Waiting
Traitement de la connexion…

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Journal Behavior
Click here for the English version

Behavior

איסוף נתונים התנהגותיים של חולדות ביוזמה עצמית כדי לאפיין ליקויים לאחר שבץ מוחי

Published: March 15, 2024 doi: 10.3791/64967
Automatic Translation
*1, *1, 1
1Department of Behavior Analysis, College of Health and Public Service, University of North Texas
* These authors contributed equally

Summary

מוצגת מערכת לאיסוף נתונים ממפגשי התנהגות אישיים יזומים במסגרת כלוב מושבה חברתית. יעילותה של מערכת זו מודגמת באמצעות הערכת טווח אוטומטית מיומנת, המאפשרת אפיון ליקויים מוטוריים לאחר שבץ, שינויים התנהגותיים פוטנציאליים הקשורים למוטיבציה, שינויים צירקדיים ומשתנים תלויים חדשניים אחרים.

Abstract

בדיקות התנהגותיות במודלים של חולדות משמשות לעתים קרובות למטרות מגוונות, כולל מחקר פסיכולוגי, ביו-רפואי והתנהגותי. גישות מסורתיות רבות כוללות מפגשי בדיקה פרטניים, אחד על אחד, בין חוקר יחיד לבין כל בעל חיים בניסוי. הגדרה זו יכולה לגזול זמן רב עבור החוקר, ונוכחותם עלולה להשפיע על הנתונים ההתנהגותיים בדרכים לא רצויות. בנוסף, כלוב מסורתי לחקר חולדות כופה חוסר העשרה, פעילות גופנית וסוציאליזציה שבדרך כלל אופייניים למין, והקשר זה עלול גם להטות את התוצאות של נתונים התנהגותיים. התגברות על מגבלות אלה עשויה להיות כדאית עבור מספר יישומי מחקר, כולל מחקר של פגיעה מוחית נרכשת. כאן מוצגת שיטה לדוגמה לאימון ובדיקה אוטומטית של התנהגות חולדות בודדות בכלוב מושבה ללא נוכחות בני אדם. ניתן להשתמש בזיהוי תדרי רדיו כדי להתאים הפעלות לחולדה הבודדת. התיקוף של מערכת זו התרחש בהקשר לדוגמה של מדידת ביצועים מוטוריים מיומנים של הגפיים הקדמיות לפני ואחרי שבץ. נמדדים מאפיינים מסורתיים של ליקויים התנהגותיים לאחר שבץ מוחי ומדדים חדשניים שהמערכת מאפשרת, כולל שיעור הצלחה, היבטים שונים של כוח משיכה, ניתוח התקפות, קצב ודפוסים התחלתיים, משך המפגש ודפוסים צירקדיים. משתנים אלה ניתן לאסוף באופן אוטומטי עם כמה מגבלות; למרות שהמנגנון מסיר את הבקרה הניסיונית על החשיפה, העיתוי והתרגול, התיקוף יצר עקביות סבירה במשתנים אלה מחיה לחיה.

Introduction

אימון התנהגותי ובדיקות עם מודלים של חולדות חשובים באינספור תחומי מחקר, החל מחקירת תהליכים קוגניטיביים ועד מצבי מחלה ועוד1. בדרך כלל, אימון ובדיקה אלה נערכים עם בעלי חיים בודדים במפגשים אחד על אחד, כאשר חוקר מוציא את בעל החיים באופן ידני מהכלוב הביתי שלהם ומכניס אותם באופן זמני למכשיר כלשהו. למרבה הצער, ישנם מספר קשיים ומגבלות בגישה זו. ראשית, מבחנים התנהגותיים יכולים לקחת זמן רב לחוקרים, וכאשר יש צורך בהכשרה, דרישת הזמן הזו הופכת לגדולה עוד יותר. שנית, גישה זו משפיעה באופן אוטומטי - או אפילו עלולה לבלבל - את הנתונים שנרכשו, כפי שנקבע במקומות אחרים2. בלבולים אלה בולטים במיוחד כאשר בוחנים משתנים הקשורים להעשרה. באופן ספציפי, חולדות מעבדה שוכנות באופן מסורתי בכלובים קטנים שהם גדולים מספיק עבור חולדה אחת או שתיים3, ואם לא מספקים גלגלי ריצה, הן עלולות לעבור חיים שלמים ללא הזדמנויות משמעותיות להתאמן. בנוסף, דיור מבודד יכול להיות מקור עיקרי לעקה במין חברתי כמו חולדה4. חלק מהחסרונות הללו הקשורים לרווחה עשויים להשפיע על הפיזיולוגיה של חולדות 5,6, מה שעשוי להקדים את התפתחות הביטוי ההתנהגותי האופייני למין4 ולהשפיע על איכות המודלים של מכרסמים כפי שהם מיושמים בהקשרים אנושיים.

חוקרים חיפשו בשנים האחרונות כמה סוגים של פתרונות לבעיות אלה. הסוג הפשוט ביותר של פתרון היה אוטומציה של בדיקות התנהגותיות ואימון 7,8,9,10, ובכך להסיר את הדרישה מחוקר יחיד לטפל בחיה אחת. פתרון נוסף היה אוטומציה של העברת בעלי חיים לתאי ניסוי11,12, מה שיבטל עוד יותר את הצורך במעורבות אנושית. לבסוף, נבדקו מספר מערכים המאפשרים לשכן בעלי חיים בכלוב מושבה עם בעלי חיים אחרים ועם יותר מקום לחקירה והעשרה13. למרות יתרונות אלה, תצורות מושבה כאלה יכולות להגביל או לסבך את המאמצים לאסוף נתונים התנהגותיים מובחנים בנפרד (אם כי ראו מאמצים לשימוש בראייה ממוחשבת)14,15. אם נדרשים נתונים התנהגותיים אינדיבידואליים, זה יכול להיות קשה יותר או מורכב יותר לזהות ולשלוף בעלי חיים מכלוב המושבה גם למפגשים התנהגותיים. כיום, קיימות מעט מערכות לאיסוף נתונים התנהגותיים פרטניים מבתי מושבה (מועשרים) 16,17,18.

חסרונות אלה עשויים להשפיע באופן ספציפי על המחקר על ההשפעות ההתנהגותיות של פגיעה מוחית נרכשת. ראשית, ברור כי נוכחותם ו/או מינם של בני אדם כמו גם שיטות הטיפול משפיעים על התנהגות מכרסמים 2,19, ומשתנים אלה עשויים להשפיע באופן דיפרנציאלי על התנהגות החולדות לפני לעומת . לאחר שבץ מוחי. שנית, תוצאות התנהגותיות אנושיות לאחר שבץ יכולות להחמיר על ידי ירידה מרצון במעורבות עם המינון המומלץ של תרגילי שיקום20. כיום, ניסויים במכרסמים נוטים שלא למדל הקשר מסוג זה, מאחר שחולדות אינן חופשיות לבחור לעסוק או להימנע ממפגשים התנהגותיים.

