Testy manipulacji nitkami vermicelli i capellini: proste ilościowe pomiary sprawności chwytnej przedniej łapy u szczurów i myszy

Niniejszy film prezentuje procedurę ilościowej oceny zaburzeń sprawności manualnej podczas manipulacji pożywieniem. U gryzoni każde zwierzę zostaje poddane ekspozycji na krótkie kawałki niegotowanego makaronu, najpierw w domowej klatce, a następnie w środowisku testowym. W środowisku testowym ruchy łap zwierzęcia są rejestrowane wideo. Podczas jedzenia makaronu, korekty wykonywane każdą łapą są identyfikowane i zliczane podczas analizy nagrania w zwolnionym tempie.

Podczas analizy wideo identyfikuje się nietypowe zachowania manipulacyjne. Zidentyfikowane wyniki wykazują zmiany w czterech obszarach związanych z niską sprawnością manualną po uszkodzeniu mózgu lub w procesie starzenia, poprzez kwantyfikację ruchów służących do manipulowania pokarmem podczas jedzenia. Cześć, jestem Kelly Tenet z laboratorium Teresy Jones w Katedrze Psychologii na Uniwersytecie Teksańskim w Austin, a ja jestem RNAi, również z laboratorium Jones.

Dzisiaj przedstawimy procedury testu manipulacji makaronem (Vermicelli Handling Test) u szczurów oraz testu manipulacji CAPI u myszy. Stosujemy te procedury w naszym laboratorium, aby badać, w jaki sposób zręczność w manipulowaniu pokarmem zmienia się po uszkodzeniu mózgu lub w procesie starzenia. Zapraszamy do oglądania.

Aby przygotować kawałki makaronu do testów, należy użyć markerem o bardzo cienkiej końcówce i za pomocą szablonu z brystolu zaznaczyć określone odstępy na makaronie typu vermicelli marek DeCheco, CAPI i Skinner. W przypadku capal należy stosować odstępy 0,86 centimeter, a w przypadku vermicelli odstępy 1,75 centimeter. Ułatwia to wizualizację ruchu nitki makaronu.

Podczas przygotowań należy za pomocą żyletki pokroić makaron capi na odcinki o długości 2,6 centymetra do użytku u myszy, a makaron vermicelli na odcinki o długości siedmiu centymetrów dla szczurów. Ponieważ marki makaronów różnią się teksturą i średnicą, co może wpływać na sposób manipulacji, zaleca się stosowanie makaronu z jednego źródła podczas powtórnych testów. Aby zniwelować reakcje neofobiczne i wypracować umiejętność manipulacji, należy wystawić zwierzęta na kawałki makaronu w ich klatkach domowych na kilka tygodni przed testami. Wystarczy od pięciu do 10 dni ekspozycji, z około czterema kawałkami na zwierzę przy każdym podaniu.

Nawet oswojone zwierzęta mogą stać się niechętne do jedzenia w obecności kamery. Z tego powodu należy umieścić kamerę przed obszarem testowym podczas jednej lub większej liczby sesji habituacji. Po zapoznaniu zwierząt z kawałkami makaronu, należy umieścić je w środowisku testowym i przyzwyczaić je do jedzenia w tym miejscu.

Zazwyczaj zwierzęta chętnie zjadają pastę w tych warunkach. Po przeprowadzeniu od trzech do pięciu sesji karmienia, gdy przygotowania zostaną zakończone, przejdźmy do sposobu przeprowadzania prób manipulacyjnych pastą u szczurów i myszy. Sesje testowe składają się z sekwencyjnych prób, w których podczas każdej z nich zjadany jest jeden fragment pasty.

Sesja zazwyczaj składa się z czterech do pięciu prób dla każdego szczura oraz trzech do czterech prób dla każdej myszy. Szczury zazwyczaj siedzą wyprostowane na tylnych łapach, aby jeść makaron, dzięki czemu pociągnięcia są najłatwiejsze do zaobserwowania. Przy ustawieniu kamery mniej więcej na poziomie podłogi komory pod lekkim kątem w górę, myszy mają tendencję do pochylania się do przodu i trzymania makaronu pod kątem.

W związku z tym komorę testową z otwartym dnem umieszcza się na lustrze. Kamerę ustawia się nieco powyżej poziomu dna i kieruje w dół, aby skupić się na odbiciu łap w lustrze. Przed rozpoczęciem nagrywania wideo do komory testowej należy włożyć kawałek makaronu.

Aby zainicjować jedzenie i ustawić zwierzę w odpowiednim polu widzenia kamery, zwierzę musi być zwrócone przodem do obiektywu, a powiększenie kamery powinno wynosić od 10 do 12 x. Aby móc zaobserwować poszczególne korekty w obrębie obu przednich łap oraz wszystkich palców, kostki obu łap powinny być widoczne w momencie, gdy zwierzę i kamera znajdą się w odpowiedniej pozycji przed rozpoczęciem pierwszej próby; należy zawiesić kawałek makaronu bezpośrednio przed zwierzęciem i rozpocząć nagrywanie. Przed rozpoczęciem jedzenia słyszalny jest każdy kęs kawałka makaronu.

Nagrywanie dźwięku jest zatem przydatne do weryfikacji spożycia pokarmu. Kontynuuj pozostałe próby. W ten sam sposób należy dążyć do zminimalizowania opóźnień między próbami, aby zwierzęta nie oddaliły się od optymalnej pozycji obserwacyjnej.

