Name: Struktura umiejętnego sięgania kończynami przednimi u szczura: skala oceny ruchu (Wideo) | JoVE Journal
Uploaded: 2008-08-08T04:38:00.000+00:00
Duration: 12 min 6 s
Description: Poznaj metodę oceny ruchów kończynami przednimi u szczurów w zadaniach sięgania po pokarm. Skala trzypunktowa umożliwia standaryzowaną analizę funkcji motorycznych w badaniach neurologicznych.

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

Badania wspierane przez Natural Sciences and Engineering Research Council of Canada

Eksperyment polega na trenowaniu szczurów w sięganiu po pokarm, a następnie filmowaniu ruchów wykonywanych podczas tego procesu.
<ol>
<li>Szczury laboratoryjne szczepu Long Evans poddaje się łagodniemu ograniczeniu podaży pokarmu przez 10 dni, a następnie adaptuje do klatki wyposażonej w otwór, przez który mogą sięgać po granulki pokarmu. </li>
<li>Po około 10 dniach treningu szczury konsekwentnie wykonują ruch sięgania i wykazują preferencję jednej z łap. </li>
<li>Akt sięgania jest rejestrowany przy użyciu wysokiej prędkości migawki (1 000 f/sec) z kilku różnych perspektyw. </li>
<li>Następnie nagranie aktu sięgania jest analizowane poprzez odtwarzanie klatka po klatce. </li>
<li>Ruchy są opisane w towarzyszącym filmie.</li>
</ol>

<ol><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%5BTitle%5D)+AND+%22Bev.+Br.+Res%22%5BJournal%5D)">The structure of skilled forelimb reaching in the rat.</a> Bev. Br. Res. 41, 49-59 (1990).</li>
<li>Whishaw, I. Q., Kolb, B. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aWhishaw%2C+IQ+%22The+behavior+of+the+laboratory+rat%22">The behavior of the laboratory rat</a>. , Oxford Univ. Press. 162-170 (2005).</li>
</ol>

Poprzednie badania nad wykorzystaniem kończyn u szczura charakteryzowały ruch w kategoriach punktów końcowych, sukcesu lub niepowodzenia, bądź w kategoriach trajektorii kartezjańskiej łapy w kierunku celu. Niniejsze badanie opisuje ruch w kategoriach relacji między segmentami kończyn, innymi częściami ciała a celem.

struktura umiejętnego sięgania kończyną przednią u szczura: skala oceny ruchu

The Structure of Skilled Forelimb Reaching in the Rat: A Movement Rating Scale

Umięknione sięganie po pokarm jest ewolucyjnie dawnym aktem, który przejawia wiele gatunków zwierząt, w tym przedstawiciele siostrzanych kladów gryzoni i naczelnych. W filmie opisano sytuację testową, która pozwala na filmowanie powtarzalnych aktów sięgania po pokarm przez szczura poddanego lekkiej deprywacji pokarmowej. Szczur jest trenowany, aby przez szczelinę w klatce z blokadą sięgać po pellet pokarmowy, który chwyta, a następnie umieszcza w pyszczku w celu spożycia. Sięgnięcie jest realizowane głównie poprzez ruchy kończyny sterowane proksymalnie, natomiast ruchy dystalne kończyny służą do pronacji łapy, chwytania pokarmu i jego uwalniania do pyszczka. Każde sięgnięcie jest podzielone na co najmniej 10 ruchów przedniej kończyny, a sam akt sięgania jest wspomagany przez korekty postawy. Każdy z tych ruchów został opisany, a przykłady ruchów przedstawiono z kilku perspektyw obserwacji. Poprzez ocenę każdego elementu ruchu w 3-stopniowej skali można dokonać kwantyfikacji procesu sięgania. Liczne badania wykazały, że elementy ruchu ulegają zmianie w wyniku uszkodzeń układu ruchowego, w tym uszkodzeń kory ruchowej, jąder podstawy, pnia mózgu i rdzenia kręgowego. Ruchy te są również zmienione w schorzeniach neurologicznych, które można modelować u szczurów, w tym w chorobie Parkinsona i chorobie Huntingtona. Zatem skala ocen jest przydatna do kwantyfikacji deficytów motorycznych oraz skuteczności neurorestauracji i rehabilitacji. Ponieważ akt sięgania u szczura jest bardzo podobny do tego wykazującego przez ludzi i naczelne nie-ludzie, skala ta może być wykorzystywana do celów porównawczych. z kilku perspektyw obserwacji. Poprzez ocenę każdego elementu ruchu w 3-stopniowej skali można dokonać kwantyfikacji procesu sięgania. Liczne badania wykazały, że elementy ruchu ulegają zmianie w wyniku uszkodzeń układu ruchowego, w tym uszkodzeń kory ruchowej, jąder podstawy, pnia mózgu i rdzenia kręgowego. Ruchy te są również zmienione w schorzeniach neurologicznych, które można modelować u szczurów, w tym w chorobie Parkinsona i chorobie Huntingtona. Zatem skala ocen jest przydatna do kwantyfikacji deficytów motorycznych oraz skuteczności neurorestauracji i rehabilitacji.

