הערכה התנהגותית של מיומנות ידני יונקים לא אנושיים

Summary

כפי מיומנות ידנית היא בעיקר זכותו של פרימטים, משימות התנהגותיות פותחו קופי מקוק. ארבעה להגיע ולתפוס משימות prehension, מדידה מניפולציה מצד היכולת והכוח, לאפשר להקים התאוששות לאחר פגיעה תפקודית של מערכת העצבים המרכזית ועל מנת לבחון את ההשפעה של הטיפול.

Abstract

בדרכי (CS) corticospinal היא תמיכה אנטומי של יכולת מוטורית מעולה במיומנות כדי לתפעל אובייקטים קטנים, בעיקר זכותו של פרימטים ^1. במקרה של פגיעה המשפיעות על מערכת הקרנה CS על מקורו (הנגע של אזורים בקליפת המוח המוטורית) או לאורך מסלולו (פגיעה בחוט צוואר הרחם), קיים הפסד דרמטי של מיומנות ידנית (שיתוק ביד), כפי שראינו אצל חלק מהחולים tetraplegic או משותק ומחוסר . למרות שיש התאוששות ספונטנית לאחר פגיעה תפקודית כזה, הוא נותר מוגבל מאוד מבוגר. אסטרטגיות טיפוליות שונים מוצעים כיום (טיפול בתא למשל, נטרול מולקולות מעכבות צמיחה axonal, היישום של גורמי גדילה, וכו '), אשר מפותחים בעיקר מכרסמים. עם זאת, לפני יישום קליני, מומלץ לעתים קרובות כדי לבדוק את הכדאיות, היעילות והביטחון של הטיפול ב פרימטים שאינם בני אדם. הדבר נכון במיוחד כאשר המטרה היא לשחזר מיומנות ידנית לאחרפגיעה של מערכת העצבים המרכזית, כמו הארגון של מערכת התנועה של מכרסמים שונה מזו של פרימטים ^1,2. קופי מקוק מומחשים כאן כמודל התנהגותי מתאים לכמת מיומנות ידנית אצל הפרימטים, כדי לשקף את הגירעונות הנובעים הנגע של הקורטקס המוטורי או בחוט צוואר הרחם למשל, למדוד את מידת ההחלמה התפקודית ספונטנית, כאשר הטיפול מיושם, להעריך כמה זה יכול לשפר את ההחלמה התפקודית.

ההערכה ההתנהגותית של מיומנות ידנית מבוססת על ארבע ברורים, משלימים משימות להגיע ולתפוס ידנית (שימוש אחיזה דיוק לתפוס כדורי), הדורשים הכשרה ראשונית של קופי מקוק מבוגר. הכנה של בעלי החיים הוא הוכיח, כמו גם המיצוב ביחס התנהגותיים הגדרת. המופע של קוף טיפוסי מודגמת עבור כל משימה. איסוף וניתוח של הפרמטרים הרלוונטיים המשקף manipula יד מדויקתtion, כמו גם את השליטה על כוח, הם הסבירו והדגימו עם תוצאות נציג. נתונים אלה ממוקמים אז בהקשר רחב יותר, מראה כיצד נתונים התנהגותיים ניתן לנצל כדי לחקור את ההשפעה של פגיעה בחוט השדרה או של נגע של הקורטקס המוטורי ועד כמה הטיפול יכול לשפר את תפקודי התאוששות ספונטנית, על ידי השוואת קבוצות שונות של קופים (טיפול דמה לעומת מטופלים למשל). יתרונות ומגבלות של בדיקות התנהגותיות הם דנו. הגישה ההתנהגותית הנוכחי עולה בקנה אחד עם דיווחים קודמים תוך שימת דגש על הרלוונטיות של המודל הלא האדם הפרימטים בהקשר של מחלות מערכת העצבים ^2,3.

Protocol

התוכנית הכוללת של הניסוי מתואר באיור 1.

1. בעלי חיים הכנה והעברה למעבדה התנהגותיים

1. במעבדה, להכין את ההתנהגות Set-up: למלא את הבארות של לוחות מבחן שונות (בדיקות 1-3 להלן) עם כדורי, המהווים שכר במהלך בדיקות התנהגותיות.
2. העברת הקוף מחדר קבוצה דיור לכלוב ההעברה. הקוף הוא אימן להיכנס למנהרה מתן גישה לכיסא הפרימטים, עם מיצוב הבאים של הראש. משקלו של קוף נמדדת, לפני העברת בכיסא הפרימטים למעבדה.

