Name: Verwerving van een High-precision Geschoolde voorpoot bereiken Task bij ratten (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2015-06-22T15:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 59 s
Description: Leer een hoogprecisie voorpootbereiktaak bij ratten voor motorisch lerenonderzoek. Deze methode analyseert leerfases binnen en tussen sessies om complexe bewegingspatronen te bestuderen.

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 werd gefinancierd door subsidies van de Swiss National Science Foundation (Grant 31003A-149315-1 om MES en Grant IZK0Z3-150809 naar AZ), om AZ de Heidi Demetriades Foundation, aan de European Research Council (&#39;Nogorise&#39;), MES en de Christopher en Dana Reeve Foundation (CDRF).

Alle experimenten werden uitgevoerd in overeenstemming met de richtlijnen van het Veterinair Bureau van het kanton Zürich, Zwitserland. 1. Dierlijke Behandeling en Gewenning <ol><li> Animal Handling Opmerking: 5 dagen voor de start van het experiment, stap 1.1.1 voeren dagelijks. <ol><li> Voor gedragsexperimenten, wennen de dieren naar de experimentator. Heb dagelijkse behandeling sessies van 10-15 minuten per dier. Maak de doos na sessie van elk dier. <ol><li> Aanvankelijk plaatst de hand van de experimentator in een kooi, waardoor de dieren om te verkennen en te ruiken aan vertrouwd gemaakt met de experimentator te worden. </li><li> Vervolgens, til het dier met de hand van de experimentator op een veilige manier door grijpen het lichaam van de rat tussen de voor- en achterpoten waardoor verdere kennismaking. </li></ol></li><li> Weeg elk dier dagelijks in om een ​​basislijn lichaamsgewicht voor het onthouden van voedsel te verkrijgen. </li></ol&gt; </li><li> Apparatuur Gewenning en Voedselkwaliteit Kennismaking <ol><li> Weeg elk dier dagelijks in om een ​​basislijn lichaamsgewicht voor het onthouden van voedsel te verkrijgen. </li><li> Start voeding ontnemen ratten 3 dagen voor het begin van pre-training op een standaard laboratorium dieet. Geef ratten 0,05 gram voedsel per 1 gram lichaamsgewicht per dag (bijvoorbeeld een rat met een gewicht van 200 g, beginnen met 10 g voedsel). Zorgen lichaamsgewicht meer dan 10% per dag niet afnemen monitoren lichaamsgewicht per dag. <ol><li> Als er meerdere dieren worden gehouden in een kooi, kan dominante ratten meer dan minder dominant degenen eten. In het geval het lichaamsgewicht van een dier afneemt, voer het dier afzonderlijk in plaats van de groep geeft. Geef water ad libitum. </li></ol></li><li> Om de rat met het grijpen apparaat vertrouwd te maken, plaatst u het dier in de doos training (figuur 1). Hebben suiker pellets in de box geplaatst training in de nabijheid van de ingesneden opening aan het dier met het voedsel pellets vertrouwd. Voer deze step 10-15 minuten per dag gedurende 3 dagen. </li></ol></li></ol> 2. Pre-training en motorische vaardigheden leren <ol><li> Pre-training <ol><li> Een dag na gewenning, plaats het dier in het vak training en plaats de pellet nauw samen om de spleet opening, zodat het kan worden bereikt door de tong van het dier. Dieren die pellets met hun voorpoot te halen uit te sluiten tijdens de pre-training Opmerking: In dit stadium pellet retrieval met de tong cruciaal en meestal voorkeurswerkwijze van het dier. Pellets moeten in geen geval begrepen de voorpoot tot de eerste dag van de motorische vaardigheden leren om adequaat toezicht op de geleerde bereiken taak mogelijk te maken. Pellet ophalen met de voorpoot tijdens de pre-training is een uitsluiting criterium en is in de meeste gevallen niet waargenomen. </li><li> Leer de rat om ofwel lopen naar de achterzijde van de kooi en terugkeren naar de ingesneden opening of stap terug en draaien rond zijn eigen as om de volgende voedselpellet ontvangen metde tong. Laat tijd voor het dier naar de kooi te verkennen, lopen aan de achterzijde en terug