual+motor+actions+involve+the+dorsal+premotor+%28PMd%29%2C+cingulate+%28CMA%29+and+posterior+parietal+%28PPC%29+cortices%3F+Comparison+with+primary+and+supplementary+motor+cortical+areas%5BTitle%5D)+AND+%22Somatosensory+and+Motor+Research%22%5BJournal%5D)">Do bimanual motor actions involve the dorsal premotor (PMd), cingulate (CMA) and posterior parietal (PPC) cortices? Comparison with primary and supplementary motor cortical areas.</a> Somatosensory and Motor Research. 17, 255-271 (2000).</li>
<li>Wannier, T., Liu, J., Morel, A., Jouffrais, C., Rouiller, E. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Neuronal+activity+in+primate+striatum+and+pallidum+related+to+bimanual+motor+actions%5BTitle%5D)+AND+%22NeuroReport%22%5BJournal%5D)">Neuronal activity in primate striatum and pallidum related to bimanual motor actions.</a> NeuroReport. 13, 143-147 (2002).</li>
<li>Rouiller, E. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Dexterity+in+adult+monkeys+following+early+lesion+of+the+motor+cortical+hand+area%3A+the+role+of+cortex+adjacent+to+the+lesion%5BTitle%5D)+AND+%22Eur.+J.+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Dexterity in adult monkeys following early lesion of the motor cortical hand area: the role of cortex adjacent to the lesion.</a> Eur. J. Neurosci. 10, 729-740 (1998).</li>
<li>Liu, Y., Rouiller, E. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mechanisms+of+recovery+of+dexterity+following+unilateral+lesion+of+the+sensorimotor+cortex+in+adult+monkeys%5BTitle%5D)+AND+%22Exp.+Brain.+Res%22%5BJournal%5D)">Mechanisms of recovery of dexterity following unilateral lesion of the sensorimotor cortex in adult monkeys.</a> Exp. Brain. Res. 128, 149-159 (1999).</li>
<li>Freund, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Nogo-A-specific+antibody+treatment+enhances+sprouting+and+functional+recovery+after+cervical+lesion+in+adult+primates%5BTitle%5D)+AND+%22Nature.+Med%22%5BJournal%5D)">Nogo-A-specific antibody treatment enhances sprouting and functional recovery after cervical lesion in adult primates.</a> Nature. Med. 12, 790-792 (2006).</li>
<li>Freund, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Anti-Nogo-A+antibody+treatment+promotes+recovery+of+manual+dexterity+after+unilateral+cervical+lesion+in+adult+primates--re-examination+and+extension+of+behavioral+data%5BTitle%5D)+AND+%22Eur.+J.+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Anti-Nogo-A antibody treatment promotes recovery of manual dexterity after unilateral cervical lesion in adult primates--re-examination and extension of behavioral data.</a> Eur. J. Neurosci. 29, 983-996 (2009).</li>
<li>Kaeser, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Effects+of+Unilateral+Motor+Cortex+Lesion+on+Ipsilesional+Hand%27s+Reach+and+Grasp+Performance+in+Monkeys%3A+Relationship+With+Recovery+in+the+Contralesional+Hand%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Neurophysiol%22%5BJournal%5D)">Effects of Unilateral Motor Cortex Lesion on Ipsilesional Hand's Reach and Grasp Performance in Monkeys: Relationship With Recovery in the Contralesional Hand.</a> J. Neurophysiol. 103, 1603-1645 (2010).</li>
<li>Kaeser, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Autologous+adult+cortical+cell+transplantation+enhances+functional+recovery+following+unilateral+lesion+of+motor+cortex+in+primates%3A+a+pilot+study%5BTitle%5D)+AND+%22Neurosurgery%22%5BJournal%5D)">Autologous adult cortical cell transplantation enhances functional recovery following unilateral lesion of motor cortex in primates: a pilot study.</a> Neurosurgery. 68, 1405-1417 (2011).</li>
<li>Bashir, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Short-term+effects+of+unilateral+lesion+of+the+primary+motor+cortex+%28M1%29+on+Ipsilesional+hand+dexterity+in+adult+macaque+monkeys%5BTitle%5D)+AND+%22Brain+Structure+and+Function%22%5BJournal%5D)">Short-term effects of unilateral lesion of the primary motor cortex (M1) on Ipsilesional hand dexterity in adult macaque monkeys.</a> Brain Structure and Function. , Forthcoming (2011).</li>