Eksperymenty na zwierzętach zostały przeprowadzone zgodnie z wytycznymi i przepisami ustalonymi przez Komitet ds. Opieki nad Zwierzętami Uniwersytetu w Lethbridge, zgodnie z regulacjami Kanadyjskiej Rady ds. Opieki nad Zwierzętami.

Skala sprawnego sięgania dzieli ruch przedniej kończyny podczas próby zdobycia pokarmu na elementy składowe, z których każdy jest oceniany w trzystopniowej skali. Skala ocen została opracowana dla prawidłowo funkcjonującego szczura i może być stosowana do oceny neurologicznych zaburzeń motorycznych.

Struktura umiejętnego sięgania kończyną przednią u szczura: skala oceny ruchu

Umiejętne sięganie po pokarm jest aktem ewolucyjnie dawnym i występuje u wielu gatunków zwierząt, w tym u przedstawicieli grup siostrzanych gryzoni oraz ...

Zanim rozpocznie się trening sięgania po zapadkę, zwierzę musi najpierw oswoić się z pokarmem, po który będzie sięgać w aparacie treningowym. W tym celu, przez dwa do trzech kolejnych dni przed rozpoczęciem treningu, do domowej klatki zwierzęcia wprowadza się niewielką ilość tego pokarmu.Trening rozpoczyna się w momencie wprowadzenia zwierzęcia do nowego miejsca, takiego jak skrzynka do chwytania. Obiekt testowy będzie potrzebował więcej czasu na rozpoczęcie spożywania nieznanego źródła pokarmu niż pokarmu znanego. Szczur zazwyczaj spędza pierwszą sesję w skrzynce do chwytania na badaniu otoczenia i habituacji do urządzenia.Kilka peletów umieszcza się na tacy do sięgania, w zasięgu języka zwierzęcia. Celem pierwszej sesji jest zapoznanie szczura z pokarmem oraz jego lokalizacją, dlatego sięganie językiem jest dopuszczalne. Jeśli zwierzę testowe wykazuje wystarczające zainteresowanie pokarmem, można go przesunąć dalej od otworu do sięgania, aby zachęcić do używania łapy podczas habituacji szczura do sięgania.Dopuszczalne jest pozostawienie wielu granulek na tacy, aby zwiększyć skuteczność sięgania i wzmocnić preferencję korzystania z łapy. Po ustaleniu wyraźnej preferencji do sięgania łapą, w tacy do sięgania stosuje się wgłębienia, aby szczur miał do dyspozycji tylko dwie granulki pokarmu. Pomoże to określić, która łapa jest dominująca.Po ustaleniu dominacji łapy, szczura ogranicza się do korzystania z tej konkretnej łapy poprzez umieszczanie tylko jednego pelletu pokarmowego na półce, po lewej lub prawej stronie. Celem drugiej sesji jest wypracowanie spójnego, biegłego zachowania sięgania. W związku z tym pellety są umieszczane w wgłębieniach do sięgania w szybkich odstępach czasu.W tej sesji nie przeprowadzono punktacji. Celem trzeciego etapu jest wypracowanie u szczura schematu sięgania, który pozwoli badaczowi analizować każde sięgnięcie jako odrębne i oddzielne zdarzenie podlegające obserwacji. Ponieważ badaczy interesuje analiza nie tylko zręcznej manipulacji dłonią, ale także postawy całego ciała, ważne jest, aby szczur wykonywał każde sięgnięcie jako odrębne i oddzielne zdarzenie.Badacz wykorzystuje naturalne wzorce zachowań szczura, aby ukształtować zachowanie pożądane dla zastosowanych metod testowych. Po wykonaniu próby sięgnięcia, niezależnie od jej powodzenia, badacz czeka, aż szczur wróci do tylnej części klatki, zanim umieci kolejną granulkę pokarmu. Zwierzę testowe szybko zacznie kojarzyć powrót do tylnej części klatki z nagrodą w postaci pokarmu i będzie wracać do tyłu klatki po każdej próbie sięgnięcia.Choć u niektórych osobników na początkowych etapach procesu treningu wymaga to cierpliwości, przeciętny obiekt badawczy szybko