Name: Studie Motor Ervaring Leren door Single-pellet bereiken Taken in Muizen (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2014-03-04T17:05:00.000+00:00
Duration: 6 min 4 s
Description: Leer de single-pellet reaching task om motorisch leren en geheugen bij muizen te evalueren. Deze methode meet de precisie van gecoördineerde bewegingen door aanhoudende oefening.

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

Dit werk wordt ondersteund door een subsidie ​​(1R01MH094449-01A1) van het National Institute of Mental Health aan YZ

Experimenten in dit manuscript beschreven werden uitgevoerd in overeenstemming met de uiteengezet door de Universiteit van Californië, Santa Cruz Institutional Animal Care en gebruik Comite richtlijnen en voorschriften. 1. Setup (zie ook Materials List) <ol><li> Gebruik gierst zaden als voedsel pellets. </li><li> Gebruik een op maat gemaakte heldere plexiglas training kamer (20 cm hoog, 15 cm diep en 8,5 cm breed, gemeten van buiten, met de dikte van het plexiglas 0,5 cm) dat drie verticale sleuven (een sleuf op &#39;vormgeven&#39; edge bevat, en twee sleuven aan de tegenovergestelde &#39;training&#39; edge). De verticale sleuven moet 0,5 cm breed en 13 cm hoog en te vinden op de voorwand van de box: in het midden, aan de linkerkant en aan de rechterkant (figuur 1A). </li><li> Gebruik een gekantelde tray om de zaden gebruikt tijdens het vormgeven sessies houden. De lade kan op maat worden gemaakt van drie glaasjes (Figuur 1B). </li><li> Prepare een levensmiddel platform (8,5 cm lang, 4,4 cm breed en 0,9 cm hoog). Dit voedsel platform is aan de voorzijde (met uitzicht op de trainer) van de opleiding kamer is opgesteld tijdens trainingen. Er zijn twee graszode sleuven op het voedsel platform voor positionering zaden, een sleuf aan de linkerkant, en de andere sleuf aan de rechterkant. De graszoden zijn 0,3 cm van de lange zijde, en 2,4 cm van de breedte (figuur 1C). De linker en rechter graszode sleuven corresponderen met de linker en rechter gleuf in de muis training kamer en wordt gebruikt voor de opleiding van dominante voorpoten. Het doel van het hebben van deze graszode slots is dat het zaad steeds op dezelfde plaats voor elke bereiken poging wordt geplaatst. </li><li> Tijdens sessies in de hand een tang, weegschaal, en stopwatch. </li></ol> 2. Het onthouden van voedsel (2 dagen) <ol><li> Weeg elke muis een basislijn lichaamsgewicht te krijgen voordat het onthouden van voedsel. </li><li> Food-beperken muizen gedurende 2 dagen om lichaamsgewicht te initiërenverlies. Als algemeen uitgangspunt, zijn muizen die 0,1 g voedsel per 1 gram lichaamsgewicht per dag (bijvoorbeeld een muis met een gewicht van 15 g, beginnen we meestal met 1,5 g van voedsel). Pas de hoeveelheid voedsel basis van het basis lichaamsgewicht, de snelheid van gewichtsverlies, geslacht en leeftijd van de muizen. Terwijl het lichaamsgewicht mag een beetje meer afnemen in de vormgeving fase, zoals verminderd lichaamsgewicht (dwz ~ 90% van de oorspronkelijke basislijn gewicht) moet de gehele opleiding (Figuren 2A en 2B) gehandhaafd. De hoeveelheid voedsel nodig de muis lichaamsgewicht is grotendeels hetzelfde als gebruikt in restrictie hoeveelheid. </li></ol> 3. Shaping (3-7 dagen) <ol><li> Groep habitat acclimatisatie (Dag 1): Plaats twee muizen in de opleiding kamer tegelijk. Plaats ongeveer 20 zaden / muis in de kamer voor hun consumptie. Laat de muizen om te verblijven in de kamer gedurende 20 minuten en zet ze terug in hun huiskooi. </li><li> Individuele leefgebied acclimatisatie (Dag 2): Het zelfde opstelling als in stap 3.1, maar plaats muizen in de opleiding kamer individueel. Het doel van groeps-en individuele leefgebied acclimatisatie aan de muizen vertrouwd met zowel de training kamer en de gierst zaden krijgen. </li><li> Bepaling van de voorpoot dominantie (dag 3 en later): Plaats de enkelvoudige spleet kant van de opleiding kamer naar beneden (figuur 1D). Vul