Beoordeling van handigheid met reiktaken
Bereiktaken worden gebruikt in het veld van gedragsneurowetenschap om voorpootdextéritéit en motorisch leren te beoordelen. Dieren worden gemotiveerd om te reiken naar smakelijk voedsel, zoals pasta of zaden. Richten, grijpen, breken en ophalen zijn enkele nieuwe vaardigheden die dieren verwerven en verfijnen tijdens het leren van deze taken.
Deze video behandelt de redenen waarom gedragsneurowetenschappers bekwaam reiken bestuderen en bespreekt een protocol voor het uitvoeren van reikexperimenten. Ten slotte zal de video ook enkele specifieke gedragsexperimenten bespreken die bekwaam voorpootgebruik omvatten in verschillende modellen van hersenletsel.
Voordat we ingaan op het reiktakenprotocol, laten we het hebben over voorpootgebruik, wat is wat reiktaken meten. Knaagdieren hebben extreem wendbare voorpoten, die ze op een manier gebruiken die vergelijkbaar is met hoe wij onze handen gebruiken. Reiktaken stellen wetenschappers in staat om waar te nemen hoe knaagdieren hun poten gebruiken om voedselstukken te grijpen en op te halen. Dit biedt een kwantitatief meetbaar bewijs van voorpootdextéritéit.
Deze taken vereisen dat dieren nieuwe reeksen bewegingen leren, zoals flexie en extensie, pronatie en supinatie en rotatie.
Dit motorisch leren is geassocieerd met activering van specifieke delen van de hersenen. Neurale signalen voor grove, evenals fijne, motorische vaardigheden worden geïnitieerd in motorische gebieden bestaande uit primaire motorische en premotorische cortex, en gestuurd via het ruggenmerg naar de geschikte spieren, die gewenste bewegingen produceren.
Knaagdieren zijn een goed model voor translationele motorische studies omdat hun motorische systeem op een vergelijkbare manier is georganiseerd als dat van mensen. Schade aan deze motorische gebieden verstoort het handgebruik bij mensen en voorpootgebruik bij knaagdieren, het laatste kan worden gemeten met reiktaken.
Nu je weet waarom wetenschappers reiktaken gebruiken, laten we eens kijken hoe deze studies worden uitgevoerd. Voorafgaand aan het testen, moeten dieren worden gehanteerd en blootgesteld aan het apparaat en voedselbeloningen, om stress en angstreacties te beperken. Gewoonlijk krijgen dieren een beperkt dieet, met voedsel geboden aan het einde van dagelijkse reiktrainingssessies. Dit zorgt ervoor dat de dieren niet verzadigd zijn op het moment van testen.
Reiktaken worden uitgevoerd in een speciaal ontworpen kamer met drie spleten. Laten we het hebben over de taak waarbij knaagdieren naar zaden reiken. Voor dit type experiment wordt de centrale spleet gebruikt om de ledemaatvoorkeur te bepalen en dit proces wordt shaping genoemd. Om dit te doen, worden muizen toegestaan om met beide ledematen een beperkt aantal keer in één sessie naar zaden te reiken. Shaping-sessies worden dagelijks uitgevoerd totdat dieren 70% van de tijd met één ledemaat preferentieel reiken. Vervolgens wordt hun voorkeursledemaat getraind om vakkundig naar individuele zaden te reiken die in de uitsparingen voor de zijspleten op de reikstap liggen. Elke reikpoging wordt geregistreerd als een succes, een val of een mislukking. Reiktraining moet over vele dagen worden uitgevoerd om de dieren de taak te laten leren. Muizen bereiken over het algemeen binnen een paar dagen een plateau.
In gevallen waar dieren worden getraind om naar pasta te reiken in plaats van zaden, gebruikt de experimentator alleen de centrale spleet voor zowel training als testen. De pastamatrix, een plastic blok met gaten die de volledige diepte doorboren, wordt gevuld met droge pasta en voor de kamer geplaatst. De voorkeursledemaat wordt bepaald door muizen toe te staan om met beide ledematen te reiken. Vervolgens wordt training uitgevoerd door slechts de helft van de matrix te vullen tegenover de voorkeursledemaat. Het aantal en de locatie van pastastukken die per reiksessie worden gebroken, worden geregistreerd. In de loop van een paar weken leren muizen grotere en verdere delen van de matrix te verwijderen.
Nu we het basisprotocol voor het testen van voorpootgebruik hebben besproken, laten we enkele huidige experimenten bespreken die deze taken gebruiken.
