Name: Avaliação comportamental de destreza manual em primatas não-humanos (Vídeo) | JoVE Journal
Uploaded: 2011-11-11T13:00:00.000+00:00
Duration: 16 min
Description: Aprenda a avaliar quantitativamente a destreza manual em macacos através de tarefas de alcance e preensão. Este método padronizado permite analisar déficits motores e recuperação funcional após lesões do sistema nervoso central.

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

Os autores gostariam de agradecer ao Prof ME Schwab, Dr. P. Freund, Dr. A. Wyss, Dr. S. Bashir, Dr. A. Mir, Dr. J. Bloch, Dr. JF Brunet, Dr. J. Aebischer, Dr. A. Meszaros, o Dr. V. Goetschman por sua contribuição para experiências anteriores e análises. O experimental set-ups foram construídas por André Gaillard, Aebischer Bernard Monney e Laurent. Nas instalações animais, os macacos foram colocados sob a supervisão de profissionais cuidadores de animais: Josef Corpataux, Laurent Bossy e Jacques Maillard. Os testes comportamentais e análise dos dados, bem como histologia, foram realizadas com as contribuições de grande valor de técnicos de laboratório: Véronique Moret (também web master), Françoise Tinguely, Christine Roulin, Monica Bennefeld, Christiane Marti e Georgette Fischer. Este trabalho foi financiado pela National Science Foundation suíço, não concede 31-61.857,00, 310000-110005, 31003A-132465 (EMR), 310030-118357, 31003A-104061 (TW), 310030-120.411 (ABS), PZ00P3_121646 (ES), Novartis Foundation; O Centro Nacional de Competência em Pesquisa (NCCR) sobre &quot;A plasticidade neural e reparação&quot;.