het voedsel lade met zaden. Druk de eetbak tegen de voorwand van de training kamer om de zaden toegankelijk voor de muis toe. Plaats muizen in de kooi afzonderlijk. Als ze voldoende geïnteresseerd in de zaden op de eetbak, zouden ze ploegen door de gleuf om het zaad binnen te krijgen. Zij zullen dan halen de zaden en verbruiken ze. &#39;Shaping&#39; wordt beschouwd als voltooid wanneer beide van de volgende criteria wordt voldaan: 1) de muis voert 20 bereiken pogingen binnen 20 min, en 2) meer dan 70% bereikt zijn performed met een voorpoot. </li></ol> Opmerkingen: <ol><li> Als de muis gebruikt zijn tong om de zaden te krijgen in de kamer, breng de lade terug uit de gleuf iets. De toename reikafstand ontmoedigt de muis om de tong om zaad te verkrijgen en als zodanig de voorpoot bereiken. </li><li> Als de muis niet kan afmaken vormgeven binnen een week, zet het uit het experiment. </li></ol> 4. Training (8 + dagen) <ol><li> Breng het dubbele-spleet kant van de opleiding kamer naar beneden (figuur 1E). </li><li> Plaats de muizen in de kooi afzonderlijk. Zet individuele zaden op de voedsel-platform in de graszode die overeenkomt met de gewenste poot (dwz voor de rechtshandige muis, gebruik de gleuf aan de rechterkant van de muis). </li><li> Observeer muis bereiken gedrag en scoren volgens de volgende categorieën: <ol><li> Succes: De muis komt met voorkeur poot, grepen en retrieves het zaad, en voedt het in zijn mond. </li><li> Drop: De muis komt met voorkeur poot, grijpt het zaad, maar laat het voordat u het in zijn mond. </li><li> Fail: De muis komt met voorkeur poot richting van het zaad, maar het ofwel mist het zaad of klopt het af van de montageplaat. </li></ol></li><li> Train de muizen voor 30 bereiken pogingen op de preferente ledemaat of 20 min (wat het eerst komt) per dag. </li><li> Leg de muizen terug naar hun kooi na de training en zorgen dagelijks voedsel quantum. </li></ol> Opmerkingen: <ol><li> In sommige gevallen, muizen bereiken, zelfs wanneer er geen zaad geplaatst op het eten platform. Dergelijke bereikt worden beschouwd als &quot;in-vergeefs bereikt &#39;en worden niet meegeteld het totale aantal pogingen bereiken. Om &quot;in-vergeefs bereikt&quot; te ontmoedigen, trein muizen terug naar het andere einde van de training kamer lopen alvorens de volgende zaad. Een soortgelijke strategie werd toegepast bij rattens voor een vergelijkbare gedragstaak 21. Muizen soms ook bereiken met nonpreferred poot in de aanwezigheid van het zaad. Deze bereikt worden beschouwd als &#39;contralaterale bereikt&#39; en tellen niet mee voor het totaal aantal bereikt niet. </li><li> Gedragsproblemen schommelingen als gevolg van de schommelingen in de circadiane ritme te beperken, voeren alle vormgeving en trainingen op hetzelfde tijdstip van de dag, gewoon overdag voor muizen. </li><li> Gedragsproblemen variëren door verschillende trainers te vermijden, zorg ervoor dat dezelfde persoon traint dezelfde muizen gedurende het experiment. </li><li> Aandacht van muizen is van cruciaal belang voor deze gedragstest. Train muizen in een aparte, rustige ruimte om milieu-verstoring te minimaliseren. </li><li> Muizen kunnen worden getraind met meer dan 30 bereikte dagelijks (bijv. 50 bereikt). Verhoging van het aantal pogingen te bereiken maakt het mogelijk gedragsverbetering binnen dezelfde trainingssessie onderzoeken. </li></ol> 5. Dateen kwantificering Er zijn vele manieren om muisgedrag kwantificeren volgende training. Twee meest straight-forward analyses zijn: <ol><li> Slagingspercentage = succesvol bereikt over de totale bereiken pogingen, gepresenteerd als percentages. Drop en mislukkingen kunnen worden uitgezet op dezelfde manier. </li><li> Snelheid van het succes = aantal geslaagde pogingen gedeeld door tijd, gepresenteerd als succesvolle uithoeken per minuut. In de meeste gevallen, de snelheid van het succes blijft toenemen, zelfs wanneer het succes bereikt het plateau. </li></ol>

