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Behavior

घुंडी Supination टास्क: चूहों में Forelimb समारोह का आकलन करने के लिए एक अर्द्ध स्वचालित विधि

Published: September 28, 2017 doi: 10.3791/56341
Automatic Translation
1, 1, 1, 1, 2,3, 2,3, 2,3, 1,4,5
1Burke Medical Research Institute, 2Texas Biomedical Center, The University of Texas at Dallas, 3Erik Jonsson School of Engineering and Computer Science, The University of Texas at Dallas, 4Brain and Mind Research Institute, Weill Cornell Medical College, 5Departments of Neurology and Pediatrics, Weill Cornell Medical College

Summary

यह पांडुलिपि एक अर्द्ध स्वचालित कार्य का वर्णन करती है जो चूहों में quantifies supination है । चूहे पहुँचे, लोभी, और supinate एक गोलाकार manipulandum. चूहा एक गोली के साथ पुरस्कृत अगर बारी कोण उपयोगकर्ता द्वारा निर्धारित एक कसौटी से अधिक है । यह कार्य प्रवाह, चोट के प्रति संवेदनशीलता, और पारंपरिक कार्यों की तुलना में निष्पक्षता बढ़ाता है ।

Abstract

कार्य है कि सही ढंग से पशु मॉडल में निपुणता को मापने के हाथ समारोह को समझने के लिए महत्वपूर्ण हैं । वर्तमान चूहे व्यवहार कार्यों कि निपुणता मोटे तौर पर पहुंचने या भोजन हेरफेर के वीडियो विश्लेषण का उपयोग करें । हालांकि इन कार्यों को लागू करने के लिए आसान कर रहे है और रोग मॉडल भर में मजबूत हैं, वे व्यक्तिपरक और श्रमसाध्य के लिए प्रयोगकर्ता हैं । पारंपरिक कार्यों को स्वचालित करना या नए स्वचालित कार्य बनाना कार्य को अधिक कुशल, उद्देश्य और मात्रात्मक बना सकता है. के बाद से चूहों कम रहनुमाओं से निपुण हैं, केंद्रीय तंत्रिका तंत्र (सीएनएस) चोट निपुणता में और अधिक सूक्ष्म घाटे का उत्पादन, तथापि, supination बहुत कुतर में प्रभावित है और रहनुमाओं में हाथ समारोह के लिए महत्वपूर्ण है । इसलिए, हम एक अर्द्ध स्वचालित कार्य है कि चूहों में forelimb supination उपाय बनाया है । चूहों तक पहुँचने और एक घुंडी के आकार का manipulandum समझ और supination में manipulandum बारी एक इनाम प्राप्त करने के लिए प्रशिक्षित किया जाता है. चूहों 20 ± 5 दिनों के भीतर कौशल प्राप्त कर सकते हैं । जबकि प्रशिक्षण के प्रारंभिक भाग अत्यधिक पर्यवेक्षण है, प्रशिक्षण के बहुत सीधे पर्यवेक्षण के बिना किया जाता है । कार्य मज़बूती से और reproducibly चोट के बाद सूक्ष्म घाटे को दर्शाता है और कार्यात्मक वसूली है कि सही नैदानिक वसूली घटता दर्शाता दिखाता है । डेटा का विश्लेषण एक ग्राफिकल यूजर इंटरफेस है कि सहज होने के लिए डिज़ाइन किया गया है के माध्यम से विशेष सॉफ्टवेयर द्वारा किया जाता है । हम भी प्रशिक्षण के दौरान सामना करना पड़ा आम समस्याओं के समाधान दे, और पता चलता है कि मामूली सुधार व्यवहार करने के लिए प्रशिक्षण में जल्दी supination के विश्वसनीय अधिग्रहण का उत्पादन । इस प्रकार, घुंडी supination कार्य चूहों में निपुणता के लिए एक महत्वपूर्ण आंदोलन के कुशल और मात्रात्मक मूल्यांकन प्रदान करता है.

Introduction

तंत्रिका तंत्र की चोट या बीमारी के बाद निपुणता का नुकसान काफी स्वतंत्रता और प्रभावित व्यक्तियों के लिए जीवन की गुणवत्ता कम हो जाती है 1,2,3,4। इस प्रकार, निपुणता तंत्रिका मरंमत और पुनर्वास के रूप में अच्छी तरह से आंदोलन और मोटर सीखने के तंत्रिका नियंत्रण की नींव के विज्ञान को समझने के लिए एक महत्वपूर्ण परिणाम उपाय है । परंपरागत रूप से, एकल गोली पहुंच, पास्ता हेरफेर, और इरविन, Beatties, और Bresnahan (IBB) Forelimb पैमाने की तरह मैनुअल कार्य पशुओं में निपुणता का मूल्यांकन करने के लिए इस्तेमाल किया गया है, विशेष रूप से 5, 6,7कुतर । इन कार्यों उनके ंयूनतम कार्य अधिग्रहण समय के कारण लोकप्रिय हो गए हैं । हालांकि, वे प्रकृति में गुणात्मक रहे हैं, प्रयोगकर्ता के लिए श्रमसाध्य, और, समय पर, सूक्ष्म घाटे के साथ चोट के बाद कार्यात्मक हानि के प्रति असंवेदनशील 5,7,8,9। पारंपरिक कार्यों की इन सीमाओं में पशुओं में मोटर समारोह के अधिक मात्रात्मक उपायों का विकास प्रेरित है, विशेष रूप से, forelimb तक पहुँचना.

कार्यों को स्वचालित करने के लिए कई फायदे हैं, अर्थात् निष्पक्षता, वृद्धि का प्रवाह, और कम विश्लेषण समय । नए स्वचालित कार्य पारंपरिक कार्यों 8,10की तुलना में चोट के बाद निपुणता का मूल्यांकन करने का एक अधिक संवेदनशील उपाय प्रदान करते हैं । इसके अलावा, वे अनुकूली प्रशिक्षण और परीक्षण जो एक जानवर के प्रदर्शन के लिए प्रशिक्षण और कठिनाई परीक्षण पूंछ के लिए अनुमति देते हैं । अन्त में, स्वचालित कार्य बड़ी मात्रा में डेटा जेनरेट करते हैं, जो दो लाभ प्रदान करते हैं. सबसे पहले, दोनों एक परीक्षण के भीतर और परीक्षणों की संख्या में एक अध्ययन के सांख्यिकीय शक्ति बढ़ जाती है आंकड़ों में वृद्धि हुई है । दूसरे, यह neuroscientists एक बड़ा डेटा सेट देता है जिसमें से मोटर लर्निंग, प्रशिक्षण, और मुआवजा काइनेटिक और गाढ़ापन जानकारी 11के विश्लेषण के माध्यम से और अधिक मजबूती से अध्ययन करने के लिए ।

अनेक समूहों ने पारंपरिक कार्यों को स्वचालित करने का प्रयास किया है. उच्च गति कैमरों एकल गोली कार्य 12तक पहुंचने जैसे कार्यों से गाढ़ापन डेटा इकट्ठा करने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है । Alaverdashvili और Wishaw उच्च गति कैमरों का इस्तेमाल किया है आंदोलनों तक पहुंचने और फ्रेम द्वारा फ्रेम गति माप सॉफ्टवेयर पीक Motus 13का उपयोग कर अंक आंदोलनों का विश्लेषण । हालांकि, इस सॉफ्टवेयर कंप्यूटर विजन का उपयोग कर अंकों की पहचान नहीं है, लेकिन इसके बजाय प्रयोगकर्ता कर्सर द्वारा अंक बढ़ डिजिटलीकरण की आवश्यकता है । इसके अतिरिक्त, कुछ कार्यों को प्रशिक्षण प्रक्रिया को स्वचालित करने के लिए भक्षण और पिंजरों के साथ संयोजन के रूप में इस्तेमाल किया गया है 14,15,16।

अंय समूहों बल सेंसरों के रूप में अच्छी तरह से उच्च गति कैमरों का इस्तेमाल किया है स्थानिक समायोजन और कुशल forelimb में बल का मूल्यांकन पास्ता हेरफेर का उपयोग तक पहुंचने, जबकि अंय कार्यों को और अधिक जटिल आंदोलनों 17पर कब्जा डिजाइन किया है । ऐसा ही एक काम है एक पहुंच और पुल कार्य है कि एक तीन डिग्री के स्वतंत्रता रोबोट डिवाइस का उपयोग करता है planar और चूहे forelimb आंदोलनों के रोटेशन आंदोलन 18पर कब्जा है । इस में लाभ है आंदोलनों के कैनेटीक्स को मापने में सक्षम है, लेकिन जटिलता और लागत में वृद्धि के साथ ।

