Vorremmo riconoscere i finanziamenti del Mission Connect, un progetto di TIRR Foundation (CES e ZZK), la Neilsen Fondazione Craig (CES) e NSF Graduate Research Fellowship (Grant #: 2011112479 al SAG).

Tutte le procedure sugli animali sono stati eseguiti secondo protocolli approvati con IACUC interna presso l&#39;Università del Texas a Austin e sotto i National Institutes of Health (NIH) linee guida. Animali utilizzati in questo studio avevano un infortunio contusione laterale C3/C4 utilizzando una Infinite Horizon urto, o un modello emisezione laterale C3/C4 e questi metodi possono essere applicati più in generale ad altri modelli 18. Raccomandiamo che i ricercatori testano gli animali per 2 settimane prima della lesione, 3 giorni dopo l&#39;infortunio e regolarmente (per esempio ogni settimana) per tutta la durata dello studio. Quando si eseguono test comportamentali su animali di post chirurgiche, soprattutto in chirurgia tre giorni dopo, la cura deve essere presa che gli animali hanno recuperato a sufficienza da un intervento chirurgico e che le procedure di test comportamentali non causano ulteriore dolore o stress agli animali. In generale, 2-3 settimane di trattamento e pre-test possono essere necessari prima dell&#39;intervento. Si tratta di ottenere l&#39;animale comodo per l&#39;ambiente di test da loro manipolazione in modo simile a come saranno trattati durante i test oltre a permettere all&#39;animale di muoversi liberamente sulla superficie test. E &#39;anche importante per ottenere l&#39;animale abituato ad essere tenuto, questo può essere fatto spostando l&#39;animale e vicino alla superficie test con movimenti non diretti acclimatare l&#39;animale a trattamento. E &#39;anche importante rilassarsi animali all&#39;inizio e tra le sessioni di prova. Per rilassarsi gli animali, tenere l&#39;animale su un tavolo in una posizione forelimb solo cuscinetto, in una posizione di &quot;carriola&quot; e rimbalzare l&#39;animale delicatamente sul tavolo permettendo agli arti anteriori di toccare la superficie. Questo insegna gli animali a percepire sotto di loro per una superficie stabile ed è un passo importante e necessario nella procedura perché assicura che gli animali sono rilassati prima dell&#39;inizio test. 1. Forelimb Step-alternanza test <ol><li> Riepilogo test: Posiziona gli animali con entrambe le zampe anteriori toccare la tavolo per determinare se si alternano l&#39;uso dei loro arti anteriori. Spostare il ratto in avanti, spostando il centro di gravità, costringendoli a cercare di passaggio. Questo test viene ripetuto quattro volte con ogni animale e se la capacità spettacoli con animali di alternare a, o maggiore di, 75%, si è considerato un alternatore. Questo è un compito di movimento forzato, così gli animali che sono considerati non-alternatori saranno ripetutamente intervenire con la stessa zampa anteriore. </li><li> Tenere un animale su un tavolo in una posizione portante solo forelimb-, in una posizione &quot;carriola&quot; con il loro corpo a circa 90 ° dalla tabella. </li><li> Una volta che l&#39;animale sembra rilassato, spingere in avanti l&#39;animale a muoversi lungo la superficie del tavolo. </li><li> Determinare e registrare se i supplenti ratto utilizzano delle arti anteriori mentre si muove attraverso la superficie. </li><li> Annotate dell&#39;arto anteriore che ha avviato il movimento e se l&#39;animale può alternare o no on dell&#39;arto anteriore Step-Alternanza test Score Sheet (in dotazione). </li><li> Ripetere questo test almeno due volte mentre si tiene l&#39;animale con una mano (destra o sinistra). Ripetere almeno altre due volte mentre si tiene l&#39;animale in altra parte. </li><li> Se ratti hanno mostrato questa capacità, passo-alternanza può essere testato nuovamente introducendo un&#39;attesa 5 sec dopo il primo passo per determinare se il modello di alternanza rimane dopo un ritardo. Nota: i risultati e registrare nella scheda di valutazione. </li><li> Questo test può essere utilizzato quotidianamente, e si raccomanda che gli animali sottoposti a test almeno settimanale per un esperimento ripetuto misure. </li></ol> Nota: è importante alternare posizione della mano dello sperimentatore in quanto può influire sul comportamento alternarsi degli animali da esperimento. La scheda di valutazione Step-alternanza fornito può essere utilizzato per rilevare la posizione zampa e utilizzare durante il passo. Anche se non abbiamo inserito i dati nel nostro sistema di valutazione attualmente (abbiamo solostato alternanza utilizzato per raggruppare gli animali lesionati nello studio corrente), gli utenti possono facilmente comprendere i dati di posizione zampa come parte dell&#39;analisi a seconda del progetto specifico. 