<ol><li>Schmidt, R. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Motor+Learning+Principles+for+Physical+Therapy%5BTitle%5D)+AND+%22Foundations+for+Physical+Therapy.+Contemporary+Management+of+Motor+Control+Problems%2C+Proceedings+of+the+II+STEP+Conference%22%5BJournal%5D)">Motor Learning Principles for Physical Therapy.</a> Foundations for Physical Therapy. Contemporary Management of Motor Control Problems, Proceedings of the II STEP Conference. , Alexandria, VA. 49-63 (1991).</li>
<li>Honda, M., Deiber, M. P., Ibanez, V., Pascual-Leone, A., Zhuang, P., Hallett, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Dynamic+cortical+involvement+in+implicit+and+explicit+motor+sequence+learning.+A+PET+study.%5BTitle%5D)+AND+%22Brain%22%5BJournal%5D)">Dynamic cortical involvement in implicit and explicit motor sequence learning. A PET study.</a> Brain. 121, 2159-2173 (1998).</li>
<li>Karni, A., Meyer, G., Jezzard, P., Adams, M. M., Turner, R., Ungerleider, L. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Functional+MRI+evidence+for+adult+motor+cortex+plasticity+during+motor+skill+learning%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Functional MRI evidence for adult motor cortex plasticity during motor skill learning.</a> Nature. 377, 155-158 (1995).</li>
<li>Karni, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+acquisition+of+skilled+motor+performance%3A+fast+and+slow+experience-driven+changes+in+primary+motor+cortex%5BTitle%5D)+AND+%22Proc.+Natl+Acad.+Sci.+U.S.A%22%5BJournal%5D)">The acquisition of skilled motor performance: fast and slow experience-driven changes in primary motor cortex.</a> Proc. Natl Acad. Sci. U.S.A. 95, 861-868 (1998).</li>
<li>Muellbacher, W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Early+consolidation+in+human+primary+motor+cortex%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Early consolidation in human primary motor cortex.</a> Nature. 415, 640-644 (2002).</li>
<li>Kleim, J. A., Hogg, T. M., VandenBerg, P. M., Cooper, N. R., Bruneau, R., Remple, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cortical+synaptogenesis+and+motor+map+reorganization+occur+during+late%2C+but+not+early%2C+phase+of+motor+skill+learning%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Cortical synaptogenesis and motor map reorganization occur during late, but not early, phase of motor skill learning.</a> J. Neurosci. 24, 628-633 (2004).</li>
<li>Rioult-Pedotti, M. S., Friedman, D., Donoghue, J. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Learning-induced+LTP+in+neocortex%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Learning-induced LTP in neocortex.</a> Science. 290, 533-536 (2000).</li>
<li>Rioult-Pedotti, M. S., Friedman, D., Hess, G., Donoghue, J. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Strengthening+of+horizontal+cortical+connections+following+skill+learning%5BTitle%5D)+AND+%22Nat.+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Strengthening of horizontal cortical connections following skill learning.</a> Nat. Neurosci. 1, 230-234 (1998).</li>
<li>Farr, T. D., Whishaw, I. Q. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Quantitative+and+qualitative+impairments+in+skilled+reaching+in+the+mouse+%28Mus+musculus%29+after+a+focal+motor+cortex+stroke%5BTitle%5D)+AND+%22Stroke+J.+Cereb.+Circ%22%5BJournal%5D)">Quantitative and qualitative impairments in skilled reaching in the mouse (Mus musculus) after a focal motor cortex stroke.</a> Stroke J. Cereb. Circ. 33, 1869-1875 (2002).</li>
<li>Huang, V. S., Haith, A., Mazzoni, P., Krakauer, J. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Rethinking+motor+learning+and+savings+in+adaptation+paradigms%3A+model-free+memory+for+successful+actions+combines+with+internal+models%5BTitle%5D)+AND+%22Neuron%22%5BJournal%5D)">Rethinking motor learning and savings in adaptation paradigms: model-free memory for successful actions combines with internal models.</a> Neuron. 70, 787-801 (2011).</li>
<li>Smith, M. A., Ghazizadeh, A., Shadmehr, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Interacting+adaptive+processes+with+different+timescales+underlie+short-term+motor+learning%5BTitle%5D)+AND+%22PLoS+Biol%22%5BJournal%5D)">Interacting adaptive processes with different timescales underlie short-term motor learning.</a> PLoS Biol. 4, (2006).</li>
<li>Pavlides, C., Miyashita, E., Asanuma, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Projection+from+the+sensory+to+the+motor+cortex+is+important+in+learning+motor+skills+in+the+monkey%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Neurophysiol%22%5BJournal%5D)">Projection from the sensory to the motor cortex is important in learning motor skills in the monkey.</a> J. Neurophysiol. 70, 733-741 (1993).</li>
<li>Paz, R., Boraud, T., Natan, C., Bergman, H., Vaadia, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Preparatory+activity+in+motor+cortex+reflects+learning+of+local+visuomotor+skills%5BTitle%5D)+AND+%22Nat.+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Preparatory activity in motor cortex reflects learning of local visuomotor skills.</a> Nat. Neurosci. 6, 882-890 (2003).</li>
<li>Paz, R., Vaadia, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Learning-induced+improvement+in+encoding+and+decoding+of+specific+movement+directions+by+neurons+in+the+primary+motor+cortex%5BTitle%5D)+AND+%22PLoS+Biol%22%5BJournal%5D)">Learning-induced improvement in encoding and decoding of specific movement directions by neurons in the primary motor cortex.</a> PLoS Biol. 2, (2004).</li>