מאמר זה מציג פרוטוקול שנועד להקל על בדיקות התנהגותיות פרטניות במסגרת כלוב מושבה מועשר. גישה זו לא רק נותנת מענה לאילוצים של הפרקטיקות הנוכחיות, אלא גם פותחת אפיקים לבחינת אמצעים חדשניים. קרוסלה של חולדה אחת (ORT) פותחה וניתן להדביק אותה לכלוב מושבה, מה שמאפשר לבעלי חיים להיכנס לתאי התנהגות באופן עצמאי וליזום אימונים וניסויים משלהם. המערכת היא זולה; ניתן להרכיב כל אורט בעלות נמוכה (בהינתן גישה למדפסת תלת מימד). בעבר, תיקוף של מערכת זו בוצע באמצעות תא אופרנטי בסיסי, והראה כי ניתן לאמן בעלי חיים באופן עקבי לבצע לחיצת מנוף אופרנטית פשוטה ללא נוכחות של נסיין16. עם זאת, השאלה האם תצורה זו ישימה לתרחישים אחרים נותרה בלתי פתורה. המטרה היא לתקף את יעילותו של מערך הכלוב ORT-Colony, שהוקם בעבר, לאימון וכימות התנהגות טווח מיומנת הרלוונטית לליקוי מוטורי בעקבות שבץ מוחי. התצורה נוצלה ליצירת משתנים חדשים שבדרך כלל אינם נחקרים במחקר שבץ. משתנים אלה כוללים מדדי ביצוע למשימת ההגעה המיומנת ומדידות של חניכה עצמית, שיכולים להיות רלוונטיים למוטיבציה ולקבלת החלטות. יתר על כן, שינויים שנגרמו על ידי שבץ בדפוסי הצירקדיה של חניכה עצמית יומית לאורך כל 24 השעות זוהו ביעילות.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

כל הנהלים והטיפול בבעלי חיים אושרו על ידי הוועדה המוסדית לטיפול ושימוש בבעלי חיים של אוניברסיטת צפון טקסס (IACUC) ודבקו במדריך המכונים הלאומיים לבריאות לטיפול ושימוש בחיות מעבדה. זכרים ונקבות בוגרים של חולדות לונג-אוונס (400-800 גרם, בני שנה וחצי), ששימשו במחקר הנוכחי, שוכנו בכלוב מושבות.

1. הכנת ציוד

  1. להשיג או להרכיב את הקרוסלה של חולדה אחת (ORT) בהתאם לתיקי התכנון והוראות הבנייה (ראה קובץ משלים 1 וקובץ קידוד משלים 1). עיין ב- Butcher et al.16 לפרטים נוספים.
    הערה: כלוב מושבה הוא ספציפי לגודל חולדה, ולכן כלוב מושבה צריך לכלול בעלי חיים בערך באותו גודל. אם אינכם מעוניינים להרכיב אורט בהרכבה עצמית, ניתן לרכוש אותם בהרכבה מוקדמת (ראו טבלת חומרים).
  2. השג וצרף קורא זיהוי בתדר רדיו (RFID, ראה רשימת חומרים) והשג והזריק לבעלי חיים תגי RFID.
    הערה: בעת הזרקת תגי RFID דופלקס מלא (FDX), הכיוון חייב להיות מאונך לאנטנת RFID כאשר החולדה עוברת דרך ORT. בתיקוף זה הושתלו תגים תת עורית בין השכמות במישור מקביל לעמוד השדרה.
  3. הצמד את אנטנת RFID לצינור של ORT.
  4. לבנות ו/או להשיג את המנגנונים ההתנהגותיים וכלוב המושבה המתאימים לשאלת הניסוי. בדוגמה זו, נעשה שימוש בכלוב מושבהמותאם אישית 21,22 בשילוב עם תאי אופרציה זמינים מסחרית (ראה טבלת חומרים), אם כי תיאורטית ניתן היה להשתמש בכל ציוד.
    הערה: יש לשקול תחרות של בעלי חיים השוכנים במושבה על גישה למנגנון ההתנהגות (ים) באמצעות ארגון אורט. צפו שתזדקקו למכשיר אורט + התנהגותי אחד לכל 4 עד 6 בעלי חיים.
  5. יש לחבר את ה-ORT(s) בין המנגנון ההתנהגותי לבין כלוב המושבה.
  6. חתכו חור בשער במנגנון ההתנהגות ובכלוב המושבה באמצעות כלי סיבובי Dremel (ראו טבלת חומרים) או מכשיר דומה. הקוטר הפנימי צריך להיות שווה לקוטר החיצוני של מנהרת אורט הבנויה.
    הערה: האורט חייב להיות מוגבה כמה סנטימטרים כדי לפעול, ולכן יהיה צורך בפלטפורמה קטנה או מעמד כדי ליישר את כלוב המושבה ואת גובה המנגנון.
  7. התקן מערכת RFID כדי לקרוא בעלי חיים כפי שהם עוברים דרך ORT, ואם תרצה, לשלב אותו עם מנגנון ההתנהגות.

