Ce travail est soutenu par une subvention (1R01MH094449-01A1) de l&#39;Institut national de la santé mentale à YZ

Les expériences décrites dans ce manuscrit ont été réalisées en conformité avec les directives et règlements établis par l&#39;Université de Californie, Santa Cruz institutionnel de protection des animaux et l&#39;utilisation Comité. Une. Setup (voir aussi liste des matières) <ol><li> Utiliser des semences de mil sous forme de granulés alimentaires. </li><li> Utilisez une claire chambre de formation en plexiglas sur-mesure (20 cm de haut, 15 cm de profondeur, et 8,5 cm de large, mesuré à partir de l&#39;extérieur, avec l&#39;épaisseur de plexiglas de 0,5 cm) qui contient trois fentes verticales (une fente sur le bord «mise en forme», et deux fentes sur le bord «formation» en face). Les fentes verticales doivent être de 0,5 cm de large et 13 cm de hauteur et être situé sur la paroi avant de la boîte: au centre, sur le côté gauche et sur ​​le côté droit (figure 1A). </li><li> Utilisez un plateau incliné pour maintenir les semences utilisées pendant les séances de mise en forme. Le plateau peut être faite sur commande de trois lames de verre (figure 1B). </li><li> Prepare une plate-forme de nourriture (8,5 cm de long, 4,4 cm de large et 0,9 cm de hauteur). Cette plate-forme de nourriture est placée dans la face avant (face au formateur) de la chambre de formation au cours de sessions de formation. Il ya deux fentes divot sur la plate-forme de la nourriture pour les graines de positionnement, une fente sur le côté gauche, et l&#39;autre fente sur le côté droit. Les mottes sont de 0,3 cm du bord long et 2,4 cm du bord largeur (figure 1C). La fentes divot gauche et droite correspondent à la fente à gauche et à droite dans la chambre de formation de la souris et sont utilisés pour la formation des membres antérieurs dominantes. Le but d&#39;avoir ces fentes divot est de s&#39;assurer que la semence est placée toujours au même endroit pour chaque tentative d&#39;atteindre. </li><li> Pendant les sessions ont en main une paire de pinces, balance et un chronomètre. </li></ol> 2. Pénuries alimentaires (2 jours) <ol><li> Peser chaque souris pour obtenir un poids de base avant la privation de nourriture. </li><li> Alimentaire restreindre souris pendant 2 jours pour lancer de poids corporelperte. Comme point de départ général, souris reçoivent 0,1 g de nourriture par 1 g de poids corporel par jour (par exemple une souris de 15 g, on commence généralement avec 1,5 g d&#39;aliment). Ajuster la quantité de nourriture sur la base du poids du corps de base, le taux de perte de poids, le sexe et l&#39;âge des souris. Alors que le poids du corps peut continuer à diminuer un peu plus pendant la phase de mise en forme, telle réduction du poids corporel (soit ~ 90% du poids de base d&#39;origine) doit être maintenue tout au long de la formation (figures 2A et 2B). La quantité d&#39;aliment nécessaire pour maintenir le poids corporel de la souris est généralement la même que la quantité utilisée dans la restriction. </li></ol> 3. Mise en forme (3-7 jours) <ol><li> acclimatation de l&#39;habitat du Groupe (jour 1): Mettez deux souris dans la chambre de formation en même temps. Placer environ 20 graines / souris à l&#39;intérieur de la chambre pour leur consommation. Laissez les souris de rester dans la chambre pendant 20 min, puis les remettre dans leur maisoncage. </li><li> Acclimatation individuel de l&#39;habitat (Jour 2): La même installation que dans l&#39;étape 3.1, mais placer la souris dans la chambre de formation individuellement. L&#39;objet du groupe et individuel acclimatation de l&#39;habitat est d&#39;obtenir la souris familiariser à la fois avec la chambre de formation et les graines de millet. </li><li> Détermination de la patte antérieure domination (Jour 3 et plus tard): Placez le côté unique de fente de la chambre de formation orientée vers le bas (figure 1D). Remplir le bac à nourriture avec des graines. Appuyez sur le bac par la nourriture vers le haut contre la paroi avant de la chambre de formation pour permettre aux graines accessible à la souris. Placez la souris dans la cage individuellement. Si elles sont suffisamment intéressés par les graines situées sur le plateau de nourriture, ils