<li>Plautz, E. J., Milliken, G. W., Nudo, R. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Effects+of+repetitive+motor+training+on+movement+representations+in+adult+squirrel+monkeys%3A+role+of+use+versus+learning%5BTitle%5D)+AND+%22Neurobiol.+Learn.+Mem%22%5BJournal%5D)">Effects of repetitive motor training on movement representations in adult squirrel monkeys: role of use versus learning.</a> Neurobiol. Learn. Mem. 74, 27-55 (2000).</li>
<li>Hosp, J. A., Pekanovic, A., Rioult-Pedotti, M. S., Luft, A. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Dopaminergic+projections+from+midbrain+to+primary+motor+cortex+mediate+motor+skill+learning%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Dopaminergic projections from midbrain to primary motor cortex mediate motor skill learning.</a> J. Neurosci. 31, 2481-2487 (2011).</li>
<li>Adkins, D. L., Boychuk, J., Remple, M. S., Kleim, J. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Motor+training+induces+experience-specific+patterns+of+plasticity+across+motor+cortex+and+spinal+cord%5BTitle%5D)+AND+%22%22%5BJournal%5D)">Motor training induces experience-specific patterns of plasticity across motor cortex and spinal cord.</a> 101, 1776-1782 (2006).</li>
<li>Whishaw, I. Q. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((An+endpoint%2C+descriptive%2C+and+kinematic+comparison+of+skilled+reaching+in+mice+%28Mus+musculus%29+with+rats+%28Rattus+norvegicus%29%5BTitle%5D)+AND+%22Behav.+Brain+Res%22%5BJournal%5D)">An endpoint, descriptive, and kinematic comparison of skilled reaching in mice (Mus musculus) with rats (Rattus norvegicus).</a> Behav. Brain Res. 78, 101-111 (1996).</li>
<li>Xu, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Rapid+formation+and+selective+stabilization+of+synapses+for+enduring+motor+memories%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Rapid formation and selective stabilization of synapses for enduring motor memories.</a> Nature. 462, 915-919 (2009).</li>
<li>Fu, M., Yu, X., Lu, J., Zuo, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Repetitive+motor+learning+induces+coordinated+formation+of+clustered+dendritic+spines+in+vivo%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Repetitive motor learning induces coordinated formation of clustered dendritic spines in vivo.</a> Nature. 483, 92-95 (2012).</li>
<li>Whishaw, I. Q., Whishaw, P., Gorny, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+structure+of+skilled+forelimb+reaching+in+the+rat%3A+a+movement+rating+scale%5BTitle%5D)+AND+%22J+.Vis.+Exp%22%5BJournal%5D)">The structure of skilled forelimb reaching in the rat: a movement rating scale.</a> J .Vis. Exp. , (2008).</li>
<li>Bailey, K. R., Crawley, J. N. Anxiety-Related Behavior in Mice. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aBailey%2C+KR+%22In+Buccafusco+JJ+%28Ed.%29+Methods+of+Behavior+Analysis+in+Neuroscience.+Chapter+5%2C+2nd+ed%22">In Buccafusco JJ (Ed.) Methods of Behavior Analysis in Neuroscience. Chapter 5, 2nd ed</a>. , CRC Press. Raton, FL. (2009).</li>
<li>Yu, X., Zuo, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Spine+plasticity+in+the+motor+cortex%5BTitle%5D)+AND+%22Curr.+Opin.+Neurobiol%22%5BJournal%5D)">Spine plasticity in the motor cortex.</a> Curr. Opin. Neurobiol. 21, 169-174 (2011).</li>
<li>Qian, Y., Chen, M., Forssberg, H., Diaz Heijtz, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Genetic+variation+in+dopamine-related+gene+expression+influences+motor+skill+learning+in+mice%5BTitle%5D)+AND+%22Genes+Brain+Behav%22%5BJournal%5D)">Genetic variation in dopamine-related gene expression influences motor skill learning in mice.</a> Genes Brain Behav. 12, 604-614 (2013).</li>
<li>MacLellan, C. L., Gyawali, S., Colbourne, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Skilled+reaching+impairments+follow+intrastriatal+hemorrhagic+stroke+in+rats%5BTitle%5D)+AND+%22Behav.+Brain+Res%22%5BJournal%5D)">Skilled reaching impairments follow intrastriatal hemorrhagic stroke in rats.</a> Behav. Brain Res. 175, 82-89 (2006).</li>
<li>Hong, S. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Reduced+hippocampal+neurogenesis+and+skill+reaching+performance+in+adult+Emx1+mutant+mice%5BTitle%5D)+AND+%22Exp.+Neurol%22%5BJournal%5D)">Reduced hippocampal neurogenesis and skill reaching performance in adult Emx1 mutant mice.</a> Exp. Neurol. 206, 24-32 (2007).</li>
<li>Bureau, G., Carrier, M., Lebel, M., Cyr, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Intrastriatal+inhibition+of+extracellular+signal-regulated+kinases+impaired+the+consolidation+phase+of+motor+skill+learning%5BTitle%5D)+AND+%22Neurobiol.+Learn.+Mem%22%5BJournal%5D)">Intrastriatal inhibition of extracellular signal-regulated kinases impaired the consolidation phase of motor skill learning.</a> Neurobiol. Learn. Mem. 94, 107-115 (2010).</li>
<li>McCormick, D. A., Lavond, D. G., Thompson, R. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Neuronal+responses+of+the+rabbit+brainstem+during+performance+of+the+classically+conditioned+nictitating+membrane+%28NM%29%2Feyelid+response%5BTitle%5D)+AND+%22Brain+Res%22%5BJournal%5D)">Neuronal responses of the rabbit brainstem during performance of the classically conditioned nictitating membrane (NM)/eyelid response.</a> Brain Res. 271, 73-88 (1983).</li>
<li>Molinari, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cerebellum+and+procedural+learning%3A+evidence+from+focal+cerebellar+lesions%5BTitle%5D)+AND+%22Brain%22%5BJournal%5D)">Cerebellum and procedural learning: evidence from focal cerebellar lesions.</a> Brain. 120, 1753-1762 (1997).</li>
<li>Willuhn, I., Steiner, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Motor-skill+learning+in+a+novel+running-wheel+task+is+dependent+on+D1+dopamine+receptors+in+the+striatum%5BTitle%5D)+AND+%22Neuroscience%22%5BJournal%5D)">Motor-skill learning in a novel running-wheel task is dependent on D1 dopamine receptors in the striatum.</a> Neuroscience. 153, 249-258 (2008).</li>
</ol>