<li>Hamadjida, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Influence+of+anti-Nogo-A+treatment+on+the+reorganization+of+callosal+connectivity+of+the+premotor+cortical+areas+following+unilateral+lesion+of+primary+motor+cortex+%28M1%29+in+adult+macaque+monkeys%5BTitle%5D)+AND+%22%22%5BJournal%5D)">Influence of anti-Nogo-A treatment on the reorganization of callosal connectivity of the premotor cortical areas following unilateral lesion of primary motor cortex (M1) in adult macaque monkeys.</a> , Forthcoming (2011).</li>
<li>Jenny, A. B., Inukai, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Principles+of+motor+organization+of+the+monkey+cervical+spinal+cord%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Principles of motor organization of the monkey cervical spinal cord.</a> J. Neurosci. 3, 567-575 (1983).</li>
<li>Schmidlin, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Progressive+plastic+changes+in+the+hand+representation+of+the+primary+motor+cortex+parallel+incomplete+recovery+from+a+unilateral+section+of+the+corticospinal+tract+at+cervical+level+in+monkeys%5BTitle%5D)+AND+%22Brain+Research%22%5BJournal%5D)">Progressive plastic changes in the hand representation of the primary motor cortex parallel incomplete recovery from a unilateral section of the corticospinal tract at cervical level in monkeys.</a> Brain Research. 1017, 172-183 (2004).</li>
<li>Schmidlin, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Reduction+of+the+hand+representation+in+the+ipsilateral+primary+motor+cortex+following+unilateral+section+of+the+corticospinal+tract+at+cervical+level+in+monkeys%5BTitle%5D)+AND+%22BMC+Neuroscience%22%5BJournal%5D)">Reduction of the hand representation in the ipsilateral primary motor cortex following unilateral section of the corticospinal tract at cervical level in monkeys.</a> BMC Neuroscience. 6, 56-56 (2005).</li>
<li>Prescott, M. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Refinement+of+the+use+of+food+and+fluid+control+as+motivational+tools+for+macaques+used+in+behavioural+neuroscience+research%3A+report+of+a+Working+Group+of+the+NC3Rs%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Neurosci.+Methods%22%5BJournal%5D)">Refinement of the use of food and fluid control as motivational tools for macaques used in behavioural neuroscience research: report of a Working Group of the NC3Rs.</a> J. Neurosci. Methods. 193, 167-188 (2010).</li>
<li>Darling, W. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Volumetric+effects+of+motor+cortex+injury+on+recovery+of+dexterous+movements%5BTitle%5D)+AND+%22Exp.+Neurol%22%5BJournal%5D)">Volumetric effects of motor cortex injury on recovery of dexterous movements.</a> Exp. Neurol. 220, 90-108 (2009).</li>
<li>Darling, W. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Minimal+forced+use+without+constraint+stimulates+spontaneous+use+of+the+impaired+upper+extremity+following+motor+cortex+injury%5BTitle%5D)+AND+%22Exp.+Brain.+Res%22%5BJournal%5D)">Minimal forced use without constraint stimulates spontaneous use of the impaired upper extremity following motor cortex injury.</a> Exp. Brain. Res. 202, 529-542 (2010).</li>
<li>McNeal, D. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Selective+long-term+reorganization+of+the+corticospinal+projection+from+the+supplementary+motor+cortex+following+recovery+from+lateral+motor+cortex+injury%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Comp.+Neurol%22%5BJournal%5D)">Selective long-term reorganization of the corticospinal projection from the supplementary motor cortex following recovery from lateral motor cortex injury.</a> J. Comp. Neurol. 518, 586-621 (2010).</li>
<li>Nishimura, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Time-dependent+central+compensatory+mechanisms+of+finger+dexterity+after+spinal+cord+injury%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Time-dependent central compensatory mechanisms of finger dexterity after spinal cord injury.</a> Science. 318, 1150-1155 (2007).</li>
<li>Pizzimenti, M. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Measurement+of+reaching+kinematics+and+prehensile+dexterity+in+nonhuman+primates%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Neurophysiol%22%5BJournal%5D)">Measurement of reaching kinematics and prehensile dexterity in nonhuman primates.</a> J. Neurophysiol. 98, 1015-1029 (2007).</li>
</ol>