2. Instabilità posturale di prova <ol><li> Sommario Test: Per questa prova comportamentale, tenere ratti in una posizione simile a quella per la prova forelimb alternanza, tuttavia, ogni zampa anteriore deve essere provato separatamente. Il tavolo dovrebbe essere coperta con carta vetrata (No. 220) per evitare scivolamenti, rinforzo, o trascinando delle arti anteriori durante la prova. <ol><li> In questo test, la distanza che ci vuole per l&#39;animale a fare un passo con la zampa anteriore all&#39;esame di ritrovare il suo equilibrio sarà registrata. </li><li> Gli animali all&#39;interno di un gruppo di studio dovrebbe essere circa lo stesso peso, dimensioni e l&#39;età delle grandi differenze di peso corporeo possono provocare variazione della distanza della linea di base necessaria per mantenere il centro di gravità di un determinato animale 19. Un gruppo sham dovrebbe essereincluso durante l&#39;utilizzo di PIT per verificare che i cambiamenti nel comportamento sono dovuti alla rigenerazione o recupero piuttosto che l&#39;età e aumento di peso. </li></ol></li><li> Tenere un animale su un tavolo in una posizione comoda e consentire entrambe le zampe anteriori per raggiungere la superficie, l&#39;animale deve essere confortevole in una posizione &quot;carriola&quot; con il loro corpo a quasi 90 ° dalla tabella. Si noti che è importante tenere l&#39;animale in una posizione più verticale. Ciò consentirà una distanza più consistente necessaria per innescare un passo per recuperare baricentro. </li><li> Leggermente trattenere una zampa anteriore contro torso dell&#39;animale e allineare il naso del ratto con la linea di zero come visto da sopra. </li><li> Spostare il ratto in avanti. Questo sposterà il centro di gravità dell&#39;animale avanti stimolare l&#39;animale al passo di ritrovare il suo equilibrio. </li><li> Registrare la nuova posizione del naso dopo i passi di ratto due volte e utilizzando la media di questi due passaggi come la distanza necessaria per innescare un passo. </li><li> Prova ciascuno forelimb indipendentemente 5x, portando l&#39;animale torna alla posizione 0 e verificando che l&#39;animale continua ad essere rilassato nelle mani dello sperimentatore prima di continuare a garantire risultati coerenti. </li><li> Record sul test instabilità posturale (PIT) Score Sheet, fornito. Questa prova può essere eseguita giornalmente, e si raccomanda che gli animali vengono esaminati almeno settimanale per la durata dell&#39;esperimento. </li></ol> 3. Pasta Handling test <ol><li> Riepilogo Test: Utilizzare questo test per determinare il tempo necessario per mangiare un pezzo di pasta e la preferenza zampa durante una sessione-mangia pasta. In questo test, utilizzare 4,0 centimetri filoni di pasta secca (spaghetti sottili; diametro ~ 1,6 mm). La prova deve essere somministrato circa alla stessa ora ogni giorno di test. Roditori in genere mangiano pasta secca facilmente, tuttavia, 4-6 ore di astinenza alimentare si consiglia, prima delle prove se questa non si verifica. </li><li> Misurazioni di base devono essere acquisite 1-2 settimane primalesioni. Prima di registrazioni di base, ratti dovrebbero avere lo stesso tipo di pasta nella loro gabbia a casa per prepararsi per il test. Poi, permettono i ratti mangiare pasta in una camera di prova e registrano il tempo di mangiare pasta. Pezzi di pasta devono essere collocati vicino alla parte anteriore della camera di prova in cui l&#39;uso di arti anteriori può essere osservato facilmente. Ogni sessione-mangia pasta dovrebbe includere mangiare almeno tre pezzi di pasta. I ratti sono considerati abili a mangiare la pasta se il loro time-mangia pasta è consistente per almeno 3 giorni. </li><li> Dopo l&#39;allenamento i ratti a mangiare la pasta costantemente nella camera di prova, porre topi in camera di registrazione. </li><li> Mettere i pezzi di pasta sul pavimento vicino alla parte anteriore del tempo di camera di prova e record a mangiare un pezzo di pasta, arti anteriori usati, e le posizioni degli arti anteriori, come si è visto sulla scheda di valutazione Pasta Handling. </li><li> Questa prova può essere eseguita quotidianamente, ma è consigliabile effettuare settimanalmente osservando peso degli animali come to non troppo da mangiare agli animali. </li></ol> Nota: Il foglio Score Pasta Handling offre spazio per registrare il tempo di mangiare pasta e uso zampa, simile ai dati inclusi in questo studio. Abbiamo incluso anche aree per registrare ulteriori dettagli d&#39;uso zampa durante una sessione di mangiare pasta, come la posizione della zampa.

