Otomatik Eğitmen Kullanarak Farelerde Vasıflı Prehension'un Değerlendirilmesi
12 Eylül 2019
Eğitimin motor becerileri üzerindeki etkisini değerlendirme yöntemi yararlı bir araçtır. Ne yazık ki, çoğu davranışsal değerlendirme emek yoğun ve / veya pahalı olabilir. Burada farelerde prehension (kavrayabilmek) becerisini değerlendirmenin robotik bir yöntemini tanımlıyoruz.
Teknolojimiz, zamandan tasarruf sağlayan ve birçok farklı çalışma türü için sıçrama tahtası görevi görebilen karmaşık bir davranış analizini otomatikleştirir. Bizim tekniğimizle, görev ve ödül aynı şey. Belirsiz bir görevi yerine getirirken, muhtemelen yanlış bir şekilde gerçekleştirmekle ödül almak arasında bir kopukluk yoktur.
Hayvan modelleri nörolojik bir yaralanma sonrası iyileşme artırmak için yaklaşımları test etmek için bir fırsat sağlar. Örneğin, laboratuvarımda inme sonrası rehabilitasyona yenilikçi yeni yaklaşımlar geliştirmeye acil bir ihtiyaç olduğundan, inme sonrası iyileşmeyi artırmak için yaklaşımları test ediyoruz. Inme ek olarak, bizim otomatik eğitmen yaralanma dan önce motor öğrenme eğitimi için yararlı olabilir, yanı sıra Parkinson modelleri, Alzheimer, veya travmatik beyin hasarı.
Bir fare hedef ağırlığına ulaştığında, pelet yüzeyine doğrudan yuvanın önüne 45 miligramlık bir pelet yerleştirerek bir eğitim oturumubaşlatın ve farenin peleti almasına izin verin. Fare açık bir yuvayı beslenenlerle ilişkilendirdiğinde, bir peleti daha önce peletleri aldığı pozisyonda tutmak için bir çift cımbız kullanın. Fare pelet için ısırmaya başladığında, pelet uzak yaklaşık yarım santimetre çekin, pelet ağız ulaşamayacağı gibi.
Fare bir pençeyi yuvaya uzattığında, farenin peleti yemesine izin vererek davranışı pekiştirin. Deneye yardımcı olmamakla birlikte, sol veya sağ patinin tercih edilip edilemediğini kaydedin. Fare bir pelet yeme ile bir pençe uzanan ilişkilendirmek gibi, daha fazla ağız ve dil ile pelet almak için girişimleri yanıt olarak pelet tutarak davranışı güçlendirmek.
Başarılı bir pençe kullanmadan bir pelet almak fareler durdurmak için özen, ya da onlar unlearn zor kötü alışkanlıkları öğreneceksiniz. 45 miligramlık peleti kafes kapısının dış kenarından bir santimetrenin altına yerleştirerek istenilen pençe-erişim davranışının girişini sonuçlandırın, çünkü peletin sol veya sağ-en noktası kafes kapısı yuvasının kenarından düz dışarı yayılan bir çizgiye teğet olur. Daha sonra farenin peleti çıkarmak için tetikte olması ve farenin pençe uzantısı dışında başka bir yöntemle ele geçirmeye çalışması durumunda bunun tüketimini önlemesi için farenin peleti almaya çalışmasına izin verin.
Eğitim oturumuna başlamadan önce, otomatik eğitmenin LabVIEW Arabirimindeki Çalıştır okunu tıklatın ve hem pelet li hem de yerinde olmayan yem pelet sensörü okumasını not edin. Test çalışmasını durdurmak ve yem pelet sensörü hedefini bu iki okuma arasındaki bir değere değiştirmek için Durdur'u tıklatın. Modifiye edilmiş fare kafesini otomatik eğitmenin üzerine yerleştirin ve kafes kapısını yapıştırın.