dostosuje się do kształtowania zachowania. Jeśli zwierzę badawcze potrząśnie granulatem pokarmowym lub go upuści, badacz może szybko usunąć granulat z tacki z pokarmem. Procedura ta powinna sprzyjać zwiększeniu koncentracji na sukcesie pojedynczego chwytu i ograniczyć zbędne próby sięgania.Gdy szczur osiągnie wystarczającą biegłość w sięganiu, zachowania sięgania nieprowadzące do nagrody mogą zostać zminimalizowane poprzez dodatkowy trening. Podczas pełnej sekwencji sięgania szczur zazwyczaj bada nosu otwór do sięgania. Celem tej sesji jest wytrenowanie zwierzęcia w rozpoznawaniu obecności lub braku granulatu paszy.Jeśli szczur zbliża się, węszy i wyciąga łapę, gdy nie ma granulatu pokarmowego, zachowanie to jest nienagradzane. Badacz musi poczekać, aż obiekt badawczy powróci z tylnej części klatki. Identyfikuje brak granulatu pokarmowego i nie wyciąga łapy. Prawidłowo przeszkolone zwierzę nie będzie wyciągać łapy w przypadku braku granulatu.Ten etap może wymagać od badacza pewnej cierpliwości, jednak można go zrealizować nawet podczas bardzo krótkich sesji. Gdy zwierzęta testowe konsekwentnie wykonują każdą próbę jako odrębne i oddzielne zdarzenie, wracając na tył klatki po każdym sięgnięciu, badacze powinni rozpocząć nieformalny proces punktacji, który pozwoli im określić moment osiągnięcia kompetencji bazowej. Kompetencję bazową definiuje się jako plateau w wynikach osiąganych przez zwierzęta testowe.Podczas nieformalnych sesji punktowania rezygnuje się z 10-minutowego limitu czasu na rzecz systemu 10-20 pelletów. Każdy badany otrzymuje 10 pelletów w ramach rozgrzewki, a następnie 20 pelletów podlegających punktacji. Zaleca się, aby pellety zostały przygotowane z wyprzedzeniem.Aby uniknąć pomyłek, zwierzęta testowe zazwyczaj osiągają kompetencję bazową po ośmiu do 10 sesjach treningowych. Formalne punktowanie w celu pozyskania danych może rozpocząć się po 10 do 14 sesjach. Próbę sięgnięcia definiuje się jako każde wysunięcie łapy przez otwór do sięgania.Próba rozpoczyna się w momencie, gdy zwierzę testowe znajduje się z tyłu klatki i składa się z podejścia do otworu do sięgania, a następnie wykonania ruchu sięgania, który kończy się sukcesem (trafieniem) lub niepowodzeniem (pudłem). Niepowodzenie definiuje się jako każdy ruch łapą przez otwór, który nie skutkuje wydobyciem peletu. Sukces następuje wtedy, gdy zwierzę wykonuje ruch sięgania, skutecznie chwyta pelet z pokarmem i transportuje go do pyska.Aby uznano próbę sięgnięcia za udaną, granulka musi zostać zjedzona. W zasadzie można zastosować szereg procedur oceny. W najbardziej liberalnym z pomiarów oceny w Metodzie jednej próby sięgnięcia nie są rejestrowane.Jedyną wymaganą informacją jest to, czy zwierzę otrzymało granulkę podczas pojedynczej próby. Metoda Druga jest najczęściej stosowanym schematem pomiarowym w tej metodzie. Całkowita liczba trafień w wynikach zwierzęcia jest dzielona przez całkowitą liczbę wykonanych przez nie prób sięgnięcia.Metoda trzecia jest najbardziej wymagającym ze schematów pomiarowych. W tym pomiarze trafienie jest odnotowywane wtedy i tylko wtedy, gdy cel z pokarmem zostanie pochwycony za pomocą jednego ruchu podczas próby.

the-structure-skilled-forelimb-reaching-rat-movement-rating

Research

JoVE Journal

Biology

Biologia

Struktura wyszkolonego chwytania przednimi kończynami u szczura: Skala oceny ruchów

Test rotarod jest wykorzystywany do oceny stanu motorycznego w ruchu chodu u szczurów w modelu hemi-Parkinsona.

