The authors would like to thank Theresa Jones, Ph.D. for her guidance and assistance in adapting the reaching task to mice. Data presented in this manuscript were supported by grants from NIH-NINDS (NS64586 to TAJ and NS076275 to ALK) and a predoctoral NRSA to KAT (F31AG034032). The NIH was not involved in any aspect of study designs or analyses presented in this manuscript nor in the composition of this manuscript.

Les méthodes suivantes sont conformes aux protocoles approuvés par l&#39;Université du Texas à Austin et de l&#39;Illinois Wesleyan de protection des animaux et utilisation comités. Il est recommandé que les chercheurs soit de porter des gants ou de prendre des précautions appropriées (se laver les mains avant et après) lors de l&#39;engagement dans la formation comportementale avec des animaux de laboratoire. Les gants doivent être portés lors de la manipulation des animaux en cours de préparation et pendant la chirurgie. 1. D&#39;accoutumance et de l&#39;Alimentation Restriction NOTE: Comme le PMRT est une tâche appétit, il est avantageux de limiter le montant et le calendrier de l&#39;alimentation avant le début de la formation afin de motiver la réponse atteindre et éviter la satiété pendant les sessions de formation. <ol><li> La place la souris sur un horaire d&#39;alimentation restreinte à compter au moins 1 semaine avant le début de la formation de tâches. Peser chaque souris avant le début de la restriction alimentaire à établir poids libre-alimentation, qui sont déterminés comme ee poids de chaque animal au premier jour de l&#39;alimentation restreinte. <ol><li> Nourrir les souris une fois par jour, à chaque réception de souris ~ 2,5 g de nourriture standard pour rongeurs par jour (par exemple, si il ya 4 souris logées dans une cage, la cage recevra 10 g de nourriture par jour). Assurez-vous d&#39;alimentation se produit à la même heure chaque jour, de préférence au moment des sessions de formation par jour sont attendus à conclure. </li><li> Peser les animaux régulièrement pour s&#39;assurer qu&#39;aucune souris perd plus de 10% de leur poids alimentation libre. REMARQUE: Réglez quantités alimentaires quotidiennes en conséquence pour favoriser le maintien d&#39;un poids approprié. Souris acquièrent généralement poids à mesure qu&#39;ils vieillissent, même avec des souris de restriction alimentaire constants demeurent sur la restriction de la nourriture pour la durée de PMRT formation / évaluation. </li></ol></li><li> Exposer les animaux à des petits morceaux de pâtes (couper à 1,6 cm) dans leur cage à plusieurs reprises avant l&#39;entraînement afin de surmonter les réponses de néophobie. REMARQUE: En règle générale 5-10 jours d&#39;exposition sont suffisants, avec environ 4 pièces par disposition de la sourisded à chaque tétée. </li><li> Couper des morceaux de pâtes à la taille (3,2 cm) à l&#39;aide d&#39;une lame de rasoir. NOTE: Il est recommandé que l&#39;excès de morceaux de pâtes sont coupés avant le début de la formation de la journée et pièces inutilisées stockées dans un récipient hermétique. Capellini pâtes est utilisé pour remplir la matrice. Comme les différentes marques de pâtes varient dans la texture et de diamètre, ce qui pourrait influencer la stabilité de pâtes dans la matrice ou la quantité de force nécessaire pour la souris pour casser les pâtes, il est recommandé que DeCecco marque pâtes être utilisé tout au long de la formation et de test. </li><li> Placer des morceaux crus capellini de pâtes dans la matrice de pâte, tout en remplissant les trous disponibles dans la matrice (figure 1A). </li><li> Habituer souris à la chambre d&#39;essai avec une matrice de pâtes plein placé à l&#39;avant (figure 1A) et plusieurs morceaux de pâtes à manger au fond de la chambre d&#39;essai. Habituer souris pour 3 séances de 5-10 min. REMARQUE: Les souris ne doivent pas être encouragés à atteindre pour les pâtes pendant habituationformation de tion. Souris commencent généralement à montrer de l&#39;intérêt dans les pâtes situé à