te keren naar de spleet opening. Wanneer het dier de taak niet goed worden uitgevoerd als, gebruikt een tang om voorzichtig tikken eind achterzijde van de kooi en aandacht vangen van het dier. Zodra het dier aan de achterzijde voorzichtig tikken op de kooi voor het dier leiden naar de spleetopening. Opmerking: Nadat het dier een gedefinieerde standaard waarde bereikt (bijvoorbeeld, 50 succesvolle pellet opvragingen met de tong in minder dan 15 min), het dier in aanmerking komt voor de motorische vaardigheden leerfase. Op dag 1 en 2 van pre-training kunnen cursisten reeds onderscheiden van niet-leerlingen. Non-leerlingen kan uit het onderzoek bij deze stap worden uitgesloten. Dit vermindert de waarschijnlijkheid van een groot aantal niet-cursisten in de motor leren stap (2.2). </li><li> Tijdens de pre-training, voedsel ontnemen ratten op een standaard laboratorium dieet. Geef water ad libitum. Monitor lichaamsgewicht per dag gedurende de studie. DoenGebruik dezelfde kamer aan mannelijke en vrouwelijke ratten trainen. Zorg voor een rustig en ruisvrije omgeving voor het dier. </li></ol></li><li> Bepaling van Paw Preference en motorische vaardigheden leren <ol><li> Tijdens de eerste zitting van motorische vaardigheden leren, vervangt de schuif aan de voorkant van het venster met een post. Plaats de suiker pellet ongeveer 1,5 cm afstand van het raam op de post, zodat het dier de korrel met zijn tong niet kan bereiken, maar alleen op te halen door een nauwkeurige voorpoot reiken en grijpen beweging. <ol><li> Om pellet ophalen dwingen de voorpoot, gebruik een tang om voorzichtig breng de pellet dicht bij de mond van het dier en schuif de pellet, terwijl het dier tracht consumentenproducten onder de tong. Voer deze taak herhaaldelijk totdat het dier strekt zich uit van de voorpoot en grijpt een pellet. </li></ol></li><li> Plaats de paal centraal in de vensteropening. Om poot voorkeur te bepalen, goed te kijken naar de eerste 10 proeven op training dag 1. Meer dan 70% van de reaching pogingen (dat wil zeggen, 7 van de 10) moeten worden uitgevoerd met dezelfde voorpoot. Indien dit niet wordt bereikt, verder met een andere ronde van 10 proeven tot 70% wordt bereikt. </li><li> Na poot voorkeur vastberadenheid, verschuiven de post naar de gewenste voorpoot en lijn centraal aan de rand van de raamopening. Geprefereerde paw uitlijnmiddelen de paal is in strijd verschoven naar de respectievelijke poot een optimale hoek staan ​​voor het bereiken (Figuur 1B, C). </li><li> Classificeren een proef, gedefinieerd als een nieuwe pellet gepresenteerd aan het dier, zo succesvol (te bereiken, greep, ophalen en eet de korrel), drop (te bereiken, greep en verliest pellet tijdens retrieval) of niet (knock pellet de paal). Noteer elke beproeving in je vel en analyseren van de gegevens na het experiment. </li><li> Voer een dagelijkse sessie bestaat uit een bepaald aantal studies (bv 150) of een maximale tijd (bijvoorbeeld 1 uur) voor elk dier. </li><li> Onderzoek precisie en fine-tuningvan de beweging met behulp van eerste poging analyse. Een eerste poging wordt bepaald door het grijpen van de pellet in een enkele monolithische beweging zonder onderbreking, aarzeling of herhaling van de individuele beweging componenten. Observeren elke greep door de rat voorzichtig. <ol><li> Als de rat aarzelt of terugtrekt tijdens een bereik of pogingen verschillende proeven te kunnen begrijpen van de pellet, let op de respectieve proces als succes, maar niet de eerste poging. Als het dier met succes grijpt de pellet in een enkele monolithische bereik, noteer het desbetreffende proces zo succesvol eerste poging in een aparte kolom in uw vel. </li></ol></li><li> Tijdens motorische vaardigheden leren, voedsel ontnemen ratten op een standaard laboratorium dieet. Geef water ad libitum. Monitor lichaamsgewicht per dag gedurende de studie. </li></ol></li></ol>