<ol><li>Lemon, R. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Descending+pathways+in+motor+control%5BTitle%5D)+AND+%22Annu.+Rev.+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Descending pathways in motor control.</a> Annu. Rev. Neurosci. 31, 195-218 (2008).</li>
<li>Courtine, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Can+experiments+in+nonhuman+primates+expedite+the+translation+of+treatments+for+spinal+cord+injury+in+humans%3F%5BTitle%5D)+AND+%22Nat.+Med%22%5BJournal%5D)">Can experiments in nonhuman primates expedite the translation of treatments for spinal cord injury in humans?</a> Nat. Med. 13, 561-566 (2007).</li>
<li>Capitanio, J. P., Emborg, M. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Contributions+of+non-human+primates+to+neuroscience+research%5BTitle%5D)+AND+%22Lancet%22%5BJournal%5D)">Contributions of non-human primates to neuroscience research.</a> Lancet. 371, 1126-1135 (2008).</li>
<li>Brinkman, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Supplementary+motor+area+of+the+monkey%27s+cerebral+cortex%3A+short-+and+long-term+deficits+after+unilateral+ablation+and+the+effects+of+subsequent+callosal+section%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Supplementary motor area of the monkey's cerebral cortex: short- and long-term deficits after unilateral ablation and the effects of subsequent callosal section.</a> J. Neurosci. 4, 918-929 (1984).</li>
<li>Brinkman, J., Kuypers, H. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cerebral+control+of+contralateral+and+ipsilateral+arm%2C+hand+and+finger+movements+in+the+split-brain+rhesus+monkey%5BTitle%5D)+AND+%22Brain%22%5BJournal%5D)">Cerebral control of contralateral and ipsilateral arm, hand and finger movements in the split-brain rhesus monkey.</a> Brain. , 653-674 (1973).</li>
<li>Kazennikov, O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Temporal+structure+of+a+bimanual+goal-directed+movement+sequence+in+monkeys%5BTitle%5D)+AND+%22Eur.+J.+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Temporal structure of a bimanual goal-directed movement sequence in monkeys.</a> Eur. J. Neurosci. 6, 203-210 (1994).</li>
<li>Kazennikov, O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Neural+activity+of+supplementary+and+primary+motor+areas+in+monkeys+and+its+relation+to+bimanual+and+unimanual+movement+sequences%5BTitle%5D)+AND+%22Neuroscience%22%5BJournal%5D)">Neural activity of supplementary and primary motor areas in monkeys and its relation to bimanual and unimanual movement sequences.</a> Neuroscience. 89, 661-674 (1999).</li>
<li>Kermadi, I., Liu, Y., Tempini, A., Rouiller, E. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Effects+of+reversible+inactivation+of+the+supplementary+motor+area+%28SMA%29+on+unimanual+grasp+and+bimanual+pull+and+grasp+performance+in+monkeys%5BTitle%5D)+AND+%22Somatosens.+Mot.+Res%22%5BJournal%5D)">Effects of reversible inactivation of the supplementary motor area (SMA) on unimanual grasp and bimanual pull and grasp performance in monkeys.</a> Somatosens. Mot. Res. 14, 268-280 (1997).</li>
<li>Kermadi, I., Liu, Y., Tempini, A., Calciati, E., Rouiller, E. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Neuronal+activity+in+the+primate+supplementary+motor+area+and+the+primary+motor+cortex+in+relation+to+spatio-temporal+bimanual+coordination%5BTitle%5D)+AND+%22Somatosens.+Mot.+Res%22%5BJournal%5D)">Neuronal activity in the primate supplementary motor area and the primary motor cortex in relation to spatio-temporal bimanual coordination.</a> Somatosens. Mot. Res. 15, 287-308 (1998).</li>
<li>Kermadi, I., Liu, Y., Rouiller, E. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Do+bimanual+motor+actions+involve+the+dorsal+premotor+%28PMd%29%2C+cingulate+%28CMA%29+and+posterior+parietal+%28PPC%29+cortices%3F+Comparison+with+primary+and+supplementary+motor+cortical+areas%5BTitle%5D)+AND+%22Somatosensory+and+Motor+Research%22%5BJournal%5D)">Do bimanual motor actions involve the dorsal premotor (PMd), cingulate (CMA) and posterior parietal (PPC) cortices? Comparison with primary and supplementary motor cortical areas.</a> Somatosensory and Motor Research. 17, 255-271 (2000).</li>
<li>Wannier, T., Liu, J., Morel, A., Jouffrais, C., Rouiller, E. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Neuronal+activity+in+primate+striatum+and+pallidum+related+to+bimanual+motor+actions%5BTitle%5D)+AND+%22NeuroReport%22%5BJournal%5D)">Neuronal activity in primate striatum and pallidum related to bimanual motor actions.</a> NeuroReport. 13, 143-147 (2002).</li>
<li>Rouiller, E. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Dexterity+in+adult+monkeys+following+early+lesion+of+the+motor+cortical+hand+area%3A+the+role+of+cortex+adjacent+to+the+lesion%5BTitle%5D)+AND+%22Eur.+J.+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Dexterity in adult monkeys following early lesion of the motor cortical hand area: the role of cortex adjacent to the lesion.</a> Eur. J. Neurosci. 10, 729-740 (1998).</li>
<li>Liu, Y., Rouiller, E. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mechanisms+of+recovery+of+dexterity+following+unilateral+lesion+of+the+sensorimotor+cortex+in+adult+monkeys%5BTitle%5D)+AND+%22Exp.+Brain.+Res%22%5BJournal%5D)">Mechanisms of recovery of dexterity following unilateral lesion of the sensorimotor cortex in adult monkeys.</a> Exp. Brain. Res. 128, 149-159 (1999).</li>
<li>Freund, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Nogo-A-specific+antibody+treatment+enhances+sprouting+and+functional+recovery+after+cervical+lesion+in+adult+primates%5BTitle%5D)+AND+%22Nature.+Med%22%5BJournal%5D)">Nogo-A-specific antibody treatment enhances sprouting and functional recovery after cervical lesion in adult primates.</a> Nature. Med. 12, 790-792 (2006).</li>
<li>Freund, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Anti-Nogo-A+antibody+treatment+promotes+recovery+of+manual+dexterity+after+unilateral+cervical+lesion+in+adult+primates--re-examination+and+extension+of+behavioral+data%5BTitle%5D)+AND+%22Eur.+J.+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Anti-Nogo-A antibody treatment promotes recovery of manual dexterity after unilateral cervical lesion in adult primates--re-examination and extension of behavioral data.</a> Eur. J. Neurosci. 29, 983-996 (2009).</li>