2. מבחן 1: ברינקמן השתנה לוח

1. בדיקה זו, שונה ומותאמת מדוחות קודמים ^4,5, היא המשימה התנהגות בסיסית של התייחסות, להתנהל על כל פגישה התנהגותיות. ליזום את הקלטת וידאו עם המצלמה הדיגיטלית לעיל מעלה להגדיר את (אפשרות גם למקום 2 מודעותמצלמות ditional, אחד בכל צד של הלוח) והמקום קוף מול הלוח ברינקמן.
2. פתח למשל את החלון הימני על הכיסא הפרימטים להעניק גישה יד ימין. שימוש ביד ימין, הקוף מאחזרת את כדורי מזון מן 50 משבצות (25 ו - 25 אופקי ואנכי).
3. לאחר השלמת הבדיקה, לסגור את החלון הנכון ולמלא את הלוח עם כדורי.
4. פתח את החלון השמאלי לחזור על הבדיקה ביד שמאל.
5. זכתה החיה בסוף הבדיקה עם צימוקים יבשים מעטים או שקדים, הליך לחזור בסוף כל בדיקה כדי לשמור על מוטיבציה במהלך הפגישה היומית כולה.

פרטים נוספים: שלוש מצלמות וידאו דיגיטליות משמשות כדי להקליט את רצף לעיבוד off-line, הניח אחד מעל הלוח, אחד בכל צד של הלוח (כדי להעריך במדויק את המיקום של האצבעות בזמן ביצוע אחיזה). במסגרת הפגישה באותו יום, הקוף דואר יכול לבצע מטלה אחרת (או משימה 2, ו / או משימה 3 ו / או משימה 4; להיות מופץ בקרב בימים שונים בשבוע). בשביל לבדוק את 1, אם הקוף התחיל עם יד ימין ביום 1, להתחיל עם יד שמאל ביום 2 וכן הלאה.

6. אופציונלי: בזמן הבדיקה שבוצעה לעיל עם אחד או מצד שני בנפרד מאפשר להשוות את הביצועים של יד שמאל על יד ימין (כדי לזהות את "היד הדומיננטית"), אפשר גם בשלב מוקדם של האימון כדי לאפשר קוף לבצע את המשימה בשתי ידיים בו זמנית. אם יד אחת משמשת לעתים קרובות יותר מאשר אחרים לתפוס כדורי, אז זה יכול להיחשב "היד המועדפת".

3. מבחן 2: תיבת ברינקמן (עם או בלי בקרה ויזואלית)

1. תיבת ברינקמן כוללת 20 בארות (10 אופקיים ואנכיים 10). לעומת מבחן 1, הקוף צריך לשלוט ביד בחלל מוגבל, עם דרגות נמוכות של חופש כדי לבצע את דיוקאחיזה התנועה. מלאו את הלוח עם כדורי ולסגור את הפן העליון של התיבה, כדי לנהל הראשון במבחן בהעדר שליטה חזותית (בהסתמך על חקר מישוש).
2. מניחים את הקוף מול תיבת ברינקמן. פתח את החלון השמאלי של הכיסא הפרימטים כדי לבדוק את יד שמאל בהיעדר שליטה חזותית. הקוף מנסה לשלוף את 20 כדורי, בעוד רצף מתועד ממצלמה דיגיטלית ממוקם מתחת לתיבת.
3. סגור את החלון השמאלי של הכיסא הפרימטים. למלא את הלוח עם כדורי. פתח את החלון הימני של הכיסא הפרימטים. הקוף חוזר על הבדיקה עם יד ימין בהיעדר שליטה חזותית. סגור את החלון הימני של הכיסא הפרימטים.
4. כדי לבדוק את היכולת לתפוס כדורי בתיבת ברינקמן תחת שליטה חזותית, פתח את הפן העליון של הקופסה.
5. מילוי בתיבת עם כדורי ואת הקוף מבצע את הבדיקה בעזרת יד ימין.
6. סגור את החלון הימני של הכיסא הפרימטים. מילוי בתיבת עם כדורי.
7. פתח את החלון השמאלי של הכיסא הפרימטים. קוף מבצעת את הבדיקה באמצעות צעד שמאל hand.Repeat 2.5.

4. מבחן 3: סיבוב ברינקמן הלוח

1. בדיקה זו ניתן להשוות את המשימה ברינקמן הלוח (מבחן 1), חוץ מזה הלוח הוא מסתובב, מכריח הקוף לצפות תזוזה של לוח אחד (בכיוון השעון) או את הכיוון השני (נגד כיוון השעון). מלאו את הלוח עם כדורי. רצף מתועד עם מצלמה דיגיטלית הממוקמת מעל מעלה להגדיר את (אפשרות גם להציב 2 מצלמות נוספות, אחד בכל צד).
2. פתח את החלון הימני של הכיסא הפרימטים. הקוף מאחזרת את כדורי מ 32 בארות, מופץ על ארבע שורות קונצנטריים, כאשר הלוח הוא מפנה בכיוון השעון.
3. סגור את החלון הימני. למלא את הלוח עם כדורי.
4. פתח את החלון השמאלי של הכיסא הפרימטים. קוף מבצעת את הבדיקה כמו 4.2 ביד שמאל.
5. חזור נקודות 4.2-4.4, ואילו הלוח iזה מפנה השעון (יד אחת אחרי השנייה). חזור על שלב 2.5.