<ol><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>Fu, M., Zuo, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Experience-dependent+structural+plasticity+in+the+cortex%5BTitle%5D)+AND+%22Trends+in+neurosciences%22%5BJournal%5D)">Experience-dependent structural plasticity in the cortex.</a> Trends in neurosciences. 34, 177-187 (2011).</li>
<li>Holtmaat, A., Svoboda, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Experience-dependent+structural+synaptic+plasticity+in+the+mammalian+brain%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+reviews.+Neuroscience%22%5BJournal%5D)">Experience-dependent structural synaptic plasticity in the mammalian brain.</a> Nature reviews. Neuroscience. 10, 647-658 (2009).</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>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+%22Current+opinion+in+neurobiology%22%5BJournal%5D)">Spine plasticity in the motor cortex.</a> Current opinion in neurobiology. 21, 169-174 (2011).</li>
<li>Rioult-Pedotti, M. S., Friedman, D., Donoghue, J. P. Learning-induced LTP in neocortex. 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+%22Nature+neuroscience%22%5BJournal%5D)">Strengthening of horizontal cortical connections following skill learning.</a> Nature neuroscience. 1, 230-234 (1998).</li>
<li>Rioult-Pedotti, M. S., Donoghue, J. P., Dunaevsky, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Plasticity+of+the+synaptic+modification+range%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+neurophysiology%22%5BJournal%5D)">Plasticity of the synaptic modification range.</a> Journal of neurophysiology. 98, 3688-3695 (2007).</li>
<li>Fritsch, B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Direct+current+stimulation+promotes+BDNF-dependent+synaptic+plasticity%3A+potential+implications+for+motor+learning%5BTitle%5D)+AND+%22Neuron%22%5BJournal%5D)">Direct current stimulation promotes BDNF-dependent synaptic plasticity: potential implications for motor learning.</a> Neuron. 66, 198-204 (2010).</li>
<li>Ghiani, C. A., Ying, Z., de Vellis, J., Gomez-Pinilla, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Exercise+decreases+myelin-associated+glycoprotein+expression+in+the+spinal+cord+and+positively+modulates+neuronal+growth%5BTitle%5D)+AND+%22Glia%22%5BJournal%5D)">Exercise decreases myelin-associated glycoprotein expression in the spinal cord and positively modulates neuronal growth.</a> Glia. 55, 966-975 (2007).</li>
<li>Josephson, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Activity-induced+and+developmental+downregulation+of+the+Nogo+receptor%5BTitle%5D)+AND+%22Cell+and+tissue+research%22%5BJournal%5D)">Activity-induced and developmental downregulation of the Nogo receptor.</a> Cell and tissue research. 311, 333-342 (2003).</li>
<li>Karlen, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Nogo+receptor+1+regulates+formation+of+lasting+memories%5BTitle%5D)+AND+%22Proceedings+of+the+National+Academy+of+Sciences+of+the+United+States+of+America%22%5BJournal%5D)">Nogo receptor 1 regulates formation of lasting memories.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 106, 20476-20481 (2009).</li>
<li>Kleim, J. A., Lussnig, E., Schwarz, E. R., Comery, T. A., Greenough, W. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Synaptogenesis+and+Fos+expression+in+the+motor+cortex+of+the+adult+rat+after+motor+skill+learning%5BTitle%5D)+AND+%22The+Journal+of+neuroscience+%3A+the+official+journal+of+the+Society+for+Neuroscience%22%5BJournal%5D)">Synaptogenesis and Fos expression in the motor cortex of the adult rat after motor skill learning.</a> The Journal of neuroscience : the official journal of the Society for Neuroscience. 16, 4529-4535 (1996).</li>
<li>Mironova, Y. A., Giger, R. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Where+no+synapses+go%3A+gatekeepers+of+circuit+remodeling+and+synaptic+strength%5BTitle%5D)+AND+%22Trends+in+neurosciences%22%5BJournal%5D)">Where no synapses go: gatekeepers of circuit remodeling and synaptic strength.</a> Trends in neurosciences. 14, 7-23 (2013).</li>
<li>Park, H., Poo, M. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Neurotrophin+regulation+of+neural+circuit+development+and+function%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+reviews.+Neuroscience%22%5BJournal%5D)">Neurotrophin regulation of neural circuit development and function.</a> Nature reviews. Neuroscience. 14, 7-23 (2013).</li>
<li>Zemmar, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Neutralization+of+Nogo-A+enhances+synaptic+plasticity+in+the+rodent+motor+cortex+and+improves+motor+learning+in+vivo%5BTitle%5D)+AND+%22The+Journal+of+neuroscience+%3A+the+official+journal+of+the+Society+for+Neuroscience%22%5BJournal%5D)">Neutralization of Nogo-A enhances synaptic plasticity in the rodent motor cortex and improves motor learning in vivo.</a> The Journal of neuroscience : the official journal of the Society for Neuroscience. 34, 8685-8698 (2014).</li>
<li>Whishaw, I. Q., Pellis, S. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+structure+of+skilled+forelimb+reaching+in+the+rat%3A+a+proximally+driven+movement+with+a+single+distal+rotatory+component%5BTitle%5D)+AND+%22Behavioural+brain+research%22%5BJournal%5D)">The structure of skilled forelimb reaching in the rat: a proximally driven movement with a single distal rotatory component.</a> Behavioural brain research. 41, 49-59 (1990).</li>
<li>Buitrago, M. M., Ringer, T., Schulz, J. B., Dichgans, J., Luft, A. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Characterization+of+motor+skill+and+instrumental+learning+time+scales+in+a+skilled+reaching+task+in+rat%5BTitle%5D)+AND+%22Behavioural+brain+research%22%5BJournal%5D)">Characterization of motor skill and instrumental learning time scales in a skilled reaching task in rat.</a> Behavioural brain research. 155, 249-256 (2004).</li>
<li>Geurts, A. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Knockout+rats+via+embryo+microinjection+of+zinc-finger+nucleases%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Knockout rats via embryo microinjection of zinc-finger nucleases.</a> Science. 325, 433(2009).</li>
<li>Tews, B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Synthetic+microRNA-mediated+downregulation+of+Nogo-A+in+transgenic+rats+reveals+its+role+as+regulator+of+synaptic+plasticity+and+cognitive+function%5BTitle%5D)+AND+%22Proceedings+of+the+National+Academy+of+Sciences+of+the+United+States+of+America%22%5BJournal%5D)">Synthetic microRNA-mediated downregulation of Nogo-A in transgenic rats reveals its role as regulator of synaptic plasticity and cognitive function.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. , (2013).</li>
<li>Li, D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Heritable+gene+targeting+in+the+mouse+and+rat+using+a+CRISPR-Cas+system%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Heritable gene targeting in the mouse and rat using a CRISPR-Cas system.</a> Nature. 31, 681-683 (2013).</li>
</ol>