l&#39;extérieur de la chambre atteint en reniflant à travers l&#39;ouverture. Il est possible d&#39;habituer deux compagnons de cage dans une seule chambre si vous le souhaitez, mais les souris doit être façonné et formé individuellement. Toutes les surfaces doivent être nettoyées à l&#39;éthanol à 70% ou une solution désinfectante similaire, en toute sécurité, avant et après chaque animal est placé dans l&#39;appareil de comportement. </li></ol> 2. Shaping Reach <ol><li> Déterminer membre préféré de chaque animal en façonnant la portée sur 3-5 essais une fois par jour pour le formage. Permettez-souris pour atteindre 10 minutes, ou un total de 10 fois, ce qui survient en premier. <ol><li> Placer les souris individuellement dans la chambre d&#39;essai avec une matrice de pâtes en pleine face de la chambre que dans la formation d&#39;habituation (Figure 1A). </li><li> Notez le nombre de tronçons de chaque membre, indiquant le nombre de tronçons avec le droit et les membres de gauche séparément. Définir une portée que l&#39;extensiondu membre à travers l&#39;ouverture de telle sorte que pour atteindre le poignet casse le plan de la chambre; il n&#39;est pas nécessaire que la portée à être orientée vers la ou entrer en contact avec les pâtes. </li></ol></li><li> Contenir plusieurs morceaux de pâte juste à l&#39;intérieur de la chambre à travers l&#39;ouverture pour atteindre à encourager les souris qui sont réticents à atteindre. Dessinez les morceaux de pâtes lorsque la souris montre l&#39;intérêt (par exemple reniflement, morsures), les encourageant ainsi à atteindre après les morceaux de pâtes en retraite. Si les souris ne montrent pas d&#39;abord intérêt à la pâte sèche, puis mouiller les extrémités des morceaux de pâtes dans une petite tasse d&#39;eau chaude pour les rendre plus agréables au goût. </li><li> Déterminer la préférence du membre lorsque la souris présente un minimum de 70% de leurs portées par jour avec un seul membre. Faire de ne pas trop en forme d&#39;animaux, car cela peut limiter le montant de l&#39;apprentissage observée au cours de la partie de la formation de tâches atteignant 17. Commencer la formation PMRT fois les souris sont en forme. NOTE: La formation peut être démarré dès que le NEXt jour, mais il est également acceptable d&#39;attendre plusieurs jours entre mise en forme et les procédures de formation. </li></ol> Formation 3. Atteindre <ol><li> souris de train une fois par jour avant d&#39;insulter afin d&#39;établir la compétence sur la PMRT. REMARQUE: Chaque essai se compose d&#39;un maximum de 15 min ou 100 atteint comptés par l&#39;observateur (réussies ou non), selon la première éventualité. Les souris sont formés pour atteindre seulement avec leur membre préféré. Souris tolèrent deux essais par jour si un paradigme de formation plus intense est souhaitée 18. <ol><li> Placer les souris dans la chambre d&#39;essai avec une matrice à demi-plein placé à l&#39;avant (figure 1B). souris de train pour atteindre seulement avec leur membre préféré en remplissant uniquement du côté de la controlatéral de matrice à la branche privilégiée puisque les souris atteignent travers la ligne médiane de leur corps. Laisser la partie de la matrice correspondant à la branche non privilégiées non pourvus dans le but de décourager les tentatives d&#39;atteindre avec cette branche (qui ne serait pas successful parce qu&#39;ils ne peuvent pas atteindre les pâtes) et encourager atteignant seulement avec le membre préféré. </li></ol></li><li> Placer une petite quantité de pression sur les pâtes pendant qu&#39;il est dans la matrice pour aider souris briser succès morceaux pendant les sessions de formation au début. Ne pas casser les morceaux de pâtes pour la souris. Atteindre cet objectif en tenant un ou deux morceaux de pâtes légèrement derrière et perpendiculaires à la cible d&#39;atteindre prévue. Cette petite quantité de support permet de stabiliser les pâtes mince, ce qui est assez souple et difficile pour les souris à saisir comme ils apprennent