Przejdźmy teraz do sposobu przeprowadzania ilościowej analizy wideo czterech błędnych korekt (four poor adjustments) oraz czasu jedzenia. Analiza czterech błędnych korekt podczas jedzenia jest prostym pomiarem ilościowym, który jest czuły na lateralizowane deficyty po urazach OUN u szczurów oraz na zmiany związane z wiekiem u myszy. Podczas analizy odtwarzanie wideo jest spowolnione do około 50% czasu rzeczywistego lub, w razie potrzeby, stosuje się przewijanie klatka po klatce, aby zidentyfikować korekty. Kwantyfikowana część próby rozpoczyna się w momencie, gdy kawałek pasty zostaje po raz pierwszy umieszczony w pysku, a kończy się, gdy ostatnia część pasty zostaje zwolniona z porów i znika w pysku.

Korektę liczy się za każdym razem, gdy por zwalnia i ponownie styka się z poprzednim elementem. W przypadku ponownego utworzenia się uchwytu poru lub podczas wyprostu, zgięcia bądź odwiedzenia, a także odwiedzenia palców, każda korekta jest rejestrowana oddzielnie dla lewego i prawego poru. Korekt nie liczy się, gdy por przesuwa się po obiekcie bez ruchu palców lub zmiany pozycji uchwytu dłoni.

Ruchy pyska, gdy nie pozostaje on w kontakcie z kawałkiem paszy, również nie są liczone. Czas spożycia jest rejestrowany dla każdej próby, począwszy od momentu rozpoczęcia, a kończąc w chwili, gdy pasza znika w pysku. Jeśli zwierzę przerwie jedzenie, ale nadal trzyma kawałek paszy, czas przerwy jest odejmowany od czasu całkowitego; w przeciwnym razie próba jest pomijana w analizie.

Jeśli w dowolnym momencie spożywania pokarmu widok na pauzę zostanie zasłonięty lub jeśli zwierzę przełamie kawałek, ponieważ krótsze fragmenty zmieniają sposób manipulacji, myszy czasami upuszczają makaron podczas jedzenia, a po krótkiej przerwie podnoszą go i wznawiają spożywanie. Może to wynikać z rozproszenia uwagi lub częściowego nasycenia. Jeśli spożywanie zostanie szybko wznowione, nie pomijamy tych prób, lecz od całkowitego czasu jedzenia odejmujemy czas, w którym kawałki leżały na podłożu.

Pomiary uzyskane z analizy wideo obejmują średnią liczbę korekt na por, na kawałek, średni czas jedzenia jednego kawałka oraz tempo wprowadzania korekt. Przyjrzyjmy się teraz kilku nietypowym wzorcom manipulacji. Nietypowe wzorce manipulacji mogą pozwolić na rozróżnienie różnych typów uszkodzeń OUN i ujawnić zmiany związane z wiekiem.

Rejestrowanie tych zachowań jest przydatne jako analiza uzupełniająca. Zwierzęta nienaruszone zazwyczaj rozpoczynają jedzenie, znajdując jeden koniec makaronu nisko, a drugi w pobliżu pyska. POS zazwyczaj zajmują te same pozycje we wszystkich próbach.

W przypadku nietypowego zachowania zwierzę może zamienić położenie obu kończyn. Podczas jedzenia u zwierząt zdrowych kończyny przesuwają się w bardziej symetryczne pozycje obok siebie lub z palcami włożonymi pomiędzy nie, gdy kawałek pokarmu jest bardzo krótki. Niektóre zwierzęta z uszkodzeniami OUN nie będą w stanie tego zrobić i zamiast tego ustawią kończyny razem w symetrycznym chwycie, gdy kawałki są długie.

Dwa dodatkowe nietypowe zachowania u szczurów i myszy to brak kontaktu z kawałkiem makaronu w jednym z otworów przez dłuższy czas podczas jedzenia oraz używanie pyszczka do przeciągania makaronu przez otwory w celu jego repozycjonowania. Niektóre zachowania są uważane za nietypowe dla szczurów, ale typowe dla myszy, takie jak skulona postawa i upuszczanie makaronu po rozpoczęciu jedzenia. Jednak częstotliwość upuszczania makaronu u myszy może wzrosnąć po uszkodzeniu OUN, dlatego warto rejestrować częstotliwość tego zjawiska u obu gatunków.

Starsze myszy często wykonują manipulacje, które nie skutkują przesunięciem makaronu. Jest to liczone za każdym razem, gdy próba korekty wyraźnie nie prowadzi do zauważalnego przesunięcia makaronu do pyska. Teraz zaprezentujemy niektóre wyniki testów manipulacyjnych.

Analizy przeprowadzone u szczurów z uszkodzeniami sensoryczno-motorycznymi kory wskazują, że zwierzęta wykonują mniej korekt przy użyciu kończyny przeciwległej do uszkodzenia niż kończyny współstronnej. Jednostronne zamknięcie środkowej tętnicy mózgowej skutkuje zarówno zmniejszeniem liczby korekt wykonywanych kończyną przeciwległą, jak i zwiększeniem nietypowych zachowań manipulacyjnych. Analizy wideo u myszy wykazują, że zwierzęta w starszym wieku potrzebują więcej czasu na zjedzenie kawałków makaronu i wykonują więcej korekt, które nie prowadzą do przesunięcia makaronu do pyska, w porównaniu z młodymi dorosłymi myszami.

Właśnie pokazaliśmy Państwu, jak ilościowo oceniać zachowania związane z manipulowaniem makaronem u szczurów i myszy. Podczas wykonywania tej procedury ważne jest, aby pamiętać o sprawdzeniu zgodności między oceniającymi, aby upewnić się, że korekty położenia makaronu są prawidłowo identyfikowane. To wszystko.

Dziękujemy za obejrzenie materiału i życzymy powodzenia w przeprowadzaniu eksperymentów.