Behavioral Assessment van de handvaardigheid in de niet-menselijke primaten

Summary

Als handvaardigheid is een voorrecht vooral primaten, zijn gedrag taken ontwikkeld in makaken. Vier te bereiken en te begrijpen grijpfunctie taken, het meten van de hand manipulatie vermogen en kracht, laat het functioneel herstel tot stand na een laesie van het centrale zenuwstelsel en het effect van een behandeling te testen.

Abstract

De corticospinale (CS) kanaal is de anatomische steun van de prachtige motor mogelijkheid om vakkundig te manipuleren kleine voorwerpen, een voorrecht vooral primaten ^1. In het geval van letsel die het CS-projectie systeem zijn oorsprong (laesie van de motor corticale gebieden) of langs de baan (cervicale snoer laesie), is er een dramatisch verlies van handvaardigheid (hand verlamming), zoals te zien in sommige tetraplegie of hemiplegische patiënten . Hoewel er enkele spontane functioneel herstel na een dergelijke laesie, het blijft zeer beperkt in de volwassene. Verschillende therapeutische strategieën op dit moment voorgesteld (bijvoorbeeld celtherapie, de neutralisering van remmende axonale groei moleculen, de toepassing van groeifactoren, enz.), die meestal worden ontwikkeld in knaagdieren. Echter, voordat klinische toepassing, is het vaak aangeraden om de haalbaarheid, effectiviteit en veiligheid van de behandeling bij niet-menselijke primaten te testen. Dit is vooral het geval wanneer het doel is om handvaardigheid te herstellen naeen laesie van het centrale zenuwstelsel, de organisatie van de motoriek van knaagdieren is anders dan die van primaten ^1,2. Makaken zijn hier afgebeeld als een geschikte gedragsmatige model om handvaardigheid te kwantificeren in primaten, om de tekorten als gevolg van letsel van de motorische cortex of cervicale snoer voor bijvoorbeeld het meten van de mate van spontane functioneel herstel en, wanneer een behandeling wordt toegepast reflecteren, evalueren hoeveel het kan verbeteren van de functioneel herstel.

De gedragsmatige beoordeling van de handvaardigheid is gebaseerd op vier verschillende, elkaar aanvullende, bereik en grijpen handmatige taken (gebruik van precisiegreep om pellets te begrijpen), waarin een initiële opleiding van volwassen makaken. De voorbereiding van de dieren is aangetoond, evenals de positionering ten opzichte van de gedragsmatige set-up. De prestaties van een typische aap is geïllustreerd voor elke taak. Het verzamelen en analyseren van relevante parameters die precies de hand manipulatieTION, evenals de controle van de kracht, worden toegelicht en gedemonstreerd met representatieve resultaten. Deze gegevens worden dan geplaatst in een bredere context, waaruit blijkt hoe de gedrags-gegevens kunnen worden benut om de impact van een dwarslaesie of van een laesie van de motorische cortex en in hoeverre een behandeling kan het spontaan functioneel herstel te verbeteren, door het vergelijken van onderzoeken verschillende groepen apen (behandelde versus sham behandelde bijvoorbeeld). Voordelen en beperkingen van de gedragstesten worden besproken. De huidige gedragsmatige aanpak is in lijn met eerdere rapporten de nadruk op de relevantie van de niet-menselijke primaat model in de context van het zenuwstelsel ziekten ^2,3.

Protocol

De algemene opzet van het experiment is afgebeeld in figuur 1.

1. Dier voorbereiding en over te dragen aan de gedragsmatige laboratorium

1. In het laboratorium, de voorbereiding van de gedrags-set-up: vul de putten van de verschillende test boards (tests 1-3 hieronder) met de pellets, die als beloning dienen tijdens de gedrags-tests.
2. Breng de aap uit de groep behuizing kamer in een transfer kooi. De aap is opgeleid om een ​​tunnel die toegang geeft tot het primaat stoel, met latere positionering van het hoofd in te voeren. De aap weegt gemeten, vóór de overdracht in de primaten stoel naar het laboratorium.