d&#39;abord la tâche. </li><li> Inscrivez le nombre total de portées, le nombre de tronçons de succès, et les emplacements des tronçons succès. Atteint réussies exigent la souris pour atteindre à travers l&#39;ouverture, prenez un morceau de pâte, et briser la pièce de pâtes pour le retirer de la matrice. REMARQUE: morceaux de pâtes ne doivent pas être remplacés dans la matrice qu&#39;après le procès a pris fin. Au début de la formation, les souris ne se cassera pas beaucoup de morceaux de pâtes. </li><li> souris de train sur la PMRT de compétence, qui est définie comme au moins 3 jours (et jusqu&#39;à 5 jours) de rendement constant (rupture d&#39;au moins 9 morceaux de pâtes avec pas plus de 2 plus ou moins morceaux sur plusieurs jours). Il faut souvent entre 15-20 jours pour former les souris jeunes adultes à la compétence. </li></ol> 4. Formation Limb moins touchés <ol><li> Former le membre le moins affecté (le membre non privilégiées pré-opératoire) à compter quatre jours après un accident ischémique dans le cortex moteur controlatéral à la branche atteindre préféré (voir la figure 2 pour des précisions sur les membres touchés / préféré et less-affected/unpreferred) . Administrer séances une fois par jour de 15 min ou de formation de 100 de portée. <ol><li> Retirez la première colonne de pâtes (à savoir la colonne verticale la plus médiane s&#39;étendant de l&#39;ouverture d&#39;atteindre) pour la première semaine de formation des membres moins touchés afin d&#39;assurer atteint que début avec le membre affecté ne sont pas réussies. </li><li&gt; La place les souris dans la chambre atteint avec la matrice de demi-rempli placé en face. Assurez-vous que le demi-rempli de la matrice se trouve en face de la pré-opératoire rempli à moitié, ce qui forcera les souris pour atteindre maintenant avec la (non privilégiées) branche inférieure touchés. </li></ol></li><li> Encourager les atteindre avec le membre le moins affecté par le renforcement de l&#39;extension de cette branche à travers l&#39;ouverture d&#39;atteindre. Lorsque les souris s&#39;étendent le membre le moins affecté dans les premiers jours de lieu de formation d&#39;un petit (1/2 pièces) de pâtes sur le sol de la chambre atteindre indépendamment de si oui ou non la portée est réussie. </li><li> Compter que les tronçons réalisés avec le membre le moins affecté vers au total 100 portée. Ne pas compter les tentatives furtives avec le membre affecté dans le nombre total de tronçons. </li><li> Retour de la colonne verticale la plus interne de pâtes à la matrice après les 7 premiers jours de la formation des membres moins touchés. </li><li> Notez le nombre de portées, le nombre de tronçons de succès, et les lieux de succatteint essful. REMARQUE: Ces données peuvent être analysées pour observer les différences pour atteindre les modèles avec le membre le moins affecté, mais n&#39;ont pas été précédemment rapporté. </li></ol> Analyse 5. Atteindre Déterminer l&#39;impact de moins touchés par l&#39;utilisation du membre sur le rétablissement de la fonction du membre affecté en évaluant le membre affecté à la tâche PMRT après la formation du membre le moins affecté. Cette évaluation a lieu après le nombre souhaité de jours de formation des membres les moins touchés sont complets (généralement 14 jours). <ol><li> Placer la matrice en face de la chambre, orientés de manière identique pour les procédures de formation (par exemple, avec la moitié de la controlatéral de la matrice sur le membre préféré rempli). NOTE: Cette force souris pour atteindre leur touchée (et précédemment préféré) membre. </li><li> Inscrivez le nombre total de portées, le nombre de tronçons de succès, et les emplacements des tronçons réussis à comparer avec les niveaux de performance pré-course. Ne pas sonder la performance dele membre affecté lors de la formation des membres moins touchés que ces sondes des membres touchés peut fonctionner que des sessions de formation qui pourraient influer sur la récupération du membre atteint. </li></ol>

