Estudo Motor Habilidade Aprendizagem por Single-pelota Tarefas atingindo em Ratos
4 de março de 2014
Prática persistente melhora a precisão dos movimentos coordenados. Aqui apresentamos uma tarefa de chegar single-pellet, que foi concebido para avaliar a habilidade de aprendizado e memória do membro anterior em camundongos.
O objetivo geral deste procedimento é treinar camundongos com uma habilidade motora específica de quatro M. Isso fornece um bom modelo comportamental para avaliar o aprendizado motor e a memória. Em camundongos, o primeiro passo é permitir que os camundongos se familiarizem com a câmara de treinamento e os pellets de comida.
Em seguida, os pellets de comida são colocados ao alcance da fenda de modelagem, e o membro preferido usado para recuperação é determinado após o período de modelagem. Os camundongos são treinados com a tarefa de alcance de pellet único e o número de alcances corretos com a pata preferida é registrado. Em última análise, este protocolo fornece um paradigma comportamental para estudar as mudanças cerebrais em muitos níveis durante o aprendizado motor e a formação da memória.
Este método pode ajudar a responder a questões-chave no campo da neurociência, como como o aprendizado motor se correlaciona com a plasticidade estrutural e alterações moleculares no cérebro do camundongo e como várias doenças neurológicas perturbam as habilidades motoras finas para obter os melhores resultados. Execute esta tarefa em um local tranquilo, longe de qualquer ruído ou distração. Uma câmara de treinamento de plexiglass transparente feita sob medida que contém três fendas verticais é usada para modelagem e treinamento.
Uma fenda está na borda de modelagem e duas fendas estão na borda de treinamento oposta para manter as sementes de painço no lugar durante as sessões de modelagem construíram uma bandeja inclinada a partir de três lâminas de vidro. Uma plataforma alimentar é usada durante as sessões de treinamento. Divots nos lados esquerdo e direito da plataforma mantêm a semente de painço no lugar.
Esses divots correspondem à fenda esquerda e direita na câmara de treinamento do mouse e são usados para o treinamento de dominantes para lims. Outros itens úteis para ter à mão durante o procedimento são fórceps, balança e cronômetro. Dois dias antes de iniciar o procedimento de modelagem, os alimentos restringem os animais a manter um peso corporal reduzido de cerca de 90% da linha de base no primeiro dia.
Colocou dois ratos na câmara de treinamento ao mesmo tempo e permitiu que eles se habituassem. Coloque aproximadamente 20 mil sementes por rato dentro da câmara e deixe os ratos explorarem por 20 minutos. No dia seguinte, coloque os animais em câmaras individualmente e forneça a cada um aproximadamente 20 mil sementes no dia seguinte.
A borda de modelagem é usada para determinar a dominância do membro. Coloque o lado da fenda única da câmara voltado para baixo. Em seguida, pressione a bandeja de alimentos cheia de sementes de painço contra a parede frontal da câmara de treinamento.
Quando estiver pronto, coloque um único mouse na câmara. Permita que o animal recupere as sementes através da fenda de treinamento e registre o usado para a recuperação. O período de modelagem é considerado concluído quando dois critérios são atendidos.
Primeiro, o mouse realiza 20 tentativas de alcance em 20 minutos. Em segundo lugar, mais de 70% desses alcances são realizados com um quatro membros. Se o rato usar a língua para colocar as sementes na câmara, mova a bandeja ligeiramente para trás para estimular o alcance de quatro galhos.
Se o mouse não conseguir terminar de modelar dentro de uma semana, retire-o do experimento Para iniciar a sessão de treinamento, configure a câmara de treinamento com a fenda dupla voltada para baixo. Quando estiver pronto, coloque os ratos individualmente na gaiola. Coloque sementes individuais na plataforma de alimentos no divot correspondente à pata preferida determinada durante o período de modelagem.
