Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
Click here for the English version

Neuroscience

Вермишель и тесты Capellini Обращение: Простые количественные показатели ловкие функции передней лапы у крыс и мышей

doi: 10.3791/2076 Published: July 21, 2010

Summary

Вермишель и Capellini Обработка Испытания передней лапой ловкость воспользоваться естественной склонности грызунов манипулировать продукты питания использованием умелые лапы и цифры движений. Животные видеозаписи при работе с короткой нити сырого сухих макарон. Замедленное воспроизведение видео движения позволяет количественное передней лапой коррективы.

Abstract

Предыдущая характеристики пищевого поведения грызунов показали, что они используют скоординированные движения передней лапой манипулировать пищи куски. Мы расширили на эту работу, чтобы разработать простой количественной мерой передней лапой ловкость, который чувствителен к латерализованых нарушения и возрастных изменений. Грызунов узнать умелые лапы и цифры движения, чтобы управлять тонкие кусочки пасты, которые они охотно потребляют. Ранее мы уже описанных методов для количественной обработке вермишель на крысах и показали, что меры, очень чувствительны к передней конечности нарушениями в результате односторонних ишемических поражений, окклюзии средней мозговой артерии и односторонние полосатой истощение дофамина [Оллред, RP, Эдкинс, DL, Вудли, МТ, Мужья, LC, Мальдонадо М. Кейн, JR, Schallert, Т. & Jones, Т. А. Испытание Вермишель Обращение: простая количественная мера ловкие функции передней лапой на крысах.

Protocol

1. Подготовка к началу тестирования

  1. Сырые части макароны разрезаются по длине использованием лезвия бритвы. Для крыс, Скиннер бренд макарон вермишель (1,5 мм) разрезается до 7 см длиной. Для мышей, DeCecco бренд Capellini макаронные изделия (1,0 мм) разрезается до 2,6 см длины (рис. 1в). Из макаронных брендов отличаются по текстуре и диаметра, которые могут повлиять на обработку образом, рекомендуется, что единственным источником макароны быть использованы для повторного тестирования.
  2. Для преодоления neophobic ответы и установить мастерство в обработке, животные подвергаются макароны штук в их доме клетку несколько раз в течение нескольких недель перед тестированием. (Как правило, 5-10 дней после контакта, около 4 штук каждый раз, вполне достаточно.)
  3. Если тест будет проводиться в камере, кроме дома клетке, или если дом клетка перемещается для тестирования, привыкание к еде в среде тестирования предоставляется. (Это обычно занимает 3-5 сеансов, пока животные охотно едят макароны в этой среде.)
  4. Даже после того, животные охотно принимают макаронные изделия, они могут неожиданно стать сдержан, когда большая камера перемещается рядом с полигоном. Это полезно поместить камеру перед среды тестирования для одного или нескольких привыкания сессий.
  5. Так как большинство животных действовать, как будто макароны очень вкусный, это не является необходимым для пищи ограничить их перед тестированием. Тем не менее, удаление пищевых несколько часов до или в течение ночи может облегчить есть перед экспериментатором и камеры и убедитесь, что они не являются насыщенные на время тестирования.
  6. Нарушение макароны кусок во время еды недействительным судом. Мы нашли эту привычку в значительной степени избежать, если бы животные никогда не давал частей дольше, чем те, которые используются в тестах.
  7. Для тестирования сессий, макаронные изделия частей, отмечены маркером ультрадисперсных наконечник через определенные промежутки времени использования картона шаблон (1,75 см шагом на вермишель и 0,86 см шагом на нити Capellini). Это облегчает визуализацию движения макароны прядь во время еды.

2. Испытательная установка до

  1. Животные должны быть проверены в любой клетке дома или другой аппарат с Неискаженной, ясно стены, и должны быть изолированы от своих cagemates во время тестового сеанса.
  2. Хотя крысы могут быть проверены в режиме реального времени практикуется экспериментатора (Оллред и соавт., 2008), количественное способствует записи видео, так что данные могут быть собраны во время замедленного воспроизведения видео. Мы не нашли возможным надежно количественно движений мыши передней лапой без замедленного воспроизведения видео движения из-за малого размера их лап и быстрые движения.
  3. Видеокамера с высокой частотой кадров и адекватного зум используется. Мы используем камеру Canon XL1S с 16X зум-объектив установлен в выдержке, по крайней мере 420 с-1 при нормальном освещении комнаты. Использование колесных штатив с панорамирования и наклона головы облегчает камеры позиционирования.
  4. Крысы обычно сидят в вертикальном положении на корточках, чтобы поесть макарон и лапы являются наиболее легко просматривать с помощью камеры расположены на уровне пола примерно на камеру с небольшим углом (рис. 1А). Если испытания в клетку с стружки, удаление некоторых стружка может быть полезным для оптимизации просмотра.
  5. Мыши, как правило, наклоняться вперед во время макароны едят, держа кусок в больше угол, чем крысы. Таким образом, тестирование камеры с открытым этаже размещается в верхней части зеркала. Камера помещается в чуть более высоком уровне, чем пол, и под углом вниз, чтобы сосредоточиться на отражение лапами в зеркале (рис. 1В). Использование первую зеркальную поверхность значительно улучшает четкость лапы для воспроизведения видео.
  6. Каждый укус макароны кусок слышно и, таким образом, аудиозапись полезен для проверки еды.