Reikgedrag is aanzienlijk aangetast na een beroerte en het type revalidatietraining kan van invloed zijn op hoe goed het door de beroerte aangetaste ledemaat zijn functie herwint. Hier laten wetenschappers zien dat in een muismodel van een beroerte, compensatoir trainen met het niet-parese of 'goede' ledemaat de capaciteit van het parese of'slechte' ledemaat om reikcapaciteit te herwinnen, aantast. Direct trainen van het parese ledemaat resulteert echter in verbeteringen na verloop van tijd na een beroerte.
Naast reiktests zijn er andere tests van voorpootgebruik bij knaagdieren, zoals pasta- of ontbijtgranenverwerkingstests die verschillende, meer gevarieerde maatregelen van voorpootdextéritéit bieden. Na een beroerte vertonen knaagdieren tekorten in pootbewegingen die worden gebruikt om pasta tijdens het eten te hanteren. In een model van ruggenmergletsel worden ontbijtgranenverwerkingspatronen, inclusief voorpootcontact, polsbewegingen en vingercontact, veranderd.
Vergelijkbaar met reiktaken bij knaagdieren, kan de aangepaste Brinkman-bord worden gebruikt om handdextéritéit te testen bij niet-menselijke primaten. In deze test grijpen apen voedselkorrels die in gaten op een schuin bord worden geplaatst. Na een ruggenmergletsel die het gebruik van een arm belemmert, neemt het aantal korrels dat door de aangedane hand wordt opgehaald af en verbetert niet na verloop van tijd. In tegenstelling hiermee neemt na een beroerte in de motorische cortex het aantal korrels dat door de aangedane hand wordt opgehaald aanvankelijk af, maar verbetert na verloop van tijd.
Je hebt zojuist de introductie van JoVE tot reiktaken bekeken. Deze video behandelde de principes en neurale correlaten geassocieerd met bekwaam voorpootgebruik, het algemene protocol voor het uitvoeren van reiktests en enkele experimenten met beoordeling van voorpoo
Bereiktaken worden gebruikt in de gedragsneurowetenschap om motorisch leren en behendigheid van de voorpoten te onderzoeken. Net als mensenhanden hebb…
Bereiktaken worden gebruikt in het veld van gedragsneurowetenschap om voorpootdextéritéit en motorisch leren te beoordelen. Dieren worden gemotiveerd om te reiken naar smakelijk voedsel, zoals pasta of zaden. Richten, grijpen, breken en ophalen zijn enkele nieuwe vaardigheden die dieren verwerven en verfijnen tijdens het leren van deze taken.
Deze video behandelt de redenen waarom gedragsneurowetenschappers bekwaam reiken bestuderen en bespreekt een protocol voor het uitvoeren van reikexperimenten. Ten slotte zal de video ook enkele specifieke gedragsexperimenten bespreken die bekwaam voorpootgebruik omvatten in verschillende modellen van hersenletsel.
Voordat we ingaan op het reiktakenprotocol, laten we het hebben over voorpootgebruik, wat is wat reiktaken meten. Knaagdieren hebben extreem wendbare voorpoten, die ze op een manier gebruiken die vergelijkbaar is met hoe wij onze handen gebruiken. Reiktaken stellen wetenschappers in staat om waar te nemen hoe knaagdieren hun poten gebruiken om voedselstukken te grijpen en op te halen. Dit biedt een kwantitatief meetbaar bewijs van voorpootdextéritéit.
Deze taken vereisen dat dieren nieuwe reeksen bewegingen leren, zoals flexie en extensie, pronatie en supinatie en rotatie.
Dit motorisch leren is geassocieerd met activering van specifieke delen van de hersenen. Neurale signalen voor grove, evenals fijne, motorische vaardigheden worden geïnitieerd in motorische gebieden bestaande uit primaire motorische en premotorische cortex, en gestuurd via het ruggenmerg naar de geschikte spieren, die gewenste bewegingen produceren.
Knaagdieren zijn een goed model voor translationele motorische studies omdat hun motorische systeem op een vergelijkbare manier is georganiseerd als dat van mensen. Schade aan deze motorische gebieden verstoort het handgebruik bij mensen en voorpootgebruik bij knaagdieren, het laatste kan worden gemeten met reiktaken.