De auteurs verklaren geen belangenconflicten.

Belang van het vormgeven fase: Door de toegenomen bezorgdheid van zich in een onbekende omgeving, is het meestal moeilijk muizen worden getraind in een nieuwe omgeving 21,22. Daarom is het doel van de vormgeving is om muizen vertrouwd te maken met de opleiding kamer, de trainer (dwz hun angst te verminderen), en de eisen die taak (dwz zaad als voedselbron te identificeren). Een ander doel van de vormen is om de gewenste onderdelen van individuele muizen bepalen toek...

Inzicht in de mechanismen van leren en geheugen is een van de grootste uitdagingen in de neurowetenschappen. In het motorische systeem, is het verwerven van nieuwe motorische vaardigheden met de praktijk vaak aangeduid als motorisch leren, terwijl het behoud van eerder geleerde motorische vaardigheden wordt beschouwd als motor geheugen 1. Het leren van een nieuwe motorische vaardigheid wordt meestal weerspiegeld in verbetering van de gewenste motorische prestaties in de tijd, tot een punt wanneer de motorische vaardigheden ofwel geperfectioneerd of tevredenheid consistent. Voor de meeste gevallen, kan de verworven motor geheugen blijven voor een lange tijd, zelfs zonder praktijk. Bij de mens, neuroimaging studies met behulp van positron emissie tomografie (PET) en functionele magnetische resonantie imaging (fMRI) hebben aangetoond dat de primaire motorische cortex (M1) activiteit veranderingen tijdens de acquisitie fase van motorische vaardigheden leren 2-4, en tijdelijke storing van M1-activiteit door lage frequentie transcraniële magnetische stimulatie leidt tot significantly verstoord behoud van motor gedragsmatige verbetering 5. Evenzo voorpoot-opleiding in ratten induceert functionele en anatomische plasticiteit in de M1, geïllustreerd door de toename van zowel c-fos als synapsvorm / neuron verhouding in het M1 contralateraal van de getrainde voorpoot tijdens de late fase van motorische leren 6. Bovendien is een vergelijkbare training paradigma versterkt ook laag 2/3 horizontale verbindingen in de contralaterale M1 overeenkomt met de getrainde voorpoot, wat resulteert in verminderde lange termijn potentiëring (LTP) en verbeterde lange termijn depressie (LTD) na ratten verwerven van de taken 7. Dergelijke synaptische modificatie is echter niet waargenomen bij de M1 corticale gebieden overeenkomen met ongetrainde voorpoot of achterpoten 8. Als alternatief, wanneer de M1 is beschadigd door een beroerte, zijn er dramatische tekorten in voorpoot specifieke motorische vaardigheden 9. Terwijl de meeste van de motor gedrags studies zijn uitgevoerd op mensen, apens, en ratten 2-8,10-17, muizen uitgegroeid tot een aantrekkelijk model systeem vanwege zijn krachtige genetica en lage kosten. Hier presenteren we een voorpoot specifieke motorische vaardigheden leren paradigma: een single-pellet bereiken taak. In dit paradigma worden muizen getraind om hun voorpoten te breiden door een smalle spleet te begrijpen en op te halen voedsel pellets (gierst zaden) geplaatst op een vaste locatie, een gedrag analoog aan het leren boogschieten, dart-gooien, en schieten basketballen bij de mens. Dit bereiken taak is gewijzigd van afgelopen rat studies die hebben aangetoond soortgelijke resultaten tussen muizen en ratten 18. Met behulp van twee-foton transcraniële beeldvorming, heeft ons vorige werk tijdens deze training de dynamiek van dendritische stekels (postsynaptische structuren voor de meerderheid prikkelende synapsen) in de tijd gevolgd. We vonden dat een enkele training geleid tot een snelle opkomst van nieuwe dendritische stekels op piramidale neuronen in de motorische cortex contralateraal van de getrainde voorpoot. Subsequent opleiding van hetzelfde bereiken taak bij voorkeur gestabiliseerd deze-learning geïnduceerde stekels, die bleef lang na de training beëindigd 19. Bovendien stekels die bleek tijdens herhalingen van het bereiken taak neiging te clusteren langs dendrieten, terwijl stekels gevormd tijdens tandem uitvoering van het bereiken van de taak en een andere voorpoot-specifieke motorische taak (dwz de pasta handling taak) niet clusteren 20. In de huidige video beschrijven we stap voor stap het instellen van deze gedragsproblemen paradigma van de eerste onthouden van voedsel te vormen, en sensomotorische training. We hebben ook de gemeenschappelijke gedrag van muizen beschrijven tijdens het proces van het uitvoeren van deze gedrags paradigma en hoe deze gedragingen worden gecategoriseerd en geanalyseerd. Tot slot bespreken we de voorzorgsmaatregelen die nodig zijn om een ​​dergelijk leerparadigma oefenen en de onderwerpen die tijdens de data-analyses kunnen worden aangetroffen.