Geen belangenconflicten verklaard.

Hoewel de huidige gedrag taken werden tot nu toe beschouwd als in ons laboratorium in het kader van studies met betrekking tot letsel van de cervicale snoer of letsel van de motorische cortex met het doel om verschillende behandelingen te testen (zie 14,15,17 en <a href="http://www.unifr.ch/neuro/rouiller">http:/ / www.unifr.ch / neuro / Rouiller</a> &gt; selecteer &quot;onderzoek&quot; in de bovenste balk menu, dan&gt; &quot;motor-systeem&quot;&gt; &quot;het herstel na laesie&quot;), kan ze hebben ook een bredere toepassing, zoals handvaardigheid is ook een aspect om te overwegen in andere pathologieën, zoals de ziekte van Parkinson (MPTP apen) of in geval van sensorische de-afferentation invloed proprioceptie en / of de tastzin (in het bijzonder de test 2 in afwezigheid van visuele controle). De gedragstesten hier voorgesteld, zijn geschikt om de motorische controle van distale bewegingen van de voorpoot te onderzoeken, zoals die betrokken zijn bij handvaardigheid. De specificiteit van de tests is aangetoond doorde afwezigheid van tekort (met uitzondering van een paar dagen) in geval van een laesie, die geen afbreuk doet aan relevante onderdelen van de besturing: inderdaad, in het geval van een laesie geplaatst meer caudale dan de motoneuronen controle handspieren, was er geen tekort. De relevantie van de test een kan worden gewaardeerd door het vergelijken van videobeelden genomen op twee tijdstippen van de post-laesie herstel curve, die van elkaar verschillen door een verbetering van functioneel herstel van 25%, eventueel in verband met een cel-therapie behandeling 17. Ondanks een aantal initiële, relatief korte training fase aan het begin (duur over het algemeen 2-3 maanden), de gedragstesten hier voorgestelde relatief &quot;natuurlijke&quot; en duidelijke, in vergelijking met complexe (bijv. voorwaardelijke) taken waarvoor de opleiding van de aap kan bijna een jaar of langer duren. De positieve versterking is gebaseerd op vast voedsel, die minder gevoelig is op het ethisch oogpunt dan water ontbering, meestal gebruikt in meer comcomplexe taken 23. Het is niet nodig om de apen te beroven van voedsel tot een stabiele en consistente resultaten te verkrijgen. De pellets worden ontvangen tijdens de taken vormen de eerste toegang tot het eten op de dag van de gedrags-sessie (ervan uitgaande dat de aap niet eten tijdens de vorige nacht, maar extra voedsel kan worden gegeven tot het einde van de middag van de vorige dag) . Het is cruciaal dat elke aap de gedrags-sessie op hetzelfde tijdstip van de dag, en met inachtneming van dezelfde volgorde tussen de verschillende vormen van een groep apen in de behuizing ruimte uitvoert. Omdat de apen gevoelig zijn voor externe storende gebeurtenissen, dient de gedrags-taken worden uitgevoerd in aanwezigheid van de achtergrond muziek, masking potentieel storende lawaai van naburige kamers of laboratoria. Het is cruciaal dat gedurende de gehele duur van het experiment (van de initiële opleiding tot en met de laatste dagelijkse experimentele sessie, een periode van enkele maanden zo niet jaren), een gegeven aap isDagelijks die onder toezicht staan ​​van dezelfde experimentator. De huidige gedragstesten, gebruikt sinds enkele jaren in ons laboratorium om handvaardigheid te kwantificeren, zijn tot op zekere hoogte vergelijkbaar met andere tests van handvaardigheid onlangs gemeld in de literatuur 24-28. Er is echter een cruciale behoefte om tests te standaardiseren over verschillende laboratoria (voor een betere vergelijking), dat is een voorzichtige doelstelling van het onderhavige rapport. Op de vraag, de gedetailleerde eigenschappen van de set-ups geïllustreerde hier voor de test 1-4 kunnen worden verstrekt door de overeenkomstige auteur, om ze te repliceren. Afgezien van de kwestie van de regeneratieve geneeskunde (herstel na letsel van het ruggenmerg of cerebrale cortex), kan het huidige palet van testen geschikt zijn om het adres in normale niet-menselijke primaten ontwikkelingsvraagstukken (bijv. tijdsverloop van de motorische ontwikkeling van de behendige bewegingen), om te onderzoeken lateralisatie aspecten (met de hand voorkeur / dominantie) en te ontcijferen evolutionaire vragen door cERGELIJKING de motoriek van de verschillende soorten primaten, waaronder menselijke proefpersonen. Merk echter op dat de afmetingen van de apparaten moet worden aangepast aan de cijfers &quot;grootte (dikte en lengte) van de soorten primaten, omdat dit de taak de prestaties beïnvloeden. In de huidige studie werden de tests uitgevoerd op apen Macaca fascicularis, variërend van 2,5 tot 8 jaar oud en met een gewicht tussen 2,5 en 8 kg. De lengte van de wijsvinger (voor het eerst gebruikt om de pellets te manipuleren) varieert van 32 tot 35 mm, terwijl de omtrek van de distale falanx (tip) van de wijsvinger was tussen de 22 en 25 mm in de apen in onze studies. Zoals getest in eerdere experimenten, dezelfde grijpen testen zijn geschikt voor Macaca mulatta ook. Alle experimenten werden uitgevoerd in overeenstemming met de gids voor de zorg en het gebruik van proefdieren (1996) en goedgekeurd door de lokale (Zwitserse) veterinaire autoriteiten. Alle experimentele procedures op de aaps, alsmede de detentieomstandigheden in het dier faciliteit, werden in detail beschreven in recente rapporten van ons laboratorium: zie referenties 12-18.