यहां, हम एक अर्द्ध स्वचालित forelimb कार्य है कि चूहों में supination के उपाय 8प्रदर्शन । Forelimb supination ताड़ के नीचे हथेली से पंजा के रोटेशन है । Supination दोनों corticospinal पथ समारोह के एक उत्कृष्ट मार्कर और मनुष्य है कि दैनिक जीवन की गतिविधियों के लिए आवश्यक है में एक नैदानिक प्रासंगिक आंदोलन है 8,19,20। इसके अलावा, supination अत्यधिक चोट और निष्क्रियता के प्रति संवेदनशील है, विशेष रूप से जब एकल गोली की तुलना में 8तक पहुंचने । supination टास्क, बर्क चिकित्सा अनुसंधान संस्थान और डलास में टेक्सास विश्वविद्यालय के बीच सहयोग में विकसित, क्षैतिज विमान 8,10में रोटेशन आंदोलन उपाय । चूहों एक व्यवहार बॉक्स में रखा जाता है (चित्र 1a) और तीन आंदोलनों (आंकड़ा 1b): एक आयताकार एपर्चर के माध्यम से करने के लिए प्रशिक्षित कर रहे हैं; एक गोलाकार manipulandum समझ; supinate एक निर्दिष्ट कोण करने के लिए ।

व्यवहार कार्य पीसी सॉफ्टवेयर (चित्रा 1C) द्वारा नियंत्रित किया जाता है । नियंत्रित सॉफ्टवेयर ऑटो-पोजिशनर, ऑप्टिकल एनकोडर, वक्ता, और फीडर से जुड़ा है कि एक microcontroller के लिए निर्देश भेजता है. microcontroller और इसके पेरिफेरल कनेक्शंस को microcontroller बॉक्स के रूप में संदर्भित किया जाता है । जानकारी ऑप्टिकल एनकोडर से बहती है, microcontroller के लिए, फिर कंप्यूटर, और फिर वापस microcontroller के लिए । यदि नियंत्रण सॉफ्टवेयर microcontroller को संकेत दिया है कि परीक्षण एक सफलता थी, microcontroller फीडर से चलाता है एक गोली वितरित । प्रत्येक सत्र की शुरुआत में, नियंत्रण सॉफ्टवेयर microcontroller है, जो ऑटो-पोजिशनर एपर्चर से मंच निर्धारित दूरी पर घुंडी स्थिति के लिए निर्देशित करने के लिए मंच की जानकारी रिले । ऑटो-पोजिशनर भी ऑटो-पोजिशनर पर स्थित तीर कुंजियों का उपयोग करके मैन्युअल रूप से संचालित किया जा सकता है । ऑप्टिकल एनकोडर १०० हर्ट्ज पर डेटा रिकॉर्ड और कोण में परिवर्तन के उपाय. सभी डेटा बाइनरी प्रारूप में जमा हो जाती है ।

प्रयोगकर्ता एक पूर्व निर्धारित कोण और सफलता की दर पर habituation से supinating तक चूहे को प्रशिक्षित करने के लिए सॉफ्टवेयर के भीतर अनुक्रमिक प्रशिक्षण चरणों का उपयोग करता है । habituation के दौरान, घुंडी manipulandum किसी भी तोड़ के बिना एपर्चर खिड़की के अंदर रखा जाता है । अत्यधिक निगरानी प्रशिक्षण के एक सप्ताह के बाद, चूहा एक इनाम के साथ घुंडी एसोसिएट्स और स्वतंत्र रूप से घुंडी मोड़ शुरू होता है. एक बार चूहे को स्वतंत्र रूप से मोड़ कर, घुंडी ०.२५ सेमी वेतन वृद्धि में १.२५ सेमी करने के लिए जब तक चूहा स्वतंत्र रूप से १.२५ सेमी पर बारी कर सकते है मुकर जाता है । तोड़ तो 3 जी से 6 जी में 1 जी वेतन वृद्धि में जोड़ा जाता है । स्वचालित प्रशिक्षण चरणों घुंडी supinate करने के लिए पशु ट्रेन 6 जी में ७५ डिग्री तक । प्रशिक्षण के इस चरण में बड़े पैमाने पर पर्यवेक्षण है; एक बार चूहों उचित रूप (नीचे चर्चा) के साथ काम अपनाने, वे ठीक से supinate जारी है । प्रशिक्षण पूरा हो गया है जब चूहों एक सफलता दर (हिट दर) में ७५% 8की ७५ डिग्री supinate । यहां, हम आम मुद्दों का सामना करना पड़ा है एक ठेठ प्रशिक्षण प्रोटोकॉल और वर्तमान समाधान का वर्णन । हम प्रशिक्षण प्रोटोकॉल के माध्यम से प्रतिनिधि सफल और असफल चूहों की प्रगति का प्रदर्शन, और पता चलता है कि कार्य सूक्ष्म या अधिक गंभीर घाटे के साथ कार्यात्मक हानि दिखाने के लिए संशोधित किया जा सकता है ।

Protocol

< p class = "jove_content" > इस प्रोटोकॉल कार्य की स्थापना और रहने और खिला शर्तों की स्थापना, साथ ही प्रशिक्षण जानवरों, चोट के बाद जानवरों के परीक्षण, और व्यवहार डेटा का विश्लेषण का वर्णन है । पशु प्रशिक्षण के चार कदम के रूप में अच्छी तरह से वर्णित हैं: habituation, इनाम एसोसिएशन, तोड़ प्रशिक्षण, और कसौटी बारी कोण को प्रशिक्षण । सभी पशु प्रयोगों डलास में Weill कॉर्नेल मेडिसिन और टेक्सास विश्वविद्यालय के IACUC द्वारा अनुमोदित किया गया ।

< p class = "jove_title" > 1. टास्क की स्थापना करना

  1. एक व्यवहार बॉक्स स्पष्ट प्लास्टिक से बना है कि उपाय १५० mm चौड़ा २०० mm द्वारा लंबे समय २५० mm लंबा ।
    नोट: यहां, आयताकार एपर्चर २५.४ mm उच्च द्वारा १४.२ मिमी चौड़ा है । घुंडी व्यास ९.५ मिमी के manipulandum methacrylate के साथ किया जाता है और दो बंद हो जाता है कि supination से कम करने के लिए प्रतिबंधित है १०० & #176;. इन मापदंडों में से प्रत्येक का परीक्षण किया गया है और परिणाम अनुभाग में वर्णित घाटे के लिए अनुकूलित । व्यवहार बॉक्स और manipulandum < सबल वर्ग = "xfig" > चित्रा 1a .
    2. में दिखाया गया है
  2. microcontroller बॉक्स को कंप्यूटर से कनेक्ट करें । तक चार microcontroller बक्से प्रत्येक कंप्यूटर से कनेक्ट किया जा सकता है ।
  3. कार्य शुरू करने के लिए, नियंत्रण सॉफ्टवेयर का उपयोग करें (< सुदृढ वर्ग = "xfig" > चित्रा 1C ).
    1. नियंत्रण के लिए घुंडी डिवाइस का चयन करें । इस विषय का नाम इनपुट & #34; विषय & #34; field. के तहत प्रशिक्षण के लिए मंच चुनें & #34; स्टेज & #34; ड्रॉपडाउन मेनू.
      नोट: चरण प्रत्येक परीक्षण के लिए तीन पैरामीटर्स तय करते हैं: & #34; हिट विंडो, & #34; & #34; हिट थ्रेसहोल्ड, & #34; र & #34; प्रारम्भिक थ्रेसहोल्ड. & #34; एक हिट समय की एक निर्धारित अवधि के भीतर कसौटी कोण तक पहुँचने के रूप में परिभाषित किया गया है. & #34; मारा खिडकी & #34; एक परीक्षण शुरू करने और कसौटी कोण तक पहुँचने के लिए एक जानवर के लिए आवंटित समय को संदर्भित करता है. & #34; Hit थ्रेसहोल्ड & #34; एक सफल परीक्षण के लिए कसौटी कोण है. & #34; प्रारम्भिक दहलीज & #34; एक परीक्षण और हिट विंडो शुरू करने के लिए कसौटी कोण है; यह बारी की शुरुआत को इंगित करता है । चरणों पर अधिक जानकारी नीचे देखा जा सकता है धारा के तहत & #34; पशु प्रशिक्षण । & #34;
    2. Click & #34; प्रारंभ & #34; प्रशिक्षण सत्र आरंभ करने के लिए । Click & #34; फीड & #34; पशु को मैंयुअल रूप से खिलाने के लिए और & #34; रोक & #34;
      प्रशिक्षण सत्र को रोकने के लिए नोट: कार्य में रुचि बनाए रखने के लिए मैनुअल फीडिंग का उपयोग किया जाना चाहिए और धारा 3 में विस्तार से बताया गया है । सत्र को रोकने के बाद, सत्र डेटा C: drive.
      3. करने के लिए सहेजा जाएगा
< p class = "jove_title" > 2. रहने और खिलाने की स्थिति

