Ручка супинация задача: Полуавтоматическое метод для оценки функции передних конечностей у крыс

Общая цель этой поведенческой задачи состоит в том, чтобы научить крыс поворачивать ручку от ладони вниз к ладони вверх, что называется супинацией. Этот инструмент используется для проверки функции двигательной системы до и после травмы или вмешательства. Мы разработали эту задачу для проверки кортикоспинальной функции у крыс.

Мы обнаружили, что задача супинации ручки более чувствительна к кортикоспинальной травме, чем текущие задачи на ловкость, такие как дотягивание гранул. Эта задача является полуавтоматизированной, что делает ее количественной, объективной и высокопроизводительной. С помощью количественной оценки супинации задача измеряет клинически важное движение, которое оценивает важный нейронный путь.

Демонстрировать процедуру будет Тельма Бетеа, руководитель нашей лаборатории и техник-исследователь. На протяжении всего протокола тренируйте крыс два раза в день, один раз утром и один днем, с перерывами между сеансами не менее нескольких часов. Начните с приучения крыс к ознакомлению крысы с испытательным боксом и с обращением.

Во-первых, настройте коробку. Полностью втяните ручку устройства, нажав клавишу со стрелкой вниз на автопозиционере. Затем поместите крысу в поведенческую коробку на 15 минут.

Через 15 минут подержите каждую крысу вручную в течение не менее пяти минут, чтобы познакомить крысу с экспериментатором. Повторяйте это в течение пяти дней, прежде чем приступать к эксперименту. Следующим этапом является создание ассоциации вознаграждения.

Цель состоит в том, чтобы научить крысу ассоциировать вращение ручки с вознаграждением за еду. Сначала откройте программное обеспечение и введите идентификацию крысы в поле «Имя», затем установите сцену на K1:Knob Shaping No Pulley. Это позволяет кормить крысу до тех пор, пока она поворачивает ручку на три градуса в течение двухсекундных окон вознаграждения.

Затем поместите крысу в поведенческое поле и нажмите «Старт», чтобы начать сеанс. Приучите крысу к кормушке для награды, вручную выдав две или три гранулы и постучав по той стороне коробки, где находится кормушка для награды. Как только крыса узнает место получения награды, вручную выдавайте гранулу только тогда, когда крыса движется перед отверстием.

Это будет ассоциировать награду с диафрагмой. Как только крыса уверенно переместится к отверстию в ожидании вознаграждения, приучите крысу взаимодействовать с манипуландумом. Побудите крысу вступить с ним в контакт, положив рядом 45-миллиграммовую гранулу.

Если это не помогло, нанесите гранулированную пыль непосредственно на манипуландум. Если крыса удаляется от отверстия, нажмите на коробку рядом с манипуландумом, чтобы перенаправить ее внимание. Вознаграждайте крысу только тогда, когда она касается ручки руками, а не когда она кусает или трогает носом манипуландум.

Как только крыса получит 10 последовательных наград, используйте клавишу со стрелкой вниз на автопозиционере, чтобы втянуть манипуландум на 0,25 сантиметра. Продолжайте перемещать манипуландум с шагом 0,25 сантиметра, пока он не окажется на расстоянии 1,25 сантиметра от отверстия. Это конечная цель ассоциации вознаграждения, и как только крыса сделает это в двух последовательных сессиях, перейдет к тренировке с противовесом.

После получаса тренировки завершите сессию, нажав кнопку «Стоп» в программном обеспечении. Чтобы подготовиться к тренировке с противовесом, начните с установки трехграммового противовеса на манипуландум в точке крепления L-образной формы. Затем пропустите струну противовеса через шкив до тех пор, пока противовес не будет свободно висеть.

Чтобы запустить сеанс, сначала откройте программное обеспечение, введите имя крысы и установите сцену на K2: Knob Shaping Pulley. При этом манипуландум находится на расстоянии 1,25 сантиметра от отверстия. Затем поместите крысу в поведенческое поле и нажмите «Старт» в программном обеспечении, чтобы начать сеанс.

После 100 или более успешных попыток завершите сеанс, нажав кнопку «Стоп» в программном обеспечении. После того, как крыса завершит два последовательных сеанса с более чем 100 успешными испытаниями, увеличьте массу противовеса на один грамм в следующем сеансе. Следуя этой программе, постепенно увеличивайте вес до шести граммов в среднем за шесть сеансов.

Во время этой тренировки крайне важно, чтобы правильное супинационное движение было вознаграждено, а неправильное супиниционное движение было сформировано. Формирование супинационного движения продолжается и в базовой тренировке. При коррекции супинационного поведения вручную ограничьте движение манипуландума и вознаграждайте за хорошее поведение супинации, даже если оно не увенчалось успехом, нажимая кнопку «Подача» в программном обеспечении.

На этом этапе обучите крыс супинировать в соответствии с базовыми критериями, которые в данном случае заключаются в повороте ручки на 75 градусов с помощью шестиграммового противовеса с вероятностью успеха 75% или выше. После установки противовеса используйте в программном обеспечении опцию KSB4:Knob Training Median 75 Max. При этом начальный порог устанавливается на уровне пяти градусов.

Он устанавливает минимальный порог попадания равным 15 градусам, а порог попадания — 75 градусам. Программное обеспечение автоматически увеличит минимальный порог для поворота ручки в зависимости от личности крысы и ее прошлых результатов, поэтому на этом этапе вмешательство пользователя сводится к минимуму. Через 30 минут остановите сеанс.

Примерно через 10 дней или 20 сеансов большинство крыс завершают адаптивную стадию и способны поворачивать ручку до среднего пикового угла 75 градусов или более. После завершения базового обучения переведите крысу к следующему этапу обучения, который обрабатывается программным этапом K27:75 Degrees. Чтобы завершить сеанс на этом этапе, нажмите кнопку «Стоп» через 30 минут или 100 попыток, в зависимости от того, что наступит раньше.

Держите каждую крысу на этом этапе обучения до тех пор, пока она не сможет пройти четыре последовательных исходных уровня с вероятностью успеха 75% или выше. Обученная крыса затем может быть использована для экспериментальных манипуляций, используя эту задачу в качестве меры функции передних конечностей. Из пула из 56 крыс 75% получили первоначальное задание.

Этот этап включал в себя максимально практическое обучение. Затем крысы перешли к использованию шестиграммового противовеса на седьмой день, а затем потратили 10 дней на то, чтобы научиться поворачивать ручку с общим восходящим углом супинации. К 17-му дню большинство крыс записывали свой первый исходный уровень, и если крыса не достигала исходного уровня к 20-му дню, ее исключали из исследования.

Неудачливая крыса может демонстрировать прогресс в течение нескольких дней, но не сможет продвигаться вместе с группой, потому что она не работает с правильным хватом. В первой трети тренировки крыса может начать супинировать, но волновая форма ее действий может показать, что она выполняет два оборота там, где успешным крысам нужен только один. В средней трети тренировки нормальное увеличение пикового угла с 20 до 50 градусов, которое сопровождается определенной кривой с одним пиком, может свидетельствовать только о незначительном увеличении пикового угла у крыс, не способных правильно супинировать.

К заключительной трети обучения должна быть очень выраженная одноволновая форма; Тем не менее, неудачная крыса может показать пиковый угол значительно ниже необходимого критерия успеха в дополнение к наличию нескольких пиков. Неудачливая крыса может в конечном итоге освоить задачу, но она также может сделать это с компенсацией без супинации, что делает крысу нецелесообразной для использования в дальнейших исследованиях. После просмотра этого видео у вас должно быть хорошее понимание того, как тренировать крыс выполнять супинацию передних конечностей на исходном уровне и устранять неправильные движения супинации.

Обязательно сохраняйте бдительность и наблюдательность, пока крысы учатся супинировать. Коррекция супинационного поведения на ранней стадии имеет решающее значение для успеха этой тренировочной процедуры. В целом, процедура должна быть эффективной по времени.

Как только крысы достигнут исходного уровня, экспериментатору нужно только поместить крысу в коробку, запустить программное обеспечение, а затем удалить крысу после завершения сеанса. В дополнение к этому видео на сайте нашей лаборатории доступно несколько ресурсов. Спасибо, и удачи в ваших экспериментах.