2. Test 1: Gewijzigd Brinkman board

1. Deze test, gewijzigd en aangepast van eerdere verslagen ^4,5, is de fundamentele taak van de gedrags-referentie, te worden uitgevoerd op elke gedrags-sessie. Start de video-opname met de digitale camera boven de set-up (mogelijkheid ook 2 advertentie plaatsenbijkomende camera's, een aan elke kant van het bord) en plaats de aap voor de Brinkman raad van bestuur.
2. Open voor bijvoorbeeld het recht venster op het primaat stoel toegang te geven tot de rechterhand. Met behulp van de rechterhand, de aap haalt het voedsel pellets uit de 50 slots (25 verticaal en horizontaal 25).
3. Na afronding van de test, sluit het rechter venster en vul het bord met pellets.
4. Open het linker venster en herhaal de test voor de linker hand.
5. Beloon het dier aan het einde van de test met een paar gedroogde rozijnen of een amandel, een procedure die moet worden herhaald aan het eind van elke test om de motivatie te behouden gedurende de hele dag sessie.

Aanvullende informatie: drie digitale videocamera's worden gebruikt om de volgorde record voor off-line verwerking, geplaatst boven het bord en een aan elke kant van het bord (om precies te beoordelen van de positie van de vingers tijdens het uitvoeren van het grijpen). Binnen dezelfde dagelijkse sessie, the aap kan uitvoeren een andere taak (hetzij taak 2, en / of taak 3 en / of taak 4, te worden verdeeld over de verschillende dagen van de week). Voor de test 1, als de aap begonnen met de rechterhand op dag 1, te beginnen met de linker hand op dag 2 en zo verder.

6. Optioneel: Tijdens de test uitgevoerd hierboven met de ene of de andere kant apart kan het vergelijken van de prestaties van de linkerhand op de rechterhand (naar de "dominante hand" te identificeren), het is ook mogelijk in een vroeg stadium van de training te laten de aap uitvoeren van de taak met beide handen tegelijk. Als er een hand is vaker dan de andere gebruikt om de pellets te begrijpen, dan kan het worden beschouwd als de "preferred hand".

3. Test 2: Brinkman box (met en zonder visuele controle)

1. De Brinkman box bestaat uit 20 putten (10 verticaal en horizontaal 10). In vergelijking met een te testen, de aap moet de handbediening in een beperkte ruimte, met een beperkte mate van vrijheid om te presteren de precisiegrip beweging. Vul de raad van bestuur met pellets en sluit de bovenste facet van de doos, om eerst de test uit te voeren in afwezigheid van visuele controle (vertrouwen op tactiele exploratie).
2. Plaats de aap in de voorkant van de doos Brinkman. Open het linker venster van het primaat stoel naar de linker-test in afwezigheid van visuele controle. De aap probeert op te halen van de 20 pellets, terwijl de reeks is opgenomen van een digitale camera geplaatst onder de doos.
3. Sluit het linker venster van het primaat stoel. Vul het bord met pellets. Open het rechter venster van het primaat stoel. De aap herhaalt de test met de rechterhand in afwezigheid van visuele controle. Sluit het rechter venster van het primaat stoel.
4. Voor het testen van de mogelijkheid om pellets te vatten in de Brinkman vak onder visuele controle, opent u de bovenste facet van de doos.
5. Vul de doos met pellets en de aap voert de test met de rechterhand.
6. Sluit het rechter venster van het primaat stoel. Vul de doos met pellets. Open het linker venster van het primaat stoel. De aap voert de test met de linker hand.Repeat stap 2.5.

4. Test 3: Roterende Brinkman board

1. Deze test is vergelijkbaar met de raad van bestuur Brinkman taak (test 1), behalve dat het bord draaien, waardoor de aap aan de verplaatsing van de raad van bestuur te anticiperen op een (met de klok mee) of de andere (tegen de klok in) richting. Vul het bord met pellets. De volgorde is opgenomen met een digitale camera geplaatst boven de set-up (mogelijkheid ook om twee extra camera's, een plaats aan elke kant).
2. Open het rechter venster van het primaat stoel. De aap haalt de pellets uit de 32 putten, verdeeld over vier concentrische rijen, terwijl de raad van bestuur is met de klok mee te draaien.
3. Sluit het rechter venster. Vul het bord met pellets.
4. Open het linker venster van het primaat stoel. De aap voert de test als in 4.2 met de linker hand.
5. Herhaal de punten 4,2 tot 4,4, terwijl de raad van bestuur is linksom te draaien (een hand na de andere). Herhaal stap 2.5.