<li>Kaeser, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Effects+of+Unilateral+Motor+Cortex+Lesion+on+Ipsilesional+Hand%27s+Reach+and+Grasp+Performance+in+Monkeys%3A+Relationship+With+Recovery+in+the+Contralesional+Hand%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Neurophysiol%22%5BJournal%5D)">Effects of Unilateral Motor Cortex Lesion on Ipsilesional Hand's Reach and Grasp Performance in Monkeys: Relationship With Recovery in the Contralesional Hand.</a> J. Neurophysiol. 103, 1603-1645 (2010).</li>
<li>Kaeser, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Autologous+adult+cortical+cell+transplantation+enhances+functional+recovery+following+unilateral+lesion+of+motor+cortex+in+primates%3A+a+pilot+study%5BTitle%5D)+AND+%22Neurosurgery%22%5BJournal%5D)">Autologous adult cortical cell transplantation enhances functional recovery following unilateral lesion of motor cortex in primates: a pilot study.</a> Neurosurgery. 68, 1405-1417 (2011).</li>
<li>Bashir, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Short-term+effects+of+unilateral+lesion+of+the+primary+motor+cortex+%28M1%29+on+Ipsilesional+hand+dexterity+in+adult+macaque+monkeys%5BTitle%5D)+AND+%22Brain+Structure+and+Function%22%5BJournal%5D)">Short-term effects of unilateral lesion of the primary motor cortex (M1) on Ipsilesional hand dexterity in adult macaque monkeys.</a> Brain Structure and Function. , Forthcoming (2011).</li>
<li>Hamadjida, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Influence+of+anti-Nogo-A+treatment+on+the+reorganization+of+callosal+connectivity+of+the+premotor+cortical+areas+following+unilateral+lesion+of+primary+motor+cortex+%28M1%29+in+adult+macaque+monkeys%5BTitle%5D)+AND+%22%22%5BJournal%5D)">Influence of anti-Nogo-A treatment on the reorganization of callosal connectivity of the premotor cortical areas following unilateral lesion of primary motor cortex (M1) in adult macaque monkeys.</a> , Forthcoming (2011).</li>
<li>Jenny, A. B., Inukai, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Principles+of+motor+organization+of+the+monkey+cervical+spinal+cord%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Principles of motor organization of the monkey cervical spinal cord.</a> J. Neurosci. 3, 567-575 (1983).</li>
<li>Schmidlin, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Progressive+plastic+changes+in+the+hand+representation+of+the+primary+motor+cortex+parallel+incomplete+recovery+from+a+unilateral+section+of+the+corticospinal+tract+at+cervical+level+in+monkeys%5BTitle%5D)+AND+%22Brain+Research%22%5BJournal%5D)">Progressive plastic changes in the hand representation of the primary motor cortex parallel incomplete recovery from a unilateral section of the corticospinal tract at cervical level in monkeys.</a> Brain Research. 1017, 172-183 (2004).</li>
<li>Schmidlin, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Reduction+of+the+hand+representation+in+the+ipsilateral+primary+motor+cortex+following+unilateral+section+of+the+corticospinal+tract+at+cervical+level+in+monkeys%5BTitle%5D)+AND+%22BMC+Neuroscience%22%5BJournal%5D)">Reduction of the hand representation in the ipsilateral primary motor cortex following unilateral section of the corticospinal tract at cervical level in monkeys.</a> BMC Neuroscience. 6, 56-56 (2005).</li>
<li>Prescott, M. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Refinement+of+the+use+of+food+and+fluid+control+as+motivational+tools+for+macaques+used+in+behavioural+neuroscience+research%3A+report+of+a+Working+Group+of+the+NC3Rs%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Neurosci.+Methods%22%5BJournal%5D)">Refinement of the use of food and fluid control as motivational tools for macaques used in behavioural neuroscience research: report of a Working Group of the NC3Rs.</a> J. Neurosci. Methods. 193, 167-188 (2010).</li>
<li>Darling, W. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Volumetric+effects+of+motor+cortex+injury+on+recovery+of+dexterous+movements%5BTitle%5D)+AND+%22Exp.+Neurol%22%5BJournal%5D)">Volumetric effects of motor cortex injury on recovery of dexterous movements.</a> Exp. Neurol. 220, 90-108 (2009).</li>
<li>Darling, W. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Minimal+forced+use+without+constraint+stimulates+spontaneous+use+of+the+impaired+upper+extremity+following+motor+cortex+injury%5BTitle%5D)+AND+%22Exp.+Brain.+Res%22%5BJournal%5D)">Minimal forced use without constraint stimulates spontaneous use of the impaired upper extremity following motor cortex injury.</a> Exp. Brain. Res. 202, 529-542 (2010).</li>
<li>McNeal, D. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Selective+long-term+reorganization+of+the+corticospinal+projection+from+the+supplementary+motor+cortex+following+recovery+from+lateral+motor+cortex+injury%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Comp.+Neurol%22%5BJournal%5D)">Selective long-term reorganization of the corticospinal projection from the supplementary motor cortex following recovery from lateral motor cortex injury.</a> J. Comp. Neurol. 518, 586-621 (2010).</li>
<li>Nishimura, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Time-dependent+central+compensatory+mechanisms+of+finger+dexterity+after+spinal+cord+injury%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Time-dependent central compensatory mechanisms of finger dexterity after spinal cord injury.</a> Science. 318, 1150-1155 (2007).</li>
<li>Pizzimenti, M. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Measurement+of+reaching+kinematics+and+prehensile+dexterity+in+nonhuman+primates%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Neurophysiol%22%5BJournal%5D)">Measurement of reaching kinematics and prehensile dexterity in nonhuman primates.</a> J. Neurophysiol. 98, 1015-1029 (2007).</li>
</ol>