2. אימון התנהגותי טרום ניתוחי

  1. השיגו קבוצה זהה של חולדות והכניסו אותן לכלוב המושבה.
    הערה: בעלי חיים שגודלו או שוכנו באופן נרחב בבידוד או עם מעט פרטים עשויים להתקשות יותר לחקור את החדר, במיוחד כאשר מדובר בחציית אזורים חברתיים בכלוב המושבה. בעלי חיים צריכים להיחשף לכלוב קבוצתי בשלב מוקדם בחיים כדי להימנע ממלכודת זו.
  2. הסר את הגישה לכל מניפולנדה בתוך המנגנון ההתנהגותי והגדר את התא לספק תגמולים באופן אוטומטי כל 60 שניות, בממוצע, כאשר הוא תפוס.
    הערה: במחקר זה השתמשו במי סוכרוז (30% עד 40%) כפרס, אך גם חלב מרוכז ממותק יעיל.
  3. לאמן את כל החולדות להיכנס באופן קבוע למנגנון ההתנהגות (ים) דרך ORT.
  4. לפחות פעם ביום, בדוק את הנתונים כדי לוודא שכל בעלי החיים נכנסים לאורט. אם בעלי חיים אינם נכנסים, הכניסו חפץ בגודל עט למנגנון הנעילה כדי למנוע את הנעילה שלו באופן זמני ולאפשר לבעלי חיים לחקור בחופשיות רבה יותר. אם בעלי חיים עדיין לא נכנסים, הסירו את הקרוסלה וחברו דופן זמנית כדי לאפשר גישה חופשית למנהרה לחדר.
  5. לאחר שכל בעלי החיים נכנסים באופן קבוע לחדר, החזירו את המנעול (והקרוסלה) וערכו הערכה מחדש.
    הערה: בעלי חיים עשויים גם לשהות באורט ובחדר כהפוגה זמנית מחולדות אחרות. אחת הדרכים למנוע מונופוליזציה מסוג זה של התא היא לצרף אורט נוסף המגשר לתא בידוד פשוט.
  6. הציגו את המניפולנדום - ידית המשיכה, במקרה לדוגמה זה - והוגדרו לרגישות הגבוהה ביותר. הכנס את הידית ממש בתוך הקופסה (עד 2 ס"מ) או ממש מחוץ לקופסה.
    הערה: סרט הדבקה של צייר יכול לעורר ניסיונות להגיע אם הוא מודבק לחלק האחורי של הידית, ממש מחוץ להישג יד.
  7. הפחיתו את התדירות שבה התגמול (כלומר, 30% מי סוכרוז) מועבר באופן אוטומטי (למשל, כל 90-120 שניות). זכרו כי ניתן להשתמש בכל תגמול המתאים לצרכי הנסיין ולהעדפות בעלי החיים.
  8. בדוק את הנתונים מדי יום כדי לוודא שכל בעלי החיים למדו להפעיל את המנוף. פיתיון הידית ו/או שינוי רמת ההחדרה עד שכל בעלי החיים מושכים.
  9. הפסיקו את המסירה האוטומטית של תגמולים כך שיהיו זמינים רק באמצעות הפעלה של ידית המשיכה.
  10. אם הידית הוכנסה קודם לכן, משכו את הידית בכל יום (בתנאי שכל החולדות ממשיכות למשוך ברמת משיכה זו) ב-0.25 מ"מ עד 0.5 מ"מ עד שהמנוף נמצא במקומו הסופי, 1 ס"מ עד 1.25 ס"מ מחוץ לתא.
    הערה: המיקום המדויק של המנוף תלוי בגודל החולדות. הקפידו לבחור מיקום שיביא לטופוגרפיה הרצויה.
  11. התחל אחוזון או תוכנית אימונים אחרת כדי להגדיל בהדרגה את כוחות המשיכה הדרושים כדי להפעיל את הידית.
    הערה: מחקר זה השתמש בלוח זמנים של אחוזונים הקובע את הקריטריון לחיזוק ברביעון העליון של 15 התגובות הקודמות. לחלופין, ניתן להשתמש בהגדלה הדרגתית של קריטריון המשיכה7.
  12. ברגע שבעלי חיים מגיעים באופן אמין לטווח הקריטריון הסופי של משיכות של 120 גרם, הסירו את תוכנית האימון של האחוזונים וקבעו את הקריטריון להפעלת הידית בקבוע של 120 גרם.
  13. אסוף נתונים בסיסיים בדרישת כוח זו עד ששיעורי ההצלחה יהיו יציבים (לא מגמתיים) במשך כשבוע.

3. גרימת שבץ מוחי

  1. לגרום לשבץ מוחי בניתוח בכל בעלי החיים בכלוב המושבה בו זמנית.
    הערה: כדי לגרום לשבץ נעשה שימוש במודל אנדותליאן-1 של שבץ, שתואר במקום אחר23.
  2. לאפשר לבעלי חיים להתאושש בכלוב מסורתי, מבודד בנפרד, למשך 3-7 ימים.

4. בדיקה התנהגותית לאחר ניתוח

  1. לאחר ההתאוששות, יש להחזיר את בעלי החיים לכלוב המושבה בעזרת מכשיר הסיוע המיומן המצורף ל-ORT.
  2. בצע את הבדיקה ההתנהגותית, תוך שמירה על דרישות המשיכה הסופיות של 120 גרם (בצע את שלב 2) עד שייאספו מספיק נתונים כדי להעריך גירעונות לאחר שבץ (בין יום אחד למספר ימים).
  3. יישם משתנים בלתי תלויים לאחר שבץ או התאוששות במהלך הימים הבאים בזמן שבעלי חיים ניגשים לחדר.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

החיות אומנו ונבדקו עם ארבע חולדות נקבות בכלוב מושבה אחד וארבע חולדות זכרים בכלוב מושבה נפרד. כל החולדות למדו לעבור דרך אורט תוך ארבעה ימים או פחות. ארבע נקבות החולדות הגיעו ל->85% התקפים מוצלחים בדרישת כוח של 120 גרם תוך כ-6 שבועות של אילוף, והחולדות הזכרים הגיעו לאותו קריטריון תוך 10 שבועות (בהשוואה לכ-3 שבועות עם אימון סטנדרטי עם חולדות מקופחות)7. משך אימון זה התארך מאוד עקב מספר תקלות חומרה ותוכנה שדרשו פתרון בעיות מתמשך, בין שבועות 2 עד 6. לאחר שתקלות אלה טופלו, האימונים התנהלו בצורה חלקה, והצפי הוא שלוחות הזמנים הבאים של האימונים יהיו דומים לספרות הנוכחית7. החולדות הזכרים גם אומנו זמן רב יותר כדי לספק הזדמנויות רבות יותר לחולדה זכרית אחת להתחיל למשוך; עם זאת, הוא מעולם לא עשה זאת ולא נכלל בניתוח נוסף לאחר שבוע 7. לאחר שביצועי החולדות התייצבו בקו הבסיס, התקבלו 5 ימים של נתוני בסיס לפני שבץ עבור כל כלוב. הנתונים הוגבלו לימים שבהם האורט נשאר מחובר לכלוב במשך כל היום (בחלק מהימים נדרשו ניתוקים זמניים הקשורים לגידול). עבור הכלוב הנשי, ימי הבסיס היו 7, 8, 9, 10 ו-12 ימים לפני שבץ. עבור הגברים, ימי הבסיס היו 8, 9, 10, 11 ו-13 ימים לפני שבץ.

במהלך ניתוחי השראת השבץ שלהם, החיות בתיקוף זה הושתלו בו זמנית עם אלקטרודות המחוברות לשבבי קליטה אלחוטיים במוח הקדמי הבסיסי שלהם (קואורדינטות -5.8 מ"מ קדמי/אחורי, 0.7 מ"מ שמאלי מדיאלי/לטרלי, 8.3 מ"מ גבי/גחוני) או באזור טגמנטל הגחוני שלהם (קואורדינטות -2.3 מ"מ קדמי/אחורי, 3.3 מ"מ שמאלי מדיאלי/לטרלי, 7.0 מ"מ גבי/גחוני). שתלים אלה נועדו לשימוש בניסוי התאוששות עוקב ואינם רלוונטיים לתיקוף כלוב-אורט המושבה המדווח כאן. השתלים תוכננו כך שניתן יהיה לסגור עליהם את העור, כאשר השבבים הקולטים ממוקמים תת עורית מתחת לזרוע שמאל.

חיה אחת מתה במהלך השראת שבץ. נקבה נוספת החלה להידרדר מספר ימים לאחר ההתאוששות, לאחר שמעולם לא משכה את הידית לאחר שבץ. לאחר המתת החסד שלה, נמצא כי היא ככל הנראה חוותה דימום מוחי מתישהו לאחר השבץ שלה. שני בעלי חיים אלה נמחקו לחלוטין ממערך הנתונים, כולל הערכת טרום שבץ.

