Name: Bir Robotik Manipulandum ile motor Beceri Öğrenme Süreçlerinin İncelenmesi (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2017-02-12T15:00:00.000+00:00
Duration: 7 min 52 s
Description: Öğrenin, robotik manipulandum kullanarak sıçanlarda motor beceri öğrenme süreçlerini ve beyin hasarı sonrası fonksiyon kazanımını nasıl analiz edeceğinizi. Bu yöntem davranışsal nörobilimde objektif kinematik değerlendirme sağlar.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

Bu araştırma İsviçre Ulusal Bilim Vakfı, Betty ve David Koetser Vakfı Beyin Araştırmaları ve ETH Vakfı tarafından desteklenmiştir.

Burada sunulan deneyler Zürih, İsviçre Kanton Veteriner Dairesi tarafından onaylanmış ve ulusal ve kurumsal düzenlemelere göre yapılmıştır. 1. Besleme Koşulları NOT: Tüm eğitim oturumları planlanmış bir beslenme protokolü altında yapılmaktadır. <ol><li> Eğitim tamamlandıktan sonra, günde bir kez sıçanlar standart yem 50 gr / kg besleyin. Gıda Bu miktar (vücut ağırlığı serbest besleme ağırlığının&gt;% 90 olan) büyük kilo kaybını önlemek için yeterli olduğunu, ancak tekrarlanabilir davranış klima sağlamak için yeterince küçük. kendi vücut ağırlığı stabil kalmasını sağlamak için günlük sıçan tartılır. NOT: Ek bir gecede (10-12 saat) gıda yoksunluğu ilk ödül dokunmatik oturumunda (adım 2.3) öncesinde yararlı olabilir. </li></ol> Bir Reach-ve-çekme Görev 2. Eğitim Prosedürü <ol><li> Hazırlanışı: fareler lea de onların yeni ev kafeslerde alışmakta izin verst hayvan barınağında geldikten sonra bir hafta. Bu süre zarfında düzenli olarak sıçan işlemek ve yeni gıda sıçan alıştırmak için evde kafes içinde tozsuz hassas pelet verir. Bu topaklar bir eğitim protokolü boyunca ödülleri olarak kullanılacaktır. </li><li> Alışma: 30-45 dakika süreyle test kafeste sıçan yerleştirin ve toz yem ile karıştırılarak besleme kapta 30-50 pelet sağlamak. Açın ve kafes penceresini kapatmak ve ses sıçan alıştırmak için bazen pelet dağıtıcı çalıştırın. <ol><li> 2-3 gün için bu işlemi tekrarlayın. </li></ol></li><li> Dokunmatik ödüllendirin: kafes pencereden küresel kolu dokunmak sıçan Tren ve daha sonra bir gıda ödül almak için kafesin zıt tarafına geçmek için. <ol><li> sap, her deneme başında sadece test kafes pencere dışında yer alır, böylece yazılım ayarlarını yapın ve kafes pencerenin merkezi ile kolunu aynı hizaya getirin. Ne zaman denemeler, yani başarılı &lt;/ Em&gt;, en kısa sürede tespit edildiğini sap (herhangi bir yönde 0.25 mm deplasman) hafif bir dokunuş olarak, bir ses duyulur ve bir ödül dağıtılır. penceresi açılır sonra hiçbir dokunuş 180 s için tespit edildiğinde başarısız olarak denemeler sınıflandırır. </li><li> Eğitim kafeste sıçan yerleştirin. o sap yakınında düzenlenen bir topak de kapmak izin vererek ulaşmak için sıçan istemi. kafes dokunarak sap ve gıda kase için sıçan dikkatini yönlendirin. </li><li> Sıçan bağımsız kafes pencereden ulaşır ve gıda pelet alırken isteyen durdurun. </li><li> 100 denemeler (dokunur) tamamlanıncaya kadar devam edin ya da 60 dakika geçene kadar, hangisi önce gelirse. </li><li> 3-4 gün eğitim devam edin ve fareler 2 gün üst üste 30 dakika içinde 100 denemeler ulaşmak zaman eğitim (adım 2.4) sonraki aşamada başlar. NOT: Bu adımı aşırı eğitmek etmeyin. Bu davranış, şekillendirilebilir, böylece ödül dokunma amacı, sıçan ve robot arasında