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Nessun conflitto di interessi dichiarati.

Lesioni del midollo spinale cervicale (CSCI) può causare lesioni devastanti e vita alterando nei pazienti. Ci sono un certo numero di modelli lesioni midollari cervicali sviluppati nei roditori che vengono utilizzati per studiare la plasticità dei substrati neurali e agenti terapeutici. Lo sviluppo sensibile, efficace, riproducibile e facile da usare test comportamentali per valutare i deficit funzionali e di recupero dopo CSCI è un obiettivo importante. Qui, descriviamo in dettaglio l&#39;uso di tre di questi test comportamentali: alternanza degli arti, instabilità posturale e manipolazione della pasta. Lesioni del midollo spinale in roditori, come nella popolazione umana, è una lesione eterogenea. Un infortunio molto simile può indurre una serie di deficit comportamentali. Pertanto, è importante per determinare la gravità delle lesioni negli animali feriti. Abbiamo scoperto che il compito arto alternanza è un modo molto efficace per determinare se il lato controlesionale è danneggiata dopo una lesione unilaterale (emisezione o contTipo usion infortunio) al midollo spinale cervicale 19. Dati dal nostro gruppo hanno dimostrato che l&#39;uso di questo compito arto alternanza può determinare la gravità della lesione entro la prima settimana dopo la lesione. Inoltre, i più gravemente feriti animali (non alternatori) avevano un profilo recupero significativamente diverso rispetto ad alternatori (utilizzando la scala motorio degli arti anteriori). Pertanto, il compito arto alternanza è estremamente utile concentrando i ratti feriti in alternatori e non alternatori, in particolare se lo studio include trattamento cronico di garantire il un&#39;equa distribuzione di lesione gravità in ciascun gruppo di trattamento. Si raccomanda che il test forelimb-alternanza essere usato in combinazione con altri compiti che possono esaminare l&#39;uso di arti anteriori animali (come la scala forelimb locomotore o il test di preferenza zampa cilindro). Mentre somministrare questo test è imperativo che lo sperimentatore eseguire il test lo stesso numero di voltecon ciascuna mano (ad esempio due volte con la mano sinistra e due volte con il destro) per minimizzare l&#39;effetto della posizione della mano sperimentatore sul comportamento dei ratti. Questo test è efficace solo se l&#39;animale è rilassato nelle mani dello sperimentatore, le 2-3 settimane di spedizione proposti dovrebbero permettere di relax. Inoltre, una volta che l&#39;animale è rilassato, lo sperimentatore deve tenere l&#39;animale a circa 90 ° in una posizione carriola per impedire variazione all&#39;interno animale. Il test forelimb-alternanza può anche fornire indicazioni per connessioni neurali cross-spinali quando gli animali sono in grado di intervenire individualmente con una zampa, ma sono in grado di svolgere un compito alternanza. Per normale locomozione quadrupede in animali quali ratti, molte regioni cerebrali nonché generatori locali di pattern centrali (CPG) lungo la lunghezza del midollo spinale sono coinvolti. Specificamente per forelimb movimento ritmico, i segmenti spinali cervicali, C3-C6 si pensa di essere importante 22. In precedenza, abbiamo descridifferenze letto anatomiche tra alternatori e non alternatori negli animali lesionati (un emisezione laterale a C3/C4 è stata effettuata) e abbiamo trovato più danni alla colonna dorsale controlesionale e del tratto cortico-spinale in animali non alternati 18. Si pensa che per il movimento degli arti anteriori, generatore di pattern ritmico è presente ad ogni livello della emi-segmento cervicale e che le connessioni inibitori trasversale del cordone sono responsabili di alternanza 23. I nostri precedenti risultati anatomici implica anche che i danni al lato controlesionale del midollo spinale può causare disagi alla potenza del motore ritmico (come alternanza), mentre se il controlesionale del midollo spinale è più intatto, le uscite motorie ritmiche sono più propensi a funzionare normalmente. Non abbiamo osservato un danno consistente agli eventuali controlesionale mediale parti ventrali dei cavi e, quindi, che l&#39;analisi non è stata eseguita. Il test instabilità posturale qui descritto è una ver<html> test utile y perché in grado di rilevare i cambiamenti in entrambi forelimb (ipsi-e controlesionale) causata da una lesione unilaterale. È importante notare che questo test deve essere somministrato solo quando l&#39;animale è rilassato nelle mani dello sperimentatore. Nella nostra esperienza, questo può assumere la gestione quotidiana degli animali per 2-3 settimane. Una volta che il sperimentatore e l&#39;animale sono confortevoli, questo test è molto sensibile e può essere utilizzato per ottenere dati di spostamento altamente coerenti per ogni zampa anteriore. Se l&#39;animale è teso, lo sperimentatore può contenere delicatamente l&#39;animale e spostarli fino al largo di e giù sul tavolo fino a quando l&#39;animale è confortevole e capisce che la tabella è un luogo sicuro. Una volta che l&#39;animale è rilassato, è importante tenere gli animali in una posizione carriola a circa 90 ° per risultati coerenti. Questo test è facile da amministrare e fornisce una visione al di là di altri test comportamentali, fornendo informazioni sulla compensazione e il deficit con un compito semplice. t &quot;&gt; Ratti prontamente mangiare pasta secca dopo l&#39;allenamento di fronte alla telecamera. Pertanto, la manipolazione della pasta è un test relativamente facile da amministrare. In questo studio, stavamo registrando e utilizzando i dati per l&#39;uso degli arti (sinistra, destra o entrambi) e il tempo di mangiare solo la pasta. Un&#39;analisi più dettagliata compresi gli adeguamenti zampa durante la pasta alimentare è stata descritta in precedenza negli animali con lesioni come lesioni ischemiche unilaterali e unilaterale striatale di dopamina esaurimento 20,21,24. Pertanto, è possibile sviluppare e utilizzare un altro . analisi sensibili dal test di pasta mangiare dopo CSCI Abbiamo incluso posizione zampa sul foglio di punteggio, in quanto puo &#39;rivelare la manualità o l&#39;abilità con ciascuna mano Inoltre, stiamo notando la presa di ogni zampa;. alcuni animali riposano la zampa su un lato la pasta, utilizzando possibilmente come supporto, piuttosto che presa la pasta durante mangiare. Se gli animali sono restii a mangiare la pasta, un passo in privazione di cibo può essere introdotto al protocollo prima del test.