Uma vez que a semente esteja no lugar, observe o comportamento de alcance do mouse e marque os resultados. Um sucesso é obtido quando o rato alcança a pata preferida, recupera e come a semente. Marque uma gota quando o rato alcançar a pata preferida, agarrar a semente, mas deixá-la cair antes de colocá-la na boca.
Se o camundongo alcançar a semente com a pata preferida, mas errar ou derrubá-la da placa de retenção, ele será classificado como uma falha. Um rato pode alcançar mesmo quando não há sementes colocadas na plataforma de alimentos. Estes são considerados em vão, alcances e não são contados.
O número total de tentativas de alcançar em vão chega a ratos de treinamento para voltar para a outra extremidade da câmara de treinamento antes de colocar a próxima semente. Se um camundongo alcança com a pata não preferida, esses alcances são considerados contralaterais e não são contados para o número total de alcances. Treine os ratos diariamente por 30 tentativas de alcance no membro preferido ou 20 minutos, o que ocorrer primeiro.
Após a sessão de treinamento diário, devolva os ratos à gaiola de origem. Os pesos corporais dos camundongos devem ser monitorados de perto durante os experimentos. A perda de peso corporal para um único camundongo durante a privação de alimentos, modelagem e treinamento é mostrada aqui.
Esses resultados mostram que a taxa média de sucesso melhora ao longo do período de treinamento, bem como a velocidade média de sucesso. As taxas de sucesso para um mouse em forma de overs e um mouse que não aprende são plotadas aqui. Este gráfico compara o desempenho motor de camundongos adultos pré-treinados versus ingênuos durante um período de retreinamento de quatro dias.
Ao tentar este procedimento, é importante lembrar de padronizar as condições de teste em animais. Isso pode ser feito minimizando as perturbações ambientais, tendo o mesmo treinador, manuseando o mesmo mouse e treinando nas mesmas horas do dia durante os experimentos.
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Visão Geral
Este estudo apresenta uma tarefa de alcance com um único pellet projetada para avaliar a aprendizagem e a memória de habilidades dos membros anteriores em camundongos. A tarefa avalia a precisão dos movimentos coordenados por meio da prática contínua.
Componentes Principais do Estudo
Área de Ciência
- Neurociência
- Psicologia Comportamental
- Apredizagem Motora
Antecedentes
- A tarefa de alcance com um único pellet é um modelo comportamental para o estudo de habilidades motoras.
- Os camundongos são treinados para recuperar pellets de alimento utilizando a pata dianteira preferencial.
- Essa tarefa permite a avaliação da aprendizagem motora e da formação de memória.
- Compreender esses processos pode fornecer insights sobre as alterações cerebrais durante a aquisição de habilidades.
Objetivo do Estudo
- Avaliar a aprendizagem e memória de habilidades motoras em camundongos.
- Estabelecer um paradigma comportamental confiável para o estudo da aprendizagem motora.
- Avaliar o impacto da prática persistente na precisão dos movimentos.
Métodos Utilizados
- Os camundongos são familiarizados com a câmara de treinamento e com as pelotas de alimento.
- As pelotas de alimento são colocadas ao alcance para determinar a pata dianteira preferida.
- Os camundongos são treinados utilizando a tarefa de alcance individual com pelotas.
- O número de alcances corretos com a pata preferida é registrado.
Resultados Principais
- O treinamento melhora a precisão dos movimentos coordenados.
- O desempenho é medido pelo número de alcances bem-sucedidos.
- Os resultados indicam aprendizado significativo e retenção de memória em tarefas motoras.
- As alterações comportamentais refletem adaptações cerebrais subjacentes durante a aprendizagem.
Conclusões
- A prática persistente melhora a precisão da habilidade motora em camundongos.
- A tarefa de alcance com um único pellet é eficaz para estudar a aprendizagem motora.
- Este modelo pode ajudar a elucidar os mecanismos neurais da aquisição de habilidades.