5. מבחן 4: הגעה לתפוס משימה מגירה

1. כדי לשלב יכולת prehension עם היכולת להפיק כוח, המבחן הזה (הנגזרות גירסאות קודמות ^6-11) תוכנן כך הקוף צריך לפתוח מגירה ידי הפעלת הכוח הראשון אחיזה על הידית של המגירה, ואחריו לטעון כוח כדי לפתוח את המגירה, מתן גישה גלולה ממוקמים בתוך המגירה. גלולה מאוחזר ביד באותו זמן במגירה נשאר פתוח, שוב באמצעות אחיזה דיוק. מצלמה דיגיטלית ממוקם על גבי המגירה, כדי להקליט את הניסויים על השליטה off-line של הנתונים (למשל, זיהוי מוטעה של ניסויים).
2. פתח את החלון הימני של הכיסא הפרימטים. קוף מבצעת ניסויים ב 10 כל אחד 5 רמות שונות של התנגדות, באמצעות יד ימין (יש לפחות 5 משפטים נכונים עבור כל רמת התנגדות).
3. חזור על מבחן (50 ניסויים) עם הדואר שמאל. חזור על שלב 2.5.

פרטים נוספים: ביום הפגישה הבאה היומית התנהגותיים, לסירוגין את היד עם החיה אשר עשה את המבחן הראשון על הפגישה הקודמת.

6. סוף ההפעלה התנהגותיים

1. לאחר השלמת הבדיקות מראש באותו יום, להאכיל ולתגמל את הקוף עם מזון נוסף על כדורי שהתקבלו במהלך הבדיקות. בדרך כלל, קוף מקבל דגנים ופירות.
2. הקוף הוא חזר לחדר הקבוצה דיור עם החברים.

הרצף הזמני מדויק של בדיקות שונות שבוצעו כתוב בטופס הפרוטוקול.

7. נציג תוצאות

ארבע בדיקות התנהגותיות מאויר לעיל (איור 1) נעשה שימוש נרחב בהקשר של מחקרים שמטרתם לחקור את ההתאוששות מן הפגיעה התפקודית של חוט השדרה הצווארי (Fi במעבדה שלנוgure 2A) או של הקורטקס המוטורי (תרשים 2B), בהעדר או בנוכחות טיפול ליישם כדי לשפר את החלמה ספונטנית ^12-19.

עבור הבדיקה 1 (שונה ברינקמן board), ניתוח הוא התמקד בשני פרמטרים (איורים 3 ו - 4 א): i) את הציון, בהתחשב במספר כדוריות לאחזר באמצעות הקוף ב -30 השניות הראשונות, נספר בנפרד עבור החריצים האנכיים ואת חריצי האופקי (על ידי משחזר off-line את רצף הווידאו המוקלט); ii) הזמן לפנות (CT), כמוגדר זמן (משך) של קשר בין האצבעות לבין גלולה (ראה גם איור 6, שורה התחתונה של התמונות ). זהו מרווח הזמן בין החדרת האצבע הראשונה (בדרך כלל האצבע) לתוך החריץ לגעת גלולה לבין הופעת שליפה של גלולה מתוך הבאר. מרווח הזמן נמדד על ידי מסגרת משחזר רצף מסגרת וידאו. CT הוא נמדד vertic חמשת הראשוניםאל חריצי ואת הראשון חמישה חריצי אופקי מכוון על ידי הקוף ^16-18. גרפים של הציון להמחיש את שלב ההכשרה הראשונית, הרמה טרום הנגע, הירידה הדרמטית של ציון (בדרך כלל עד אפס) מיד לאחר הפגיעה, ההחלמה מתקדמת (ספונטנית) תפקודית לכיוון הרמה שלאחר הפגיעה. ההתאוששות התפקודית מתבטאת% על ידי היחס של הציון שלאחר הנגע החציוני הרמה מחולק הציון מראש הנגע החציוני (הרמה) ^* 100 (איורים 3 ו - 4 א). עבור ה-CT, כמו גידול הגירעון משקפת את התאוששות תפקודית לידי ביטוי% הוא היחס בין החציון מראש הנגע CT (הרמה) מחולק החציוני שלאחר הנגע CT על הרמה ^* 100. השפעת הטיפולים שלאחר הפגיעה, הפגינו על פי מבחן 1, באים לידי ביטוי בפירוט בדוחות קודמים של מעבדה זו ^14,15,17. ניתוח נוסף עשוי להתייחס לנושא של האסטרטגיה, כלומר רצף הזמני של חריצי ביקר על ידי מ 'onkey (איור 4B).