<table><tbody><tr><td>Trainingskamer in duidelijke acrylbox</td><td></td><td></td><td>Voor afmetingen, zie Figuur 1A</td></tr><tr><td>Kantelen bakje voor vormgeving</td><td></td><td></td><td>Op maat gemaakt van glazen platen, zie Figuur 1B</td></tr><tr><td>Voedselplatform voor training</td><td></td><td></td><td>Voor afmetingen, zie Figuur 1C</td></tr><tr><td>Millietzaden&nbsp;</td><td></td><td></td><td>Gefilterd uit &ldquo;Wild Bird Food Dove and Quail Blend Wild Bird Food&rdquo; (All Living Things)</td></tr><tr><td>Pincet</td><td></td><td></td><td>Voor het plaatsen van de zaden</td></tr><tr><td>Een weegschaal</td><td></td><td></td><td>Voor dagelijkse lichaamsgewicht meting</td></tr><tr><td>Een stopwatch</td><td></td><td></td><td>Voor tijdmeting tijdens vormgeving/trainingssessies</td></tr></tbody></table>

studie motor ervaring leren door single-pellet bereiken taken in muizen

Study Motor Skill Learning by Single-pellet Reaching Tasks in Mice

Het bereiken van en het ophalen van objecten vereist nauwkeurige en gecoördineerde motorische bewegingen in de voorpoot. Wanneer muizen herhaaldelijk zijn opgeleid om te begrijpen en voedsel beloningen gepositioneerd op een specifieke locatie, hun motorische prestaties (gedefinieerd als nauwkeurigheid en snelheid) verbetert geleidelijk in de tijd, en plateaus te halen na aanhoudende training. Zodra een dergelijk verstrekkende vaardigheid wordt beheerst, heeft de verdere handhaving niet constant oefening nodig. Hier introduceren we een single-pellet bereiken taak om de aanschaf en het onderhoud van geschoolde voorpoot bewegingen in muizen te bestuderen. In deze video, beschrijven we eerst het gedrag van muizen die vaak worden aangetroffen in het leren en geheugen paradigma, en dan bespreken hoe deze gedragingen categoriseren en kwantificeren van de waargenomen resultaten. Gecombineerd met de muis genetica, kan dit paradigma worden gebruikt als een gedrags-platform om de anatomische onderbouwing, fysiologische eigenschappen en moleculaire mechanismen van leren en geheugen te verkennen.

Leercurve: Beheersing van een motorische vaardigheid vereist vaak bestendige praktijk in de tijd. Een typische gemiddelde leercurve bestaat uit twee fasen: een eerste acquisitie fase waarin de kans op succes verbetert geleidelijk, en een latere consolidatie fase waarin het slagingspercentage het plateau (figuur 2C) bereikt. Opgemerkt de leercurve van individuele muizen variëren, verschillende muizen nemen verschillende aantallen dagen naar het plateau niveau, en de individuele ...