Perguntas Frequentes
Relevância Executiva para a Indústria
Paradigmas comportamentais quantitativos, como a tarefa de alcance de única pastilha, permitem avaliação rigorosa da aprendizagem motora e da memória em modelos pré-clínicos, apoiando a validação de alvos e a redução de riscos mecanicistas em fluxos de trabalho de neurobiologia. Esta abordagem fornece resultados reprodutíveis e mensuráveis que orientam a descoberta inicial e a pesquisa translacional sobre função motora e doenças neurológicas. Ensaios comportamentais padronizados são essenciais para triagem de portfólios e confiança preditiva na descoberta de fármacos para o SNC.
Aplicações Estratégicas em P&D de Biotecnologia Farmacêutica
Descoberta Inicial e Validação de Alvo
- Permite a investigação de hipóteses sobre aprendizagem motora e o envolvimento de vias neurais em sistemas relevantes para doenças.
- Auxilia na validação funcional de alvos ao associar saídas comportamentais a mecanismos moleculares e anatômicos.
- Facilita a redução de riscos mecanicistas ao quantificar curvas de aprendizagem e platôs de desempenho.
Triagem e Desenvolvimento de Ensaios
- Oferece uma plataforma comportamental validada para avaliar intervenções genéticas ou farmacológicas na aquisição de habilidades motoras.
- Fornece parâmetros quantitativos padronizados (precisão, velocidade, taxa de sucesso) para comparação entre estudos.
- Permite condições de ensaio reproduzíveis por meio de ambiente controlado e padronização de protocolo.
Pesquisa Translacional e Pré-clínica
- Alinha resultados comportamentais pré-clínicos com biomarcadores translacionais da função motora.
- Garante continuidade do descobrimento à validação pré-clínica, permitindo avaliação longitudinal da aprendizagem e da memória.
- Reduz o risco translacional ao modelar déficits motores relevantes para a doença e a resposta terapêutica.
Integração de Pipeline e Fluxo de Trabalho
Esse paradigma comportamental insere-se na continuidade entre a descoberta inicial e a fase pré-clínica, servindo como uma ponte entre a identificação do alvo molecular e a validação funcional in vivo.
- Biologia da Descoberta: Quantifica aprendizado motor e memória para testar hipóteses sobre a função de circuitos neurais.
- Triagem: Oferece desfechos comportamentais quantitativos e reprodutíveis para avaliar intervenções candidatas.
- Análises: Permite comparação estatística de métricas de desempenho entre grupos experimentais e pontos temporais.
- Pesquisa Translacional: Modela déficits motores relevantes para doenças e efeitos terapêuticos in vivo.
- Reutilização Empresarial: Atua como uma plataforma padronizada e escalável para portfólios diversos em neurobiologia e no sistema nervoso central.
Impacto Operacional e Empresarial
- Valor Científico: Aumenta a confiança preditiva e reduz a ambiguidade mecanicista na validação de alvos no sistema nervoso central.
- Valor Operacional: Promove padronização, reprodutibilidade e escalabilidade entre estudos e equipes.
- Valor Estratégico: Orienta decisões de avançar/não avançar e a alocação de recursos ao fornecer dados comportamentais robustos.
- Impacto sobre o Portfólio: Permite a priorização ajustada ao risco de programas no sistema nervoso central com base em desfechos funcionais.
Considerações sobre a Implementação
- Exige especialização em neurociência comportamental e manejo de animais.
- Requer câmaras de treinamento especializadas, ferramentas de pontuação e infraestrutura para análise de dados.
- Demanda padronização rigorosa do protocolo para garantir reprodutibilidade entre operadores e locais distintos.
- Pode exigir adaptação para diferentes origens genéticas ou modelos de doenças.
- O desempenho pode ser influenciado por variáveis ambientais e pelo estado de saúde dos animais, exigindo monitoramento cuidadoso.