5. Test 4: Reach en grijpen lade taak

1. Te combineren grijpfunctie staat met de capaciteit om kracht te genereren, deze test (afgeleid van vorige versies ^6-11) was zo ontworpen dat de aap heeft om een lade te openen door het uitoefenen van eerst een greep kracht op de knop van de lade, gevolgd door een belasting kracht om de lade te openen, die toegang geeft tot een pellet geplaatst in de lade. De pellet wordt opgehaald met dezelfde hand, terwijl de lade open blijft, opnieuw met behulp van de Precisie-cover. Een digitale camera is geplaatst op de top van de lade, aan de beproevingen record voor off-line controle van de gegevens (bv. opsporen van foute trials).
2. Open het rechter venster van het primaat stoel. De aap voert 10 proeven op elk van de 5 verschillende niveaus van de weerstand, het gebruik van de rechterhand (op ten minste 5 juiste trials voor iedere weerstand).
3. Herhaal de test (50 studies) met the linkerhand. Herhaal stap 2.5.

Aanvullende informatie: Op de volgende gedragsproblemen dagelijkse sessie, wisselen de hand waarmee het dier heeft de test als eerste op de vorige sessie.

6. Einde van de gedrags-sessie

1. Na voltooiing van de bedoelde proeven op die dag, voeden en belonen de aap met voedsel in aanvulling op de pellets ontvangen tijdens de tests. Typisch, de aap ontvangt granen en vruchten.
2. De aap is terug naar de groepshuisvesting kamer met de vrienden.

De precieze temporele volgorde van de diverse testen is geschreven op het protocol formulier.

7. Representatieve resultaten

De vier gedragstesten geïllustreerd hierboven (figuur 1) zijn veelvuldig gebruikt in ons laboratorium in het kader van studies gericht op het onderzoeken van de functionele herstel van letsel van de cervicale ruggenmerg (Figuur 2A) of van de motorische cortex (Figuur 2B), in afwezigheid of in aanwezigheid van een behandeling toegepast op het spontaan herstel ^12-19 te verbeteren.

Voor test 1 (gewijzigd Brinkman boord), is de analyse gericht op twee parameters (Figuren 3 en 4A): i) de score, gegeven door het aantal pellets opgehaald door de aap in de eerste 30 seconden, afzonderlijk geteld voor de verticale sleuven en de horizontale sleuven (door opnieuw te spelen off-line de opgenomen video-opname), ii) de contacttijd (CT), gedefinieerd als de tijd (duur) van het contact tussen de vingers en de pellet (zie ook figuur 6, onder-reeks foto's ). Het is de tijd tussen het inbrengen van de eerste vinger (meestal de wijsvinger) in de sleuf aan de pellet te raken en het begin van het ophalen van de pellet uit de put. Het tijdsinterval wordt gemeten door herhalen frame voor frame de video-reeks. De CT is gemeten voor de eerste vijf Vertical slots en de eerste vijf horizontale sleuven gericht door de aap ^16-18. De grafieken van de score illustreren de initiële opleiding fase, de pre-laesie plateau, de dramatische daling van scoren (meestal op nul) onmiddellijk na de laesie, de progressieve (spontane) functioneel herstel naar de post-laesie plateau. Het functioneel herstel wordt uitgedrukt in% van de verhouding van de gemiddelde post-laesie score op plateau gedeeld door de mediane pre-laesie score (plateau) ^* 100 (Figuren 3 en 4A). Voor de CT, als een stijging weerspiegelt een tekort, het functioneel herstel, uitgedrukt in% is de verhouding van de mediane pre-laesie CT (plateau) gedeeld door het gemiddelde post-laesie op CT plateau ^* 100. Het effect van behandelingen post-laesie, aangetoond op basis van de test een, worden geïllustreerd in detail beschreven in eerdere verslagen van dit laboratorium ^14,15,17. Een verdere analyse kan de kwestie van de strategie adres, te weten de tijdelijke opeenvolging van slots bezocht door de monkey (Figuur 4B).