3. Администрирование испытаний макароны обработки

  1. Испытание сессий состоят из последовательных испытаниях, с одной макароны съел кусок в суд. Как правило, мы записи данных из 4-5 испытаний на крысу и 3-4 испытаний на мышь.
  2. До видеозаписи кусок макароны, помещается в камеру для начала еды и для перемещения животного в соответствующее представление камеры.
  3. Это необходимо для животного к лицу камеру и фокусировки и зума достаточно (~ 10-12X) для просмотра дискретных корректировки с обеими передними лапами, и все цифры. Суставы обеих лап должны быть видимыми. По крайней мере, с помощью этой камеры, мы находим его полезным использовать автофокусировку только возможности, до начала судебного разбирательства начала, чтобы сузить в о области интереса. Впоследствии мы переключиться в режим ручного фокуса.
  4. Как только животное и камеры находятся в положении, первый судебный процесс инициируется. Кусок упал или болтался прямо перед животным и запись начинается до еды начала.
  5. После этого испытания приведены в непосредственной преемственности. Желательно, чтобы минимизировать задержки между испытаниями, чтобы животные не отходитьот оптимального положения просмотра.
  6. Испытания, в которых рассматриваются лапы в сторону или, в котором фокус теряется не забил.
  7. Тестах можно повторять в течение нескольких дней, например, в документе пред-и пост-обработка временных закономерностей (например, восстановление после травм ЦНС;. Оллред и др., 2008).
  8. Задача может быть получение животных, чтобы поесть в желаемой позиции по отношению к камере. Это может быть необходимо приучить камеры пугливые животные на наличие камеры в течение нескольких минут до тестирования. Животные часто можно уговорить на позиции, понижая или оборванных макароны в идеальной области. Это может потребовать несколько частей, чтобы выполнить эту нужную позицию, хотя количество штук данной должны быть сведены к минимуму, чтобы избежать пресыщения.
  9. Для последовательной проверки нескольких крыс, мы нашли ее удобной для настройки некоторых из своих клеток, в то время, по кругу, с камерой на штативе колесных в середине. Кусок падает в идеальной области каждой клетки, а камера затем переехал в крысу, которая начинается еды в нужное положение в первую очередь. Это позволяет больше времени для медленной (есть в положении) крыс привыкнуть к камере и экспериментатор присутствие и они также могут быть стимулированы, чтобы поесть от укусов звуки быстрее крыс.