güvenilir bir etkileşim elde etmektirsonraki eğitim. </li></ol></li><li> Ücretsiz çekme (FP): uzanmak ve robot kolu çekmek için fareler eğitin. <ol><li> sap, her deneme başında penceresinden 18 mm bulunur ve başarılı bir deneme için kesintisiz en az 10 mm çekilmeli, böylece yazılım ayarlarını yapın. Bu aşamada çekerek hareketi hiçbir yan kısıtlama yoktur. <ol><li> sap penceresi açılır sonra 180 sn boyunca hareketsiz kaldığında zaman başarısız bir deneme sınıflandırmak sap ulaşılabilir çalışma alanı (orta hattan fazla 12 mm) dışında hareket ettirildiğinde, ya da sıçan içinde en az 10 mm çekti zaman ilk dokunuş sonra 5 s tespit edildi. </li></ol></li><li> İlk FP seansın ilk 20 çalışmalar sırasında sol ve sağ pençe kullanılan kez numarasını not alın. çalışmaların en az% 80 kullanılan ayak tercih edilen ayak olarak kabul edilir. NOT: pençe tercihi zaten ödül açık olabilirDokunmatik oturumları. </li><li> O Tercih pençe çekme kolaylaştırmak için pencerenin kenarına aynı hizaya gelene kadar (sağ elini sıçan ve tersi için pencerenin sol tarafında robot 5 mm hareket yani) yanal kolu hareket ettirin. NOT: Bu sıçan için aşağıdaki eğitim oturumları için kafese tam bu aynı konuma kolu yerleştirin. kafes duvara ve robot üzerinde işaretleri kesin yerleşim sağlamak. </li><li> 100 denemeler tamamlanıncaya kadar eğitim kafes ve tren sıçan koymak ya da 60 dakika geçene kadar, hangisi önce gelirse. NOT: Sıçan yeterince dışarı ulaşamazsa, o sap yakınında düzenlenen bir topak de kapmak izin vererek bunu isteyecektir. Sıçanlar tekrarlanan başarısız girişimden sonra çekmeye çalışırken vermeyebilir. Kafesteki dokunun onları forseps bir çift ile yapılan pelet kapmak ya da motivasyon geri yüklemek için bir pelet dağıtmak edelim. </li><li> 2.4 anlatıldığı gibi sadece FP eğitimi içeren deneyler için, eğitim devam ediyor. YOK HAYIRTE: Genellikle, 1-2 FP oturumları SP (Düz çekin) eğitime ödül dokunmatik geçiş yardımcı olmak için gereklidir. Bu FP oturumların hedefi yerine yalnızca bir dokunuşla ona göre, kolu uzanmak, kapmak ve çekme sıçan alıştırmak etmektir. ödül-touch eğitimi olduğu gibi, aşırı-treni değil amaç bir sonraki eğitim aşamasına geçiş ise önemlidir. </li></ol></li><li> Düz çekme (SP): orta hattan en fazla 2 mm sapmadan kolu çekmek için fareler eğitin. NOT: orta hat değil kafes penceresinin orta noktasına, robotun başlangıç ​​pozisyonuna göre tanımlanır. Bu durumda, kafes penceresinin orta noktasında sona eren bir çekme girişiminde orta hat 2 mm&#39;den daha fazla sapma bir çekme yörünge neden olur. <ol><li> çekme hareketi her iki tarafta orta hattan en fazla 2 mm sapma değil sadece denemeler bir tonda ve pelet tarafından ödüllendirilir, böylece yazılım ayarlarını yapın. Adım 2.4 açıklandığı gibi diğer tüm parametreleri tutun. </li><li> 100 denemeler tamamlanıncaya kadar eğitim kafes ve tren sıçan koymak ya da 60 dakika geçene kadar, hangisi önce gelirse. NOT: Sıçanlar son derece heyecanlı olmak ve tekrarlanan başarısız girişimden sonra çekmeye çalışırken vermeyebilir. Ulaşan görev dikkatlerini yönlendirmek, onları forseps bir çift ile yapılan pelet kapmak ya da motivasyon geri yüklemek için bir pelet dağıtım izin kafesin üzerine dokunun. </li><li> Sıçanlar plato performansını ulaşana kadar eğitim devam ya da bir deney amaca göre antrenman dönemi adapte. </li></ol></li></ol>