Não há conflitos de interesse declarados.

Embora as tarefas presentes comportamentais têm sido considerados até agora em nosso laboratório no contexto de estudos relacionados à lesão da medula cervical ou à lesão do córtex motor, com o objetivo de testar vários tratamentos (ver 14,15,17 e <a href="http://www.unifr.ch/neuro/rouiller">http:/ / www.unifr.ch / neuro / Rouiller</a> &gt; selecione &quot;pesquisa&quot; na barra de menu superior, então&gt; &quot;motor do sistema&quot;&gt; &quot;recuperação após lesão&quot;), eles também podem ter uma aplicação mais ampla, como destreza manual é também um aspecto a considerar em outras patologias, tais como doença de Parkinson (MPTP macacos) ou em caso de propriocepção de afferentation-sensoriais que afetam e / ou o sentido do tato (especialmente o teste 2 em ausência de controle visual). Os testes comportamentais aqui proposto são adequados para investigar o controle motor dos movimentos distal do membro anterior, como envolvidos na destreza manual. A especificidade dos testes é demonstrado pelaa ausência de déficit (exceto por um par de dias) em caso de uma lesão que não prejudique os componentes relevantes do sistema de controle: na verdade, no caso de uma lesão colocou mais caudal do que o motoneurônios controlando músculos da mão, não houve déficit. A pertinência da prova 1 pode ser apreciada através da comparação de seqüências de vídeo feito em dois momentos da curva de recuperação pós-lesão, que diferem por um aumento da recuperação funcional de 25%, possivelmente em relação a uma terapia de tratamento com células-17. Apesar de alguns fase inicial de formação, relativamente curto no início (com duração geralmente 2-3 meses), os testes comportamentais aqui proposta são relativamente &quot;natural&quot; e direto, em comparação com complexos (por exemplo condicional) tarefas para as quais a formação do macaco pode demorar quase um ano ou mais. O reforço positivo é baseado em alimentos sólidos, o que é menos sensível do ponto de vista ético do que a privação de água, usado normalmente em mais comtarefas complexas 23. Não há necessidade de privar os macacos de alimentos para obter resultados estáveis ​​e consistentes. As pelotas recebidas durante as tarefas de representar o primeiro acesso ao alimento no dia da sessão comportamentais (assumindo que o macaco não come durante a noite anterior, no entanto alimento adicional pode ser dada até o final da tarde do dia anterior) . É fundamental que cada macaco realiza a sessão de comportamento, ao mesmo tempo do dia, bem como respeitando a mesma ordem seqüencial entre os macacos diferentes formando um grupo na sala de habitação. Como os macacos são sensíveis a eventos externos perturbadores, as tarefas de comportamento deve ser conduzida na presença de música de fundo, mascarando o ruído perturbador potencial proveniente de salas vizinhas ou laboratórios. É fundamental que durante toda a duração do experimento (de formação inicial até a última sessão diária experimental, um período de vários meses ou mesmo anos), um macaco é dadacolocada diariamente sob a supervisão do pesquisador mesmo. Os testes comportamentais presentes, usado desde há vários anos em nosso laboratório para quantificar a destreza manual, são em certa medida, comparável a outros testes de destreza manual recentemente relatada na literatura 24-28. Há no entanto uma necessidade crucial para padronizar os testes em laboratórios diferentes (para melhor comparação), que é uma meta provisória do presente relatório. Na demanda, as propriedades detalhadas dos set-ups ilustrado aqui para os testes 04/01 pode ser fornecida pelo autor correspondente, a fim de reproduzi-los. Além da questão da medicina regenerativa (recuperação da lesão de medula espinhal ou do córtex cerebral), a paleta atual de testes podem ser adequados para lidar com questões normais em primatas não-humanos do desenvolvimento (por exemplo, tempo de curso do desenvolvimento motor dos movimentos hábeis), para investigar aspectos lateralização (mão de preferência / dominância) e às questões decifrar evolutiva por cOMPARAÇÃO as habilidades motoras de diferentes espécies de primatas, incluindo seres humanos. Note no entanto que as dimensões dos aparelhos devem ser adaptados de acordo com o tamanho dígitos &quot;(espessura e comprimento) das espécies de primatas, como ele pode influenciar o desempenho da tarefa. No presente estudo, os testes foram realizados em macacos Macaca fascicularis, variando de 2,5 a 8 anos de idade e pesando entre 2,5 e 8 kg. O comprimento do dedo indicador (usado pela primeira vez para manipular os pellets) varia de 32 a 35 mm, enquanto que a circunferência da falange distal (ponta) do dedo indicador era entre 22 e 25 mm nos macacos incluídos em nossos estudos. Como testado em experimentos anteriores, os mesmos testes são adequados para agarrar macaca mulatta também. Todos os experimentos foram conduzidos de acordo com o Guia para o Cuidado e Uso de Animais de Laboratório (1996) e aprovado pelo local (suíço) as autoridades veterinárias. Todos os procedimentos experimentais sobre o macacos, bem como as condições de detenção nas instalações animais, foram descritos em detalhes em relatórios recentes de nosso laboratório: ver referências 12-18.