עבור הבדיקה 2 (תיבת ברינקמן), אם כי הציון ניתן גם כפי שנקבע מבחן 1, פרמטר משמעותי יותר הוא "זמן מסך", כהגדרתו מרווח הזמן בין איסוף של גלולה בחריץ הראשון של מסיק גלולה בחריץ ^(-20) האחרונה (איור 5). התאוששות תפקודית יכול להיות מחושב ומתבטא%. זה מחושב לפי סך כל הזמן החציוני מראש הנגע (הרמה לאחר שלב ההכשרה) מחולק הנגע שלאחר החציון הכולל זמן הרמה ^* 100.

עבור הבדיקה 3 (סיבוב ברינקמן הלוח), אם כי הציון ניתן גם כפי שנקבע לעיל (מבחן 1), פרמטר רגיש זה הזמן לפנות (CT, כמוגדר לעיל במבחן 1), מדדו במשך עשר חריצי הראשון (איור 6 ).

עבור הבדיקה 4 (. להגיע ולתפוס משימה מגירה), הגדרת גomprises גלאי מספר, הקלטה אירועים בדידים כגון ייזום משפט (לעומת קוטע קרן אור להציב מול הלוח), יד נוגעת הידית, תחילתה של משיכת המגירה, בסופו של פתיחת המגירה, יד הכניסה חריץ (איסוף בזמן ), נסיגה יד מהחריץ (איסוף מן הזמן). מתמרים כוח על הידית מאפשר מדידת כוח האחיזה (המופעל על ידי האגודל לאצבע לחיצה על הידית) וכוח עומס (המופעל למשוך את המגירה, כדי לנטרל רמות שונות של התנגדות המוטלות על פתיחת המגירה). רמות שונות של התנגדות נגד פתיחת המגירה התקבלו על ידי שינוי עוצמת הזרם להחיל סבובי מנוע אלקטרומגנטי המחובר לחלק האחורי של המגירה. הגדרת נועד להפעיל כוח התנגדות במקביל לכיוון של פתיחת המגירה. תכנית מפורטת של המגירה הגדרת זמין על פי בקשה למחבר המתאים. כל הנתונים הללו נאספים עם ממשקnd תוכנה ספייק 2 ומוצג כפי שמודגם באיור 7.

כמו בעבר reported1 ^4,15, משימות אלה מייצגים את בסיס התנהגותי לחקור האם החלמה ספונטנית מן הנגע של חוט צוואר הרחם עשוי להיות משופרת עם טיפול ספציפית שמטרתה קידום התחדשות axonal (איור 8).

הציון אחזור בפעם פרמטרים קשר משקפים המרכיבים השונים של מיומנות ידנית: הראשון כולל את רצף המנוע כולו (לכת, אחיזה, נסיגה התחבורה את היד, של גלולה לפה), ואילו השנייה מתמקדת השלב אוחז בלבד. אלה שני פרמטרים מדויקים במיוחד, משלימים את שונה ואת ברינקמן מסתובב המשימות לוח. בעוד ציון מייצג מידע מיותר בעיקר אלה שתי משימות, הפעם הקשר בניגוד מספק מידע נוסף משימה ספציפית בשלההשתנות של עמדות החריצים המשימה ברינקמן הלוח המסתובב, בהשוואה למצב סטטי שלהם את המשימה ברינקמן לוח שונה. המשימה תיבת ברינקמן שונה שתי משימות שהוזכרו לעיל, כמו דרגות החופש של תנועות עם היד מוגבלים על ידי בחלל סגור. כתוצאה מכך, את עמדותיהם של משבצות שונות על הלוח בתוך תיבת ברינקמן לשחק תפקיד חשוב מבחינת קושי לבצע את prehension ידני, עקב exiguity של התיבה. למשל, אוחזת ביד מן חריצי ממוקם בצד ימין של תיבת מפריע קיר לרוחב הנכון.