Cervicale lesioni del midollo spinale (CSCI) è la forma più diffusa di SCI nei pazienti, che rappresentano circa il 62% di tutti i SIC ( <a href="http://www.spinalcord.uab.edu" target="_blank">http://www.spinalcord.uab.edu</a> ). Le lesioni al midollo spinale cervicale può causare danni agli arti superiori e la respirazione. Un recente studio in pazienti con CSCI suggerisce che funzione parziale o totale del braccio e / o mano è considerata essere una delle principali priorità 1. Pertanto, lo sviluppo di modelli di CSCI e test comportamentali associati che sono facili, sensibile e affidabile per l&#39;uso è un obiettivo importante. Ci sono diversi test comportamentali utili per valutare la funzione degli arti anteriori dopo CSCI nei roditori 1-17, però, molti di questi test sono difficili da usare e richiedono attrezzature specializzate. Prove di manipolazione della pasta sono stati sviluppati da altri gruppi 18,19, ma questi test richiedono che gli animali siano girati in specifiche gabbie mangiare pasta, che richiede una lungaperiodo di formazione, mentre il metodo che proponiamo può essere eseguita in casa gabbia degli animali. Test di pasta precedentemente descritte richiedono notevole tempo di analisi e spesso software costosi, a differenza della prova qui descritto. L&#39;obiettivo del nostro metodo è quello di sviluppare e utilizzare test comportamentali che sono facili da usare, affidabile, e non richiedono attrezzature costose. In particolare, il test passo alternanza forelimb qui descritta permette ai ricercatori di stimare il volume della lesione presto dopo l&#39;infortunio, fornendo un mezzo per creare gruppi di trattamento equivalenti prima di un trattamento cronico viene somministrato. In questo studio, descriviamo in dettaglio tre nuovi test comportamentali: (1) forelimb passo alternanza, (2) instabilità posturale, e (3) la gestione pasta. Determinazione dei test comportamentali diritto di utilizzare può essere difficile. Infatti, riteniamo che nessuno di test comportamentali in grado di valutare adeguatamente il funzionamento degli arti anteriori. Pertanto, si consiglia di utilizzare una combinazione di alcuni test comportamentali di culofunzione zampa anteriore ess dopo SCI. Categoricamente di parlare, si dovrebbe utilizzare un compito in campo aperto di tipo motorio (ad es forelimb scala locomotore, cilindro) se gli animali sono valutate in uso dei loro arti anteriori durante la normale locomozione, e un test specifico compito, dove gli animali sono chiamati a svolgere un compito specifico che prevedono l&#39;uso della loro forelimb (es., pasta alimentare, instabilità posturale, forza di presa, ecc.) I test comportamentali qui descritti in dettaglio sono utili per determinare la gravità della lesione a ~ one settimana dopo lesione (forelimb passo alternanza, instabilità posturale, manipolazione pasta), gli effetti di una lesione unilaterale dell&#39;arto anteriore controlesionale (forelimb passo alternanza, instabilità posturale ) e fine movimento del motore degli arti anteriori (gestione pasta). Conoscendo la gravità e gli effetti della lesione utilizzato può anche dettare gli opportuni test comportamentali. Se i movimenti motorie fini del polso non sono possibili dopo la lesione, utilizzando un test che misura e quantifies l&#39;uso della zampa anteriore zampe è inadeguato. Ad esempio, molti dei test di movimentazione di pasta precedentemente descritte sguardo più in profondità ai singoli movimenti di cifre, tuttavia, abbiamo trovato con la gravità e la posizione del nostro pregiudizio, questo era irrilevante, invece osservato differenze nel posizionamento globale dell&#39;arto. I ricercatori possono essere tentati di effettuare molti test comportamentali e utilizzando un campione di loro per dimostrazione basati sui risultati, tuttavia, è consigliabile per ogni modello sperimentale utilizzato è eseguito uno studio pilota per determinare opportuni test comportamentali per la lesione. Pertanto, è importante notare che l&#39;utente deve avere almeno una conoscenza precedente del tipo di deficit e la portata di un particolare tipo di lesione prima di decidere test comportamentali da impiegare. Valutare la gravità della lesione in base alle prestazioni comportamentali permette anche gruppi di trattamento per essere creati con un&#39;equa distribuzione di lesione gravità prima di trattarezione viene somministrato.