De auteurs hebben niets te onthullen

De in deze studie paradigma is een bewerking van Buitrago et al 18 en verschilt van de klassieke interne korrel bereiken paradigma 17 voornamelijk in twee aspecten.: Ten eerste, het bestuderen van binnen-sessie verbetering maakt analyse van de geleerde taak binnen één dag, die een ander niveau van de informatie kan verstrekken, zoals onderzoek naar de snelle learning component in vergelijking met de langzame leren component weergegeven door de gemiddelde dageli...

Beweging controle is een kernfunctie van het centrale zenuwstelsel (CNS). Motoriek is de belangrijkste uitgangsignaal van CNS-functie en de belangrijkste mogelijkheden voor mensen om te communiceren met de buitenwereld. Het begrijpen van de principes van de motorische functie en de mechanismen die ten grondslag liggen aan het leren van een motorische taak is momenteel een van de grote uitdagingen in de neurowetenschappen. Morfologische, fysiologische en moleculaire veranderingen werden gevonden bij de overname van een nieuwe motor taak. Bijvoorbeeld, de vorm en het aantal synapsen veranderen als reactie op mobiliteitsfuncties training 1-5 en functionele veranderingen van de synaptische systeem waargenomen na motorisch leren. Synaptic was hoger in de aansluitingen van de voorpoot die regio de getrainde motorische cortex vergeleken met de ongeoefende halfrond van hetzelfde dier of antwoorden van ongetrainde dieren 6,7. Elektrofysiologische waarnemingen suggereren ook dat langetermijnpotentiëring (LTP) en lange-termijn depressie (LTD) zoals mechanismen plaatsvinden tijdens het leren van een nieuw motorische vaardigheden en dat het bereik van synaptische operatie, die wordt gedefinieerd tussen de beperkende grenzen van LTP en LTD verzadiging wordt gewijzigd 8. Bovendien is aangetoond dat de activiteit merkers en plasticiteit bevorderen moleculen zoals c-fos, GAP-43, of BDNF maar plasticiteit remmende moleculen zoals Nogo-Weergeefinrichting regelgevingsrollen voor leergerelateerde neuronale plasticiteit 9-16. Deze voorschotten op weg naar een beter begrip van de mechanismen die ten grondslag liggen aan het motorisch leren kon alleen worden bereikt met het gebruik van behavioral paradigma&#39;s die een nauwkeurige controle op de verwerving van een nieuwe motorische vaardigheden, bijvoorbeeld, geschoolde voorpoot verstrekkende mogelijk te maken. Slechts een gestructureerde gedragstaak maakt het bewaken en vastleggen van correlatieve veranderingen die optreden op het leren en uitvoeren van de respectievelijke taak. Here we visueel een gewijzigde versie van de geschoolde voorpoot tonensingle-pellet bereiken taak bij ratten aangepast van Buitrago et al. 17 De gepresenteerde paradigma laat de analyse van de beweging overname binnen een dagelijkse training (binnen-sessie) die de snel leren component en primaire acquisitie evenals geschoolde motorisch leren over verschillende sessies (tussen-sessie) die de langzame leren component en het onderhoud van de geleerde taak 18. Belangrijk is dat deze behavioral paradigma verhoogt de moeilijkheidsgraad en complexiteit van de motorische taak vanwege twee kenmerken: Ten eerste, worden de ratten getraind om te draaien rond hun as na elke greep en zo hun lichaam opnieuw uitlijnen voor de volgende pellet bereik en verlengen het lichaam oriëntatie, het voorkomen van constante uitvoering beweging vanuit dezelfde hoek. Ten tweede, worden pellets opgehaald uit een verticale staander geplaatst voor de kooi. Vanwege de kleine diameter van de post, kunnen pellets gemakkelijk worden afgetrapt die een nauwkeurige greep voor een succesvolle ophalen en preventing eenvoudig trekken van de pellet in de richting van het dier. Dergelijke complexe gedragsproblemen testen laat dieper inzicht in de mechanismen die ten grondslag liggen aan het motorisch leren. In vergelijking met muizen, ratten superieur in hun bij complexe gedragstaken en daardoor beter geschikt voor complexe paradigma zoals gepresenteerd in deze studie. Gezien de toenemende genetische mogelijkheden voor ratten 19,20, de combinatie van nauwkeurige en goed gecontroleerde behavioral testmethoden met genetische manipulaties, beeldvorming en fysiologische technieken vormt een krachtige gereedschapskist om beter inzicht in de neurobiologische basis van motorisch leren en geheugen.

<table><tbody><tr><td>Training box</td><td></td><td></td><td>Self Made</td></tr><tr><td>Pedestal</td><td></td><td></td><td>Self Made</td></tr><tr><td>Sugar pellets</td><td>TSE Systems Intl. Group</td><td></td><td>45 mg dustless precision pellets</td></tr><tr><td>Sprague Dawley rats</td><td></td><td></td><td>5-6 week old males</td></tr><tr><td>Laptop computer</td><td>Hewlett Packard</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Stop Watch</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Forceps</td><td>Fine Science Tools (FST)</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Excel</td><td>Microsoft</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Prism</td><td>GraphPad</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Weighing scale</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Counter</td><td></td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