לפיכך, ההערכה של הציון אחזור מוגבל ל 30 שניות כפי ברינקמן שונה הלוח יהיה מוטה בהתאם לתפקיד חריצי למעשה ביקר קוף בתקופה זו זמן מוגבל, יצירת השתנות משמעותית מהפעלה אחת לאחרת. מסיבה זו, הוא מתאים יותר involve כל משבצות (n = 20) ולכן הזמן הכולל פרמטר נבחר. ב ברינקמן שונה הלוח, הזמן הכולל לא נחשב, כמו קוף עשוי במוטיבציה כמה רופף במקרה (למשל לאחר פגיעה) בגלל מספר גדול של משבצות להתבצע (n = 50). יחד באותה שורה, ניתוח הזמן היה קשר להפליל לקחת את כל החריצים של תיבת ברינקמן בחשבון (בעוד רק את הראשון חמישה חריצי את ברינקמן שונה לוח נחשבו עמדת חריצי שנבחרו יש מעט, אם לא השפעה על פרמטר זה). לכן, עבור תיבת ברינקמן, אנו ממליצים בגישה הראשונה כדי לקבוע את הזמן הכולל, כפי שהיא נצפתה להיות פרמטר רלוונטי מאוד אינפורמטיבי, לפחות במחקרים שלנו עם קופים נתון הנגע מנוע קליפת המוח (אין נתונים זמינים חוט השדרה lesioned קופים). עם זאת, זמן המגע עשוי להיחשב עבור תיבת ברינקמן, אבל בשלב השני כולל את כל עשרים משבצות, אולם בנפרדעבור חריצים אופקיים ואנכיים (לא מוצג).

באיור 1. תכנית כוללת של הניסוי. בעלי חיים מועבר ממתקן חיה לתוך הכיסא הפרימטים, ואז מועבר למעבדה התנהגותיות. על כל מפגש יומי, הקוף מבצעת את הבדיקה 1. בימים חלופי, הקוף מכן מבצעת בדיקה 2, ו / או מבחן 3, ו / או מבחן 4. כמה קופים (בעיקר מוטיבציה) עשויים לבצע את כל הבדיקות על הפגישה היומית זהה. כופתיות מזון (משמש כפרס) היו עשויים בננה מיובשת או אבקת סוכר כי הוא דחוס בצורת סיבוב של 4 מ"מ על קוטר. בכל בדיקות התנהגותיות שלנו, אנו משתמשים כדורי דיוק dustless (45 מ"ג) המסופקים על ידי BioServ, אחת 8 ברחוב, סוויטה אחת, Frenchtown, NJ 08825, ארה"ב.

המימד של ברינקמן שונה הלוח הוא 240mm ארוך 140 מ"מ רוחב, ואילו הממד של החריצים הוא 15 מ"מ אורך, 8 מ"מ בערייןדואר ו - 6 מ"מ עמוק. הקוטר של הלוח של סבובי ברינקמן הלוח הוא 114 מ"מ.

. איור 2 הנציג (כירורגית) הנגע של חוט צוואר הרחם (פאנל A; שונה מ ¹⁵⁾ ו - (כימי) הנגע של הקורטקס המוטורי (לוח ב ', שונה מ ^16), נגזר סעיפים היסטולוגית המקביל, מעובד על מכתים SMI-32 . היקף מקסימלי של הפגיעה בחוט צוואר הרחם שוחזר ממקטעים sagittal רצופים של חוט השדרה (הלוח), ואילו במידה ואת המיקום של הנגע המוטורי שוחזר ממקטעים חזיתית רצופים של המוח לשנות את מיקומו על מבט רוחבי של האונה במוח המקביל (נקודה אדומה בלוח ב '). נגע בחוט הצווארי כתוצאה חיתוך רוחב עם להב ניתוח ברמה C7-C8, וכתוצאה מכך hemisection משנה באופן חד צדדי המפריע הראשי CS בדרכי Component את חבל הטבור דורסולטרלי, מעל motoneurons השליטה שרירי היד ^14,15,20. פגיעה בקליפת המוח קבע הופק על ידי עירוי של חומצה ibotenic ^13,16,17, באתרים המכסים את הייצוג יד שהוקמה בעבר באמצעות microstimulation intracortical (ICMS, ראה ^16,21,22). שטח הנגע קליפת המוח מופיעה הפסקה פתאומית של מכתים SMI-32 של נוירונים בשכבות III ו-V בבנק מקורי של מענית מרכזית (אזור שמסומן עם קו מקווקו בלוח ב ').

באיור 3. נציג נתונים שמקורם המשימה ברינקמן לוח שונה (מבחן 1) שבוצעה על ידי קוף נתון הנגע של חוט השדרה (כפי שמודגם באיור 2 א). הגרף מראה את הציון (לתאם), בנפרד עבור חריצי אנכי (סמלים כחולים) ואת חריצי האופקי (סמלים אדומים). הסמלים הצהובים תמורת סכום שלעשרות אנכיים ואופקיים על הפגישה היומית נתון. ב abscissa, זהו הזמן עבור ימים רצופים של פגישות התנהגותיות. Redline מקווקו אנכי (יום 0) הוא היום שבו בוצעה הפגיעה. שלוש תקופות שונות מודגשים: הראשון (קו מקווקו שחור) המתאים תקופת ההכשרה, את השני (קו מקווקו כחול) אל הרמה של הביצועים לפני הנגע, ואת 1 / 3 (קו מקווקו ירוק) לרמה של התאושש הביצועים. נתונים שונה מ ^15.