Voor test 2 (Brinkman box), hoewel de score kan ook als in test 1 worden opgesteld, een meer betekenisvolle parameter is de "totale tijd", gedefinieerd als het tijdsinterval tussen het plukken van de pellet in de eerste sleuf en het plukken van de pellet in de laatste (20 ^e) slot (figuur 5). Een functioneel herstel kan worden berekend en uitgedrukt in%. Het is berekend op basis van de mediaan totale tijd pre-laesie (plateau na de training fase) gedeeld door de mediane totale tijd post-laesie op plateau ^* 100.

Voor test 3 (roterende Brinkman boord), hoewel de score kan ook worden vastgesteld als hierboven (test 1), een gevoelige parameter is de contacttijd (CT, gedefinieerd als hierboven in test 1), gemeten over de eerste tien sleuven (Figuur 6 ).

Voor test 4 (. Bereiken en begrijpen lade taak), de set-up comprises meerdere detectoren, het opnemen van discrete gebeurtenissen, zoals trial initiatie (de hand onderbreekt een lichtstraal geplaatst voor het paneel), met de hand aanraken van de knop, begin van de lade te trekken, einde van de lade openen, met de hand invoeren van het slot (pick-in tijd ), met de hand terugtrekking uit de sleuf (pick-out tijd). Krachtopnemers op de knop staat het meten van de grip kracht (uitgeoefend door de duim en wijsvinger drukken op de knop) en de belasting kracht (uitgeoefend om de lade, om verschillende niveaus van resistentie opgelegd aan de lade opening tegen te gaan trekken). De verschillende niveaus van de weerstand tegen de opening van de lade werden verkregen door het veranderen van de intensiteit van de stroom die wordt toegepast op een roterende elektromagnetische motor aan de achterkant van de lade. De set-up is ontworpen om een ​​resistief kracht parallel aan de oriëntatie van de opening van de lade toe te passen. Gedetailleerde schema van de lade set-up is beschikbaar op verzoek aan de betreffende auteur. Al deze gegevens worden verzameld met de interface eennd software Spike 2 en weergegeven als geïllustreerd in figuur 7.

Zoals eerder reported1 ^4,15, deze taken vormen de basis van gedrag om te onderzoeken of de spontane herstel van een laesie van de baarmoederhals snoer kan verbeterd worden met een specifieke behandeling gericht op het bevorderen van axonale regeneratie (figuur 8).

Het ophalen score en de contacttijd parameters stemmen op de verschillende onderdelen van de handvaardigheid: de eerste omvat de gehele motor reeks (reiken, grijpen, intrekking van de hand, het transport van de pellets om de mond), terwijl de tweede is gericht op het het grijpen fase alleen. Deze twee parameters zijn bijzonder nauwkeurig en complementair met de gewijzigde en de roterende Brinkman bord taken. Overwegende dat de score is grotendeels overbodig informatie in deze twee taken, de contacttijd in contrast geeft meer taak-specifieke informatie als gevolg van devariabiliteit van de slots 'posities in de draaiende Brinkman bord taak, in vergelijking met hun statische positie in de gewijzigde Brinkman bord taak. De Brinkman box taak verschilt van de twee hierboven genoemde taken, zoals de vrijheidsgraden van bewegingen met de hand worden beperkt door de afgesloten ruimte. Als gevolg daarvan, de posities van de verschillende slots op het bord binnen de Brinkman box spelen een belangrijke rol in termen van moeilijkheid om de handleiding grijpfunctie, als gevolg van de geringheid van de doos uit te voeren. Bijvoorbeeld, het grijpen met de hand uit de sleuven bevindt zich aan de rechterkant van de doos interfereert met de rechter laterale wand.

Bijgevolg zou de beoordeling van de retrieval score beperkt tot 30 seconden in de gewijzigde Brinkman raad van bestuur worden bevooroordeeld, afhankelijk van de positie van de slots daadwerkelijk bezocht door de aap in deze beperkte periode, het genereren van een aanzienlijke variabiliteit van de ene sessie naar de andere. Om deze reden is het beter om involve alle slots (n = 20) en dus de parameter totale tijd was gekozen. In de aangepaste Brinkman raad van bestuur, was de totale tijd niet beschouwd, omdat de aap kan in sommige gevallen losse motivatie (bijvoorbeeld post-laesie) als gevolg van het grote aantal slots uit te voeren (n = 50). In dezelfde lijn, zou de analyse van de contacttijd impliceren om alle slots van de Brinkman box in aanmerking nemen (terwijl alleen de eerste vijf sleuven in de gewijzigde Brinkman raad van bestuur werden beschouwd als de positie van de geselecteerde slots heeft weinig of geen invloed op deze parameter). Daarom is voor de Brinkman box, raden wij u in een eerste benadering van de totale tijd te bepalen, omdat het werd waargenomen om een ​​zeer relevante en informatieve parameter te zijn, althans in onze studies met apen blootgesteld aan een motorische cortex laesie (geen gegevens beschikbaar voor ruggenmerg gelaedeerde apen). Niettemin kan de contacttijd in aanmerking komen voor de Brinkman doos, maar in een tweede stap met inbegrip van alle twintig slots, afzonderlijk echtervoor de horizontale en verticale sleuven (niet afgebeeld).