verwerving van een high-precision geschoolde voorpoot bereiken task bij ratten

Acquisition of a High-precision Skilled Forelimb Reaching Task in Rats

Bewegingen zijn het belangrijkste meetbare resultaat van de functie van het centrale zenuwstelsel. Het ontwikkelen van gedragsparadigma's die een gedetailleerde analyse van motorisch leren en uitvoering mogelijk maken, is van cruciaal belang om de principes en processen die ten grondslag liggen aan motorische functie te begrijpen. Hier presenteren we een paradigma om bewegingsverwerving te bestuderen binnen een dagelijkse trainingssessie (binnen-sessie) die de snelle leercomponent en primaire verwerving vertegenwoordigt, evenals bekwaam motorisch leren over meerdere trainingssessies (tussen-sessie) die de trage leercomponent en consolidatie van de geleerde taak vertegenwoordigen. Dit gedragsparadigma verhoogt de mate van moeilijkheid en complexiteit van de motorische vaardigheidstask door twee kenmerken: Ten eerste heroriënteert het dier zijn lichaam voorafgaand aan elke pellet-retrieval, waardoor vernieuwde oriëntatie wordt gedwongen en het uitvoeren van bewegingen vanuit dezelfde hoek wordt voorkomen. Ten tweede worden pellets vastgegrepen van een verticale paal die overeenkomt met de diameter van de pellet en die voor de kooi wordt geplaatst. Dit vereist een nauwkeurige greep voor succesvolle pellet-retrieval en voorkomt dus eenvoudig trekken van de pellet naar het dier toe. In combinatie met nieuwe genetica, beeldvorming en elektrofysiologische technologieën zal deze gedragsmethode helpen om de morfologische, anatomische en moleculaire grondslagen van motorisch leren en geheugen te begrijpen.

Succesvolle motorische vaardigheid overname wordt alleen bereikt door de vaste praktijk. Ondanks zorgvuldige afweging van alle aspecten, waarvan sommige ratten niet de taak (figuur 2) leren. Deze &quot;niet-lerende missen ofwel motivatie resulteert in weinig of afwezige pogingen pellets retrieval vanaf de start van het experiment of algemeen verliezen interesse bereiken van de pellets waardoor continu mislukte pogingen. Daarentegen, sommige dieren vertonen agressief en over-gemotiveerd gedrag resulteert...

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

Movements are the main measurable output of central nervous system function. Developing behavioral paradigms that allow detailed analysis of motor ...