4. Количественный анализ видео передней лапой корректировки и есть время

  1. Анализ передней лапой корректировки во время еды является простая количественная мера, которая чувствительна к латерализованых нарушениями ЦНС после травмы у крыс (Оллред и др., 2008;. Whishaw & Coles, 1996; Whishaw и др., 1997.), А также связанных со старением изменений у мышей (Теннант и соавт., 2009).
  2. Количественно часть суде начинается тогда, когда паста кусок первой помещается в рот и заканчивается, когда последний из макарон освобождается от лап и исчезает в рот.
  3. Воспроизведение видео замедляется (~ 50% в режиме реального времени), или кадр за кадром заранее используется по мере необходимости, для определения корректировок.
  4. Корректировка рассчитывается каждый раз лапой релизы и повторно контакты макароны кусок, когда есть реформирование лапой держать на части, или когда есть расширение, сгибание или похищения приведение цифр (рис. 2). Каждая корректировка записывается отдельно для левой и правой лапой.
  5. Корректировки не учитываются при лапа скользит по макароны части без каких-либо движение цифр или репозиционирование лапой держать. Перевозкой лапой, когда она не находится в контакте с макаронные части (то есть, движения рядом кусок), также не учитываются.
  6. Времени, чтобы поесть, также учитывается для каждого испытания, начиная с едой начала и окончания, когда паста исчезает в рот. Мы записываем время с помощью функции воспроизведения видео, дисплей, но он также может быть записан с секундомером при нормальной скорости воспроизведения.
  7. Если животное паузы в еде, но поддерживает проведение на части, время паузы вычитается из общего времени. Пауза в еде очевидна либо движение кусок изо рта или прекращение в звуковой кусаться.
  8. Суд исключить из анализа, если в течение любой части есть, по мнению лапы скрыто, или если животное перерывы кусок, потому что более короткие части изменяют обработки шаблонов.
  9. Некоторые крысы и мыши последовательно сделать более корректировки с одной лапой, чем другой. Для односторонних травмы ЦНС моделей, латерализованых нарушениями являются более чутко обнаружить, если травмы влияют на лапу, которые сделали более корректировки до травмы тестирования (Оллред и соавт., 2008).
  10. Мыши иногда падение макароны кусок в середине еды, и, после короткого перерыва, взять его и продолжить есть. Наиболее часто это происходит в последнее испытание дня, возможно, связано с частичным сытости и ослабляя внимания к еде. Потому что это общее даже в интактных мышей, мы не опускаем эти испытания. Тем не менее, время, часть отбрасывается вычитается из общего времени еды.
  11. В интактных крыс, сбросив частей является нетипичным и возобновление в еде, часто очень задерживается или отсутствует. Такие испытания исключены из анализа изменения и еды время.
  12. Корректировки до еды начала не учитываются. Предварительная обработка пищевого поведения страдают от травм ЦНС (например, Whishaw и др., 1992;.. Whishaw и др., 1986), но мы еще не направили количественные методы для передней лапой корректировки к этому периоду.
  13. Эти данные можно резюмировать следующим образом: (а) средний ряд корректировок на лапу за штуку, (б) среднее время еды за штуку и (с) скорость изменения (корректировки / есть время).

5. Видео анализ атипичные модели обработки

  1. Атипичная моделей обращение может различать разные типы травм ЦНС у крыс (Оллред и соавт., 2008) и recordiнг такое поведение может быть полезна в качестве дополнительного анализа.
  2. Обработка моделей рассматриваются нетипичные, если они редко наблюдается у интактных животных. Интактных животных обычно начать прием пищи с одной лапой, "схватить лапу", расположенный ниже, на макаронные изделия, а "руководство лапу" помещается в районе устья (рис. 3, С). Же лапу, как правило, понять лапу во всех испытаниях. Крысы часто позицию лапы далеко друг от друга по длине макарон в первом, и переместить их вместе, как часть сокращается. Мыши обычно позицию обеими лапами близко ко рту, с рук и руководство конечностей состоялась близко друг к другу, даже в начале еды. В обоих видов, лапы переехать в более симметричной позиции, бок о бок или с цифрами вмешался, когда часть очень короткая (рис. 3В, Г). Обе лапы используются непрерывно для направления, проведение или продвижения макароны во время еды.
  3. Атипичная моделей в лапу позиции у крыс и мышей, включают: (а) размещения лапы вместе, в симметричные провести, когда паста кусок длинная (более половины первоначальной длины), (б) отсутствие двигаться лапы в симметричное положение, прежде чем кусок полностью потребляются и (в) переключение позиций руководства и понимание конечности в разгар еды.
  4. Два дополнительных атипичной поведением у крыс и мышей являются: (а) отсутствие контакта макароны часть с одной лапой в течение длительного времени во время еды ("отказ в контакт") и (б), используя рот тянуть через макароны лапы, чтобы изменить их ("рот тянет").
  5. Два поведения рассматриваются нетипичные для крыс, но типичные для мышей: (а) сгорбленной осанке и (б) падение макароны кусок после еды начинается. Тем не менее, частота капель у мышей может увеличиться после повреждения центральной нервной системы. Таким образом, рекорд падения частоты в обоих видов.
  6. Другие атипичные поведения были замечены в крысу односторонних полосатой модель истощение дофамина: (а) "железной рукой", где понимание конечности проводится в неподвижный, жесткая позиция во время еды, (б) повторное движение руководство лапу вокруг жесткой лапой схватить, и (в) и экстремальный наклон головы, как макаронные изделия под углом в рот (Оллред и др., 2008;. см. также Whishaw и др. 1997 год.).
  7. Мы заметили, что в возрасте мышей часто вносить изменения, которые являются неэффективными для перемещения макароны в рот. Таким образом, изменения, которые не приводят к видимым движением макароны кусок в рот, учитываются отдельно.
  8. Переключение руководства и понять, конечностей, сбои в контакт, капли, и рот тянуть записываются каждый случай, а все другие атипичные поведения фиксируются раз в суде.

