Behavioral Vurdering av Manuelle Behendighet i ikke-menneskelige primater

Summary

Som fingerferdighet er et privilegium hovedsakelig av primater, har atferdsmessige oppgaver er utviklet i macaque aper. Fire rekkevidde og gripe prehension oppgaver, måling hånd manipulasjon evne og kraft, la etablere funksjonell bedring etter en skade i det sentrale nervesystemet og for å teste effekten av en behandling.

Abstract

Den corticospinal (CS) tarmkanalen er anatomisk støtte fra utsøkte motor evne utfordri manipulere små objekter, et privilegium hovedsakelig av primater ^1. Ved lesjon som påvirker CS projiseringssystem på sitt opphav (lesjon i motor kortikale områder) eller langs dens bane (cervikale ledning lesjon), er det et dramatisk tap av fingerferdighet (hånden lammelser), som sett i noen tetraplegic eller hemiplegisk pasienter . Selv om det er noen spontan funksjonell bedring etter en slik skade, er det fortsatt svært begrenset i den voksne. Ulike terapeutiske strategier er i dag foreslått (f.eks celleterapi, nøytralisering av hemmende aksonal vekst molekyler, anvendelse av vekstfaktorer, etc), som er mest utviklet i gnagere. Men før klinisk anvendelse, er det ofte anbefalt å teste gjennomførbarhet, effekt og sikkerhet av behandlingen i ikke-menneskelige primater. Dette er spesielt sant når målet er å gjenopprette fingerferdighet etteren skade i det sentrale nervesystemet, som organiseringen av motoriske system av gnagere er forskjellig fra primater ^1,2. Macaque aper er illustrert her som en egnet atferds modell for å kvantifisere fingerferdighet i primater, for å reflektere underskuddene skyldes lesjon av motor cortex eller livmorhalsen snor for eksempel måle omfanget av spontan funksjonelle utvinning og når en behandling er anvendt, evaluere hvor mye den kan forbedre de funksjonelle utvinning.

Den atferdsmessige vurderingen av manuell dyktighet er basert på fire forskjellige, komplementære, rekkevidde og gripe manuelle oppgaver (bruk av presisjon grep til å gripe pellets), krever en innledende opplæring av voksne macaque aper. Utarbeidelsen av dyrene er demonstrert, samt posisjonering med hensyn til de atferdsmessige set-up. Ytelsen til en typisk ape er illustrert for hver oppgave. Innsamling og analyse av relevante parametre som reflekterer presis hånd manipulasjonsjon, samt kontroll av makt, er forklart og demonstrert med representative resultater. Disse dataene er plassert så i en bredere sammenheng, viser hvordan de atferdsmessige data kan utnyttes til å undersøke effekten av en ryggmarg lesjon eller en lesjon i den motoriske hjernebarken og i hvilken grad en behandling kan forsterke den spontane funksjonelle utvinning, ved å sammenligne ulike grupper av aper (behandlet versus humbug behandlet for eksempel). Fordeler og begrensninger av atferdsmessige testene er diskutert. Den nåværende atferdsmessige tilnærmingen er i tråd med tidligere rapporter understreke relevans av de ikke-menneskelige primater modell i sammenheng med nervesystemet sykdommer ^2,3.

Protocol

Den generelle ordningen med forsøket er avbildet i figur 1.

1. Animal forberedelse og overføring til de atferdsmessige laboratorium

1. I laboratoriet, forberede de atferdsmessige oppsett: fyll brønnene for de ulike test boards (tester 1-3 nedenfor) med pellets, som fungerer som belønning under atferds tester.
2. Overfør ape fra gruppen bolig rommet til en overføring buret. Apen er trent til å skrive inn en tunnel som gir tilgang til primas stolen, med påfølgende posisjonering av hodet. Apekatten vekt måles, før overføring i primater stolen til laboratoriet.