Het algemene doel van deze procedure is om de acquisitie van een complexe reiktaak met vier ledematen te bestuderen en de analyse van de twee fasen van leren binnen een sessie en leren tussen sessies uit te voeren. Dit wordt bereikt door het dier eerst te laten wennen aan de experimentator en de leeromgeving. De tweede stap is om de rat te leren haar lichaam opnieuw uit te lijnen voorafgaand aan elke terughaling van een voedselpellet met de tong.Vervolgens leert de rat hoe deze met de vier ledematen kan grijpen naar het suikerpellet dat op een voetstuk is geplaatst. Zodra de voorkeursvoorpoot is bepaald, wordt het voetstuk verschoven om de toegangshoek voor het grijpen van het pellet tijdens de trainingsperiode te optimaliseren; elke trial wordt gescoord als een succes, een val of een mislukking. Het belangrijkste voordeel van deze techniek ten opzichte van bestaande methoden, zoals de klassieke single palate reaching task, is dat de moeilijkheidsgraad van het motorisch leren wordt verhoogd, waardoor het onderzoek naar complexere vreemde bewegingen mogelijk wordt.Een visuele demonstratie van deze methode is essentieel, aangezien de verschillende stappen moeilijk uit te leggen zijn in een manuscript; door de individuele stappen te zien, te horen en te lezen, kan de techniek vollediger worden uitgelegd. Om de dieren voor het experiment voor te bereiden, moeten ze dagelijks gedurende ten minste vijf dagen worden gehanteerd; voorafgaand aan de experimenten moeten deze sessies 10 tot 15 minuten per dier duren. Benut deze gelegenheid om ze te wegen.Laat de dieren bij het eerste contact eerst wennen aan het feit dat uw hand in hun kooi is. Til het dier vervolgens voorzichtig en op een veilige manier op. Weeg elk dier om het basislichaamsgewicht vast te stellen voorafgaand aan de voedseldeprivatie.Begin drie dagen voordat de pre-training start, tijdens de habituatieperiode, met het uithongeringsprotocol. Geef de ratten slechts 0,05 gram standaardvoeding per gram lichaamsgewicht. De dagelijkse toegang tot water mag niet worden beperkt.Zorg ervoor dat elke rat niet meer dan 10% van zijn lichaamsgewicht verliest tijdens de periode van voedselrestrictie. Indien meerdere dieren in één kooi worden gehouden, zal het waarschijnlijk noodzakelijk zijn om ze afzonderlijk te voeren, zodat het dominante dier niet al het voedsel opeet. Om de rat te laten wennen aan het grijpapparaat, wordt deze vijf dagen vóór de start van de pre-training in de trainingsbox geplaatst, met dagelijkse sessies van 10 tot 15 minuten.Plaats daarnaast enkele korrels in de trainingsbox om het dier te laten wennen aan de geur en smaak ervan. Maak tot slot de trainingsbox schoon tussen de blootstelling aan elk dier. Mannelijke en vrouwelijke ratten moeten in aparte ruimtes worden getraind.De trainingsruimte moet rustig en stil zijn. Bij voorkeur worden mannelijke en vrouwelijke ratten niet in dezelfde studie gecombineerd. Nadat de ratten gewend zijn geraakt aan de trainingsbox, kan de pre-training worden gestart.Plaats elke rat terug in de kooi en leg een suikerpellet op de schuif voor de opening van de gleuf, zodat het dier deze met de tong kan bereiken. Leer de rat vervolgens om ofwel naar de achterkant van de kooi te rennen en terug te keren naar de opening van de gleuf voor het volgende pellet, of om achteruit te stappen en om zijn eigen toegang draaien om een volgend pellet te verkrijgen.Laat de rat de kooi verkennen tijdens de uitvoering van deze taak. Als de rat dit niet correct doet, tik dan voorzichtig met een pincet tegen de achterkant van de kooi om de aandacht te trekken. Zodra de rat naar de achterkant van de kooi gaat, tikt u voorzichtig tegen de voorkant van de kooi om de aandacht te trekken.Terug naar de opening van de sleuf. Deze stap vereist geduld, Pal. Het terughalen met de tong is in dit stadium cruciaal en meestal de voorkeursmethode van het dier.Een poging tot het ophalen van pellets tijdens de pre-trainingsperiode is D. Voor de exclusiecriteria wordt het aanleren van de taak gedefinieerd als het moment waarop de rat deze een bepaald aantal keer binnen een tijdspanne kan uitvoeren, zoals 50 tong-pellet-ophalingen binnen 15 minuten; train elke rat dagelijks tot een uur lang totdat aan de criteria is voldaan. Ratten die de taak niet aanleren, kunnen gewoonlijk binnen enkele dagen van de