  1. वयस्क मादा Sprague Dawley चूहों (175-200 ग्राम) का उपयोग करें । घर चूहों के साथ मानक पिंजरों में एक साथ उलट 12 एच डार्क/ रोशनी मंद के साथ अंधेरे चक्र के दौरान सभी प्रशिक्षण और परीक्षण करते हैं ।
    नोट: महिला चूहों के बाद से वे आसान कर रहे हैं प्रशिक्षित करने के लिए < सुप वर्ग = "xref" > २१ . यहां Sprague-Dawley इस्तेमाल किया गया है क्योंकि यह एक आम मोटर प्रशिक्षण में इस्तेमाल किया तनाव है, और यह transgenics के लिए प्रमुख तनाव है । हालांकि, कार्य (तोड़, बारी कोण कसौटी, घुंडी के लिए दूरी, और घुंडी ही) इन आसानी से अलग उपभेदों और बड़े ( जैसे पुरुषों) या छोटे ( जैसे Wistar) चूहों के लिए समायोजित किया जा सकता है की समायोज्य प्रकृति को देखते हुए ।
    2. अध्ययन के पहले 5 दिनों के लिए
  2. , चूहों पोषण पूरा करने के लिए इसके अलावा में एक पूर्ण गर्त दे, पांच दिनों के लिए चॉकलेट स्वाद छर्रों. पांचवें दिन के बाद, खाद्य अपने सामांय वजन वक्र के ८५% के लिए चूहों को प्रतिबंधित ।
  3. के बाद खाद्य प्रतिबंध शुरू कर दिया है, चूहों चॉकलेट छर्रों के ७.५ जी फ़ीड (ऊपर या नीचे समायोजित करने के लिए आयु के ८५% समायोजित वजन) अपने प्रशिक्षण की पूरी तरह भर में । यदि चूहों उनके प्रशिक्षण सत्र में चॉकलेट छर्रों के ७.५ जी प्राप्त नहीं किया है, पूरक withstandard चाउ अंतिम सत्र के बाद.
    नोट: सप्ताहांत खिला विज्ञापन libitum मानक चाउ के साथ रविवार शाम तक है, तो खाना-रात भर वंचित । सर्जरी या अन्य इनवेसिव हस्तक्षेप प्रदर्शन करते हैं, खाद्य प्रतिबंध पर चूहों को फिर से लगाने से पहले (वसूली के समय पर निर्भर करता है) प्रक्रिया के बाद तीन दिनों से पहले और फिर, भोजन विज्ञापन libitum की अनुमति दें ।
< p class = "jove_title" > 3. प्रशिक्षण प्रक्रिया

< p class = "jove_content" > नोट: प्रशिक्षण प्रक्रिया का अवलोकन < सशक्त वर्ग में दिखाया गया है = "xfig" > चित्रा 3 ए . प्रोटोकॉल के दौरान, एक बार सुबह में और एक बार दोपहर में, चूहों ट्रेन दो बार दैनिक. दोपहर का सत्र शुरू होने से पहले सुबह के सत्र के बाद कम से 3 ज रुको ।

  1. Habituation
    नोट: Habituation का लक्ष्य के लिए परीक्षण बॉक्स के साथ और हैंडलिंग के साथ चूहे परिचित है ।
    1. ऑटो पोजिशनर पर नीचे तीर कुंजी दबाकर पूरी तरह से घुंडी डिवाइस वापस लेना.
    2. के लिए व्यवहार बॉक्स में चूहे की जगह 15 min.
    3. के बाद बॉक्स में 15 मिनट, हाथ में एक चूहे को संभालने के लिए कम से पांच मिनट के लिए प्रयोगकर्ता को चूहे परिचित ।
    4. पांच दिन के लिए इस दोहराएं ।
  2. ॰ संघ
    नोट: लक्ष्य के लिए एक खाद्य इनाम के साथ घुंडी की मोड़ सहयोगी करने के लिए चूहे को प्रशिक्षित करने के लिए है । प्रशिक्षण के इनाम एसोसिएशन मंच के दौरान कार्य पर 30 मिनट के पूर्ण सत्र लंबाई खर्च करने की अपेक्षा ।
    1. सॉफ्टवेयर खोलें और चूहे का नाम इनपुट करें । चरण को सेट & #34; K1: घुंडी आकार देने-नहीं चरखी । & #34;
      नोट: यह manipulandum दूरी पर एपर्चर से दूर सेट करता है ०.० cm, the & #34; Init. ताड़ना. & #34; पर 3 & #176;, & #34; hit ताड़ना. & #34; पर 5 डिग्री, व & #34; हिट विंडो & #34; पर 2 एस. इससे चूहे को तब तक तंग किया जा सकता है, जब तक चूहे ने घुंडी को ३ डिग्री बीते. द & #34; हिट विंडो & #34; प्रशिक्षण के दौरान 2 एस पर रहेगा ।
    2. ने चूहे को व्यवहार बॉक्स में डाला और प्रेस & #34; स्टार्ट & #34; सत्र शुरू करने के लिए.
    3. एक समय में 2-3 छर्रों वितरण और जहां इनाम गर्त स्थित है बॉक्स के पक्ष दोहन द्वारा इनाम गर्त को चूहे परिचित । । मैनुअल फीडर बटन का उपयोग करके छर्रों वितरण.
    4. एक बार चूहा इनाम के स्थान को जानता है, मैंयुअल रूप से 1 गोली का वितरण जब चूहा एपर्चर के सामने है ।
    5. एक बार चूहा एक गोली इनाम की प्रत्याशा में एपर्चर के लिए ले जाता है, हालत चूहे manipulandum के साथ बातचीत करने के लिए ।
      1. चूहा तुरंत manipulandum के पास एक ४५ मिलीग्राम भोजन गोली रखकर, या गोली धूल manipulandum को सीधे लागू करने, यह बाहर तक पहुंचने और इसे समझ की अनुमति के द्वारा संलग्न करने के लिए संकेत । अगर चूहा एपर्चर से दूर ले जाता है, manipulandum के पास बॉक्स पर नल करने के लिए अपना ध्यान अनुप्रेषित ।
        नोट: यदि चूहे ने घुंडी को अपने पहुँचने वाले पंजा से छुआ है, तो कार्यक्रम चूहे को खिला देगा. किसी भी बातचीत कि पंजे का उपयोग शामिल नहीं है (यानी काटने, nosing manipulandum) गलत है और पुरस्कृत नहीं किया जाना चाहिए ।
    6. एक बार चूहा वांछित पंजा के साथ घुंडी छू शुरू होता है और ०.० सेमी पर लगातार 10 बार पुरस्कृत हो रही है, ऑटो पोजिशनर पर नीचे तीर कुंजी का उपयोग करें (< मजबूत वर्ग = "xfig" > चित्रा 1a ) ०.२५ सेमी द्वारा manipulandum को वापस लेने के लिए. दोहराएँ यह ०.२५ सेमी वेतन वृद्धि में जब तक manipulandum १.२५ सेमी एपर्चर से दूर है ।
    7. प्रेस & #34; रोक & #34; सत्र समाप्त होने के 30 मिनट बाद ।
    8. जारी इनाम संघ जब तक चूहा supinates एपर्चर से १.२५ सेमी दूर पर वांछित पंजा के साथ manipulandum (< मजबूत वर्ग = "xfig" > चित्रा 1b ).
    9. एक बार चूहे manipulandum supinating 2 लगातार सत्र पूरा कर लिया है और गोली इनाम प्राप्त करने, तोड़ प्रशिक्षण शुरू ।
  3. तोड़ ट्रेनिंग करने के लिए चूहों को supinate ए 6 जी तोड़.
    1. के तोड़ पर एल के आकार के अनुलग्नक बिंदु पर manipulandum के अंत में कनेक्टर संलग्न करके manipulandum पर एक 3 ग्राम तोड़ लगाएं । चरखी के माध्यम से तोड़ स्ट्रिंग फ़ीड जब तक तोड़ मुक्त रूप से लटका है ।
    2. ओपन सॉफ्टवेयर और इनपुट चूहे का नाम है । स्टेज को & #34 पर सेट करें; K2: घुंडी आकार देने-चरखी. & #34;
      नोट: यह manipulandum दूरी एपर्चर से दूर १.२५ सेमी पर सेट करता है, & #34; Init । ताड़ना & #34; पर 3 & #176;, व द & #34; हिट ताड़ना. & #34; 5 डिग्री पर. इस बिंदु से आगे manipulandum दूरी १.२५ सेमी पर रहेगी ।
    3. ने चूहे को व्यवहार बॉक्स में डाला और प्रेस & #34; स्टार्ट & #34; सत्र शुरू करने के लिए.
    4. प्रेस & #34; रोक & #34; के बाद 100 + सफल परीक्षण । एक बार चूहा 100 + सफल परीक्षणों के 2 लगातार सत्र पूरा कर लिया है, एक सत्र के अंत के बाद 1 जी द्वारा वजन बढ़ा । 3 जी से 6 जी तक वजन बढ़ाएं, बाद के सत्रों में ।
    5. 6 जी और 100 + सफल परीक्षण पर supination के 2 लगातार सत्र के बाद ३.४ कदम के लिए आगे बढ़ना ।
      नोट: यह 6 सत्रों (3 दिन) के लिए 3 जी से 6 जी तक काम करने के लिए एक औसत लेता है तोड़ प्रशिक्षण में शुरुआत, यह जरूरी है कि सही supination आंदोलन पुरस्कृत हो जाता है और गलत supination आंदोलन के आकार का हो जाता है । एक दृश्य गाइड और सही और गलत supination फार्म के बारे में स्पष्टीकरण के लिए, कृपया देखें < सुदृढ वर्ग = "xfig" > चित्रा २ .
  4. प्रशिक्षण को आधारभूत
    नोट: सही supination आंदोलन को आकार जारी रखने के लिए याद रखें । फिर से, < सबल वर्ग को देखें = "xfig" > चित्रा 2 पर एक दृश्य गाइड के लिए सही/गलत supination आंदोलन और कैसे उन्नत करने के लिए गलत supination. आधारभूत मानदंडों को supinate करने के लिए चूहों को प्रशिक्षित करना; यहां, यह ७५% या अधिक की सफलता की दर से एक 6 ग्राम तोड़ के साथ ७५ डिग्री है ।
    1. जगह पर एक 6 गाम तोड़ पर manipulandum.
    2. ओपन सॉफ्टवेयर और इनपुट चूहे का नाम है । चरण को सेट & #34; KSB4: घुंडी प्रशिक्षण माध्य ७५ Max. & #34;
      नोट: यह सेट & #34; Init । ताड़ना. & #34; पर 5 & #176;, & #34; hit थ्रेसहोल्ड यूनतम & #34; पर 15 & #176;, व & #34; मारा थ्रेसहोल्ड अधिकतम & #34; पर ७५ & #176;. इसे & #34 कहा जाता है; अनुकूली & #34; प्रशिक्षण चरण, अर्थ दहलीज के रूप में बढ़ जाएगा चूहे & #39; s प्रदर्शन में सुधार. के लिए & #34; KSB4 & #34; अवस्था, थ्रेशोल्ड पहले पिछले सत्र & #39; s अंतिम थ्रेशोल्ड पर सेट है. यदि कोई पिछला सत्र इस स्तर पर नहीं चलाया गया था, तो थ्रेशोल्ड ंयूनतम 15 अंश पर सेट है । सत्र के पहले 10 परीक्षणों के बाद, दहलीज पिछले 10 परीक्षणों में चोटी के कोण के औसत के रूप में गणना की है. इस प्रकार, दहलीज प्रत्येक परीक्षण के लिए अलग है और पिछले परीक्षणों में चूहे & #39; s प्रदर्शन पर निर्भर करता है.
    3. सत्र 30 मिनट के बाद बंद करो ।
    4. अनुकूली चरण का उपयोग कर प्रशिक्षण जारी रखें जब तक औसत चोटी के कोण ७५ डिग्री या अधिक से अधिक है । उसके बाद, चरण ३.५ के लिए आगे बढ़ें । यह आमतौर पर के बारे में 10 दिन या 20 सत्रों के बाद होता है ।
  5. बेसलाइन भत चार लगातार बेसलाइन को रिकॉर्ड करने के लिए
    1. जगह एक 6 माम तोड़ पर manipulandum.
    2. ओपन सॉफ्टवेयर और इनपुट चूहे का नाम है । चरण को सेट & #34; K27:७५ अंश. & #34; यह सेट करता है & #34; Init । ताड़ना. & #34; पर 5 & #176; र & #34; क ' क ' क दहलीज पर ७५ & #176;.
    3. प्रेस & #34; रोक & #34; 30 मिनट या १०० परीक्षणों के बाद, जो भी पहले आता है, सत्र को समाप्त करने के लिए ।
    4. जारी रखें जब तक कि ७५% या अधिक की सफलता दर के साथ लगातार चार आधार रेखाएं हैं ।
< p class = "jove_title" > 4. पोस्ट-इंजरी असेसमेंट में