לאחר שבץ מוחי, בעלי חיים לא החלו מיד במשיכת מנוף רגילה, אם כי הם המשיכו להיכנס לתא דרך האורט והיה צורך לעודד אותם באמצעות הפעלות קצרות של עיצוב ידני (כלומר, מרחק מנוף מופחת והעברת תגמולים המותנים בהתקרבות או ניסיון למשוך את הידית). נקבות החולדות לא משכו בימים 4-7 לאחר שבץ ולכן קיבלו פיתיון מנוף משלים (כלומר, מעט חמאת בוטנים על הידית) ועיצוב ידני בימים 8-11. הם החלו למשוך באופן אוטונומי ביום ה-11. הזכרים הורשו להתאושש עד יום 6 על סמך ניסיון קודם עם הנקבות. הם לא משכו במהלך היום השישי לאחר השבץ. הם קיבלו פיתיון משלים ביום השביעי. הם החלו למשוך באופן אוטונומי ביוםהשמיני לאחר השבץ. ברגע שבעלי החיים פנו שוב לתגבורת לניסיונות משיכה, הופסקו הפיתיון או העיצוב המשלים ונאספו נתונים לאחר שבץ. הזכרים לא משכו מספיק ביום ה-8 לניתוח מלא של המשתנים התלויים המורכבים יותר (מדדים צירקדיים והשהיה לאחר ההתקף), ולכן הם הורשו להמשיך למשוך ביום ה-9, ה-10 וה-11 תחת אותו קריטריון. היוםהשמיני,העשירי וה-11 היו ימים שלמים. היום הראשון של משיכה לאחר שבץ שימש לכל הניתוחים למעט ניתוח היממה וניתוח הפסקות בין התקפים; לצורך ניתוח זה נעשה שימוש ביום אחד לנקבות ובשלושת הימים השלמים לזכרים. לצורך ניתוח לאחר שבץ, שתי החולדות סיפקו 55 ו-844 משיכות ביום אחד, ושלוש החולדות הזכרים סיפקו 536, 153 ו-190 משיכות ביום אחד.

הנתונים אורגנו לפי משיכות והתקפות. כדי להימנע מרישום רעידות הנובעות מהציוד עצמו, נמדדו משיכות באמצעות סף של 5 גרם עם היסטרזיס +/- 1 גרם. משיכה נרשמה כאשר החיה הפעילה לחץ מעל 6 גרם ונעצרה כאשר הידית רשמה כוח מתחת ל -4 גרם. בעלי חיים נטו למשוך בהתקפים של כמה משיכות מהירות. ברגע שכל משיכה בודדת הגיעה ל -120 גרם, נמסר חיזוק. התקף נחשב למקבץ של משיכות שכל פסגותיו הופרדו בפחות משנייה אחת. סף זה נבחר על סמך נתונים קודמים, שהצביעו על כך שצביר אינטרוולים בין שיאים מתחת ל-1 שניות התפתח באופן טבעי, ומרווחים אחרים בין השיא היו ארוכים בהרבה. חולדות בדרך כלל היו מושכות פעמים רבות ברציפות לפני הביקור במתקן ההאכלה, אפילו כאשר משיכות מוקדמות יותר הפעילו את המאכיל.

סה"כ נותחו 7 משתנים תלויים. מבחן t זוגי בוצע בין ממוצעים בסיסיים ומדדים לאחר שבץ, המדווחים באיור 1, איור 2 ואיור 3. נתונים אלה מציגים גם נתונים של בעלי חיים בודדים כדי לספק רושם של השונות בין ימים ובין פרטים עבור כל מדד שניתן לצפות.

איור 1 מציג ביצועים לפני ואחרי שבץ מוחי לאורך מספר מדדי ביצועים האופייניים להערכות טווח מיומנות 7,8,10. כל הנתונים שלאחר שבץ נצברו לנקודת נתונים אחת, גם אם נדרשו מספר ימים כדי לאסוף מספיק ניסויים. הפרוטוקול והמערכת האוטומטית ליוזמה עצמית העריכו בהצלחה את שיעור ההצלחה בכל התקף, כוח ממוצע לכל משיכה ומשיכות לכל התקף, שכולם הראו רגישות לשבץ בדרגות שונות של מובהקות סטטיסטית.

איור 2 מתאר שני משתנים חדשים הנובעים ממערך כלוב-אורט של מושבה: התחלות הפעלה ומשך הפעלה מצטבר. באופן מפתיע, שבץ מוחי לא השפיע על התחלות המפגש. נקבות יזמו מפגשים באופן אמין יותר מאשר זכרים לפני ואחרי שבץ, אולם אף אחת מהן לא שינתה את שיעורן לאחר שבץ. לעומת זאת, משך השהייה בחדר גדל עבור רוב החולדות, אולי בגלל ירידה בשיעור ההצלחה של התקפים (שתוצאתם היא ירידה בשיעור התגמולים)

חניכת המפגש (המייצגת בחירה בין העשרה לבין תגמולים חברתיים הקיימים בכלוב המושבה וחיזוק מזון) ומשך הזמן בחדר (במקרה של העדפת מקום מותנה עם ערך התגמול) יכולים להילקח גם כמדדי מוטיבציה 24,25,26,27. נכללו מדדים מבוססי מוטיבציה נוספים, כגון "מאמץ" כפי שהוא מכומת על ידי משיכות בכל אימון דקה28 והפסקות בין התקפים29, כפי שניתן לראות באיור 3. משתנים אלה הושפעו משבץ. כצפוי, מספר המשיכות לדקת האימון ירד, ומשך ההפסקות בין ההתקפים גדל. עם זאת, השינויים בצעד האחרון היו מורכבים. התפלגות הפסקות ההתקף נעשתה כאוטית יותר, כולל הפסקות ארוכות יותר, כמה הפסקות ארוכות מאוד, וגם הפסקות קצרות יותר. הדבר עשוי להצביע על תקלה ביחידה המוטורית המיומנת המקורית; אם כן, זה עשוי להיות מדד קל למדידה של אותו דבר.

למרות גודל הקבוצה הקטנה, נערכה חקירה כדי לקבוע אם אחד מהמשתנים שנמדדו הפגין מתאם עם שיעור ההצלחה, מה שעשוי לרמוז על משמעותם התפקודית. מבחני שפירא וילק בוצעו כדי להעריך התפלגות שווה של הנתונים עבור שיעור ההצלחה של המשתנים, משיכת שיא ממוצעת, התקף לדקה, משך הפעלה מצטבר, הפסקות בין התקפים ומשיכות לכל התקף. מבחן שפירא וילק הצביע על כך שהתפלגותם של חלק מהמשתנים סטתה באופן מובהק מהנורמליות. לכן, מתאמי סדר הדרגות של ספירמן בוצעו כדי לקבוע את הקשר בין שיעור ההצלחה לפני או אחרי שבץ לבין המשתנים הבאים: שיא ממוצע, התקף משיכה לדקה, משך אימון מצטבר, הפסקות בין התקפים ומשיכות לכל התקף. לא נמצאה בקורלציה מובהקת בין משתנים לפני שבץ מלבד כוח משיכה ממוצע לבין שיעור ההצלחה (ראו טבלה 1). לאחר שבץ, רוב המשתנים גם לא הראו מתאם מובהק עם שיעור ההצלחה, למעט כוח משיכה ממוצע (טבלה 1).