pre-training worden geïdentificeerd. Deze moeten tijdens de pre-training uit de studie worden uitgesloten.Het is belangrijk om de ratten te blijven laten vasten. Zij moeten vrije toegang tot water behouden en hun gewicht moet dagelijks worden gecontroleerd. Vervang voor het aanleren van de taak de schuif voor de trainingsbox door een voetstuk.Plaats het pellet vervolgens op het voetstuk, dat zich 1,5 centimeter van het venster bevindt, zodat het niet met de tong maar alleen met een voorpoot kan worden bereikt. Om het dier te leren hoe het het pellet moet grijpen, brengt u het pellet met een pincet dicht bij de bek van de rat en trekt u het vervolgens terug. Wanneer de rat zijn tong uitsteekt en probeert het pellet te likken, blijft u de rat op deze manier uitlokken totdat hij zich uitstrekt.Zijn voorpoot om het pellet vast te pakken. Tijdens de eerste 10 reikpogingen wordt het voetstuk in het midden van de gleufoppening geplaatst om de pootvoorkeur te bepalen. Als zeven of meer van de eerste 10 pogingen met dezelfde voorpoot worden voltooid, wordt die poot beschouwd als de voorkeurspoot; als deze drempelwaarde niet wordt bereikt, wordt het onderzoek voortgezet in opeenvolgende blokken van 10 pogingen totdat er een voorkeur zichtbaar is.Een voorkeur moet ook worden vastgesteld tussen 10 proefblokken en dit gebeurt over het algemeen na het bepalen van de voorkeur. Verschuif het voetstuk naar de raamrand tegenover het voorkeurslidmaat, zodat het dier een betere toegangshoek tot het palet heeft. Registreer bij elke pelletpresentatie met het voorkeurslidmaat of er sprake is van een succes, een val of een mislukking.Een 'drop' omvat een succesvolle greep gevolgd door het verlies ervan. Een succes treedt op wanneer de rat het pellet succesvol vastgrijpt en naar de mond brengt om het pellet uiteindelijk op te eten. Voer één sessie per dag uit.Gebruik een limiet voor het aantal pogingen en een tijdslimiet om de sessieduur te definiëren. Beëindig de sessie bijvoorbeeld na 150 pelletgrepen of na een uur, afhankelijk van wat het eerst voorkomt. Precisie en fijnafstemming kunnen worden bepaald door de analyse van het succes van een rat bij de eerste poging om een pellet op te halen.Succes bij de eerste poging vindt alleen plaats wanneer de rat één enkele monolithische beweging maakt. Noteer dit type succes altijd wanneer er geen sprake is van onderbreking, aarzeling of herhaling van een individuele bewegingscomponent. Tijdens het aanleren van de motorische vaardigheid is het belangrijk om de ratten te blijven laten vasten.Net als bij de pre-training mag de toegang tot water nooit worden beperkt en moet elke rat dagelijks worden gewogen. Hoewel veel ratten de taak aanleren, falen sommige; zij kunnen ongemotiveerd zijn of hun interesse verliezen. Na meerdere mislukkingen kunnen ze te gehaast en agressief worden om de taak nog te kunnen aanleren.Er zijn ook ratten die aanvankelijk succes vertonen, maar vervolgens hun vermogen tot verbetering verliezen of zelfs een afname in succes vertonen. Succes kan worden gedefinieerd in twee fasen. In de eerste trainingssessie wordt gewoonlijk een initiële snelle leercomponent waargenomen die de primaire acquisitie vertegenwoordigt.De tweede fase bestaat uit bekwaam motorisch leren, wat meer tijd in beslag neemt en de consolidatie van de aangeleerde taak over meerdere sessies vertegenwoordigt. Ratten hebben een wisselend aantal dagen nodig om dit niveau van leren te bereiken, wat resulteert in gemiddelde curven die niet geheel vloeiend zijn. Een andere uiting van succesvol motorisch leren is te zien in de fijnafstemming van het motorische plan.In elke trainingssessie kan de fractie pellets die bij een eerste poging worden opgehaald, vergeleken met alle succesvolle pogingen, dit soort motorisch leren meten. Tijdens het uitvoeren van deze procedure is het belangrijk om rustig te blijven, een comfortabele en geluidsarme omgeving te bieden tijdens de sessies, en de dieren op een voedingsbeperking te plaatsen terwijl hun gewicht wordt gemonitord. Deze procedure kan worden gecombineerd met andere methoden, zoals behandeling met specifieke geneesmiddelen, verschillende beeldvormingstechnieken, elektrofysiologie of genetische modificaties.Deze veelvoud aan experimentele combinaties biedt een goede basis voor een beter begrip van motorisch leren.