2. Test 1: Modified Brinkman bord

1. Denne testen, modifisert og tilpasset fra tidligere rapporter ^4,5, er den grunnleggende atferdsmessige oppgave referanse, skal utføres på hver atferdsmessige sesjon. Starte videoopptak med det digitale kameraet over set-up (mulighet også til å plassere to adtradisjonelle kameraer, ett på hver side av brettet) og plasser ape foran Brinkman styret.
2. Åpen for eksempel det høyre vinduet på primater stol å gi tilgang til høyre. Bruk høyre hånd, henter en apekatt maten pellets fra 50 spor (25 vertikalt og 25 horisontalt).
3. Etter gjennomføringen av testen, lukker det høyre vinduet og fyll brettet med pellets.
4. Åpne det venstre vinduet og gjenta testen for venstre hånd.
5. Belønn dyret på slutten av testen med noen få tørket rosiner eller en mandel, en prosedyre gjentas ved slutten av hver test for å opprettholde motivasjonen gjennom hele daglige økten.

Ytterligere informasjon: Tre digitale video kameraer blir brukt til å registrere sekvensen for off-line prosessering, plassert over styret og en på hver side av brettet (til nøyaktig vurdere plasseringen av fingrene mens du utfører fatte). Innenfor samme daglige økten, the ape kan utføre en annen oppgave (enten oppgave 2 og / eller oppgave 3 og / eller oppgave 4; skal fordeles mellom de ulike dager i uken). For test 1, hvis apen startet med høyre hånd på dag 1, start med venstre hånd på dag 2 og så videre.

6. Valgfritt: Mens testen utført ovenfor med den ene eller den andre hånden separat kan sammenligne ytelsen til venstre til høyre (for å identifisere den "dominante hånden"), er det også mulig på et tidlig stadium av treningen til å la ape utføre oppgaven med begge hendene samtidig. Hvis den ene hånden brukes oftere enn andre til å gripe pellets, så det kan betraktes som "foretrukne hånd".

3. Test 2: Brinkman boks (med og uten visuell kontroll)

1. Den Brinkman boksen består av 20 brønner (10 vertikalt og 10 horisontalt). I forhold til test 1, har ape til å styre hånden i en begrenset plass, med redusert grad av frihet til å utføre presisjongrep bevegelsen. Fyll bord med pellets og lukk det øvre fasett av boksen, for å gjennomføre første testen i fravær av visuell kontroll (avhengig av taktile leting).
2. Plasser ape foran Brinkman boksen. Åpne venstre vinduet på primater stol å teste venstre hånd i fravær av visuell kontroll. Apen forsøker å hente de 20 pellets, mens sekvensen er spilt inn fra et digitalt kamera plassert under boksen.
3. Lukk det venstre vinduet på primat stolen. Fyll bord med pellets. Åpne høyre vinduet på primat stolen. Apekatten gjentar testen med høyre hånd i fravær av visuell kontroll. Lukk høyre vinduet på primat stolen.
4. For å teste evnen til å gripe pellets i Brinkman boksen under visuell kontroll, åpne toppen fasett av boksen.
5. Fyll boksen med pellets og apekatten utfører testen med høyre hånd.
6. Lukk høyre vinduet på primat stolen. Fyll boksen med pellets. Åpne venstre vinduet på primat stolen. Apekatten utfører testen med venstre hand.Repeat steg 2.5.

Fire. Test 3: Roterende Brinkman bord

1. Denne testen er sammenlignbart med Brinkman styret oppgaven (test 1), bortsett fra at styret er roterende, tvinge apen til å forutse forskyvning av styret i ett (med klokken) eller den andre (mot klokken) retning. Fyll bord med pellets. Sekvensen er spilt inn med et digitalt kamera plassert over set-up (mulighet også til å plassere 2 ekstra kameraer, ett på hver side).
2. Åpne høyre vinduet på primat stolen. Apekatten henter pellets fra 32 brønner, fordelt på fire konsentriske rader, mens styret er å snu klokka.
3. Lukk det høyre vinduet. Fyll bord med pellets.
4. Åpne venstre vinduet på primat stolen. Apekatten utfører testen som i 4.2 med venstre hånd.
5. Gjenta punkt 4.2 til 4.4, mens styret ier å vri mot klokken (den ene hånden etter den andre). Gjenta steg 2.5.