Figuur 1. Algemeen schema van het experiment. Het dier wordt overgedragen van het dier faciliteit in het primaat stoel, vervolgens getransporteerd naar de gedrags-laboratorium. Op elke dagelijkse sessie, de aap voert de test 1. De andere dag, de aap voert vervolgens testen 2, en / of test 3, en / of test 4. Sommige apen (vooral gemotiveerd) kan voeren alle tests op dezelfde dagelijkse sessie. Eten pellets (gebruikt als beloning) waren gemaakt van gedroogde banaan of glucose poeder dat is samengeperst in een ronde vorm van ongeveer 4 mm in diameter. In al onze gedragstesten, gebruiken we stofvrij precisie pellets (45 mg) die door BioServ, One 8th Street, Suite One, Frenchtown, NJ 08825, USA.

De dimensie van de gewijzigde Brinkman bord is 240 mm lang en 140 mm breed, terwijl de afmeting van de sleuven is 15 mm lang, 8 mm wide en 6 mm diep. De diameter van de raad van bestuur in de roterende Brinkman bord is 114 mm.

. Figuur 2 vertegenwoordiger (chirurgische) laesie van de cervicale snoer (paneel A; gewijzigd ten opzichte van ¹⁵⁾ en (chemische) laesie van de motorische cortex (paneel B; gewijzigd ten opzichte van ^16), afgeleid uit de desbetreffende histologische coupes, verwerkt voor de SMI-32 vlekken . De maximale omvang van de cervicale koord letsel is gereconstrueerd op basis van opeenvolgende sagittale secties van het ruggenmerg (panel A), terwijl de omvang en de positie van de motorische cortex letsel is gereconstrueerd op basis van opeenvolgende frontale delen van de hersenen en opnieuw gepositioneerd op een zijaanzicht van de overeenkomstige hersenhelft (rode stip in paneel B). Het cervicale snoer laesie het gevolg van een doorsnijding met een operatie mes op het niveau C7-C8, wat resulteert in een sub-hemisectie onderbreken eenzijdig de belangrijkste CS-darmkanaal componentennent in de dorsolaterale funiculus, boven de motoneuronen controle handspieren ^14,15,20. De permanente corticale laesie werd geproduceerd door infusie van ibotenisch zuur ^13,16,17, op plaatsen die de hand vertegenwoordiging eerder vastgestelde gebruik van intracorticale microstimulatie (ICMS, zie ^16,21,22). De corticale laesie grondgebied verschijnt als een abrupte onderbreking van de SMI-32 kleuring van neuronen in lagen III en V in de rostrale bank van de centrale sulcus (gebied afgebakend met de stippellijn in paneel B).

Figuur 3. Representatieve gegevens afkomstig van de gewijzigde Brinkman bord taak (test 1) uitgevoerd door een aap onderworpen aan een laesie van het ruggenmerg (zoals geïllustreerd in figuur 2A). De grafiek toont de score (ordinaat), apart voor de verticale sleuven (blauwe symbolen) en de horizontale sleuven (rode symbolen). De gele symbolen zijn voor de som van deverticale en horizontale scores op een bepaalde dagelijkse sessie. In de abscis, de tijd is voor de opeenvolgende dagen van de gedrags-sessies. De verticale stippellijn redline (dag 0) is de dag waarop de laesie werd uitgevoerd. Drie verschillende periodes worden gemarkeerd: de eerste (zwarte stippellijn) komt overeen met de stage, de tweede (blauwe stippellijn) om het plateau van de prestaties voor de laesie, en de derde (groene stippellijn) naar het plateau van herstelde prestaties. Gegevens gewijzigd van ^15.