acquisition-of-a-high-precision-skilled-forelimb-reaching-task-in-rats

Research

JoVE Journal

Behavior

Gedrag

De geschoolde bereiken van schaal verdeelt de beweging door een voorpoot in een bereik voor voedsel te handelen in samengestelde elementen die elk worden geëvalueerd met een drie-punts schaal. De rating schaal is beschreven voor een normale rat en kan worden toegepast in de richting van de evaluatie van neurologische motorische stoornissen.

De structuur van Skilled voorpoot bereiken in het Rat: een beweging Rating Scale

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

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

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

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

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

We zien hoe objectieve maatstaf kan worden toegepast in de schaal toegepast rubberhand paradigma illusie. Deze maatregel wordt verkregen door het modificeren van de gevestigde crossmodaal congruentie taak. Deze taak toe het onderzoek van multi-processen die cruciaal zijn voor modulaties van het lichaam representaties zoals in de rubberen hand-illusie zijn.

De crossmodaal Congruentie Taak als een middel om een ​​doelstelling Behavioral Meet verkrijgen in de Rubber Hand Illusion Paradigm

Leer een hoogprecisie voorpootbereiktaak bij ratten voor motorisch lerenonderzoek. Deze methode analyseert leerfases binnen en tussen sessies om complexe bewegingspatronen te bestuderen.

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

Meer video's verkennen