behavioral assessment van de handvaardigheid in de niet-menselijke primaten

Behavioral Assessment of Manual Dexterity in Non-Human Primates

De corticospinale (CS) kanaal is de anatomische steun van de prachtige motor mogelijkheid om vakkundig te manipuleren kleine voorwerpen, een voorrecht vooral primaten 1. In het geval van letsel die het CS-projectie systeem zijn oorsprong (laesie van de motor corticale gebieden) of langs de baan (cervicale snoer laesie), is er een dramatisch verlies van handvaardigheid (hand verlamming), zoals te zien in sommige tetraplegie of hemiplegische patiënten . Hoewel er enkele spontane functioneel herstel na een dergelijke laesie, het blijft zeer beperkt in de volwassene. Verschillende therapeutische strategieën op dit moment voorgesteld (bijvoorbeeld celtherapie, de neutralisering van remmende axonale groei moleculen, de toepassing van groeifactoren, enz.), die meestal worden ontwikkeld in knaagdieren. Echter, voordat klinische toepassing, is het vaak aangeraden om de haalbaarheid, effectiviteit en veiligheid van de behandeling bij niet-menselijke primaten te testen. Dit is vooral het geval wanneer het doel is om handvaardigheid te herstellen naeen laesie van het centrale zenuwstelsel, de organisatie van de motoriek van knaagdieren is anders dan die van primaten 1,2. Makaken zijn hier afgebeeld als een geschikte gedragsmatige model om handvaardigheid te kwantificeren in primaten, om de tekorten als gevolg van letsel van de motorische cortex of cervicale snoer voor bijvoorbeeld het meten van de mate van spontane functioneel herstel en, wanneer een behandeling wordt toegepast reflecteren, evalueren hoeveel het kan verbeteren van de functioneel herstel. De gedragsmatige beoordeling van de handvaardigheid is gebaseerd op vier verschillende, elkaar aanvullende, bereik en grijpen handmatige taken (gebruik van precisiegreep om pellets te begrijpen), waarin een initiële opleiding van volwassen makaken. De voorbereiding van de dieren is aangetoond, evenals de positionering ten opzichte van de gedragsmatige set-up. De prestaties van een typische aap is geïllustreerd voor elke taak. Het verzamelen en analyseren van relevante parameters die precies de hand manipulatieTION, evenals de controle van de kracht, worden toegelicht en gedemonstreerd met representatieve resultaten. Deze gegevens worden dan geplaatst in een bredere context, waaruit blijkt hoe de gedrags-gegevens kunnen worden benut om de impact van een dwarslaesie of van een laesie van de motorische cortex en in hoeverre een behandeling kan het spontaan functioneel herstel te verbeteren, door het vergelijken van onderzoeken verschillende groepen apen (behandelde versus sham behandelde bijvoorbeeld). Voordelen en beperkingen van de gedragstesten worden besproken. De huidige gedragsmatige aanpak is in lijn met eerdere rapporten de nadruk op de relevantie van de niet-menselijke primaat model in de context van het zenuwstelsel ziekten 2,3.

Als handvaardigheid is een voorrecht vooral primaten, zijn gedrag taken ontwikkeld in makaken. Vier te bereiken en te begrijpen grijpfunctie taken, het meten van de hand manipulatie vermogen en kracht, laat het functioneel herstel tot stand na een laesie van het centrale zenuwstelsel en het effect van een behandeling te testen.

Behavioral Assessment van de handvaardigheid in de niet-menselijke primaten

Het corticospinale (CS) tractus is de anatomische ondersteuning van het uitzonderlijke motorische vermogen om kleine objecten vaardig te manipuleren, een privilege dat voornamelijk toebehoort aan ...