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Brain Res. 48 (2), 113-125 (1992).</li><li>Horie, N., Maag, A., Hamilton, S. A., Shichinohe, H., Bliss, T. M., Steinberg, G. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mouse+model+of+focal+cerebral+ischemia+using+endothelin-1.">Mouse model of focal cerebral ischemia using endothelin-1.</a> J. Neurosci. Methods. 173 (2), 286-290 (2008).</li><li>Maldonado, M. A., Allred, R. P., Felthauser, E. L., Jones, T. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Motor+skill+training,+but+not+voluntary+exercise,+improves+skilled+reaching+after+unilateral+ischemic+lesions+of+the+sensorimotor+cortex+in+rats.">Motor skill training, but not voluntary exercise, improves skilled reaching after unilateral ischemic lesions of the sensorimotor cortex in rats.</a> Neurorehabil. Neural Repair. 22 (3), 250-261 (2008).</li><li>Clarkson, A. N., Lopez-Valdes, H. E., Overman, J. J., Charles, A. C., Brennan, K. C., Carmichael, S. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Multimodal+examination+of+structural+and+functional+remapping+in+the+mouse+photothrombotic+stroke+model.">Multimodal examination of structural and functional remapping in the mouse photothrombotic stroke model.</a> Journal of Cerebral Blood Flow and Metabolism. 33 (5), 716-723 (2013).</li><li>Liu, Z., Chopp, M., Ding, X., Cui, Y., Li, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Axonal+remodeling+of+the+corticospinal+tract+in+the+spinal+cord+contributes+to+voluntary+motor+recovery+after+stroke+in+adult+mice.">Axonal remodeling of the corticospinal tract in the spinal cord contributes to voluntary motor recovery after stroke in adult mice.</a> Stroke. 44 (7), 1951-1956 (2013).</li></ol>