איור 4 א. בדיוק כמו באיור 3 (מבחן 1), אבל קוף נתון הנגע של הקורטקס המוטורי (כפי שמודגם באיור 2B). הגרפים מראים את הציון (פאנל: מוסכמות כמו באיור 3) ואת הזמן לפנות (CT; לוח ב ') נתונים. ב abscissa, זהו הזמן עבורימים רצופים של פגישות התנהגותיות. Redline מקווקו אנכי (יום 0) הוא היום שבו בוצעה הפגיעה. בלוח ב ', כל נקודה מקבילה בזמן המגע בין האצבע לבין גלולה בחריץ אחד (5 ניסויים לכל כיוון עבור כל מושב, את הבר האפור מייצג את הערך החציוני). שים לב על ניסויים בבעלי חיים אשר אינו יכול לבצע את המשימה (מיד לאחר הפגיעה), CT מופיע כערך רווי ב 5 שניות. נתונים שונה מ ^16,17.

איור 4B. ניתוח האסטרטגיה שאומצה המשימה ברינקמן הלוח שונה ביצע עם יד contralesional, לפני הנגע של הקורטקס המוטורי (Pre), במהלך שלב ההתאוששות (Recovery) ופוסט הנגע בכל רמה (הודעה). הצבע של כל חריץ מציין את בסדר רציף של חריצי ביקר הקוף בפגישה אחת (חריץ ביקורו הראשון מתואר על ידי כחול האפלים ביותר ואת חריץ האחרון ביקר האפלים ביותר אדום). הערה thaלא לפני הנגע, הקוף התחיל בצד שמאל של הלוח סרק באופן שיטתי כלפי הנכון. במהלך ההתאוששות, סדר רציף שונתה. באותה הרמה שלאחר הפגיעה, אימצה אסטרטגיה טרום הנגע הופיע מחדש (סריקה שיטתית משמאל לימין).

איור 5. נציג נתונים שמקורם תיבת ברינקמן (מבחן 2), עבור קוף ביצוע המשימה תחת שליטה חזותית. היא לתאם את סך כל הזמן הדרוש כדי לרוקן את בארות לאורך 20 מפגשים מדי יום (abscissa), שנערך לפני ואחרי הנגע של הקורטקס המוטורי (קו מקווקו אנכי). מידות נפח נגיש בתוך הקופסה הם 1360 ס"מ ³ (120mm ^* 110mm ^* 103mm). הערה השלב הראשוני של הכשרה, מאופיין בשונות גדולה יותר של הזמן הכולל של מושב אחד למשנהו. מיד לאחר הפגיעה בקליפת המוח,קוף לא היה מסוגל לבצע את המשימה (נקודות נתונים רווי ב 200 שניות). ערך p הוא משמעותי מבחינה סטטיסטית להבדל בין הזמן הכולל החציוני מראש הנגע (האמצעי של המלבן האפור אופקי משמאל) את סך כל הזמן החציוני שלאחר הפגיעה בישיבות האחרונות (באמצע המלבן האפור אופקי בקצה הימני ). אחוז ההחלמה התפקודית היא 89.6% ואילו את היקף הפגיעה בקורטקס המוטורי היה 41.8 מ"מ ^3. נתונים שונה מ ^19.

איור 6. תוצאות נציג (למעלה שני גרפים) נגזר משימה סבובי לוח ברינקמן (מבחן 3), עם איור של הזמן הנמדד קשר מראש הנגע ופוסט הנגע, עם מוסכמות כמו באיור 4 א (לוח ב '), עבור קוף נתון הנגע של הקורטקס המוטורי (נתונים שונה מ - ^17). הגרף העליון הוא עבור השעון ("Cl") ro סימטרייה של הלוח, ואילו הגרף התחתון הוא עבור סיבוב ("C-Cl") נגד כיוון השעון של הלוח. שני חיצים אפורים אנכי עולה כי זמן מגע היה ארוך לאין שיעור על מספר פגישות מיד לאחר הפגיעה, כמו קוף לא היה מסוגל לבצע את המשימה עם היד contralesional. סדרה של תמונות בחלק התחתון של הדמות להמחיש את השיטה למדידת זמן קשר (תקף גם את ברינקמן שונה הלוח ואת ברינקמן סיבוב הלוח). התמונה השמאלית ביותר מראה את היד מתקרבת משבצת המכילה את גלולה (100 מילישניות לפני המגע בין האצבע המורה לבין גלולה). מסגרת הבא על הזכות תואמת את נקודת הזמן של מגע (0 ms). אז בפעם קשר מוגדר מרווח הזמן (ms) רץ עד שהגיע מסגרת (הימני ביותר אחד) המקבילה לנקודת הזמן שבה גלולה נלקח מתוך החריץ. בפעם מגע כאן הוא 240 ms.