Het algemene doel van deze procedure is om de handvaardigheid van Maca-apen kwantitatief te beoordelen. Dit wordt bereikt door de aap eerst zonder stress voor het dier naar een primatenstoel over te brengen. De volgende stap van de procedure is om dagelijks de handprestaties voor elke hand te meten in een reik- en grijptaak, waarbij de aap 50 kleine objecten met een precisiegreep moet verzamelen.Daarna worden drie andere handvaardigheidstaken uitgevoerd ter aanvulling op de gedragsbeoordeling. De laatste stap van de procedure is het analyseren van de prestaties op basis van de videosequenties die tijdens de vier tests zijn verzameld. Hiermee kunnen uiteindelijk resultaten worden verkregen die de motorische tekortkomingen na een laesie van het centrale zenuwstelsel tonen, evenals de mate van het daaropvolgende functionele herstel via het tijdsverloop van veranderingen in de gedragsparameters die uit de kwantitatieve analyse zijn afgeleid.Het belangrijkste voordeel van deze techniek ten opzichte van onze bestaande methode, zoals klinische scoring, die overigens onderhevig is aan een grote interbeoordelaarsvariabiliteit, is dat deze werkelijk kwantitatief en betrouwbaar is met een matige interindividuele variabiliteit. Deze methode kan helpen bij het beantwoorden van kernvragen in het veld van de gedragsneurowetenschappen, zoals de mechanismen die ten grondslag liggen aan de plastische reorganisatie van het centrale zenuwstelsel na een laesie of een neurodegeneratieve ziekte. De implicaties van deze techniek reiken tot aan therapie, het bevorderen van neurale regeneratie en/of substitutiestrategieën na een laesie van het centrale zenuwstelsel, aangezien de niet-menselijke primaat vaak een verplichte stap is vóór de klinische toepassing van een aanvankelijk ontwikkelde therapeutische strategie.Bij knaagdieren is de niet-menselijke primaat een patenttestfunctie specifiek voor primaten, zoals handbehendigheid, die ongeschikt is voor het observeren van mogelijke schadelijke secundaire effecten. Een visuele demonstratie van deze methode is cruciaal, aangezien de stappen voor de training van de dieren moeilijk aan te leren zijn en zeer reproduceerbaar moeten worden uitgevoerd. Hallo, ik ben Eric Ye, professor neurofysiologie aan de Universiteit van Fryberg, Zwitserland.De procedure wordt gedemonstreerd door verschillende experimentatoren: Dr.Ab en Dr.Lin, die beiden onafhankelijk onderzoeker zijn, Dr.Melanie Keer, een postdoc uit mijn laboratorium, en drie PhD-studenten, Zandra, Julie Vidor en Pauline Chatan. Bereid vóór de gedragstesten de gedragsopstelling in het laboratorium voor. Vul de putjes van de verschillende testborden met de voedselpellets die als beloning dienen tijdens de testen.Breng vervolgens de aap vanuit de groepsruimte over naar een transportkooi. De aap is getraind om een tunnel binnen te gaan die toegang geeft tot de primatenstoel, waarna de kop wordt gepositioneerd en het gewicht van de aap wordt gemeten. Verplaats de aap in de primatenstoel tot slot naar het laboratorium.De gemodificeerde brinkman board-test is de basis gedragstaak van referentie die in elke gedragssessie moet worden uitgevoerd. Drie digitale videocamera's worden gebruikt om de sequentie vast te leggen voor offline verwerking: één boven het bord en één aan elke zijde van het bord. Begin met het starten van de video-opname met de drie camera's.Plaats de aap voor het Brinkman-bord. Open het rechterraam van de primaatstoel om toegang te bieden tot de rechterhand. Met de rechterhand zal de aap de voedselpellets uit de 50 gleuven halen na voltooiing van de test.Sluit voor de rechterhand het rechtervenster en vul het bord opnieuw met pellets. Open vervolgens het linkervenster en herhaal de test voor de linkerhand. Beloon het dier aan het einde van de test met een paar gedroogde rozijnen of een amandel.Deze procedure wordt aan het einde van elke test herhaald om de motivatie gedurende de gehele dagelijkse sessie te behouden. Het meest uitdagende aspect van deze procedure is het verkrijgen van een regelmatig en reproduceerbaar gedrag bij de apen. Dit wordt bereikt door een strikt gestandaardiseerde en repetitieve procedure te hanteren, zoals het gebruik van dezelfde experimentator voor een specifieke aap en het uitvoeren van de testsessie op hetzelfde tijdstip van de dag.De Brinkman-box bestaat uit 20 putjes, 10 verticaal en 10 horizontaal. In vergelijking met test één moet de aap de hand in een beperkte ruimte met verminderde vrijheidsgraden beheersen om de precisiegreepbeweging uit te voeren.Nadat het bord met pellets is gevuld, sluit u de bovenkant van de doos om de test te kunnen starten. Zet de digitale camera die onder de