labourent à travers la fente pour obtenir la graine à l&#39;intérieur. Ils seront ensuite ramasser les graines et les consommer. «Façonner» est considérée comme terminée lorsque les deux conditions suivantes sont réunies: 1) la souris effectue 20 tentatives atteignant moins de 20 min, et 2) plus de 70% atteint sont performed avec un membre antérieur. </li></ol> Notes: <ol><li> Si la souris utilise sa langue pour obtenir les graines dans la chambre, déplacer le plateau de la fente légèrement. L&#39;augmentation de la distance pour atteindre décourage la souris pour utiliser sa langue pour acquérir la semence et facilite sa patte avant atteignant ainsi. </li><li> Si la souris ne peut pas terminer l&#39;élaboration d&#39;ici une semaine, le laisser tomber de l&#39;expérience. </li></ol> 4. Formation (8 + Jours) <ol><li> Placez le côté à double fente de la chambre de formation vers le bas (figure 1E). </li><li> Placer la souris dans la cage individuellement. Mettez les graines individuelles sur la plate-forme de la nourriture dans la motte de terre correspondant à la patte préféré (pour la souris à droite, utilisez la fente sur le côté droit de la souris). </li><li> Observer le comportement de la souris et atteindre marquer selon les catégories suivantes: <ol><li> Succès: La souris atteint avec la patte préféré, saisit et retrieves la graine, et le nourrit dans sa bouche. </li><li> Rejeter: La souris atteint avec la patte préféré, saisit la graine, mais il tombe avant de le mettre dans sa bouche. </li><li> Échec: La souris atteint avec la patte préféré vers la graine, mais il manque soit la semence ou il frappe hors de la plaque de maintien. </li></ol></li><li> Former les souris pendant 30 tentatives portée sur la branche préférée ou 20 min (selon la première éventualité) par jour. </li><li> Placez la souris dans leur cage après une formation et de fournir quantique alimentaire quotidienne. </li></ol> Notes: <ol><li> Dans certains cas, les souris atteignent même quand il n&#39;y a pas de semence placée sur la plate-forme de nourriture. Ces tronçons sont considérés comme des «tronçons en-vain&quot; et ne sont pas comptés dans le nombre total de tentatives portée. Pour décourager &quot;atteint en-vain&quot;, les souris de train de marcher vers l&#39;autre extrémité de la chambre de formation avant de placer la graine prochaine. Une stratégie similaire a été utilisée chez le rats pour une tâche comportementale similaire 21. Souris parfois atteignent également avec la patte non préféré dans la présence de la graine. Ces tronçons sont considérés comme des «confins» controlatérale et ne comptent pas dans le nombre total de tronçons soit. </li><li> Pour limiter les variations du comportement liés aux fluctuations du rythme circadien, effectuer toutes les séances de mise en forme et de formation au même moment de la journée, pendant les heures normales d&#39;éveil pour les souris. </li><li> Pour éviter la variation du comportement dû à différents formateurs, assurez-vous que la même personne forme le même souris tout au long de l&#39;expérience. </li><li> Attention de souris est essentiel pour ce test comportemental. Former des souris dans une pièce séparée et calme pour minimiser la perturbation de l&#39;environnement. </li><li> Les souris peuvent être formés avec plus de 30 atteint quotidienne (par exemple, 50 tronçons). L&#39;augmentation du nombre de tentatives atteint, il est possible d&#39;examiner une amélioration du comportement au sein de la même session de formation. </li></ol> 5. Datune quantification Il existe de nombreuses façons de quantifier le comportement de la souris après la formation. Deux analyses les plus straight-forward sont: <ol><li> Taux de réussite = atteint plus de succès total des tentatives ambitieuses, présentés sous forme de pourcentages. Les taux d&#39;abandon et d&#39;échec peuvent être tracées de la même façon. </li><li> Vitesse de succès = nombre de tentatives réussies divisé par le temps, présenté comme atteint avec succès par minute. Dans la plupart des cas, la vitesse de succès continue d&#39;augmenter, même lorsque le taux de succès atteint le plateau. </li></ol>

<ol>
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Les auteurs déclarent aucun conflit d&#39;intérêt.