  1. ओपन सॉफ्टवेयर और इनपुट चूहे का नाम है । चरण पूर्व-चोट आधारभूत परीक्षण के रूप में एक ही स्थैतिक चरण के लिए सेट करें । यह एक ही पैरामीटर आधारभूत के लिए उपयोग किया जाएगा बनाए रखने होगा ।
  2. प्रेस & #34; प्रारंभ & #34; और 30 min.
    तक सत्र चलाएं नोट: भागीदारी चोट के बाद कम हो सकती है । इस मैनुअल फ़ीड बटन का उपयोग कर या manipulandum के पास एक इनाम गोली रखने के लिए चूहे को लुभाने के लिए manipulandum.
    3. के साथ संलग्न द्वारा उपचारात्मक किया जा सकता है
  3. साप्ताहिक अंतराल में एक बार एक सप्ताह के बाद परीक्षण दोहराने के बाद चोट आकलन की वांछित लंबाई तक पहुंच गया है ।
    नोट: यहां, हम छह सप्ताह के लिए प्रत्येक सप्ताह के बाद चोट प्रदर्शन का आकलन ।
< p class = "jove_title" > 5. डेटा का विश्लेषण करें

< p class = "jove_content" > नोट: डेटा C: किसी PC की ड्राइव पर डिफ़ॉल्ट स्थान पर सहेजे जाते हैं । डेटा हिट विंडो के दौरान १०० हर्ट्ज पर कब्जा कर लिया और बाइनरी प्रारूप में संग्रहीत हैं. यहां, डेटा एक कस्टम प्रोग्राम का उपयोग कर विश्लेषण किया गया था, निपुणता कहा जाता है । कृपया इस मुफ्त सॉफ्टवेयर के लिए उपयोग के लिए डॉ जेसन कार्मेल ईमेल ।

  1. ओपन निपुणता और क्लिक & #34; मानक. & #34;
  2. उस निर्देशिका का पता लगाएँ जहाँ मूषक डेटा है और इच्छित फ़ोल्डर का चयन करें.
  3. निर्देशिका का चयन करने के बाद, विश्लेषण के लिए चूहों का चयन करें.
  4. Click & #34; ंच & #34; या & #34;D छोड़ें & #34; अपूर्ण फ़ाइलों को रखने या छोड़ने के लिए या उसमें कोई डेटा न हो ।
    नोट: कई बार जब सत्र गलत पैरामीटर और प्रशिक्षण चरण का उपयोग कर प्रारंभ कर रहे हैं, और जब वे तुरंत बंद कर दिया है, तो फ़ाइल अभी भी बनाया गया है । इस फ़ाइल को विश्लेषण के दौरान छोड़ दिया जाना चाहिए । वहां भी उदाहरण हैं, विशेष रूप से तीव्रता से चोट के बाद, जब एक जानवर अपनी चोट या बहुत कम परीक्षणों की वजह से कोई परीक्षण करता है । इन सत्रों के लिए, किसी फ़ाइल को रखना आवश्यक है क्योंकि यह उनके प्रदर्शन का प्रतिनिधित्व है । कोई सफल परीक्षण के साथ कोई फ़ाइल रखा जाता है, जब एक नण य परिकलित चर के लिए उपयुक्त स्थान में रखा गया है ।
  5. चुनें कि क्या अब प्रयोग की व्याख्या करना है या बाद में; यदि & #34; व्याख्या अब & #34; चयनित है, तो एक नई विंडो खुलेगी । & #34; प्रयोग नाम, & #34; & #34; समूह के नाम, & #34; & #34; इवेंट डेटा, & #34; और & #34; सप्ताह की कुल संख्या & #34 प्रयोग में;
    6. किसी समूह को विषय असाइन
  6. ।
  7. इनपुट प्रत्येक सप्ताह या समय बिंदु में डेटा सत्रों की संख्या । इनपुट सत्रों को एक रिक्ति से अलग करें और सुनिश्चित करें कि अंतिम संख्या यानी (१ १ १ १) के बाद एक रिक्ति न डालें.
  8. इनपुट समय बिंदु लेबल । एक रिक्ति द्वारा इनपुट लेबल अलग करें और सुनिश्चित करें कि अंतिम लेबल यानी (Pre Wk1 Wk2 Wk3) के बाद एक रिक्ति न डालें.
  9. का चयन करें जब ईवेंट उत्पंन हुआ हो; विश्लेषण सत्र सहेजने के लिए एक विकल्प दिखाई देगा । & #34; यस & #34; विश्लेषण सत्र को सहेजने के लिए क्लिक करें.
  10. व्याख्या और अनव्याख्या डेटा का एक सिंहावलोकन दिखाई देगा । यह डेटा प्लॉट करने का विकल्प देता है ।
  11. डेटा के लिए, क्लिक करें & #34; ग्राफ़ विषय & #34; प्लॉट करने के लिए एक अलग विषय या & #34; ग्राफ़ विषयों & #34; एक ही ग्राफ पर सभी विषयों को प्लॉट करने के लिए ।
    12. व्याख्यात्मक विश्लेषण के लिए
  12. पर क्लिक करें & #34;P लॉट & #34; प्रयोग साजिश करने के लिए.
    13. व्याख्या और अन
  13. दोनों के लिए, प्लॉट किए जाने वाले चरों की सूची के लिए ड्रॉपडाउन तीर पर क्लिक करें । प्लॉट देखने के लिए चर क्लिक करें ।
  14. ग्राफ़ और/या ग्राफ़ से संबद्ध डेटा निर्यात करने के लिए निर्यात करेंक्लिक करें ।

