このプロジェクトのための資金は、NINDS助成NS045647からARRAの資金が提供されました。

1。トレーニングとテストに必要な材料<ol><li>チャンバーのテスト。 1動物と香り2カップを収容するのに十分な大きさの任意のコンテナ。当研究室では、香りのコップ（ 図1）のためのスペースを作るために削除床の棒で修正されたオペラントチャンバー（メッド·アソシエイツ株式会社）を利用した。 </li><li>香りのカップとカップホルダー。掘り、それらを安定させるために何らかのメカニズム/ホルダー（ 図2）を可能にするために十分に広く、深いカップ。 </li><li>香りの砂。私たちの試験プロトコルは、ラットの反応バイアス（ココア、バジル、クミン、コーヒー）4を表示しないように以前に確立された香りを使用していました。それぞれの香りの砂は砂110グラム無香料、きれいな遊び場 &quot;サンドボックス&quot;に1グラムの付臭剤の比率で混合され、6ヶ月までの気密容器に保存することができます。 </li><li>補強。我々は、強化子としてフルーツループシリアル片を利用した。我々は、TRAの前に補強材（彼らのホームケージ内の配置を介して）3〜5日に動物をさらすことをお勧めします新しいもの嫌いの応答を克服するining。 </li><li>時計やタイマーを停止します。 </li></ol> 2。トレーニングする前に取り扱い動物<ol><li>取り扱い。動物が中に置​​き、訓練/試験で繰り返しチャンバから除去されるように、我々は人間との接触でそれらを理解するために、動物にトレーニング前に3〜5日を扱うことをお勧めします。 </li><li>やる気。このタスクに実行するために動物をやる気にさせるためには、絶食のいくつかのレベルが必要です。食物制限は、トレーニングとテストの両方に先立って少なくとも3日に開始されるべきであり、動物は自由摂食重量の90％に維持することができる。通常は一日あたり餌の15-20 gの量は十分ですが、食品は制限しながら動物の体重は、一日おきにチェックする必要があります。 </li></ol> 3。トレーニングを掘る砂を掘るために動物を訓練し、時間の4日間で8セッションの平均で達成することができる。発掘のtra中にining、チャンバーメカニズム/ホル​​ダーに2つの香りのカップを置いて、チャンバ内に香りのカップセットアップを配置することによって設定する必要があります。一般的な手順は、完全にそれを取得するために砂を掘りに補強材を消費してから動物を形作ることを目的に以下に説明します。 <ol><li>セッション1 - チャンバー馴化や雑誌の訓練。完全に補強材（砂なし）との香りのカップを埋める。動物が自由に補強材を消費することができ、30分間装置に動物を置きます。 </li><li>セッション2 - 砂の慣れ。完全に補強を持つ香りのカップを埋め、もうカップの半分以上を埋めていない、それぞれのカップに無香砂を少量注ぐ。動物が自由に補強材を消費することができ、30分間装置に動物を置きます。 </li><li>セッション3 - 表面掘り。露出した複数の強化子を残して、補強と無香料の砂の混合物であっても香りのカップを埋める。するための装置に動物を置き動物が自由に補強材を消費することができます30分。露出した補強材を消費する過程では、動物は砂の表面の下に追加の強化子を発見する必要があります。動物は砂から各補強材を除去するため、その前足を使用して、その口を使用してから移行すべきである。 </li><li>セッション4 - 掘り。 1から2補強材が露出したまま、3部無香砂〜1部の補強剤の混合物と香りのカップを埋める。動物が自由に補強材を消費することができ、30分間チャンバー内に動物を配置します。動物には、追加の強化子を発見し、砂からそれらを削除するために、その前足で掘るを開始する必要があります。時間の10分の期間の後に補強を明らかにすることから始まっていない動物（動物が学習するまで、研究者が一度に補強を明らかにする必要があります）支援されるべきである。 </li><li>セッション5 - フル掘り。公開された補強材を残さずに、3部〜1部の補強の混合砂で無香料の香りのカップを埋める。ナンプラーCE動物が自由に補強材を消費することができ、30分間装置に動物。必要に応じて動物は支援すべきである。いくつかの動物が掘って動作を実証するために、このセッションの複数のインスタンスが必要な場合があります。 </li><li>セッション6 - トライアル構造馴化。それぞれの香りがカップに砂の中に深く、中間、浅い位置には3強化子を。すべての3つが必要に応じて支援し、それぞれのカップから取り出されるまでチャンバー内に動物を配置します。いったんすべてを取得した、15〜30秒間保持装置に動物を配置し、この手順で説明した香りのカップをリセットします。その後、チャンバー内に戻って動物を配置して、動物が合計4つの試験を完了するまで、このプロセスを繰り返します。動物は、保持装置内に配置されることに慣らさなり、チャンバー内に置かれたときにすぐに掘り始める必要があります。動物もいっぱい掘り動作を実証し、香りのカップの底に補強を取得する必要があります。 </li><li>セッション7 - 単一の強化子。