Importance de la phase de mise en forme: En raison de l&#39;anxiété accrue d&#39;être dans un environnement inconnu, il est généralement difficile pour les souris à être formés dans un nouvel environnement 21,22. Par conséquent, l&#39;objectif de la mise en forme est de familiariser les souris avec la chambre de formation, le formateur (réduire leurs niveaux d&#39;anxiété), et les exigences de la tâche (c&#39;est à dire d&#39;identifier les semences co...

Comprendre les mécanismes de l&#39;apprentissage et de la mémoire sous-jacente est l&#39;un des plus grands défis en neurosciences. Dans le système de moteur, l&#39;acquisition de nouvelles habiletés motrices avec la pratique est souvent désigné comme l&#39;apprentissage moteur, alors que le maintien des habiletés motrices déjà apprises est considéré comme la mémoire du moteur 1. Apprendre une nouvelle compétence de moteur se traduit généralement par une amélioration de la performance du moteur souhaitée au fil du temps, jusqu&#39;à un point où la motricité est soit perfectionné ou satisfaisante cohérente. Pour la plupart des cas, la mémoire de moteur acquis peut persister pendant une longue période de temps, même en l&#39;absence de la pratique. Chez l&#39;homme, des études de neuro-imagerie utilisant la tomographie d&#39;émission de positons (TEP) et l&#39;imagerie par résonance magnétique fonctionnelle (IRMf) ont montré que le cortex moteur primaire (M1) des changements d&#39;activité au cours de la phase d&#39;acquisition du moteur compétence apprentissage 2-4, et l&#39;ingérence temporaire d&#39;activité M1 par basse fréquence de stimulation magnétique transcrânienne conduit à significantly perturbé rétention de moteur amélioration du comportement 5. De même, une formation spécifique des membres antérieurs chez le rat induit plasticité fonctionnelle et anatomique dans le M1, comme en témoigne l&#39;augmentation à la fois de l&#39;activité de c-fos et rapport synapse / neurone dans le controlatéral M1 à la patte antérieure formée au cours de la phase tardive de moteur compétence d&#39;apprentissage 6. En outre, un paradigme de formation similaire renforce également la couche 2/3 des connexions horizontales dans le M1 controlatéral correspondant à la patte antérieure formés, ce qui réduit la potentialisation à long terme (LTP) et le renforcement de la dépression à long terme (LTD) après rats acquérir les tâches 7. Cette modification synaptique, cependant, n&#39;est pas observée dans les régions corticales M1 correspondant à la patte avant sans formation ou postérieurs 8. Sinon, lorsque le M1 est endommagé par accident vasculaire cérébral, il ya des lacunes dramatiques membres antérieurs habiletés motrices spécifiques 9. Alors que la plupart des études sur le comportement du moteur ont été menées sur l&#39;homme, le singes, et les rats 2-8,10-17, les souris deviennent un système de modèle attrayant en raison de sa génétique puissants et à faible coût. Nous présentons ici une patte antérieure spécifique l&#39;apprentissage des habiletés motrices paradigme: une tâche d&#39;atteindre un seul culot. Dans ce paradigme, les souris sont formés pour étendre leurs pattes avant à travers une fente étroite pour saisir et récupérer des boulettes de nourriture (graines de millet) placées à un endroit fixe, un comportement analogue à l&#39;arc, fléchettes jets, et de basket de tir à l&#39;homme d&#39;apprentissage. Cette tâche atteindre a été modifié depuis les études de rat précédentes qui ont montré des résultats similaires entre les souris et les rats 18. En utilisant deux photons imagerie transcrânienne, notre travail précédent a suivi la dynamique des épines dendritiques (structures post-synaptiques excitateurs pour synapses majoritaire) dans le temps au cours de cette formation. Nous avons constaté que d&#39;une seule session de formation a conduit à l&#39;émergence rapide de nouvelles épines dendritiques sur les neurones pyramidaux dans la controlatéral du cortex moteur à la patte antérieure formés. Sformation de ubsequent de la même tâche pour atteindre stabilisé préférentiellement ces épines induite apprentissage, qui a persisté longtemps après la formation terminée 19. En outre, des épines qui ont émergé au cours des répétitions d&#39;atteindre tâche ont tendance à se regrouper le long des dendrites, tandis que les épines formées pendant l&#39;exécution du tandem d&#39;atteindre tâche et une autre tâche motrice spécifique-pattes avant (c&#39;est à dire la tâche de manipulation de pâtes) ne regroupent 20. Dans la présente vidéo, nous décrivons étape par étape de la configuration de ce paradigme comportemental, de la privation de nourriture initiale de mise en forme, et à la formation du moteur. Nous décrivons également les comportements communs de souris au cours du processus de l&#39;exécution de ce paradigme comportemental, et comment ces comportements sont classés et analysé. Enfin, nous discutons des mesures de précaution nécessaires pour pratiquer un tel paradigme de l&#39;apprentissage et les problèmes qui peuvent être rencontrés lors de l&#39;analyse des données.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="856">
	<colgroup>
		<col />
		<col />
	</colgroup>
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:263px;">Training chamber in clear acrylic box</td>
			<td style="width:595px;">For dimensions, see Fig. 1A</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:263px;">Tilted tray for shaping</td>
			<td>custom-made from glass slides, see Fig. 1B</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:263px;">Food platform for training</td>
			<td>For dimensions, see Fig. 1C</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:263px;">Millet seeds&#160;</td>
			<td>filtered from &#8220;Wild Bird Food Dove and Quail Blend Wild Bird Food (All Living Things)</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:263px;">Forceps</td>
			<td>For placing the seeds</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:263px;">A weighing scale</td>
			<td>For daily body weight measurement</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:263px;">A stopwatch</td>
			<td>For time measurement during shaping/training sessions</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