Representative Results

प्रशिक्षण में जल्दी, प्रयोगकर्ता चूहा व्यवहार को आकार देने के कार्य पर अधिक समय बिताता है । के रूप में चूहों सहयोगी चूहे इनाम के साथ supination, समय पर हाथ कम हो जाती है (चित्रा 3) । habituation के दौरान, इनाम एसोसिएशन, और तोड़ प्रशिक्षण, पूर्ण सत्र लंबाई (30 मिनट) कार्य पर खर्च किया जाता है । हालांकि, एक चूहे के बाद एक 6 जी वजन के साथ supinating है, काम पर समय धीरे से लगभग 15 मिनट के लिए कम है के रूप में चूहे supination कोण बढ़ जाती है । अंत में, जब चूहा आधारभूत पहुंचता है, तो कार्य पर समय कम से कम होता है; प्रयोगकर्ता को केवल व्यवहार बॉक्स में चूहे की जगह और कार्यक्रम शुरू करने की जरूरत है. चूहों की अधिकतम संख्या एक प्रयोगकर्ता के साथ एक साथ काम कर सकते हैं इनाम एसोसिएशन के दौरान दो चूहों, तोड़ प्रशिक्षण और आधारभूत करने के लिए प्रशिक्षण के दौरान चार चूहों, और के रूप में कई चूहों के रूप में आधारभूत आकलन और बाद चोट परीक्षण के दौरान बक्से हैं. औसत पर, चूहों का ७५% (n = ५६) कार्य प्राप्त करें ।

चूहे के बाद एक इनाम के साथ supination जुड़ा हुआ है, वहां चूहे के supination कोण (चित्र बी) में एक सकारात्मक प्रगति है । चित्रा बीमें, चूहा 3 जी से 6 जी तोड़ दिन 3 से 7 दिन के लिए प्रगति की । तोड़ प्रशिक्षण के बाद दिन 7 से 9 दिन तक अनुकूली प्रशिक्षण की छोटी अवधि थी, जिस दौरान supination 26 से 30 डिग्री तक बढ़ गई । क्योंकि वहां ज्यादा परिवर्तन नहीं था, एक स्थैतिक दहलीज दिन 9 से 18 के लिए कार्यरत था । इस अवधि के दौरान चूहा लगातार 8 दिनों में 30 डिग्री से ७५ डिग्री तक बढ़ गया । वहां प्रशिक्षण के दौरान दिन के लिए दिन परिवर्तनशीलता, विशेष रूप से, दिन 12 और 14 है । लेकिन आम तौर पर, वहां supination कोण में एक वृद्धि की प्रवृत्ति है । 17 दिन के बाद habituation के अंत तक, चूहे ने अपनी पहली आधार रेखा दर्ज की थी, और चार सत्रों बाद, यह आधारभूत मूल्यांकन समाप्त हो गया । habituation से एक चौथी आधार रेखा की रिकॉर्डिंग के लिए, प्रशिक्षण प्रोटोकॉल 20 ± 5 दिन के एक औसत लेता है ।

जबकि प्रशिक्षण प्रोटोकॉल के माध्यम से एक आदर्श प्रगति देखने महत्वपूर्ण है, एक असफल प्रगति को देखने के समान रूप से महत्वपूर्ण है (चित्रा 4) । चित्रा 4aमें, नारंगी रेखा सफलतापूर्वक प्रोटोकॉल पूरा करता है कि एक चूहे से पता चलता है, ब्लू लाइन एक असफल चूहा से पता चलता है, और ग्रे लाइनों एक और छह सफल चूहों दिखाते हैं । सफल चूहों 15 ± ०.६ दिनों में आधारभूत पहुंच (n = 7) । प्रतिनिधि सफल चूहे एक 1 बजे समझ का उपयोग करता है, जबकि असफल चूहा एक 3 बजे पकड़ का उपयोग करता है । दोनों चूहों 2 दिनों में एक इनाम के साथ घुंडी सहयोगी. इसके अलावा दोनों चूहे तोड़ से जुड़ने के बाद पहले चार दिनों में एक समान supination एंगल (फिगर 4a) की प्रगति दिखाते हैं । हालांकि, इस बात के बाद, सफल चूहा असफल चूहे से दूर तोड़ने के लिए शुरू होता है । इसका कारण यह है कि असफल चूहे की समझ इस बिंदु से पहले सही नहीं हो पा रही थी ( चित्र 2देखें) ।

सफल चूहे के लिए, वहां supination कोण में खड़ी वृद्धि है कि ५० और ६० डिग्री के बीच पठार पर शुरू होता है तो ७५ डिग्री की ओर एक steadier चढ़ाई शुरू होता है । हालांकि, असफल चूहा के लिए, वहां supination कोण में एक और अधिक क्रमिक वृद्धि हुई है । के रूप में चूहे 20 डिग्री के आसपास पठारों, चूहा supinate अधिक धक्का दिया जाता है, लेकिन अंततः, यह कार्य में रुचि खो देता है, यहां तक कि पुस्तिका खिलाने के साथ, और supination कोण तेजी से दिन के आसपास कम हो जाती है 15 पोस्ट-habituation । जबकि एक मामूली वसूली के बाद दिन में 17 पोस्ट habituation, चूहा 25 डिग्री से अधिक supinate के लिए संघर्ष । अगर एक चूहा 20 दिन से आधार रेखा हासिल नहीं किया है, हम इस चूहे को असफल मानते है और अध्ययन से चूहे को हटा दें ।

supination कोण के अलावा, एक सफल और असफल चूहे के लिए supination waveforms (चित्रा 4B-डी) का एक दृश्य निरीक्षण प्रदर्शन कर सकते हैं. जब एक दृश्य निरीक्षण प्रदर्शन, हम कई तरंग विशेषताओं के लिए देखो: लाइन, विलंबता की ढलान, और परीक्षण के लिए समय विंडो में चोटियों की संख्या । लाइन की ढलान वक्र की शुरुआत और वक्र के शिखर के बीच वक्र के व्युत्पंन के रूप में गणना की है । विलंबता परीक्षण की दीक्षा और हिट दहलीज पार वक्र के बीच समय के रूप में गणना की है । अंत में, चोटियों के व्युत्पंन का उपयोग करके गणना कर रहे है परीक्षण खिड़की में स्थानीय maxima मिल । पहले, हमने पाया है कि लाइन, या वेग की ढलान, supination कैनेटीक्स का एक मजबूत उपाय है और सूक्ष्म घाटे के प्रति संवेदनशील है 8.