doos is geplaatst aan, aangezien er geen visuele controle is en men afhankelijk is van tactiele exploratie. Plaats de aap voor de brinkman-doos.Open het linkerruitje van de primaatstoel om de linkerhand te testen. In afwezigheid van visuele controle, terwijl de aap probeert de 20 pellets op te halen, wordt de sequentie geregistreerd door de camera onder de box. Sluit vervolgens het linkerruitje van de primaatstoel. Vul het bord opnieuw met pellets en open daarna het rechterruitje van de primaatstoel.De aap zal de test met de rechterhand herhalen. Bij afwezigheid van visuele controle, wanneer de testen zonder visuele controle zijn voltooid, open dan de bovenste zijde van de box om het vermogen om korrels te grijpen te testen. Vul in de brinkman box onder visuele controle de box opnieuw met korrels en laat de aap de test met de rechterhand uitvoeren.Wanneer de test met de rechterhand is voltooid, sluit u het rechterraam van de primatenstoel. Open na het bijvullen van de doos met pellets het linkerraam van de primatenstoel en laat de aap de test uitvoeren. Voor gebruik met de linkerhand heeft het roterende Brinkman-bord 32 putjes die over vier concentrische rijen zijn verdeeld.Deze test is vergelijkbaar met de gemodificeerde Brinkman-bordtest, behalve dat het bord roteert, waardoor de aap de verplaatsing van het bord in met de klok mee of tegen de klok in draaiende richting moet anticiperen. Vul het bord met pellets. De sequentie wordt vastgelegd met de digitale camera die boven de opstelling is geplaatst.Om de test te beginnen, open dan het rechtervenster van de primaatstoel. De aap zal de pellets uit de 32 putjes met de rechterhand ophalen terwijl het bord met de klok mee draait. Om de linkerhand te testen, sluit dan het rechtervenster, vul het bord opnieuw met pellets en open het linkervenster van de primaatstoel.De aap herhaalt de taak met de linkerhand. Tot slot wordt de test voor elke hand op dezelfde manier uitgevoerd als zojuist gedemonstreerd, terwijl het bord draait. Tegen de klok in was de reik- en grijptaak ontworpen om het begripsvermogen te combineren met het vermogen om kracht te genereren.Een digitale camera wordt bovenop de lade geplaatst om de proeven op te nemen voor offline controle van de gegevens. Diverse andere detectoren registreren discrete gebeurtenissen, zoals het aanraken van de knop met de hand wanneer de vinger de opening binnengaat en wanneer de pellet uit de opening wordt getrokken. Open om de test te starten het rechterraam van de primatenstoel.Een lichtstraal wordt onderbroken wanneer de hand van de aap de knop van de lade nadert. Deze zachte trigger kan worden gebruikt om de trial te synchroniseren voor offline verwerking. De aap moet de lade openen door eerst een grijpkracht uit te oefenen op de knop van de lade, gevolgd door een trekkracht om de lade te openen, waardoor toegang ontstaat tot een pellet die in de lade is geplaatst.Terwijl de lade open blijft staan, wordt het pelletje met dezelfde hand retrieved. Opnieuw. Met gebruik van de precisiegreep voert de aap 10 trials uit bij elk van de vijf verschillende weerstandsniveaus. Met de rechterhand kan via een analoge knop op de opstelling het weerstandsniveau na de test worden geselecteerd.Voor de rechterhand is de procedure voltooid. Herhaal de test met de linkerhand bij de verschillende weerstandsniveaus nadat de tests voor die dag zijn afgerond en beloon de aap met voedsel. Naast de pellets die tijdens de tests zijn ontvangen, krijgt de aap gewoonlijk granen en fruit; na het eten wordt de aap teruggebracht naar de groepsbehuizingsruimte.De vier gedragstesten die in deze video worden gedemonstreerd, worden in studies gebruikt om het functionele herstel na een laesie van het cervicale ruggenmerg of de motorische cortex te onderzoeken. In afwezigheid of aanwezigheid van een behandeling die is toegepast om het spontane herstel bij de eerste test, het gemodificeerde brinkman-bord, richt de analyse zich op twee parameters. De eerste parameter is de score, bepaald door het aantal pellets dat de aap in 30 seconden verzamelt, waarbij de verticale gleuven en de horizontale gleuven afzonderlijk worden geteld.De tweede parameter is de contacttijd, gedefinieerd als het tijdsinterval tussen het inbrengen van de eerste vinger in de gleuf om het pellet aan te raken en het begin van het verwijderen van het pellet uit de put. Zoals geïllustreerd in deze reeks afbeeldingen, laat de meest linkse afbeelding de hand zien die de gleuf met het pellet nadert. Het volgende frame aan de rechterkant komt overeen met het tijdstip van contact.Het meest rechtse frame correspondeert met het tijdstip waarop de pellet uit de gleuf wordt gehaald. De