5. Test 4: Reach og gripe skuff oppgave

1. Å kombinere prehension evne med kapasitet til å generere kraft, denne testen (utledet fra tidligere versjoner ^6-11) ble designet slik at apen har for å åpne en skuff ved å utøve først et grep kraft på knotten av skuffen, etterfulgt av en last kraft for å åpne skuffen, som gir adgang til en pellet plassert inne i skuffen. Den pellet hentes med samme hånd mens skuffen forblir åpen, igjen ved hjelp av presisjon grep. Et digitalt kamera er plassert på toppen av skuffen, for å registrere prøvelser for off-line kontroll av data (f.eks deteksjon av feilaktige forsøk).
2. Åpne høyre vinduet på primat stolen. Apekatten utfører 10 forsøk på hver av de 5 ulike nivåer av motstand ved hjelp av høyre hånd (til å ha minst 5 riktige prøvelser for hvert motstand nivå).
3. Gjenta testen (50 forsøk) med the venstre hånd. Gjenta steg 2.5.

Ytterligere informasjon: På neste atferdsmessige daglige økten, veksler den hånden som dyret gjorde testen første på den forrige økten.

Seks. Slutt på atferdsmessige sesjon

1. Etter fullføring av testene forutsett den dagen, fôr og belønne ape med mat i tillegg til pellets mottatt under testene. Vanligvis mottar ape korn og frukt.
2. Apen er returnert til gruppen bolig rommet med kompiser.

Den nøyaktige temporal sekvens av de ulike testene utføres er skrevet på protokollen skjemaet.

7. Representant Resultater

De fire atferdsmessige tester illustrert ovenfor (Figur 1) har blitt brukt mye i vårt laboratorium i sammenheng med studier med sikte på å undersøke funksjonelle utvinning fra lesjon i livmorhalsen ryggmargen (FiGure 2A) eller av motor cortex (figur 2B), i fravær eller i nærvær av en behandling brukt for å øke spontan bedring ^12-19.

For test 1 (modifisert Brinkman bord), er analysen fokusert på to parametre (figur 3 og 4A): i) score, gitt av antall pellets hentet av ape i de første 30 sekundene, telles særskilt for den vertikale spor og den horisontale spor (ved å spille off-line innspilt video sekvens), ii) kontakten tid (CT), definert som tid (varighet) av kontakt mellom fingrene og pellet (se også figur 6, bunnen serie bilder ). Det er tidsintervallet mellom innsetting av den første fingeren (vanligvis pekefingeren) inn i sporet til å berøre pellet og utbruddet av henting av pellet ut av brønnen. Tidsintervallet måles ved å spille ramme for ramme den videosekvens. CT er målt for de første fem vertical slots og de ​​første fem horisontale spor rettet ved ape ^16-18. Grafene av poengene illustrerer innledende opplæring fase, pre-lesjon platå, den dramatiske fall på score (vanligvis til null) umiddelbart etter lesjon, den progressive (spontan) funksjonell bedring etter lesjon platå. Den funksjonelle utvinning er uttrykt i% av forholdet mellom median post-lesjon score på platå delt på median pre-lesjon score (platå) ^* 100 (figur 3 og 4A). For CT, som er en økning reflekterer et underskudd, er den funksjonelle utvinning uttrykt i% forholdet mellom median pre-lesjon CT (platå) dividert med median post-lesjon CT på platå ^* 100. Effekten av behandlingene post-lesjon, demonstrert basert på test 1, er illustrert i detalj i tidligere rapporter fra dette laboratoriet ^14,15,17. En ytterligere analyse kan ta opp spørsmålet om strategien, besøkte nemlig temporal sekvens av spor av monkey (Figur 4B).

