Zadanie supinacji gałki: półautomatyczna metoda oceny funkcji kończyn przednich u szczurów

Ogólnym celem tego zadania behawioralnego jest wyszkolenie szczurów w obracaniu gałki od dłoni w dół do dłoni w górę, co nazywa się supinacją. To narzędzie służy do testowania funkcji układu motorycznego przed i po urazie lub interwencji. Opracowaliśmy to zadanie, aby przetestować funkcję korowo-rdzeniową u szczurów.

Odkryliśmy, że zadanie supinacji gałki jest bardziej wrażliwe na uraz korowo-rdzeniowy niż obecne zadania zręcznościowe, takie jak sięganie po śrut. To zadanie jest częściowo zautomatyzowane, dzięki czemu jest ilościowe, obiektywne i ma wysoką przepustowość. Określając ilościowo supinację, zadanie mierzy klinicznie ważny ruch, który ocenia ważną ścieżkę neuronalną.

Procedurę zademonstruje Thelma Bethea, kierownik naszego laboratorium i technik badawczy. Przez cały czas trwania protokołu trenuj szczury dwa razy dziennie, raz rano i raz po południu, z co najmniej godzinnymi przerwami między sesjami. Zacznij od przyzwyczajenia szczurów, aby zapoznać je z pudełkiem testowym i obsługą.

Najpierw skonfiguruj pudełko. Całkowicie wsuń pokrętło, naciskając strzałki w dół na automatycznym pozycjonerze. Następnie umieść szczura w pudełku behawioralnym na 15 minut.

Po 15 minutach dotykaj każdego szczura ręcznie przez co najmniej pięć minut, aby zapoznać szczura z eksperymentatorem. Powtarzaj to przez pięć dni przed kontynuacją eksperymentu. Kolejnym etapem jest stworzenie stowarzyszenia z nagrodą.

Celem jest wytrenowanie szczura, aby kojarzył przekręcanie gałki z nagrodą w postaci jedzenia. Najpierw otwórz oprogramowanie i wprowadź identyfikację szczura w polu Nazwa, a następnie ustaw scenę na K1: Knob Shaping No Pulley. Pozwala to na karmienie szczura, o ile przekręci pokrętło o więcej niż trzy stopnie podczas dwusekundowych okien nagród.

Następnie umieść szczura w polu behawioralnym i naciśnij Start, aby rozpocząć sesję. Zapoznaj szczura z korytem z nagrodami, ręcznie dozując dwie lub trzy granulki i stukając w bok pudełka, w którym znajduje się koryto z nagrodami. Gdy szczur pozna lokalizację nagrody, ręcznie dozuj granulkę tylko wtedy, gdy szczur porusza się przed otworem.

Spowoduje to skojarzenie nagrody z przysłoną. Gdy szczur niezawodnie przesunie się do otworu w oczekiwaniu na granulkę nagrody, kondycjonuj szczura do interakcji z manipulandum. Zachęć szczura do zaangażowania się w niego, umieszczając w pobliżu 45-miligramową kulkę.

Jeśli to nie zadziała, nałóż pył granulowany bezpośrednio na manipulandum. Jeśli szczur odsunie się od otworu, dotknij pola w pobliżu manipulandum, aby przekierować jego uwagę. Nagradzaj szczura tylko wtedy, gdy dotknie gałki rękami, a nie wtedy, gdy ugryzie lub dotknie nosa manipulandum.

Gdy szczur zdobędzie 10 kolejnych nagród, użyj strzałki w dół na automatycznym pozycjonerze, aby cofnąć manipulandum o 0,25 centymetra. Kontynuuj zmianę położenia manipulandum w krokach co 0,25 centymetra, aż znajdzie się w odległości 1,25 centymetra od otworu. Jest to ostateczny cel kojarzenia nagrody, a gdy szczur zrobi to w dwóch kolejnych sesjach, przechodzi do treningu z przeciwwagą.

Po pół godzinie treningu zakończ sesję, naciskając Stop w oprogramowaniu. Aby przygotować się do treningu z przeciwwagą, zacznij od umieszczenia trzygramowej przeciwwagi na manipulandum w punkcie mocowania w kształcie litery L. Następnie przełóż cięciwę przeciwwagi przez koło pasowe, aż przeciwwaga będzie swobodnie zwisać.

Aby uruchomić sesję, najpierw otwórz oprogramowanie, wprowadź imię szczura i ustaw scenę na K2: Knob Shaping Pulley. To sprawia, że manipulandum znajduje się 1,25 centymetra od otworu. Następnie włóż szczura do pudełka behawioralnego i naciśnij Start w oprogramowaniu, aby rozpocząć sesję.

Po 100 lub więcej udanych próbach zakończ sesję, naciskając przycisk Stop w oprogramowaniu. Gdy szczur zakończy dwie kolejne sesje z ponad 100 udanymi próbami, zwiększ masę przeciwwagi o jeden gram w następnej sesji. Postępując zgodnie z tym programem, stopniowo zwiększaj wagę do sześciu gramów w ciągu średnio sześciu sesji.

