المهمة البسط مقبض: أسلوب شبه الآلي لتقييم الدالة فوريليمب في الفئران

Published 9/28/2017
0 Comments
  CITE THIS  SHARE 
Behavior
 

Summary

ويصف هذه المخطوطة مهمة شبه إليه التي يوضحها البسط في الفئران. الفئران التوصل إلى فهم وسوبيناتي مانيبولاندوم كروية. الفئران يكافأ بيليه إذا كانت زاوية تشغيل تتجاوز معيار تعيينها من قبل المستخدم. ويزيد هذه المهمة الإنتاجية، حساسية للإصابة، والموضوعية مقارنة بالمهام التقليدية.

Cite this Article

Copy Citation

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

Please note that all translations are automatically generated.

Click here for the english version. For other languages click here.

Abstract

المهام التي تقيس بدقة المهارة في نماذج حيوانية بالغة الأهمية لفهم وظيفة اليد. المهام السلوكية الفئران الحالية قياس المهارة إلى حد كبير استخدام تحليل أشرطة الفيديو من التلاعب بالوصول إلى أو الغذاء. بينما هي سهلة لتنفيذ هذه المهام وهي قوية عبر نماذج المرض، وذاتية وشاقة المجرب. أتمتة المهام التقليدية أو إنشاء مهام جديدة مؤتمتة يمكن إجراء المهام أكثر كفاءة وموضوعية، والكمية. منذ الفئران أقل البارع من الرئيسات، وسط عصبية إصابة النظام (CNS) ينتج العجز أكثر مكرا في المهارة، ومع ذلك، البسط الغاية أثرت في القوارض وحاسما لجهة الدالة في المقدمات. ولذلك، قمنا بتصميم مهمة شبه الآلي الذي يقيس فوريليمب البسط في الفئران. يتم تدريب الفئران للوصول إلى، وإدراك مانيبولاندوم على شكل مقبض الباب وتتحول مانيبولاندوم في البسط الحصول على مكافأة. الفئران ويمكن اكتساب المهارة داخل 20 ± 5 أيام. أثناء الجزء المبكر من التدريب يشرف على درجة عالية، وكثير من التدريب يتم دون إشراف مباشر. المهمة موثوق وتكاثر يلتقط العجز خفية بعد الإصابة ويظهر الانتعاش الوظيفية التي تعكس بدقة منحنيات الانتعاش السريرية. ويقوم تحليل البيانات بالبرمجيات المتخصصة من خلال واجهة مستخدم رسومية التي هي مصممة لتكون بديهية. كما نوفر حلولاً للمشاكل المشتركة التي تواجه أثناء التدريب، وإظهار أن التصحيحات الطفيفة للسلوك في بداية التدريب تنتج اقتناء موثوقة من البسط. وهكذا تنص المهمة البسط مقبض تقييم كفاءة وكمية حركة الحرجة للبراعة في الفئران.

Introduction

فقدان المهارة بعد إصابة الجهاز العصبي أو المرض يقلل إلى حد كبير الاستقلال ونوعية الحياة بالنسبة للأفراد المتضررين 1،2،،من34. وهكذا، براعة تدبير نتائج هامة لفهم العلوم العصبية إصلاح وإعادة تأهيل أيضا الأسس السيطرة العصبية للحركة والتعلم الحركي. تقليديا، المهام اليدوية مثل بيليه واحد الوصول إلى والتلاعب المعكرونة، وايرفين، باتيس، ومقياس فوريليمب بريسناهان (آب) قد استخدمت لتقييم المهارة في الحيوانات، وعلى وجه التحديد القوارض 5و 67. وقد أصبحت شعبية هذه المهام سبب وقتهم الحصول على الحد الأدنى من المهام. ومع ذلك، فالنوعية في طبيعتها، وشاقة المجرب، وفي بعض الأحيان، غير مبال بضعف وظيفي بعد الإصابة بالعجز خفية 5،7،،من89. هذه القيود المفروضة على المهام التقليدية قد حفزت تطوير مقاييس كمية أكثر من وظيفة الحركة في الحيوانات، وعلى وجه التحديد، التوصل إلى فوريليمب.

وهناك العديد من المزايا لأتمتة المهام، إلا وهي الموضوعية وزيادة الإنتاجية، وانخفاض تحليل الوقت. المهام المؤتمتة الجديدة توفر مقياسا أكثر حساسية لتقييم المهارة بعد الإصابة من المهام التقليدية 8،10. وبالإضافة إلى ذلك، أنها تسمح للتدريب التكيفية والاختبار الذي يكيف التدريب واختبار صعوبة في أداء الحيوان. وأخيراً، المهام المؤتمتة تولد كميات كبيرة من البيانات، والتي توفر مزايا اثنين. أولاً، زيادة في البيانات داخل محاكمة وفي عدد المحاكمات يزيد القوة الإحصائية للدراسة. وثانيا، أنه يعطي علماء الأعصاب مجموعة بيانات أكبر لدراسة التعلم الحركي، والتدريب، وتعويض أكثر قوة من خلال تحليل المعلومات الحركية والحركية 11منها.

لقد حاولت عدة مجموعات في أتمتة المهام التقليدية. يمكن استخدام كاميرات عالية السرعة لجمع البيانات الحركية من المهام مثل بيليه واحد الوصول إلى المهمة 12. استخدمت الافيرداشفيلي وويشاو كاميرات عالية السرعة لالتقاط التوصل إلى الحركات وتحليل حركات أرقام باستخدام البرمجيات قياس الإطار حسب الإطار الحركة "ذروة موتوس" 13. بيد أن هذا البرنامج لا تحدد الأرقام باستخدام الحواسيب، بل بدلاً من ذلك يتطلب المجرب لرقمنة النقاط تتحرك بالمؤشر. بالإضافة إلى ذلك، استخدمت بعض المهام بالاقتران مع مغذيات واقفاص لأتمتة عملية التدريب 14،،من1516.

واستخدمت المجموعات الأخرى أجهزة استشعار القوة، فضلا عن كاميرات عالية السرعة لتقييم التعديلات المكانية والقوة في فوريليمب المهرة التوصل إلى استخدام المعكرونة التلاعب، بينما البعض الآخر قد تصميم المهام لالتقاط الحركات أكثر تعقيداً 17. واحد هذه المهمة هي مهمة الوصول إليها وسحب يستخدم جهاز روبوتية الثلاث قدرا من الحرية لالتقاط حركة مستو والتناوب من الفئران فوريليمب حركات 18. وهذا له مزايا في التمكن من قياس الحركية من الحركات ولكن مع زيادة في التعقيد والتكلفة.

هنا، علينا أن نظهر مهمة شبه الآلي فوريليمب أن التدابير البسط في الفئران 8. فوريليمب البسط هو تناوب مخلب من النخيل وصولاً إلى النخيل. البسط هو علامة ممتازة للدالة المسالك corticospinal وحركة ذات صلة سريرياً في البشر ما مطلوب لصحيفة يعيشون الأنشطة 8،،من1920. وبالإضافة إلى ذلك، البسط شديدة الحساسية للإصابة والمنظمة، لا سيما عند مقارنته ببيليه واحدة تصل إلى 8. المهمة البسط، وضعت بتعاون بين معهد الأبحاث الطبية بيرك وجامعة تكساس في دالاس، تدابير حركة دورانية في الطائرة الأفقي 8،10. يتم وضعها في مربع سلوكية (الشكل 1A) الفئران ومدربون للقيام بالحركات الثلاث (الشكل 1B): الوصول إلى من خلال فتحه مستطيلة الشكل؛ فهم مانيبولاندوم كروية؛ سوبيناتي بزاوية معينة.