study motor skill learning by single-pellet reaching tasks in mice

Atteinte pour la récupération des objets et exigent des mouvements de motricité précises et coordonnées dans le membre antérieur. Lorsque les souris sont formés à plusieurs reprises pour saisir et récupérer des récompenses alimentaires placés à un endroit spécifique, leur performance du moteur (défini comme la précision et la vitesse) améliore progressivement au fil du temps, et les plateaux après la formation persistante. Une fois cette compétence est maîtrisée atteindre, outre son entretien ne nécessite pas une pratique constante. Ici, nous introduisons une tâche d&#39;atteindre un seul culot d&#39;étudier l&#39;acquisition et l&#39;entretien des mouvements des membres antérieurs qualifiés chez les souris. Dans cette vidéo, nous décrivons d&#39;abord les comportements de souris qui sont couramment rencontrées dans ce paradigme apprentissage et la mémoire, puis discuter de la façon de classer ces comportements et de quantifier les résultats observés. Combiné avec la génétique de la souris, ce paradigme peut être utilisé comme une plate-forme de comportement à explorer les fondements anatomiques, propriétés physiologiques et les mécanismes moléculaires de l&#39;apprentissage et de la mémoire.

La courbe d&#39;apprentissage: La maîtrise d&#39;une habileté motrice nécessite souvent la pratique persistante au fil du temps. Une courbe typique de la moyenne d&#39;apprentissage est constitué de deux phases: une phase d&#39;acquisition initiale au cours de laquelle le taux de réussite s&#39;améliore progressivement, et une phase de consolidation plus tard, lorsque le taux de succès atteint le plateau (figure 2C). Il convient de noter les courbes d&#39;apprentissage d...

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

Pratique persistante améliore la précision des mouvements coordonnés. Ici, nous introduisons une tâche d&#39;atteindre un seul culot, qui est conçu pour évaluer l&#39;apprentissage et la mémoire des membres antérieurs compétences chez les souris.

Étude habiletés motrices apprentissage par simple granulés tâches Atteindre chez la souris

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

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Research

JoVE Journal

Behavior

20.6K vues.  University of California, Santa Cruz.  Pratique persistante améliore la précision des mouvements coordonnés. Ici, nous introduisons une tâche d'atteindre un seul culot, qui est conçu pour évaluer l'apprentissage et la mémoire des membres antérieurs compétences chez les souris. 