Nu je weet waarom wetenschappers reiktaken gebruiken, laten we eens kijken hoe deze studies worden uitgevoerd. Voorafgaand aan het testen, moeten dieren worden gehanteerd en blootgesteld aan het apparaat en voedselbeloningen, om stress en angstreacties te beperken. Gewoonlijk krijgen dieren een beperkt dieet, met voedsel geboden aan het einde van dagelijkse reiktrainingssessies. Dit zorgt ervoor dat de dieren niet verzadigd zijn op het moment van testen.
Reiktaken worden uitgevoerd in een speciaal ontworpen kamer met drie spleten. Laten we het hebben over de taak waarbij knaagdieren naar zaden reiken. Voor dit type experiment wordt de centrale spleet gebruikt om de ledemaatvoorkeur te bepalen en dit proces wordt shaping genoemd. Om dit te doen, worden muizen toegestaan om met beide ledematen een beperkt aantal keer in één sessie naar zaden te reiken. Shaping-sessies worden dagelijks uitgevoerd totdat dieren 70% van de tijd met één ledemaat preferentieel reiken. Vervolgens wordt hun voorkeursledemaat getraind om vakkundig naar individuele zaden te reiken die in de uitsparingen voor de zijspleten op de reikstap liggen. Elke reikpoging wordt geregistreerd als een succes, een val of een mislukking. Reiktraining moet over vele dagen worden uitgevoerd om de dieren de taak te laten leren. Muizen bereiken over het algemeen binnen een paar dagen een plateau.
In gevallen waar dieren worden getraind om naar pasta te reiken in plaats van zaden, gebruikt de experimentator alleen de centrale spleet voor zowel training als testen. De pastamatrix, een plastic blok met gaten die de volledige diepte doorboren, wordt gevuld met droge pasta en voor de kamer geplaatst. De voorkeursledemaat wordt bepaald door muizen toe te staan om met beide ledematen te reiken. Vervolgens wordt training uitgevoerd door slechts de helft van de matrix te vullen tegenover de voorkeursledemaat. Het aantal en de locatie van pastastukken die per reiksessie worden gebroken, worden geregistreerd. In de loop van een paar weken leren muizen grotere en verdere delen van de matrix te verwijderen.
Nu we het basisprotocol voor het testen van voorpootgebruik hebben besproken, laten we enkele huidige experimenten bespreken die deze taken gebruiken.
Reikgedrag is aanzienlijk aangetast na een beroerte en het type revalidatietraining kan van invloed zijn op hoe goed het door de beroerte aangetaste ledemaat zijn functie herwint. Hier laten wetenschappers zien dat in een muismodel van een beroerte, compensatoir trainen met het niet-parese of 'goede' ledemaat de capaciteit van het parese of'slechte' ledemaat om reikcapaciteit te herwinnen, aantast. Direct trainen van het parese ledemaat resulteert echter in verbeteringen na verloop van tijd na een beroerte.
Naast reiktests zijn er andere tests van voorpootgebruik bij knaagdieren, zoals pasta- of ontbijtgranenverwerkingstests die verschillende, meer gevarieerde maatregelen van voorpootdextéritéit bieden. Na een beroerte vertonen knaagdieren tekorten in pootbewegingen die worden gebruikt om pasta tijdens het eten te hanteren. In een model van ruggenmergletsel worden ontbijtgranenverwerkingspatronen, inclusief voorpootcontact, polsbewegingen en vingercontact, veranderd.
Vergelijkbaar met reiktaken bij knaagdieren, kan de aangepaste Brinkman-bord worden gebruikt om handdextéritéit te testen bij niet-menselijke primaten. In deze test grijpen apen voedselkorrels die in gaten op een schuin bord worden geplaatst. Na een ruggenmergletsel die het gebruik van een arm belemmert, neemt het aantal korrels dat door de aangedane hand wordt opgehaald af en verbetert niet na verloop van tijd. In tegenstelling hiermee neemt na een beroerte in de motorische cortex het aantal korrels dat door de aangedane hand wordt opgehaald aanvankelijk af, maar verbetert na verloop van tijd.
Je hebt zojuist de introductie van JoVE tot reiktaken bekeken. Deze video behandelde de principes en neurale correlaten geassocieerd met bekwaam voorpootgebruik, het algemene protocol voor het uitvoeren van reiktests en enkele experimenten met beoordeling van voorpoo
Bereiktaken worden gebruikt in het veld van gedragsneurowetenschap om voorpootdextéritéit en motorisch leren te beoordelen. Dieren worden gemotiveerd om te reiken naar smakelijk voedsel, zoals pasta of zaden. Richten, grijpen, breken en ophalen zijn enkele nieuwe vaardigheden die dieren verwerven en verfijnen tijdens het leren van deze taken.
