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

O objetivo geral dessa tarefa comportamental é treinar ratos para girar um botão da palma da mão para cima, chamado supinação. Esta ferramenta é usada para testar a função do sistema motor antes e depois de uma lesão ou intervenção. Desenvolvemos esta tarefa para testar a função corticoespinhal em ratos.

Descobrimos que a tarefa de supinação do botão é mais sensível à lesão corticoespinhal do que as tarefas atuais de destreza, como alcançar o pellet. Essa tarefa é semiautomatizada, tornando-a quantitativa, objetiva e de alto rendimento. Ao quantificar a supinação, a tarefa mede um movimento clinicamente importante que avalia uma importante via neural.

Demonstrando o procedimento estará Thelma Bethea, nossa gerente de laboratório e técnica de pesquisa. Ao longo do protocolo, treine os ratos duas vezes ao dia, uma de manhã e outra à tarde, com pelo menos horas entre as sessões. Comece habituando os ratos para familiarizá-los com a caixa de teste e com o manuseio.

Primeiro, configure a caixa. Retraia totalmente o dispositivo do botão pressionando a tecla de seta para baixo no posicionador automático. Em seguida, coloque o rato na caixa comportamental por 15 minutos.

Após 15 minutos, manuseie cada rato manualmente por pelo menos cinco minutos para familiarizar o rato com o experimentador. Repita isso por cinco dias antes de avançar no experimento. A próxima fase é criar uma associação de recompensa.

O objetivo é treinar o rato para associar o giro do botão a uma recompensa alimentar. Primeiro, abra o software e insira a identificação do rato em Nome e, em seguida, defina o estágio para K1: Knob Shaping No Pulley. Isso permite que o rato seja alimentado desde que gire o botão além de três graus durante as janelas de recompensa de dois segundos.

Em seguida, coloque o rato na caixa comportamental e pressione Iniciar para iniciar a sessão. Familiarize o rato com o cocho de recompensa dispensando manualmente dois ou três grânulos e batendo no lado da caixa onde o cocho de recompensa está localizado. Uma vez que o rato saiba o local da recompensa, apenas dispense manualmente um pellet quando o rato se mover na frente da abertura.

Isso associará a recompensa à abertura. Uma vez que o rato se mova de forma confiável para a abertura em antecipação a um projétil de recompensa, condicione o rato a interagir com o manipulando. Peça ao rato que se envolva com ele colocando um pellet de 45 miligramas nas proximidades.

Se isso não funcionar, aplique pó de pellets diretamente no manipulando. Se o rato se afastar da abertura, toque na caixa perto do manipulando para redirecionar sua atenção. Recompense o rato apenas quando ele tocar a maçaneta com as mãos, não quando morder ou cheirar o manipulando.

Uma vez que o rato tenha obtido 10 recompensas consecutivas, use a tecla de seta para baixo no posicionador automático para retrair o manipulando em 0,25 centímetros. Continue reposicionando o manipulando em incrementos de 0,25 centímetro até que esteja a 1,25 centímetros de distância da abertura. Este é o objetivo final da associação de recompensa, e uma vez que um rato faz isso em duas sessões consecutivas, avance para o treinamento de contrapeso.

Após meia hora de treinamento, termine a sessão pressionando Parar no software. Para se preparar para o treinamento de contrapeso, comece colocando um contrapeso de três gramas no manipulando no ponto de fixação em forma de L. Em seguida, passe a corda do contrapeso pela polia até que o contrapeso fique pendurado livremente.

Para executar a sessão, primeiro abra o software, insira o nome do rato e defina o palco para K2: Knob Shaping Pulley. Isso coloca o manipulando a 1,25 centímetros da abertura. Em seguida, coloque o rato na caixa comportamental e pressione Iniciar no software para iniciar a sessão.

Após 100 ou mais tentativas bem-sucedidas, encerre a sessão pressionando Parar no software. Uma vez que o rato tenha completado duas sessões consecutivas com mais de 100 tentativas bem-sucedidas, aumente a massa do contrapeso em um grama na próxima sessão. Seguindo este programa, aumente gradualmente o peso para seis gramas em uma média de seis sessões.