6. Представитель Результаты

Результаты видеоанализа должна включать в себя ряд корректировок каждой лапе в суд и времени, чтобы поесть макарон каждый кусок. Результаты от крыс с сенсомоторной коры поражений или ишемии головного мозга показывают, что животные делают меньше корректировки с нарушениями (противопоказания к поражения) конечности, эффект, который длится не менее месяца после травмы. Односторонние допамина истощения результаты в обоих снижение корректировки с контралатеральной конечности и увеличение корректировки с ипсилатеральной конечности (Оллред и соавт., 2008). Результаты мышах показывают, что в возрасте животных требуется больше времени, чтобы поесть макарон куски, и сделать более корректировок, которые не приводят к продвижению макароны в рот, чем у молодых взрослых мышей (Теннант и соавт., 2009). Анализ этих тестов также может включать наблюдения атипичной поведения обработки. Стриатуме повреждения и окклюзии средней мозговой артерии дополнительно привело к росту частоты аномальных пищевого поведения (Оллред и соавт., 2008).

Рисунок 1
Рисунок 1. Паста обработки позе () крыс и (Б) мышей. Обратите внимание, что крысы сидеть на корточках в то время как мыши подозрение на макаронные изделия, что требует размещения зеркало под мышью для просмотра лапу движений. (C) Примеры макароны части подготовлены для тестирования.

Рисунок 2
Рисунок 2. Регулировка передней лапой на примере (АС) и крысы (DF) мыши. Первая панель показывает животное до перестройки, панель показывает центре передней лапой регулировкой, со звездочкой указывает настройки лапы (ы), и последняя панель показывает замены на макароны шт.

Рисунок 3
Рисунок 3. Руководство и понять позиции конечностей крыс и мышей, когда паста (А, С) в длину и (B, D) короткие.

Discussion

В этом видео показано, как Вермишель и тесты Capellini Обработка проводится на крысах и мышах, соответственно. Эти тесты просты, количественный подход к изучению лапой и цифры функции у нормальных животных, после повреждения двигательных систем головного мозга, или в процессе старения. Замедленное видео анализ лапой и цифры движений используются для обработки небольших кусочков сырой макаронные изделия позволяют исследователю количественной корректировки с каждой лапе, а также наблюдать за ненормального поведения, которые могут рассматриваться следующие экспериментально-индуцированного повреждения ЦНС. Тестирование сессий может быть сделано несколько раз в разные дни и большинство животных завершить все испытания сессии в пределах нескольких минут. Таким образом, тест предназначен для встраивания в большую батарею теста или эксперимента. Тесты также могут быть использованы при изучении двигательных навыков обучения (Xu и соавт., 2009), но здесь мы представляем протокол анализа изменений в установленном мастерство с течением времени.

В настоящее время квалифицированные достижения тестов наиболее часто используемых испытания ловкие функции передних конечностей у крыс (например, Whishaw и др., 1986;. Ballermann и др., 2001;. Монтойя и др., 1991.) И мышей (Farr & Whishaw, 2002; Теннант & Jones, 2009; Бэрд и др., 2001).. Достижение тесты разрешение изолированных тестирование каждой конечности, в то время как макароны обработка бимануальное задачи. Тем не менее, тесты похожи по своей чувствительности к нарушения в квалифицированных функции передней лапой и приобретение навыков для обоих тестов включает пластичности в лапы представление моторной коры (Xu и соавт., 2009). По нашему опыту, идущие тесты являются более сложными и трудоемкими для выполнения, а для некоторых экспериментальных вопросов, настоящее тесты могут обеспечить более эффективную альтернативу. Однако, в отличие от испытания, описанные здесь, квалифицированные достижения тесты были в эксплуатации на протяжении десятилетий (Peterson, 1934), и теперь они включают универсальный набор высокочувствительных мер и параметров испытаний (Ballermann и др., 2001;. Farr & Whishaw, 2002; Монтойя и др., 1991;. Whishaw и др., 1992).. В противоположность этому, вермишель и тесты Capellini Обработка простираются от относительно недавних характеристики поведения ловкого обращения с пищевыми продуктами крыс (Whishaw и Coles, 1996). В обоих управления и анализа, эти тесты, несомненно, может быть доработан и расширен, например, для более точного количественного штраф цифра и бимануальное двигательные стереотипы и количественно скоординированных движений языка, губ и челюсти.