प्रशिक्षण के पहले तीसरे में 6 जी (चित्रा 4B) का उपयोग कर supinate करने के लिए शुरू करने के बाद, सफल चूहा (चित्रा 4B1) 20 डिग्री के पास एक चोटी के साथ एक तरंग से पता चलता है, जबकि असफल चूहा (चित्रा 4B2 ) एक डबल मोड़, या दो चोटियों, 10 डिग्री के पास पहली चोटी के साथ और दूसरी चोटी के पास 5 डिग्री से पता चलता है । प्रशिक्षण के मध्य तीसरे में (चित्र 4c), सफल चूहा (चित्रा 4c1) एक अधिक परिभाषित, एकल पीक वक्र के साथ 20 डिग्री से ५० डिग्री करने के लिए पीक कोण में वृद्धि दिखाता है । असफल चूहा (चित्र 4c2), इस बीच, केवल पीक कोण में 20 डिग्री करने के लिए एक सीमांत वृद्धि से पता चलता है, लेकिन अपने रूप में सुधार हुआ है; यह अब केवल एक ही बारी का उपयोग करता है । प्रशिक्षण के अंतिम तीसरे (चित्रा 4d) के द्वारा, सफल चूहा (चित्रा 4d1) ६५ डिग्री के आसपास एक चोटी के साथ एक बहुत स्पष्ट एकल तरंग से पता चलता है, बनाम असफल चूहा (चित्रा 4d2) के साथ एक चोटी के कोण 20 डिग्री लेकिन अब 15 डिग्री के 2 एस में एक अतिरिक्त चोटी के साथ । यह एक और अच्छा संकेत है कि प्रशिक्षण कठिनाई बढ़ाने के साथ, चूहा अपने 3 बजे समझ सही करने में असमर्थ था, और बदले में, ठीक से supinate करने में असमर्थ । यहां तक कि अगर इस चूहे के अध्ययन से बाहर रखा गया था और अंततः ७५ डिग्री तक प्रदर्शन सकता है, सवालों के बारे में रहेगा कि क्या यह सच था supination बनाम मुआवजे के साथ supination ।

अन्त में, supination कार्य corticospinal पथ के एक कट घावों सहित चोट के कई प्रकार, के बाद कार्यात्मक हानि का पता लगाता है, लोगों में स्वैच्छिक आंदोलन के लिए मुख्य मार्ग, और forelimb मोटर प्रांतस्था घावों endothelin इंजेक्शन के साथ प्रदर्शन (चित्रा ५) ८,१०,२२. pyramidotomy समूह में चूहों (बैंगनी, n = 8) supinate करने के लिए प्रशिक्षित किया गया था कम ७५ ° 6 जी में ७५% या ऊपर की सफलता दर, जबकि cortical घावों समूह में चूहों (हरा, n = 10) supinate ६० ° को ७.५ g पर ७५% या ऊपर में प्रशिक्षित किया गया । दोनों समूहों में चूहों चोट (चित्रा 5) के बाद सफलता दर में तेजी से कमी दिखाई । pyramidotomy समूह में चूहों के लिए सफलता दर ९०% ± 2% से 14% ± 8% से कम हुई । द जैसcortical घावों के साथ चूहों के लिए उपकर दर ७६% ± 1% से 10% ± 3% से कम हुई । 6 सप्ताह तक, दोनों समूहों अभी भी ख़राब थे: pyramidotomy समूह ३४% ± 11% पर था, जबकि cortical घाव समूह 16% ± 7% पर बने रहे । के रूप में supination कोण के लिए, दोनों समूहों के पूर्व से कमी दिखाने के बाद चोट (चित्रा 5B) । अलग मानदंड आधारभूत supination कोण के कारण, pyramidotomy समूह cortical घावों समूह (६७ ° ± ०.५२ °) से एक उच्च पूर्व चोट supination कोण (८५ ° ± २.९ °) था । pyramidotomy समूह ३८ ° ± 10 ° करने के लिए कम है जबकि cortical घाव समूह 27 ° ± २.९ ° में कमी आई ।

Figure 1
चित्र 1: Supination कार्य वर्णन. (क) चूहा एक एपर्चर के साथ एक Plexiglas बॉक्स में रखा गया है जिसके माध्यम से यह पहुंचता है और एक घुंडी कि supination में बदल जाना चाहिए लोभी । घुंडी supination कोण से अधिक १०० डिग्री को रोकने के लिए दो बंद हो जाता है । घुंडी भी तोड़ के साथ एक चरखी है; यह टॉर्क पैदा करता है कि चूहे को supinate पर काबू पाना होगा. घुंडी ०.२५ डिग्री की एक सटीकता के साथ कोण उपाय है कि एक ऑप्टिकल एनकोडर से जुड़ा है. यह ऑप्टिकल एन्कोडर एक microcontroller से कनेक्टेड है, जो बदले में कार्य को नियंत्रित करने वाले कंप्यूटर से कनेक्टेड है. कंप्यूटर microcontroller को संकेत जब ऑडियो प्रतिक्रिया को ट्रिगर करने के लिए और फीडर से एक गोली वितरण अगर एक सफलता कसौटी हासिल की है । microcontroller भी ऑटो स्थान है जिसकी स्थिति के बीच 0 और १.२५ सेमी नियंत्रण कंप्यूटर द्वारा निर्धारित प्रशिक्षण चरण द्वारा तय है । (ख) चूहा तीन क्रमिक आंदोलनों में कार्य करता है: एपर्चर के माध्यम से पहुंचना, एक बिजली पकड़ के साथ घुंडी लोभी 1 बजे, और supinating । (ग) घुंडी supination कार्य नियंत्रण सॉफ्टवेयर द्वारा नियंत्रित किया जाता है । प्रयोगकर्ता इस विषय के नाम की जानकारी देता है और प्रशिक्षण चरण चुनता है, जबकि प्रोग्राम इसी मापदंडों को सेट करता है । एक एकल सफल supination परीक्षण की एक तरंग नीले रंग में दिखाया गया है, जबकि सफल और असफल परीक्षणों के अनुक्रम क्रमशः हरे और लाल में दिखाए जाते हैं । यदि supination कोण निर्धारित समय विंडो के भीतर हिट थ्रेशोल्ड से अधिक है, जबकि एक परीक्षण असफल चिह्नित है, तो यह नहीं है, तो एक परीक्षण नियंत्रण सॉफ़्टवेयर द्वारा सफल चिह्नित है । यह प्रोग्राम एक बॉक्स को नियंत्रित करता है । कंप्यूटर के प्रति एक साथ चार प्रोग्राम चलाए जा सकते हैं । यह आंकड़ा Sindhurakar एट अल, २०१७, Neurorehabilitation और तंत्रिका मरंमत8से संशोधित किया गया है । कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।

Figure 2
चित्र 2: Supination आंदोलनों. आरेख और सामांय सही और गलत supination आंदोलनों के विवरण प्रशिक्षण प्रोटोकॉल के दौरान सामना करना पड़ा । सही आंदोलनों सच supination के लिए अनुमति देते हैं, जबकि गलत आंदोलनों क्षतिपूरक तंत्र है कि सही supination रोक सकता है शामिल हैं । अनुचित आंदोलनों को सही करने के लिए सुझाए गए समाधान शामिल हैं । कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।

Figure 3
चित्र 3 : प्रशिक्षण प्रोटोकॉल. (A) मानक समयरेखा । कुल मिलाकर लगभग 25 दिनों तक चलने वाले प्रशिक्षण के पांच पीरियड हैं: Habituation (5 डी), रिवॉर्ड एसोसिएशन (1-3 d), वेट ट्रेनिंग (3-4 d), आधारभूत प्रशिक्षण (8-12 d), और आधारभूत मूल्यांकन (2-4 d) । समयरेखा पर पंक्ति प्रतिमान experimenter की आवश्यक समय प्रत्येक सत्र कार्य पर व्यय करने के लिए नियत करता है । के रूप में प्रशिक्षण प्रोटोकॉल आय, कार्य घटने पर समय है । (ख) एक चूहे की क्षमता के लिए इनाम संघ से supinate आधारभूत मूल्यांकन के लिए सामांय प्रगति । कुल मिलाकर, वहां आधारभूत की ओर चूहे की एक सकारात्मक रैखिक प्रगति है, लेकिन के रूप में मनाया, वहां प्रशिक्षण प्रोटोकॉल भर में एक चूहे के प्रदर्शन में परिवर्तनशीलता है । वेट ट्रेनिंग के बाद अनुकूल प्रशिक्षण की अवधि होती है, जहाँ चूहे के प्रदर्शन को मिलाने के लिए supination कोण की दहलीज बदली जाती है. इस अनुकूली प्रशिक्षण जब तक चूहे आधार रेखा हासिल की है एक स्थिर थ्रेसहोल्ड प्रतिमान द्वारा पीछा किया है । कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।