For test 2 (Brinkman boks), men poengene kan også etableres som i test 1, er en mer meningsfylt parameter på "total tid", definert som tidsintervallet mellom plukking av pellets i det første sporet og plukking av pellets i de siste (20 ^th) slot (figur 5). En funksjonell utvinning kan beregnes og uttrykkes i%. Det er beregnet ved hjelp av median total tid pre-lesjon (platå etter trening fase) dividert med median total tid etter lesjon på platå ^* 100.

For test 3 (roterende Brinkman bord), men poengene kan også etableres som ovenfor (test 1), er en følsom parameter kontakten tid (CT, definert som ovenfor i test 1), målt for de første ti spor (Figur 6 ).

For test 4 (. Rekkevidde og gripe skuff oppgave), set-up comprises flere detektorer, innspilling diskrete hendelser som rettssaken initiering (hånden avbryter en lysstråle plassert i fronten av panelet), hånd berøre knotten, utbruddet av skuff trekke, slutten av skuff åpning, hånd inn i sporet (pick-i tid ), hånd tilbaketrekning fra sporet (pick-out tid). Force transdusere på knotten tillate måle grep kraft (utøves av tommelen og pekefingeren trykke på knotten) og lasten kraft (exerted å trekke skuffen, for å motvirke ulike nivåer av motstand pålagt skuffen åpning). De forskjellige nivåene av motstand motstridende åpningen av skuffen ble innhentet ved å endre intensiteten av nåværende påføres en rotative elektromagnetisk motor festet til baksiden av skuffen. Oppsettet er designet for å bruke en resistiv kraft parallelt med retningen på åpningen av skuffen. Detaljert ordningen med skuffen set-up er tilgjengelig på forespørsel til tilsvarende forfatteren. Alle disse dataene er samlet inn med grensesnittet ennd programvare Spike 2 og vises som illustrert i figur 7.

Som tidligere reported1 ^4,15, disse oppgavene representerer de atferdsmessige grunnlag for å undersøke om spontan bedring fra en lesjon i livmorhalsen ledningen kan forsterkes med en spesifikk behandling rettet mot å fremme aksonal regenerasjon (Figur 8).

Den henting score og kontakten tidsparameter reflekterer ulike deler av den manuelle fingerferdighet: Den første omfatter hele motoren sekvens (nå, gripe, tilbaketrekking av hånden, transport av pellets til munnen), mens den andre er fokusert på det å ta tak fasen bare. Disse to parametrene er spesielt nøyaktig og utfyllende for den modifiserte og roterende Brinkman styrets oppgaver. Mens poengene representerer stort sett overflødig informasjon i disse to oppgavene, gir kontakten tid i motsetning mer oppgave-spesifikk informasjon på grunn avvariabilitet av sporene posisjoner i den roterende Brinkman styret oppgave, i forhold til sin statiske posisjon i den modifiserte Brinkman styrets oppgave. Den Brinkman box oppgave skiller seg fra de to ovennevnte oppgaver, som grader av frihet bevegelser med hånden er begrenset av det lukkede rom. Som en konsekvens, posisjonene til de forskjellige sporene på bordet innen Brinkman boksen spille en viktig rolle i form av problemer med å utføre manuell prehension, på grunn av exiguity av boksen. For eksempel, forstyrrer de grep med den hånden fra sporene plassert på høyre side av sekstenmeteren til høyre laterale vegg.