<ol><li>Irvine, K. -A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+novel+method+for+assessing+proximal+and+distal+forelimb+function+in+the+rat%3A+the+Irvine%2C+Beatties+and+Bresnahan+%28IBB%29+forelimb+scale%5BTitle%5D)+AND+%22JoVE%22%5BJournal%5D)">A novel method for assessing proximal and distal forelimb function in the rat: the Irvine, Beatties and Bresnahan (IBB) forelimb scale.</a> JoVE. (46), (2010).</li>
<li>Ballermann, M., Metz, G. A., McKenna, J. E., Klassen, F., Whishaw, I. Q. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+pasta+matrix+reaching+task%3A+a+simple+test+for+measuring+skilled+reaching+distance%2C+direction%2C+and+dexterity+in+rats%5BTitle%5D)+AND+%22J+Neurosci+Meth%22%5BJournal%5D)">The pasta matrix reaching task: a simple test for measuring skilled reaching distance, direction, and dexterity in rats.</a> J Neurosci Meth. 106 (1), 39-45 (2001).</li>
<li>Kemble, E. D., Wimmer, S. C., Konkler, A. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Effects+of+varied+prior+manipulatory+or+consummatory+behaviours+on+nut+opening%2C+predation%2C+novel+foods+consumption%2C+nest+building%2C+and+food+tablet+grasping+in+rats%5BTitle%5D)+AND+%22Behav+Proc%22%5BJournal%5D)">Effects of varied prior manipulatory or consummatory behaviours on nut opening, predation, novel foods consumption, nest building, and food tablet grasping in rats.</a> Behav Proc. 8 (1), 33-44 (1983).</li>
<li>Buitrago, M. M., Ringer, T., Schulz, J. B., Dichgans, J., Luft, A. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Characterization+of+motor+skill+and+instrumental+learning+time+scales+in+a+skilled+reaching+task+in+rat%5BTitle%5D)+AND+%22Behav+Brain+Res%22%5BJournal%5D)">Characterization of motor skill and instrumental learning time scales in a skilled reaching task in rat.</a> Behav Brain Res. 155 (2), 249-256 (2004).</li>
<li>Whishaw, I. Q., Pellis, S. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+structure+of+skilled+forelimb+reaching+in+the+rat%3A+A+proximally+driven+movement+with+a+single+distal+rotatory+component%5BTitle%5D)+AND+%22Behav+Brain+Res%22%5BJournal%5D)">The structure of skilled forelimb reaching in the rat: A proximally driven movement with a single distal rotatory component.</a> Behav Brain Res. 41 (1), 49-59 (1990).</li>
<li>Hays, S. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+isometric+pull+task%3A+a+novel+automated+method+for+quantifying+forelimb+force+generation+in+rats%5BTitle%5D)+AND+%22J+Neurosci+Meth%22%5BJournal%5D)">The isometric pull task: a novel automated method for quantifying forelimb force generation in rats.</a> J Neurosci Meth. 212 (2), 329-337 (2013).</li>
<li>Sharp, K. G., Duarte, J. E., Gebrekristos, B., Perez, S., Steward, O., Reinkensmeyer, D. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Robotic+Rehabilitator+of+the+Rodent+Upper+Extremity%3A+A+System+and+Method+for+Assessing+and+Training+Forelimb+Force+Production+after+Neurological+Injury%5BTitle%5D)+AND+%22J+Neurotrauma%22%5BJournal%5D)">Robotic Rehabilitator of the Rodent Upper Extremity: A System and Method for Assessing and Training Forelimb Force Production after Neurological Injury.</a> J Neurotrauma. 33 (5), 460-467 (2016).</li>
<li>Hays, S. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+bradykinesia+assessment+task%3A+an+automated+method+to+measure+forelimb+speed+in+rodents%5BTitle%5D)+AND+%22J+Neurosci+Meth%22%5BJournal%5D)">The bradykinesia assessment task: an automated method to measure forelimb speed in rodents.</a> J Neurosci Meth. 214 (1), 52-61 (2013).</li>
<li>Meyers, E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+supination+assessment+task%3A+an+automated+method+for+quantifying+forelimb+rotational+function+in+rats%5BTitle%5D)+AND+%22J+Neurosci+Meth%22%5BJournal%5D)">The supination assessment task: an automated method for quantifying forelimb rotational function in rats.</a> J Neurosci Meth. 266, 11-20 (2016).</li>
<li>Lambercy, O., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Sub-processes+of+motor+learning+revealed+by+a+robotic+manipulandum+for+rodents%5BTitle%5D)+AND+%22Behav+Brain+Res%22%5BJournal%5D)">Sub-processes of motor learning revealed by a robotic manipulandum for rodents.</a> Behav Brain Res. 278, 569-576 (2015).</li>
<li>Vigaru, B. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+robotic+platform+to+assess%2C+guide+and+perturb+rat+forelimb+movements%5BTitle%5D)+AND+%22IEEE+Trans.+Neural+Syst.+Rehabil.+Eng%22%5BJournal%5D)">A robotic platform to assess, guide and perturb rat forelimb movements.</a> IEEE Trans. Neural Syst. Rehabil. Eng. 21 (5), 796-805 (2013).</li>