مهمة السلوك يسيطر عليه برامج الكمبيوتر (الشكل 1). البرنامج المسيطر يرسل تعليمات لمتحكم متصل للسيارات-ميضعه والتشفير الضوئية، والمتكلم، والتغذية. متحكم دقيق وصلاتها المحيطية هي المشار إليها كمربع متحكم دقيق. معلومات التدفقات من التشفير الضوئية، إلى متحكم دقيق، ثم الكمبيوتر، وثم العودة إلى متحكم دقيق. إذا كان البرنامج المسيطر أشارت إلى متحكم دقيق أن المحاكمة كانت ناجحة، مشغلات متحكم دقيق وحدة التغذية الاستغناء عن بيليه. في بداية كل دورة، التبديلات البرنامج المسيطر المعلومات المرحلة إلى متحكم دقيق، التي توجه السيارات-ميضعه لوضع المقبض على المسافة في المرحلة محددة من الفتحة. يمكن أيضا تشغيل السيارات-ميضعه يدوياً باستخدام مفاتيح الأسهم الموجودة على السيارات-ميضعه. أداة ترميز الضوئية سجلات البيانات في التغييرات 100 هرتز والتدابير في زاوية. يتم تخزين كافة البيانات في تنسيق ثنائي.

يستخدم المجرب مراحل متتابعة التدريب داخل البرنامج لتدريب الفئران من التعود على سوبيناتينج بمعدل النجاح وزاوية محددة سلفا. خلال التعود، يوضع مانيبولاندوم مقبض داخل الإطار الفتحة بدون أي ثقلاً. بعد أسبوع تدريب تحت إشراف كبير، يربط المقبض مع مكافأة الفئران ويبدأ تحول مقبض الباب بشكل مستقل. مرة واحدة الفئران قادرة على تشغيل بشكل مستقل، المقبض هو تراجع إلى 1.25 سم 0.25 سم زيادات حتى يمكن تشغيل الفئران بشكل مستقل في 1.25 سم. ثقل موازن ثم أضيف بزيادات 1 غ من الجيل الثالث 3g للتدريب الآلي زاي 6 مراحل تدريب الحيوان سوبيناتي مقبض في 6 ز تصل إلى 75 درجة. هذه المرحلة من التدريب إلى حد كبير غير خاضعة للرقابة؛ وبمجرد اعتماد الفئران المهمة بشكل سليم (مناقشتها أدناه)، ما زالت سوبيناتي بشكل صحيح. اكتمال تدريب عند الجرذان سوبيناتي 75 درجة بمعدل نجاح (بلغ معدل) 75% 8. هنا، يمكننا وصف بروتوكول نموذجي تدريب وتقديم حلول للمشكلات الشائعة التي واجهناها. نحن إثبات تقدم الفئران الناجحة والتمثيلية من خلال بروتوكول التدريب، وإظهار أنه يمكن تعديل المهمة لإظهار ضعف وظيفي مع العجز خفية أو أشد.

Protocol

يصف هذا البروتوكول إنشاء المهمة وإنشاء يعيشون وتغذية الأوضاع، فضلا عن تدريب الحيوانات، واختبار الحيوانات بعد الإصابة وتحليل البيانات السلوك. يتم وصف الخطوات الأربع لتدريب الحيوانات كذلك: التعود ورابطة مكافأة، موازنة التدريب، والتدريب لمعيار تشغيل زاوية. وقد أقر جميع التجارب على الحيوانات IACUC للطب وايل كورنيل، وجامعة تكساس في دالاس.

1-"الإعداد حتى المهمة"

  1. تصميم مربع سلوكية المصنوعة من البلاستيك واضحة أن التدابير 150 مم من 200 ملم طويلة بطول 250 ملم.
    ملاحظة: هنا، الفتحة المستطيلة 14.2 مم بارتفاع 25.4 مم. مانيبولاندوم مقبض للقطر 9.5 ملم مع الميثاكريليت وقد توقف اثنين التي تقيد البسط لأقل من 100 درجة. كل من هذه المعلمات تم اختبارها والأمثل للعجز الموضحة في قسم النتائج. يرد في الشكل 1 ألف مربع السلوكية ومانيبولاندوم-
  2. مربع متحكم بالاتصال بالكمبيوتر. ما يصل إلى أربعة متحكم دقيق يمكن توصيل مربعات لكل كمبيوتر-
  3. لتبدأ المهمة، استخدم برامج التحكم ( الشكل 1). جهاز
    1. حدد المقبض للتحكم. إدخال اسم الموضوع في " هذا الموضوع " الميدانية. اختر المرحلة للتدريب تحت " مرحلة " القائمة المنسدلة.
      ملاحظة: يملي المراحل ثلاث معلمات لكل محاكمة: " "ضرب النافذة"، " " "ضرب عتبة"، " و " العتبة الأولى. " يعرف ضرب التوصل إلى زاوية معيار ضمن فترة محددة من الوقت. " "ضرب النافذة" " يشير إلى الوقت المخصص لحيوان للبدء في محاكمة والوصول إلى زاوية المعيار. " "ضرب عتبة" " الزاوية معياراً لمحاكمة ناجحة. " "العتبة الأولى" " هي زاوية معيار للشروع في محاكمة وضرب النافذة؛ يشير هذا إلى بدء تشغيل. يمكن رؤية المزيد من المعلومات حول المراحل أدناه تحت المقطع " تدريب الحيوانات. "
    2. انقر فوق " ابدأ " لبدء الدورة التدريبية. انقر فوق " آر " يدوياً تغذية الحيوان و " وقف " لوقف الدورة التدريبية-
      ملاحظة: التغذية اليدوية يجب استخدامها للحفاظ على الاهتمام بهذه المهمة وهو وصف بالتفصيل في القسم 3. بعد وقف الدورة، سيتم حفظ بيانات جلسة العمل على محرك الأقراص c:.

2. المعيشة وظروف التغذية

  1. استخدام الكبار إناث الفئران "سبراغ داولي" (175-200 غ). ضوء الفئران البيت معا في أقفاص القياسية مع الظلام عكس ح 12/12 ح دورة. القيام بجميع عمليات التدريب والاختبار أثناء دورة الظلام مع الأضواء خافتة.
    ملاحظة: يتم استخدام إناث الفئران لأنها أسهل لتدريب 21. هنا استخدمت سبراغ داولي لأنها سلالة شائعة المستخدمة في التدريب الحركي، وهو سلالة الغالبة الوراثي. ومع ذلك، نظراً لطبيعة المهمة (ثقل موازن، اتجه زاوية المعيار، المسافة إلى مقبض الباب، ومقبض الباب نفسه) قابل للتعديل هذه يمكن بسهولة تعديل لسلالات مختلفة وأكبر (مثل الذكور) أو الفئران الصغيرة (مثل ويستار).
  2. للأيام الخمسة الأولى من الدراسة، وتعطي الجرذان حوض كاملة بالإضافة إلى حبيبات بنكهة الشوكولاته، ومغذيا بصورة كاملة لمدة خمسة أيام. بعد اليوم الخامس، الغذاء-تقييد الفئران إلى 85% على منحنى الوزن الطبيعي-
  3. بعد أن بدأت التقييد الغذائي، وتغذية الفئران 7.5 غ حبيبات الشوكولاته (ضبط لأعلى أو لأسفل للحفاظ على نسبة 85 في المائة وزن المصححة بحسب العمر) في جميع أنحاء تدريبهم بأكملها. إذا لم تتلق الفئران 7.5 غ حبيبات الشوكولا في دوراتها التدريبية، تكملة تشاو ويثستاندارد بعد الدورة النهائية-
    ملاحظة: التغذية في نهاية الأسبوع libitum الإعلانية مع تشو القياسية حتى مساء اليوم الأحد، ثم الغذائية تحرم بين عشية وضحاها. عند إجراء عملية جراحية أو التدخلات الأخرى الغازية، تسمح الغذاء libitum الإعلانية على الأقل ثلاثة أيام قبل وبعد ذلك لمدة ثلاثة أيام بعد هذا الإجراء (تبعاً لأوقات الانتعاش) قبل وضع الفئران في التقييد الغذائي مرة أخرى.