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

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

Lesioni del midollo spinale cervicale (CSCI) può causare deficit neurologici devastanti, tra cui compromissione o perdita di arto superiore e la funzione della mano. La maggior parte delle lesioni del midollo spinale in esseri umani si verificano ai livelli cervicali. Pertanto, lo sviluppo di modelli di lesioni cervicali e lo sviluppo di rilevanti e sensibili test comportamentali è di grande importanza. Qui si descrive l&#39;uso di una zampa anteriore step test-alternanza di recente sviluppato dopo lesione del midollo spinale cervicale in ratti. Inoltre, descriviamo due test comportamentali che non sono stati utilizzati dopo la lesione del midollo spinale: un test di instabilità posturale (PIT), e un test di pasta-handling. Tutti e tre i test comportamentali sono molto sensibili alle lesioni e sono facili da usare. Pertanto, riteniamo che questi test comportamentali possono essere determinanti nelle indagini strategie terapeutiche dopo CSCI.

Raccomandiamo che gli animali siano sottoposti regolarmente durante l&#39;esperimento in un esperimento di misure di tipo ripetuta per una migliore analisi e di analizzare miglioramento nel tempo. Forelimb Step-alternanza test Questa prova ha lo scopo di determinare la capacità di un animale di alternare l&#39;uso dei suoi arti anteriori. Utilizzando la zampa anteriore step test-alternanza, solo il 50% degli animali erano in grado di alternare l&#39;uso dei loro arti anteriori dopo CSCI 19 a 12-16 settimane dopo la lesione (Figura 1A). Successivamente abbiamo introdotto un ritardo (5 sec) tenendo fermo animale dopo il primo passo prima di spostare in avanti l&#39;animale per la seconda fase. Solo il 50% degli animali che sono stati alternano l&#39;uso degli arti (25% del gruppo lesionata totale) sono stati in grado di alternare dopo un ritardo di 5 secondi (Figura 1B). Abbiamo correlato questi risultati con studi anatomici e l&#39;analisi ha rivelato che gli alternatori hanno significazionente più grande zona di risparmiata tratto corticospinale [F (1,1) = 5.56, p &lt;0.05] e la colonna dorsale [F (1,1) = 19.2, p &lt;0,003] sul lato controlesionale 19. Questi dati indicano che il test alternanza passo forelimb può prevedere la gravità della lesione e unilateralità delle lesioni. Questo test può comportare dati categorica nominale che deve essere analizzato con un&#39;analisi a misure ripetute. In questo esempio, non era una misura ripetuta, abbiamo usato un punto temporale per illustrare la differenza tra i gruppi. Ogni animale sarà classificata come un &quot;alternatore&quot; o un &quot;non-alternatore&quot;, separando gli animali in due gruppi di lesioni (moderate vs grave, rispettivamente). Instabilità posturale di prova Lesioni unilaterali del midollo spinale possono causare cambiamenti non solo all&#39;arto compromessa e / o colpite, ma anche per l&#39;arto non alterata. Il test di instabilità posturale (PIT) è stato precedentemente discribed e usato in animali con un modello di roditore del morbo di Parkinson 18 e in un modello di roditore CSCI 19. Abbiamo usato PIT dopo CSCI e abbiamo scoperto che c&#39;era un effetto significativo dello stato della lesione [F (1,1) = 8.17, p &lt;0.01]. Inoltre, lo spostamento zampa anteriore (distanza di riconquistare il centro di gravità) è stata significativamente maggiore nel lato ipsilesionale (zampa anteriore destra) di animali feriti rispetto agli animali con ambulatorio finto (6.00 ± 0,24 centimetri rispetto a 8,00 ± 0,10 centimetri, p &lt;0,0001; Figura 2 ). La distanza di spostamento sulla zampa anteriore controlesionale era significativamente minore negli animali lesi rispetto agli animali sham-operati (6.00 ± 0.25 cm per farsa contro 4,00 ± 0,10 centimetri per CSCI, p &lt;0,0001; Figura 2). Questo risultato indica che forelimb controlesionale anche