それぞれのカップの中の砂の深さの半分で単一補強材を置きます。チャンバー内に動物を置き、両方の強化子を取得し、30秒間保持装置にそれを置くことができます。合計4つの試験のために、このプロセスを繰り返します。動物はより速く掘ると研究者から最低限の支援を必要とするように開始する必要があります。 </li><li>セッション8 - モック差別テスト。セッション7に記載のようにカップを埋める。両方の強化子を取得するために動物の30秒を与える。両方が取得されていたり、30秒が経過した保持装置に動物を置きます。テストフェーズで使用される試験の数に対してこの手順を繰り返します。動物は、チャンバーに戻されたときに急激に掘るために学ばなければならない。 </li><li>追加セッション。初期差別テストに応じて、実験者は、指定された香りで動物を理解するために、追加のセッションを実行したい場合があります。ラットは最初は新奇性恐怖を示し、好む傾向があります以前に補強10に関連付けられているおなじみの香り。 </li></ol> 4。差別テスト<ol><li>研究者は、補強材（正しい差別）と不可能な意志と餌される香りなど、香りのペアを選択する必要があります。怪我する前に予備検査するかどうかのそのような差別と逆転の番号などの付加的な意思決定、日と試験の最大数、および、主に実験問題（以下の追加の注記を参照）に基づいて行われます。 </li><li>ラットを試験することができると研究者の手によって記録されたデータ。 、正しいか正しくない選択を掘り開始する待ち時間、およびラットがタイムアウト上での試験：研究者は、それぞれの試験のために記録する必要があります。 <ol class="lalpha"><li>投与した試験の数（下記の追加のノートを参照してください）​​研究者の裁量である必要があります。 </li><li>裁判の長さは、（以下の追加のノートを参照してください）​​研究者の裁量である必要があります。 </li><li> researシェールは、行の3つ以下の試験では、与えられた側にあることを警告して、試験構造（香りカップの左右の位置）をランダム化する必要があります。これは、側のバイアスを減らすのに役立ちます。 </li></ol></li><li>各試験を開始するために、それぞれのカップから等距離、背面に向かってチャンバー内に動物を配置します。近い一杯に動物を配置すると、現像バイアスの可能性を高める可能性があります。 </li><li>動物は正しく判別した場合、それは取得して消費する補強をした後、30秒間保持装置にそれを削除することができます。それがタイムアウトになるか、または誤って選択した場合、それ自体を &quot;修正&quot;する前に、すぐにそれを削除し、30秒間保持装置内に配置します。 </li><li>試験の選択された数のためのこのプロセスを繰り返します。 </li><li>動物が所定の基準（3日間連続して一日あたりすなわち &gt; 80％の精度）を達成したら、動物は差別/逆転の隣に移動して、上記のプロセスを繰り返すことができる。 </li></ol&gt; 5。補注<ol><li>我々の実験室でのテストは、トレーニングとテストの作業が最高の飽食を避けるために、フルーツループシリアル片の半分を使用していることがわかった。 </li><li>トレーニング中に、いくつかの動物は他のものよりもより多くの助けを必要とするかもしれません。私たちは掘り行動を達成するために必要なことを行うことをお勧めします。しかし、一度テストが開始され、我々は、ラットの掘り行動を介入して改善しようと試みることはありません。 </li><li>試験の合計数を変化させると、別のラボに十分であるかもしれません。我々の研究室でのテストは、6,8を使用していて、12セッション、1日1セッションあたりの試験とは、8試験のセットアップのための好みを発見した。 </li><li>裁判の長さを変化させること（ 例えば 、ストレスパラダイム下で動物が増加した試験時間またはより少ない総試験を必要とするかもしれません）、いくつかの実験のセットアップで必要になることがあります。 </li><li>プリセット基準は動物が差別を習得したかどうかを判断するために使用されるべきである。我々の実験室でのテストはaccuracを必要としていた3日間連続で一日あたり80％以上のy（5月6日試験では、7月8日の試験、または10月12日の試験）。しかし、より高い基準（85％）も使用することができる。 </li><li>事前に設定したしきい値/最大値が与えられた香りで過ごした日々の最大数に使用されるべきである。これは、主に研究課題によって決定される。 TBIの進行性の性質の結果として、TBIおよび例えば、我々の実験室での研究、基準をヒットしていないラットは試験の12日後に小説差別/逆転へと移動されています。 </li><li>プリテストまたは単に事後テストするかどうかを決めるのは、主に実験の方向によって決定される問題である。 Pretestingは、1つは怪我の種類に応じて関連するかもしれない動物の損傷後のメモリの評価を行うことができます。しかし、ポストテストは、1つはグループ間の差別で取得率の違いを調べることができます。当研究室では持っており、両方を使用していきます。 </li></ol>