The authors have nothing to disclose.

Le PMRT représente un moyen simple, quantitative pour évaluer la performance d&#39;atteindre l&#39;homme de la souris. Bien que beaucoup de temps, il est possible pour les étudiants déjà inexpérimentés être formés pour recueillir des données fiables et reproductibles avec seulement quelques séances de formation. La tâche est assez sensible pour mesurer même de légers changements dans la souris la performance des habiletés motrices suivantes accident ischémique 3, 13, 15, et un certain nombre d...

Modèles de souris ont de plus en plus populaire pour la recherche sur l&#39;AVC expérimental en partie à cause de leur commodité et l&#39;accessibilité, ainsi que la disponibilité des lignées transgéniques qui sont appropriés pour l&#39;imagerie in vivo entre autres applications. Avec cette popularité accrue dans les modèles expérimentaux, l&#39;intérêt de développer des évaluations comportementales sensibles de résultat fonctionnel après une lésion a également augmenté 1-7. L&#39;élaboration de protocoles de formation des animaux qui imitent à la fois la réhabilitation et des stratégies compensatoires utilisées par les survivants d&#39;AVC humains améliore la capacité de traduire leur résultats des études expérimentales sur des animaux à utiliser dans la clinique 8. formation des compétences de moteur sur la Pasta Matrice Atteindre Groupe (PMRT) a déjà été établie comme une évaluation comportementale sensible des résultats du habileté motrice suivant un accident ischémique du cortex sensori-moteur 3. L&#39;un des intérêts primaires dans la course préoccupations de recherche réhabilitation et le développement et la compréhension des stratégies comportementales qui favorisent une meilleure récupération de la fonction suivante insulte. Actuellement, les stratégies de réadaptation chez les humains donnent lieu à 8 de récupération incomplète. En outre, les thérapeutes en réadaptation doivent lutter contre les stratégies compensatoires que les survivants d&#39;AVC développent lors de la récupération qui peuvent compromettre leur capacité à reprendre entièrement fonction de leur membre (s) concerné. Par exemple, suite à un coup unilatérale qui affecte la fonction du membre supérieur, les humains ont tendance à développer une dépendance à l&#39;égard de leur membre le moins affecté 9, 10. Bien que l&#39;amélioration de la capacité d&#39;une personne à fonctionner à court terme, ce savant non-utilisation du membre affecté susceptibles d&#39;entraver son potentiel de récupération ultime, comme l&#39;a démontré dans des modèles animaux 11-13. Ces résultats chez l&#39;animal ont permis d&#39;informer le développement et l&#39;utilisation de la thérapie par contrainte induite chez l&#39;homme 14. Les modèles animaux sont bénéficiail pour améliorer les stratégies de réadaptation en permettant aux chercheurs d&#39;explorer les mécanismes neurobiologiques qui subserve et promouvoir la récupération de la fonction. En plus d&#39;être une évaluation comportementale efficace de la fonction post-AVC, le PMRT a été établi comme une stratégie de réadaptation efficace pour promouvoir l&#39;amélioration des résultats fonctionnels suivants sensori-course 15. Le PMRT peut également être utilisé pour la non-utilisation efficace synoptique appris du membre affecté et offrent donc un aperçu des manipulations comportementales qui peuvent améliorer la récupération fonctionnelle malgré initiale sur-dépendance sur le membre le moins affecté 13. La construction de la PMRT a été décrit précédemment 3. En bref, la chambre atteindre est composé de quatre murs en plexiglas (20 cm de haut, 15 cm de long, et 8,5 cm de large) avec une partie supérieure ouverte et en bas. Il existe une fente centrale (13 cm de haut et 5 mm de large) qui s&#39;étend à partir de la base inférieure de la paroi avant de la chambre qui sertque l&#39;ouverture d&#39;atteindre (Figure 1A). La matrice de pâtes est un bloc de plastique robuste (8,5 cm de long, 5 cm de large et 1,5 cm de haut) avec 1 trous mm de diamètre percés complètement à travers la profondeur du bloc. Il ya un total de 260 trous, à partir de 2 mm de la fenêtre pour atteindre 2 mm entre chaque trou (figure 1B). La matrice de pâtes est conçu de telle sorte que secs, des morceaux de pâtes orientées verticalement s&#39;étendent sur toute la profondeur de l&#39;étage de matrice à environ la moitié de la pièce de pâte exposée. Une pièce amovible au-dessus de la matière plastique ou du carton doit être découpé à la taille et solidement collée sur la face inférieure de la matrice. Cela empêche les morceaux de pâtes alimentaires de tomber hors de la matrice pendant le transport et permet un retrait facile de morceaux de pâtes brisées. Le PMRT est un test de comportement versatile et sensible qui permet aux expérimentateurs de recueillir des données précises sur les résultats et de manipuler l&#39;utilisation des membres d&#39;imiter les phénomènes cliniques. En o comportementaleESULTATS mesure, la PMRT permet aux expérimentateurs de recueillir des données comportementales qui reflètent plus précisément l&#39;efficacité d&#39;une stratégie de réadaptation que ne le fait la mesure traditionnelle de la taille de l&#39;infarctus 3, 16. Comme une manipulation comportementale, la PMRT permet aux expérimentateurs de contrôler l&#39;utilisation des membres supérieurs chez les souris afin d&#39;imiter les expériences cliniques de réadaptation (c&#39;est à dire la formation de membre affecté) ou non-utilisation appris (c&#39;est à dire de la formation des membres moins touchés). Lorsqu&#39;il est combiné avec des méthodes neuroanatomiques, la PMRT offre aux chercheurs une occasion d&#39;explorer les mécanismes qui soutiennent la reprise de comportement de la fonction ou la plasticité inadaptée suite à l&#39;utilisation des membres compensatoire après un AVC. Le PMRT pourrait être appliquée à d&#39;autres modèles murins de lésions cérébrales et de la déficience des membres supérieurs, tels que des lésions cérébrales traumatiques. Un autre avantage de la PMRT est son prix abordable. L&#39;équipement requis pour la tâche peut être construit assez raisonnable dans la maison, la collecte de données nepas besoin d&#39;une grande quantité d&#39;espace ou de ressources financières, et la tâche est assez simple pour les étudiants de premier cycle à recueillir de façon fiable des données. En outre, la PMRT est sensible à même de petits déficits comportementaux 3, 13. Ce protocole fournit un moyen simple et efficace pour évaluer l&#39;apprentissage moteur de compétences, favoriser la reprise du comportement suite à une blessure, et imiter les phénomènes de non-usage apprises dans un modèle murin établie d&#39;accident vasculaire cérébral.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="794">
	<tbody>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Name of Material/ Equipment</td>
			<td style="width:71px;">Company</td>
			<td style="width:119px;">Catalog Number</td>
			<td style="width:388px;">Comments/Description</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Reaching Chamber</td>
			<td style="width:71px;"></td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>Reaching chambers are made in house with Plexiglas</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Pasta Matrix Block</td>
			<td style="width:71px;"></td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>The Pasta Matrix box is made in house using a heavy plastic block</td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:216px;">Capellini Pasta</td>
			<td style="width:71px;">DeCecco</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td style="width:388px;">DeCecco brand capellini pasta can be purchased in a grocery store or through an online retailer such as Amazon</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

compensatory limb use and behavioral assessment of motor skill learning following sensorimotor cortex injury in a mouse model of ischemic stroke

