Diese Arbeit wurde durch Zuschüsse des Schweizerischen Nationalfonds (Projekt 31003A-149315-1 auf MES und Grant IZK0Z3-150809 zu AZ), auf die AZ Heidi Demetriades Foundation, um den Europäischen Forschungsrat (&#39;Nogorise&#39;) MES- und finanziert die Christopher und Dana Reeve Foundation (CDRF).

Alle Experimente wurden in Übereinstimmung mit den Richtlinien der Veterinäramt des Kantons Zürich, Schweiz durchgeführt. 1. Tier Handhabung und Habituation <ol><li> Tiertransporter Hinweis: 5 Tage vor dem Beginn des Experiments, führen Sie Schritt 1.1.1 täglich. <ol><li> Für Verhaltensexperimente, gewöhnen die Tiere an den Experimentator. Haben täglichen Umgang Stunden à 10-15 Minuten pro Tier. Reinigen Sie die Box nach Sitzung jedes Tieres. <ol><li> Zunächst legen Sie die Hand des Experimentators in einen Käfig ermöglicht, das Tier zu erforschen und zu riechen vertraut gemacht mit dem Versuchsleiter zu werden. </li><li> Als nächstes heben Sie das Tier mit der Hand des Experimentators in einer sicheren Weise durch Ergreifen Körper der Ratte zwischen den Vorder- und Hinterpfoten so dass weitere Einarbeitung. </li></ol></li><li> Wiegen Sie jedes Tier täglich um eine Grundlinie Körpergewicht vor der Nahrungsentzug erhalten. </li></ol&gt; </li><li> Gerät Habituation und Lebensmittel Familiarization <ol><li> Wiegen Sie jedes Tier täglich um eine Grundlinie Körpergewicht vor der Nahrungsentzug erhalten. </li><li> Beginnen Nahrungs berauben Ratten 3 Tage vor Beginn der Vorausbildung auf einer Standardlabordiät. Geben Ratten 0,05 g Futter pro 1 g Körpergewicht pro Tag (zB eine Ratte mit einem Gewicht von 200 g, beginnen Sie mit 10 g Futter). Stellen Sie sicher, das Körpergewicht um mehr als 10% pro Tag nicht abnehmen durch Überwachung Körpergewicht täglich. <ol><li> Wenn mehrere Tiere in einem Käfig gehalten, können dominant Ratten mehr als weniger Herrschenden zu essen. Für den Fall, das Körpergewicht eines Tieres ab, das Tier zu füttern, anstatt separat Gruppe Fütterung. Geben Sie Wasser ad libitum. </li></ol></li><li> Um die Ratte mit der Greifvorrichtung bekannt zu machen, legen Sie das Tier in das Trainingsfeld (Abbildung 1). Haben Zuckerpellets in dem Trainingsfeld in der Nähe der schlitzförmigen Öffnung angeordnet, um das Tier mit dem Futterpellets vertraut. Führen Sie diese step 10-15 Minuten täglich über 3 Tage. </li></ol></li></ol> 2. Pre-Training und Motorik Learning <ol><li> Pre-Training <ol><li> Einen Tag nach der Einarbeitung, legen Sie das Tier in das Trainingsfeld und legen Sie das Pellet in engem Zusammenhang mit der Schlitzöffnung, damit es durch das Tier Zunge erreicht werden kann. Tiere, die Pellets mit ihren Vorderbein abrufen während der Pre-Training ausschließen Hinweis: In diesem Stadium ist Pellet Retrieval mit der Zunge und in der Regel von entscheidender Bedeutung Methode der Wahl des Tieres. Pellets sollte auf keinen Fall mit der Vordergliedmaße erfasst werden, bis der erste Tag des motorischen Lernens, um eine angemessene Überwachung der gelernt Erreichen Aufgabe zu ermöglichen. Pellet Abruf mit dem Vorderbein während der Pre-Training ist ein Ausschlusskriterium und ist in den meisten Fällen nicht beobachtet. </li><li> Unterrichten Sie die Ratte entweder auf der Rückseite des Käfigs führen und zum Schlitzöffnung oder einen Schritt zurück und drehen sich um die eigene Achse, um die nächste Futterpellet mit erhaltendie Zunge. Nehmen Sie sich Zeit für das Tier, um den Käfig zu erforschen, führen nach hinten und zur Schlitzöffnung. Wenn das Tier nicht ordnungsgemäß die Aufgabe ausführen, verwenden Sie eine Zange zu klopfen Sie leicht am Ende hinter dem Käfig und fangen die Aufmerksamkeit des Tieres. Sobald das Tier ist an der Rückseite, klopfen Sie leicht an der Käfigvorder, um das Tier zu der Schlitzöffnung zu führen. Hinweis: Wenn das Tier eine definierte Standardwert erreicht (zB 50 erfolgreiche Pellet Abfragen mit der Zunge in weniger als 15 min), qualifiziert sich das Tier für den motorischen Lernphase. Am Tag 1 und 2 der vor dem Training können die Lernenden bereits aus Nicht-Lernenden unterschieden werden. Non-Lernende aus der Studie in diesem Schritt ausgeschlossen werden. Dies verringert die Wahrscheinlichkeit, dass eine hohe Anzahl an nicht-Lernenden während des Motorlernschritt (2.2). </li><li> Während vor dem Training, Nahrung zu entziehen Ratten auf einem Standard-Labordiät. Geben Sie Wasser ad libitum. Überwachen Körpergewicht täglich während der gesamten Studie. Machennicht verwenden, gleiche Zimmer zu männlichen und weiblichen Ratten zu trainieren. Stellen Sie sicher, einen ruhigen und lärmfreien Umgebung für das Tier. </li></ol></li><li> Bestimmung von Paw Vorlieben und Motorik Learning <ol><li> Während der ersten Sitzung des motorischen Lernens, ersetzen Sie den Schieber vor dem Fenster mit einem Beitrag. Setzen Sie den Zucker Pellet etwa 1,5 cm vom Fenster auf der Post, so dass das Tier das Pellet mit seiner Zunge nicht erreichen, sondern nur abrufen durch eine präzise forelimb Erreichen und Greifen Bewegung. <ol><li> Um Pellet Abruf durch den Vorderbein durchzusetzen, verwenden Sie eine Zange, um sanft zu bringen das Pellet in der Nähe von Mund des Tieres und Einfahren des Pellets während das Tier versucht Verbrauch mit der Zunge. Diese Aufgabe wiederholt, bis das Tier streckt die Vordergliedmaße und greift ein Pellet. </li></ol></li><li> Legen Sie die Post von zentraler Bedeutung für die Fensteröffnung. Um Pfote Vorlieben bestimmen, genau zu beobachten, die ersten 10 Versuche auf Trainingstag 1. Mehr als 70% der reacHing Versuchen (dh 7 von 10) mit der gleichen forelimb ausgeführt werden. Wenn dies nicht erreicht wird, mit einer weiteren Runde von 10 Studien fort, bis die 70% -Schwelle erreicht. </li><li> Nach paw Präferenzkalkulation, verschieben die Post in Richtung der bevorzugten Vorderbein und richten zentralen bis zur Grenze der Fensteröffnung. Bevorzugte paw Ausrichtung bedeutet, dass der Beitrag wird im Gegensatz zu der jeweiligen Pfote verlagert, um einen optimalen Winkel zu erreichen (Abbildung 1B, C) ​​zu ermöglichen. </li><li> Klassifizieren eine Studie definiert als eine neue Pellet an das Tier präsentiert, so erfolgreich (zu erreichen, zu erfassen, abrufen und essen das Pellet), Tropfen (zu erreichen, Verständnis und Pellet zu verlieren während Retrieval) oder nicht (Knock-Pellet von der Post). Notieren Sie sich jede Prüfung in Ihrem Blatt und die Daten nach dem Versuch zu analysieren. </li><li> Führen einer täglichen Sitzung aus einer festgelegten Anzahl von Versuchen (beispielsweise 150) oder einer maximalen Zeit (beispielsweise 1 Stunde) für jedes Tier. </li><li> Untersuchen Präzision und Feinabstimmungder Bewegung mit ersten Versuch Analyse. Ein erster Versuch wird durch das Greifen des Pellets in einem einzigen monolithischen Bewegung ohne Unterbrechung, Zögern oder Wiederholung der einzelnen Bewegungskomponenten definiert. Beachten Sie sorgfältig jedes Verständnis von der Ratte. <ol><li> Wenn die Ratte zögert oder fährt während einer Reichweite oder versucht mehrere Versuche, um das Pellet vollständig zu erfassen, beachten Sie die entsprechenden Studie als Erfolg jedoch nicht erste Versuch. Wenn das Tier des Pellets in einem einzigen monolithischen Reichweite erfolgreich ergreift, notieren Sie die jeweilige Studie als erfolgreich erster Versuch in einer separaten Spalte in Ihrem Blatt. </li></ol></li><li> Während der motorischen Lernens, Nahrung zu entziehen Ratten auf einem Standard-Labordiät. Geben Sie Wasser ad libitum. Überwachen Körpergewicht täglich während der gesamten Studie. </li></ol></li></ol>

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<li>Tews, B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Synthetic+microRNA-mediated+downregulation+of+Nogo-A+in+transgenic+rats+reveals+its+role+as+regulator+of+synaptic+plasticity+and+cognitive+function%5BTitle%5D)+AND+%22Proceedings+of+the+National+Academy+of+Sciences+of+the+United+States+of+America%22%5BJournal%5D)">Synthetic microRNA-mediated downregulation of Nogo-A in transgenic rats reveals its role as regulator of synaptic plasticity and cognitive function.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. , (2013).</li>
<li>Li, D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Heritable+gene+targeting+in+the+mouse+and+rat+using+a+CRISPR-Cas+system%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Heritable gene targeting in the mouse and rat using a CRISPR-Cas system.</a> Nature. 31, 681-683 (2013).</li>
</ol>

The authors have nothing to disclose

. Die in dieser Studie gezeigt Paradigma aus Buitrago et 18 al angepasst und unterscheidet sich von der klassischen Einzelpellet Erreichen Paradigma 17 vor allem in zwei Punkten: Zunächst studiert in-session Verbesserung ermöglicht die Analyse des gelernten Aufgabe innerhalb eines Tages, die eine andere Ebene der Informationen, wie Untersuchung des schnellen Lernkomponente im Vergleich zum langsamen Lernkomponente von den durchschnittlichen Tageswert...

Bewegungssteuerung ist eine Kernaufgabe des zentralen Nervensystems (ZNS). Motorik ist die Haupt meßbare Ausgabe des ZNS-Funktion und die Haupt Möglichkeit des Individuums mit der externen Welt zu kommunizieren. Das Verständnis der Prinzipien der Motorik und der Mechanismen, die zugrunde liegen, das Erlernen einer motorischen Aufgabe ist derzeit eine der großen Herausforderungen in der Neurowissenschaft. Morphologischen, physiologischen und molekularen Veränderungen wurden beim Erwerb eines neuen Kraft Aufgabe gefunden. Zum Beispiel die Form und die Anzahl der Synapsen verändern als Reaktion auf Fachkraftausbildung 1-5, und funktionelle Veränderungen der synaptischen Maschinen wurden nach motorischen Lernens beobachtet. Synaptischen Antworten wurden in den Verbindungen der forelimb darstellende Bereich des ausgebildeten motorischen Kortex im Vergleich zum ungeschulten Hemisphäre des gleichen Tier oder Antworten von trainierten Tieren und 6,7 höher. Elektrophysiologische Beobachtungen legen nahe, dass auch Langzeit-Potenzierung (LTP) und Lang-term Depression (LTD), wie Mechanismen finden während des Erlernens einer neuen motorischen Fertigkeit, und daß im Bereich der synaptischen Betrieb, der zwischen den begrenzenden Grenzen von LTP und LTD Sättigung definiert ist, wird modifiziert 8. Weiterhin hat es sich gezeigt, dass Aktivität und Plastizität Marker Vermittlermoleküle wie c-fos, GAP-43 oder BDNF auch Plastizität Hemmung Moleküle wie Nogo-Anzeige regulatorische Funktionen für das Lernen bedingten neuronalen Plastizität 9-16. Diese Fortschritte zu einem besseren Verständnis der Mechanismen des motorischen Lernens zugrunde liegenden konnte nur mit dem Einsatz von Verhaltensparadigmen, die eine präzise Kontrolle des Erwerbs eines neuen motorischen zB Fach forelimb reich erlauben erreicht werden. Nur eine gut strukturierte Verhaltensaufgabe ermöglicht die Überwachung und Erfassung Korrelat Änderungen, die nach dem Lernen und Ausführung der jeweiligen Aufgabe auftreten. Hier wir visuell eine modifizierte Version des Fach forelimb demonstrierenSingle-Pellet Erreichen Aufgabe bei Ratten von Buitrago et al. 17 Die vorgestellte Paradigma angepasst erlaubt die Analyse der Bewegungserfassung in einem täglichen Trainingseinheit (max-session), die die schnelle Lernkomponente und Grunderwerb sowie qualifizierte motorische Lernen über mehrere Sitzungen (zwischen den Sitzungen), die die langsamen Lernkomponente und die Wartung der gelernt Aufgabe 18. Wichtig ist, erhöht diese Verhaltensparadigma den Schwierigkeitsgrad und die Komplexität der motorischen Aufgabe auf zwei Funktionen: Erstens, die Ratten darauf trainiert, um ihre Achse nach jedem Griff drehen und so ihre Körper neu auszurichten vor der nächsten Pellet Reichweite und erneuern der Körper Ausrichtung und verhindert ständige Bewegung der Ausführung aus dem gleichen Winkel. Zweitens werden die Pellets aus einem vertikalen Pfosten vor dem Käfig geholt. Aufgrund des geringen Durchmessers der Post, Pellets kann leicht erfordern eine genaue Verständnis für eine erfolgreiche Wiederherstellung und p gekicktreventing einfaches Abziehen des Pellets gegenüber dem Tier. Solche komplexen Verhaltenstests ermöglicht tiefere Einblicke in die Mechanismen des motorischen Lernens zugrunde. Im Vergleich zu Mäusen, Ratten sind überlegen in ihrer Leistung von komplexen Verhaltensaufgaben und somit besser geeignet für komplexe Paradigmen, wie in dieser Studie dargestellt. Angesichts der zunehmenden genetischen Möglichkeiten für Ratten 19,20, die Kombination von präzisen und gut kontrollierte Verhaltenstestverfahren mit genetischen Manipulationen, Imaging und physiologischen Techniken stellt ein leistungsfähiges Tool-Box, um die neurobiologischen Grundlagen des motorischen Lernens und Gedächtnis besser zu verstehen.

<table><tbody><tr><td>Training box</td><td></td><td></td><td>Self Made</td></tr><tr><td>Pedestal</td><td></td><td></td><td>Self Made</td></tr><tr><td>Sugar pellets</td><td>TSE Systems Intl. Group</td><td></td><td>45 mg dustless precision pellets</td></tr><tr><td>Sprague Dawley rats</td><td></td><td></td><td>5-6 week old males</td></tr><tr><td>Laptop computer</td><td>Hewlett Packard</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Stop Watch</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Forceps</td><td>Fine Science Tools (FST)</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Excel</td><td>Microsoft</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Prism</td><td>GraphPad</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Weighing scale</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Counter</td><td></td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

acquisition of a high-precision skilled forelimb reaching task in rats

Movements are the main measurable output of central nervous system function. Developing behavioral paradigms that allow detailed analysis of motor learning and execution is of critical importance in order to understand the principles and processes that underlie motor function. Here we present a paradigm to study movement acquisition within a daily session of training (within-session) representing the fast learning component and primary acquisition as well as skilled motor learning over several training sessions (between-session) representing the slow learning component and consolidation of the learned task. This behavioral paradigm increases the degree of difficulty and complexity of the motor skill task due to two features: First, the animal realigns its body prior to each pellet retrieval forcing renewed orientation and preventing movement execution from the same angle. Second, pellets are grasped from a vertical post that matches the diameter of the pellet and is placed in front of the cage. This requires a precise grasp for successful pellet retrieval and thus prevents simple pulling of the pellet towards the animal. In combination with novel genetics, imaging and electrophysiological technologies, this behavioral method will aid to understand the morphological, anatomical and molecular underpinnings of motor learning and memory.

Erfolgreiche Motor Erwerb von Fähigkeiten ist nur durch konsequente Praxis erreicht. Trotz sorgfältiger Prüfung aller Aspekte, einige Ratten fehlschlagen, um die Aufgabe (Abbildung 2) zu lernen. Diese &quot;Nicht-Lernenden entweder Motivation fehlt, was zu einigen oder nicht vorhanden Versuche der Pellet Abruf aus dem Beginn des Experiments oder allgemein zu verlieren Interesse an der Griff nach den Pellets, die zu kontinuierlichen Fehlversuchen. Dagegen zeigen einige Tiere aggressiv und über motivi...

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Acquisition of a High-precision Skilled Forelimb Reaching Task in Rats

A paradigm is presented to analyze the acquisition of a high-precision skilled forelimb reaching task in rats.

Erwerb eines Hochpräzise Skilled Vorderbein Erreichen Aufgabe in Ratten

Movements are the main measurable output of central nervous system function. Developing behavioral paradigms that allow detailed analysis of motor ...

acquisition-of-a-high-precision-skilled-forelimb-reaching-task-in-rats

Research

JoVE Journal

Behavior

10.3K Aufrufe.  University of Zurich. A paradigm is presented to analyze the acquisition of a high-precision skilled forelimb reaching task in rats.

Serie: Acquisition of a High-precision Skilled Forelimb Reaching Task in Rats

Assessing Forelimb Function after Unilateral Cervical SCI using Novel Tasks: Limb Step-alternation, Postural Instability and Pasta Handling

Cervical spinal cord injury (cSCI) can cause devastating neurological deficits, including impairment or loss of upper limb and hand function. A majority of the spinal cord injuries in humans occur at the cervical levels. Therefore, developing cervical injury models and developing relevant and sensitive behavioral tests is of great importance. Here we describe the use of a newly developed forelimb step-alternation test after cervical spinal cord injury in rats. In addition, we describe two behavioral tests that have not been used after spinal cord injury: a postural instability test (PIT), and a pasta-handling test. All three behavioral tests are highly sensitive to injury and are easy to use. Therefore, we feel that these behavioral tests can be instrumental in investigating therapeutic strategies after cSCI.

Three new behavioral tests (forelimb step-alternation, postural instability test, pasta handling test) for evaluating forelimb function after cervical spinal cord injury in rodents are described.

Bewertung der Vordergliedmaße Funktion nach Einseitige Cervical SCI mit Novel Aufgaben: Gliedmaßen Step-Wechsel, Haltungsinstabilität und Pasta Handhabung

Cervical spinal cord injury (cSCI) can cause devastating neurological deficits, including impairment or loss of upper limb and hand function. A majority ...

Forschung

Verhalten

The Vermicelli and Capellini Handling Tests: Simple quantitative measures of dexterous forepaw function in rats and mice

Previous characterizations of rodent eating behavior have revealed that they use coordinated forepaw movements to manipulate food pieces. We have extended upon this work to develop a simple quantitative measure of forepaw dexterity that is sensitive to lateralized impairments and age-dependent changes. Rodents learn skillful forepaw and digit movements to manage thin pasta pieces, which they eagerly consume. We have previously described methods for quantifying vermicelli handling in rats and showed that the measures are very sensitive to forelimb impairments resulting from unilateral ischemic lesions, middle cerebral artery occlusions and unilateral striatal dopamine depletion [Allred, R.P., Adkins, D.L., Woodlee, M.T., Husbands, L.C., Maldonado M.A., Kane, J.R., Schallert, T. &amp; Jones, T.A. The Vermicelli Handling Test: a simple quantitative measure of dexterous forepaw function in rats. J. Neurosci. Methods 170, 229-244 (2008)]. Here we present a more detailed protocol for this test in rats and compare it with a newly developed version for mice, the Capellini Handling Test. Rats and mice are videotaped while handling short lengths of uncooked vermicelli or capellini pasta, respectively, with a camera positioned to optimize the view of paw movements. Slow motion video playback allows for the identification of forepaw adjustments, defined as any distinct removal and replacement of the paw, or of any number of digits, on the pasta piece after eating commences. Forepaw adjustments per piece are averaged over trials per each testing session. Repeated testing permits sensitive quantitative analysis of changes in forepaw dexterity over time. Protocols for pre-testing habituation and handling practice, as well as procedures for characterizing atypical handling patterns, are described. Because rats and mice perform the pasta handling tests slightly differently, species-specific differences in administration and scoring of these tests are highlighted. All animal use was in accordance with protocols approved by the University of Texas at Austin Animal Care and Use Committee.

The Vermicelli and Capellini Handling Tests of forepaw dexterity take advantage of the natural inclination of rodents to manipulate food items using skillful forepaw and digit movements. Animals are videotaped while handling short strands of uncooked dry pasta. Slow motion video playback allows for the quantification of forepaw adjustments.

Die Vermicelli und Capellini Handhabung Tests: Einfache quantitative Maßnahmen der geschickten Vorderpfote Funktion bei Ratten und Mäusen

Previous characterizations of rodent eating behavior have revealed that they use coordinated forepaw movements to manipulate food pieces. We have extended ...

Neurowissenschaften

Study Motor Skill Learning by Single-pellet Reaching Tasks in Mice

Reaching for and retrieving objects require precise and coordinated motor movements in the forelimb. When mice are repeatedly trained to grasp and retrieve food rewards positioned at a specific location, their motor performance (defined as accuracy and speed) improves progressively over time, and plateaus after persistent training. Once such reaching skill is mastered, its further maintenance does not require constant practice. Here we introduce a single-pellet reaching task to study the acquisition and maintenance of skilled forelimb movements in mice. In this video, we first describe the behaviors of mice that are commonly encountered in this learning and memory paradigm, and then discuss how to categorize these behaviors and quantify the observed results. Combined with mouse genetics, this paradigm can be utilized as a behavioral platform to explore the anatomical underpinnings, physiological properties, and molecular mechanisms of learning and memory.

Persistent practice improves the precision of coordinated movements.&#160;Here we introduce a single-pellet reaching task, which is designed to assess the learning and memory of forelimb skill in mice.&#160;

Studie Motorik Lernen durch Einzel-Pellet Erreichen Aufgaben in Mäuse

Reaching for and retrieving objects require precise and coordinated motor movements in the forelimb. When mice are repeatedly trained to grasp and ...

Investigating Motor Skill Learning Processes with a Robotic Manipulandum

Skilled reaching tasks are commonly used in studies of motor skill learning and motor function under healthy and pathological conditions, but can be time-intensive and ambiguous to quantify beyond simple success rates. Here, we describe the training procedure for reach-and-pull tasks with ETH Pattus, a robotic platform for automated forelimb reaching training that records pulling and hand rotation movements in rats. Kinematic quantification of the performed pulling attempts reveals the presence of distinct temporal profiles of movement parameters such as pulling velocity, spatial variability of the pulling trajectory, deviation from midline, as well as pulling success. We show how minor adjustments in the training paradigm result in alterations in these parameters, revealing their relation to task difficulty, general motor function or skilled task execution. Combined with electrophysiological, pharmacological and optogenetic techniques, this paradigm can be used to explore the mechanisms underlying motor learning and memory formation, as well as loss and recovery of function (e.g. after stroke).

A paradigm is presented for training and analysis of an automated skilled reaching task in rats. Analysis of pulling attempts reveals distinct subprocesses of motor learning.

Untersuchung Motorfaehigkeiten Lernprozesse mit einem Robotic Manipulandum

Skilled reaching tasks are commonly used in studies of motor skill learning and motor function under healthy and pathological conditions, but can be ...

The Structure of Skilled Forelimb Reaching in the Rat: A Movement Rating Scale

Skilled reaching for food is an evolutionary ancient act and is displayed by many animal species, including those in the sister clades of rodents and primates. The video describes a test situation that allows filming of repeated acts of reaching for food by the rat that has been mildly food deprived. A rat is trained to reach through a slot in a holding box for food pellet that it grasps and then places in its mouth for eating. Reaching is accomplished in the main by proximally driven movements of the limb but distal limb movements are used for pronating the paw, grasping the food, and releasing the food into the mouth. Each reach is divided into at least 10 movements of the forelimb and the reaching act is facilitated by postural adjustments. Each of the movements is described and examples of the movements are given from a number of viewing perspectives. By rating each movement element on a 3-point scale, the reach can be quantified. A number of studies have demonstrated that the movement elements are altered by motor system damage, including damage to the motor cortex, basal ganglia, brainstem, and spinal cord. The movements are also altered in neurological conditions that can be modeled in the rat, including Parkinson's disease and Huntington's disease. Thus, the rating scale is useful for quantifying motor impairments and the effectiveness of neural restoration and rehabilitation. Because the reaching act for the rat is very similar to that displayed by humans and nonhuman primates, the scale can be used for comparative purposes. from a number of viewing perspectives. By rating each movement element on a 3-point scale, the reach can be quantified. A number of studies have demonstrated that the movement elements are altered by motor system damage, including damage to the motor cortex, basal ganglia, brainstem, and spinal cord. The movements are also altered in neurological conditions that can be modeled in the rat, including Parkinson's disease and Huntington's disease. Thus, the rating scale is useful for quantifying motor impairments and the effectiveness of neural restoration and rehabilitation.

Experiments on animals were performed in accordance with the guidelines and regulations set forth by the University of Lethbridge Animal Care Committee in accordance with the regulations of the Canadian Council on Animal Care.

The skilled reaching scale divides the movement by a forelimb in a reach for food act into composite elements each of which are evaluated with a three-point scale. The rating scale is described for a normal rat and can be applied toward evaluating neurological motor disorders.

The Structure of Skilled Vorderbein Reaching in den Rat: A Movement Rating Scale

Skilled reaching for food is an evolutionary ancient act and is displayed by many animal species, including those in the sister clades of rodents and ...

Biologie

The Knob Supination Task: A Semi-automated Method for Assessing Forelimb Function in Rats

Tasks that accurately measure dexterity in animal models are critical to understand hand function. Current rat behavioral tasks that measure dexterity largely use video analysis of reaching or food manipulation. While these tasks are easy to implement and are robust across disease models, they are subjective and laborious for the experimenter. Automating traditional tasks or creating new automated tasks can make the tasks more efficient, objective, and quantitative. Since rats are less dexterous than primates, central nervous system (CNS) injury produces more subtle deficits in dexterity, however, supination is highly affected in rodents and crucial to hand function in primates. Therefore, we designed a semi-automated task that measures forelimb supination in rats. Rats are trained to reach and grasp a knob-shaped manipulandum and turn the manipulandum in supination to receive a reward. Rats can acquire the skill within 20 &plusmn; 5 days. While the early part of training is highly supervised, much of the training is done without direct supervision. The task reliably and reproducibly captures subtle deficits after injury and shows functional recovery that accurately reflects clinical recovery curves. Analysis of data is performed by specialized software through a graphical user interface that is designed to be intuitive. We also give solutions to common problems encountered during training, and show that minor corrections to behavior early in training produce reliable acquisition of supination. Thus, the knob supination task provides efficient and quantitative evaluation of a critical movement for dexterity in rats.

This manuscript describes a semi-automated task that quantifies supination in rats. Rats reach, grasp, and supinate a spherical manipulandum. The rat is rewarded with a pellet if the turn angle exceeds a criterion set by the user. This task increases throughput, sensitivity to injury, and objectivity compared to traditional tasks.

Drehknopf Supination Aufgabe: Eine halbautomatische Methode für die Beurteilung der Funktion der Vordergliedmaße bei Ratten

Tasks that accurately measure dexterity in animal models are critical to understand hand function. Current rat behavioral tasks that measure dexterity ...

Evaluating Skilled Prehension in Mice Using an Auto-Trainer

We describe a method to introduce na&#239;ve mice to a novel prehension (reach-to-grasp) task. Mice are housed singly in cages with a frontal slot that permits the mouse to reach out of its cage and retrieve food pellets. Minimal food restriction is employed to encourage the mice to perform the food retrieval from the slot. As the mice begin to associate coming to the slot for food, the pellets are manually pulled away to stimulate extension and pronation of their paw to grasp and retrieve the pellet through the frontal slot. When the mice begin to reach for the pellets as they arrive at the slot, the behavioral assay can be performed by measuring the rate at which they successfully grasp and retrieve the desired pellet. They are then introduced to an auto-trainer that automates both the process of providing food pellets for the mouse to grasp, and the recording of successful and failed reaching and grasping attempts. This allows for the collection of reaching data for multiple mice with minimal effort, to be used in experimental analysis as appropriate.

Method to assess the impact of training on motor skills is a useful tool. Unfortunately, most behavioral assessments can be labor intensive and/or expensive.We describe here a robotic method of assessing prehension (reach-to-grasp) skill in mice.

Bewertung der geschickten Vorhension bei Mäusen mit einem Auto-Trainer

We describe a method to introduce na&#239;ve mice to a novel prehension (reach-to-grasp) task. Mice are housed singly in cages with a frontal slot that ...

Automated Rat Single-Pellet Reaching with 3-Dimensional Reconstruction of Paw and Digit Trajectories

Rodent skilled reaching is commonly used to study dexterous skills, but requires significant time and effort to implement the task and analyze the behavior. Several automated versions of skilled reaching have been developed recently. Here, we describe a version that automatically presents pellets to rats while recording high-definition video from multiple angles at high frame rates (300 fps). The paw and individual digits are tracked with DeepLabCut, a machine learning algorithm for markerless pose estimation. This system can also be synchronized with physiological recordings, or be used to trigger physiologic interventions (e.g., electrical or optical stimulation).

Rodent skilled reaching is commonly used to study dexterous skills, but requires significant time and effort to implement the task and analyze the behavior. We describe an automated version of skilled reaching with motion tracking and three-dimensional reconstruction of reach trajectories.

Automatisierte Ratte Single-Pellet Erreichen mit 3-dimensionalen Rekonstruktion von Pfoten- und Digit-Trajektorien

Rodent skilled reaching is commonly used to study dexterous skills, but requires significant time and effort to implement the task and analyze the ...

In Vivo Wireless Optogenetic Control of Skilled Motor Behavior

Fine motor skills are essential in everyday life and can be compromised in several nervous system disorders. The acquisition and performance of these tasks require sensory-motor integration and involve precise control of bilateral brain circuits. Implementing unimanual behavioral paradigms in animal models will improve the understanding of the contribution of brain structures, like the striatum, to complex motor behavior as it allows manipulation and recording of neural activity of specific nuclei in control conditions and disease during the performance of the task. 
Since its creation, optogenetics has been a dominant tool for interrogating the brain by enabling selective and targeted activation or inhibition of neuronal populations. The combination of optogenetics with behavioral assays sheds light on the underlying mechanisms of specific brain functions. Wireless head-mounted systems with miniaturized light-emitting diodes (LEDs) allow remote optogenetic control in an entirely free-moving animal. This avoids the limitations of a wired system being less restrictive for animals' behavior without compromising light emission efficiency. The current protocol combines a wireless optogenetics approach with high-speed videography in a unimanual dexterity task to dissect the contribution of specific neuronal populations to fine motor behavior.

In Vivo Wireless Optogenetic Control of Skilled Motor Behavior

The present protocol describes how to use wireless optogenetics combined with high-speed videography in a single pellet reach-to-grasp task to characterize the neural circuits involved in the performance of skilled motor behavior in freely moving mice.

Im lebenden Organismus Drahtlose optogenetische Steuerung des motorischen Verhaltens

Fine motor skills are essential in everyday life and can be compromised in several nervous system disorders. The acquisition and performance of these ...

Assessing Dexterity with Reaching Tasks

Reaching tasks are employed in behavioral neuroscience to investigate motor learning and forelimb dexterity. Much like human hands, rodents have dexterous forepaws, which are necessary for executing coordinated and precise motor movements. Experimenters may utilize food rewards to train rodents to reach and for testing their reaching abilities. These tasks help behavioral neuroscientist in understanding how CNS injuries, such as a stroke, may impair reaching ability and dexterity in humans.
This video begins by discussing the principles and neurobiology of forelimb use in rodents, and then explains a protocol on how to conduct reaching experiments using different types of food rewards. Applications section reviews studies that involve reaching and food handling in animal models of CNS injury.

Reaching Tasks: Accessing Motor Learning and Dexterity

Beurteilung der Geschicklichkeit durch Experimente

Reaching tasks are employed in behavioral neuroscience to investigate motor learning and forelimb dexterity. Much like human hands, rodents have dexterous ...