Figuur 4A. Zelfde als in figuur 3 (test 1), maar in een aap onderworpen aan een laesie van de motorische cortex (zoals geïllustreerd in figuur 2B). De grafieken tonen de score (paneel A; dezelfde conventies als in figuur 3) en de contacttijd (CT; panel B) gegevens. In de abscis, de tijd is voor dede opeenvolgende dagen van de gedrags-sessies. De verticale stippellijn redline (dag 0) is de dag waarop de laesie werd uitgevoerd. In paneel B, elk punt overeen met het moment van contact tussen de vinger en het pellet in een sleuf (5 studies per oriëntatie voor elke sessie, de grijze balk geeft de mediane waarde). Merk op dat voor de proeven waarin het dier kon niet uitvoeren van de taak (onmiddellijk na de laesie), de CT verschijnt als een verzadigde waarde bij 5 seconden. Gegevens gewijzigd van ^16,17.

Figuur 4B. Analyse van de strategie die in de gemodificeerde Brinkman bord taak die uitgevoerd wordt met de contralesional hand, voor laesie van de motorische cortex (Pre), tijdens de herstelfase (Recovery) en post-laesie op plateau (Post). De kleur van elk slot geeft de volgorde van de slots bezocht door de aap in een sessie (de bezochte eerste sleuf wordt afgeschilderd door de donkerste blauw en de laatste slot bezocht door de donkerste rood). Opmerking that pre-laesie, de aap begon aan de linkerkant van het bord en gescande systematisch naar rechts. Tijdens het herstel, werd de volgorde veranderd. Op plateau na de laesie, de strategie die pre-laesie re-verscheen (systematische scan van links naar rechts).

Figuur 5. Representatieve gegevens afkomstig van de Brinkman box (test 2), voor een aap het uitvoeren van de taak onder visuele controle. De y-as is de totale tijd die nodig is om de 20 putten langs de dagelijkse sessies (abscis), uitgevoerd voor en na een laesie van de motorische cortex (verticale stippellijn) leeg. De afmetingen van de toegankelijke volume binnen de box zijn 1.360 cm ³ (120mm ^* 110mm ^* 103mm). Let op een initiële fase van de training, gekenmerkt door een grotere variabiliteit van de totale tijd van de ene naar de volgende sessie. Direct na de corticale laesie, deaap was niet in staat om de taak (gegevenspunten verzadigd op 200 seconden) uit te voeren. De p-waarde is statistisch significant voor het verschil tussen de gemiddelde totale tijd pre-laesie (midden van de horizontale grijze rechthoek aan de linkerkant) en de gemiddelde totale tijd na de laesie in de laatste sessies (midden van de horizontale grijze rechthoek aan de rechterkant ). Het percentage van het functioneel herstel is 89,6%, terwijl het volume van de motorische cortex laesie was 41.8 mm ^3. Gegevens gewijzigd van ^19.

Figuur 6. Representatieve resultaten (bovenste twee grafieken) afgeleid van de rotative Brinkman bord taak (test 3), met een illustratie van de contacttijd gemeten pre-en post-laesie laesie, met dezelfde conventies als in figuur 4A (panel B), voor een aap onderworpen aan een laesie van de motorische cortex (gegevens gewijzigd van ^17). De bovenste grafiek is voor een met de klok mee ("Cl") ro uitvoering van de raad van bestuur, terwijl de onderste grafiek is voor een tegen de klok in ("C-Cl") rotatie van het bord. De twee verticale grijze pijlen geven aan dat het contact tijd was oneindig lang in enkele sessies onmiddellijk na de laesie, zoals de aap was niet in staat om de taak uit te voeren met de contralesional hand. De serie foto's aan de onderkant van de figuur illustreren de methode om de contacttijd (geldig voor zowel de gewijzigde Brinkman van commissarissen en de roterende Brinkman bord) te meten. De meest linkse foto toont de hand het naderen van de sleuf met de pellet (100 ms voor contact tussen de wijsvinger en de pellet). Het volgende frame aan de rechterkant komt overeen met het tijdstip van contact (0 ms). Dan is de contacttijd wordt gedefinieerd als het tijdsinterval (in ms) loopt tot aan het frame (meest rechtse) die overeenkomt met het tijdstip waarop de korrel wordt genomen, de sleuf. Het contact tijd hier is 240 ms.