לבסוף, אורט מאפשר ניתוח לא רק של התנהגות מוטורית מיומנת, אלא גם של דפוס היממה. איור 4 מציג את היחס של כל שעה עבור כל כלוב שבו היה האורט מאוכלס, המוצג כממוצע על פני ימי הבסיס ולאחר השבץ. הקו הכחול באיור מציין ספירה ממוצעת של מספר הכניסות לשעה שבוצעו במהלך היום. לפני השבץ, בעלי החיים היו עוסקים במשימת ההגעה המיומנת ברמות גבוהות בבוקר, ומפחיתים את משך הזמן שלהם לאורך היום. כמה שעות לפני הדלקת האורות, האירוסין זינקו שוב (נקבות) או עלו מעט מאוד (זכרים) לפני שהופסקו זמן קצר לאחר שהאורות נדלקו. התפלגות צירקדית בימודאלית זו השתנתה לחלוטין לאחר שבץ. בעלי החיים עסקו פחות בבקרים, וזמנם בחדר הגיע לשיאו בהמשך היום. דפוסים כאלה עשויים לשקף את השינה הכללית ואת הפרעות היממה שנצפו לעתים קרובות לאחר שבץ 30,31,32,33.

Figure 1
איור 1: מדידת השינויים האופייניים בביצועים של מיומנים לאחר שבץ באמצעות הליך ORT. נמדדו הביצועים של מיומנות לפני ואחרי שבץ. ממוצעים יומיים לפי בעלי חיים עבור שיעור הצלחה לכל התקף, כוח ממוצע לכל משיכה ומספר משיכות לכל התקף מוצגים במשך 5 ימים של קו בסיס ויום אחד לאחר שבץ (משמאל) ובין ממוצע של קו בסיס ליום אחד לאחר שבץ (לאחר שבץ) עם מבחני t זוגיים מדווחים. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.

Figure 2
איור 2: פרמטרים שונים של הפעלה עצמית מראים נטיות שונות להשתנות לאחר שבץ. מדדי החניכה העצמית של מיומנים מגיעים למפגשי התנהגות לפני ואחרי שבץ מוחי התאפשרו הודות להליך אורט. ממוצעים יומיים לפי בעלי חיים עבור התחלות הפעלה ומשכי פעילות יומיים מצטברים מוצגים על פני 5 ימים של קו בסיס ויום אחד לאחר שבץ (משמאל) ובין ממוצע של קו בסיס ליום אחד לאחר שבץ (לאחר שבץ) עם מבחני t זוגיים מדווחים. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.

Figure 3
איור 3: משתנים הקשורים למוטיבציה משתנים לאחר שבץ. נקבעו מדדי הביצוע של מפגשי התנהגות מיומנים לפני ואחרי שבץ הקשורים למוטיבציה. ממוצעים יומיים לפי בעלי חיים למשך הפסקה בין התקפים וקצב יומי של התקפים לדקת אימון מוצגים במשך 5 ימים של קו בסיס ויום אחד לאחר שבץ (משמאל) ובין ממוצע של קו בסיס ליום אחד לאחר שבץ (לאחר שבץ) עם מבחני t זוגיים מדווחים. הפסקות בין התקפים השתנו במונחים של ממוצעים יומיים אלה, אך באופן בולט עוד יותר, התפלגות אורכי ההפסקה האישיים לאחר שבץ השתנתה גם בשני צידי הממוצע. אורכי השהיה נפרדים מאוחסנים עבור כל בעלי החיים ומוצגים כהתפלגות על ציר יומן (בקצה הימני). אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.

Figure 4
איור 4: תבניות צירקדיות של מפגשים ביוזמה עצמית משתנות לאחר שבץ. נקבעו מדדי הדפוסים הצירקדיים של מפגשי התנהגות מיומנים שיזמו עצמם לפני שבץ (משמאל) ואחרי שבץ (מימין) עבור כל בעלי החיים, הנקבות והזכרים. נתונים אלה כוללים את כל הכניסות ואת כל הזמנים של תפוסת החדרים בכלוב, בממוצע על פני הימים שלפני ואחרי שבץ. לאחר מכן שני הכלובים מחושבים שוב כדי להציג את ההתפלגות הכוללת (שורה עליונה). דפוסי טרום שבץ כללו מעורבות גבוהה בבוקר, אשר פחתה במהלך תקופת הערות עם שיא חדש ממש לפני שלב השינה. דפוסים לאחר שבץ מראים כי משך הפגישות עולה במהלך היום ומגיע לשיא לפני שלב השינה. חולדות היו במחזורי אור הפוכים בחדר המגורים שלהן. תקופת ההדלקה מוצגת מוצללת באפור כדי לציין את התקופה הרגילה של החולדה שאינה פעילה. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.

מתאמים
משתנים משתנה השוואה ספירמן
n לפני שבץ rs p לאחר שבץ מוחי rs p
כוח משיכה ממוצע שיעור הצלחה 5 1 <0.001 -0.975 0.005
התקף משיכה לדקה שיעור הצלחה 5 0.3 0.624 -0.154 0.805
משך הפעלה מצטבר שיעור הצלחה 5 -0.1 0.873 0.564 0.322
הפסקות בין התקפים שיעור הצלחה 5 -0.6 0.285 0.205 0.741
משיכות לכל התקף שיעור הצלחה 5 0.1 0.873 -0.821 0.089

טבלה 1: מקדמי מתאם ספירמן בין משתנים. מתאמי סדר הדרגות של ספירמן בוצעו כדי לקבוע את הקשר בין שיעור ההצלחה לפני או אחרי שבץ ונקבעו המשתנים הבאים: שיא ממוצע, התקף משיכה לדקה, משך אימון מצטבר, הפסקות בין התקפים ומשיכות לכל התקף. לפני המתאם בוצעו מבחני שפירא וילק כדי להעריך התפלגות שווה של כל משתני הבדיקה, והצביעו על כך שחלק מהמשתנים סטו באופן משמעותי מהנורמליות. שום משתנים לפני שבץ מלבד כוח משיכה ממוצע לא היו בקורלציה משמעותית עם שיעור ההצלחה. טבלה זו מתארת את התוצאות של מקדמי מתאם ספירמן (ρ) שהוערכו אם היה קשר בין שיעור ההצלחה לבין חמישה משתני בדיקה.