Figure 4
चित्र 4: सफल और असफल कार्य प्राप्ति. (क) आठ चूहों, सात सफल और एक असफल के लिए प्रशिक्षण प्रोटोकॉल भर में supination कोण की प्रगति । एक प्रतिनिधि चूहे कि आधारभूत कसौटी (सफल, नारंगी) और एक असफल चूहा (नीला) आगे मामले के अध्ययन के रूप में इस्तेमाल कर रहे है पहुंचता है । habituation के बाद प्रशिक्षण के पहले सात दिनों में ही सफल और असफल दोनों चूहे supination कोण में इसी तरह प्रगति करते दिखाई दिए. 11 दिन के बाद habituation, सफल चूहा था supinating ५५ ° जबकि असफल चूहा supinated 25 ° । 15 दिन के बाद habituation, सफल चूहा एक मजबूत ऊपर प्रगति दिखाई, जबकि असफल चूहा प्रदर्शन में गिरावट आई । प्रशिक्षण के बाद habituation के अंतिम तीसरे में, असफल चूहा 30 डिग्री पर पठारी था, जबकि सफल चूहा ८० ° supinating था । (ख) औसत तरंग (काली रेखा) एक ९५% विश्वास अंतराल के साथ (सफल के लिए नारंगी, असफल के लिए नीला) 6 जी तोड़ के बाद प्रशिक्षण के पहले तीसरे के लिए जोड़ा जाता है । (B1) सफल चूहा-20 डिग्री के आसपास एक चोटी । b2) 10 डिग्री के वैश्विक अधिकतम के साथ असफल चूहे डबल चोटी । (ग) औसत तरंग (काली रेखा) के साथ एक ९५% विश्वास अंतराल (सफल के लिए नारंगी, असफल के लिए नीला) 6 जी तोड़ के बाद प्रशिक्षण के दूसरे तीसरे के लिए जोड़ा जाता है । (C1) सफल चूहा-४५ ° पर एकल चोटी । (C2) असफल चूहा-20 डिग्री के पास एकल चोटी के साथ सुधार फार्म । (घ) औसत तरंग (काली रेखा) के साथ एक ९५% विश्वास अंतराल (सफल के लिए नारंगी, असफल के लिए नीला) तोड़ के 6 ग्राम के बाद प्रशिक्षण के अंतिम तीसरे के लिए जोड़ा जाता है । (D1) सफल चूहा-६५ डिग्री पर एकल चोटी का उच्चारण । (D2) असफल चूहे-20 डिग्री पर वैश्विक अधिकतम के साथ डबल चोटी । कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।

Figure 5
चित्रा 5:मजबूत > विभिन्न चोट मॉडलों के लिए कार्य संवेदनशीलता. pyramidotomy समूह में चूहों (बैंगनी, n = 8) supinate ७५ ° 6 जी में ७५% या उससे ऊपर की सफलता दर पर प्रशिक्षित किया गया है, जबकि cortical घावों समूह में चूहों (ग्रीन, एन = 10) supinate ६० ° को 6 जी पर ७५% या ऊपर में प्रशिक्षित किया गया । दिखाया डेटा ± मानक त्रुटि मतलब है । (क) cortical घावों बनाम pyramidotomy घावों के लिए सफलता दर । दोनों चोट मॉडल पहले से सफलता दर में तेजी से कमी के बाद से पता चला-चोट (1 सप्ताह) । pyramidotomy के लिए सफलता दर ०.९० ± ०.०२ से ०.१४ ± ०.०८ की कमी आई, जबकि cortical घावों के लिए सफलता दर ०.७६ ± ०.०१ से कम हुई । (ख) pyramidotomy बनाम cortical घावों के लिए Supination कोण । दोनों समूहों के बाद चोट से पहले से कम दिखाया: pyramidotomy समूह ३८.२ ° ± १०.१ ° में कमी आई जबकि cortical घाव समूह २७.१ ° ± २.९ ° करने के लिए कमी हुई । कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।

Discussion

घुंडी supination कार्य मात्रात्मक और अर्द्ध स्वचालित तरीकों का उपयोग चूहों में forelimb supination का मूल्यांकन करता है. इन अंतिमबिंदु प्राप्त करने के लिए, घुंडी संरेखण, manipulandum डिजाइन, और प्रशिक्षण मानदंड सहित कार्य के लिए तैयार मापदंडों के कई कई वर्षों में दोहराया गया है. घुंडी संरेखण के लिए, हम एपर्चर के संबंध के साथ घुंडी के तीन विभिन्न संरेखण के साथ प्रयोग: एपर्चर के बाईं ओर के साथ गठबंधन घुंडी के बाईं ओर, घुंडी एपर्चर में केंद्रित है, और एक के दाईं ओर के साथ गठबंधन घुंडी के दाईं ओर perture । हम घुंडी के सही पक्ष पर बसे एपर्चर के दाईं ओर के साथ गठबंधन किया जा रहा है, के रूप में इस का उत्पादन चूहों कि समय की सबसे छोटी राशि में प्रशिक्षित किया गया और जो ंयूनतम क्षतिपूरक तंत्र के साथ supinated, विशेष रूप से, बाएं पंजा से हस्तक्षेप ।

manipulandum डिजाइन के लिए के रूप में, हम forelimb के साथ मोड़ को अधिकतम करने और शरीर के उपयोग को कम करने के लिए कई डिजाइन सुविधाओं को बदल दिया । इसके अलावा, हम अनुमानित घाटे की गंभीरता को कार्य की कठिनाई को बढ़ाया । pyramidotomy के बाद, supination आंदोलन है कि सबसे मजबूती से प्रभावित है, लेकिन ख़राबी अभी भी अपेक्षाकृत सूक्ष्म है । इस प्रकार, हम एक उच्च आधारभूत कसौटी (७५ °) के लिए चूहों को प्रशिक्षित करने के लिए सुनिश्चित करें कि बड़े घाटे चोट के बाद मनाया गया । cortical घावों के लिए, जो अधिक बिगड़ रहे हैं, ६०-७.५ ग्राम में डिग्री दहलीज चोट के बाद एक महत्वपूर्ण घाटे को प्रदर्शित करने के लिए पर्याप्त था । एक परीक्षण के माध्यम से अनुकूलित किया गया है कि अतिरिक्त मापदंडों और त्रुटि दृष्टिकोण एक सफल परीक्षण प्राप्त करने के लिए एपर्चर आकार, एपर्चर से घुंडी दूरी, और समय खिड़की शामिल हैं ।

वहां प्रशिक्षण प्रोटोकॉल है कि सावधान पर्यवेक्षण की आवश्यकता भर में कुछ महत्वपूर्ण बिंदु हैं । जब आधारभूत करने के लिए प्रशिक्षण, अनुकूली थ्रेसहोल्ड विधि सफलतापूर्वक इस्तेमाल किया गया है चूहों को प्रशिक्षित करने के लिए ७५ ° 10. हालांकि, चूहों ७५ डिग्री से कम एक चोटी कोण पर पठार कर सकते हैं; प्रदर्शन 4-5 सत्रों के बाद एक ही रहता है । प्रदर्शन में सुधार करने के लिए, एक स्थिर थ्रेशोल्ड नियोजित किया जा सकता है । एक स्थिर थ्रेशोल्ड एक सेट की डिग्री है, जो चूहे के प्रदर्शन से स्वतंत्र है पर शेष सीमा को संदर्भित करता है, के रूप में एक अनुकूली दहलीज है कि हाल के प्रदर्शन के आधार पर परिवर्तन के खिलाफ । अगर चूहे अनुकूली प्रशिक्षण के दौरान पठारों, प्रयोगकर्ता एक स्थिर दहलीज के लिए बदलना चाहिए । स्थैतिक प्रशिक्षण चरणों 10 ° वेतन वृद्धि में 20 से ७० डिग्री से लेकर । (स्टेज K28-K33). पिछले 2 सत्रों में चूहे की औसत चोटी के कोण पर आधारित स्थैतिक चरण चुनें । उदाहरण के लिए, अगर चूहे ४५ ° औसत है, ५० डिग्री (K31) के लिए स्थैतिक चरण का चयन करें । सभी स्थैतिक चरणों "Init सेट । ताड़ना. "पर 5 °. प्रशिक्षण के दौरान, अगर चूहा प्रेरणा खो देता है, मैंयुअल रूप से चूहे फ़ीड अगर यह supinates के करीब है लेकिन दहलीज से ऊपर नहीं है ।

इसके अलावा, आधारभूत आकलन के दौरान, चूहों के लगभग 5% उनके supination कोण में निकासी 5-10 ° और सत्र के बीच सफलता दर में 5-10%. यदि ऐसा होता है, और चूहे 3-4 सत्र के बाद ७५ ° औसत चोटी कोण ठीक नहीं है, के लिए ३.५ कदम पर लौटने से पहले चूहे के मौजूदा औसत कोण के 10 डिग्री के भीतर स्थैतिक चरण घटाएं । यह स्थिर प्रशिक्षण चरणों पर रखा गया है एक बार अनुकूली चरणों के लिए एक चूहे को फिर से शुरू नहीं करने के लिए महत्वपूर्ण है ।