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

Compensatory Limb Use and Behavioral Assessment of Motor Skill Learning Following Sensorimotor Cortex Injury in a Mouse Model of Ischemic Stroke

Mouse models have become increasingly popular in the field of behavioral neuroscience, and specifically in studies of experimental stroke. As models advance, it is important to develop sensitive behavioral measures specific to the mouse. The present protocol describes a skilled motor task for use in mouse models of stroke. The Pasta Matrix Reaching Task functions as a versatile and sensitive behavioral assay that permits experimenters to collect accurate outcome data and manipulate limb use to mimic human clinical phenomena including compensatory strategies (i.e., learned non-use) and focused rehabilitative training. When combined with neuroanatomical tools, this task also permits researchers to explore the mechanisms that support behavioral recovery of function (or lack thereof) following stroke. The task is both simple and affordable to set up and conduct, offering a variety of training and testing options for numerous research questions concerning functional outcome following injury. Though the task has been applied to mouse models of stroke, it may also be beneficial in studies of functional outcome in other upper extremity injury models.

Mouse models have become increasingly popular in studies of behavioral neuroscience. As models advance, it is important to develop sensitive behavioral measures specific to the mouse. This protocol describes the Pasta Matrix Reaching Task, which is a skilled motor task for use in mouse models of stroke.

Compensatoire Membre utilisation et l&#39;évaluation comportementale de l&#39;apprentissage moteur de compétence Après sensorimotrice Cortex blessures dans un modèle de souris de l&#39;AVC ischémique

Mouse models have become increasingly popular in the field of behavioral neuroscience, and specifically in studies of experimental stroke. As models ...

Recherche

Sciences du comportement

Uncovering Beat Deafness: Detecting Rhythm Disorders with Synchronized Finger Tapping and Perceptual Timing Tasks

A set of behavioral tasks for assessing perceptual and sensorimotor timing abilities in the general population (i.e., non-musicians) is presented here with the goal of uncovering rhythm disorders, such as beat deafness. Beat deafness is characterized by poor performance in perceiving durations in auditory rhythmic patterns or poor synchronization of movement with auditory rhythms (e.g., with musical beats). These tasks include the synchronization of finger tapping to the beat of simple and complex auditory stimuli and the detection of rhythmic irregularities (anisochrony detection task) embedded in the same stimuli. These tests, which are easy to administer, include an assessment of both perceptual and sensorimotor timing abilities under different conditions (e.g., beat rates and types of auditory material) and are based on the same auditory stimuli, ranging from a simple metronome to a complex musical excerpt. The analysis of synchronized tapping data is performed with circular statistics, which provide reliable measures of synchronization accuracy (e.g., the difference between the timing of the taps and the timing of the pacing stimuli) and consistency. Circular statistics on tapping data are particularly well-suited for detecting individual differences in the general population. Synchronized tapping and anisochrony detection are sensitive measures for identifying profiles of rhythm disorders and have been used with success to uncover cases of poor synchronization with spared perceptual timing. This systematic assessment of perceptual and sensorimotor timing can be extended to populations of patients with brain damage, neurodegenerative diseases (e.g., Parkinson&#8217;s disease), and developmental disorders (e.g., Attention Deficit Hyperactivity Disorder).

Behavioral tasks that allow for the assessment of perceptual and sensorimotor timing abilities in the general population (i.e., non-musicians) are presented. Synchronization of finger tapping to the beat of an auditory stimuli and detecting rhythmic irregularities provides a means of uncovering rhythm disorders.

Découvrir beat Surdité: détection des troubles du rythme avec le doigt taraudage synchronisé et tâches de temporisation perceptuelles

A set of behavioral tasks for assessing perceptual and sensorimotor timing abilities in the general population (i.e., non-musicians) is presented here ...

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 ...