Følgelig ville en vurdering av henting poengsum begrenset til 30 sekunder, som i modifisert Brinkman styret være partisk, avhengig av plasseringen av sporene faktisk besøkt av apekatten i løpet av denne begrensede tidsperioden, genererer en betydelig variasjon fra en sesjon til en annen. Av denne grunn er det mer hensiktsmessig å involve alle spor (n = 20) og dermed parameter totale tiden ble valgt. I den modifiserte Brinkman brettet, var den totale tiden ikke vurderes som en apekatt, kan i noen tilfeller løse motivasjon (for eksempel post-lesjon) på grunn av det store antallet plasser som skal utføres (n = 50). Langs samme linje, ville analysen av kontakttid implisere å ta alle sporene på Brinkman boksen i betraktning (mens bare de fem første sporene i den modifiserte Brinkman styret ble ansett som posisjonen til det valgte sporene har liten, om ingen innvirkning på denne parameteren). Derfor, for Brinkman boksen, anbefaler vi en første tilnærming til å bestemme den totale tiden, som det ble observert å være en svært relevant og opplysende parameter, minst i våre studier med aper utsatt for en motor cortex lesjon (ingen data tilgjengelig for ryggmargen lesioned aper). Likevel kan kontakte tid bli vurdert for Brinkman boksen, men i det andre trinnet, inkludert alle tjue slots, separat imidlertidfor de horisontale og vertikale spor (ikke vist).

Figur 1. Overall ordningen av forsøket. Dyret overføres fra dyr anlegget i primas stolen, transporteres deretter til atferdsmessige laboratorium. På hver dag sesjon, utfører apekatt testen 1. På alternative dager, utfører ape da test 2 og / eller test 3, og / eller test 4. Noen aper (spesielt motivert) kan utføre alle tester på samme daglige økten. Mat pellets (brukt som belønning) var laget av tørket banan eller glukose pulver som er komprimert i en rund form på ca 4 mm i diameter. I alle våre atferdsmessige tester, bruker vi dustless presisjon pellets (45 mg) gitt av BioServ, One 8th Street, Suite One, Frenchtown, NJ 08825, USA.

Den dimensjonen av den modifiserte Brinkman styret er 240mm lang og 140 mm bred, mens dimensjonen av spaltene er 15 mm lang, 8 mm wide og 6 mm dyp. Diameteren på styret i rotative Brinkman brettet er 114 mm.

. Figur 2 Representative (kirurgisk) lesjon i livmorhalsen ledningen (panel A; endret fra ¹⁵⁾ og (kjemisk) lesjon i den motoriske hjernebarken (panel B; endret fra ^16), utvunnet fra tilsvarende histologiske seksjoner, behandlet for SMI-32 flekker . Den maksimale omfanget av livmorhalsen ledningen lesjonen har blitt rekonstruert fra påfølgende sagittal deler av ryggmargen (panel A), mens omfanget og plasseringen av motor cortex lesjonen har blitt rekonstruert fra påfølgende frontale deler av hjernen og re-plassert på en lateral visning av tilsvarende hjernen halvkule (rød flekk i panel B). Cervical ledningen lesjon resulterte fra en transection med en operasjon blad på nivå C7-C8, som resulterer i en sub-hemisection avbryte ensidig hoved CS tarmkanalen komponent i dorsolateral funiculus, over motoneurons kontrollerende hånd muskler ^14,15,20. Den permanente kortikale lesjonen ble produsert ved infusjon av ibotenic syre ^13,16,17, på steder som dekker hånden representasjon tidligere etablert bruker intracortical microstimulation (ICMS, se ^16,21,22). Den kortikale lesjonen territorium vises som en brå avbrytelse av SMI-32 farging av nevroner i lag III og V i rostral bredden av sentrale sulcus (område avgrenset med stiplet linje i panel B).

Figur 3. Representative data avledet fra den modifiserte Brinkman styret oppgaven (test 1) utføres av en ape utsatt for en skade i ryggmargen (som illustrert i figur 2A). Grafen viser score (koordinere), separat for den vertikale spor (blå symboler) og horisontale spor (røde symboler). De gule symboler er for summen avvertikale og horisontale scorer på en gitt daglig økt. I abscissen, er tiden for de påfølgende dagene av atferdsmessige økter. Den vertikale stiplede redline (dag 0) er den dagen hvor lesjonen ble utført. Tre forskjellige perioder er uthevet: den første (svart stiplet linje) tilsvarer opplæringen perioden, den ene (blå stiplet linje) andre til platået av ytelse før lesjon, og den tredje (grønn stiplet linje) til platået gjenvunnet ytelse. Data endret fra ^15.