comportato dei cambiamenti a causa della lesione sul lato opposto (cioè variazioni di aggiustamento posturale da parte dei foreli controlesionalemb di riconquistare il centro di gravità). I dati di questo test saranno quantitativa e dovrebbero essere analizzati utilizzando un ripetute misure ANOVA per esaminare i cambiamenti nei gruppi di tutto un esperimento. Pasta Handling test Gestione Pasta è stato progettato per testare l&#39;uso esperto delle arti anteriori mentre si mangia un pezzo di pasta secca. Un test simile è stato utilizzato in precedenza per rilevare i deficit in uso esperto delle arti anteriori in modelli animali di ictus unilaterale e il morbo di Parkinson 20,21 e dopo CSCI 19. A intervalli di tempo dopo la lesione cronica (12 settimane post-infortunio), tutti gli animali finti mangiavano la pasta con entrambe le zampe durante il periodo di prova. Nel gruppo lesionato, abbiamo scoperto che il tempo complessivo di mangiare un pezzo di pasta è simile al gruppo di controllo (Figura 3). Tuttavia, più alternatori (lesioni più lievi; 10 su 15) sono stati in grado di utilizzare la loro zampa anteriore ipsilesionale rispetto ai non-alternatori (gravemente ferito gruppo, 1 su 7; <strong&gt; Figura 3). La prova di trattamento di pasta fornisce i dati che è sia continuo e quantitativa (tempo di mangiare pasta), e categorica (uso zampa) e deve essere analizzato in modo appropriato. <img alt="Figura 1" fo:content-width="6in" src="/files/ftp_upload/50955/50955fig1highres.jpg" /> Figura 1. Valutazione cronica della funzione zampa anteriore utilizzando la zampa anteriore step test-alternanza rivelato due diversi gruppi di animali con differente gravità della lesione. Gli animali hanno mostrato una differenza di comportamento durante avanti passo con entrambe le zampe. Solo il 50% degli animali lesionati alternava zampe mentre passo (alternatori, 5 su 10 ratti lesionati), mentre gli altri hanno mostrato una mancanza di step-alternanza prendendo due passi controlesionale in una fila (non-alternatori, 5 su 10 lesionati ratti). Altri animali esposti questa tendenza a prendere più misure controlesionale se è stato introdotto un ritardo di 5 secondi tra steps (8 su 10 ratti lesionati). <img alt="Figura 2" fo:content-width="4.6in" src="/files/ftp_upload/50955/50955fig2highres.jpg" /> .. Figura 2 cronica degli arti anteriori valutazione comportamentale utilizzando il test instabilità posturale (PIT) Come previsto, la zampa anteriore ipsilesionale negli animali con lesioni del midollo spinale cervicale (CSCI) aveva significativamente maggiore distanza di spostamento di animali con ambulatorio finto (6 centimetri rispetto a 8 centimetri; * p &lt;0,0001). Inoltre, la distanza di spostamento sulla zampa anteriore controlesionale era significativamente inferiore negli animali lesionati rispetto a sham operati animali (6 centimetri versus 4 cm * p &lt;0,0001). Questo può suggerire una maggiore funzionalità dell&#39;arto controlesionale durante PIT in animali lesionati. <img alt="Figura 3" fo:content-width="6in" src="/files/ftp_upload/50955/50955fig3highres.jpg" /> <strong&gt; Figura 3. valutazione zampa anteriore tramite la manipolazione della pasta e mangiare sperimentazione ha mostrato danni significativi nei non-alternatori lesionati. Gli animali sono stati dati un pezzo normale di pasta. Uso Paw e il tempo di mangiare pasta sono stati registrati. I risultati hanno indicato che un basso numero di alternatori (33%), utilizzato esclusivamente loro arti anteriori controlesionale (indicando compromissione più grave) rispetto ai non-alternatori (86%). Inoltre, gli animali in tutti e tre i gruppi (sham, alternatori lesionato, e lesionata non alternatori) hanno una lunghezza simile di tempo per mangiare la pasta (p &lt;0,05). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/50955/50955fig3large.jpg" target="_blank">Clicca qui per ingrandire la figura</a> .