58/3258fig7.jpg "/>
Figuur 7. Representatieve gegevens afkomstig van een sessie worden uitgevoerd door een aap op het bereik en het grijpen lade taak (test 4).

Paneel A: Ruwe data die overeenkomen met drie parameters verworven online tijdens een proces: load kracht in het rood, greep kracht in blauw en verplaatsing van de lade in het groen. Verschillende markers zijn ook verworven tijdens de taak: plukken tijd komt overeen met de tijd van de beloning vast te pakken, volledig open voor de volledige openstelling van de lade en knop touch (tch) om het tijdstip waarop de dier voor het eerst de knop raakt. Voor de analyse werden zeven cursors geplaatst op kritieke tijdstippen in de zich ontvouwende taak (bijv. 3 grijs cursors aan de onderkant drie horizontale lijnen): 1) de tijd opgesloten op de aanraking van de knop door het dier, 2) het begin van grip kracht; 3) maximale grip van kracht is; 4) begin van de lading geweld; 5) maximale belasting van kracht is; 6) de tijd vergrendeld wanneer de lade volledig is geopend, 7) tijd afgesloten om de picking tijd.

Paneel B: Vertegenwoordiging van de kwantitatieve resultaten voor de twee parameters die tijdens de taak: de grip kracht (kracht gebruikt om de knop tussen de wijsvinger en de duim te begrijpen) en de belasting van kracht (kracht gebruikt om de lade te openen) in twee schema's: de maximale waarde (links grafiek) en de helling waarde (van het begin tot het maximum;. rechts grafiek).

Vier van de vijf verschillende relatieve niveaus van weerstand zijn hier weergegeven: R0 (0 Newton), R3 (1,4 N), R5 (2,75 N) naar R7 (5 N). De knop van de lade heeft een driehoekige en platte vorm. De basis van de driehoek aan de lade maatregelen 20mm en de top (15 mm vanaf de basis) bestaat uit een ronde contour van 7 mm diameter. De lade zelf heeft de volgende afmetingen: lengte = 50 mm; breedte = 27 mm en hoogte = 45mm.

Figuur 8. Herinnering (gemodificeerd uit ¹⁵⁾ van het gebruik van de gedragstest 1 tot en met het mogelijke effect van een behandeling (anti-Nogo-A-antilichaam) te onderzoeken op de functionele herstel van cervicale koord laesie. Voor zowel scores en contact opnemen met de tijd, maar ook voor beide oriëntaties slot, de groep van de controle antilichaam behandelde apen (blauwe symbolen, n = 6) herstelt handvaardigheid minder goed dan de groep van anti-Nogo-A antilichaam behandelde apen (rode symbolen ; n = 7), in het bijzonder voor de grote volumes van de laesie. De twee groepen verschillen significant met p = 0,035 (panel A), p = 0,022 (panel B), p = 0,035 (panel C) en p = 0,008 (paneel D).

Discussion

Hoewel de huidige gedrag taken werden tot nu toe beschouwd als in ons laboratorium in het kader van studies met betrekking tot letsel van de cervicale snoer of letsel van de motorische cortex met het doel om verschillende behandelingen te testen (zie ^14,15,17 en http:/ / www.unifr.ch / neuro / Rouiller > selecteer "onderzoek" in de bovenste balk menu, dan> "motor-systeem"> "het herstel na laesie"), kan ze hebben ook een bredere toepassing, zoals handvaardigheid is ook een aspect om te overwegen in andere pathologieën, zoals de ziekte van Parkinson (MPTP apen) of in geval van sensorische de-afferentation invloed proprioceptie en / of de tastzin (in het bijzonder de test 2 in afwezigheid van visuele controle).

De gedragstesten hier voorgesteld, zijn geschikt om de motorische controle van distale bewegingen van de voorpoot te onderzoeken, zoals die betrokken zijn bij handvaardigheid. De specificiteit van de tests is aangetoond doorde afwezigheid van tekort (met uitzondering van een paar dagen) in geval van een laesie, die geen afbreuk doet aan relevante onderdelen van de besturing: inderdaad, in het geval van een laesie geplaatst meer caudale dan de motoneuronen controle handspieren, was er geen tekort. De relevantie van de test een kan worden gewaardeerd door het vergelijken van videobeelden genomen op twee tijdstippen van de post-laesie herstel curve, die van elkaar verschillen door een verbetering van functioneel herstel van 25%, eventueel in verband met een cel-therapie behandeling ^17.