Functional Near Infrared Spectroscopy of the Sensory and Motor Brain Regions with Simultaneous Kinematic and EMG Monitoring During Motor Tasks

There are several advantages that functional near-infrared spectroscopy (fNIRS) presents in the study of the neural control of human movement. It is relatively flexible with respect to participant positioning and allows for some head movements during tasks. Additionally, it is inexpensive, light weight, and portable, with very few contraindications to its use. This presents a unique opportunity to study functional brain activity during motor tasks in individuals who are typically developing, as well as those with movement disorders, such as cerebral palsy. An additional consideration when studying movement disorders, however, is the quality of actual movements performed and the potential for additional, unintended movements. Therefore, concurrent monitoring of both blood flow changes in the brain and actual movements of the body during testing is required for appropriate interpretation of fNIRS results. Here, we show a protocol for the combination of fNIRS with muscle and kinematic monitoring during motor tasks. We explore gait, a unilateral multi-joint movement (cycling), and two unilateral single-joint movements (isolated ankle dorsiflexion, and isolated hand squeezing). The techniques presented can be useful in studying both typical and atypical motor control, and can be modified to investigate a broad range of tasks and scientific questions.

Monitoring brain activity during upright motor tasks is of great value when investigating the neural source of movement disorders. Here, we demonstrate a protocol that combines functional near infrared spectroscopy with continuous monitoring of muscle and kinematic activity during 4 types of motor tasks.

Près fonctionnelle spectroscopie infrarouge des régions sensorielles et motrices cérébrales avec simultanée cinématique et EMG surveillance Pendant tâches motrices

There are several advantages that functional near-infrared spectroscopy (fNIRS) presents in the study of the neural control of human movement. It is ...

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 ...

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.

Enquête sur les processus d&#39;apprentissage de compétences du moteur avec une robotique manipulandum

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

Using a Split-belt Treadmill to Evaluate Generalization of Human Locomotor Adaptation

Understanding the mechanisms underlying locomotor learning helps researchers and clinicians optimize gait retraining as part of motor rehabilitation. However, studying human locomotor learning can be challenging. During infancy and childhood, the neuromuscular system is quite immature, and it is unlikely that locomotor learning during early stages of development is governed by the same mechanisms as in adulthood. By the time humans reach maturity, they are so proficient at walking that it is difficult to come up with a sufficiently novel task to study de novo locomotor learning. The split-belt treadmill, which has two belts that can drive each leg at a different speed, enables the study of both short- (i.e., immediate) and long-term (i.e., over minutes-days; a form of motor learning) gait modifications in response to a novel change in the walking environment. Individuals can easily be screened for previous exposure to the split-belt treadmill, thus ensuring that all experimental participants have no (or equivalent) prior experience. This paper describes a typical split-belt treadmill adaptation protocol that incorporates testing methods to quantify locomotor learning and generalization of this learning to other walking contexts. A discussion of important considerations for designing split-belt treadmill experiments follows, including factors like treadmill belt speeds, rest breaks, and distractors. Additionally, potential but understudied confounding variables (e.g., arm movements, prior experience) are considered in the discussion.

We describe a protocol for investigating human locomotor adaptation using the split-belt treadmill, which has two belts that can drive each leg at a different speed. We specifically focus on a paradigm designed to test the generalization of adapted locomotor patterns to different walking contexts (e.g., gait speeds, walking environments).

En utilisant un tapis roulant de courroies pour évaluer la généralisation de l’Adaptation locomotion humaine

Understanding the mechanisms underlying locomotor learning helps researchers and clinicians optimize gait retraining as part of motor rehabilitation. ...

Novel Object Recognition Test for the Investigation of Learning and Memory in Mice

The object recognition test (ORT) is a commonly used behavioral assay for the investigation of various aspects of learning and memory in mice. The ORT is fairly simple and can be completed over 3 days: habituation day, training day, and testing day. During training, the mouse is allowed to explore 2 identical objects. On test day, one of the training objects is replaced with a novel object. Because mice have an innate preference for novelty, if the mouse recognizes the familiar object, it will spend most of its time at the novel object. Due to this innate preference, there is no need for positive or negative reinforcement or long training schedules. Additionally, the ORT can also be modified for numerous applications. The retention interval can be shortened to examine short-term memory, or lengthened to probe long-term memory. Pharmacological intervention can be used at various times prior to training, after training, or prior to recall to investigate different phases of learning (i.e., acquisition, early or late consolidation, or recall). Overall, the ORT is a relatively low-stress, efficient test for memory in mice, and is appropriate for the detection of neuropsychological changes following pharmacological, biological, or genetic manipulations.