Deze video behandelt de redenen waarom gedragsneurowetenschappers bekwaam reiken bestuderen en bespreekt een protocol voor het uitvoeren van reikexperimenten. Ten slotte zal de video ook enkele specifieke gedragsexperimenten bespreken die bekwaam voorpootgebruik omvatten in verschillende modellen van hersenletsel.
Voordat we ingaan op het reiktakenprotocol, laten we het hebben over voorpootgebruik, wat is wat reiktaken meten. Knaagdieren hebben extreem wendbare voorpoten, die ze op een manier gebruiken die vergelijkbaar is met hoe wij onze handen gebruiken. Reiktaken stellen wetenschappers in staat om waar te nemen hoe knaagdieren hun poten gebruiken om voedselstukken te grijpen en op te halen. Dit biedt een kwantitatief meetbaar bewijs van voorpootdextéritéit.
Deze taken vereisen dat dieren nieuwe reeksen bewegingen leren, zoals flexie en extensie, pronatie en supinatie en rotatie.
Dit motorisch leren is geassocieerd met activering van specifieke delen van de hersenen. Neurale signalen voor grove, evenals fijne, motorische vaardigheden worden geïnitieerd in motorische gebieden bestaande uit primaire motorische en premotorische cortex, en gestuurd via het ruggenmerg naar de geschikte spieren, die gewenste bewegingen produceren.
Knaagdieren zijn een goed model voor translationele motorische studies omdat hun motorische systeem op een vergelijkbare manier is georganiseerd als dat van mensen. Schade aan deze motorische gebieden verstoort het handgebruik bij mensen en voorpootgebruik bij knaagdieren, het laatste kan worden gemeten met reiktaken.
Nu je weet waarom wetenschappers reiktaken gebruiken, laten we eens kijken hoe deze studies worden uitgevoerd. Voorafgaand aan het testen, moeten dieren worden gehanteerd en blootgesteld aan het apparaat en voedselbeloningen, om stress en angstreacties te beperken. Gewoonlijk krijgen dieren een beperkt dieet, met voedsel geboden aan het einde van dagelijkse reiktrainingssessies. Dit zorgt ervoor dat de dieren niet verzadigd zijn op het moment van testen.
Reiktaken worden uitgevoerd in een speciaal ontworpen kamer met drie spleten. Laten we het hebben over de taak waarbij knaagdieren naar zaden reiken. Voor dit type experiment wordt de centrale spleet gebruikt om de ledemaatvoorkeur te bepalen en dit proces wordt shaping genoemd. Om dit te doen, worden muizen toegestaan om met beide ledematen een beperkt aantal keer in één sessie naar zaden te reiken. Shaping-sessies worden dagelijks uitgevoerd totdat dieren 70% van de tijd met één ledemaat preferentieel reiken. Vervolgens wordt hun voorkeursledemaat getraind om vakkundig naar individuele zaden te reiken die in de uitsparingen voor de zijspleten op de reikstap liggen. Elke reikpoging wordt geregistreerd als een succes, een val of een mislukking. Reiktraining moet over vele dagen worden uitgevoerd om de dieren de taak te laten leren. Muizen bereiken over het algemeen binnen een paar dagen een plateau.
In gevallen waar dieren worden getraind om naar pasta te reiken in plaats van zaden, gebruikt de experimentator alleen de centrale spleet voor zowel training als testen. De pastamatrix, een plastic blok met gaten die de volledige diepte doorboren, wordt gevuld met droge pasta en voor de kamer geplaatst. De voorkeursledemaat wordt bepaald door muizen toe te staan om met beide ledematen te reiken. Vervolgens wordt training uitgevoerd door slechts de helft van de matrix te vullen tegenover de voorkeursledemaat. Het aantal en de locatie van pastastukken die per reiksessie worden gebroken, worden geregistreerd. In de loop van een paar weken leren muizen grotere en verdere delen van de matrix te verwijderen.
Nu we het basisprotocol voor het testen van voorpootgebruik hebben besproken, laten we enkele huidige experimenten bespreken die deze taken gebruiken.
Reikgedrag is aanzienlijk aangetast na een beroerte en het type revalidatietraining kan van invloed zijn op hoe goed het door de beroerte aangetaste ledemaat zijn functie herwint. Hier laten wetenschappers zien dat in een muismodel van een beroerte, compensatoir trainen met het niet-parese of 'goede' ledemaat de capaciteit van het parese of'slechte' ledemaat om reikcapaciteit te herwinnen, aantast. Direct trainen van het parese ledemaat resulteert echter in verbeteringen na verloop van tijd na een beroerte.