3. التدريب الداخلي

ملاحظة: نظرة عامة التدريب الداخلي هو مبين في الشكل 3 ألف. في جميع أنحاء البروتوكول، تدريب الفئران مرتين يوميا، مرة في الصباح ومرة واحدة في فترة ما بعد الظهر. الانتظار على الأقل 3 ح بعد الجلسة الصباحية قبل بدء جلسة بعد الظهر-

  1. التعود
    ملاحظة: التعود ويهدف للتعرف الفئران مع مربع الاختبار والمناولة.
    1. بسحب مقبض الجهاز تماما بضغط مفتاح السهم إلى الأسفل على ميضعه السيارات-
    2. مكان الفئران في مربع السلوكية ل 15 دقيقة
    3. بعد 15 دقيقة في المربع، التعامل مع كل الفئران في الأيدي لخمسة دقيقة على الأقل للتعرف على الفئران المجرب.
    4. كرر هذه العملية لمدة خمسة أيام-
  2. رابطة مكافأة
    ملاحظة: الهدف تدريب الفئران لإقران تحول مقبض الباب بمكافأة غذاء. يتوقع أن تنفق طول الدورة الكاملة 30 دقيقة على المهمة خلال المرحلة الرابطة مكافأة للتدريب. فتح البرنامج
    1. وإدخال اسم الفئران. مهدت الطريق " K1: "تشكيل مقبض الباب"-لا بكرة. "
      ملاحظة: هذا بتعيين المسافة مانيبولاندوم بعيداً عن الفتحة في سم 0.0، " Init. ثريش. " في 3°، " ضرب ثريش. " في 5 درجات، و " ضرب النافذة " في 2 s. وهذا يسمح للفئران لإطعام ما دام الفئران يتحول مقبض الماضية 3 درجات. " ضرب النافذة " ستبقى في 2 s طوال التدريب.
    2. وضع الفئران في خانة السلوكية واضغط " ابدأ " لبدء الدورة.
    3. تعريف
    4. الفئران للحوض الصغير مكافأة بالاستغناء عن حبيبات 2-3 في وقت واحد، والتنصت على الجانب من مربع حيث يقع الحوض الصغير مكافأة. الاستغناء عن الكريات باستخدام زر التغذية اليدوية-
    5. مجرد الفئران يعرف موقع المكافأة، يدوياً الاستغناء عن بيليه 1 عندما الفئران أمام الفتحة-
    6. الفئران مرة ينتقل إلى الفتحة تحسبا لمكافأة بيليه، شرط الفئران للتفاعل مع مانيبولاندوم.
      1. مطالبة الفئران للدخول عن طريق وضع بيليه أغذية 45 ملغ قرب مانيبولاندوم، أو بواسطة تطبيق الغبار بيليه مباشرة إلى مانيبولاندوم، يسمح لها بالوصول، وفهم أنها. إذا الفئران يتحرك بعيداً عن الفتحة، انقر على المربع قرب مانيبولاندوم لإعادة توجيه اهتمامها.
        ملاحظة: إذا كانت الفئران قد لمست المقبض مع مخلب التوصل لها، البرنامج تغذية الفئران. أي التفاعلات التي لا تشمل استخدام الكفوف (أي عض، الاشتمام مانيبولاندوم) غير صحيحة، ولا ينبغي أن تكافأ.
    7. حالما يبدأ الفئران لمس مقبض الباب مع مخلب المرجوة والحصول على مكافأة 10 مرات متتالية في سم 0.0، استخدم مفتاح السهم إلى الأسفل على السيارات-ميضعه ( الشكل 1A) التراجع عن مانيبولاندوم واسطة 0.25 سم. كرر هذا سم 0.25 في زيادة حتى 1.25 سم بعيداً عن الفتحة مانيبولاندوم-
    8. الصحافة " وقف " بعد 30 دقيقة لإنهاء الجلسة-
    9. تواصل رابطة مكافأة حتى الفئران سوبيناتيس مانيبولاندوم مع مخلب المطلوب عند 1.25 سم بعيداً عن الفتحة ( الشكل 1B).
    10. بمجرد اكتمال الفئران 2 دورات متتالية سوبيناتينج مانيبولاندوم، واسترداد مكافأة بيليه، يبدأ التدريب ثقلاً.
  3. موازنة التدريب لتدريب الفئران سوبيناتي ثقلاً 6 ز.
    1. مكان الجيل الثالث ثقلاً على مانيبولاندوم عن طريق إرفاق الرابط في نهاية ثقل موازن إلى نقطة على شكل L المرفق على مانيبولاندوم. تغذية السلسلة ثقل موازن من خلال البكرة حتى توقف ثقل موازن بحرية-
    2. البرمجيات المفتوحة وإدخال اسم الفئران. مهدت الطريق " K2: "تشكيل مقبض" البكرة.-"
      ملاحظة: هذا بتعيين المسافة مانيبولاندوم بعيداً عن الفتحة عند 1.25 سم، " Init. ثريش. " في 3°، " ضرب ثريش. " في 5 درجات. سوف تظل المسافة مانيبولاندوم عند 1.25 سم من هذه النقطة إلى الأمام.
    3. وضع الفئران في خانة السلوكية واضغط " ابدأ " لبدء الدورة.
    4. الصحافة " وقف " بعد 100 + التجارب الناجحة. وبمجرد الانتهاء من الفئران 2 دورات متتالية من 100 + تجارب ناجحة، زيادة الوزن من ز 1 بعد نهاية الدورة. زيادة الوزن من الجيل الثالث 3g إلى 6 ز، خلال الدورات اللاحقة-
    5. للانتقال إلى الخطوة 3، 4 بعد جلسات متتالية 2 من البسط في ز 6 و 100 + التجارب الناجحة-
      ملاحظة: يستغرق في متوسط 6 جلسات (3 أيام) العمل حتى من الجيل الثالث 3g إلى 6 زاي اعتبارا من موازنة التدريب، لا بد أن يحصل على مكافأة حركة البسط الصحيح ويحصل على شكل حركة البسط غير صحيحة خارجاً. دليل مرئي وشرح حول النموذج البسط الصحيحة وغير الصحيحة، الرجاء الرجوع إلى الشكل 2-
  4. التدريب بالأساس
    ملاحظة: تذكر أن تواصل حركة البسط الصحيح الشكل. مرة أخرى، تشير إلى الرقم 2 لدليل مرئي على حركة البسط تصحيح/غير صحيحة وكيفية التخفيف من البسط غير صحيحة. تدريب على الفئران سوبيناتي لمعايير خط الأساس؛ هنا، وهذا 75 درجة مع ثقلاً ز 6 بمعدل نجاح من 75% أو أعلى.
    1. وضع ثقلاً ز 6 على مانيبولاندوم-
    2. البرمجيات المفتوحة وإدخال اسم الفئران. مهدت الطريق " KSB4: "مقبض التدريب المتوسط 75 كحد أقصى" "
      ملاحظة: يعين هذا " Init. مناقشة. " في 5°، " ضرب عتبة الحد الأدنى " في 15°، و " أقصى حد ضرب " في 75°. وهذا ما يسمى " التكيفية " مرحلة التدريب، مما يعني زيادة العتبة كالجرذان ' يحسن الأداء s. " KSB4 " المرحلة، أولاً يتم تعيين العتبة إلى الدورة السابقة ' s العتبة النهائية. إذا تم تشغيل لا الدورة السابقة في هذه المرحلة، يتم تعيين العتبة إلى عتبة الحد الأدنى من 15 درجة. بعد المحاكمات الأولى 10 للدورة، ويحسب العتبة كما الوسيط للذروة زوايا في التجارب 10 السابقة. وهكذا، العتبة مختلفة لكل محاكمة ويعتمد على الفئران ' s الأداء في المحاكمات السابقة.
    3. وقف الدورة بعد 30 دقيقة
    4. متابعة التدريب باستخدام مرحلة التكيف حتى زاوية ذروة متوسط درجات 75 أو أكبر. بعد ذلك، انتقل إلى الخطوة 3، 5. وهذا يحدث عادة بعد حوالي 10 أيام أو 20 دورة.
  5. التقييم الأساس لتسجيل أربعة خطوط متتالية
    1. ضع ثقلاً ز 6 على مانيبولاندوم-
    2. البرمجيات المفتوحة وإدخال اسم الفئران. مهدت الطريق " K27: 75 درجة. " هذا بتعيين " الحرف الأول. مناقشة. " في 5 ° و " ضرب عتبة في 75°.
    3. الصحافة " وقف " بعد 30 دقيقة أو المحاكمات 100، أيهما يأتي أولاً، إنهاء الجلسة-
    4. أن يستمر هناك أربعة خطوط على التوالي بنسبة نجاح 75% أو أعلى-

4. تقييم ما بعد الإصابة

  1. البرمجيات المفتوحة وإدخال اسم الفئران. مهدت للمرحلة ثابتة نفسها كاختبار الإصابة ما قبل الأساس. هذا سوف تحتفظ بنفس المعلمات المستخدمة لخط الأساس-
  2. الصحافة " ابدأ " وتشغيل الدورة حتى الدقيقة 30
    ملاحظة: قد تكون المشاركة منخفضة بعد الإصابة. وهذا يمكن علاجه باستخدام الدليل تغذية زر أو وضع بيليه مكافأة قرب مانيبولاندوم لإغراء الفئران للانخراط مع مانيبولاندوم.
  3. تكرار الاختبار مرة واحدة في أسبوع في فترات أسبوعية حتى تم التوصل إلى الطول المطلوب لتقييم مرحلة ما بعد الإصابة.
    ملاحظة: هنا، يمكننا تقييم الأداء بعد إصابة كل أسبوع لمدة ستة أسابيع-

5. تحليل بيانات

ملاحظة: يتم حفظ البيانات إلى موقع افتراضي على محرك الأقراص c: لكمبيوتر. استولت على 100 هرتز خلال الإطار ضرب البيانات وتخزينها في تنسيق ثنائي. هنا، تم تحليل البيانات باستخدام برنامج مخصص، تسمى المهارة. يرجى البريد الإلكتروني الدكتور جيسون الكرمل للحصول على هذه البرمجيات الحرة-

  1. "المهارة المفتوحة" وانقر " القياسية. "
  2. حدد موقع الدليل حيث يتم البيانات الفئران وحدد المجلد الذي تريده.
  3. بعد تحديد الدليل، حدد على الفئران للتحليل-
  4. انقر فوق " تبقى " أو " تجاهل " الاحتفاظ أو تجاهل الملفات التي تكون غير كاملة أو تحتوي على أية بيانات.
    ملاحظة: هناك أوقات عندما يتم بدء دورات استخدام المعلمات خاطئ وتدريب المرحلة، وبينما توقفت فورا، لا يزال يتم إنشاء ملف. يجب أن يتم تجاهل أثناء تحليل هذا الملف. هناك أيضا حالات، لا سيما حادة بعد الإصابة، عندما يقوم حيوان لا محاكمات بسبب الإصابة بهم أو محاكمات قليلة جداً. يجب أن يبقى ملف لهذه الدورات، لأنها عبارة عن تمثيل لأدائها. عندما يتم الاحتفاظ بملف مع لا محاكمات ناجحة، نان يوضع في المكان المناسب للمتغيرات المحسوبة.
  5. اختر ما إذا كنت تريد إضافة تعليق توضيحي التجربة الآن أو في وقت لاحق؛ إذا " "الحواشي الآن" " هو المحدد، سيتم فتح نافذة جديدة. اكتب في " "اسم التجربة"، " " "أسماء المجموعات"، " " "بيانات الحدث"، " و " "العدد الإجمالي لأسابيع" " في التجربة.
  6. تعيين المواضيع إلى مجموعة-
  7. إدخال عدد جلسات عمل البيانات في كل نقطة في الأسبوع أو وقت. فصل دورات الإدخال بمسافة، وتأكد من عدم وضع مسافة بعد آخر رقم أي (1 1 1 1)-
  8. إدخال التسميات النقطة الزمنية. فصل عناوين الإدخال بمسافة، وتأكد من عدم وضع مسافة بعد آخر تسمية أي (Wk3 Wk1 Wk2 من قبل)-
  9. تحديد وقت وقوع الحدث؛ وسوف يظهر خيار لحفظ الدورة التحليل. انقر فوق " نعم " لإنقاذ الدورة التحليل.
  10. سوف تظهر لمحة عامة عن البيانات المشروح وأوناننوتاتيد. وهذا يعطي الخيار لرسم البيانات.
  11. البيانات أوناننوتاتيد، انقر فوق " "موضوع الرسم البياني" " الأرض موضوعا فردية أو " "مواضيع الرسم البياني" " الأرض جميع المواضيع في نفس الرسم البياني.
  12. لتحليل المشروح، انقر فوق " الأرض " الأرض التجربة.
  13. لكل المشروح وأوناننوتاتيد، انقر فوق سهم القائمة المنسدلة للحصول على قائمة متغيرات رسم. انقر فوق المتغير لعرض المؤامرة.
  14. انقر فوق تصدير لتصدير الرسم البياني و/أو البيانات المقترنة بالرسم البياني-

Representative Results

في بداية التدريب، تنفق المجرب المزيد من الوقت على مهمة تشكيل سلوك الفئران. كمنتسبين الفئران الفئران البسط مع مكافأة، الأيدي على إنقاص الوقت (الشكل 3A). خلال التعود ورابطة مكافأة، وموازنة التدريب، وطول الدورة الكاملة (30 دقيقة) ينفق على المهمة. بيد بعد هو سوبيناتينج فأر بوزن ز 6، الوقت على المهام تدريجيا يقلل إلى حوالي 15 دقيقة كما يزيد من زاوية البسط في الفئران. وأخيراً، عندما يصل الفئران إلى خط الأساس، الوقت على المهام كحد أدنى؛ المجرب يحتاج فقط إلى وضع الفئران في المربع السلوكية وبدء تشغيل البرنامج. الحد الأقصى لعدد من الفئران مجرب يمكن العمل في وقت واحد اثنين من الفئران خلال جمعية مكافأة، والفئران الأربعة خلال موازنة التدريب والتدريب لخط الأساس، وكما أن هناك العديد من الفئران مربعات أثناء تقييم خط الأساس، واختبار ما بعد الإصابة. في المتوسط، 75% من الفئران (n = 56) الحصول على هذه المهمة.

بعد الفئران البسط المقترنة مكافأة، هناك تطور إيجابي في زاوية البسط في الفئران (الشكل 3B). في الشكل 3B، تقدم الفئران من الجيل الثالث 3g لموازنة ز 6 من يوم 3 إلى يوم 7. وبعد موازنة التدريب، كان هناك فترة قصيرة من التدريب التكيف من يوم 7 إلى يوم 9، أثناء الاستلقاء الذي ارتفع من 26 إلى 30 درجة. لأنه لم يكن هناك الكثير من التغيير، كان يعمل عتبة ثابتة من يوم 9 إلى 18. وخلال هذه الفترة، الفئران باطراد من 30 درجة إلى 75 درجة في 8 أيام. وهناك تقلب اليومية طوال التدريب، وعلى وجه الخصوص، أيام 12 و 14. ولكن عموما، أن هناك اتجاها تصاعدياً في زاوية الاستلقاء. بنهاية يوم 17 بعد التعود، الفئران قد سجلت في الأساس الأول، وأربع دورات في وقت لاحق، فإنه انتهى تقييم خط الأساس. من التعود على تسجيل خط الأساس الرابع، يأخذ بروتوكول التدريب في متوسط 20 ± 5 أيام.

عرض تقدم غير ناجحة هو حين عرض تقدم مثالي من خلال بروتوكول التدريب مهم، على قدم المساواة الهامة (الشكل 4). في الشكل 4A، يظهر خط برتقالي فأر أن يكمل بنجاح البروتوكول، يظهر الخط الأزرق هو جرذ غير ناجحة، وإظهار خطوط رمادية الفئران نجاح ستة أخرى. الفئران نجاح التوصل إلى خط الأساس في 15 ± يوما 0.6 (n = 7). يستخدم الفئران نجاح الممثل فهم 01:00 ص، بينما يستخدم الفئران غير الناجحة فهم 03:00 ص. إقران كل الفئران المقبض بمكافأة في 2 يوما. وباﻹضافة إلى ذلك، إظهار كلا الفئران تقدم زاوية (الشكل 4 أ) البسط مماثلة في الأيام الأربعة الأولى بعد إضافة ثقل موازن. ومع ذلك، بعد هذه النقطة، يبدأ الفئران ناجحة لكسر بعيداً عن الفئران غير ناجحة. هذا فهم غير ناجحة للفئران غير قادر على تصحيح قبل هذه النقطة (انظر الشكل 2).

للفئران ناجحة، هناك ارتفاع حاد في زاوية البسط الذي يبدأ في الهضبة بين 50 و 60 درجة ولكن ثم يستأنف تسلق أكثر ثباتا نحو 75 درجة. ومع ذلك، للفئران غير ناجحة، هناك زيادة تدريجية أكثر في زاوية الاستلقاء. كما الفئران هضاب حوالي 20 درجة، يحصل دفعت الفئران إلى سوبيناتي أكثر من ذلك، ولكن في نهاية المطاف، فإنه يفقد الاهتمام في هذه المهمة، حتى مع التغذية اليدوية، وزاوية البسط إنقاص سرعة حوالي 15 يوما بعد انتهاء عملية تعود. بينما هناك انتعاش طفيف بعد 17 يوما بعد التعود، الفئران تناضل من أجل سوبيناتي أكثر من 25 درجة. إذا لم يتحقق فأر الأساس يوم 20، نعتبر هذا الجرذ غير ناجحة وإزالة الفئران من الدراسة.

بالإضافة إلى زاوية البسط، أحد القيام فحص البصري للطول الموجي البسط (الشكل 4 باء) للفئران الناجحة وغير الناجحة. عند القيام فحص البصري، علينا أن نبحث عن العديد من الخصائص الموجي: المنحدر من الخط، والكمون، والعدد الذري في الإطار الزمني للمحاكمة. منحدر الخط يحسب كمشتق المنحنى بين بداية المنحنى وذروة المنحنى. ويحسب زمن الوصول كالوقت بين بدء المحاكمة ومنحني عبور عتبة ضرب. وأخيراً، قمم يتم حسابها باستخدام المشتقة لإيجاد ماكسيما المحلية في إطار المحاكمة. سابقا، وجدنا هذا المنحدر من الخط، أو السرعة، وهو تدبير قوي من حركية البسط وحساس للعجز في الدقيقة 8.

في الثلث الأول من التدريب بعد بداية إلى سوبيناتي باستخدام 6 ز (الشكل 4 باء)، تظهر الفئران الناجحة (الشكل 4 باء1) الموجي واحدة مع ذروة قرب 20 درجة، بينما الفئران غير الناجحة (الشكل 4 باء2 ) يظهر بدوره مزدوجة، أو قمم اثنين، مع ذروة الأولى قرب 10 درجات والذروة الثانية قرب 5 درجات. في الثلث الأوسط للتدريب (الشكل 4)، يبين الفئران الناجحة (الشكل 41) زيادة في زاوية الذروة من 20 درجة إلى 50 درجة مع منحنى ذروة أكثر تحديداً، واحد. الفئران غير الناجحة (4 الرقم2)، وفي الوقت نفسه، زيادة في زاوية الذروة إلى 20 درجة يظهر فقط هامشية لكن تحسنت في شكلها؛ الآن فإنه يستخدم فقط دورة واحدة. بواسطة الثلث الأخير من التدريب (الشكل 4)، يظهر الفئران الناجحة (الشكل 41) الموجي واحد واضح جداً مع ذروة بلغت حوالي 65 °، مقابل الفئران غير الناجحة (الشكل 42) مع زاوية ذروة من 20 لكن الآن مع ذروة إضافية في 2 درجة ثانية من 15°. وهذا مؤشر جيد آخر أن الفئران مع تزايد صعوبة التدريب، غير قادر على تصحيح ما فهم 03:00 ص، و بدورها، غير قادر على سوبيناتي بشكل صحيح. حتى لو لم يكن استبعادها من الدراسة هذا الجرذ ويمكن أن تؤدي في نهاية المطاف تصل إلى 75 درجة، ستبقى أسئلة حول ما إذا كان البسط الحقيقية مقابل البسط مع التعويض.

وأخيراً، يكشف مهمة البسط العاهات الوظيفية بعد أنواع متعددة من الإصابات، بما في ذلك آفة قطع المسالك كورتيكوسبينال، المسار الرئيسي للحركة التطوعية في الناس، والآفة اللحاء موتور فوريليمب يقوم بحقن endothelin (الرقم 5) 8،10،22. الفئران في المجموعة بيراميدوتومي (الأرجواني، n = 8) تم تدريبهم على سوبيناتي على الأقل 75° في ز 6 بمعدل نجاح من 75% أو أعلى، بينما الفئران في المجموعة الآفة القشرية (ن الخضراء، = 10) تم تدريبهم على سوبيناتي 60° في ز 7.5 في 75% أو ما فوقها. وأظهرت الفئران في كلتا المجموعتين انخفاضا حادا في معدل النجاح بعد الإصابة (الشكل 5A). وانخفض معدل النجاح للفئران في المجموعة بيراميدوتومي من 90% ± 2% إلى 14% ± 8%. من يرغب، يمثوانخفض معدل سيس للفئران مع الآفة القشرية من 76% ± 1% إلى 10% ± 3%. قبل الأسبوع 6، كلا الفريقين كانت لا تزال البصر: مجموعة بيراميدوتومي بلغ 34% ± 11% بينما بقيت مجموعة الآفة القشرية في 16% ± 7%. أما بالنسبة لزاوية البسط، تظهر كلتا المجموعتين انخفاضا من قبل إلى ما بعد الإصابة (الشكل 5 (ب)). وكان الفريق بيراميدوتومي سبب البسط الأساس معيار مختلف الزوايا، زاوية البسط قبل إصابة أعلى (± 85° 2.9°) من مجموعة الآفة القشرية (± 67° 0.52°). مجموعة بيراميدوتومي انخفضت إلى 38° ± 10° بينما المجموعة الآفة القشرية وانخفض إلى 27° ± 2.9 درجة.

Figure 1
رقم 1: وصف مهمة البسط. (أ) الفئران يتم وضعها في صندوق زجاجي مع فتحه من خلالها يصل إلى ويمسك مقبض الباب الذي يجب تشغيل في البسط. مقبض الباب قد توقف اثنين لمنع زوايا البسط أكبر من 100 درجة. كما أن لديها المقبض بكرة مع موازنة؛ وهذا يخلق عزم الدوران الذي يجب التغلب على الفئران سوبيناتي. المقبض متصل بأداة ترميز بصري الذي يقيس زاوية بدقة درجة 0.25. هذا التشفير الضوئي متصلاً بمتحكم، الذي بدوره متصل بالكمبيوتر الذي يتحكم في هذه المهمة. الكمبيوتر إشارات إلى متحكم دقيق عند إلى مشغل الصوت--التغذية المرتدة والاستغناء عن بيليه من علبة التغذية إذا تحقق معيار نجاح. متحكم دقيق يتحكم أيضا ميضعه السيارات موقفها بين 0 و 1.25 سم تمليه مرحلة تدريب مجموعة من الكمبيوتر. (ب) الفئران ينفذ المهمة في ثلاث حركات متتالية: الوصول من خلال الفتحة، استيعاب المقبض مع فهم سلطة الموجودة في 01:00 ص، وسوبيناتينج. (ج) المقبض البسط مهمة يسيطر عليه برنامج حاسوبي لمراقبة. المجرب مدخلات اسم للموضوع واختار مرحلة التدريب، بينما يقوم البرنامج بتعيين المعلمات المطابقة. ويرد الموجي من البسط ناجح واحد للمحاكمة باللون الأزرق، بينما تظهر سلسلة التجارب الناجحة والفاشلة في الأخضر والأحمر، على التوالي. يتسم في محاكمة ناجحة ببرامج التحكم إذا كانت الزاوية البسط أكبر من عتبة ضرب ضمن الإطار الزمني المحدد، بينما يتم وضع علامة في محاكمة ناجحة إذا لم يكن. هذا البرنامج يتحكم مربع واحد. يمكن تشغيل البرامج الأربعة في نفس الوقت كل كمبيوتر. تم تعديل هذا الرقم من سيندوراكار et al.، 2017، نيوروريهابيليتيشن وإصلاح العصبية8. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

Figure 2
رقم 2: حركات البسط. الرسوم البيانية ووصف حركات البسط الصحيحة وغير الصحيحة المشتركة واجهت خلال بروتوكول التدريب. الحركات الصحيحة تسمح للبسط الحقيقية، بينما حركات غير صحيحة وتشمل الآليات التعويضية التي قد تحول دون البسط صحيحاً. وتشتمل على الحلول المقترحة لتصحيح حركات غير سليمة. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

Figure 3
الشكل 3 : بروتوكول التدريب- (أ) الفترة الزمنية القياسية. وهناك خمس فترات تدريبية تدوم حوالي 25 يوما في المجموع: التعود (5 د)، ورابطة مكافأة (1-3 د)، الوزن التدريب (3-4 د)، التدريب على خط الأساس (8-12 د)، وتقييم خط الأساس (د 2-4). نمط الخط في الخط الزمني يعين الوقت المطلوب المجرب لقضاء كل دورة على المهمة. كما تمضي بروتوكول التدريب، يقلل من الوقت على المهام. (ب) العام تطور القدرة الفئران سوبيناتي من جمعية مكافأة لتقييم خط الأساس. عموما، هناك تطور خطي إيجابية من الفئران نحو خط الأساس، ولكن كما لاحظ، هناك تقلب في الأداء الفئران في جميع أنحاء بروتوكول التدريب. بعد الوزن التدريب، هناك فترة تدريب التكيفية، حيث يتم تغيير عتبة زاوية البسط لمطابقة الأداء للفئران. هذا التدريب التكيفي يتبع نموذج عتبة ثابتة يتحقق الأساس الفئران. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

Figure 4
4 الرقم: اكتساب المهمة الناجحة وغير الناجحة- زاوية التدرج (A) من البسط طوال التدريب البروتوكول للفئران ثمانية، سبعة ناجحة والآخر غير ناجحة. أحد الفئران الممثل الذي يصل إلى المعيار الأساس (الناجحة، البرتقالي) والفئران لم تنجح واحدة (أزرق) تستخدم كدراسات حالة. في الأيام السبعة الأولى من التدريب بعد التعود، أظهرت كل الفئران الناجحة وتحقيق تقدم مماثل في زاوية البسط. بالتعود بعد 11 يوما، كان سوبيناتينج الفئران الناجحة 55 ° حين الاستلقاء الفئران غير ناجحة من 25 درجة مئوية. بعد 15 يوما بعد انتهاء عملية تعود، أظهرت الفئران الناجحة تقدم تصاعدي قوي، في حين انخفضت الفئران غير ناجحة في الأداء. في الثلث الأخير من التعود بعد انتهاء التدريب، وقد استقرت الفئران غير ناجحة في 30 ° بينما الفئران ناجحة كان سوبيناتينج 80 درجة. (ب) متوسط الموجي (الخط الأسود) مع فاصل ثقة 95% (البرتقالي للأزرق الناجحة، لغير ناجحة) للثلث الأول من التدريب بعد إضافة 6 ز من ثقل موازن. (B1) الجرذ ناجحة-ذروة واحدة حوالي 20°. (B2) فأر غير ناجحة-قمة مزدوجة مع العالمية كحد أقصى من 10°. (ج) متوسط الموجي (الخط الأسود) مع فاصل ثقة 95% (البرتقالي للأزرق ناجحة، لفاشلة) للثلث الثاني من التدريب بعد إضافة 6 ز من ثقل موازن. (C1) الجرذ ناجحة-ذروة واحدة في 45°. (C2) فأر غير ناجحة-نموذج محسنة مع ذروة واحدة قرب 20°. (د) متوسط الموجي (الخط الأسود) مع فاصل ثقة 95% (البرتقالي للأزرق الناجحة، لغير ناجحة) للثلث الأخير من التدريب بعد إضافة 6 ز من ثقل موازن. (D1) الجرذ ناجحة-وضوحاً ذروة واحدة في 65°. (D2) الجرذ غير ناجحة-قمة مزدوجة مع العالمية كحد أقصى في 20 درجة. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

Figure 5
الشكل 5:قوية > "حساسية المهمة" "نماذج مختلفة من الضرر". الفئران في المجموعة بيراميدوتومي (الأرجواني، n = 8) تم تدريبهم على سوبيناتي 75 درجة في 6 ز بمعدل نجاح من 75% أو أعلى، بينما الفئران في المجموعة الآفة القشرية (n الخضراء، = 10) تم تدريبهم على سوبيناتي 60 درجة في 6 ز 75% أو أعلى. البيانات المعروضة هي ± يعني الخطأ القياسي. (أ) نجاح معدل للآفة بيراميدوتومي مقابل الآفة القشرية. كلا النموذجين الإصابة وأظهر انخفاضا حادا في معدل النجاح من قبل إلى ما بعد الإصابة (الأسبوع الأول). انخفض معدل النجاح بيراميدوتومي من 0.90 ± 0.02 إلى 0.14 ± 0.08، بينما انخفض معدل النجاح للآفة القشرية من 0.76 ± 0.01. (ب) البسط زاوية بيراميدوتومي مقابل الآفة القشرية. كلا الفريقين تراجعا من قبل إلى ما بعد الإصابة: مجموعة بيراميدوتومي انخفض إلى 38.2 ° ± 10.1 ° بينما انخفضت مجموعة الآفة القشرية إلى 27.1 ° ± 2.9 درجة. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

Discussion

المهمة البسط مقبض يقيم البسط فوريليمب في الفئران باستخدام الأساليب الكمية وشبه الآلية. ولتحقيق هذه النهاية، يتحرك العديد من المعلمات المصممة لهذه المهمة، بما في ذلك محاذاة مقبض وتصميم مانيبولاندوم، ومعايير التدريب، على مدى عدة سنوات. لمحاذاة مقبض الباب، ونحن جربت مع ثلاثة تحالفات مختلفة من مقبض الباب فيما يتعلق بالفتحة: الجانب الأيسر من مقبض محاذاة مع الجانب الأيمن من الفتحة، المقبض تركزت في الفتحة، والجانب الأيمن من المقبض محاذاة مع الجانب الأيمن من بيرتوري. نحن استقر على الجانب الأيمن من مقبض يتم محاذاة مع الجانب الأيمن من الفتحة، كهذه الفئران المنتجة التي تم تدريبهم في فترة أقصر من الوقت والذين الاستلقاء مع الحد الأدنى من آليات تعويضية، على وجه التحديد، تدخل من الكف الأيسر.

أما بالنسبة لتصميم مانيبولاندوم، ونحن تغيير العديد من ميزات التصميم إلى أقصى حد وانتقل مع فوريليمب والتقليل من استخدام الجسم. وبالإضافة إلى ذلك، نحن تحجيم صعوبة المهمة لشدة العجز المتوقع. بعد بيراميدوتومي، البسط هو الحركة التي تتأثر بشدة، ولكن الأضرار لا تزال خفية نسبيا. وبالتالي، قمنا بتدريب الفئران لمعيار أساس أعلى (75 درجة) التأكد من أن العجز الكبير لوحظت بعد الإصابة. للآفات القشرية، وإضعاف أكثر، كان عتبة 60 درجة في ز 7.5 يكفي لإثبات عجز كبير بعد الإصابة. وتشمل معلمات إضافية التي تم تحسينها من خلال نهج التجربة والخطأ حجم الفتحة، مفتاح المسافة من فتحه، والإطار الزمني لتحقيق محاكمة ناجحة.

وهناك بعض النقاط الحرجة في جميع أنحاء بروتوكول التدريب التي تتطلب إشرافاً دقيقا. عند التدريب لخط الأساس، استخدمت طريقة العتبة التكيف بنجاح لتدريب الفئران إلى 75° 10. ومع ذلك، الجرذان يمكن الهضبة في ذروتها بزاوية أقل من 75°؛ الأداء لا يزال هو نفسه بعد 4-5 جلسات. لتحسين الأداء، يمكن أن تستخدم لعتبة ثابتة. عتبة ثابتة تشير إلى عتبة المتبقية في درجة تعيين، ومستقلة عن أداء الفئران، بدلاً من حد تكيفية التغييرات استناداً إلى الأداء في الآونة الأخيرة. إذا هضاب الفئران أثناء التدريب التكيفية، يجب تغيير المجرب إلى عتبة ثابتة. مراحل التدريب ثابتة تتراوح بين 20 إلى 70 درجة في تزايدات 10°. (المرحلة K28-K33). اختر مرحلة ثابتة استناداً إلى زاوية ذروة متوسط للفئران في الدورات السابقة 2. على سبيل المثال، إذا كان هو الفئران في المتوسط 45°، حدد المرحلة ثابتة لدرجة 50 (K31). تعيين جميع مراحل ثابتة "Init. مناقشة. "في 5 °. أثناء التدريب، إذا الفئران يفقد الدافع، يدوياً تغذية الفئران إذا سوبيناتيس أنها قريبة ولكن ليس فوق العتبة.

وبالإضافة إلى ذلك، أثناء تقييم خط الأساس، والتراجع نحو 5 في المائة فئران 5-10° في زاوية الاستلقاء على و 5-10% في نسبة النجاح بين الدورات. إذا كان هذا يحدث، والفئران لا يتم استرداد زاوية ذروة متوسط 75° بعد 3-4 جلسات، إنقاص مرحلة ثابتة بحدود 10 درجات من زاوية المتوسط الحالي للفئران قبل العودة إلى الخطوة 3، 5. من المهم أن لا يعيد الفئران إلى مراحل التكيف مرة واحدة قد انصب على مراحل التدريب ثابتة.

وهناك بعض القيود على هذه المهمة. متى أنشئت الموقف فهم غير صحيح، أن تغيير السلوك استيعاب (الشكل 2) يمكن أن يكون صعباً. وهكذا، الكشف المبكر وتصحيح مهم. لتصحيح فهم الفئران، يمكن تغيير الفتحة بتضييق حجم الفتحة في الاتجاه الأفقي أو الرأسي؛ عادة نحن الشريط شريحة زجاج إلى حافة الفتحة التي احتياجات التكيف. لمعظم الفئران، وهذا يحسن شكلها فهم نظراً لأنه يجبرها على إدراك مانيبولاندوم بطريقة محددة. هذا، بدوره، ويحسن قدرتها على سوبيناتي بشكل صحيح.

وبالإضافة إلى هذا التحدي، الفئران يمكن أن تتطور آليات تعويضية سوبيناتي. وهذه تشمل استخدام الرأس للمساعدة فوريليمب في البسط؛ خفض الكوع والكتف المشتركة أدر؛ استخدام مخلب اليسار لمساعدة أدر أو دفع مخلب التوصل إلى أسفل. يمكن استخدام كل من هذه السلوكيات لإكمال المهمة بنجاح. وكما ذكر أعلاه، يمكن تصحيح السلوكيات المتصلة بمتناول عن طريق التلاعب في الفتحة. ومع ذلك، تتطلب آليات تعويضية خارج متناول، المشاركة النشطة من جانب المجرب لعدم مكافأة السلوك التعويضي. بعد الإصابة، وقد لاحظنا الفئران أخذ عدة محاكمات مكان في مخلب في الموضع المناسب قبل سوبيناتينج. على الرغم من أننا لا حلل فيها عناصر المهمة قد تسهم في فقدان البسط، هذه يمكن أن تشمل الخسائر في قبضة دقيقة وضعف القوة التحوير، من بين العديد من الاحتمالات.

البسط شبه الآلي المهمة تستغرق، في المتوسط، 20 ± 5 أيام لتدريب الفئران لخط الأساس، و 25% حيوانات غير قادر على تدريبهم على المهمة. المساهمة في وقت التدريب هو حقيقة أننا لم تقم بتحديد الفئران بطبيعة الحال حق ذات الأفضلية ولكن بدلاً من ذلك إجبار جميع الحيوانات استخدام الكفوف الحق كما شائع في معظم فحوصات التوصل إلى. حاولنا عدم استخدام الفئران اليسار ذات الأفضلية، ولكن سيكون من دراسة استكشافية لاهتمام أولاً بتحديد تفضيل مخلب وتدريب ثم مخلب المهيمنة. لاستيعاب هذا، أننا بحاجة إلى عكس اتجاه الأبواب حتى أن يتم عكس الفتحة؛ يمكن أن يتم ذلك بسهولة.

بالمقارنة مع المهام التقليدية مثل آب أو بلوغ بيليه واحد، مهمة البسط كمياً وموضوعيا تدابير التوصل إلى فوريليمب. يظهر حساسية لإصابة شديدة (الآفة القشرية) وإصابة خفية (بيراميدوتومي)، ويمكن تعديل إجراءات التدريب اعتماداً على شدة نموذج الضرر. لأنها شبه الآلي، تسمح المهمة المجرب لتدريب الفئران متعددة في نفس الوقت، تبعاً لمرحلة التدريب. وهذا يحسن إلى حد كبير المجرب الإنتاجية والإنتاجية الفئران. والمهمة موثوقة واستنساخه بين الفئران. عن طريق إنشاء دليل استكشاف الأخطاء وإصلاحها المجربون للإشارة إلى من خلال بروتوكول التدريب (الشكل 2)، ونحن قد موحدة العديد من السلوكيات غير صحيحة، فضلا عن الحلول لإصلاح لهم. أخيرا، يوفر وسيلة سهلة الاستخدام لتحليل كميات كبيرة من البيانات المهمة ويعطي المجرب القدرة على التعمق في الحركية البسط.

في المستقبل، ونحن سوف تستخدم المهمة شبه الآلي البسط كمنصة لتقييم نوع وجرعة وتوقيت لإعادة التأهيل. لدينا مختبر مهتم بآثار التحفيز على تحسين وظيفية بعد الإصابة. وبالإضافة إلى ذلك، نحن مهتمون بكيفية العلاج الذي يحفز العصبية إصلاح أو تحسين التوصيل العصبية والاتصالات يمكن أن تؤثر على إعادة التأهيل. كما أن لدينا مصلحة في تعديل المهمة لكي تكون متوافقة مع الكهربية بحيث يمكن أن نقوم بدراسة التعلم الحركي؛ الفئران مع رئيسالقبعات بشكل روتيني تنفيذ المهمة، وإضافة مبدلة لتسجيل أو التحفيز ستكون بسيطة للقيام. المهمة، كما هو موضح، للفئران، لكن هناك أيضا مختبرات تجريب استخدام الفئران للمهمة. وبصفة عامة، يمكن استخدام هذه المهمة لتقييم الدالة فوريليمب في القوارض في مجموعة متنوعة واسعة من النماذج الإصابة والمرض الدول، وفي المقابل، لتقييم استراتيجيات إعادة التأهيل. المضي قدما، سوف نواصل تحسين المهمة، مع التحسينات للمساعدة في التقليل من السلوكيات غير صحيحة وتحسين معدل اكتساب المهمة والوقت والتدريب.

Disclosures

الدكتور ريناكير والدكتور سلون هم أصحاب شركة فولينتوس، التي تقوم بتصنيع المعدات في هذا المنشور. وأعلن لا تضارب في المصالح للمؤلفين الآخرين.

Acknowledgements

وتم تمويل هذا البحث من المعاهد الوطنية للصحة-NINDS R03 NS091737.

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
HP Z230 Tower WorkStation HP N/A Intel Xeon CPU E3-1225 v3 @ 3.20 GHz, 16GB RAM, 1TB HDD. Min Requirements: 8GB RAM, Multi-Core Processor
Dexterity Burke Medical Research Institute Matlab software for data analysis
Enviropak WF Fisher and Son N/A N/A

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Anderson, K. D. Targeting recovery: priorities of the spinal cord-injured population. J Neurotraum. 21, (10), 1371-1383 (2004).
  2. Martin, J. H. Systems neurobiology of restorative neurology and future directions for repair of the damaged motor systems. Clin Neurol Neurosur. 114, (5), 515-523 (2012).
  3. Lemon, R. N. Descending pathways in motor control. Annu Rev Neurosci. 31, 195-218 (2008).
  4. Feng, W., Wang, J., et al. Corticospinal tract lesion load: An imaging biomarker for stroke motor outcomes. Ann Neurol. 78, (6), 860-870 (2015).
  5. Whishaw, I. Q., Pellis, S. M., Gorny, B. P., Pellis, V. C. The impairments in reaching and the movements of compensation in rats with motor cortex lesions: an endpoint, videorecording, and movement notation analysis. Behav Brain Res. 42, (1), 77-91 (1991).
  6. Irvine, K. A., Ferguson, A. R., Mitchell, K. D., Beattie, S. B., Beattie, M. S., Bresnahan, J. C. A novel method for assessing proximal and distal forelimb function in the rat: the Irvine, Beatties and Bresnahan (IBB) forelimb scale. J Vis Exp. (46), (2010).
  7. Allred, R. P., Adkins, D. L., et al. The vermicelli handling test: a simple quantitative measure of dexterous forepaw function in rats. J Neurosci Meth. 170, (2), 229-244 (2008).
  8. Sindhurakar, A., Butensky, S. D., et al. An automated test of rat forelimb supination quantifies motor function loss and recovery after corticospinal injury. Neurorehab Neural Re. 31, (2), 122-132 (2017).
  9. Carmel, J. B., Kim, S., Brus-Ramer, M., Martin, J. H. Feed-forward control of preshaping in the rat is mediated by the corticospinal tract. Eur J Neurosci. 32, (10), 1678-1685 (2010).
  10. Meyers, E., Sindhurakar, A., et al. The supination assessment task: An automated method for quantifying forelimb rotational function in rats. J Neurosci Meth. 266, 11-20 (2016).
  11. Gomez-Marin, A., Paton, J. J., Kampff, A. R., Costa, R. M., Mainen, Z. F. Big behavioral data: psychology, ethology and the foundations of neuroscience. Nat Neurosci. 17, (11), 1455-1462 (2014).
  12. Wong, C. C., Ramanathan, D. S., Gulati, T., Won, S. J., Ganguly, K. An automated behavioral box to assess forelimb function in rats. J Neurosci Meth. 246, 30-37 (2015).
  13. Alaverdashvili, M., Whishaw, I. Q. Motor cortex stroke impairs individual digit movement in skilled reaching by the rat. Eur J Neurosci. 28, (2), 311-322 (2008).
  14. Ellens, D. J., Gaidica, M., et al. An automated rat single pellet reaching system with high-speed video capture. J Neurosci Meth. 271, 119-127 (2016).
  15. Lai, S., Panarese, A., et al. Quantitative kinematic characterization of reaching impairments in mice after a stroke. Neurorehab Neural Re. 29, (4), 382-392 (2015).
  16. Molina-Luna, K., Hertler, B., Buitrago, M. M., Luft, A. R. Motor learning transiently changes cortical somatotopy. Neuroimage. 40, (4), 1748-1754 (2008).
  17. Ballermann, M., Tompkins, G., Whishaw, I. Q. Skilled forelimb reaching for pasta guided by tactile input in the rat as measured by accuracy, spatial adjustments, and force. Behav Brain Res. 109, (1), 49-57 (2000).
  18. Vigaru, B. C., Lambercy, O., et al. A robotic platform to assess, guide and perturb rat forelimb movements. IEEE Trans Neural Syst Rehabil Eng. 21, (5), 796-805 (2013).
  19. Martin, J. H., Choy, M., Pullman, S., Meng, Z. Corticospinal system development depends on motor experience. J Neurosci. 24, (9), 2122-2132 (2004).
  20. Murgia, A., Kyberd, P. J., Chappell, P. H., Light, C. M. Marker placement to describe the wrist movements during activities of daily living in cyclical tasks. Clin Biomech. 19, (3), 248-254 (2004).
  21. Simpson, J., Kelly, J. P. An investigation of whether there are sex differences in certain behavioural and neurochemical parameters in the rat. Behav Brain Res. 229, (1), 289-300 (2012).
  22. Hays, S. A., Khodaparast, N., et al. The isometric pull task: a novel automated method for quantifying forelimb force generation in rats. J Neurosci Meth. 212, (2), 329-337 (2013).

Comments

0 Comments


    Post a Question / Comment / Request

    You must be signed in to post a comment. Please or create an account.

    Video Stats