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

Tre nuovi test comportamentali (forelimb passo alternanza, test di instabilità posturale, test di manipolazione pasta) per la valutazione della funzione degli arti anteriori dopo la lesione del midollo spinale cervicale nei roditori sono descritti.

Valutare forelimb Funzione dopo unilaterale cervicale SCI utilizzando Compiti Novel: Arto Step-alternanza, instabilità posturale e Pasta Handling

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

assessing-forelimb-function-after-unilateral-cervical-sci-using-novel

Research

JoVE Journal

Behavior

21.6K Views.  The University of Texas at Austin.  Tre nuovi test comportamentali (forelimb passo alternanza, test di instabilità posturale, test di manipolazione pasta) per la valutazione della funzione degli arti anteriori dopo la lesione del midollo spinale cervicale nei roditori sono descritti. 

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

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

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

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

Automated compiti cognitivi visivi per la registrazione Neural all&#39;attività utilizzando una proiezione Piano Maze

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

Ricerca

Comportamento

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.

Esecuzione di attività comportamentali in soggetti con intracraniche Elettrodi

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

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

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

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

Acquisizione di un alta precisione specializzata arti anteriori Raggiungere Task in Rats

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

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

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

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

Utilizzando Fiberless, fNIRS indossabili per il monitoraggio attività cerebrale in compiti cognitivi del mondo reale

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

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

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

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

Potenziali evento-correlati durante le attività target-risposta per studiare i processi cognitivi di Upper Limb uso nei bambini con paralisi cerebrale unilaterale

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

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

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

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

Sit-to-stand-e-piedi dal 120% del ginocchio Altezza: Un nuovo approccio per valutare la dinamica posturale controllo indipendente di piombo-arto

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

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

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

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

L'attività di supinazione manopola: Un metodo semi-automatico per la valutazione della funzione degli arti anteriori in ratti

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

Control of Eating Behavior Using a Novel Feedback System

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

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

Controllo di mangiare comportamento utilizzando un sistema di Feedback romanzo

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

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

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

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

Una funzione motoria animale singola romanzo Tracking System utilizzando il Software semplice, prontamente disponibile

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

An Instrumented Pull Test to Characterize Postural Responses

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

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

Un Test instrumentato Pull per caratterizzare le prove posturali

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