Figur 4A. Samme som i figur 3 (test 1), men i en ape utsatt for en lesjon i den motoriske cortex (som illustrert i figur 2B). Grafene viser score (panel A; samme konvensjoner som i figur 3) og kontakttid (CT, panel B) data. I abscissen, er tiden forde påfølgende dagene av atferdsmessige økter. Den vertikale stiplede redline (dag 0) er den dagen hvor lesjonen ble utført. I panel B, tilsvarer hver prikk til tidspunktet for kontakten mellom fingeren og pellet i ett spor (5 studier per orientering for hver sesjon, den grå linjen representerer medianverdien). Merk at for forsøkene der dyret ikke kunne utføre oppgaven (umiddelbart etter lesjon), vises CT som en mettet verdi på 5 sekunder. Data endret fra ^16,17.

Figur 4B. Analyse av strategien vedtatt i den modifiserte Brinkman styret oppgaven utføres med contralesional hånd, før lesjon av motor cortex (Pre), under restitusjonsfasen (Recovery) og post-lesjon på platå (Post). Fargen på hver spilleautomat indikerer rekkefølge av sporene besøkt av ape i en sesjon (den første slot besøkt er avbildet i det mørkeste blå og siste sporet besøkt av de mørkeste rød). Merk that pre-lesjon, startet apekatt på venstre side av styret og skannes systematisk mot høyre. Under utvinning, var den sekvensielle rekkefølgen endres. På platå post-lesjon, strategien vedtatt pre-lesjon re-dukket (systematisk skanning fra venstre til høyre).

Figur 5. Representative data avledet fra Brinkman boksen (test 2), for en ape å utføre oppgaven i henhold til visuell kontroll. Den koordinere er den totale tiden det tar å tømme 20 brønner langs den daglige økter (abscissen) gjennomførte før og etter en skade på motoren cortex (loddrett stiplet linje). Dimensjonene på tilgjengelig volum i boksen er 1360 cm ³ (120mm ^* 110mm ^* 103mm). Merk en innledende fase av trening, preget av en større variasjon av den totale tiden fra en sesjon til den neste. Umiddelbart etter cortical lesjon, denapen var ikke i stand til å utføre oppgaven (datapunkter mettet på 200 sekunder). Den p-verdi er statistisk signifikant for forskjellen mellom median total tid pre-lesjon (midten av den horisontale grå rektangelet til venstre) og median total tid etter lesjon i den siste økter (i midten av den horisontale grå rektangelet til høyre ). Andelen av funksjonelle utvinning er 89,6%, mens volumet av motor cortex lesjon var 41,8 mm ^3. Data endret fra ^19.

Figur 6. Representative resultater (to øverste grafer) avledet fra rotative Brinkman styret oppgaven (test 3), med illustrasjon av kontakten tiden målt pre-lesjon og post-lesjon, med de samme konvensjonene som i figur 4A (panel B), for en ape utsatt for en skade på motoren cortex (data modifisert fra ^17). Den øverste grafen er for klokken ("Cl") ro tering av styret, mens den nederste grafen er en mot klokken ("C-Cl") rotasjon av styret. De to vertikale grå piler indikerer at kontakten tiden var uendelig lang i noen økter umiddelbart etter lesjon, da apen var ute av stand til å utføre oppgaven med contralesional hånden. Serien av bilder nederst på figuren illustrerer metode for å måle kontakten tid (gyldig for både modifiserte Brinkman styret og roterende Brinkman brettet). Lengst til venstre Bildet viser hånden nærmer sporet inneholder pellet (100 ms før kontakt mellom pekefingeren og pellet). Den neste rammen til høyre tilsvarer tidspunktet for kontakt (0 ms). Da kontakten tid er definert som tidsintervallet (i ms) kjøre til nå rammen (lengst til høyre ett) tilsvarende tidspunktet hvor pellets er tatt ut av sporet. Kontakten tid her er 240 ms.