<li>Klein, A., Sacrey, L. -A. R., Whishaw, I. Q., Dunnett, S. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+use+of+rodent+skilled+reaching+as+a+translational+model+for+investigating+brain+damage+and+disease%5BTitle%5D)+AND+%22Neurosci+Biobehav+Rev%22%5BJournal%5D)">The use of rodent skilled reaching as a translational model for investigating brain damage and disease.</a> Neurosci Biobehav Rev. 36 (3), 1030-1042 (2012).</li>
<li>Gharbawie, O. A., Whishaw, I. Q. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Parallel+stages+of+learning+and+recovery+of+skilled+reaching+after+motor+cortex+stroke%3A+%26%2334%3BOppositions%26%2334%3B+organize+normal+and+compensatory+movements%5BTitle%5D)+AND+%22Behav+Brain+Res%22%5BJournal%5D)">Parallel stages of learning and recovery of skilled reaching after motor cortex stroke: &#34;Oppositions&#34; organize normal and compensatory movements.</a> Behav Brain Res. 175 (2), 249-262 (2006).</li>
<li>Palmér, T., Tamtè, M., Halje, P., Enqvist, O., Petersson, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+system+for+automated+tracking+of+motor+components+in+neurophysiological+research%5BTitle%5D)+AND+%22J+Neurosci+Meth%22%5BJournal%5D)">A system for automated tracking of motor components in neurophysiological research.</a> J Neurosci Meth. 205 (2), 334-344 (2012).</li>
<li>Alaverdashvili, M., Whishaw, I. Q. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+behavioral+method+for+identifying+recovery+and+compensation%3A+Hand+use+in+a+preclinical+stroke+model+using+the+single+pellet+reaching+task%5BTitle%5D)+AND+%22Neurosci+Biobehav+Rev%22%5BJournal%5D)">A behavioral method for identifying recovery and compensation: Hand use in a preclinical stroke model using the single pellet reaching task.</a> Neurosci Biobehav Rev. 37 (5), 950-967 (2013).</li>
<li>Alaverdashvili, M., Whishaw, I. Q. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Compensation+aids+skilled+reaching+in+aging+and+in+recovery+from+forelimb+motor+cortex+stroke+in+the+rat%5BTitle%5D)+AND+%22Neurosci%22%5BJournal%5D)">Compensation aids skilled reaching in aging and in recovery from forelimb motor cortex stroke in the rat.</a> Neurosci. 167 (1), 21-30 (2010).</li>
<li>Molina-Luna, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Dopamine+in+motor+cortex+is+necessary+for+skill+learning+and+synaptic+plasticity%5BTitle%5D)+AND+%22PloS+one%22%5BJournal%5D)">Dopamine in motor cortex is necessary for skill learning and synaptic plasticity.</a> PloS one. 4 (9), (2009).</li>
<li>VandenBerg, P. M., Hogg, T. M., Kleim, J. A., Whishaw, I. Q. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Long-Evans+rats+have+a+larger+cortical+topographic+representation+of+movement+than+Fischer-344+rats%3A+A+microstimulation+study+of+motor+cortex+in+na%C4%B1%CC%88ve+and+skilled+reaching-trained+rats%5BTitle%5D)+AND+%22Brain+Res+Bull%22%5BJournal%5D)">Long-Evans rats have a larger cortical topographic representation of movement than Fischer-344 rats: A microstimulation study of motor cortex in naı̈ve and skilled reaching-trained rats.</a> Brain Res Bull. 59 (3), 197-203 (2002).</li>
<li>Whishaw, I. Q., Gorny, B., Foroud, A., Kleim, J. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Long-Evans+and+Sprague-Dawley+rats+have+similar+skilled+reaching+success+and+limb+representations+in+motor+cortex+but+different+movements%3A+some+cautionary+insights+into+the+selection+of+rat+strains+for+neurobiological+motor+research%5BTitle%5D)+AND+%22Behav+Brain+Res%22%5BJournal%5D)">Long-Evans and Sprague-Dawley rats have similar skilled reaching success and limb representations in motor cortex but different movements: some cautionary insights into the selection of rat strains for neurobiological motor research.</a> Behav Brain Res. 145 (1-2), 221-232 (2003).</li>
<li>Harms, K. J., Rioult-Pedotti, M. S., Carter, D. R., Dunaevsky, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Transient+Spine+Expansion+and+Learning-Induced+Plasticity+in+Layer+1+Primary+Motor+Cortex%5BTitle%5D)+AND+%22J+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Transient Spine Expansion and Learning-Induced Plasticity in Layer 1 Primary Motor Cortex.</a> J Neurosci. 28 (22), 5686-5690 (2008).</li>
<li>Metz, G. A., Whishaw, I. Q. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Skilled+reaching+an+action+pattern%3A+stability+in+rat+%28Rattus+norvegicus%29+grasping+movements+as+a+function+of+changing+food+pellet+size%5BTitle%5D)+AND+%22Behav+Brain+Res%22%5BJournal%5D)">Skilled reaching an action pattern: stability in rat (Rattus norvegicus) grasping movements as a function of changing food pellet size.</a> Behav Brain Res. 116 (2), 111-122 (2000).</li>
</ol>