Bestendige praktijk verbetert de precisie van gecoördineerde bewegingen. Hier introduceren we een pellet bereiken taak die is ontworpen om het leren en het geheugen van de voorpoot deskundigen in muizen te evalueren.

Studie Motor Ervaring Leren door Single-pellet bereiken Taken in Muizen

Reaching for and retrieving objects require precise and coordinated motor movements in the forelimb. When mice are repeatedly trained to grasp and ...

Het algemene doel van deze procedure is om muizen te trainen in een specifieke motorische vaardigheid voor vier M. Dit biedt een goed gedragsmodel om motorisch leren en geheugen te beoordelen. Bij muizen is de eerste stap om de muizen vertrouwd te laten raken met de trainingskamer en de voedselpellets.Vervolgens worden voedselpellets binnen bereik van de vormgevingsspleet geplaatst, en na de vormgevingsperiode wordt bepaald welke ledemaat bij voorkeur wordt gebruikt voor het ophalen. De muizen worden getraind met de taak om een enkele pellet te bereiken, waarbij het aantal correcte pogingen met de voorkeurspoot wordt geregistreerd. Uiteindelijk biedt dit protocol een gedragsparadigma om hersenveranderingen op verschillende niveaus tijdens motorisch leren en geheugenvorming te bestuderen.Deze methode kan helpen bij het beantwoorden van kernvragen in het vakgebied van de neurowetenschappen, zoals de correlatie tussen motorisch leren en structurele plasticiteit en moleculaire veranderingen in de muizenhersenen, en hoe verschillende neurologische aandoeningen de fijne motoriek verstoren. Voer deze taak voor het beste resultaat uit op een rustige locatie, vrij van geluid of afleidingen. Voor de vorming en training wordt een op maat gemaakte, transparante plexiglas trainingskamer gebruikt die drie verticale sleuven bevat.Eén gleuf bevindt zich aan de vormgevingsrand en twee gleuven aan de tegenoverliggende trainingsrand om de gierstzaden tijdens de vormgevingssessies op hun plaats te houden; hiervoor is een schuin plateau geconstrueerd van drie objectglazen. Tijdens de trainingssessies wordt een voedingsplatform gebruikt. Inkepingen aan de linker- en rechterzijde van het platform houden het gierstzaad op zijn plaats.Deze inkepingen komen overeen met de linker- en rechterspleet in de trainingskamer voor muizen en worden gebruikt voor de training van dominante ledematen. Andere items die nuttig zijn om tijdens de procedure bij de hand te hebben, zijn een pincet, een weegschaal en een stopwatch. Beperk twee dagen voor aanvang van de vormgevingsprocedure de voedselinname van de dieren om een verminderd lichaamsgewicht van ongeveer 90% van de nulmeting op dag één te behouden.Plaats twee muizen tegelijkertijd in de trainingskamer en laat ze wennen. Plaats ongeveer 20 mil zaden per muis in de kamer en laat de muizen 20 minuten lang verkennen. Plaats de dieren de volgende dag individueel in de kamers en geef elk dier ongeveer 20 mil zaden.De vormgevende rand wordt gebruikt om de dominantie van de ledemaat te bepalen. Plaats de kamer met de zijde van de enkele spleet naar beneden. Druk vervolgens het met gierstzaad gevulde voerbakje tegen de voorwand van de trainingskamer.Plaats, wanneer u er klaar voor bent, één enkele muis in de kamer. Laat het dier zaden ophalen via de trainingsspleet en noteer de tijd die nodig is voor het ophalen. De vormingsperiode wordt als voltooid beschouwd wanneer aan twee criteria is voldaan.Ten eerste voert de muis 20 reikpogingen uit binnen 20 minuten. Ten tweede worden meer dan 70% van deze reikpogingen uitgevoerd met één ledemaat. Als de muis zijn tong gebruikt om de zaden in de kamer te krijgen, schuif de tray dan iets terug om het reiken met een ledemaat te stimuleren.Als de muis het shaping-proces niet binnen een week kan voltooien, dient deze uit het experiment te worden verwijderd. Om de trainingssessie te starten, configureert u de trainingskamer met de dubbele spleet naar beneden gericht. Plaats de muizen vervolgens individueel in de kooi. Leg individuele zaden op het voedingsplatform in de inkeping die overeenkomt met de voorkeurspoot die tijdens de shaping-periode is bepaald.Zodra het zaadje op zijn plaats ligt, observeert u het reikgedrag van de muis en scoort u de resultaten. Een succes wordt gescoord wanneer de muis met de voorkeurspoten reikt, het zaadje pakt en opeet. Scoor een 'drop' wanneer de muis met de voorkeurspoot reikt, het zaadje vastgrijpt, maar het laat vallen voordat het in de bek wordt geplaatst.Als de muis naar het zaadje reikt met de voorkeurspoot, maar het zaadje mist of van de houderplaat stoot, wordt dit als een mislukking gescoord. Een muis kan ook reiken wanneer er geen zaadje op het voedingsplatform is geplaatst. Deze worden beschouwd als vergeefse pogingen en worden niet meegeteld.Het totale aantal reikpogingen om te ontmoedigen in vain leert de muizen terug te lopen naar het andere uiteinde van de trainingskamer voordat het volgende zaadje wordt geplaatst. Als een muis reikt met de niet-voorkeurspoot, worden deze pogingen beschouwd als contralaterale reikbewegingen en tellen deze niet mee voor het totale aantal reikbewegingen. Train de muizen dagelijks gedurende 30 reikpogingen met het voorkeurslidmaat, of gedurende 20 minuten, afhankelijk van wat het eerst wordt bereikt.Plaats de muizen na de dagelijkse trainingssessie terug in hun thuiskooi. Het lichaamsgewicht van de muizen moet gedurende de experimenten nauwlettend worden gemonitord. Het verlies aan lichaamsgewicht van een enkele muis tijdens de shaping-fase van voedselonthouding en de training wordt hier getoond.Deze resultaten laten zien dat zowel de gemiddelde succesrate als de gemiddelde snelheid van succes verbeteren gedurende de trainingsperiode. Succesrates voor een overgetrainde en een niet-lerende muis zijn hier uitgezet. Deze grafiek vergelijkt de motorische prestaties van vooraf getrainde versus naïeve volwassen muizen tijdens een hertrainingsperiode van vier dagen.Bij het uitvoeren van deze procedure is het belangrijk om de condities voor de dierproeven te standaardiseren. Dit kan worden bereikt door omgevingsfactoren te minimaliseren, dezelfde trainer in te zetten, dezelfde muis te hanteren en de training gedurende de experimenten op dezelfde tijdstippen op de dag uit te voeren.