The object recognition test (ORT) is a simple and efficient assay for evaluating learning and memory in mice. The methodology is described below.

Test de reconnaissance d’objet nouveau pour la recherche sur l’apprentissage et la mémoire chez les souris

The object recognition test (ORT) is a commonly used behavioral assay for the investigation of various aspects of learning and memory in mice. The ORT is ...

Using Virtual Reality to Transfer Motor Skill Knowledge from One Hand to Another

As far as acquiring motor skills is concerned, training by voluntary physical movement is superior to all other forms of training (e.g. training by observation or passive movement of trainee&#39;s hands by a robotic device). This obviously presents a major challenge in the rehabilitation of a paretic limb since voluntary control of physical movement is limited. Here, we describe a novel training scheme we have developed that has the potential to circumvent this major challenge. We exploited the voluntary control of one hand and provided real-time movement-based manipulated sensory feedback as if the other hand is moving. Visual manipulation through virtual reality (VR) was combined with a device that yokes left-hand fingers to passively follow right-hand voluntary finger movements. In healthy subjects, we demonstrate enhanced within-session performance gains of a limb in the absence of voluntary physical training. Results in healthy subjects suggest that training with the unique VR setup might also be beneficial for patients with upper limb hemiparesis by exploiting the voluntary control of their healthy hand to improve rehabilitation of their affected hand.

We describe a novel virtual-reality based setup which exploits voluntary control of one hand to improve motor-skill performance in the other (non-trained) hand. This is achieved by providing real-time movement-based sensory feedback as if the non-trained hand is moving. This new approach may be used to enhance rehabilitation of patients with unilateral hemiparesis.

Utilisant la réalité virtuelle à transférer les connaissances de la motricité d’une main à l’autre

As far as acquiring motor skills is concerned, training by voluntary physical movement is superior to all other forms of training (e.g. training by ...

The "Motor" in Implicit Motor Sequence Learning: A Foot-stepping Serial Reaction Time Task

This protocol describes a modified serial reaction time (SRT) task used to study implicit motor sequence learning. Unlike the classic SRT task that involves finger-pressing movements while sitting, the modified SRT task requires participants to step with both feet while maintaining a standing posture. This stepping task necessitates whole body actions that impose postural challenges. The foot-stepping task complements the classic SRT task in several ways. The foot-stepping SRT task is a better proxy for the daily activities that require ongoing postural control, and thus may help us better understand sequence learning in real-life situations. In addition, response time serves as an indicator of sequence learning in the classic SRT task, but it is unclear whether response time, reaction time (RT) representing mental process, or movement time (MT) reflecting the movement itself, is a key player in motor sequence learning. The foot-stepping SRT task allows researchers to disentangle response time into RT and MT, which may clarify how motor planning and movement execution are involved in sequence learning. Lastly, postural control and cognition are interactively related, but little is known about how postural control interacts with learning motor sequences. With a motion capture system, the movement of the whole body (e.g., the center of mass (COM)) can be recorded. Such measures allow us to reveal the dynamic processes underlying discrete responses measured by RT and MT, and may aid in elucidating the relationship between postural control and the explicit and implicit processes involved in sequence learning. Details of the experimental set-up, procedure, and data processing are described. The representative data are adopted from one of our previous studies. Results are related to response time, RT, and MT, as well as the relationship between the anticipatory postural response and the explicit processes involved in implicit motor sequence learning.

The &quot;Motor&quot; in Implicit Motor Sequence Learning: A Foot-stepping Serial Reaction Time Task

We introduce the foot-stepping serial reaction time (SRT) task. This modified SRT task, complementing the classic SRT task that involves only finger-pressing movement, better approximates daily sequenced activities and allows researchers to study the dynamic processes underlying discrete response measures and disentangle the explicit process operating in implicit sequence learning.

Le « moteur » moteur implicite de séquences d’apprentissage : une réaction série pied-stepping temps tâche

This protocol describes a modified serial reaction time (SRT) task used to study implicit motor sequence learning. Unlike the classic SRT task that ...