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Neurosci. 23, 6475-6479 (2003).</li></ol>

特別な利害関係は宣言されません。

このビデオでは、発掘作業は、比較的低コストの材料を用いて行うことができる方法が示されていると、いくつかの経験を持つ、テスト（約10分/動物）かなり急速に行うことができる。タスクが容易にTBI、脳卒中、その他の脳損傷のための既存のテスト電池に組み込まれるためにこれができます。発掘作業は、それが以前の学習、反転、および新規買収（ 例えば 、シフトを設定する）の評価を含む認知のいくつかの異なる側面を評価することができるという点でも堅牢です。最も重要なのは、発掘作業は、脳損傷後の前頭葉機能を評価するのに有効であることが示されている。加えて、類似のdigのパラダイムは海馬損傷4後のラットにおける値の転送を研究するために使用されており、したがって、容易にTBIの後に勉強することができます。 この例のように、タスクの主な利点は、通常、ほとんどの脳損傷スタッドでテストされているものよりも認知の他の形態を評価するための能力であるIES。現在、脳損傷後の正面媒介認知を評価するためのシンプルな、急速に獲得したタスクの欠如が存在する。実験的なTBIの分野では、認知9の唯一のアセスメントとして迷路に強い依存性があります。差別と選択行動は、次の脳損傷を評価する必要がある正面媒介認知の重要な側面です。これらは、実験的行動分析の分野における多くの異なるパラダイム（応答、作業量ベースの意思決定などの低レートの遅れマッチング - サンプル、分化強化）に師事してきたが、脳損傷の研究に欠けている14から16。脳損傷の治療のための新規治療法の開発は、感覚、運動、認知機能の複数のモダリティにわたる検証が必要になります。このようなタスクは完全に治療の下で認知機能を評価するために不可欠となる可能性があります。 しばらくディグタスクの再損傷後の脳機能を評価するための正しい方向への一歩を提示し、それには限界が残っています。これは、構築、管理、および分析するために簡単になるように意図されたが、これはそれが測定できることには上限があることを意味しています。現在、2つの選択肢が与えられたというパラダイムのもとで評価することができるすべてである。また、発掘作業は、動物の意思決定能力を妨げる可能性がありそのような衝動として前頭葉機能障害の他の側面を、処理するのに十分と小文字は区別されません。 ディグタスクは若い動物の脳の損傷を評価する上で私たちのために成功するために示されているが、それをさらに洗練し、改善するためにタスクを行うことができることがいくつか残っています。これらは、それが適応されるからオペラントパラダイムにそれを直接比較傷害後の前頭葉機能障害を評価する他のタスクと、このタスクの直接の比較を行うと、additiを探索、評価する特殊な集団（年齢、性別、ひずみ）を含めるタスクから生成されたデータを分析し、比較するための対角の方法。このタスクは、脳損傷後に複数の方法で前頭葉機能をテストすることによって、我々の分野でいくつかの問題に対処するために設計されています。しかし、一つのタスクでは、脳損傷の影響を受けているすべての認知プロセスを測定することはできません。したがって、私たちは、人々はそのような、より完全に脳損傷後に機能障害を評価するために、このプロトコルで説明されたものなどの作業時に開発し、改善し続けることを提唱しています。そうすることで、我々は、複数の施策を横切って評価することにより、脳損傷のための薬と治療開発の効果を高めることができます。