Ardından peleti manuel yordamda olduğu gibi yuvanın kenarına hizalayın ve LabVIEW Arabiriminde yeni bir eğitim oturumu açın. Eğitim oturumu yla ilgili verileri kaydetmek için gerekli bilgileri girin ve her eğitim oturumunun dosya adını girmek için Fare Kimliği alanını tıklatın. Tek bir deneme için kaç pelet dağıtılanları kontrol etmek için Rutin sırasında Dağıtmak için Toplam Pelet'leri tıklatın.
Belirtilen pelet dalış tahtasından çıkarıldıktan sonra beş saniye duraklatmak için Pelet Numarası ndan Sonra Durakla tonu alanını tıklatın ve bir peletin dalış tahtasından çıkarıldığı zaman ile yeni bir peletin dağıtılan zaman arasında duraklama uzunluğu alanını tıklatın. Otomatik eğitmeni, peletin Erişim Mesafesi alanına yerleştirildiği mesafeyi el ile kaydedin ve toplanan verileri kaydetmek için dosya konumunu seçmek için Günlükleri İçeren Klasör'ü tıklatın. Bilgi alanları dolduruldıktan sonra, eğitim oturumuna başlamak için Çalıştır'ı tıklatın.
Otomatik eğitmen tek tek pelet dağıtmak ve huni üzerinden düşmek olup olmadığını izlemek, pelet toplam sayısı dağıtılan ve son pelet ya alınan veya fare tarafından bırakılan kadar. Program bu noktada otomatik olarak durur. Gerekirse, Durdur düğmesine tıklayarak da zamanından önce durdurulabilir.
Yazılım kurulduktan sonra, farenin ev kafesini kaide üzerinde test edilecek şekilde yerleştirin ve farenin yuvayı araştırmasına ve yeni yabancı çevreyi araştırmasına izin vermek için Çalıştır'ı tıklatın. Oto-eğitmen ile eğitilmiş fareler prehension görevi öğrendim ve motor beceri net bir artış sergilemek. Beceri bu artış hayvan otomatik eğitmen kullanmadan elle eğitilir gözlenen benzer.
Farelerpençelerini kullanmak emin olun. Eğer onlara sadece yemek yedirdiğinizi düşünmelerine izin verirsen, sana ulaşamazlar. Lezyonun motor performansı üzerindeki etkilerini ve söz konusu lezyondan iyileşmeyi nasıl teşvik edeceğini belirlemek için motor yolunun herhangi bir bölümüne bir yaralanma yada neden olabilir.
Tam transkripti görüntüleyin ve binlerce bilimsel videoya erişin
Genel Bakış
Bu makale, farelerde prehenzyon becerilerini değerlendirmek için robotik bir yöntem sunar ve bu yöntem, davranışsal değerlendirmeleri basitleştirmeyi amaçlamaktadır. Otomatikleştirilmiş yaklaşım sadece zamanı kısaltmakla kalmaz, aynı zamanda motor beceri değerlendirmelerinin doğruluğunu da artırır.
Çalışmanın Temel Bileşenleri
Bilim Alanı
- Sinirbilim
- Davranışsal Analiz
- Araştırmada Robotik
Arka Plan
- Davranışsal değerlendirmeler zaman ve maliyet gerektirebilir.
- Hayvan modelleri, nörolojik yaralanmalar sonrası iyileşmeyi incelemek için kritik öneme sahiptir.
- Özellikle inme sonrası yeni rehabilitasyon yaklaşımlarına ihtiyaç vardır.
- Robotik yöntemler, motor becerilerin değerlendirilmesini hızlandırabilir.
Çalışmanın Amacı
- Fare motor becerilerini değerlendirmek için bir yöntem geliştirmek.
- Zamanı ve kaynakları korumak için davranışsal analizi otomatikleştirmek.
- Çeşitli nörolojik koşulları incelemek için bir platform sağlamak.
Kullanılan Yöntemler
- Ulaşma-kavrama becerilerini değerlendirmek için robotik otomasyon.