avaliação comportamental de destreza manual em primatas não-humanos

Behavioral Assessment of Manual Dexterity in Non-Human Primates

O trato corticoespinhal (CS) é o suporte anatômico da capacidade motora requintado para habilmente manipular pequenos objetos, uma prerrogativa principalmente de primatas 1. Em caso de lesão afetando o sistema de projeção CS na sua origem (lesão de áreas motoras corticais) ou ao longo de sua trajetória (lesão medular cervical), há uma dramática perda de destreza manual (paralisia da mão), como visto em alguns pacientes tetraplégicos ou hemiplégica . Embora haja alguma recuperação funcional após lesão espontânea tal, continua a ser muito limitada no adulto. Várias estratégias terapêuticas são atualmente propostos (por exemplo, terapia celular, neutralização de moléculas inibidoras do crescimento axonal, a aplicação de fatores de crescimento, etc), que são principalmente desenvolvido em roedores. No entanto, antes da aplicação clínica, é frequentemente recomendada para testar a viabilidade, eficácia e segurança do tratamento em primatas não-humanos. Isto é especialmente verdadeiro quando o objetivo é restaurar a destreza manual apósuma lesão do sistema nervoso central, como a organização do sistema motor de roedores é diferente do de primatas 1,2. Macacos são ilustrados aqui como um modelo adequado de comportamento para quantificar a destreza manual em primatas, para refletir os déficits decorrentes da lesão do córtex motor ou da medula cervical, por exemplo, medir o grau de recuperação funcional espontânea e, quando for aplicado um tratamento, avaliar o quanto ele pode melhorar a recuperação funcional. A avaliação comportamental da destreza manual é baseado em quatro distintos, complementares tarefas, alcançar e agarrar manual (uso de aderência precisão de compreender pellets), exigindo uma formação inicial de macacos adultos. A preparação dos animais é demonstrado, bem como o posicionamento com relação ao comportamento set-up. O desempenho de um macaco típico é ilustrado para cada tarefa. A recolha e análise de parâmetros relevantes refletindo manipulação lado precisação, bem como o controle da força, são explicadas e demonstradas com resultados representativos. Estes dados são colocadas então em um contexto mais amplo, mostrando como os dados de comportamento podem ser exploradas para investigar o impacto de uma lesão da medula espinhal ou de uma lesão do córtex motor e em que medida um tratamento pode melhorar a recuperação funcional espontânea, através da comparação diferentes grupos de macacos (tratados contra sham tratado por exemplo). Vantagens e limitações dos testes comportamentais são discutidas. A presente abordagem comportamental está de acordo com relatórios anteriores enfatizando a pertinência do modelo de primatas não-humanos no contexto das doenças do sistema nervoso 2,3.

Como destreza manual é uma prerrogativa principalmente de primatas, tarefas comportamentais têm sido desenvolvidos nos macacos. Quatro alcançar e agarrar a preensão tarefas, medir a capacidade de mão de manipulação e força, permitem estabelecer a recuperação funcional após uma lesão do sistema nervoso central e para testar o efeito de um tratamento.

Avaliação comportamental de destreza manual em primatas não-humanos

O trato corticospinal (CS) é o suporte anatômico da requintada capacidade motora de manipular objetos pequenos com habilidade, uma prerrogativa principalmente de...