Ondanks een aantal initiële, relatief korte training fase aan het begin (duur over het algemeen 2-3 maanden), de gedragstesten hier voorgestelde relatief "natuurlijke" en duidelijke, in vergelijking met complexe (bijv. voorwaardelijke) taken waarvoor de opleiding van de aap kan bijna een jaar of langer duren. De positieve versterking is gebaseerd op vast voedsel, die minder gevoelig is op het ethisch oogpunt dan water ontbering, meestal gebruikt in meer comcomplexe taken ^23. Het is niet nodig om de apen te beroven van voedsel tot een stabiele en consistente resultaten te verkrijgen. De pellets worden ontvangen tijdens de taken vormen de eerste toegang tot het eten op de dag van de gedrags-sessie (ervan uitgaande dat de aap niet eten tijdens de vorige nacht, maar extra voedsel kan worden gegeven tot het einde van de middag van de vorige dag) . Het is cruciaal dat elke aap de gedrags-sessie op hetzelfde tijdstip van de dag, en met inachtneming van dezelfde volgorde tussen de verschillende vormen van een groep apen in de behuizing ruimte uitvoert. Omdat de apen gevoelig zijn voor externe storende gebeurtenissen, dient de gedrags-taken worden uitgevoerd in aanwezigheid van de achtergrond muziek, masking potentieel storende lawaai van naburige kamers of laboratoria. Het is cruciaal dat gedurende de gehele duur van het experiment (van de initiële opleiding tot en met de laatste dagelijkse experimentele sessie, een periode van enkele maanden zo niet jaren), een gegeven aap isDagelijks die onder toezicht staan ​​van dezelfde experimentator.

De huidige gedragstesten, gebruikt sinds enkele jaren in ons laboratorium om handvaardigheid te kwantificeren, zijn tot op zekere hoogte vergelijkbaar met andere tests van handvaardigheid onlangs gemeld in de literatuur ^24-28. Er is echter een cruciale behoefte om tests te standaardiseren over verschillende laboratoria (voor een betere vergelijking), dat is een voorzichtige doelstelling van het onderhavige rapport. Op de vraag, de gedetailleerde eigenschappen van de set-ups geïllustreerde hier voor de test 1-4 kunnen worden verstrekt door de overeenkomstige auteur, om ze te repliceren. Afgezien van de kwestie van de regeneratieve geneeskunde (herstel na letsel van het ruggenmerg of cerebrale cortex), kan het huidige palet van testen geschikt zijn om het adres in normale niet-menselijke primaten ontwikkelingsvraagstukken (bijv. tijdsverloop van de motorische ontwikkeling van de behendige bewegingen), om te onderzoeken lateralisatie aspecten (met de hand voorkeur / dominantie) en te ontcijferen evolutionaire vragen door cERGELIJKING de motoriek van de verschillende soorten primaten, waaronder menselijke proefpersonen. Merk echter op dat de afmetingen van de apparaten moet worden aangepast aan de cijfers "grootte (dikte en lengte) van de soorten primaten, omdat dit de taak de prestaties beïnvloeden. In de huidige studie werden de tests uitgevoerd op apen Macaca fascicularis, variërend van 2,5 tot 8 jaar oud en met een gewicht tussen 2,5 en 8 kg. De lengte van de wijsvinger (voor het eerst gebruikt om de pellets te manipuleren) varieert van 32 tot 35 mm, terwijl de omtrek van de distale falanx (tip) van de wijsvinger was tussen de 22 en 25 mm in de apen in onze studies. Zoals getest in eerdere experimenten, dezelfde grijpen testen zijn geschikt voor Macaca mulatta ook.

Alle experimenten werden uitgevoerd in overeenstemming met de gids voor de zorg en het gebruik van proefdieren (1996) en goedgekeurd door de lokale (Zwitserse) veterinaire autoriteiten. Alle experimentele procedures op de aaps, alsmede de detentieomstandigheden in het dier faciliteit, werden in detail beschreven in recente rapporten van ons laboratorium: zie referenties 12-18.