Оценка ловкости при выполнении задач

Задачи на достижение используются в области поведенческой нейробиологии для оценки ловкости передних конечностей и моторного обучения. Животные мотивированы тянуться к аппетитным пищевым наградам, таким как макароны или семечки. Прицеливание, хватание, сломание и извлечение — вот некоторые из новых навыков, которые животные приобретают и совершенствуют во время обучения этим задачам.

В этом видео рассказывается о причинах, по которым поведенческие нейробиологи изучают навык достижения, а также обсуждается протокол проведения экспериментов по достижению цели. Наконец, в видео также будут рассмотрены некоторые конкретные поведенческие эксперименты с использованием квалифицированных передних конечностей при различных моделях черепно-мозговой травмы.

Прежде чем перейти к протоколу задачи по достижению цели, давайте поговорим об использовании передних конечностей, которое измеряется задачами по достижению цели. У грызунов чрезвычайно ловкие передние лапы, которые они используют так же, как мы используем наши руки. Задачи на достижение позволяют ученым наблюдать, как грызуны используют свои лапы для захвата и извлечения кусочков пищи. Это обеспечивает количественную меру ловкости передних лап.

Эти задачи требуют, чтобы животные научились новым последовательностям движений, таким как сгибание и разгибание, пронация и супинация, а также вращение.

Это моторное обучение связано с активацией определенных областей мозга. Нейронные сигналы для грубых, а также мелких моторных навыков запускаются в двигательных областях, состоящих из первичной моторной и премоторной коры, и направляются через спинной мозг к соответствующим мышцам, которые производят желаемые движения.

Грызуны являются хорошей моделью для трансляционных моторных исследований, потому что их моторная система организована так же, как и у человека. Повреждение этих двигательных областей нарушает использование рук у людей и использование передней лапы у грызунов, последнее из которых можно измерить с помощью задач досягаемости.

Поскольку теперь вы знаете, почему ученые используют задачи на достижение цели, давайте посмотрим, как проводятся эти исследования. Перед тестированием животных следует трогать и подвергать воздействию оборудования и пищи, чтобы ограничить стрессовые реакции и реакцию страха. Обычно животных кормят ограниченным рационом, а корм предоставляется в конце ежедневных тренировок. Это гарантирует, что животные не насытятся во время тестирования.

Дотягивающие задачи проводятся в специально сконструированной камере, которая имеет три щели. Давайте поговорим о задаче, в которой грызуны тянутся за семенами. Для этого типа эксперимента используется центральная щель для определения предпочтения конечности, и этот процесс называется формированием. Для этого мышам разрешается тянуться к семенам обеими конечностями ограниченное количество раз за один сеанс. Сеансы шейпинга проводятся ежедневно до тех пор, пока животные не продемонстрируют предварительную досягаемость одной конечностью в 70% случаев. Затем их предпочитаемая конечность тренируется умело тянуться к отдельным семенам, помещенным в углубления для боковых щелей на досягаемом этапе. Каждая попытка досягаемости оценивается как успешная, неудачная или неудачная. Дрессировка должна проводиться в течение многих дней, чтобы животные освоили задачу. Мыши обычно достигают плато в течение нескольких дней.

В тех случаях, когда животных обучают тянуться к макаронам, а не к семенам, экспериментатор использует только центральную щель как для обучения, так и для тестирования. Матрица для макарон, представляющая собой пластиковый блок с отверстиями, просверленными по всей глубине, заполняется сухими макаронами и помещается перед камерой. Предпочтительная конечность определяется путем предоставления мышам возможности дотянуться обеими конечностями. Затем тренировка проводится путем заполнения только половины матрицы, противоположной предпочитаемой конечности. Записывается количество и расположение кусочков макаронных изделий, сломанных за один сеанс. В течение нескольких недель мыши учатся очищать большие и более удаленные участки матрицы.

Теперь, когда мы рассмотрели базовый протокол тестирования использования передних конечностей, давайте обсудим некоторые текущие эксперименты с использованием этих задач.

После инсульта значительно нарушается поведение при достижении цели, и тип реабилитационной тренировки может повлиять на то, насколько хорошо конечность, пораженная инсультом, восстанавливает свои функции. Здесь ученые показали, что в мышиной модели инсульта компенсаторная тренировка с непаретической или «хорошей» конечностью ухудшает способность паретической или «плохой» конечности восстанавливать способность достигать цели. Тем не менее, непосредственная тренировка паретичной конечности приводит к улучшению со временем после инсульта.

Помимо тестов на достижение цели, существуют и другие тесты использования передних конечностей у грызунов, такие как тесты на макароны или крупы, которые дают другие, более разнообразные измерения ловкости передних конечностей. После инсульта грызуны демонстрируют дефицит движений лап, используемых для обработки макарон во время еды. В модели травмы спинного мозга изменяются схемы обработки зерновых, включая контакт передней лапы, движения запястья и контакт пальцев.

Подобно задачам досягаемости у грызунов, модифицированная доска Бринкмана может быть использована для проверки ловкости рук у приматов. В этом тесте обезьяны захватывают гранулы пищи, помещенные в отверстия на наклонной доске. После травмы спинного мозга, которая ухудшает использование одной руки, количество гранул, извлекаемых пораженной рукой, уменьшается и не улучшается с течением времени. Напротив, после инсульта в моторной коре количество гранул, извлекаемых пораженной рукой, первоначально уменьшается, но со временем улучшается.

Вы только что посмотрели введение JoVE в задачи по достижению цели. В этом видео были рассмотрены принципы и нейронные корреляты, связанные с умелым использованием передних конечностей, общий протокол проведения тестов на достижение и некоторые эксперименты с использованием оценки ловкости передних конечностей на моделях травм головного или спинного мозга. Как всегда, спасибо за просмотр!