Modèles de souris ont de plus en plus populaire dans le domaine de la neuroscience comportementale, et en particulier dans les études de course expérimentale. En tant que modèles avance, il est important de développer des mesures comportementales sensibles spécifiques à la souris. Le présent protocole décrit une tâche motrice qualifiée pour une utilisation dans des modèles murins de course. La Pasta Matrice Atteindre fonctions de tâches comme un test de comportement versatile et sensible qui permet aux expérimentateurs de recueillir des données précises sur les résultats et de manipuler l&#39;utilisation des membres d&#39;imiter les phénomènes cliniques humains, y compris des stratégies de compensation (c.-à-, a appris la non-utilisation) et une formation ciblée de réadaptation. Lorsqu&#39;il est combiné avec des outils neuroanatomiques, cette tâche permet également aux chercheurs d&#39;explorer les mécanismes qui soutiennent la reprise de comportement de la fonction (ou l&#39;absence de celui-ci) après un AVC. La tâche est à la fois simple et abordable de mettre en place et de la conduite, offrant une variété de formation et d&#39;évaluation des options pour de nombreuses questions de recherche concernant furésultats nctional suite à une blessure. Bien que la tâche a été appliquée à des souris modèles de course, il peut également être bénéfique dans des études de résultat fonctionnel dans d&#39;autres modèles de lésion de l&#39;extrémité supérieure.

Les résultats de l&#39;analyse PMRT devraient inclure le nombre de morceaux de pâtes brisées et le modèle de succès atteint. Résultats de souris présentant des lésions corticales sensori indiquent que l&#39;insulte ischémique affecte à la fois le nombre de tronçons de succès ainsi que les modes de portée physique 3, 19, comme le montre la figure 3A. Changements de modèle représentatives peuvent être observés dans la figure 3B. La capacité de la PMRT pour imi...

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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 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 ...

compensatory-limb-use-behavioral-assessment-motor-skill-learning

Research

JoVE Journal

Behavior

11.3K vues.  Illinois Wesleyan University. 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.

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Assessment of Sensorimotor Function in Mouse Models of Parkinson's Disease

Sensitive and reliable behavioral outcome measures are essential to the evaluation of potential therapeutic treatments in preclinical trials for many neurodegenerative diseases. In Parkinson's disease, sensorimotor tests sensitive to varying degrees of nigrostriatal dysfunction are fundamental for testing the efficacy of potential therapeutics. Reliable and quite elegant sensorimotor measures exist for rats, however many of these tests measure sensorimotor asymmetry within the rat and are not entirely suitable for the newer genetic mouse models of PD. We have put together a battery of sensorimotor tests inspired by the sensitive tests in rats and adapted for mice. The test battery highlighted in this study is chosen for a) its sensitivity in a wide variety of mouse models of PD, b) its ease in implementing into a study, and c) its low expense. These tests have proven useful in characterizing novel genetic mouse models of PD as well as in testing potential disease-modifying therapies.

Assessment of Sensorimotor Function in Mouse Models of Parkinson&#039;s Disease

In Parkinson's disease and movement disorders in general, sensitive and reliable behavioral assays are essential for testing novel potential therapeutics. Here, we describe a manageable battery of sensorimotor tests for mice that are sensitive to varying degrees of injury to the nigrostriatal system and useful for preclinical studies.

L&#39;évaluation de la fonction sensori-motrice chez des souris modèles de la maladie de Parkinson

Sensitive and  reliable behavioral outcome measures are essential to the evaluation of  potential therapeutic treatments in preclinical trials for many  ...