Naast reiktests zijn er andere tests van voorpootgebruik bij knaagdieren, zoals pasta- of ontbijtgranenverwerkingstests die verschillende, meer gevarieerde maatregelen van voorpootdextéritéit bieden. Na een beroerte vertonen knaagdieren tekorten in pootbewegingen die worden gebruikt om pasta tijdens het eten te hanteren. In een model van ruggenmergletsel worden ontbijtgranenverwerkingspatronen, inclusief voorpootcontact, polsbewegingen en vingercontact, veranderd.
Vergelijkbaar met reiktaken bij knaagdieren, kan de aangepaste Brinkman-bord worden gebruikt om handdextéritéit te testen bij niet-menselijke primaten. In deze test grijpen apen voedselkorrels die in gaten op een schuin bord worden geplaatst. Na een ruggenmergletsel die het gebruik van een arm belemmert, neemt het aantal korrels dat door de aangedane hand wordt opgehaald af en verbetert niet na verloop van tijd. In tegenstelling hiermee neemt na een beroerte in de motorische cortex het aantal korrels dat door de aangedane hand wordt opgehaald aanvankelijk af, maar verbetert na verloop van tijd.
Je hebt zojuist de introductie van JoVE tot reiktaken bekeken. Deze video behandelde de principes en neurale correlaten geassocieerd met bekwaam voorpootgebruik, het algemene protocol voor het uitvoeren van reiktests en enkele experimenten met beoordeling van voorpoo
View the full transcript and gain access to JoVE Science Education videos
Q1: Why do behavioral neuroscientists use reaching tasks to study motor function?
Reaching tasks provide a quantifiable measure of forepaw dexterity in rodents, allowing scientists to observe how animals grasp and retrieve food pieces. These tasks measure motor learning and the acquisition of novel movement sequences like flexion, extension, pronation, and supination. Since rodents' motor systems are organized similarly to humans', reaching tasks enable translational research on how brain damage affects motor control in both species.
Q2: What preparation steps are necessary before conducting a reaching task experiment?
Animals should be handled and exposed to the apparatus and food rewards to limit stress and fear responses. Rodents are typically maintained on a restricted diet, with food provided only at the end of daily training sessions. This ensures animals are motivated and not sated during testing, optimizing their performance and engagement with the reaching task.
Q3: How does the shaping process work in seed-based reaching tasks?
Shaping determines limb preference by allowing mice to reach for seeds with both limbs for a limited number of times per session. Daily shaping sessions continue until animals exhibit preferential reaching with one limb 70% of the time. Once preference is established, the preferred limb is trained to skillfully reach for individual seeds placed in divets on the side slits of the reaching stage.
Q4: What is the difference between pasta and seed-based reaching protocols?
Seed-based tasks use three slits to determine limb preference and train the preferred limb on individual seeds. Pasta-based tasks use only the central slit for both training and testing, with a plastic matrix filled with dry pasta. Mice learn to clear larger and more distant portions of the matrix over weeks, with experimenters recording the number and location of pasta pieces broken per session.
Q5: How does direct training of the affected limb compare to compensatory training after stroke?
In mouse stroke models, compensatory training with the non-paretic limb actually impairs the paretic limb's ability to regain reaching function. Conversely, directly training the paretic limb results in measurable improvements over time. This finding demonstrates that targeted rehabilitation of the injured limb is more effective than relying on the unaffected limb for recovery.
Q6: How do spinal cord injuries and strokes differently affect forelimb dexterity in animal models?
After spinal cord injury, rodents show altered cereal handling patterns including changes in forepaw contact, wrist movements, and digit contact. In non-human primates with spinal cord injury, pellet retrieval by the affected hand decreases and does not improve over time. However, after motor cortex stroke, pellet retrieval initially decreases but improves over time, suggesting different recovery mechanisms between injury types.
Q7: What neural pathways control the motor movements required for skilled reaching?
Neural signals for gross and fine motor skills originate in motor areas consisting of primary motor and premotor cortices. These signals travel via the spinal cord to appropriate muscles, producing desired movements. Damage to these motor areas disrupts hand use in humans and forepaw use in rodents, which can be measured and assessed using reaching tasks.
Hoofdstukken in deze video
0:00
Overview
0:51
Principles and Neurobiology of Skilled Forelimb Use
2:13
Generalized Protocol
4:28
Applications
6:21
Summary