Wykorzystanie rotarod jako metody jakościowej analizy chodu u szczura

Testy manipulacji Vermicelli i Capellini służące do oceny sprawności przednich łap wykorzystują naturalną skłonność gryzoni do manipulowania produktami spożywczymi za pomocą precyzyjnych ruchów przednich łap i palców. Zwierzęta są nagrywane podczas manipulowania krótkimi nitkami surowego, suchego makaronu. Odtwarzanie wideo w zwolnionym tempie umożliwia ilościową ocenę korekt ułożenia przednich łap.

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

W niniejszej pracy opiszemy test behawioralny dla gryzoni, który pozwala wykryć powrót funkcji zarówno proksymalnych, jak i dystalnych części przedniej kończyny, w tym ruchów palców, podczas naturalnie występującego zachowania, które nie wymaga intensywnego treningu ani deprywacji w celu zwiększenia motywacji.

Nowa metoda oceny funkcji proksymalnej i dystalnej kończyny przedniej u szczura: skala kończyny przedniej Irvine'a, Beattiesa i Bresnahana (IBB)

Paradygmat jest prezentowany w celu analizy nabywania u szczurów umiejętności sięgania kończynami przednimi do bardzo precyzyjnego dosięgnięcia.

Zdobycie wysoce precyzyjnego zadania dosięgania kończyn przednich u szczurów

Przedstawiono paradygmat do treningu i analizy zautomatyzowanego zadania umiejętnego sięgania u szczurów. Analiza prób ciągnięcia ujawnia wyraźne podprocesy uczenia się motorycznego.

Badanie procesów uczenia się umiejętności motorycznych za pomocą manipulandum robotycznego

Ten manuskrypt opisuje półautomatyczne zadanie, które kwantyfikuje supinację u szczurów. Szczury sięgają, chwytają i supinują kuliste manipulandum. Szczur jest nagradzany śrutem, jeśli kąt skrętu przekroczy kryterium ustawione przez użytkownika. To zadanie zwiększa przepustowość, wrażliwość na urazy i obiektywizm w porównaniu z tradycyjnymi zadaniami.

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

Hemisekcja kręgosłupa piersiowego u szczurów jest cennym i powtarzalnym modelem jednostronnego uszkodzenia rdzenia kręgowego do badania neuronalnych mechanizmów regeneracji lokomotorycznej i skuteczności leczenia. Ten artykuł zawiera szczegółowy przewodnik krok po kroku, jak wykonać zabieg hemisekcji i ocenić sprawność lokomotoryczną na arenie na otwartym boisku.

Operacja hemisesekcji rdzenia kręgowego klatki piersiowej i ocena lokomotoryczna w otwartym polu u szczura

Umiejętne sięganie gryzoni jest powszechnie używane do nauki zręczności, ale wymaga znacznego czasu i wysiłku do wykonania zadania i przeanalizowania zachowania. Opisujemy zautomatyzowaną wersję umiejętnego docierania ze śledzeniem ruchu i trójwymiarową rekonstrukcją trajektorii zasięgu.

Zautomatyzowane sięganie pojedynczych śruin szczura z 3-wymiarową rekonstrukcją trajektorii łap i palców

Przedstawiamy protokół do stworzenia modelu masywnego krwotoku pontine u szczura poprzez podwójne wstrzyknięcie krwi autologicznej.

Masywny krwotok mostowy przez podwójne wstrzyknięcie krwi autologicznej

Obecne badanie opisuje test zachowania motorycznego do analizy deficytów motorycznych w modelach gryzoni, w tym szczura TgF344-AD, z wykorzystaniem uczenia maszynowego.

Zadanie motoryczne w celu badania kinematyki stawów w przedklinicznym modelu chorób neurodegeneracyjnych

Poznaj metodę oceny ruchów kończynami przednimi u szczurów w zadaniach sięgania po pokarm. Skala trzypunktowa umożliwia standaryzowaną analizę funkcji motorycznych w badaniach neurologicznych.

Struktura umiejętnego sięgania kończyną przednią u szczura: skala oceny ruchu

Przeglądaj więcej filmów