קובץ משלים 1: שלבים לבניית אורט. הוראות הדפסה ובנייה של "קרוסלת עכברוש אחת". כלול בהוראות רשימה של כל החומרים הדרושים, כמו גם הוראות שלב אחר שלב (עם תמונות). הקובץ כולל גם הוראות לחיבור מיקרו-מתג לרישום כניסות ויציאות, כמו גם חיווט ותכנות לצירוף קורא RFID. אנא לחץ כאן כדי להוריד קובץ זה.

קובץ קידוד משלים 1: זה כולל את כל הרכיבים הדרושים להדפסה תלת-ממדית של "קרוסלת עכברוש אחת". ניתן להשתמש בקובץ זה ישירות או לגשת אליו באמצעות ההוראות בקובץ משלים 1. יש לשנות את קנה המידה של כל הרכיבים בקובץ זה באמצעות החלק "סרגל" הכלול (ראה קובץ משלים 1 לפרטים נוספים). אנא לחץ כאן כדי להוריד קובץ זה.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

לפרוטוקול זה שימושים מרובים. ראשית, ובאופן הרחב ביותר, אורט פותח במטרה לאפשר הכשרה התנהגותית אוטומטית של נושא אחד ואיסוף נתונים בהקשר של דיור חברתי מועשר. בעוד מחקר זה בדק את הרעיון של איסוף אמצעים התנהגותיים טיפוסיים ופירוט עליהם בהקשר של שבץ, אותו הדבר ניתן לעשות עבור יישומים אחרים ומשימות התנהגותיות. גם את האמצעים שנאספו בתיקוף זה ניתן להתאים לפי הצורך כך שיכללו לוחות זמנים חלופיים לחיזוק, התנהגויות חלופיות וכו'. שנית, מחקר זה העריך את יכולתה של המערכת לאסוף נתונים הקשורים לפגיעה ביכולת ההגעה של מיומנים לאחר שבץ מוחי. הפרוטוקול הנוכחי תוקף בעבר להוראה ומדידה של מנוף בסיסי לחיצה16. הנתונים הנוכחיים מראים כי זוהי גישה תקפה לאיסוף נתונים על ליקויים מוטוריים הקשורים לשבץ, וכי אמצעים אופייניים להערכות הגעה מסורתיות של מיומנים כמו גם אמצעים חדשניים אפשריים. בעת פתרון בעיות במערכת אורט כלובי המושבה, שאלה גדולה הייתה האם בעלי החיים יוזמים בעצמם מפגשים התנהגותיים בתדירות מספקת, והאם הם יעשו זאת בהקשרים ניסיוניים שונים, במיוחד לאחר שבץ. התגלה כי ניתן לעודד את כל בעלי החיים או כמעט את כולם להשתתף מספיק בפרוצדורות אופרנטיות פשוטות וכעת לבדיקות התנהגותיות לאחר שבץ. תקופות שלאחר שבץ דרשו עיצוב ידני מסוים, אך בעלי חיים חזרו במהירות למעורבות במשימה ההתנהגותית ללא נוכחות הנסיין.

במהלך פתרון הבעיות התגלו מספר נקודות פרוצדורליות המגבירות את סיכויי ההצלחה, ואלו שולבו בפרוטוקול. אלה כללו את הצורך לשנות את גודל ה-ORT בהתאם לגודל החולדות ולהבטיח שבעלי חיים יהיו בגודל דומה ויגדלו בהקשר חברתי. בנוסף, התגלה כי אורט יחיד הוא היעיל ביותר לאירוח 4-6 חולדות בשל פוטנציאל התחרות הגבוה על החדר. ראוי לציין כי נראה כי תחרות זו אינה גורמת ללחץ רב יותר בהשוואה לשיטות מסורתיות; ניסוי קודם תיעד רמות נמוכות יותר של קורטיזול במערך כלובי המושבה, בניגוד לבדיקות התנהגותיות מסורתיות16. יתר על כן, נמצא כי עבור בעלי חיים ביישנים, הסרת הקרוסלה או השארתה לא נעולה בשלב האימון הראשוני מסייעת לאפשר למספר חולדות לחקור את החדר יחד.

למרות שגישה זו יעילה בהערכת ליקויים מוטוריים לאחר שבץ, חיוני להכיר בכמה מגבלות. ראשית, בעלי חיים לאחר שבץ עשויים שלא להתחיל משיכה מחדש באופן מיידי ועשויים לדרוש מספר מפגשים של עיצוב ידני ו / או פיתיון. עם גישה זו וגישות ספציפיות אחרות, אוטומציה מלאה של הכשרה ובדיקות עשויה להיות קשה יותר. עם זאת, זו אינה מגבלה ייחודית למערך הכלובים של מושבת אורט, ובעלי חיים במפגשים התנהגותיים יזומים על ידי נסיינים סובלים לעתים קרובות מאותה בעיה.

מגבלה נוספת היא הפוטנציאל לשימוש בתאים שלא למטרה המיועדת. באופן אנקדוטלי, נצפו מספר מקרים בהם בעלי חיים נכנסו לחדרי ההתנהגות ובילו כמות משמעותית של זמן בפנים מבלי להשתתף באופן פעיל במשימה ההתנהגותית. זה קרה מדי פעם עם כל בעלי החיים, אבל במיוחד עם הזכרים. ייתכן שהסיבה לכך הייתה פשוט משום שארגון אורט סיפק מעט פרטיות לבעלי חיים כאשר הם לא רצו להיות מעורבים חברתית. עם זאת, הוספת חדרים "לבד" לכלוב המושבה באמצעות אורטים אחרים מקלה על בעיה זו.

כמו כן נצפה כי בעלי חיים היו עוצרים מדי פעם במנהרה כאשר האורט פתוח למחצה ונשארים שם לפרקי זמן. זו הסיבה כי עדיף לקבל את הקורא RFID קרוב לחדר ההתנהגות, כך החיה אינה רשומה עד שהם נכנסים במלואם. ניתן לשער כי השתהות באורט נעימה באותו אופן כמו מצנח לחיצה. בכל מקרה, בעלי חיים אינם משתהים שם בדרכים שימנעו איסוף נתונים, במיוחד כאשר קיימים תאי בידוד חלופיים המחוברים ל-ORT.

מגבלה נוספת היא שמפגש ביוזמה עצמית יכול להיות קשה יותר להשוואת זמן מפגש התנהגותי או הזדמנויות תגובה התנהגותיות בין פרטים בקבוצות. מגבלה זו עשויה להיות רלוונטית במיוחד למחקרים הקשורים לשבץ, בהתחשב בקשר בין זמן אימון מצטבר להתאוששות. עם זאת, ניתן לטפל במגבלה זו לפחות באופן חלקי. אם הניסוי דורש, ניתן לתכנת מנגנונים התנהגותיים רבים לסיים את המפגשים כאשר מגיעים למשך יעד או למספר יעד של תגובות (כלומר, באמצעות סיום תגמולים או ביטול המניפולנדום). פתרון זה אינו נותן מענה לנטייה של יחידים שלא להגיע ליעדיהם. אבל, שוב, מגבלה זו אינה ייחודית להגדרה זו.