- Öğrenmeyi geliştirmek için görev ve ödül entegrasyonu.
- İnme, Parkinson ve Alzheimer modellerine uygulama.
- Yaralanan öncesi ve sonrası motor öğrenimi değerlendirmesi.
Ana Sonuçlar
- Robotik yöntem değerlendirme sürecini basitleştirir.
- Motor beceriler hakkında tutarlı ve güvenilir veriler sağlar.
- Nörolojik yaralanmalar için iyileşme stratejilerinin araştırılmasını kolaylaştırır.
- Motor öğrenimi içeren çeşitli çalışmalar için uyarlanabilir.
Sonuçlar
- Otomatikleştirilmiş yöntem, davranışsal analizde önemli bir ilerlemedir.
- Nörolojik iyileşme araştırmalarını geliştirme potansiyeline sahiptir.
- Gelecek çalışmalar bu teknolojiyi daha geniş uygulamalar için kullanabilir.
Sıkça Sorulan Sorular
Executive Industry Relevance
This automated prehension assay enables high-throughput evaluation of motor function in rodent models, supporting target validation in neurological disease programs. By integrating task and reward, it enhances learning consistency and reduces variability in reach-to-grasp performance metrics. The system provides quantitative, reproducible data suitable for de-risking therapeutic hypotheses in motor recovery research.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Scientific Value: Enables interrogation of therapeutic hypotheses related to motor pathway function and recovery mechanisms.
- Operational Value: Supports functional target validation through objective measurement of skilled prehension behavior.
- Predictive Value: Generates reliable motor skill readouts that aid in portfolio triage for neurorehabilitation candidates.
Screening & Assay Development
- Assay Readiness: Produces standardized, quantifiable reaching and grasping success rates for compound or intervention screening.
- Reproducibility: Automates pellet delivery and attempt recording, minimizing operator bias and increasing throughput.
- Scalability: Allows concurrent training and data collection across multiple mice with minimal manual intervention.
Translational & Preclinical Research
- Disease Relevance: Models skilled motor deficits applicable to stroke, Parkinson's, Alzheimer's, and traumatic brain injury.
- Translational Continuity: Bridges discovery motor assessments with preclinical efficacy testing in neurological injury models.
- Risk-Adjusted Decisions: Supports go/no-go evaluations based on motor skill recovery trajectories pre- and post-lesion.
Pipeline & Workflow Integration
The auto-trainer fits within the discovery-to-preclinical continuum, enabling motor skill assessment from early target validation through lead optimization stages.
- Discovery Biology: Facilitates hypothesis testing of motor circuit engagement and pathway-specific contributions to skilled behavior.
- Screening: Delivers quantitative success/failure outcomes per pellet attempt, supporting dose-response and compound effect analysis.
- Analytics: Tracks reach distance, paw preference, and success rate over time, enabling longitudinal motor skill profiling.
- Translational Research: Aligns with preclinical validation by measuring functional recovery in injury models.
- Enterprise Reuse: Represents a reusable behavioral platform adaptable across multiple neurological disease programs.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Increases predictive confidence in target engagement by reducing noise in motor behavior readouts.
- Operational Value: Enhances reproducibility and scalability of skilled motor assessments through automation.
- Strategic Value: Improves capital efficiency by reducing manual labor and accelerating data generation in motor function studies.
- Portfolio Impact: Enables risk-based prioritization of neurorehabilitation candidates using objective motor skill endpoints.
Implementation Considerations
- Requires expertise in rodent handling, behavioral training, and LabVIEW-based data acquisition systems.
- Dependent on instrumentation including auto-trainer hardware, pellet dispenser, funnel sensor, and food restriction protocols.
- Necessitates standardization across sites for pellet size, slot alignment, and training session parameters.
- Adaptation considerations include varying mouse strains, injury models, and pellet types while maintaining paw-reach specificity.
- Practical limitations include the need to prevent mouth-based retrieval strategies to ensure assay validity.