O objetivo geral deste procedimento é avaliar quantitativamente a destreza manual de macacos Maca. Isso é realizado primeiramente transferindo o macaco para uma cadeira de primata sem causar estresse ao animal. O próximo passo do procedimento é medir diariamente o desempenho manual de cada mão em uma tarefa de alcance e preensão, na qual o macaco deve coletar 50 objetos pequenos utilizando o aperto de precisão.Após isso, são realizadas outras três tarefas de destreza manual para complementar a avaliação comportamental. O passo final do procedimento é analisar o desempenho com base nas sequências de vídeo coletadas durante os quatro testes. Em última análise, podem ser obtidos resultados que mostram os déficits motores após uma lesão do sistema nervoso central e a extensão da recuperação funcional subsequente ao longo do tempo, mediante as alterações nos parâmetros comportamentais derivados da análise quantitativa.A principal vantagem desta técnica em relação ao nosso método existente, como a pontuação clínica, que, aliás, está sujeita a grande variabilidade interobservador, é que ela é verdadeiramente quantitativa e confiável, com variabilidade moderada entre indivíduos. Este método pode ajudar a responder perguntas fundamentais na área de neurociência comportamental, como os mecanismos subjacentes à reorganização plástica do sistema nervoso central após uma lesão ou doença neurodegenerativa. As implicações desta técnica estendem-se para a terapia, promovendo a regeneração neural e/ou estratégias de substituição após lesão do sistema nervoso central, pois o primata não humano é frequentemente um passo obrigatório antes da aplicação clínica de uma estratégia terapêutica inicialmente desenvolvida.Em roedores, o primata não humano é um teste funcional específico para primatas, como a destreza manual, inadequado para observar possíveis efeitos secundários prejudiciais. A demonstração visual deste método é essencial, pois os passos do treinamento animal são difíceis de aprender e devem ser executados de forma altamente reprodutível. Olá, sou Eric Ye, professor de neurofisiologia da Universidade de Fryberg, Suíça.O procedimento será demonstrado por diversos pesquisadores: Dr. Ab, Dr. Lin, ambos investigadores independentes, Dr. Melanie Keer, uma pós-doutoranda do meu laboratório, e três estudantes de doutorado: Zandra Doin, Julie Vidor e Pauline Chatan. Antes dos testes comportamentais, prepare o aparato comportamental no laboratório. Encha as cavidades das diferentes placas de teste com as pelotas de alimento que servirão como recompensa durante os testes.Em seguida, transfira o macaco da sala de alojamento em grupo para uma gaiola de transporte. O macaco é treinado para entrar em um túnel que dá acesso à cadeira de primata, com posterior posicionamento da cabeça, e meça o peso do macaco. Por fim, transfira o macaco na cadeira de primata para o laboratório.O teste modificado da prancha de Brinkman é a tarefa comportamental básica de referência a ser realizada em cada sessão comportamental. Três câmeras de vídeo digitais são utilizadas para gravar a sequência para processamento posterior, sendo uma acima da prancha e uma em cada lado da prancha. Para iniciar, comece a gravação de vídeo com as três câmeras.Coloque o macaco diante da placa Brinkman. Abra a janela direita da cadeira para primata para permitir o acesso à mão direita. Usando a mão direita, o macaco recuperará os pellets de alimento das 50 ranhuras após a conclusão do teste.Para a mão direita, feche a janela direita e reabasteça o tabuleiro com pelotas. Em seguida, abra a janela esquerda e repita o teste para a mão esquerda. Ao final do teste, recompense o animal com algumas passas secas ou uma amêndoa.Esse procedimento é repetido ao final de cada teste para manter a motivação durante toda a sessão diária. Os aspectos mais difíceis desse procedimento são obter um comportamento regular e reprodutível nos macacos. Isso é alcançado adotando-se um procedimento altamente padronizado e repetitivo, como utilizar o mesmo experimentador para um determinado macaco e realizar a sess游戏副本 de testes no mesmo horário do dia.A caixa de Brinkman compreende 20 poços, 10 verticais e 10 horizontais. Em comparação com o teste um, o macaco precisa controlar a mão em um espaço limitado com graus de liberdade reduzidos para realizar o movimento de preensão de precisão.Após preencher o tabuleiro com pastilhas, feche a face superior da caixa para realizar inicialmente o teste. Na ausência de controle visual, confiando assim na exploração tátil, ligue a câmera digital posicionada abaixo da caixa. Posicione o macaco em frente à caixa Brinkman.Abra a janela esquerda da cadeira de primata para testar a mão esquerda. Na ausência de controle visual, enquanto o macaco tenta recuperar as 20 pelotas, a sequência é gravada pela câmera abaixo da caixa. Em seguida, feche a janela esquerda da cadeira de primata. Reabasteça o tabuleiro com pelotas e então abra a janela direita da cadeira de primata.O macaco repetirá o teste com a mão direita. Na ausência de controle visual, quando os testes sem controle visual forem concluídos, abra a face superior da caixa para testar a capacidade de pegar pelotas. Na caixa brinkman com controle visual, reabasteça a caixa com pelotas e permita que o macaco realize o teste usando a mão direita.Quando o teste com a mão direita for concluído, feche a janela direita da cadeira de primata. Após reabastecer a caixa com pellets, abra a janela esquerda da cadeira de primata e permita que o macaco realize o teste. Usando a mão esquerda, o quadro rotativo Brinkman possui 32 poços distribuídos em quatro fileiras concêntricas.Este teste é comparável ao teste modificado da prancha de Brinkman, exceto pelo fato de que a prancha está em rotação, forçando o macaco a antecipar o deslocamento da prancha em sentido horário ou anti-horário. Preencha a prancha com pelotas. A sequência é registrada com a câmera digital posicionada acima do aparato.Para iniciar o teste, abra a janela direita da cadeira de primata. O macaco recuperará as pastilhas dos 32 poços com a mão direita enquanto a placa gira no sentido horário. Para testar a mão esquerda, feche a janela direita, reabasteça a placa com pastilhas e abra a janela esquerda da cadeira de primata.O macaco repete a tarefa com a mão esquerda. Por fim, o teste para cada mão é realizado da mesma maneira que acabou de ser mostrado, enquanto a placa está girando. No sentido anti-horário, a tarefa de alcance e preensão foi projetada para combinar a capacidade de compreensão com a capacidade de gerar força.Uma câmera digital é colocada sobre a gaveta para gravar os ensaios, permitindo o controle off-line dos dados. Vários outros detectores registram eventos discretos, como o toque da mão na maçaneta, a