Podczas tego treningu konieczne jest, aby prawidłowy ruch supinacyjny został nagrodzony, a nieprawidłowy ruch supinacyjny został ukształtowany. Kształtowanie ruchu supinacji jest kontynuowane również w treningu podstawowym. Podczas korygowania zachowania supinacyjnego należy ręcznie ograniczyć ruch manipulandum i nagradzać dobre zachowanie supinacji, nawet jeśli się nie powiedzie, naciskając przycisk Feed na oprogramowaniu.

W tym momencie wytrenuj szczury, aby supinowały do kryteriów podstawowych, które w tym przypadku polegają na obróceniu pokrętła o 75 stopni z sześciogramową przeciwwagą ze wskaźnikiem sukcesu 75% lub większym. Po ustawieniu przeciwwagi należy skorzystać z opcji KSB4:Knob Training Median 75 Max w oprogramowaniu. Spowoduje to ustawienie początkowego progu na pięć stopni.

Ustawia minimalny próg trafienia na 15 stopni i ustawia maksymalny próg trafienia na 75 stopni. Oprogramowanie automatycznie zwiększy minimalny próg obracania pokrętła w oparciu o tożsamość szczura i jego przeszłe wyniki, więc wkład użytkownika jest w tym momencie zminimalizowany. Po 30 minutach przerwij sesję.

Po około 10 dniach lub 20 sesjach większość szczurów kończy etap adaptacyjny i jest w stanie przekręcić pokrętło do średniego kąta szczytowego 75 stopni lub większego. Po zakończeniu treningu podstawowego przejdź szczura do następnej fazy treningu, która jest obsługiwana przez etap oprogramowania K27:75 Degrees. Aby zakończyć sesje na tym etapie, naciśnij stop po 30 minutach lub 100 próbach, w zależności od tego, co nastąpi wcześniej.

Utrzymuj każdego szczura na tym etapie szkolenia, dopóki nie będzie w stanie ukończyć czterech kolejnych linii bazowych ze wskaźnikiem sukcesu 75% lub wyższym. Wytrenowany szczur może być następnie wykorzystany do eksperymentalnych manipulacji, wykorzystując to zadanie jako miarę funkcji kończyn przednich. Z puli 56 szczurów 75% nabyło początkowe zadanie.

Ten etap obejmował najbardziej praktyczne szkolenie. Następnie szczury przeszły do używania sześciogramowej przeciwwagi w siódmym dniu, a następnie spędziły 10 dni ucząc się obracać gałką z ogólną tendencją wzrostową kąta supinacji. Do 17 dnia większość szczurów odnotowała swoją pierwszą linię wyjściową, a jeśli szczur nie osiągnął wartości wyjściowej do 20 dnia, był usuwany z badania.

Szczur, któremu się nie powiodło, może wykazywać postęp przez kilka dni, ale nie będzie w stanie awansować z grupą, ponieważ nie pracuje z prawidłowym chwytem. W pierwszej trzeciej części treningu szczur może zacząć supinować, ale forma falowa jego działania może ujawnić, że wykonuje dwie tury, podczas gdy szczury, które odniosły sukces, potrzebują tylko jednego. W środkowej jednej trzeciej treningu normalny wzrost kąta piku od 20 do 50 stopni, który wiąże się ze zdefiniowaną krzywą pojedynczego szczytu, może wykazywać tylko marginalny wzrost kąta szczytowego u szczurów, które nie potrafią prawidłowo supinować.

W ostatniej trzeciej części treningu powinna pojawić się bardzo wyraźna forma pojedynczej fali; Jednak szczur, któremu się nie powiodło, może wykazywać kąt piku znacznie poniżej wymaganego kryterium sukcesu, oprócz wielu szczytów. Szczur, któremu się nie powiodło, może w końcu nauczyć się zadania, ale może to również zrobić z kompensacją bez supinacji, co sprawia, że szczur nie jest wskazany do stosowania w dalszych badaniach. Po obejrzeniu tego filmu powinieneś dobrze zrozumieć, jak trenować szczury do wykonywania supinacji kończyn przednich na początku badania i rozwiązywania problemów z nieprawidłowymi ruchami supinacji.

Pamiętaj, aby zachować czujność i spostrzegawczość, podczas gdy szczury uczą się supinacji. Korygowanie zachowań supinacyjnych na wczesnym etapie ma kluczowe znaczenie dla powodzenia tej procedury treningowej. Ogólnie rzecz biorąc, procedura ma być efektywna czasowo.

Gdy szczury osiągną linię bazową, eksperymentator musi tylko umieścić szczura w pudełku, uruchomić oprogramowanie, a następnie usunąć szczura po zakończeniu sesji. Oprócz tego filmu na naszej stronie internetowej laboratorium dostępnych jest kilka zasobów. Dziękuję i życzę powodzenia w eksperymentach.