Recherche

Sciences du comportement

Use of an Eight-arm Radial Water Maze to Assess Working and Reference Memory Following Neonatal Brain Injury

Working and reference memory are commonly assessed using the land based radial arm maze.&#160;However, this paradigm requires pretraining, food deprivation, and may introduce scent cue confounds. The eight-arm radial water maze is designed to evaluate reference and working memory performance simultaneously by requiring subjects to use extra-maze cues to locate escape platforms and remedies the limitations observed in land based radial arm maze designs. Specifically, subjects are required to avoid the arms previously used for escape during each testing day (working memory) as well as avoid the fixed arms, which never contain escape platforms (reference memory). Re-entries into arms that have already been used for escape during a testing session (and thus the escape platform has been removed) and re-entries into reference memory arms are indicative of working memory deficits. Alternatively, first entries into reference memory arms are indicative of reference memory deficits. We used this maze to compare performance of rats with neonatal brain injury and sham controls following induction of hypoxia-ischemia and show significant deficits in both working and reference memory after eleven days of testing. This protocol could be easily modified to examine many other models of learning impairment.

The eight-arm radial water maze is designed to evaluate reference and working memory performance simultaneously by requiring subjects to use extra-maze cues to locate escape platforms and remedies the limitations observed in land based radial arm maze designs.

Working and reference memory are commonly assessed using the land based radial arm maze.&#160;However, this paradigm requires pretraining, food ...

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;

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 ...

Behavioral Assessment of the Aging Mouse Vestibular System

Age related decline in balance performance is associated with deteriorating muscle strength, motor coordination and vestibular function. While a number of studies show changes in balance phenotype with age in rodents, very few isolate the vestibular contribution to balance under either normal conditions or during senescence. We use two standard behavioral tests to characterize the balance performance of mice at defined age points over the lifespan: the rotarod test and the inclined balance beam test. Importantly though, a custom built rotator is also used to stimulate the vestibular system of mice (without inducing overt signs of motion sickness). These two tests have been used to show that changes in vestibular mediated-balance performance are present over the murine lifespan. Preliminary results show that both the rotarod test and the modified balance beam test can be used to identify changes in balance performance during aging as an alternative to more difficult and invasive techniques such as vestibulo-ocular (VOR) measurements.

Motor control and balance performance are known to deteriorate with age. This paper presents a number of standard noninvasive behavioral tests with the addition of a simple rotary stimulus to challenge the vestibular system and show changes in balance performance in a murine model of aging.

Évaluation du comportement du système vestibulaire vieillissement de souris

Age related decline in balance performance is associated with deteriorating muscle strength, motor coordination and vestibular function. While a number of ...

Experimental Assessment of Mouse Sociability Using an Automated Image Processing Approach

Mouse is the preferred model organism for testing drugs designed to increase sociability. We present a method to quantify mouse sociability in which the test mouse is placed in a standardized apparatus and relevant behaviors are assessed in three different sessions (called session I, II, and III).
The apparatus has three compartments (see Figure 1), the left and right compartments contain an inverted cup which can house a mouse (called &#34;stimulus mouse&#34;).
In session I, the test mouse is placed in the cage and its mobility is characterized by the number of transitions made between compartments. In session II, a stimulus mouse is placed under one of the inverted cups and the sociability of the test mouse is quantified by the amounts of time it spends near the cup containing the enclosed stimulus mouse vs. the empty inverted cup. In session III, the inverted cups are removed and both mice interact freely. The sociability of the test mouse in session III is quantified by the number of social approaches it makes toward the stimulus mouse and by the number of times it avoids a social approach by the stimulus mouse.
The automated evaluation of the movie detects the nose of the test mouse, which allows the determination of all described sociability measures in session I and II (in session III, approaches are identified automatically but classified manually). To find the nose, the image of an empty cage is digitally subtracted from each frame of the movie and the resulting image is binarized to identify the mouse pixels. The mouse tail is automatically removed and the two most distant points of the remaining mouse are determined; these are close to nose and base of tail. By analyzing the motion of the mouse and using continuity arguments, the nose is identified.
<img alt="Figure 1" src="/files/ftp_upload/52508/52508fig1.jpg" /> 
Figure 1. Assessment of Sociability During 3 sessions. Session I (top): Acclimation of test mouse to the cage. Session II (middle): Test mouse moving freely in the cage while the stimulus mouse is enclosed in an inverted cup. Session III (bottom): Both test mouse and stimulus mouse are allowed to move freely and interact with each other.