למערך זה יש גם יתרון בכך שאימון התנהגותי או חשיפה יכולים להתרחש לאורך כל היום ולא בכמה זמנים מוגבלים. זה יכול להיות שימושי בכמה הקשרים; באופן ספציפי בשבץ ניתן להשתמש בו כדי לחקור את השפעת המינון של גישות שיקום התנהגותיות.

לבסוף, סביר להניח שלא ניתן להשתמש באורט להליכים מרתיעים כגון תבוסה חברתית, שחייה כפויה, פחד מותנה וכו '. האורט דורש שהפרדיגמה ההתנהגותית תהיה מעוררת תיאבון; אחרת, סביר להניח שבעלי החיים פשוט יימנעו מתאי ההתנהגות.

למרות המגבלות, הליך זה מוסיף יתרונות משמעותיים לפרדיגמות ההתנהגותיות הקיימות כיום עבור חולדות. ראשית, ההתקנה מאפשרת איסוף נתונים מתמשך בתפוקה גבוהה תוך פינוי זמן הנסיין. בעוד שחשוב לעקוב באופן רציף אחר הציוד ובעלי החיים, הנסיינים צריכים להיות נוכחים רק לפרקי זמן קצרים במהלך היום. הפעלת מפגשים התנהגותיים עבור 8 בעלי חיים הייתה דורשת 4-10 שעות של מפגשים יומיים בגישה המסורתית. גישת כלוב מושבת אורט לא רק מצמצמת את הזמן הזה כמעט לאפס (בהנחה שמדובר במכשיר עובד ואוטומטי), אלא גם מאפשרת איסוף נתונים בסופי שבוע ללא צורך בנוכחות נוספת; זמינות מתמשכת כזו של פעילויות התנהגותיות בסופי שבוע מגדילה גם את סך ההעשרה הזמינה לבעלי החיים.

פרוטוקול כלוב מושבת ORT מספק יתרונות נתונים כמו גם יתרונות לוגיסטיים. קיימים משתנים תלויים רבים שאינם אפשריים באופן מסורתי, כולל קצב, משך זמן או פרמטרים אחרים של הפעלות יזומות עצמיות כגון אלה שנחקרו כאן. משתנים צירקדיים נמדדים לעתים קרובות באמצעות גלגלי ריצה; עם זאת, פרוטוקול זה מאפשר להסתכל על דפוסים, כמו גם פרמטרים בחירה בסוגים אחרים של התנהגות. אורט יכול לשמש אפילו לחיבור כלובי מושבה ולספק גישה חזותית או חוש ריח למין השני, מה שמאפשר לא רק להעריך מוטיבציה אלא גם דפוס צירקדי של רדיפה אחר בני זוג. מחקר זה אפיין מספר משתנים תלויים חדשים שיכולים להיות שימושיים במחקר שבץ, כולל משתנים צירקדיים ומשתנים הקשורים לחניכה שעשויים לסייע בחקירת שאלות תרגומיות הקשורות או בהקשר של אובדן מוטיבציה ודיכאון שיכולים להתרחש לאחר שבץ34,35. למרות שלא מתייחסים אליהם כאן, משתנים חשובים אחרים הרלוונטיים לשבץ, כמו ניתוחים איכותניים של קינמטיקה של תפוצה, צריכים גם הם להיות ניתנים לטיפול בקלות באמצעות פרוטוקול כלוב מושבת אורט זה באמצעות מצלמות המופעלות על ידי תנועה.

לבסוף, יתרון משמעותי של פרוטוקול זה הוא יכולתו לאפשר לבעלי חיים להישאר בסביבות גדולות, מועשרות וחברתיות במשך רוב חייהם. התקדמות ברווחת בעלי חיים חשובה במעבדות בסיסיות לא רק מסיבות אתיות אלא גם מסיבות מדעיות. בעלי חיים שיכולים לנוע ולהתרועע צריכים לשמש מודלים טובים יותר למצבי מחלה שאינם כרוכים באופן טבעי בהגבלה או מחסור. יתר על כן, האופי העצמאי של המפגשים ההתנהגותיים בפרוטוקול זה פירושו שבני אדם לא צריכים להיות נוכחים בזמן איסוף נתונים התנהגותיים. נוכחותם של בני אדם במעבדה יכולה להשפיע על נתונים התנהגותיים, לעתים באופן דיפרנציאלי בהתאם לאדם המדובר, עד כמה הם מאומנים וכיצד הם מטפלים בבעלי חיים 2,19. השפעות בלתי מבוקרות ומשתנות כאלה על הנתונים ניתנות למזעור באמצעות הפרוטוקול הנוכחי.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

למחברים אין קונפליקטים לחשוף.

Acknowledgments

עבודה זו מומנה בחלקה על ידי קרן ביאטריס ה. בארט למחקר על יחסים נוירו-אופרנטיים לאוניברסיטת צפון טקסס (UNT). אנו אסירי תודה על המשוב והסיוע של כל חברי המעבדה לגמישות מוחית ותיקונים, במיוחד ואלרי רוחאס, מרי קייט מור, קמרון סקאלון והאנה מקגי.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
3D printer  Consult with local makerspace
bolt Boltdepot 1346 6-32 or 8-32 by  0.5"
bolt Boltdepot 1348 6-32 or 8-32 by  0.75"
door hinge XJS (Amazon) 43398-16234 1" cabinet stainless steel door hinge set; Optional (if "perfect hinge" is not printed)
drill Any electric drill works
extension spring Nieko (Amazon) 50456A Choose and adjust spring based on ORT sized and desired tension
granulated sugar
lock nuts Boltdepot 2551 6-32 or 8-32
measuring tape
microcontroller Arduino A000066 Arduino Uno
microswitch Sparkfun KW4-Z5F mini microswitch (SPDT-roller lever)
One Rat Turnstile (ORT) Vulintus Contact company to request quote if not self-assembling
Operant Chambers as desired for behavioral assessment: For this experiment we used automated isometric pull chambers from Vulintus  Vulintus No cat #: contact Vulintus Contact Vulintus for quote
PLA filament  OVERTURE (Amazon) UK-MATTEPLA17511
plexiglass Lesnlok (Amazon) B09P74K7BR clear, 1/8" thickness, Cut to size
plexiglass cutter
python program Python Software Foundation software available on request
RFID reader Priority 1 Design RFIDRW-E-USB With antenna
RFID tag Unified Information Devices UC-1485-10
rod Boltdepot 23632 cut to > 3.5"
Rotary tool Used to bore hole in apparatus and colony caging for ORT; any hardware usable
sand paper HSYMQ (Amazon) TOMPOL-1118-1915-11
socket wrench set Any socket wrench set works
soldering iron
super glue 234790
wire Plusivo (Amazon) EAN0721248989789