58/3258fig7.jpg "/>
איור 7. נציג נתונים שמקורם במושב שבוצעה על ידי קוף אחד להגיע ואת מגירת לתפוס המשימה (מבחן 4).

לוח: נתונים גולמיים המקביל שלושה פרמטרים רכשה באינטרנט במהלך משפט אחד: כוח לטעון באדום, כוח אחיזה בכחול עקירה של המגירה בירוק. מספר סמנים נרכשו גם במהלך המשימה: זמן לקטוף המתאים בזמן הגמול אחיזה, מלא פתוח פתיחה מלאה של המגירה ולגעת הידית (טצ) לנקודת הזמן שבו החיה הראשונה נוגעת הידית. לניתוח, שבעה סמנים הוצבו בנקודות זמן קריטיות למשימה התגלגלות (למשל 3 סמנים אפור על שלושה קווים אופקיים למטה): 1) זמן נעול בלחיצת כפתור על ידי החיה, 2) התפרצות של כוח האחיזה; 3) כוח אחיזה מקסימלית: 4) הופעת כוח לטעון: 5) עומס מקסימלי כוח; 6) זמן נעול כאשר המגירה פתוחה באופן מלא; 7) הזמן נעול הזמן לקטוף.

לוח ב ': ייצוג התוצאות עבור שני פרמטרים כמותיים שנרשמו במהלך המשימה: כוח האחיזה (בשימוש בכוח לתפוס את הידית בין האצבע המורה ואת האגודל) לבין כוח העומס (הכוח שהופעל כדי לפתוח את המגירה) בשתי דיאגרמות: את הערך המקסימלי (גרף משמאל) את הערך מדרון (מתחילת למקסימום;. גרף מימין).

ארבע מתוך חמש רמות שונות של עמידות יחסית כבר מאויר כאן: R0 (0 ניוטון), R3 (1.4 N), R5 (2.75 N) ל R7 (5 N). הידית של המגירה יש צורה של משולש, שטוח. הבסיס של המשולש מצורף המגירה אמצעים 20mm ו העליון (15 מ"מ מבסיס) מורכב מתאר עגול של 7 מ"מ קוטר. המגירה עצמה את הממדים הבאים: אורך = 50 מ"מ, רוחב = 27 מ"מ גובה = 45 מ"מ.

"Jove_content">

איור 8. תזכורת (שונה מ - ¹⁵⁾ של שימוש במבחן ההתנהגות 1 לחקור את ההשפעה האפשרית של הטיפול (אנטי Nogo-נוגדן) על התאוששות תפקודית מן הנגע חוט צוואר הרחם. במשך שתי עשרות וזמן מגע, כמו גם עבור שתי אוריינטציות חריץ, הקבוצה של נוגדנים שליטה טופלו קופים (סימנים כחולים, n = 6) משחזרת מיומנות ידנית פחות טוב מאשר הקבוצה של אנטי Nogo-נוגדן טופלו קופים (סמלים אדומים , n = 7), במיוחד עבור כמויות גדולות של הנגע. 2 הקבוצות שונה באופן מובהק עם p = 0.035 (פאנל), p = 0.022 (לוח ב '), p = 0.035 (פאנל C) ו-p = 0.008 (לוח ד).

Discussion

למרות משימות התנהגותיות הנוכחי נחשבו עד כה במעבדה שלנו בהקשר של מחקרים הקשורים הנגע של חוט צוואר הרחם או נגעים של הקורטקס המוטורי במטרה לבחון טיפולים שונים (ראה ^14,15,17 ו http:/ / www.unifr.ch / נוירו / rouiller > בחר "מחקר" בתפריט בבר העליון, אז> "מנוע מערכת"> "התאוששות לאחר פגיעה"), הם עשויים להיות גם יישומים רחב, כמו מיומנות ידנית גם היבט לשקול פתולוגיות אחרות, כגון מחלת פרקינסון (קופים MPTP) או במקרה של הפרופריוספציה דה afferentation חושית להשפיע ו / או את חוש המישוש (במיוחד במבחן 2 בהעדר שליטה חזותית).

