Artigo de método

Investigação dos processos de aprendizagem motora habilidade com uma Robotic Manipulandum

DOI:

10.3791/54970

⸱

12 de fevereiro de 2017

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1Division of Vascular Neurology and Rehabilitation, Department of Neurology, University Hospital Zurich, 2Rehabilitation Engineering Laboratory, Department of Health Sciences and Technology, ETH Zurich

Neste artigo

Resumo

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Um paradigma é apresentado para o treinamento e análise de uma tarefa atingindo qualificados automatizado em ratos. Análise de tentativas de puxar revela subprocessos distintas de aprendizagem motora.

Resumo

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tarefas atingindo qualificados são comumente usados ​​em estudos de aprendizagem de habilidades motoras e função motora em condições saudáveis ​​e patológicas, mas pode ser demorada e ambígua para quantificar as taxas de sucesso para além simples. Aqui, descrevemos o procedimento de formação para tarefas de alcance e-pull com ETH Pattus, uma plataforma robótica para forelimb automatizado treinamento de alcance que os registros de puxar e movimentos de rotação da mão em ratos. quantificação cinemática das tentativas realizadas puxando revela a presença de perfis temporais distintas de parâmetros do movimento, tais como a velocidade de puxar, a variabilidade espacial da trajectória de puxar, o desvio da linha média, assim como puxando sucesso. Nós mostramos como pequenos ajustes no paradigma de formação resultar em alterações nestes parâmetros, revelando sua relação com a tarefa de dificuldade, função motora geral ou execução de tarefa especializada. Combinado com técnicas electrofisiológicas, farmacológicos e optogenetic, este paradigma podem ser utilizadospara explorar os mecanismos subjacentes a aprendizagem motora e formação da memória, bem como a perda ea recuperação da função (por exemplo, após acidente vascular cerebral).

Introdução

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tarefas motoras são amplamente utilizados para avaliar as mudanças comportamentais e neurológicos relacionados à aprendizagem motora ou a alterações na função motora em modelos animais neurológicas ou farmacológicos. função motora fina pode ser difícil de quantificar em roedores, no entanto. Tarefas que exigem destreza manual, como a manipulação dos cereais 1, massas 2, ou sementes de girassol 3 são sensíveis e não requerem treinamento extensivo do animal. A sua principal desvantagem é que essas tarefas produzir resultados qualitativos e principalmente pode ser difícil para marcar de forma inequí....

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Protocolo

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Os experimentos aqui apresentados foram aprovados pelo Serviço Veterinário do Cantão de Zurique, Suíça, e foram realizados de acordo com os regulamentos nacionais e institucionais.

1. condições de alimentação

NOTA: Todas as sessões de treino são realizadas no âmbito de um protocolo de alimentação programada.

  1. Alimentar os ratos de 50 g / kg de ração padrão uma vez por dia, após o treinamento for concluído. Esta quantidade de comida é suficiente para evitar grande perda de peso (peso corporal é> 90% do peso alimentação livre), mas suficientemente pequeno para assegurar um condicionamento comportamenta....

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Resultados

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Aqui, mostramos 3 variações de uma tarefa alcance e puxar utilizando ratos Long-Evans machos (10-12 semanas de idade). No grupo livre-pull (FP) (N = 6), os ratos foram treinados para puxar a alça do robô por um período de 22 dias, sem restrições laterais. Animais no straight-puxar grupo 1 (SP1) (N = 12) foram treinados para puxar a alavanca sem se desviar mais do que 2 mm da linha média. Estes animais transferida diretamente de recompensa-touch (passo 2.3) para formação em linha reta-pul.......

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Discussão

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Tarefas atingindo qualificados são comumente usados para estudar aquisição de habilidades motoras, bem como comprometimento da função motora em condições patológicas 6. análise confiável e inequívoca de alcançar comportamento é essencial para o estudo dos mecanismos celulares subjacentes aquisição de habilidades motoras, bem como processos neurofisiológicos envolvidos na perda e subsequente recuperação da função em modelos animais de doença neurológica. Os resultados aqui apresentados mostram com.......

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Divulgações

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Os autores não têm nada a revelar

Agradecimentos

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Esta pesquisa foi apoiada pela National Science Foundation suíço, a Betty e David Koetser Fundação para Pesquisa do Cérebro e da Fundação ETH.

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Materiais

Lista de materiais utilizados neste artigo
NomeEmpresaNúmero de catálogoComentários
ETH PattusETH Pattus foi feito pelo Laboratório de Engenharia de Reabilitação do Prof. Gassert na ETH Zurich.
Gaiola de treinamento A gaiola de treinamento de plexiglass foi feita internamente.
Dispensador de pelletsCampden Instruments80209
45-mg pellets de precisão sem poeiraBio-ServF0021-J
GoPro Hero 3+ Silver Edition digitec.ch284528Pequena câmera de alta velocidade 
Display pequenoAdafruit Industries#50, #661128 x 32 SPI OLED display controlado por um microcontrolador Arduino Uno e software Labview
2012National Instruments776678-3513ETH Pattus é compatível com versões mais recentes do Labview. 
Matlab 2014bO MathworksMLALL

Referências

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  1. Irvine, K. -A., et al. A novel method for assessing proximal and distal forelimb function in the rat: the Irvine, Beatties and Bresnahan (IBB) forelimb scale. JoVE. (46), (2010).
  2. Ballermann, M., Metz, G. A., McKenna, J. E., Klassen, F., Whishaw, I. Q.

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Reimpressões e permissões

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Etiquetas

Motor Skill LearningRobotic ManipulandumReach and Pull TaskKinematic QuantificationPulling VelocitySpatial VariabilityDeviation From MidlinePulling SuccessTraining ParadigmElectrophysiological Techniques

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