entrada do dedo no orifício e a retirada do pellet do orifício. Para iniciar o teste, abra a janela direita da cadeira para primatas.Um feixe de luz é interrompido quando a mão do macaco se aproxima do puxador da gaveta. Esse gatilho suave pode ser usado para sincronizar o ensaio para processamento off-line. O macaco precisa abrir a gaveta exercendo primeiro uma força de preensão sobre o puxador da gaveta, seguida por uma força de carga para abri-la, obtendo acesso a uma pastilha colocada no interior da gaveta.Enquanto a gaveta permanece aberta, o pellet é recuperado com a mesma mão. Novamente. Usando o aperto de precisão, o macaco realizará 10 ensaios em cada um dos cinco níveis diferentes de resistência. Usando a mão direita, um botão analógico no equipamento permite a seleção do nível de resistência após o teste.Para a mão direita, o teste é concluído. Repita o teste com a mão esquerda nos diferentes níveis de resistência após a conclusão dos testes realizados naquele dia, e alimente e recompense o macaco com comida. Além dos pellets recebidos durante os testes, normalmente o macaco recebe cereais e frutas após se alimentar; em seguida, o macaco é devolvido à sala de alojamento em grupo.Os quatro testes comportamentais demonstrados neste vídeo são utilizados em estudos para investigar a recuperação funcional após lesão da medula espinhal cervical ou do córtex motor. Na ausência ou presença de um tratamento aplicado para potencializar a recuperação espontânea no teste um, o tabuleiro de Brinkman modificado, a análise concentra-se em dois parâmetros. O primeiro parâmetro é a pontuação dada pelo número de pelotas recuperadas pelo macaco em 30 segundos, contadas separadamente para as ranhuras verticais e as ranhuras horizontais.O segundo parâmetro é o tempo de contato, definido como o intervalo de tempo entre a inserção do primeiro dedo na ranhura para tocar o pellet e o início da retirada do pellet do poço. Conforme ilustrado nesta série de imagens, a imagem mais à esquerda mostra a mão se aproximando da ranhura que contém o pellet. O próximo quadro à direita corresponde ao ponto temporal do contato.O quadro mais à direita corresponde ao ponto temporal em que o pellet é retirado do compartimento. Assim, o tempo de contato é de 240 milissegundos. Neste exemplo, são apresentados a seguir dados representativos derivados da tarefa de prancha de Brinkman modificada realizada por macaco submetido a lesão do córtex motor.O tempo refere-se aos dias consecutivos das sessões comportamentais. A linha vermelha tracejada vertical indica o dia em que a lesão foi realizada. O gráfico do escore ilustra a fase inicial de treinamento, o platô pré-lesão, a queda acentuada do escore imediatamente após a lesão e, finalmente, a recuperação funcional progressiva em direção ao platô pós-lesão.A recuperação funcional é a razão entre a pontuação mediana pós-lesão no platô dividida pela pontuação mediana pré-lesão, que é de 59%. No exemplo mostrado aqui estão os dados de tempo de contato. Nestes gráficos, cada ponto preto corresponde ao tempo de contato entre o dedo e o pellet em uma ranhura. Para cada sessão, houve cinco ensaios por orientação.Os cinco primeiros tentados pelo macaco para cada orientação, e a barra cinza representa o valor mediano. Como um aumento no TC reflete um déficit, a recuperação funcional é a razão entre a mediana do TC pré-lesão dividida pela mediana do TC pós-lesão no platô, que é de aproximadamente 28%. Este diagrama mostra dados representativos derivados do teste dois, a caixa de Brinkman, para um macaco realizando a tarefa sob controle visual. Aqui, um parâmetro mais significativo é o tempo total, definido como o intervalo de tempo entre a coleta do pellet no primeiro compartimento e a coleta do pellet no último compartimento. Uma diferença estatisticamente significativa foi observada entre o tempo total mediano pré-lesão e o tempo total mediano pós-lesão.Nas últimas sessões, a recuperação funcional foi calculada como sendo 89,6%. Para o teste três, uma placa rotatória Brinkman, um parâmetro sensível é o tempo de contato medido nos primeiros 10 compartimentos. Esses dois gráficos são derivados de um macaco submetido a uma lesão do córtex motor. O gráfico superior refere-se a uma rotação no sentido horário e o gráfico inferior, a uma rotação no sentido anti-horário da placa.As duas setas verticais cinza indicam que o tempo de contato foi infinitamente longo em algumas sessões imediatamente após a lesão, já que o macaco era incapaz de realizar a tarefa com a mão contralateral à lesão. Esta figura final mostra dados representativos derivados de uma sessão realizada por um macaco no teste quatro; o painel A da tarefa de puxar e agarrar ilustra os dados brutos correspondentes a três parâmetros adquiridos em tempo real durante um único ensaio: força de carga em vermelho, força de preensão em azul e deslocamento da gaveta em verde. Vários marcadores também foram adquiridos durante a tarefa: toque na maçaneta corresponde ao momento em que o animal toca pela primeira vez na maçaneta, abertura total à abertura completa da gaveta, e tempo de pegada ao momento da recompensa pela preensão, para fins de análise.Sete cursores foram posicionados em pontos temporais críticos na tarefa de abertura, sincronizados ao toque do botão pelo animal, início da força de preensão, força de preensão máxima, início da força de carga, força de carga máxima, sincronizados ao momento em que a gaveta está completamente aberta e sincronizados ao tempo de pegada. O painel B representa os resultados quantitativos de dois parâmetros registrados durante a tarefa de alcance e preensão da gaveta: a força de preensão e a força de carga. O gráfico à esquerda mostra o valor máximo e o gráfico à direita mostra o valor da inclinação do início até o máximo.Quatro dos cinco diferentes níveis relativos de resistência são ilustrados aqui. Após este procedimento, pode-se considerar uma análise adicional, como a observação qualitativa detalhada de como o aperto de precisão pode ser realizado pelo macaco, a fim de responder a questões complementares. Por exemplo, o surgimento de estratégias de substituição para alcançar o mesmo objetivo motor fino durante a recuperação funcional após uma lesão. Após assistir a este vídeo, você deverá ter uma boa compreensão de como avaliar quantitativamente a destreza manual em primatas não humanos com base em quatro testes comportamentais que abordam um leque de parâmetros motores.Não se esqueça de que trabalhar com primatas não humanos pode ser extremamente desafiador e também eticamente sensível. Portanto, precauções, como evitar o contato direto com os macacos para prevenir mordidas, por exemplo, e garantir o bem-estar animal, devem sempre ser tomadas ao realizar este procedimento.