בדיקות התנהגותיות המוצע כאן מתאים לחקור את השליטה המוטורית של תנועות הדיסטלי של forelimb, כפי מעורב מיומנות ידנית. הספציפיות של הבדיקות באה לידי ביטויהעדרו של הגירעון (למעט כמה ימים) במקרה של נגע אשר אינו פוגע המרכיבים הרלבנטיים של מערכת הבקרה: אכן, במקרה של נגע להציב הזנב יותר motoneurons השליטה שרירי היד, היה הגירעון לא. הרלוונטיות של מבחן 1 יכול להיות מוערך על ידי השוואת רצפי וידאו שצולמו בשתי נקודות זמן של עקומת שלאחר הנגע התאוששות, אשר שונה על ידי שיפור של התאוששות תפקודית של 25%, ואולי אף ביחס לטיפול תא טיפול ^17.

למרות בשלב מסוים, התחלתי הכשרה קצר יחסית בהתחלה (שנמשך בדרך כלל 2-3 חודשים), בדיקות התנהגותיות המוצעים כאן הם יחסית "טבעי" וישיר, לעומת (למשל מותנה) משימות מורכבות עבורו האימונים של הקוף עשוי להימשך כמעט שנה או יותר. חיזוק חיובי מבוססת על מזון מוצק, אשר רגיש פחות על נקודת מבט אתית יותר מאשר מחסור במים, משמש בדרך כלל com יותרPlex משימות ^23. אין צורך לשלול את הקופים ממזון להשיג תוצאות יציבה ועקבית. כדורי שהתקבלו במהלך משימות מייצגים את הגישה הראשונה האוכל ביום הפגישה התנהגותיות (בהנחה הקוף לא אוכלת במהלך הלילה הקודם, אך מזון נוסף יכול להינתן עד סוף אחר הצהריים של היום הקודם) . זה חיוני כי כל קוף מבצעת את הפגישה התנהגותי באותו זמן של יום, כמו גם כיבוד בסדר רציף זהה בין קופים שונים ויצרו קבוצה בחדר הדיור. כמו הקופים רגישים לאירועים מטריד חיצוני, משימות התנהגותיות צריכה להתנהל בנוכחות של מוסיקת רקע, מיסוך הרעש המטריד הפוטנציאלי מגיע חדרים או במעבדות שכנות. זה חיוני כי במהלך כל תקופת הניסוי (מ ההכשרה הראשונית עד הפגישה האחרונה הניסוי מדי יום, תקופה של חודשים אם לא שנים מספר), קוף נתוןלהציב מדי יום תחת פיקוחו של הנסיין אותו.

בדיקות התנהגותיות הנוכחי, משמש מאז כמה שנים במעבדה שלנו לכמת מיומנות ידנית, הם במידה מסוימת דומה בדיקות נוספות של מיומנות ידנית לאחרונה דווח בספרות ^24-28. יש לעומת זאת צורך חיוני לתקנן בדיקות במעבדות ברחבי שונים (לצורך השוואה טובה יותר), המהווה יעד סופי של הדו"ח הנוכחי. על פי דרישה, את המאפיינים מפורט של מערכת קופצים מאויר כאן לבדיקות 1-4 יכול להיות מסופק על ידי המחבר המתאים, כדי לשכפל אותם. מעבר לנושא של רפואה רגנרטיבית (ההתאוששות מן הנגע של חוט השדרה או קליפת המוח), בלוח הנוכחי של המבחנים עשוי להיות מתאים כתובת אי - אדם נורמלי פרימטים בעיות התפתחותיות (למשל כמובן זמן של התפתחות מוטורית של תנועות מיומנות), כדי לחקור lateralization היבטים (יד העדפה / דומיננטיות) ו לשאלות לפענח אבולוציוני על ידי גomparing את יכולות המנוע של מינים שונים של פרימטים, כולל בבני אדם. הערה זאת כי ממדי מנגנוני צריך להיות מותאם לפי גודל "ספרות (עובי ואורך) של מין הפרימטים, מכיוון שהוא עלול להשפיע על ביצועי המשימות. במחקר הנוכחי, הבדיקות נערכו על קופים macaca fascicularis, החל 2.5-8 שנים ומשקלו בין 2.5 ו - 8 ק"ג. אורך האצבע המורה (בשימוש לראשונה כדי לתפעל את כדורי) נע בין 32 ל 35 מ"מ, ואילו היקף הפלנקס הדיסטלי (טיפ) של האצבע המורה היה בין 22 ו 25 מ"מ הקופים כלל במחקרים שלנו. נבדק כמו בניסויים קודמים, בדיקות לתפוס אותו מתאימים macaca המולאטית גם כן.

כל הניסויים נערכו בהתאם מדריך לטיפול ושימוש בחיות מעבדה (1996) ואושרה על ידי (שוויץ), הרשויות המקומיות וטרינרי. כל הפרוצדורות על הקוףים, כמו גם את תנאי המעצר במתקן בעלי חיים, תוארו בהרחבה בדו"חות האחרונים מהמעבדה שלנו: לראות הפניות 12-18.