Yazarlar ifşa hiçbir şey yok

Nitelikli ulaşan görevler genellikle patolojik durumlar 6 altında motor beceri edinimi yanı sıra motor fonksiyon bozukluğunu incelemek için kullanılır. davranışı ulaşma güvenilir ve kesin analizi motor beceri kazanımı, hem de kayıp ve nörolojik hastalığın hayvan modellerinde fonksiyonunun geri kazanılması yer nörofizyolojik işlemleri altında yatan hücresel mekanizmaları üzerinde çalışılması için gereklidir. Burada sunulan sonuçlar çekerek hareketin mekansal ve zamansal açıdan, motor beceri eğitim...

Motor görevleri yaygın nörolojik ya da farmakolojik hayvan modellerinde motor fonksiyon değişikliklere motor öğrenme veya ilgili davranışsal ve nöral değişiklikleri değerlendirmek için kullanılır. Ince motor fonksiyon, ancak kemirgenlerde ölçmek zor olabilir. Bu tür tahıl 1 manipülasyon, makarna 2 veya ayçiçeği tohumu 3 olarak el becerisi gerektiren görevler, duyarlı ve hayvan kapsamlı bir eğitim gerektirmez. Onların büyük dezavantajı bu görevleri çoğunlukla nitel sonuçlar ve net bir şekilde skor zor olabilir olmasıdır. Böyle bir görevi ulaşan tek pelet varyasyonları olarak Nitelikli ulaşan görevleri, 4, 5 ölçmek için daha basittir. Ancak, bu görevlerin başarılı bir şekilde yürütülmesini altında yatan kinematik faktörler yalnızca sınırlı ölçüde olayla ve emek-yoğun kare-kare, video a gerektirir edilebilirnalysis. Robotik cihazlar ön ayakları fonksiyonu ve motor beceri yönlerini miktarının aracı olarak popülerlik kazanmıştır. Çeşitli otomatik ulaşan görevler mevcuttur. Böyle bir doğrusal kılavuz boyunca bir sapın 6, 7, basit distal ekstremite hareketleri pençe 9 8 veya pronasyonu ve supinasyon çekerek bir ön ayakları hareketinin tek yönü üzerinde çoğunluk odak. bu cihazlar içinde motor fonksiyon analizi için umut vaat ederken, onlar sadece karmaşık motor eylemleri uzatmak sınırlı ulaşan tek pelet sırasında idam yansıtmaktadır. Burada, sıçanlarda 10, 11 çeşitli motorlu görevleri eğitim ve değerlendirilmesi için geliştirilmiş bir üç derecelik serbestlik robotik cihaz, ETH Pattus, kullanımını göstermektedir. Bu düzlemsel ve erişim, kavramak sıçan ön ayakları hareketleri dönme hareketini ve kaydederyatay düzlemde yürütülen görevler çekerek. (Itme ve çekme ve yatay düzlemde hareket fareler test kafesine (45 cm x 15 cm, uzunluk: 40 cm, yükseklik genişlik) bir pencereden ulaşılabilir 6 mm çaplı, küresel kolu ile robot ile etkileşime hareketleri) ve döndürülmüş (pronasyon-supinasyon hareketleri). Bu nedenle, geleneksel tek pelet ulaşan görevler sırasında idam benzeşmekte hareketleri yürütmek için sıçan sağlar. Pencere 10 mm genişliğinde ve kafes yerden 50 mm yer almaktadır. sap yerden 55 mm yer almaktadır. Bir sürgülü kapı blokları deneme ulaşan ve robot başlangıç ​​konumuna ulaştığında ve deneme tamamlandıktan sonra kapandığında açılır arasındaki sapa erişir. düzgün bir şekilde yürütülür hareket sonra, sıçanlar test kafesine karşı tarafında bir gıda ödül almak. Robot yazılım üzerinden kontrol ve pozisyon o hakkında bilgi sonuçlanan 1000 Hz de 3 döner enkoderler çıktı kayıtları olduğuyatay bir düzlemde, hem de kendi dönme açısı sapa F (Daha fazla bilgi için, 11 referans bakınız). Başarılı bir görev yürütülmesi için gerekli koşullar (örneğin asgari bir erişim-ve-çekme görevi orta hat mesafe ve maksimum sapmayı çekerek gerekli) her antrenmandan önce yazılımda tanımlanır. sapın bir başlangıç ​​standart referans konumu her eğitim oturumunun başında sabit tutucu ile kaydedilir. Bu referans her deneme için sapın sabit başlama pozisyonu güvence, bir oturum içinde tüm çalışmalar için kullanılır. Kafes penceresine tanıtıcı göreceli sabit konumlandırma kafes ve robot (Şekil 1) işaretleri uyum ile güvence altına alınmıştır. ulaşan hareketlerin Video kayıtları, küçük bir yüksek hızlı kamera (120 kare / sn, 640 x 480 çözünürlük) kullanılarak kaydedilir. Kameranın görünümünde küçük bir ekran oturumu eğitim, sıçan kimlik numarasını gösterir,deneme numarası ve deneme sonucu (başarı ya da başarısız). Bu videolar kaydedilen sonuçları doğrulamak ve dokunma önce hareketleri ulaşan sapı çekerek veya rotasyon etkilerini değerlendirmek için kullanılır. Burada, bir erişim-ve-çekme görevi varyasyonları bu robot platformunun kullanımını göstermektedir. Bu görev, diğer yetenekli ulaşan paradigmalar karşılaştırılabilir ve tekrarlanabilir sonuçlar verir bir süre içinde eğitilmiş olabilir. Biz tipik bir eğitim protokolü, yanı sıra bazı temel çıkış parametreleri açıklar. Ayrıca, biz kullanılan eğitim protokolü küçük değişiklikler motor beceri öğrenme süreci içinde bağımsız subprocesses temsil edebilir davranışsal sonuçlar değişmiş zamanlı kurslar neden olabilir nasıl gösterir.

<table><tbody><tr><td>ETH Pattus</td><td></td><td></td><td>ETH Pattus, ETH Zürih'teki Prof. Gassert'in Rehabilitasyon Mühendisliği Laboratuvarı tarafından yapılmıştır.</td></tr><tr><td>Eğitim kafesi&nbsp;</td><td></td><td></td><td>Pleksiglas eğitim kafesi kendi bünyemizde yapılmıştır.</td></tr><tr><td>Pelet dağıtıcı</td><td>Campden Instruments</td><td>80209</td><td></td></tr><tr><td>45 mg tozsuz hassas peletler</td><td>Bio-Serv</td><td>F0021-J</td><td></td></tr><tr><td>GoPro Hero 3+ Silver Edition&nbsp;</td><td>digitec.ch</td><td>284528</td><td>Küçük yüksek hızlı kamera&nbsp;</td></tr><tr><td>Küçük ekran</td><td>Adafruit Industries</td><td>#50, #661</td><td>128 x 32 SPI OLED ekran, bir Arduino Uno mikrodenetleyici ve Labview yazılımı aracılığıyla kontrol</td></tr> edilir <tr><td>LabVIEW 2012</td><td>National Instruments</td><td>776678-3513</td><td>ETH Pattus, daha yeni Labview sürümleriyle uyumludur.</td></tr><tr><td>Matlab 2014b</td><td>Mathworks</td><td>MLALL</td><td></td></tr></tbody></table>