58/3258fig7.jpg "/>
Figur 7.. Representative data hentet fra en session utført av en ape på rekkevidde og gripe skuff oppgave (test 4).

Panel A: Rådata tilsvarende tre parametere kjøpt på nettet i løpet av ett enkelt forsøk: last kraft i rødt, grep kraft i blått og fortrenging av skuffen i grønt. Flere markører ble også kjøpt i løpet av oppgaven: plukking tid tilsvarer den tiden av belønning gripe, full åpen til full åpning av skuffen og knotten touch (TCH) til tidspunktet når dyret første berører knotten. For analyse, var det sju markører plassert på kritiske tidspunkter i unfolding oppgaven (f.eks 3 grå pekere på de tre nederste vannrette linjer): 1) tid låst til å trykke på knotten av dyret, 2) innsettende grep kraft; 3) maksimalt grep kraft; 4) utbruddet av last kraft; 5) maksimal belastning kraft; 6) tid låst når skuffen er helt åpen, 7) tid låst til plukking tiden.

Panel B: Representasjon av de kvantitative resultatene for to parametre registrert under oppgaven: grepet makt (force brukes til å gripe knotten mellom pekefingeren og tommelen) og lasten kraft (kraft brukt til å åpne skuffen) i to diagrammer: maksimal verdi (venstre graf) og i skråningen verdien (fra starten til max;. høyre graf).

Fire av de fem ulike relative nivåer av motstand har vært illustrert her: R0 (0 Newton), R3 (1,4 N), R5 (2,75 N) til R7 (5 N). Knotten av skuffen har en trekantet og flat form. Bunnen av trekanten festet til skuffen tiltak 20mm og topp (15 mm fra bunnen) består i en sirkulær konturene av 7 mm i diameter. Skuffen selv har følgende dimensjoner: lengde = 50 mm, bredde = 27 mm og høyde = 45mm.

Figur 8. Reminder (modifisert fra ¹⁵⁾ av bruken av de atferdsmessige test 1 for å undersøke mulig effekt av en behandling (anti-Nogo-A antistoff) på funksjonelle utvinning fra livmorhalsen ledningen lesjon. For både score og kontakttid, samt for begge spor orienteringer, gruppen av kontroll antistoff behandlet aper (blå symboler; n = 6) gjenoppretter fingerferdighet dårligere enn gruppen av anti-Nogo-A antistoff behandlet aper (røde symboler ; n = 7), spesielt for store mengder lesjon. De 2 gruppene skiller seg signifikant med p = 0,035 (panel A), p = 0,022 (panel B), p = 0,035 (panel C) og p = 0,008 (panel D).

Discussion

Selv om den nåværende atferdsmessige oppgavene har vært vurdert så langt i vårt laboratorium i sammenheng med studier knyttet til lesjon i livmorhalsen ledningen eller lesjon av motor cortex med sikte på å teste ulike behandlinger (se ^14,15,17 og http:/ / www.unifr.ch / nevro / rouiller > velg "forskning" i den øverste linjen menyen, deretter> "motor system"> "recovery etter lesjon"), kan de også ha et bredere program, som fingerferdighet er også et aspekt å vurdere i annen patologi, som Parkinsons sykdom (MPTP aper) eller manglende sensoriske de-afferentation påvirker propriosepsjon og / eller følelse av touch (spesielt test 2 i fravær av visuell kontroll).

Den atferdsmessige testene foreslått her er egnet til å undersøke motorisk kontroll av distale bevegelser av forbena, som er involvert i fingerferdighet. Spesifisiteten av testene er demonstrert avfravær av underskudd (bortsett fra et par dager) i tilfelle av en lesjon som ikke svekker relevante deler av styresystemet: ja, i tilfelle av en lesjon plassert mer caudal enn motoneurons kontrollerende hånd muskler, var det ingen underskudd. Det relevans av test 1 kan bli verdsatt ved å sammenlikne på videosekvenser tatt på to tidspunkter av post-lesjon utvinning kurve, som avviker fra en forbedring av funksjonell bedring på 25%, eventuelt i forhold til en celleterapi behandling ^17.