study-motor-skill-learning-by-single-pellet-reaching-tasks-in-mice

Research

JoVE Journal

Behavior

Gedrag

Het leren van nieuwe stimulus-respons associaties aangrijpt diverse neurale processen die uiteindelijk terug in veranderen piek aan afzonderlijke neuronen. Hier beschrijven we een gedrags-protocol waardoor de continue registratie van de single-neuron activiteit terwijl dieren verwerven, doven, en opnieuw op te pakken een geconditioneerde respons binnen een enkele experimentele sessie.

Opnemen Single Neuronen &#39;actiepotentialen van vrij bewegende Duiven over drie stadia van het leerproces

Muismodellen zijn steeds populairder geworden in studies van gedragsneurowetenschappen.  Naarmate modellen vorderen, is het belangrijk om gevoelige gedragsmatige metingen te ontwikkelen die specifiek zijn voor de muis.  Dit protocol beschrijft de Pasta Matrix Reaching Task, een vakbekwame motorische taak voor gebruik in muismodellen van beroerte.

Compenserende Limb Gebruik en Behavioral Assessment of Motor Skill Learning Na Sensorimotor Cortex Letselschade in een muismodel van ischemische beroerte

Er wordt een paradigma gepresenteerd om de verwerving van een hoogprecisie geschoolde voorpoot-reiktaak bij ratten te analyseren.

Verwerving van een High-precision Geschoolde voorpoot bereiken Task bij ratten

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

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

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

Het huidige protocol beschrijft hoe draadloze optogenetica in combinatie met high-speed videografie kan worden gebruikt in een enkele pellet reach-to-grab-taak om de neurale circuits te karakteriseren die betrokken zijn bij de uitvoering van bekwaam motorisch gedrag bij vrij bewegende muizen.

In vivo Draadloze optogenetische controle van bekwaam motorisch gedrag

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

Behavioral taken die het mogelijk maken voor de beoordeling van perceptuele en sensomotorische timing vaardigheden in de algemene bevolking (dat wil zeggen, niet-musici) worden gepresenteerd. Synchronisatie van de vinger te tikken op het ritme van een auditieve stimuli en het opsporen van ritmische onregelmatigheden biedt een middel om het blootleggen van ritmestoornissen.

Het blootleggen van Beat Doofheid: Het opsporen ritmestoornissen met gesynchroniseerde Finger tikken en Perceptuele Timing Taken

Leer de single-pellet reaching task om motorisch leren en geheugen bij muizen te evalueren. Deze methode meet de precisie van gecoördineerde bewegingen door aanhoudende oefening.

Studie Motor Ervaring Leren door Single-pellet bereiken Taken in Muizen

Meer video's verkennen