Overview
I compiti di raggiungimento sono impiegati nelle neuroscienze comportamentali per studiare l'apprendimento motorio e la destrezza degli agli anni. Proprio come le mani umane, i roditori hanno zampe d'angolo abili, che sono necessarie per eseguire movimenti motori coordinati e precisi. Gli sperimentatori possono utilizzare ricompense alimentari per addestrare i roditori a raggiungere e per testare le loro capacità di raggiungere. Questi compiti aiutano il neuroscienziato comportamentale a capire come le lesioni del SNC, come un ictus, possono compromettere il raggiungimento della capacità e della destrezza negli esseri umani.
Questo video inizia discutendo i principi e la neurobiologia dell'uso degli arch nei roditori, quindi spiega un protocollo su come condurre esperimenti di raggiungimento utilizzando diversi tipi di ricompense alimentari. La sezione Applicazioni esamina gli studi che coinvolgono il raggiungimento e la manipolazione degli alimenti in modelli animali di lesioni del SNC.
Procedure
I compiti di raggiungimento sono utilizzati nel campo delle neuroscienze comportamentali per valutare la destrezza degli anticipi e l'apprendimento motorio. Gli animali sono motivati a raggiungere ricompense alimentari appetitose, come pasta o semi. Mirare, afferrare, rompere e recuperare sono alcune nuove abilità che gli animali acquisiscono e perfezionano durante l'apprendimento di questi compiti.
Questo video copre i motivi per cui i neuroscienziati comportamentali studiano il raggiungimento qualificato e discute un protocollo per condurre esperimenti di raggiungimento. Infine, il video esaminerà anche alcuni esperimenti comportamentali specifici che coinvolgono l'uso di abili forelimb in vari modelli di lesioni cerebrali.
Prima di passare al protocollo delle attività di raggiungimento, parliamo dell'uso degli anticipi, che è ciò che misura le attività di raggiungimento. I roditori hanno zampe d'appartamento estremamente abili, che usano in modi simili a come usiamo le nostre mani. Raggiungere i compiti consente agli scienziati di osservare come i roditori usano le loro zampe per afferrare e recuperare pezzi di cibo. Ciò fornisce una misura quantificabile della destrezza della forepaw.
Questi compiti richiedono che gli animali imparino nuove sequenze di movimenti, come la flessione e l'estensione, la pronazione e la supinazione e la rotazione.
Questo apprendimento motorio è associato all'attivazione di aree specifiche del cervello. I segnali neurali per le abilità motorie grossolane e fini vengono avviati nelle aree motorie costituite da cortecce motorie e premotoria primarie e inviati attraverso il midollo spinale ai muscoli appropriati, che producono i movimenti desiderati.
I roditori sono un buon modello per gli studi motori traslazionali perché il loro sistema motorio è organizzato in modo simile a quello degli esseri umani. Il danno a queste aree motorie perturba l'uso della mano nelle persone e l'uso della sega nei roditori, l'ultimo dei quali può essere misurato utilizzando compiti di raggiungimento.
Dal momento che ora sai perché gli scienziati usano raggiungere i compiti, vediamo come vengono fatti questi studi. Prima della sperimentazione, gli animali devono essere maneggiati ed esposti all'apparato e alle ricompense alimentari, al fine di limitare le risposte allo stress e alla paura. Di solito, gli animali vengono nutriti con una dieta ristretta, con cibo fornito alla fine delle sessioni di allenamento giornaliere. Ciò garantisce che gli animali non siano sati al momento del test.
Le attività di raggiungimento sono condotte in una camera appositamente progettata che ha tre fessure. Parliamo del compito che coinvolge i roditori che raggiungono i semi. Per questo tipo di esperimento, la fessura centrale viene utilizzata per determinare la preferenza dell'arto e questo processo è chiamato modellatura. Per fare questo, i topi sono autorizzati a raggiungere i semi con entrambi gli arti per un numero limitato di volte in una sessione. Le sessioni di modellatura sono condotte quotidianamente fino a quando gli animali mostrano un raggiungimento prererenziale con un arto il 70% delle volte. Quindi, il loro arto preferito viene addestrato a raggiungere abilmente i singoli semi posti nei divet per le fessure laterali sullo stadio di raggiungimento. Ogni tentativo di copertura viene segnato come un successo, un calo o un fallimento. L'addestramento al raggiungimento deve essere condotto per molti giorni affinché gli animali imparino il compito. I topi generalmente raggiungono un plateau entro pochi giorni.
Nei casi in cui gli animali sono addestrati a raggiungere la pasta piuttosto che i semi, lo sperimentatore utilizza solo la fessura centrale per entrambi, l'addestramento e il test. La matrice di pasta, un blocco di plastica con fori praticati attraverso l'intera profondità, viene riempita con pasta secca e posta davanti alla camera. L'arto preferito è determinato consentendo ai topi di raggiungere con entrambi gli arti. Quindi, l'allenamento viene condotto riempiendo solo la metà della matrice opposta all'arto preferito. Viene registrato il numero e la posizione dei pezzi di pasta rotti per sessione di raggiungimento. Nel corso di poche settimane, i topi imparano a cancellare porzioni più grandi e più distanti della matrice.
Ora che abbiamo esaminato il protocollo di base per testare l'uso degli arch, discutiamo alcuni esperimenti attuali che utilizzano queste attività.
I comportamenti di raggiungimento sono significativamente compromessi dopo un ictus e il tipo di allenamento riabilitativo può influenzare il modo in cui l'arto colpito da ictus riacquista la funzione. Qui, gli scienziati dimostrano che in un modello murino di ictus, l'allenamento compensativo con l'arto non paretico o "buono" compromette la capacità dell'arto paretico o "cattivo" di riacquistare la capacità di raggiungere. Tuttavia, l'allenamento diretto dell'arto paretico si traduce in miglioramenti nel tempo dopo l'ictus.
Oltre a raggiungere i test, ci sono altri test sull'uso degli agli antelimb nei roditori, come i test di manipolazione della pasta o dei cereali che forniscono misure diverse e più varie di destrezza dell'archedio. Dopo l'ictus, i roditori mostrano deficit nei movimenti delle zampe utilizzati per gestire la pasta durante il consumo. In un modello di lesione del midollo spinale, i modelli di manipolazione dei cereali, incluso il contatto con la sega, i movimenti del polso e il contatto con le cifre, sono alterati.
Simile al raggiungimento di compiti nei roditori, la tavola Brinkman modificata può essere utilizzata per testare la destrezza della mano nei primati non umani. In questo test, le scimmie afferrano i pellet di cibo posti in fori su una tavola angolata. A seguito di una lesione del midollo spinale che compromette l'uso di un braccio, il numero di pellet recuperati dalla mano interessata diminuisce e non migliora nel tempo. Al contrario, dopo un ictus nella corteccia motoria, il numero di pellet recuperati dalla mano interessata inizialmente diminuisce, ma migliora nel tempo.
Hai appena visto l'introduzione di JoVE al raggiungimento delle attività. Questo video ha coperto i principi e i correlati neurali associati all'uso esperto degli arch, il protocollo generale per condurre test di raggiungimento e alcuni esperimenti che utilizzano la valutazione della destrezza degli agli anni in modelli di lesioni cerebrali o del midollo spinale. Come sempre, grazie per aver guardato!
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Disclosures
Nessun conflitto di interessi dichiarato.