På tross av noen innledende, relativt korte trening fase ved begynnelsen (som varer vanligvis 2-3 måneder), de atferdsmessige testene foreslått her er relativt "naturlig" og grei, i forhold til komplekse (f.eks betinget) oppgaver som opplæring av apekatten kan ta nesten et år eller mer. Den positive forsterkning er basert på fast føde, som er mindre følsom på det etiske synspunkt enn vann deprivasjon, vanligvis brukes i mer comPlex oppgaver ^23. Det er ikke nødvendig å frata aper fra mat å få stabile og konsistente resultater. Den pellets mottatt under oppgavene representerer det første tilgangen til mat på dagen for de atferdsmessige økten (forutsatt at apen ikke spiser i løpet av den foregående natten, men ekstra mat kan gis fram til slutten av ettermiddagen dagen før) . Det er avgjørende at hver ape utfører de atferdsmessige økten på samme tid av dagen, samt respektere de samme rekkefølge mellom de forskjellige apene danner en gruppe i bolig rommet. Ettersom apene er følsomme for ytre forstyrrende hendelser, bør de atferdsmessige oppgavene utføres i nærvær av bakgrunnsmusikk, maskering potensielle forstyrrende støy som kommer fra nabolandet rom eller laboratorier. Det er avgjørende at under hele varigheten av forsøket (fra første trening fram til den siste daglige eksperimentelle sesjon, en periode på flere måneder om ikke år), er en gitt apekattplassert daglig under tilsyn av den samme eksperimentator.

Den nåværende atferdsmessige tester, brukt siden flere år i vårt laboratorium for å kvantifisere fingerferdighet, er til en viss grad sammenlignes med andre tester av fingerferdighet nylig rapportert i litteraturen ^24-28. Det er imidlertid et avgjørende behov for å standardisere tester på tvers av ulike laboratorier (for bedre sammenligning), som er et foreløpig mål for denne rapporten. På etterspørsel, illustrerte den detaljerte egenskaper set-ups her for tester 1-4 kan gis av tilsvarende forfatteren, for å gjenskape dem. Utover spørsmålet om regenerativ medisin (recovery fra lesjon i ryggmarg eller cerebral cortex), kan presentere palett av tester være egnet til adresse i normal ikke-menneskelige primater utviklingsspørsmål (f.eks tid løpet av motorisk utvikling av fingernem bevegelser), for å undersøke lateralization aspekter (hånden preferanse / dominans) og å dechiffrere evolusjonære spørsmål ved comparing motoren evner av forskjellige arter av primater, deriblant mennesker. Merk imidlertid at dimensjonene på apparatene bør tilpasses sifrene "størrelse (tykkelse og lengde) av primater, da det kan påvirke oppgaven ytelse. I den foreliggende studien, ble testene gjennomført på Macaca fascicularis aper, som strekker seg 2,5 til 8 år gammel og veier mellom 2,5 og 8 kg. Lengden på pekefingeren (brukes første til å manipulere pellets) varierer 32-35 mm, mens omkretsen av distale falanks (tuppen) på pekefingeren var mellom 22 og 25 mm i aper inkludert i våre studier. Som testet i tidligere forsøk, det samme fatte testene er egnet for Macaca mulatta også.

Alle eksperimentene ble utført i samsvar med Guide for Pleie og bruk av forsøksdyr (1996) og godkjent av lokale (sveitsiske) veterinærmyndigheter. Alle eksperimentelle prosedyrer på apekattens, samt fengsling forholdene i dyret anlegget, ble beskrevet i detalj i senere rapporter fra vårt laboratorium: se referanser 12-18.