कार्य करने के लिए कुछ सीमाएं हैं । एक बार गलत समझ स्थिति स्थापित किया गया है, लोभी व्यवहार बदलने (चित्रा 2) मुश्किल हो सकता है । इस प्रकार, जल्दी पता लगाने और सुधार महत्वपूर्ण है । एक चूहे की समझ को सही करने के लिए, एपर्चर क्षैतिज और/या ऊर्ध्वाधर दिशा में एपर्चर के आकार को कम करके बदला जा सकता है; आम तौर पर हम एपर्चर कि समायोजन की जरूरत के किनारे करने के लिए एक गिलास स्लाइड टेप । सबसे चूहों के लिए, यह उनकी समझ के रूप में सुधार क्योंकि यह उंहें बलों के लिए एक विशिष्ट तरीके से manipulandum लोभी । यह, बारी में, ठीक से supinate करने के लिए उनकी क्षमता में सुधार ।

इस चुनौती के अलावा, चूहों supinate करने के लिए क्षतिपूरक तंत्र विकसित कर सकते हैं । इनमें supination में forelimb को सहायता देने के लिए सिर का उपयोग शामिल है; कोहनी को कम करने और घुंडी बारी करने के लिए संयुक्त कंधे; बाएं पंजा का उपयोग करने में मदद घुंडी बारी या पहुंच पंजा नीचे धक्का । इन सभी व्यवहारों का सफलतापूर्वक कार्य पूर्ण करने के लिए उपयोग किया जा सकता है । जैसा कि ऊपर उल्लेख किया है, समझ से संबंधित व्यवहार एपर्चर जोड़ तोड़ द्वारा सही किया जा सकता है । क्षतिपूरक समझ के बाहर तंत्र, तथापि, प्रयोगकर्ता द्वारा सक्रिय भागीदारी की आवश्यकता को इनाम क्षतिपूरक व्यवहार नहीं है । चोट के बाद, हम supinating से पहले उचित स्थिति में पंजा जगह करने के लिए कई परीक्षणों लेने चूहों मनाया है. हालांकि हम विश्लेषण नहीं किया है जो कार्य के घटक supination के नुकसान के लिए योगदान कर सकते हैं, इन सटीक पकड़ और बिगड़ा बल मॉडुलन के नुकसान शामिल हो सकते हैं, कई संभावनाओं के बीच.

अर्द्ध स्वचालित supination कार्य लेता है, औसत पर, 20 ± 5 दिनों के लिए आधार रेखा चूहों को प्रशिक्षित करने के लिए, और जानवरों के 25% कार्य पर प्रशिक्षित किया जा करने में असमर्थ हैं. प्रशिक्षण के समय में योगदान तथ्य यह है कि हम प्राकृतिक रूप से सही वरीयता चूहों का चयन नहीं किया है, लेकिन इसके बजाय सभी जानवरों के रूप में सबसे अधिक पहुंच परख में आम है उनके सही पंजे का उपयोग करने के लिए मजबूर है । हम वाम वरीयता चूहों का उपयोग करने की कोशिश नहीं की है, लेकिन यह पहले पंजा वरीयता की पहचान करने के लिए एक दिलचस्प खोजपूर्ण अध्ययन होगा और फिर प्रमुख पंजा ट्रेन. इस को समायोजित करने के लिए, हम दरवाजे के उंमुखीकरण इतना फ्लिप कि एपर्चर उलट है की आवश्यकता होगी; यह आसानी से किया जा सकता है ।

IBB या एक गोली तक पहुंचने की तरह पारंपरिक कार्यों के साथ तुलना में, supination कार्य मात्रात्मक और forelimb तक पहुंचने के उपाय चाहए । यह गंभीर चोट (cortical घाव) और सूक्ष्म चोट (pyramidotomy) के प्रति संवेदनशीलता को दर्शाता है, और प्रशिक्षण प्रक्रिया चोट मॉडल की गंभीरता के आधार पर संशोधित किया जा सकता है । क्योंकि यह अर्ध-स्वचालित है, यह कार्य प्रयोगकर्ता को कई चूहों को एक साथ प्रशिक्षित करने की अनुमति देता है, प्रशिक्षण अवस्था के आधार पर । यह बहुत प्रयोगकर्ता की उत्पादकता और चूहे के प्रवाह को बेहतर बनाता है । यह कार्य चूहों के बीच विश्वसनीय एवं प्रतिलिपि है. एक समस्या निवारण मार्गदर्शिका (चित्र 2) बनाने के द्वारा प्रशिक्षण प्रोटोकॉल के दौरान संदर्भित करने के लिए experimenters के लिए, हम मानकीकृत कई गलत व्यवहार के रूप में के रूप में अच्छी तरह से उंहें ठीक करने के लिए समाधान है । अंत में, यह कार्य डेटा की बड़ी मात्रा का विश्लेषण करने के लिए एक सहज अर्थ प्रदान करता है और प्रयोगकर्ता को supination के कैनेटीक्स में गहरी तल्लीन करने की क्षमता देता है ।

भविष्य में, हम प्रकार, खुराक, और पुनर्वास के समय का मूल्यांकन करने के लिए एक मंच के रूप में अर्द्ध स्वचालित supination कार्य का उपयोग किया जाएगा । हमारी प्रयोगशाला चोट के बाद कार्यात्मक सुधार पर उत्तेजना के प्रभाव में रुचि है । इसके अलावा, हम कैसे उपचार जो तंत्रिका मरंमत को उत्तेजित या तंत्रिका आचरण और संचार में सुधार में रुचि रखते है पुनर्वास को प्रभावित कर सकते हैं । हम भी इलेक्ट्रोफिजियोलॉजी के साथ संगत होना करने के लिए कार्य को संशोधित करने में रुचि है ताकि हम मोटर लर्निंग का अध्ययन कर सकते हैं; सिर के साथ चूहोंकैप्स नियमित रूप से कार्य करते हैं, और रिकॉर्डिंग या उत्तेजना के लिए एक कंयूटेटर जोड़ने के लिए करना आसान होगा । कार्य, के रूप में वर्णित है, चूहों के लिए है, लेकिन वहां भी काम के लिए चूहों का उपयोग कर के साथ प्रयोग प्रयोगशालाओं । सामान्य तौर पर, इस कार्य को एक विस्तृत विविधता में चोट मॉडल और रोग राज्यों और बदले में, पुनर्वास रणनीतियों के मूल्यांकन के लिए कुतर में forelimb समारोह का मूल्यांकन करने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है । आगे बढ़ते हुए, हम कार्य में सुधार करने के लिए, शोधन के साथ गलत व्यवहार को कम करने और कार्य अधिग्रहण दर और प्रशिक्षण समय में सुधार करने में मदद करने के लिए जारी रहेगा ।

Disclosures

डॉ Rennaker और डॉ Sloan Vulintus इंक, जो इस प्रकाशन में उपकरणों का निर्माण के मालिक हैं । अंय लेखकों के लिए घोषित ब्याज का कोई टकराव नहीं ।

Acknowledgments

इस शोध को NIH-NINDS R03 NS091737 ने वित्तपोषित किया है.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Base Cage - Rat Model Vulintus MotoTrak Rat System N/A
Controller Vulintus MotoTrak Rat System N/A
Behavior Module Vulintus MotoTrak Rat System Supination Task, Methacrylate Dual Stop Knobs
Pellet Dispenser - 45mg Vulintus MotoTrak Rat System N/A
Autopositioner Vulintus MotoTrak Rat System N/A
45 mg, Chocolate Flavor, 50,000/Box Bio-Serv F0299 N/A
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Dexterity Burke Medical Research Institute Matlab software for data analysis
Enviropak WF Fisher and Son N/A N/A

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References

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व्यवहार समस्या १२७ निपुणता Forelimb Supination स्वचालित व्यवहार पहुंच Corticospinal
घुंडी Supination टास्क: चूहों में Forelimb समारोह का आकलन करने के लिए एक अर्द्ध स्वचालित विधि
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Butensky, S. D., Bethea, T., Santos, … More

Butensky, S. D., Bethea, T., Santos, J., Sindhurakar, A., Meyers, E., Sloan, A. M., Rennaker II, R. L., Carmel, J. B. The Knob Supination Task: A Semi-automated Method for Assessing Forelimb Function in Rats. J. Vis. Exp. (127), e56341, doi:10.3791/56341 (2017).

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