Evaluere dyktige Prehension i mus bruke en auto-Trainer

Summary

Metode for å vurdere effekten av trening på motoriske ferdigheter er et nyttig verktøy. Beklageligvis, høyst opptreden vurderingen kan arbeidskrevende og/eller dyr. Vi beskriver her en robot metode for å vurdere prehension (Reach-to-Grip) dyktighet i mus.

Abstract

Vi beskriver en metode for å innføre naive mus til en roman prehension (Reach-to-Grip) oppgave. Mus er plassert enkeltvis i bur med en frontal slot som tillater musen til å nå ut av buret sitt og hente mat pellets. Minimal mat begrensning er ansatt for å oppmuntre musene til å utføre mat henting fra sporet. Som musene begynner å assosiere kommer til sporet for mat, er pellets manuelt trekkes bort for å stimulere forlengelse og pronasjon av deres labb å gripe og hente pellet gjennom frontal sporet. Når musene begynner å komme for pellets som de kommer til sporet, den atferdsmessige analysen kan utføres ved å måle hastigheten som de klarer å forstå og hente ønsket pellet. De blir deretter introdusert til en auto-trener som automatiserer både prosessen med å gi mat pellets for musen til å gripe, og innspillingen av vellykkede og mislykkede nå og fatte forsøk. Dette gjør det mulig å samle inn data for flere mus med minimal innsats, slik at de kan brukes i eksperimentelle analyser etter behov.

Introduction

Metoder for å eksperimentelt teste en motoriske ferdigheter pre-og post-nevrologiske skader samt modulere timing, beløp, og type motor trening er viktig å translational forskning. I løpet av det siste tiåret, har mus, på grunn av ledsager enkel genetisk manipulasjon, blitt en populær modell system der for å belyse mekanismer for motor læring før og etter skade. Men, atferds analyser i mus har ikke blitt optimalisert på samme måte som slike analyser har vært for andre pattedyr (spesielt rotter). Videre er det viktige forskjeller mellom oppførselen til en mus og en rotte som sterkt tyder på trening de to artene i ulike manerer^1,2.

Dyktige prehensile bevegelser bruker en hånd/labb til å plassere mat i munnen, for å manipulere et objekt, eller å bruke et verktøy. Faktisk, nå å forstå ulike objekter i dagliglivet er en fundamental funksjon av øvre lemmer og Reach-to-Eat handling er en form for prehension at mange pattedyr bruk. Mange av de genetiske, fysiologiske og anatomiske endringer underbygger prehensile ferdighets oppkjøp har vært godt definert i feltet³. Ved å oversette prekliniske funn til kliniske utfall, trenger man en relevant test som er effektiv og reproduserbar. Studier av gnager og menneskelig rekkevidde viser at prehension atferd er lik hos mennesker og dyr⁴. Følgelig, disse likhetene tyder på at prehension testing kan tjene som en translational modell for å undersøke motorisk læring samt nedsatt funksjonsevne og behandlinger av menneskelig sykdom. Derfor kan evaluering av prehension i mus tilby et kraftig verktøy i translational forskning som studerer både helse-og sykdomstilstander⁴.

Dessverre kan den prehension oppgaven i mus, selv for en småskala laboratorium innstilling, være arbeidskrevende og tidkrevende. For å lindre dette problemet, beskriver vi her en automatisert versjon av den prehension oppgaven. Det beskrevet oppgave behøver mus å forlenge en enkelt pote igjennom det musen ‘ hjem bur frontal sprekk, pronate det utbygget pote, ta fatt i maten pellet belønne, og rykk det pellet rygg å byrået indre for fortæringen. De resulterende dataene presenteres enten som en prehension suksess eller fiasko. Dette automatisering registrerer dataene og reduserer byrden og tiden som forskerne må engasjere oppgaven.

Protocol

Alle metoder som er beskrevet her er godkjent av ACUC (Animal Care og use Committee) av Johns Hopkins University. 1. forbereder muse bur for bruk Lag en spor åpning med dimensjoner på 0,8 cm bredde og 7 cm høyde fra basen i fronten av hvert bur, som illustrert i figur 1. Denne spilleautomaten fungerer som den åpningen som dyret vil nå.Merk: Auto-trener ble designet for bruk med standard musen buret dimensjoner (som vist i fi…

Representative Results

Generelt anbefales det at hver treningsøkt består av ca 20-30 forsøk, som kan angis av brukeren, kjøres automatisk av Auto-trener og lagres i en enkelt loggfil per økt og mus. Hver prøve kan kjøres fortløpende, rett etter den andre, med 2-5 s av pause. Mus trent på Auto-trener utstillingen en økning i dyktighet over 10 treningsøkter. Å sammenligne nytten av Auto-trener til manuell trening (regnes som gull-standard), …

Discussion

Vår Auto-trener evaluerer forlemen rekkevidde-til-tak (prehension) på en automatisert måte. For å oppnå dette endepunktet, har mange av parametrene som er utformet for muse prehension oppgaven, inkludert pellet plassering, pellet størrelse og opplærings kriterier, blitt iterated over flere år og tilpasset fra tidligere protokoller^{2,5 ,6}. Den avansement her er automatisering av oppgaven ved hjelp av en robot som gjør hj…

Materials

ABS Filament	Custom 3D Printed	N/A	utilized for pellet holder, frame, arm and funnel
ABS Sheet	McMaster-Carr	8586K581	3/8" thickness; used for platform compononents, positioning stand guides and base
Adruino Mini	Adruino	A000087	nano version also compatiable as well as other similar microcontrollers
Bench-Top Adjustable-Height Positioning Stand	McMaster-Carr	9967T43	35 lbs. load capacity
Clear Acrylic Round Tube	McMaster-Carr	8532K14	ID 3/8"
Low-Carbon Steel Wire	McMaster-Carr	8855K14	0.148" diameter
Pellet Dispenser	Lafayette Instrument: Neuroscience	80209-45	with 45 mg interchangeable pellet size wheel and optional stand
Photointerrupter Breakout Board	SparkFun	BOB-09322 ROHS	designed for Sharp GP1A57HRJ00F
Reflective Object Sensor	Fairchild Semiconductor	QRD1113	phototransistor output
Servo Motor	SparkFun	S8213	generic metal gear (micro size)
Transmissive Photointerrupter	Sharp	GP1A57HRJ00F	gap: 10 mm, slit: 1.8 mm