Disclosures

Нет конфликта интересов объявлены.

Acknowledgments

Авторы хотели бы поблагодарить доктора Дина Эдкинс, доктор Марти Вудли, Коул Мужья, Моника А. Мальдонадо, Джеки Кейн, и д-р Тим Schallert за помощь в разработке испытаний Вермишель обработке, и Лу Чоу за помощь в разработке Capellini Обработка теста. Поддержке грантов от NIH-NINDS (NS05689) и NIH-NIA (1F31AG034032-01).

References

  1. Allred, R. P., Adkins, D. L., Woodlee, M. T., Husbands, L. C., Maldonado, M. A., Kane, J. R., Schallert, T., Jones, T. A. The Vermicelli Handling Test: a simple quantitative measure of dexterous forepaw function in rats. J. Neurosci. Methods. 170, 229-244 (2008).
  2. Baird, A. L., Meldrum, A., Dunnett, S. B. The staircase test of skilled reaching in mice. Brain Res. Bull. 54, 243-250 (2001).
  3. Ballermann, M., Metz, G. A., McKenna, J. E., Klassen, F., Whishaw, I. Q. The pasta matrix reaching task: a simple test for measuring skilled reaching distance, direction, and dexterity in rats. J. Neurosci. Methods. 106, 39-45 (2001).
  4. Castro, A. J. Motor performance in rats. The effects of pyramidal tract section. Brain Res. 44, 313-323 (1972).
  5. Farr, T. D., Whishaw, I. Q. Quantitative and qualitative impairments in skilled reaching in the mouse (Mus musculus) after a focal motor cortex stroke. Stroke. 33, 1869-1875 (2002).
  6. Montoya, C. P., Campbell-Hope, L. J., Pemberton, K. D., Dunnett, S. B. The staircase test : a measure of independent forelimb reaching and grasping abilities in rats. J. Neurosci. Methods. 36, 219-228 (1991).
  7. Peterson, G. M. Mechanism of handedness in the rat. Comp Psych Monographs. 9, 1-67 (1934).
  8. Tennant, K. A., Adkins, D. L., Donlan, N. A., Asay, A. L., Thomas, N., Kleim, J. A., Jones, T. A. The effect of age on motor skill learning and organization of the forelimb motor cortical representation in C57BL/6 mice. Society for Neuroscience Annual Meeting abstract. 783-784 (2009).
  9. Tennant, K. A., Jones, T. A. Sensorimotor behavioral effects of endothelin-1 induced small cortical infarcts in C57BL/6 mice. J. Neurosci. Methods. 181, 18-26 (2009).
  10. Whishaw, I. Q., Coles, B. L. Varieties of paw and digit movement during spontaneous food handling in rats: postures, bimanual coordination, preferences, and the effect of forelimb cortex lesions. Behav. Brain Res. 77, 135-148 (1996).
  11. Whishaw, I. Q., Coles, B. L., Pellis, S. M., Miklyaeva, E. I. Impairments and compensation in mouth and limb use in free feeding after unilateral dopamine depletions in a rat analog of human Parkinson's disease. Behav Brain Res. 84, 167-177 (1997).
  12. Whishaw, I. Q., Dringenberg, H. C., Pellis, S. M. Spontaneous forelimb grasping in free feeding by rats: motor cortex aids limb and digit positioning. Behav. Brain Res. 48, 112-125 (1992).
  13. Whishaw, I. Q., O'Connor, W. T., Dunnett, S. B. The contributions of motor cortex, nigrostriatal dopamine and caudate-putamen to skilled forelimb use in the rat. Brain. 109, 805-843 (1986).
Вермишель и тесты Capellini Обращение: Простые количественные показатели ловкие функции передней лапы у крыс и мышей
Play Video
PDF DOI

Cite this Article

Tennant, K. A., Asay, A. L., Allred, R. P., Ozburn, A. R., Kleim, J. A., Jones, T. A. The Vermicelli and Capellini Handling Tests: Simple quantitative measures of dexterous forepaw function in rats and mice. J. Vis. Exp. (41), e2076, doi:10.3791/2076 (2010).More

Tennant, K. A., Asay, A. L., Allred, R. P., Ozburn, A. R., Kleim, J. A., Jones, T. A. The Vermicelli and Capellini Handling Tests: Simple quantitative measures of dexterous forepaw function in rats and mice. J. Vis. Exp. (41), e2076, doi:10.3791/2076 (2010).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
simple hit counter