Durante este treinamento, é imperativo que o movimento de supinação correto seja recompensado e que um movimento de supinação incorreto seja moldado. Moldar o movimento de supinação também continua no treinamento de linha de base. Ao corrigir o comportamento de supinação, restrinja manualmente o movimento do manipulando e recompense o bom comportamento de supinação, mesmo quando não for bem-sucedido, pressionando o botão Feed no software.

Neste ponto, treine os ratos para supinar os critérios de linha de base, que neste caso é girar o botão 75 graus com um contrapeso de seis gramas a uma taxa de sucesso de 75% ou mais. Depois de definir o contrapeso, use a opção KSB4:Knob Training Median 75 Max no software. Isso define o limite inicial para cinco graus.

Ele define o limite de ocorrência mínimo para 15 graus e define o limite de ocorrência máximo para 75 graus. O software aumentará automaticamente o limite mínimo para girar o botão com base na identidade do rato e em seu desempenho anterior, para que a entrada do usuário seja minimizada neste ponto. Após 30 minutos, interrompa a sessão.

Após cerca de 10 dias ou 20 sessões, a maioria dos ratos completa o estágio adaptativo e é capaz de girar o botão para um ângulo de pico médio de 75 graus ou mais. Quando o treinamento de linha de base estiver concluído, avance o rato para a próxima fase de treinamento, que é tratada pelo estágio de software K27: 75 Graus. Para encerrar as sessões neste estágio, pressione parar após 30 minutos ou 100 tentativas, o que ocorrer primeiro.

Mantenha cada rato neste estágio de treinamento até que ele possa completar quatro linhas de base consecutivas com uma taxa de sucesso de 75% ou mais. Um rato treinado pode então ser usado para manipulações experimentais usando essa tarefa como uma medida da função do membro anterior. De um grupo de 56 ratos, 75% adquiriram a tarefa inicial.

Esta etapa envolveu o treinamento mais prático. Em seguida, os ratos progrediram para o uso de um contrapeso de seis gramas no sétimo dia e, em seguida, passaram 10 dias aprendendo a girar o botão com uma tendência geralmente ascendente no ângulo de supinação. No dia 17, a maioria dos ratos registrou sua primeira linha de base e, se um rato não atingisse a linha de base no dia 20, ele era removido do estudo.

Um rato malsucedido pode mostrar progressão por alguns dias, mas não poderá avançar com o grupo porque não está funcionando com a pegada correta. No primeiro terço do treinamento, o rato pode começar a supinar, mas a forma de onda de sua ação pode revelar que ele está realizando dois turnos, onde os ratos bem-sucedidos precisam apenas de um. No terço médio do treinamento, o aumento normal no ângulo de pico de 20 para 50 graus, que vem com uma curva de pico único definida, pode mostrar apenas um aumento marginal no ângulo de pico em ratos que não supinam adequadamente.

No terço final do treinamento, deve haver uma forma de onda única muito pronunciada; No entanto, um rato malsucedido pode mostrar um ângulo de pico bem abaixo do critério de sucesso necessário, além de ter vários picos. O rato malsucedido pode eventualmente aprender a tarefa, mas também pode fazê-lo com compensações sem supinação, tornando o rato desaconselhável para uso em estudos posteriores. Depois de assistir a este vídeo, você deve ter uma boa compreensão de como treinar ratos para realizar a supinação dos membros anteriores no início e solucionar problemas de movimentos incorretos de supinação.

Certifique-se de ficar alerta e observador enquanto os ratos aprendem a supinar. Corrigir o comportamento de supinação em um estágio inicial é crucial para o sucesso desse procedimento de treinamento. No geral, o procedimento deve ser eficiente em termos de tempo.

Quando os ratos atingem a linha de base, o experimentador só precisa colocar o rato na caixa, iniciar o software e remover o rato quando terminar a sessão. Além deste vídeo, existem vários recursos disponíveis no site do nosso laboratório. Obrigado e boa sorte com seus experimentos.