bir robotik manipulandum ile motor beceri Öğrenme süreçlerinin İncelenmesi

Investigating Motor Skill Learning Processes with a Robotic Manipulandum

Nitelikli ulaşan görevler genellikle sağlıklı ve patolojik koşullar altında motor beceri öğrenme ve motor fonksiyon çalışmalarında kullanılır, ancak zaman yoğun ve belirsiz basit başarı oranları ötesinde ölçmek için olabilir. Burada, ETH Pattus, kayıtları çekme ve sıçanlarda el rotasyon hareketleri o eğitimi ulaşan otomatik ön ayakları için bir robot platformu ile erişim-ve-çekme görevler için eğitim prosedürü açıklar. gerçekleştirilen çekme girişimleri kinematik ölçümü gibi orta hattan hızı, çekme yörünge mekansal değişkenlik, sapma çekerek, yanı sıra başarıyı çekerek olarak hareket parametrelerinin farklı zamansal profilleri varlığını ortaya koymaktadır. Biz eğitim paradigmasında küçük ayarlamalar zorluk, genel motor fonksiyon veya yetenekli görev yürütme görev onların ilişkisini ifşa bu parametrelerdeki değişiklikler neden göstermek. Elektrofizyolojik, farmakolojik ve optogenetic teknikleri ile birleştiğinde, bu paradigma kullanılabilir(inme sonrası örneğin) Motor öğrenme ve hafıza oluşumunun yanı sıra kaybı ve fonksiyon kurtarma altında yatan mekanizmaları keşfetmek için.

Burada, erkek Long-Evans sıçanları (10-12 haftalık) kullanarak erişim-ve çekme görevi 3 farklılıklar göstermektedir. serbest-pull (FP) grubunda (N = 6), fareler yanal kısıtlama olmadan bir 22 günlük süre için robotun kolu çekin eğitilmiştir. Hayvanlar orta hattan en fazla 2 mm sapmadan kolu çekmek için eğitilmiştir (N = 12) 1 (SP1) grubu düz çekin. Bu hayvanlar ödül-touch düz çekme eğitimi (adım 2.3) (adım 2.5) doğrudan geçiş. Her iki FP ve SP1 hayvanlar için sap kafes pencerenin ortasın...

Bir paradigma sıçanlarda otomatik yetenekli ulaşan görevin eğitim ve analizi için sunulmuştur. çekme girişimlerinin analizi, motor öğrenme farklı subprocesses ortaya koymaktadır.

Bir Robotik Manipulandum ile motor Beceri Öğrenme Süreçlerinin İncelenmesi

Skilled reaching tasks are commonly used in studies of motor skill learning and motor function under healthy and pathological conditions, but can be ...