This protocol describes a method to quantify mouse sociability. Mice are videotaped as they move and interact in a special cage. Movie processing allows for the automated quantification of sociability with excellent accuracy and reliability.

Évaluation expérimentale de la souris Sociabilité L&#39;utilisation d&#39;un traitement automatisé Approche d&#39;image

Mouse is the preferred model organism for testing drugs designed to increase sociability. We present a method to quantify mouse sociability in which the ...

Combined Shuttle-Box Training with Electrophysiological Cortex Recording and Stimulation as a Tool to Study Perception and Learning

Shuttle-box avoidance learning is a well-established method in behavioral neuroscience and experimental setups were traditionally custom-made; the necessary equipment is now available by several commercial companies. This protocol provides a detailed description of a two-way shuttle-box avoidance learning paradigm in rodents (here Mongolian gerbils; Meriones unguiculatus) in combination with site-specific electrical intracortical microstimulation (ICMS) and simultaneous chronical electrophysiological in vivo recordings. The detailed protocol is applicable to study multiple aspects of learning behavior and perception in different rodent species.
Site-specific ICMS of auditory cortical circuits as conditioned stimuli here is used as a tool to test the perceptual relevance of specific afferent, efferent and intracortical connections. Distinct activation patterns can be evoked by using different stimulation electrode arrays for local, layer-dependent ICMS or distant ICMS sites. Utilizing behavioral signal detection analysis it can be determined which stimulation strategy is most effective for eliciting a behaviorally detectable and salient signal. Further, parallel multichannel-recordings using different electrode designs (surface electrodes, depth electrodes, etc.) allow for investigating neuronal observables over the time course of such learning processes. It will be discussed how changes of the behavioral design can increase the cognitive complexity (e.g. detection, discrimination, reversal learning).

Shuttle-box avoidance learning is well-established in behavioral neuroscience. This protocol describes how shuttle-box learning in rodents can be combined with site-specific electrical intracortical microstimulation (ICMS) and simultaneous chronical in vivo recordings as a tool to study multiple aspects of learning and perception.

Combiné navette-Box formation avec électrophysiologique Cortex enregistrement et la stimulation comme un outil pour étudier perception et l&#39;apprentissage

Shuttle-box avoidance learning is a well-established method in behavioral neuroscience and experimental setups were traditionally custom-made; the ...

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. ...

Detecting Behavioral Deficits in Rats After Traumatic Brain Injury

With the increasing incidence of traumatic brain injury (TBI) in both civilian and military populations, TBI is now considered a chronic disease; however, few studies have investigated the long-term effects of injury in rodent models of TBI. Shown here are behavioral measures that are well-established in TBI research for times early after injury, such as two weeks, until two months. Some of these methods have previously been used at later times after injury, up to one year, but by very few laboratories. The methods demonstrated here are a short neurological assessment to test reflexes, a Beam-Balance to test balance, a Beam-Walk to test balance and motor coordination, and a working memory version of the Morris water maze that can be sensitive to deficits in reference memory. Male rats were handled and pre-trained to neurological, balance, and motor coordination tests prior to receiving parasagittal fluid percussion injury (FPI) or sham injury. Rats can be tested on the short neurological assessment (neuroscore), the beam-balance, and the Beam-Walk multiple times, while testing on the water maze can only be done once. This difference is because rats can remember the task, thus confounding the results if repeated testing is attempted in the same animal. When testing from one to three days after injury, significant differences are detected in all three non-cognitive tasks. However, differences in the Beam-Walk task were not detectable at later time points (after 3 months). Deficits were detected at 3 months in the Beam-Balance and at 6 months in the neuroscore. Deficits in working memory were detected out to 12 months after injury, and a deficit in a reference memory first appeared at 12 months. Thus, standard behavioral tests can be useful measures of persistent behavioral deficits after FPI.

The goal of the behavioral tests presented here is to detect functional deficits in rats after traumatic brain injury. Four specific tests are presented that detect deficits in behaviors to reflect the damage to specific brain areas at times extending to one year after injury.

Détecter les déficits comportementaux chez les Rats après traumatisme crânien

With the increasing incidence of traumatic brain injury (TBI) in both civilian and military populations, TBI is now considered a chronic disease; however, ...

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 ...