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Whishaw, I. Q., Kolb, B. The behavior of the laboratory rat: A handbook with tests. , Oxford university press. (2004).
  2. Sorge, R. E., et al. Olfactory exposure to males, including men, causes stress and related analgesia in rodents. Nature Methods. 11 (6), 629-632 (2014).
  3. Ottesen, J. L., Weber, A., Gürtler, H., Mikkelsen, L. F. New housing conditions: Improving the welfare of experimental animals. Alternatives to Laboratory Animals. 32 (Suppl 1B), 397-404 (2004).
  4. Arakawa, H. Ethological approach to social isolation effects in behavioral studies of laboratory rodents. Behavioural Brain Research. 341, 98-108 (2018).
  5. Simpson, J., Kelly, J. P. The impact of environmental enrichment in laboratory rats-behavioural and neurochemical aspects. Behavioural Brain Research. 222 (1), 246-264 (2011).
  6. Van Praag, H., Kempermann, G., Gage, F. H. Neural consequences of enviromental enrichment. Nature Reviews Neuroscience. 1 (3), 191-198 (2000).
  7. Hays, S. A., et al. The isometric pull task: A novel automated method for quantifying forelimb force generation in rats. Journal of Neuroscience Methods. 212 (2), 329-337 (2013).
  8. Wong, C. C., Ramanathan, D. S., Gulati, T., Won, S. J., Ganguly, K. An automated behavioral box to assess forelimb function in rats. Journal of Neuroscience Methods. 246, 30-37 (2015).
  9. Sindhurakar, A., Butensky, S. D., Carmel, J. B. Automated forelimb tasks for rodents: Current advantages and limitations, and future promise. Neurorehabilitation and Neural Repair. 33 (7), 503-512 (2019).
  10. Sindhurakar, A., et al. An automated test of rat forelimb supination quantifies motor function loss and recovery after corticospinal injury. Neurorehabilitation and Neural Repair. 31 (2), 122-132 (2017).
  11. Gallistel, C., et al. Screening for learning and memory mutations: A new approach. Acta psychologica Sinica. 42 (1), 138 (2010).
  12. Fenrich, K. K., et al. Improved single pellet grasping using automated ad libitum full-time training robot. Behavioural Brain Research. 281, 137-148 (2015).
  13. Brenneis, C., et al. Automated tracking of motion and body weight for objective monitoring of rats in colony housing. Journal of the American Association for Laboratory Animal Science. 56 (1), 18-31 (2017).
  14. Pereira, T. D., et al. Sleap: A deep learning system for multi-animal pose tracking. Nature Methods. 19 (4), 486-495 (2022).
  15. Lauer, J., et al. Multi-animal pose estimation, identification and tracking with deeplabcut. Nature Methods. 19 (4), 496-504 (2022).
  16. Butcher, G., et al. An apparatus for automatically training and collecting individualized behavioral data with socially housed rodents. Journal of Neuroscience Methods. 365, 109387 (2022).
  17. Winter, Y., Schaefers, A. T. A sorting system with automated gates permits individual operant experiments with mice from a social home cage. Journal of Neuroscience Methods. 196 (2), 276-280 (2011).
  18. Rivalan, M., Munawar, H., Fuchs, A., Winter, Y. An automated, experimenter-free method for the standardised, operant cognitive testing of rats. PLOS One. 12 (1), e0169476 (2017).
  19. Deacon, R. M. Housing, husbandry and handling of rodents for behavioral experiments. Nature Protocols. 1 (2), 936-946 (2006).
  20. Lang, C. E., Lohse, K. R., Birkenmeier, R. L. Dose and timing in neurorehabilitation: Prescribing motor therapy after stroke. Current Opinion in Neurology. 28 (6), 549 (2015).
  21. Inventing a supercage for rats. Butcher, G., Becker, A., Davidson, A., Baltazar, M., Armshaw, J., Cruz, S. Poster presentation at Association for Behavior Analysis International Conference, Chicago, IL, , (2019).
  22. Engineering an enriched environment operant chamber and its implications. Davidson, A., et al. Poster Presented at the Texas Association for Behavior Analysis Annual Conference, , Worth, TX. (2019).
  23. Windle, V., et al. An analysis of four different methods of producing focal cerebral ischemia with endothelin-1 in the rat. Experimental Neurology. 201 (2), 324-334 (2006).
  24. Reppucci, C. J., Veenema, A. H. The social versus food preference test: A behavioral paradigm for studying competing motivated behaviors in rodents. MethodsX. 7, 101119 (2020).
  25. Borland, J. M., et al. A novel operant task to assess social reward and motivation in rodents. Journal of Neuroscience Methods. 287, 80-88 (2017).
  26. Tzschentke, T. M. Review on cpp: Measuring reward with the conditioned place preference (cpp) paradigm: Update of the last decade. Addiction Biology. 12 (3-4), 227-462 (2007).
  27. Salamone, J. D., Correa, M. Neurobiology and pharmacology of activational and effort-related aspects of motivation: Rodent studies. Current Opinion in Behavioral Sciences. 22, 114-120 (2018).
  28. Shull, R. L. Bouts, changeovers, and units of operant behavior. European Journal of Behavior Analysis. 12 (1), 49-72 (2011).
  29. Gottlieb, E., et al. The bidirectional impact of sleep and circadian rhythm dysfunction in human ischaemic stroke: A systematic review. Sleep Medicine Reviews. 45, 54-69 (2019).
  30. Lo, E. H., et al. Circadian biology and stroke. Stroke. 52 (6), 2180-2190 (2021).
  31. Meng, H., Liu, T., Borjigin, J., Wang, M. M. Ischemic stroke destabilizes circadian rhythms. Journal of Circadian Rhythms. 6 (1), 1-13 (2008).
  32. Stern, R. A., Bachman, D. L. Depressive symptoms following stroke. The American Journal of Psychiatry. 148 (3), 351-356 (1991).
  33. Rapolienė, J., Endzelytė, E., Jasevičienė, I., Savickas, R. Stroke patients motivation influence on the effectiveness of occupational therapy. Rehabilitation Research and Practice. 2018, (2018).
  34. Robinson, R. G., Jorge, R. E. Post-stroke depression: A review. American Journal of Psychiatry. 173 (3), 221-231 (2016).
  35. Faraji, J., et al. Sex-specific stress and biobehavioral responses to human experimenters in rats. Frontiers in Neuroscience. 16, 965500 (2022).

Tags

החודש ב-JoVE גיליון 205
איסוף נתונים התנהגותיים של חולדות ביוזמה עצמית כדי לאפיין ליקויים לאחר שבץ מוחי
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Armshaw, J., Butcher, G., Becker, A. … More

Armshaw, J., Butcher, G., Becker, A. Gathering Self-Initiated Rat Behavioral Data to Characterize Post-Stroke Deficits. J. Vis. Exp. (205), e64967, doi:10.3791/64967 (2024).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter