Nous tenons à remercier le financement de la Mission Connect, un projet de la Fondation TIRR (CES et ZZK), la Fondation Craig Nielsen (CES) et la NSF Graduate Research Fellowship (Grant #: 2011112479 pour SAG).

Toutes les procédures d&#39;animaux ont été effectuées conformément aux protocoles approuvés avec le IACUC interne à l&#39;Université du Texas à Austin et dans National Institutes of Health (NIH) guidelines. Les animaux utilisés dans cette étude avaient une blessure contusion latérale C3/C4 l&#39;aide d&#39;un horizon infini de frappe, ou un modèle de hemisection latérale C3/C4 et ces méthodes peuvent être appliquées plus largement à d&#39;autres modèles 18. Nous recommandons que les chercheurs testent les animaux pendant 2 semaines avant de blessures, 3 jours après la blessure et régulièrement (par exemple chaque semaine) pour la durée de l&#39;étude. Lors de l&#39;exécution des tests comportementaux sur les animaux post-opératoires, en particulier dans trois jours après la chirurgie, il faut veiller à ce que les animaux ont suffisamment récupéré de la chirurgie et que les procédures de test de comportement ne causent pas de douleur supplémentaire ou de stress pour les animaux. En général, les 2-3 semaines de traitement et de pré-tests peuvent être nécessaires avant la chirurgie. Il s&#39;agit d&#39;obtenir l&#39;animal à l&#39;aise à l&#39;environnement de test en les manipulant de manière similaire à la façon dont ils seront traités lors des essais ainsi que de permettre à l&#39;animal de se déplacer librement sur la surface d&#39;essai. Il est également important d&#39;obtenir l&#39;animal habitué à être tenue, ce qui peut être fait en déplaçant sur l&#39;animal et à proximité de la surface de test dans des mouvements non directs pour s&#39;acclimater à l&#39;animal de la manipulation. Il est également important de se détendre les animaux au début et entre les sessions de test. Pour se détendre les animaux, tenir l&#39;animal sur une table dans une position portant la patte avant-seulement, dans une position &quot;brouette&quot; et rebondir l&#39;animal doucement sur la table permettant aux membres antérieurs de toucher la surface. Cette enseigne les animaux pour détecter dessous d&#39;eux pour une surface stable et est une étape importante et nécessaire dans la procédure, car il garantit que les animaux sont détendus avant le début des essais. Une. Forelimb essai Step-alternance <ol><li> Résumé du test: Placez les animaux avec les deux pattes avant de toucher la table pour déterminer si ils alternent l&#39;usage de leurs membres antérieurs. Déplacez le rat avant, en transférant leur centre de gravité, les forçant à essayer de l&#39;étape. Cet essai est répété quatre fois avec chaque animal et, si une capacité de spectacles d&#39;animaux d&#39;alterner à, ou supérieure à 75%, elle est considérée comme un alternateur. Il s&#39;agit d&#39;une tâche de mouvement forcé, pour que les animaux qui sont considérés comme non-alternateurs vont intervenir à plusieurs reprises avec la même patte avant. </li><li> Tenir un animal sur une table dans un poids-roulement position des membres antérieurs seule, dans une position &quot;brouette&quot; avec leur corps de près de 90 ° de la table. </li><li> Une fois l&#39;animal apparaît détendu, pousser l&#39;animal avant de se déplacer le long de la surface de la table. </li><li> Déterminer et indiquer si les suppléants de rats utilisent des membres antérieurs tout en se déplaçant sur la surface. </li><li> Noter et enregistrer la patte antérieure qui a lancé le mouvement et si l&#39;animal peut alterner ou pas on la Forelimb étape Alternance Score Test Sheet (fourni). </li><li> Répétez ce test au moins deux fois tout en tenant l&#39;animal avec une main (droite ou gauche). Répéter au moins deux fois à nouveau tout en maintenant l&#39;animal dans l&#39;autre main. </li><li> Si les rats ont montré cette capacité, étape alternance peut être testé à nouveau par l&#39;introduction d&#39;une attente de 5 secondes après la première étape pour déterminer si le modèle de l&#39;alternance reste après un délai. Notez les résultats et enregistrement dans la feuille de pointage. </li><li> Ce test peut être utilisé quotidiennement, et il est recommandé que les animaux testés au moins une fois par semaine pour une expérience de mesures répétées. </li></ol> Remarque: il est important d&#39;alterner la position de la main de l&#39;expérimentateur, car il peut affecter le comportement d&#39;alternance des animaux d&#39;essai. La feuille de pointage étape alternance fourni peut être utilisé pour noter la position de la patte et utiliser pendant pas à pas. Bien que nous n&#39;avons pas intégré ces données dans notre système de notation a (nous avons seulementutilisée statut d&#39;alternance à regrouper les animaux lésés dans la présente étude), les utilisateurs peuvent facilement inclure des données de position de la patte dans le cadre de l&#39;analyse en fonction du projet spécifique. 2. Postural test d&#39;instabilité <ol><li> Résumé du test: Pour ce test de comportement, maintenez rats dans une position similaire à celle de l&#39;essai des membres antérieurs de l&#39;alternance, toutefois, chaque membre antérieur doit être testé individuellement. Le plateau devrait être couvert avec du papier de verre (n ° 220) pour éviter de glisser, contreventement, ou en faisant glisser les pattes avant pendant le test. <ol><li> Dans cet essai, la distance qu&#39;il faut pour l&#39;animal de prendre un peu de la patte antérieure en cours d&#39;examen à retrouver son équilibre sera enregistrée. </li><li> Animaux sein d&#39;un groupe d&#39;étude devrait être approximativement le même poids, la taille et l&#39;âge que de grandes différences dans le poids du corps peut entraîner des variations dans la distance de base nécessaires pour maintenir le centre de gravité pour un animal donné 19. Un groupe témoin doit êtreinclus en utilisant PIT pour vérifier que les changements de comportement sont dus à la régénération ou de récupération plutôt que l&#39;âge et le gain de poids. </li></ol></li><li> Tenir un animal sur une table dans une position confortable et permettre aux deux pattes avant d&#39;atteindre la surface, l&#39;animal doit être confortablement dans une position &quot;brouette&quot; avec leur corps de près de 90 ° de la table. On notera qu&#39;il est important de maintenir l&#39;animal dans une position plus verticale. Ceci permettra à une distance plus uniforme nécessaire pour déclencher une étape de regagner le centre de gravité. </li><li> Légèrement empêcher un membre antérieur contre le torse de l&#39;animal et aligner le nez du rat avec la ligne zéro en vue de dessus. </li><li> Déplacez le rat avant. Cela déplace le centre de gravité vers l&#39;avant stimulant l&#39;animal à l&#39;étape de retrouver son équilibre de l&#39;animal. </li><li> Enregistrer la nouvelle position du nez après les étapes de rat deux fois et utiliser la moyenne de ces deux étapes que la distance nécessaire pour déclencher une étape. </li><li> Testez chaque forelimb indépendamment 5x, ce qui porte l&#39;animal à la position 0 et vérifier que l&#39;animal continue à être assouplies dans les mains de l&#39;expérimentateur avant de continuer à assurer des résultats cohérents. </li><li> Fiche sur le test d&#39;instabilité posturale (PIT) Score Sheet, fourni. Ce test peut être effectué quotidiennement, et il est recommandé que les animaux sont testés au moins une fois par semaine pendant la durée de l&#39;expérience. </li></ol> 3. Pâtes Manipulation test <ol><li> Résumé du test: Ce test permet de déterminer le temps qu&#39;il faut pour manger un morceau de pâte et de la préférence de la patte pendant une session de pâtes alimentaires. Dans ce test, utilisez 4,0 cm brins de pâtes sèches (spaghetti minces; diamètre ~ 1,6 mm). Le test doit être administré à peu près au même moment chaque jour de test. Rongeurs mangent généralement pâtes sèches facilement, mais 4-6 heures de retrait des aliments est recommandé avant l&#39;essai si cela ne se produit pas. </li><li> mesures de base doivent être acquises 1-2 semaines avantd&#39;une blessure. Avant enregistrements de référence, les rats doivent avoir le même type de pâtes dans leur cage afin de les préparer pour les tests. Ensuite, permettent aux rats de manger des pâtes dans une chambre d&#39;essai et d&#39;enregistrer le temps de manger des pâtes. morceaux de pâtes doivent être placés à l&#39;avant de la chambre de test où l&#39;utilisation des pattes antérieures peut être observée facilement. Chaque session de pâtes-manger doit inclure manger au moins trois morceaux de pâtes. Les rats sont considérés compétents en mangeant des pâtes si leur temps de pâtes-manger est conforme pour au moins 3 jours. </li><li> Après la formation des rats à manger des pâtes constante dans la chambre d&#39;essai, placer les rats dans des chambres d&#39;enregistrement. </li><li> Placez les morceaux de pâtes sur le sol près de l&#39;avant du temps de la chambre d&#39;essai et dossier de manger un morceau de pâte, membres antérieurs utilisés, et les positions des membres antérieurs, comme on le voit sur la feuille de score Pâtes de manutention. </li><li> Ce test peut être effectué quotidiennement, mais il est recommandé d&#39;effectuer chaque semaine tout en respectant le poids des animaux to pas trop nourrir les animaux. </li></ol> Remarque: La feuille de score Pâtes de manutention fournit l&#39;espace pour enregistrer le temps de manger des pâtes et de l&#39;utilisation de la patte, similaires aux données incluses dans cette étude. Nous avons également inclus les zones à enregistrer des détails supplémentaires sur l&#39;utilisation de la patte pendant une session de manger des pâtes, telles que la position de la patte.

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Aucun conflit d&#39;intérêt déclaré.

Lésions de la moelle épinière cervicale (CSCI) peut entraîner des blessures dévastatrices et qui change la vie des patients. Il existe un certain nombre de modèles de lésion de la moelle épinière cervicale développés chez les rongeurs qui sont utilisés pour étudier la plasticité des substrats neuronaux et des agents thérapeutiques. Développer sensible, efficace, reproductible et facile à utiliser des tests comportementaux pour évaluer les déficits et la récupération fonctionnelle après CSCI est un objectif important. Ici, nous décrivons en détail l&#39;utilisation de trois de ces tests comportementaux: membre alternance, l&#39;instabilité posturale et de manipulation de pâtes. Lésions de la moelle épinière chez les rongeurs, comme dans la population humaine, est une lésion hétérogène. Une blessure très similaire peut induire une variété de troubles du comportement. Par conséquent, il est important de déterminer la gravité des lésions chez des animaux blessés. Nous avons constaté que la tâche des membres de l&#39;alternance est un moyen très efficace de déterminer si le côté contralésionnel est endommagé après une blessure unilatérale (de hemisection ou contType usion blessure) à la moelle épinière cervicale 19. Les données de notre groupe ont montré que l&#39;utilisation de cette branche tâche d&#39;alternance peut déterminer la gravité de la lésion à l&#39;intérieur de la première semaine après la lésion. En outre, les animaux les plus gravement blessés (non-alternateurs) avaient un profil de récupération significativement différente par rapport à des alternateurs (en utilisant l&#39;échelle de la locomotion des membres antérieurs). Par conséquent, la tâche des membres de l&#39;alternance est extrêmement utile en regroupant les rats blessés dans les alternateurs et les non-alternateurs, en particulier si l&#39;étude comprend un traitement chronique pour s&#39;assurer qu&#39;il ya une répartition égale de la gravité des lésions dans chaque groupe de traitement. Il est recommandé que le test forelimb-alternance être utilisé en combinaison avec d&#39;autres tâches qui peuvent examiner l&#39;utilisation des membres antérieurs des animaux (tels que l&#39;échelle des membres antérieurs locomotrice ou le test de préférence cylindre de la patte). Bien que l&#39;administration de ce test, il est impératif que l&#39;expérimentateur effectuer le test le même nombre de foisavec chaque main (par exemple, deux fois avec la main gauche et deux fois avec la droite) pour minimiser l&#39;effet de la position expérimentateur de main sur le comportement des rats. Ce test n&#39;est efficace que si l&#39;animal est relâché dans les mains de l&#39;expérimentateur, les 2-3 semaines de manipulation proposées devraient permettre de détente. En outre, une fois que l&#39;animal est détendu, l&#39;expérimentateur doit tenir l&#39;animal à environ 90 ° dans une position pour empêcher la brouette variation intra-animal. Le test forelimb-alternance peut également fournir un aperçu de connexions neuronales transversale de la colonne vertébrale lorsque les animaux sont incapables de l&#39;étape individuellement avec une patte, mais sont capables d&#39;effectuer une tâche d&#39;alternance. Pour locomotion quadrupède normale chez les animaux tels que les rats, les nombreuses régions du cerveau ainsi que des générateurs de motifs centraux locaux (GPC) sur la longueur de la moelle épinière sont impliqués. Spécifiquement pour les membres antérieurs mouvement rythmique, les segments cervicaux, C3-C6 sont jugées importantes 22. Auparavant, nous décridifférences de lit anatomiques entre les alternateurs et les non-alternateurs en animaux lésés (un Hémisection latérale à C3/C4 a été effectuée) et ont trouvé plus de dommages à la colonne dorsale et contralésionnel faisceau cortico-spinal chez les animaux non-alternance 18. On pense que pour le mouvement des membres antérieurs, générateur de motif rythmique est présent à chaque niveau de l&#39;hémi-segment cervical et que les connexions inhibitrices contre-cord sont responsables de l&#39;alternance 23. Nos résultats anatomiques antérieures implique également que les dommages à la face contralésionnel de la moelle épinière peut entraîner une perturbation de la sortie du moteur rythmique (comme alternance), alors que si la contralésionnel de la moelle épinière est plus intact, les puissances des moteurs rythmiques sont plus susceptibles d&#39; fonctionner normalement. Nous n&#39;avons pas observé d&#39;importants dégâts à toutes les parties ventrales médianes contralésionnel des cordes et donc que l&#39;analyse n&#39;a pas été effectuée. Le test de l&#39;instabilité posturale décrite ici est un ver<html> test utile y car il peut détecter des changements dans les deux membres antérieurs (ipsi-et contralésionnel) causée par une lésion unilatérale. Il est important de noter que ce test doit être administré que lorsque l&#39;animal est relâché dans les mains de l&#39;expérimentateur. Dans notre expérience, cela peut prendre manipulation quotidienne des animaux pendant 2-3 semaines. Une fois l&#39;expérimentateur et l&#39;animal sont à l&#39;aise, ce test est très sensible et peut être utilisé pour obtenir des données de déplacement très cohérents pour chaque membre antérieur. Si l&#39;animal est tendue, l&#39;expérimentateur peut tenir doucement l&#39;animal et les déplacer au large de et vers le bas sur la table jusqu&#39;à ce que l&#39;animal est confortable et comprend que le tableau est un endroit sûr. Une fois l&#39;animal est détendu, il est important de maintenir les animaux dans une position brouette à près de 90 ° pour des résultats cohérents. Ce test est facile à administrer et donne un aperçu au-delà d&#39;autres tests de comportement en fournissant des informations sur la rémunération et le déficit avec une tâche simple. t &quot;&gt; rats mangent facilement pâtes sèches après la formation en face de la caméra. Par conséquent, le traitement des pâtes est un test relativement facile à administrer. Dans cette étude, nous enregistrions et utiliser les données pour l&#39;utilisation du membre (gauche, droite ou les deux) et le temps manger des pâtes seulement. Une analyse plus détaillée, y compris des ajustements de patte pendant pâtes alimentaires a été décrit précédemment chez les animaux avec des blessures telles que des lésions ischémiques unilatérales et unilatérale du striatum déplétion en dopamine 20,21,24. Par conséquent, il est possible de développer et d&#39;utiliser un plus . analyse sensible de l&#39;essai pâtes de manger après CSCI Nous comprenait la position de la patte sur la feuille de pointage, comme ce peut révéler l&#39;impartialité ou la capacité de chaque main En outre, nous prenons note de la poignée de chaque patte;. certains animaux se reposent de leur patte sur un côté de les pâtes, utiliser éventuellement comme un support, plutôt que de saisir la pâte lors de la consommation. Si les animaux sont réticents à manger des pâtes, une étape de la privation de nourriture peut être introduit dans le protocole avant le test.

Col de l&#39;utérus blessures de la moelle épinière (CSCI) est la forme la plus répandue de la SCI chez les patients, ce qui représente environ 62% de tous les SIC ( <a href="http://www.spinalcord.uab.edu" target="_blank">http://www.spinalcord.uab.edu</a> ). Les blessures à la moelle épinière cervicale peut entraîner des déficiences dans les membres supérieurs ainsi que la respiration. Une étude récente chez les patients atteints CSCI suggère que la fonction partielle ou totale du bras et / ou de la main est considérée comme une priorité majeure 1. Par conséquent, le développement de modèles CSCI et tests comportementaux associés qui sont faciles, sensible et fiable à utiliser est un objectif important. Il existe plusieurs tests de comportement utiles pour évaluer la fonction des membres antérieurs après CSCI chez les rongeurs 1-17, cependant, beaucoup de ces essais sont difficiles à utiliser et ne nécessitent un équipement spécialisé. des tests de manipulation de pâtes ont été développés par d&#39;autres groupes 18,19, mais ces tests exigent que les animaux filmés dans des cages alimentaires de pâtes spécifiques, ce qui nécessite une longuepériode de formation, alors que la méthode que nous proposons peut être effectuée dans la maison de la cage de l&#39;animal. Tests de pâtes décrites précédemment nécessitent significative le temps d&#39;analyse et souvent des logiciels coûteux, contrairement à l&#39;essai décrit ici. L&#39;objectif de notre méthode est de développer et d&#39;utiliser des tests de comportement qui sont faciles à utiliser, fiables et ne nécessitent pas de matériel coûteux. Plus précisément, l&#39;étape de test-alternance membre antérieur décrit ici permet aux chercheurs d&#39;estimer le volume de la lésion précoce après une blessure, offrant un moyen de créer des groupes de traitement équivalent avant un traitement chronique est administré. Dans cette étude, nous décrivons en détail trois nouveaux tests comportementaux: (1) membre antérieur étape alternance, (2) l&#39;instabilité posturale, et (3) la manipulation de pâtes. Déterminer les tests comportementaux droit d&#39;utiliser peut être difficile. En effet, nous pensons que personne ne test comportemental peut évaluer le fonctionnement des membres antérieurs de manière adéquate. Par conséquent, nous vous conseillons d&#39;utiliser une combinaison de quelques tests comportementaux de culess fonction de membre antérieur après la SCI. Parler catégoriquement, il faut utiliser une tâche plein champ de type locomoteur (par exemple, des membres antérieurs échelle locomotrice, cylindre) où les animaux sont évalués sur l&#39;utilisation de leurs membres antérieurs lors de la locomotion normale, et un test spécifique de la tâche, où les animaux sont invités à effectuer une tâche spécifique impliquant l&#39;utilisation de leur membres antérieurs (par exemple, les pâtes alimentaires, l&#39;instabilité posturale, la force de préhension, etc.) Les tests comportementaux décrits ici en détail sont utiles pour déterminer la gravité des lésions à ~ une semaine après la lésion (membre antérieur étape alternance, l&#39;instabilité posturale, la manipulation de pâtes), les effets d&#39;une lésion unilatérale de la patte avant contralésionnel (membre antérieur étape alternance, l&#39;instabilité posturale ) et le mouvement de la motricité fine des membres antérieurs (manipulation de pâtes). Connaissant la gravité et les effets de la lésion utilisé peut également dicter les tests comportementaux appropriés. Si les mouvements de motricité fine du poignet ne sont pas possibles après lésion, en utilisant un test qui mesure et QUANTIFs l&#39;utilisation des membres antérieurs pattes est inapproprié. Par exemple, la plupart des tests de manipulation de pâtes décrites précédemment regarder plus en profondeur les mouvements individuels de chiffres, cependant, nous avons trouvé avec la gravité et l&#39;emplacement de notre blessure, ce n&#39;était pas pertinent et à la place les différences observées dans le classement général de la branche. Les chercheurs peuvent être tentés de procéder à de nombreux tests de comportement et d&#39;utiliser un échantillon d&#39;entre eux pour la démonstration sur la base des résultats, cependant, il est recommandé que, pour chaque modèle expérimental utilisé une étude pilote est effectuée pour déterminer les tests comportementaux appropriés pour la lésion. Par conséquent, il est important de noter que l&#39;utilisateur doit avoir au moins une certaine connaissance préalable du type de déficit et l&#39;étendue d&#39;un type de lésion particulière avant de décider de tests comportementaux pour être employées. Évaluer la gravité des lésions sur la base de la performance comportementale permet également des groupes de traitement à être créés avec une répartition égale de la gravité des lésions avant traitementment est administré.

<table border="1">
 <tbody>
 <tr>
 <td>Name of Material/ Equipment</td>
 <td>Company</td>
 <td>Catalog Number</td>
 <td>Comments/Description</td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Sand paper</td>
 <td>3M</td>
 <td>5097</td>
 <td>3M Gold Fre-Cut Sandpaper was used. 
 Any 220-grit sandpaper would work well </td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Dry Pasta</td>
 <td>Skinner</td>
 <td></td>
 <td>Skinner Thin Spaghetti was used. It is available at Walmart</td>
 </tr>
 </tbody>
</table>

assessing forelimb function after unilateral cervical sci using novel tasks: limb step-alternation, postural instability and pasta handling

Lésions de la moelle épinière cervicale (CSCI) peut provoquer des déficits neurologiques dévastateurs, y compris la dépréciation ou la perte d&#39;un membre supérieur et de la fonction de la main. La majorité des blessures de la moelle épinière chez l&#39;homme se produisent au niveau du col. Par conséquent, le développement de modèles de lésions cervicales et le développement de tests comportementaux pertinents et sensibles est d&#39;une grande importance. Nous décrivons ici l&#39;utilisation d&#39;un membre antérieur nouveau test étape alternance après une blessure de la moelle épinière cervicale chez les rats. En outre, nous décrivons deux tests comportementaux qui n&#39;ont pas été utilisés après une blessure de la moelle épinière: un test de l&#39;instabilité posturale (PIT), et un essai de pâtes manipulation. Tous les trois tests comportementaux sont très sensibles aux blessures et sont faciles à utiliser. Par conséquent, nous pensons que ces tests comportementaux peuvent jouer un rôle dans les enquêtes sur les stratégies thérapeutiques après CSCI.

Nous recommandons que les animaux soient testés régulièrement tout au long de l&#39;expérience dans une expérience mesures de type répétée pour une meilleure analyse et d&#39;analyser l&#39;amélioration au fil du temps. Forelimb essai Step-alternance Ce test est conçu pour déterminer la capacité d&#39;un animal à alterner l&#39;utilisation de ses pattes avant. Utilisation de l&#39;étape de test-alternance des membres antérieurs, seulement 50% des animaux ont pu alterner l&#39;utilisation de leurs membres antérieurs après CSCI 19 à 12-16 semaines après la blessure (figure 1A). Suivant nous avons introduit un retard (5 sec) en maintenant l&#39;arrêt des animaux après la première étape avant de passer l&#39;animal avant pour la deuxième étape. Seulement 50% des animaux qui ont été l&#39;utilisation alternée de leurs branches (25% du groupe de lésion totale) ont été en mesure d&#39;alterner après un délai de 5 secondes (Figure 1B). Nous avons corrélé ces résultats avec les études anatomiques et l&#39;analyse a révélé que les alternateurs ont significantly plus grande surface de faisceau cortico-spinal épargné [F (1,1) = 5,56, p &lt;0,05] et la colonne dorsale [F (1,1) = 19,2, p &lt;0,003] sur le côté contralésionnel 19. Ces données indiquent que le test de l&#39;alternance de pas de patte avant peut prévoir la gravité de la lésion, ainsi que unilatéralité des lésions. Ce test peut entraîner des données catégorique nominale qui devrait être analysée par une analyse des mesures répétées. Dans cet exemple, il n&#39;a pas été répétée une mesure, on a utilisé un point de temps pour illustrer la différence entre les groupes. Chaque animal sera classé comme un &quot;alternateur&quot; ou un &quot;non-alternateur&quot;, séparant les animaux en deux groupes de blessures modérées (vs grave, respectivement). Postural test d&#39;instabilité Lésions unilatérales de la moelle épinière peuvent provoquer des changements non seulement à la branche facultés et / ou affectées, mais aussi à la branche non-altérée. Le test de l&#39;instabilité posturale (PIT) était auparavant described et utilisée chez les animaux avec un modèle de rongeur de la maladie de Parkinson et 18 dans un modèle de rongeur de CsCl 19. Nous avons utilisé PIT après CSCI et constaté qu&#39;il y avait un effet significatif de l&#39;état de la lésion [F (1,1) = 8.17, p &lt;0,01]. En outre, le déplacement des membres antérieurs (à distance pour reprendre le centre de gravité) a été significativement plus importante dans le côté ipsilésionnelle (patte antérieure droite) des animaux blessés par rapport à des animaux ayant subi une chirurgie fictive (6,00 ± 0,24 cm contre 8,00 ± 0,10 cm, p &lt;0,0001; Figure 2 ). La distance de déplacement sur ​​la patte antérieure contralésionnel était significativement plus faible chez les animaux lésés par rapport aux animaux opérés de manière fictive (6,00 ± 0,25 cm pour imposture contre 4,00 ± 0,10 cm pour CSCI, p &lt;0,0001; Figure 2). Ce résultat indique que des membres antérieurs contralésionnel également entraîné des changements en raison de la lésion sur le côté opposé (exemple, des changements dans l&#39;ajustement postural par les foreli contralésionnelmb pour regagner le centre de gravité). Les données de cet essai seront quantitatifs et doivent être analysés en utilisant une analyse de variance à mesures répétées pour examiner les changements dans les groupes tout au long de l&#39;expérience. Pâtes Manipulation test manipulation de pâtes a été conçu pour tester l&#39;utilisation habile des membres antérieurs tout en mangeant un morceau de pâte sèche. Un test similaire a déjà été utilisé pour détecter les déficits dans l&#39;utilisation habile des pattes antérieures dans des modèles animaux d&#39;AVC unilatéral et la maladie de Parkinson 20,21 et après CSCI 19. A des moments chroniques après une blessure (12 semaines après la lésion), tous les animaux sham ont mangé des pâtes en utilisant deux pattes au cours de la période d&#39;essai. Dans le groupe à lésion, nous avons constaté que la durée globale de manger un morceau de pâte est similaire au groupe témoin (Figure 3). Cependant, plus alternateurs (entorse bénigne; 10 sur 15) ont pu utiliser leur patte avant ipsilésionnelle par rapport aux non-alternateurs (gravement blessé groupe; 1 sur 7; <strong&gt; Figure 3). Le test de maniement de pâtes fournit des données qui est à la fois continue et quantitative (temps de manger des pâtes), et catégorique (utilisation de la patte) et doivent être analysés de manière appropriée. <img alt="Figure 1" fo:content-width="6in" src="/files/ftp_upload/50955/50955fig1highres.jpg" /> Figure 1. Évaluation chronique de la fonction des membres antérieurs en utilisant le test étape alternance des membres antérieurs a révélé deux groupes différents d&#39;animaux avec différents gravité de la lésion. Animaux ont montré une différence de comportement pendant l&#39;avance pas à pas avec les deux pattes. Seulement 50% des animaux lésés alterné pattes tout en renforçant (alternateurs; rats 5 sur 10 lésés), tandis que les autres ont montré un manque d&#39;étape alternance en prenant deux étapes contralésionnel dans une rangée (non-alternateurs; 5 sur 10 lésé rats). Plus d&#39;animaux affichés cette tendance à prendre plusieurs mesures contralésionnel si un retard de 5 secondes a été introduit entre steps (8 sur 10 rats lésés). <img alt="Figure 2" fo:content-width="4.6in" src="/files/ftp_upload/50955/50955fig2highres.jpg" /> .. Figure 2 chronique des membres antérieurs évaluation comportementale à l&#39;aide du test de l&#39;instabilité posturale (PIT) Comme prévu, le membre antérieur ipsilésionnelle chez les animaux avec col blessures de la moelle épinière (CSCI) avait significativement plus grande distance de déplacement que les animaux ayant subi une chirurgie de feinte (6 cm contre 8 cm; * p &lt;0,0001). En outre, la distance de déplacement sur ​​la patte antérieure contralésionnel était significativement plus petite chez les animaux lésés en comparaison aux animaux subi une opération fictive (6 cm par rapport à 4 cm, * p &lt;0,0001). Cela peut suggérer fonction améliorée de la branche contralésionnel pendant PIT chez les animaux lésés. <img alt="Figure 3" fo:content-width="6in" src="/files/ftp_upload/50955/50955fig3highres.jpg" /> <strong&gt; Figure 3. évaluation des membres antérieurs en utilisant le traitement de pâtes et de manger test a montré des déficiences importantes dans les non-alternateurs lésés. Les animaux ont reçu un morceau norme de pâtes. utilisation de patte et le temps de manger des pâtes ont été enregistrées. Les résultats indiquent qu&#39;un faible nombre d&#39;alternateurs (33%) utilisé exclusivement leur patte avant contralésionnel (indiquant déficience plus sévère) par rapport aux non-alternateurs (86%). En outre, les animaux dans les trois groupes (simulacre, alternateurs lésé, et non lésé alternateurs) ont une durée similaire à manger les pâtes (p &lt;0,05). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/50955/50955fig3large.jpg" target="_blank">Cliquez ici pour agrandir la figure</a> .

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

Trois nouveaux tests comportementaux (membre antérieur étape alternance, test de l&#39;instabilité posturale, essai de manipulation de pâtes) pour évaluer la fonction des membres antérieurs après une blessure de la moelle épinière cervicale chez les rongeurs sont décrits.

Évaluation des membres antérieurs Fonction après unilatérale du col SCI utilisant de nouvelles tâches: Membre étape alternance, l&#39;instabilité posturale et pâtes manutention

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

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Research

JoVE Journal

Behavior

21.6K vues.  The University of Texas at Austin.  Trois nouveaux tests comportementaux (membre antérieur étape alternance, test de l'instabilité posturale, essai de manipulation de pâtes) pour évaluer la fonction des membres antérieurs après une blessure de la moelle épinière cervicale chez les rongeurs sont décrits. 

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

Automated Visual Cognitive Tasks for Recording Neural Activity Using a Floor Projection Maze

Neuropsychological tasks used in primates to investigate mechanisms of learning and memory are typically visually guided cognitive tasks. We have developed visual cognitive tasks for rats using the Floor Projection Maze1,2&#160;that are optimized for visual abilities of rats permitting stronger comparisons of experimental findings with other species.
In order to investigate neural correlates of learning and memory, we have integrated electrophysiological recordings into fully automated cognitive tasks on the Floor Projection Maze1,2. Behavioral software interfaced with an animal tracking system allows monitoring of the animal's behavior with precise control of image presentation and reward contingencies for better trained animals. Integration with an in vivo electrophysiological recording system enables examination of behavioral correlates of neural activity at selected epochs of a given cognitive task.
We describe protocols for a model system that combines automated visual presentation of information to rodents and intracranial reward with electrophysiological approaches. Our model system offers a sophisticated set of tools as a framework for other cognitive tasks to better isolate and identify specific mechanisms contributing to particular cognitive processes.

We describe protocols for training rats for chronic electrophysiological recordings in fully automated cognitive tasks on a Floor Projection Maze.

Tâches cognitives visuels automatisés pour l&#39;enregistrement de neurones activité en utilisant une projection au sol Maze

Neuropsychological tasks used in primates to investigate mechanisms of learning and memory are typically visually guided cognitive tasks. We have ...

Recherche

Sciences du comportement

Performing Behavioral Tasks in Subjects with Intracranial Electrodes

Patients having stereo-electroencephalography (SEEG) electrode, subdural grid or depth electrode implants have a multitude of electrodes implanted in different areas of their brain for the localization of their seizure focus and eloquent areas. After implantation, the patient must remain in the hospital until the pathological area of brain is found and possibly resected. During this time, these patients offer a unique opportunity to the research community because any number of behavioral paradigms can be performed to uncover the neural correlates that guide behavior. Here we present a method for recording brain activity from intracranial implants as subjects perform a behavioral task designed to assess decision-making and reward encoding. All electrophysiological data from the intracranial electrodes are recorded during the behavioral task, allowing for the examination of the many brain areas involved in a single function at time scales relevant to behavior. Moreover, and unlike animal studies, human patients can learn a wide variety of behavioral tasks quickly, allowing for the ability to perform more than one task in the same subject or for performing controls. Despite the many advantages of this technique for understanding human brain function, there are also methodological limitations that we discuss, including environmental factors, analgesic effects, time constraints and recordings from diseased tissue. This method may be easily implemented by any institution that performs intracranial assessments; providing the opportunity to directly examine human brain function during behavior.

Patients implanted with intracranial electrodes provide a unique opportunity to record neurological data from multiple areas of the brain while the patient performs behavioral tasks. Here, we present a method of recording from implanted patients that can be reproducible at other institutions with access to this patient population.

Exécution de tâches comportementales chez des sujets atteints intracrâniennes électrodes

Patients having stereo-electroencephalography (SEEG) electrode, subdural grid or depth electrode implants have a multitude of electrodes implanted in ...

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.

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

Acquisition d&#39;une haute précision qualifiés forelimb Atteindre Groupe chez les rats

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

Using Fiberless, Wearable fNIRS to Monitor Brain Activity in Real-world Cognitive Tasks

Functional Near Infrared Spectroscopy (fNIRS) is a neuroimaging technique that uses near-infrared light to monitor brain activity. Based on neurovascular coupling, fNIRS is able to measure the haemoglobin concentration changes secondary to neuronal activity. Compared to other neuroimaging techniques, fNIRS represents a good compromise in terms of spatial and temporal resolution. Moreover, it is portable, lightweight, less sensitive to motion artifacts and does not impose significant physical restraints. It is therefore appropriate to monitor a wide range of cognitive tasks (e.g., auditory, gait analysis, social interaction) and different age populations (e.g., new-borns, adults, elderly people). The recent development of fiberless fNIRS devices has opened the way to new applications in neuroscience research. This represents a unique opportunity to study functional activity during real-world tests, which can be more sensitive and accurate in assessing cognitive function and dysfunction than lab-based tests. This study explored the use of fiberless fNIRS to monitor brain activity during a real-world prospective memory task. This protocol is performed outside the lab and brain haemoglobin concentration changes are continuously measured over the prefrontal cortex while the subject walks around in order to accomplish several different tasks.

Monitoring brain activity outside the lab without physical constraints presents methodological challenges. A fiberless, wearable functional Near Infrared Spectroscopy (fNIRS) system was used to measure brain activity during an ecological prospective memory task. It was demonstrated that this system could be used to monitor brain activity during non-lab based experiments.

Utilisation fiberless, fNIRS Wearable pour surveiller l&#39;activité cérébrale dans des tâches cognitives monde réel

Functional Near Infrared Spectroscopy (fNIRS) is a neuroimaging technique that uses near-infrared light to monitor brain activity. Based on neurovascular ...

Event-related Potentials During Target-response Tasks to Study Cognitive Processes of Upper Limb Use in Children with Unilateral Cerebral Palsy

Unilateral Cerebral Palsy (CP) is a neurodevelopmental disorder that is a very common cause of disability in childhood. It is characterized by unilateral motor impairments that are frequently dominated in the upper limb. In addition to a reduced movement capacity of the affected upper limb, several children with unilateral CP show a reduced awareness of the remaining movement capacity of that limb. This phenomenon of disregarding the preserved capacity of the affected upper limb is regularly referred to as Developmental Disregard (DD). Different theories have been postulated to explain DD, each suggesting slightly different guidelines for therapy. Still, cognitive processes that might additionally contribute to DD in children with unilateral CP have never been directly studied. The current protocol was developed to study cognitive aspects involved in upper limb control in children with unilateral CP with and without DD. This was done by recording event-related potentials (ERPs) extracted from the ongoing EEG during target-response tasks asking for a hand-movement response. ERPs consist of several components, each of them associated with a well-defined cognitive process (e.g., the N1 with early attention processes, the N2 with cognitive control and the P3 with cognitive load and mental effort). Due to its excellent temporal resolution, the ERP technique enables to study several covert cognitive processes preceding overt motor responses and thus allows insight into the cognitive processes that might contribute to the phenomenon of DD. Using this protocol adds a new level of explanation to existing behavioral studies and opens new avenues to the broader implementation of research on cognitive aspects of developmental movement restrictions in children.

Several children with unilateral Cerebral Palsy seem to disregard the preserved capacity of their affected upper limb. This Developmental Disregard is extensively described in the literature but the involved cognitive processes have not been studied. To study underlying cognitive factors of upper limb control, an event-related potential protocol was developed.

Potentiels évoqués lors de tâches Cible-réponse pour étudier les processus cognitifs de membre supérieur Utilisation chez les enfants atteints de paralysie cérébrale unilatérale

Unilateral Cerebral Palsy (CP) is a neurodevelopmental disorder that is a very common cause of disability in childhood. It is characterized by unilateral ...

Sit-to-stand-and-walk from 120% Knee Height: A Novel Approach to Assess Dynamic Postural Control Independent of Lead-limb

Individuals with sensorimotor pathology e.g., stroke have difficulty executing the common task of rising from sitting and initiating gait (sit-to-walk: STW). Thus, in clinical rehabilitation separation of sit-to-stand and gait initiation - termed sit-to-stand-and-walk (STSW) - is usual. However, a standardized STSW protocol with a clearly defined analytical approach suitable for pathological assessment has yet to be defined.
Hence, a goal-orientated protocol is defined that is suitable for healthy and compromised individuals by requiring the rising phase to be initiated from 120% knee height with a wide base of support independent of lead limb. Optical capture of three-dimensional (3D) segmental movement trajectories, and force platforms to yield two-dimensional (2D) center-of-pressure (COP) trajectories permit tracking of the horizontal distance between COP and whole-body-center-of-mass (BCOM), the decrease of which increases positional stability but is proposed to represent poor dynamic postural control.
BCOM-COP distance is expressed with and without normalization to subjects&#39; leg length. Whilst COP-BCOM distances vary through STSW, normalized data at the key movement events of seat-off and initial toe-off (TO1) during steps 1 and 2 have low intra and inter subject variability in 5 repeated trials performed by 10 young healthy individuals. Thus, comparing COP-BCOM distance at key events during performance of an STSW paradigm between patients with upper motor neuron injury, or other compromised patient groups, and normative data in young healthy individuals is a novel methodology for evaluation of dynamic postural stability.

Here, we present a novel protocol to measure positional stability at key events during the sit-to-stand-to-walk using the center-of-pressure to the whole-body-center-of-mass distance. This was derived from the force platform and three-dimensional motion-capture technology. The paradigm is reliable and can be utilized for the assessment of neurologically compromised individuals.

Sit-to-stand-et-pied de 120% du genou Taille: Une nouvelle approche pour évaluer Dynamic posturale Indépendante de plomb-branche

Individuals with sensorimotor pathology e.g., stroke have difficulty executing the common task of rising from sitting and initiating gait (sit-to-walk: ...

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.

La tâche de Supination bouton : Une méthode semi-automatique d’évaluation des fonctions du membre antérieur chez le rat

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

Control of Eating Behavior Using a Novel Feedback System

Subjects eat food from a plate that sits on a scale connected to a computer that records the weight loss of the plate during the meal and makes up a curve of food intake, meal duration and rate of eating modeled by a quadratic equation. The purpose of the method is to change eating behavior by providing visual feedback on the computer screen that the subject can adapt to because her/his own rate of eating appears on the screen during the meal. The data generated by the method is automatically analyzed and fitted to the quadratic equation using a custom made algorithm. The method has the advantage of recording eating behavior objectively and offers the possibility of changing eating behavior both in experiments and in clinical practice. A limitation may be that experimental subjects are affected by the method. The same limitation may be an advantage in clinical practice, as eating behavior is more easily stabilized by the method. A treatment that uses this method has normalized body weight and restored the health of several hundred patients with anorexia nervosa and other eating disorders and has reduced the weight and improved the health of severely overweight patients.

Subjects eat food from a plate placed on a scale connected to a computer that records the weight loss of the plate during the meal. Feedback on the computer screen allows the subject to adapt her/his eating behavior to reference curves thus normalizing body weight.

Contrôle de comportement à l’aide d’un système de rétroaction roman de manger

Subjects eat food from a plate that sits on a scale connected to a computer that records the weight loss of the plate during the meal and makes up a curve ...

A Novel Single Animal Motor Function Tracking System Using Simple, Readily Available Software

We have recently demonstrated that implanting intracortical microelectrodes in the motor corteces of rats&#160;results in immediate and lasting motor deficits. Motor impairments were manually quantified through an open field grid test to measure the gross motor function and through a ladder test to measure the fine motor function. Here, we discuss a technique for the automated quantification of the video-recorded tests using our custom Capadona Behavioral Video Analysis System: Grid and Ladder Test, or BVAS. Leveraging simple and readily available coding software (see the Table of Materials), this program allows for the tracking of a single animal on both the open field grid and the ladder tests. In open field grid tracking, the code thresholds the video for intensity, tracks the position of the rat over the 3 min duration of the grid test, and analyzes the path. It then computes and returns measurements for the total distance traveled, the maximum velocity achieved, the number of left- and right-handed turns, and the total number of grid lines crossed by the rat. In ladder tracking, the code again thresholds the video for intensity, tracks the movement of the rat across the ladder, and returns calculated measurements including the time it took the rat to cross the ladder, the number of paw slips occurring below the plane of the ladder rungs, and the incidence of failures due to stagnation or reversals. We envision that the BVAS developed here can be employed for the analysis of motor function in a variety of applications, including many injury or disease models.

The current study aimed to automate the quantification of motor deficits in rats. The initial evaluation model assesses motor loss resulting from an intracortical microelectrode implantation in the motor cortex. We report on the development and use of a tracking algorithm using easily adaptable, simple, and readily available coding software.

Une roman Animal unique motricité Tracking System à l’aide d’un logiciel Simple, facilement accessible

We have recently demonstrated that implanting intracortical microelectrodes in the motor corteces of rats&#160;results in immediate and lasting motor ...

An Instrumented Pull Test to Characterize Postural Responses

Impairment of postural reflexes, termed postural instability, is a common and disabling deficit in Parkinson's disease. To assess postural reflexes, clinicians typically employ the pull test to grade corrective responses to a backward perturbation at the shoulders. However, the pull test is prone to issues with reliability and scaling (score/4). Here, we present an instrumented version of the pull test to more precisely quantify postural responses. Akin to the clinical test, pulls are manually administered except pull force is also recorded. Displacements of the trunk and feet are captured by a semi-portable motion tracking system. Raw data represent distance traveled (in millimeter units), making subsequent interpretation and analysis intuitive. The instrumented pull test also detects variabilities influencing pull test administration, such as pull force, thereby identifying and quantifying potential confounds that can be accounted for by statistical techniques. The instrumented pull test could have application in studies seeking to capture early abnormalities in postural responses, track postural instability over time, and detect responses to therapy.

Impairment of postural reflexes, termed postural instability, is difficult to quantify. Clinical assessments such as the pull test suffer issues with reliability and scaling. Here, we present an instrumented version of the pull test to objectively characterize postural responses.

Un essai d’arrachement instrumenté pour caractériser les réponses posturales

Impairment of postural reflexes, termed postural instability, is a common and disabling deficit in Parkinson's disease. To assess postural reflexes, ...