Ein Paradigma ist für die Ausbildung und Analyse eines automatisierten Fach Erreichen Aufgabe in Ratten dargestellt. Die Analyse der Ziehversuche zeigt verschiedene Teilprozesse des motorischen Lernens.
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Methodenartikel
Untersuchung Motorfaehigkeiten Lernprozesse mit einem Robotic Manipulandum
In diesem Artikel
Zusammenfassung
Zusammenfassung
Qualifizierte Erreichen Aufgaben werden in den Studien der Motorik Lernen und motorische Funktion unter gesunden und pathologischen Zuständen häufig verwendet, kann aber zeitintensiv und zweideutig über einfache Erfolgsraten zu quantifizieren. Hier beschreiben wir die Trainingsprozedur für Reichweite und Pull-Aufgaben mit der ETH Pattus, einem Roboter-Plattform für die automatisierte forelimb erreichen Training, dass Aufzeichnungen ziehen und Handdrehbewegungen bei Ratten. Kinematischen Quantifizierung der durchgeführten Ziehversuche zeigt das Vorhandensein von unterschiedlichen zeitlichen Verläufe der Bewegungsparameter wie Zuggeschwindigkeit, räumliche Variabilität der Zieh Trajektorie, Abweichung von der Mittellinie, sowie Ziehen Erfolg. Wir zeigen, wie kleinere Anpassungen im Trainings Paradigma zu Veränderungen in diesen Parametern führen und enthüllt ihre Beziehung Schwierigkeiten zu Aufgabe, allgemeine Motorik oder qualifizierte Aufgabenausführung. In Kombination mit elektrophysiologischen, pharmakologischen und optogenetischen Techniken kann dieses Paradigma verwendet werdendie zugrunde liegenden Mechanismen des motorischen Lernens und der Gedächtnisbildung sowie Verlust und Wiederherstellung der Funktion (zB nach Schlaganfall) zu erkunden.
Einleitung
Motor Aufgaben sind weit verbreitet zu beurteilen, Verhaltens- und neuronale Veränderungen in Bezug auf das motorische Lernen oder Änderungen der motorischen Funktion bei neurologischen oder pharmakologischen Tiermodellen. Feinmotorik kann schwierig sein, bei Nagetieren zu quantifizieren, aber. Aufgaben , die manuelle Geschicklichkeit, wie Manipulation von Getreide 1, Pasta 2 oder Sonnenblumenkerne 3 sind empfindlich und nicht eine umfassende Ausbildung des Tieres erforderlich. Ihr Hauptnachteil ist, dass diese Aufgaben ergeben meist qualitative Ergebnisse und kann schwierig sein, eindeutig zu pu....
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Protokoll
Die hier vorgestellten Experimente wurden vom Veterinäramt des Kantons Zürich, Schweiz zugelassen und wurden nach nationalen und institutionellen Vorschriften.
1. Fütterungsbedingungen
HINWEIS: Alle Trainingseinheiten werden im Rahmen eines geplanten Fütterungsprotokoll durchgeführt.
- Feed the Ratten 50 g / kg Standardfutter einmal pro Tag, nach dem Training abgeschlossen ist. Diese Menge an Nahrung ist ausreichend großen Gewichtsverlust zu verhindern (Körpergewicht> 90% des Gewichts frei Fütterung), aber klein genug, um reproduzierbare Verhaltensanlage zu gewährleisten. Wiegen Sie die tägliche Ratte....
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Ergebnisse
Hier zeigen wir drei Varianten einer Reichweite-und Pull-Task mit männlichen Long-Evans-Ratten (10-12 Wochen alt). Im Frei Pull (FP) Gruppe (N = 6) wurden die Ratten trainiert die Roboterhandgriff für einen Zeitraum 22 Tage ohne seitliche Einschränkungen zu ziehen. Tiere in Gerade ziehen 1 (SP1) Gruppe (N = 12) ausgebildet wurden, um den Griff zu ziehen, ohne mehr als 2 mm von der Mittellinie abweicht. Diese Tiere transitioned direkt von Lohn-touch (Schritt 2.3) gerade gezogene Training .......
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Diskussion
Qualifizierte Erreichen Aufgaben werden üblicherweise 6 zu studieren Motorik Erwerb sowie Beeinträchtigung der motorischen Funktion unter pathologischen Bedingungen. Zuverlässige und eindeutige Analyse Verhalten zu erreichen ist von wesentlicher Bedeutung für die Untersuchung von zellulären Mechanismen Motorik Erwerb zugrunde liegen, sowie neurophysiologischen Verlust und die anschließende Wiederherstellung der Funktion beteiligten Prozesse in Tiermodellen für neurologische Erkrankungen. Die hier.......
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Offenlegungen
Die Autoren haben nichts zu offenbaren
Danksagungen
Diese Forschung wurde von der Schweizerischen National Science Foundation, dem Betty und David Koetser-Stiftung für Hirnforschung und der ETH Foundation unterstützt.
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Materialien
| Name | Unternehmen | Katalognummer | Kommentare |
|---|---|---|---|
| ETH Pattus | ETH Pattus wurde vom Labor für Rehabilitationstechnik von Prof. Gassert an der ETH Zürich hergestellt. | ||
| Trainingskäfig | Der Trainingskäfig aus Plexiglas wurde im eigenen Haus hergestellt. | ||
| Pellet-Dispenser | Campden Instruments | 80209 | |
| 45-mg staubfreies Präzisionsgranulat | Bio-Serv | F0021-J | |
| GoPro Hero 3+ Silver Edition | digitec.ch | 284528 | Kleine Highspeed-Kamera |
| Kleines Display | Adafruit Industries | #50, #661 | 128 x 32 SPI OLED-Display, gesteuert über einen Arduino Uno Mikrocontroller und Labview Software |
| LabVIEW 2012 | National Instruments | 776678-3513 | ETH Pattus ist kompatibel mit neueren Labview-Versionen. |
| Matlab 2014b | Das Mathworks | MLALL |
Referenzen
- Irvine, K. -A., et al. A novel method for assessing proximal and distal forelimb function in the rat: the Irvine, Beatties and Bresnahan (IBB) forelimb scale. JoVE. (46), (2010).
- Ballermann, M., Metz, G. A., McKenna, J. E., Klassen, F., Whishaw, I. Q.
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Nachdrucke und Genehmigungen