Robotik bir manipülandum içeren bu ulaşma görevi konusunda fareleri eğitmenin genel amacı, motor beceri öğrenimi ve motor fonksiyon iyileşmesinin altında yatan süreçleri araştırmaktır. Bu yöntem, davranışsal sinirbilim alanındaki, özellikle motor öğrenme ve hafıza oluşumunun altında yatan mekanizmaların yanı sıra beyin hasarı veya felç sonrası işlev kaybı ve geri kazanımı ile ilgili temel soruların yanıtlanmasına yardımcı olabilir. Bu tekniğin temel avantajı, sıçanların eğitiminin ve analizin gerçekleştirilmesinin kolay olması ve diğer geleneksel tek pelet ulaşma görevinden daha objektif olmasıdır.Ayrıca, robotik manipülandum, kinematiğin daha iyi analiz edilmesini sağlar. Hazırlık olarak, yeni edinilen farelerin onları eğitmeden önce en az bir hafta boyunca yeni ev kafeslerine alışmalarına izin verin. Bu süre zarfında, fareleri düzenli olarak idare edin ve onları eğitim protokolü için kullanılan ödül peletleriyle besleyin.Eğitim sürecine başlamak için, önce fareleri test kafesine alıştırmak için iki veya üç gün geçirin. İlk görev, fareleri kafes penceresinden küresel tutamağa dokunmaları ve ardından kafesin karşı tarafına geçmeleri ve bir yiyecek ödülü almaları için eğitmektir. İlk olarak, yazılım ayarlarını, tutamak test kafesi penceresinin hemen dışında olacak şekilde ayarlayın.Şimdi, fareyi eğitim kafesine koyun ve sapın yanında bir pelet tutun. Gerektiği gibi kafese dokunarak farenin dikkatini yönlendirin. Fareyi, kafes penceresinden bağımsız olarak ulaşana ve tutamağa veya yiyecek peletine dokunana kadar bu şekilde tutamağa yönlendirmeye devam edin.Ardından, hangisi önce gelirse, 100 dokunuş tamamlanana veya 60 dakika geçene kadar oturumu çalıştırın. Arka arkaya iki gün içinde 30 dakika içinde 100 dokunuşu tamamlayana kadar fareyi günlük olarak eğitmeye devam edin. Bu genellikle ilk iki seansta ortaya çıkar.Bu yeterlilik elde edildikten sonra, doğrudan bir sonraki eğitim paradigmasına geçin. Sıçanlar bu görevde tanımlanan kriterlerden çok daha hızlı performans gösterebilirler, ancak onları aşırı eğitmemek önemlidir, çünkü bu, davranışın aşırı konsolidasyonuna neden olabilir ve davranışın nihai hedefe göre şekillendirilmesini engelleyebilir. Bir sonraki zorluk, farelerin uzanıp kolu çekmenin ara adımını öğrenmeleridir.Ödül dokunuşu eğitiminde olduğu gibi, nihai hedef eğitimin bir sonraki aşamasına geçmek olduğu için aşırı antrenman yapmamak önemlidir. İlk olarak, yazılım ayarını, robot her denemenin başlangıcında kolu pencereden 18 milimetre uzağa yerleştirecek şekilde ayarlayın. Başarılı bir deneme için sapın kesintisiz olarak en az 10 milimetre çekilmesi gerekir.Çekme hareketinde herhangi bir yanal kısıtlama yoktur. Ardından, seansları daha önce olduğu gibi 100 deneme veya 60 dakika boyunca sonlarını işaretleyerek gerçekleştirin. Bir sıçan görevi yerine getirmek için yeterince uzağa ulaşamıyorsa, sapın yakınında forsepsli bir pelet tutarak doğru davranışı şekillendirin.Bir sıçan kolu çekmeye olan ilgisini kaybediyor gibi görünüyorsa, kafese dokunun veya bir pelet dağıtın. Sapı çekmek için yaptığı ilk 20 denemeden farenin pençe tercihini belirleyin. Baskın pençe olarak daha sık kullanılan pençeyi seçin.Çoğu sıçan güçlü bir tercih gösterecek ve denemelerin en az% 80'inde bir pençe kullanacaktır. Baskın bir pençe not edildiğinde, sapın konumunu bu pençenin lehine olacak şekilde yanal olarak ayarlayın. Kolu pencerenin kenarına hizalayın ve bu fareyle gelecekteki tüm oturumlar için bu konumda tutun.Sıçan bir plato performansına ulaşana veya görevi art arda iki gün içinde 30 dakika içinde 100 kez gerçekleştirene kadar görevi eğitmeye devam edin. Düz çekmeye geçmeden önce tipik olarak sadece iki seansa ihtiyaç vardır. Eğitimin son aşaması, farelere bir ödül için kolu düz bir şekilde çekmeyi öğretmektir.Yazılımdaki parametreleri, orta hattan iki milimetreden daha fazla sapan bir çekme hareketi bir başarısızlık olarak kabul edilecek şekilde değiştirin. Her zamanki gibi, her oturum 100 deneme tamamlanana veya 60 dakika geçene kadar çalıştırılmalıdır. Beceri seviyeleri bir platoya ulaşana veya fareler tanımlanmış bir kriteri aşana kadar fareleri bu görevde eğitmeye devam edin.10 ila 12 haftalık erkek Long-Evans sıçanları kullanılarak, 22 günlük eğitim boyunca üç farklı eğitim tekniği karşılaştırıldı. Her gruba ödül dokunma eğitimi verildi. Sonra parametreler değişti.Bir grupta, FP, sıçanlar herhangi bir yanal kısıtlama olmaksızın robotun kolunu çekmek için eğitildi. Bir sonraki grup olan SP1'de, sıçanlar, orta hattan iki milimetreden fazla sapmadan kolu çekmek için eğitildi, ancak herhangi bir serbest çekme eğitimi seansı verilmedi. Son grup olan SP2'de, sıçanlar tam olarak iki serbest çekme eğitimi seansı aldı ve ardından düz çekme eğitimine geçti.SP2 için daha da önemlisi, tutamağın pencerenin bir kenarına yakın bir yerde hizalı tutulması, daha zorlu bir görevle sonuçlandı. Bu durum, robotun operatör tarafından kafese tutarlı bir şekilde hizalanmaması durumunda kazayla ortaya çıkabilir. Muhtemelen bu ek zorluk nedeniyle, SP1 sıçanları için görev başarı oranı, SP2 sıçanlarına göre daha erken durağanlaştı.Seanslar boyunca, ilk seanstan son seansa kadar kol hareketi gelişti. Gösterilen veriler, SP2 grubundan bir temsili sıçana aittir. Benzer şekilde, çekme hızı ilk seanstan son seansa kadar daha düzenli hale geldi ve bu da daha kararlı bir hareketin öğrenildiğini gösteriyor.Bu veriler aynı zamanda temsili bir SP2 sıçanından alınmıştır. Bu videoyu izledikten sonra, otomatik bir vasıflı erişim görevinin nasıl gerçekleştirileceğini ve sonuçlarınızı etkileyebilecek faktörleri iyi bir şekilde anlamış olmalısınız. Gösterdiğimiz gibi, eğitim modelindeki küçük değişiklikler hayvan performansını etkileyecektir.Bu nedenle, bu prosedürü denerken, tutamak konumu gibi tüm koşulları her hayvan için tutarlı tutmak önemlidir.

investigating-motor-skill-learning-processes-with-robotic

Research

JoVE Journal

Behavior

Davranış

Kalıcı uygulama koordine hareketlerin hassasiyetini artırır. Burada farelerde öğrenme ve hafıza ön ayakları beceri değerlendirmek için tasarlanmış bir tek tablet ulaşan görevi tanıtmak.