contacttijd bedraagt daarom 240 milliseconden. In dit voorbeeld worden hierna representatieve gegevens getoond die afkomstig zijn van de aangepaste brinkman-boardtaak, uitgevoerd door een aap met een laesie in de motorische cortex.De tijd staat voor de opeenvolgende dagen van de gedragssessies. De verticale rode stippellijn markeert de dag waarop de laesie is uitgevoerd. De grafiek van de score illustreert de initiële trainingsfase, het plateau vóór de laesie, de dramatische daling van de score direct na de laesie en tenslotte het geleidelijke functionele herstel richting het plateau na de laesie.Het functionele herstel is de ratio van de mediane score op het plateau na de laesie gedeeld door de mediane score vóór de laesie, wat 59% is. In dit voorbeeld worden de gegevens van de contacttijd getoond. In deze grafieken komt elk zwart punt overeen met de contacttijd tussen de vinger en de pellet in één slot. Voor elke sessie waren er vijf pogingen per oriëntatie.De eerste vijf pogingen van de aap voor elke oriëntatie, waarbij de grijze balk de mediaanwaarde vertegenwoordigt. Aangezien een toename in CT een tekort weerspiegelt, is het functioneel herstel de verhouding van de mediane pre-lesie CT gedeeld door de mediane post-lesie CT bij plateau, wat ongeveer 28% is. Dit diagram toont representatieve gegevens afgeleid van test twee, de brinkman-box voor een aap die de taak uitvoert onder visuele controle. Hier is een betekenisvollere parameter de totale tijd, gedefinieerd als het tijdsinterval tussen het pakken van het pellet in de eerste gleuf en het pakken van het pellet in de laatste gleuf. In de laatste gleuf werd een statistisch significant verschil waargenomen tussen de mediane totale tijd pre-lesie en de mediane totale tijd post-lesie.In de laatste sessies werd de functionele herstelscore berekend op 89,6%. Voor test drie, het roterende Brinkman-bord, is een gevoelige parameter de contacttijd gemeten voor de eerste 10 slots. Deze twee grafieken zijn afkomstig van een aap die een laesie in de motorische cortex heeft ondergaan. De bovenste grafiek toont een rechtsomdraaiende rotatie en de onderste grafiek een linksomdraaiende rotatie van het bord.De twee verticale grijze pijlen geven aan dat de contacttijd oneindig lang was in enkele sessies direct na de laesie, aangezien de aap niet in staat was de taak uit te voeren met de contralaterale hand. Deze laatste figuur toont representatieve gegevens afgeleid van een sessie uitgevoerd door één aap bij test vier, de reik- en grijptaak met de lade; paneel A toont de ruwe gegevens overeenkomend met drie parameters die online zijn verkregen tijdens een enkele trial: de trekkracht in het rood, de grijpkracht in het blauw en de verplaatsing van de lade in het groen. Er werden tijdens de taak ook verschillende markers geregistreerd: knob touch komt overeen met het tijdstip waarop het dier voor het eerst de knop aanraakt, full open met het volledig openen van de lade, en picking time met het tijdstip van het grijpen van de beloning voor de analyse.Zeven cursors werden geplaatst op kritieke tijdstippen in de unfold-taak, tijd-gelockt aan de aanraking van de knop door het dier, het begin van de grijpkracht, de maximale grijpkracht, het begin van de lastkracht, de maximale lastkracht tijd-gelockt aan het moment dat de lade volledig open is, en tijd-gelockt aan het moment van het oppakken. Paneel B is een weergave van de kwantitatieve resultaten voor twee parameters die tijdens de reach-and-grasp-ladetaak zijn geregistreerd: de grijpkracht en de lastkracht. De linker grafiek toont de maximale waarde en de rechter grafiek toont de hellingswaarde vanaf het begin tot het maximum.Vier van de vijf verschillende relatieve resistentieniveaus worden hier geïllustreerd. Na deze procedure kan verdere analyse worden overwogen, zoals kwalitatieve gedetailleerde observatie van hoe het grijpen met de precisiegreep door de aap wordt uitgevoerd, om aanvullende vragen te beantwoorden. Denk bijvoorbeeld aan het ontstaan van substitutiestrategieën om hetzelfde fijne motorische doel te bereiken tijdens het functionele herstel na een laesie. Na het bekijken van deze video zou u een goed inzicht moeten hebben in hoe de handbehendigheid bij niet-menselijke primaten kwantitatief kan worden beoordeeld op basis van vier gedragstesten die een reeks motorische parameters adresseren.Vergeet niet dat het werken met niet-menselijke primaten uiterst risicovol kan zijn en ethisch gevoelig ligt. Neem daarom tijdens het uitvoeren van deze procedure altijd voorzorgsmaatregelen, zoals het voorkomen van direct contact met de apen om bijvoorbeeld beten te vermijden, en het waarborgen van het dierenwelzijn.