behavioral-assessment-of-manual-dexterity-in-non-human-primates

Research

JoVE Journal

Neuroscience

Neurociência

O Vermicelli e Testes Handling Capellini de destreza forepaw aproveitar a inclinação natural dos roedores para manipular alimentos usando forepaw hábil e movimentos dígito. Os animais são filmados durante o manuseio cadeias curtas de massas secas cozidas. Reprodução de vídeo em câmera lenta permite a quantificação dos ajustamentos de pata.

O Vermicelli e Testes Handling Capellini: Simple medidas quantitativas da função forepaw dexterous em ratos e camundongos

A capacidade de avaliar funções executivas, como flexibilidade comportamental em ratos, é útil para investigar a neurobiologia da cognição em animais intactos e modelos de doenças. Aqui descrevemos tarefas automatizadas para avaliar a mudança de estratégia e o aprendizado reverso, que são particularmente sensíveis a interrupções nas redes corticais pré-frontais.

Procedimentos operantes para avaliar a flexibilidade comportamental em ratos

Fagot &amp; Paleressompoulle 1 publicaram um dispositivo de aprendizagem automatizada (ALDM) que visa testar habilidades cognitivas individuais em macacos que vão semi-livres. O principal objectivo do nosso protocolo é a utilização de uma rede de unidades de teste ALDM para estudar cognição social em primatas não humanos.

Avaliação da Cognição Social em primatas não-humanos usando uma rede de Computadorizado dispositivo automático de Aprendizagem Sistemas (ALDM) teste

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.

Investigação dos processos de aprendizagem motora habilidade com uma Robotic Manipulandum

Este manuscrito descreve uma tarefa semi-automático que quantifica a supinação em ratos. Ratos alcançar, agarrar e supinate um manipulandum esférica. O rato é recompensado com uma bola, se o ângulo de curva exceder um critério definido pelo usuário. Esta tarefa aumenta a taxa de transferência, sensibilidade à lesão e em relação às tarefas tradicionais de objetividade.

A tarefa de supinação de botão: Um método semi-automático para avaliar a função do Forelimb em ratos

Método para avaliar o impacto do treinamento em habilidades motoras é uma ferramenta útil. Infelizmente, a maioria das avaliações comportamentais pode ser trabalhosa e/ou dispendiosa. Nós descrevemos aqui um método robótico de avaliar a habilidade do preensão (alcance-à-preensão) nos ratos.

Avaliando a Prehension qualificada em camundongos usando um instrutor automático

Aqui apresentamos um protocolo para construir um aparelho automático que orienta um macaco para realizar a tarefa flexível de alcance-a-agarrar. O aparelho combina um dispositivo de translação 3D e uma tabela de giro para apresentar vários objetos em uma posição arbitrária no espaço 3D.

Design e uso de um aparelho para apresentação de objetos Graspable no espaço de trabalho 3D

O alcance hábil do roedor é comumente usado para estudar habilidades destosas, mas requer tempo e esforço significativos para implementar a tarefa e analisar o comportamento. Nós descrevemos uma versão automatizada do alcance hábil com seguimento do movimento e reconstrução tridimensional de trajetórias do alcance.

Automatizado Rat single-pellet atingindo com 3-dimensional reconstrução de pata e dígitos trajetórias

Este artigo apresenta um protocolo que permite uma avaliação não invasiva e automatizada do desempenho motor fino, bem como da aprendizagem motora adaptativa e associativa frente a desafios, utilizando um aparelho denominado Escada Erasmus. A dificuldade da tarefa pode ser titulada para detectar comprometimento motor que varia de graus maiores a sutis.

Monitorização da aprendizagem motora fina e associativa em ratinhos utilizando a escada Erasmus

O presente estudo descreve um teste de comportamento motor fino para examinar déficits motores em modelos de roedores, incluindo o rato TgF344-AD, usando aprendizado de máquina.

Uma tarefa motora fina para estudar a cinemática articular em um modelo pré-clínico de doença neurodegenerativa

Aprenda a avaliar quantitativamente a destreza manual em macacos através de tarefas de alcance e preensão. Este método padronizado permite analisar déficits motores e recuperação funcional após lesões do sistema nervoso central.

Avaliação comportamental de destreza manual em primatas não-humanos

Explorar mais vídeos