Farelerde Tek pelet ulaşan Görevleri ile öğrenme Çalışması Motor Beceri

Bu ventral görsel akışından yukarıdan aşağıya sinyaller hareketini nasıl etkilediğini belirsizdir. Biz 3D derinlik inversiyon illüzyonun bir hedefe doğru motor davranışlarını test etmek için bir paradigma geliştirdi. Önemli farklılıklar hayali ve veridical izleme koşullarında kasıtlı, amaca yönelik hareketler ve otomatik eylemler hem de bildirilmiştir.

Motor Davranış Top-down Görsel Süreçlerin Etkisi keşfedin Yöntemleri

Sıçanlarda yüksek hassasiyetli yetenekli bir ön ayak ulaşma görevinin edinimini analiz etmek için bir paradigma sunulmuştur.

Nitelikli ön ayakları Sıçanlarda Görev ulaşan bir Yüksek hassasiyet Edinme

Biz diğer (eğitimli olmayan) el motor beceri performansını artırmak için bir yandan gönüllü denetimini kullanan bir roman sanal gerçeklik tabanlı kurulum tarif. Bu eğitimli olmayan el hareket ediyor sanki hareket tabanlı gerçek zamanlı duyusal geribildirim sağlayarak elde edilir. Bu yeni yaklaşım tek taraflı Hemiparezi Hastalarında rehabilitasyonu geliştirmek için kullanılabilir.

Sanal gerçeklik bir yandan Motor beceri bilgi aktarmak için kullanma

Biz ayak adım tanıtmak seri tepki süresi (SRT) görev. Bu SRT görevi değiştiren, klasik SRT tamamlayan sadece parmak basarak hareket, daha iyi içerir görev günlük sıralı faaliyetleri yaklasik ve araştırmacılar ayrı yanıt önlemler temel dinamik süreçler çalışma sağlar ve örtülü sıra öğrenme işletim açık işlem disentangle.

"Motor" örtülü Motor sıralı öğrenme: ayak adım seri tepki zaman görev

Bu kağıt tasarım ve ekstra cismani ultrasonografi için ısmarlama bir robot manipülatör uygulanması tanıtır. Sistem ile 3D baskı ve emniyet yönetimi için mekanik bir debriyaj tarafından yapılan hafif eklem özgürlük beş derece vardır.

Tasarım ve ekstra cismani ultrason için ısmarlama bir robot manipülatör

Elektromiyografi (EMG) ölçümleriyle robotik bir izokinetik cihaz kullanarak, bu protokol, izokinetik hareketin kendisi hafif dirsek flartor spastisite ile inme hastalarında yakalamak ölçümleri açısı için inter-rater güvenilirliği artırabilir gösterir.

Spasticity ile Inme hastalarda streç refleks ölçümleri için test-retest ve Inter-Rater güvenilirlik geliştirmek için isokinetic robotik cihaz

Bu çalışma, el rehabilitasyonu için robot destekli yeni bir görev odaklı programın geliştirilmesini raporlamaktadır. Gelişim süreci hem sağlıklı denekler hem de inme geçiren ve sonraki motor kontrol disfonksiyonundan muzdarip denekler inme denekleri kullanılarak yapılan deneylerden oluşur.

Bimanual Exoskeleton Robotik El Kullanarak Yeni Görev Odaklı Rehabilitasyon Programı Geliştirilmesi

Mevcut protokol, serbest hareket eden farelerde yetenekli motor davranışın performansında yer alan nöral devreleri karakterize etmek için tek bir pelet ulaşma-kavrama görevinde yüksek hızlı videografi ile birleştirilmiş kablosuz optogenetiğin nasıl kullanılacağını açıklamaktadır.

İn Vivo Yetenekli Motor Davranışın Kablosuz Optogenetik Kontrolü

Bu çalışma, makine öğrenimini kullanarak TgF344-AD sıçanı da dahil olmak üzere kemirgen modellerinde motor eksiklikleri incelemek için bir ince motor davranış testini açıklamaktadır.

Nörodejeneratif Hastalığın Klinik Öncesi Modelinde Eklem Kinematiğini İncelemek İçin İnce Bir Motor Görevi

Öğrenin, robotik manipulandum kullanarak sıçanlarda motor beceri öğrenme süreçlerini ve beyin hasarı sonrası fonksiyon kazanımını nasıl analiz edeceğinizi. Bu yöntem davranışsal nörobilimde objektif kinematik değerlendirme sağlar.

Bir Robotik Manipulandum ile motor Beceri Öğrenme Süreçlerinin İncelenmesi

Daha fazla video keşfet