behavioral-assessment-of-manual-dexterity-in-non-human-primates

Research

JoVE Journal

Neuroscience

Neurowetenschap

De Vermicelli en Capellini Handling Tests van de voorpoot behendigheid profiteren van de natuurlijke neiging van knaagdieren om voedsel items met behulp van bekwame voorpootje en cijfers bewegingen te manipuleren. Dieren zijn gefilmd bij het behandelen van korte strengen van ongekookte droge pasta. Slow motion afspelen van video zorgt voor de kwantificering van voorpootje aanpassingen.

De Vermicelli en Capellini Handling Tests: Eenvoudige kwantitatieve metingen van behendige voorpootje functie in ratten en muizen

De mogelijkheid om executieve functies zoals gedragsflexibiliteit bij ratten te beoordelen, is nuttig voor het onderzoeken van de neurobiologie van cognitie bij zowel intacte dieren als bij ziektemodellen. Hier beschrijven we geautomatiseerde taken voor het beoordelen van strategieverschuiving en omgekeerde leerprocessen, die bijzonder gevoelig zijn voor verstoringen in prefrontale corticale netwerken.

Operante procedures voor het evalueren Behavioral Flexibiliteit in Ratten

Fagot &amp; Paleressompoulle 1 hebben een geautomatiseerde leren apparaat (ALDM) gericht op het testen van individuele cognitieve vaardigheden in semi-loslopende apen gepubliceerd. Het belangrijkste doel van ons protocol is om een ​​netwerk van ALDM testunits gebruiken om sociale cognitie te bestuderen in niet-menselijke primaten.

Evaluatie van Sociale cognitie in niet-menselijke primaten met behulp van een netwerk van geautomatiseerde Automated Learning Device (ALDM) Test Systems

Een paradigma is gepresenteerd voor de opleiding en de analyse van een geautomatiseerde geschoolde bereiken taak bij ratten. Analyse van het trekken van pogingen onthult verschillende deelprocessen van motorisch leren.

Onderzoeken van Motor Skill Learning Processen met een Robotic Manipulandum

Dit manuscript wordt beschreven van een semi-geautomatiseerde taak die supinatie bij ratten kwantificeert. Ratten bereiken, begrijpen en een sferische manipulandum supinate. De rat wordt beloond met een pellet overschrijdt de beurt hoek een criterium dat door de gebruiker ingesteld. Deze taak verhoogt de doorvoer, gevoeligheid voor schade, en objectiviteit ten opzichte van traditionele taken.

De knop supinatie Task: Een semi-geautomatiseerde methode voor de beoordeling van de voorpoot functie bij ratten

Methode om de impact van training op motorische vaardigheden te beoordelen is een nuttig instrument. Helaas kunnen de meeste gedrags beoordelingen arbeidsintensief en/of duur zijn. We beschrijven hier een robot methode voor het beoordelen van prehension (REACH-to-grasp) vaardigheid bij muizen.

Het evalueren van geschoolde Prehension bij muizen met behulp van een auto-trainer

Hier wordt een protocol voorgesteld om een automatisch apparaat te bouwen dat een aap begeleidt om de flexibele REACH-to-grasp-taak uit te voeren. Het apparaat combineert een 3D translationeel apparaat en draaitafel om meerdere objecten in een willekeurige positie in de 3D-ruimte te presenteren.

Ontwerp en gebruik van een apparaat voor het presenteren van grijpbare objecten in 3D-werkruimte

Knaagdier vaardige bereiken wordt vaak gebruikt om behendige vaardigheden te bestuderen, maar vereist veel tijd en moeite om de taak te implementeren en het gedrag te analyseren. We beschrijven een geautomatiseerde versie van bekwaam bereiken met bewegingsregistratie en driedimensionale reconstructie van REACH-trajecten.

Geautomatiseerde rat single-pellet bereiken met 3-dimensionale reconstructie van paw en Digit trajecten

Dit artikel presenteert een protocol dat een niet-invasieve en geautomatiseerde beoordeling van fijne motorische prestaties mogelijk maakt, evenals adaptief en associatief motorisch leren bij uitdagingen, met behulp van een apparaat genaamd de Erasmusladder. De moeilijkheidsgraad van de taak kan worden getitreerd om motorische stoornissen te detecteren, variërend van grote tot subtiele gradaties.

Monitoring van fijn en associatief motorisch leren bij muizen met behulp van de Erasmusladder

De huidige studie beschrijft een test voor fijn motorisch gedrag voor het onderzoeken van motorische stoornissen in knaagdiermodellen, waaronder de TgF344-AD-rat, met behulp van machine learning.

Een fijne motorische taak om gewrichtskinematica te bestuderen in een preklinisch model van neurodegeneratieve ziekten

Leer handvaardigheid kwantitatief beoordelen bij niet-menselijke primaten met behulp van vier gestandaardiseerde gedragstaken. Deze methode biedt betrouwbare inzichten in motorische herstelprocessen na CNS-letsels.

Behavioral Assessment van de handvaardigheid in de niet-menselijke primaten

Meer video's verkennen