脳外傷性脳損傷（TBI）に起因する損傷や脳卒中は米国での死亡や障害の主要な原因の一つです。一緒に、死亡または障害を6-7で得られた50万人近くとほぼ250万発生率の合計で、これらの疾患の結果。社会にこの重い通行料にもかかわらず、非常にいくつかの治療法は、TBIや脳卒中のいずれかを治療するために開発されてきた。ある程度までは、利用可能な治療選択肢の欠如は、新薬や治療法8の不十分な行動の評価に起因することができます。具体的には、正確かつ敏感に前臨床文学における脳損傷後の種々の認知障害で治療の効果を評価するための作業が不足している。現在実行され認知アセスメントの大半はそのようなモリス水迷路9として迷路課題を用いた空間的な記憶を評価します。それにかかる時間など、テストの欠如のために複数の理由があります完全に認知障害、オペラントのタスクを利用する高価な機器や専門知識に応じて過度に依存し、これらの評価を行うことができる速度を特徴付けると評価しています。この目的のために、我々は以下の認知脳損傷を評価するために、基本的な匂いの弁別課題、ディグダグタスクを適応している。ディグタスクはTBIまたは脳卒中から認知機能障害は、次脳損傷を評価するための、安価で迅速かつ効果的なツールとなるように設計されています。 ディグ·タスクは学習や意思決定の基本的なオペラント原理に依存しています。それは2つしか選択肢の決定パラダイムであるように、このタスクは作ることができる最も簡単な差別のいずれかを表します。タスクだけでなく、トレーニング方法を設定するための詳細は、以下のプロトコルに説明する。私たちは、一方的な頭頂の赤字に比べ正面媒介認知障害を評価する際には、このタスクが最強であることが分かっているが、それはモデルの下でテストされておら海馬の損傷5。理想的には、このタスクは、損傷後の前頭葉障害の回復に治療または療法の有効性の評価に適していると思います。しかし、それは修正を加えて、このタスクはまた、衝動性と一般化されたマッチングなどのより複雑な意思決定行動を探求するために使用される可能性があります。

<table border="1"><tr><td> 材料名 </td><td> 会社 </td><td> カタログ番号 </td><td> 注釈 </td></tr><tr><td></td><td></td><td></td><td> 機器 </td></tr><tr><td>オペラントチャンバー</td><td>メッド·アソシエイツ</td><td> ENV-008CT </td><td>金額：1標準オペラントチャンバー、外付けデバイス。 </td></tr><tr><td>プレキシグラス</td><td>地元の金物店</td><td> N / A </td><td>量：1シートがチャンバー内に収まるように適切な大きさに切る。 </td></tr><tr><td> PVCパイプのエンドキャップ</td><td>地元の金物店</td><td> N / A </td><td>量：2 /香りカップセットアップ。 </td></tr><tr><td></td><td></td><td></td><td> 試薬</td></tr><tr><td>砂</td><td>地元の金物店</td><td></td><td></td></tr><tr><td>様々なスパイス</td><td>近所のスーパー</td><td></td><td></td></tr><tr><td>強化因子</td><td>近所のスーパー</td><td></td><td></td></tr><tr><td></td><td></td><td></td><td> *機器はチャンバーあたりの建設のためにリストされています。 </td></tr></table>

the dig task: a simple scent discrimination reveals deficits following frontal brain damage

認知機能障害は、脳損傷後のヒトにおける障害の最も多い原因は、まだ脳損傷の齧歯類モデルで認知を評価するために使用行動タスク欠けている。私たちの研究室では、基本的な匂い弁別パラダイム1-4利用オペラント文学からの借入 正面·損傷ラットの赤字を評価するためである。以前に我々は簡単に掘る作業を説明し、前頭葉の脳の損傷したラットは、タスク5内の複数のテストを越えて深刻な赤字を示すことを実証した。ここでは、このタスクの詳細なプロトコルを提示。ラットをチャンバーに入れ、強化子が含まれていますそのうちの1つの香りの砂、区別するために許可されています。ラットはどちらが正しく、（正しい香りの砂を掘っとして定義）を判別間違って判別するか、30秒経過した後に試験が終了します。正しく弁別ラットは補強を回復し、消費するために許可されています。ラットそのディ誤っscriminateは直ちにチャンバから除去されます。これが逆転し、小説の香りの様を通して継続することができます。一次解析では、各香りのペア（各香りの正しい累積割合）の精度です。ディグタスクから一般の知見は、それが一方的な頭頂損傷したラットに比べて二国間の前頭皮質損傷ラットの赤字を評価することができる簡単な実験の準備であることを示唆している。ディグタスクも簡単に既存の認知テスト電池に組み込むことができます。この例のように、複数のタスクを使用すると、治療のための治療選択肢につながる可能性があります正面関数以下の傷害のより正確なテストにつながることができます。全ての動物の使用は、インスティテューショナルアニマルケアと使用委員会によって承認されたプロトコルに従って行った。

正解/不正解とレイテンシ：発掘作業に記録することができる2つの主要な変数があります。ただし、非応答も記録と動機を考えるとき、彼らは重要かもしれないと分析することができます。これらは、精度（＃正しい/総試験）、レスポンスバイアス11と、待ち時間などの分析のための施策を生成するために使用することができます。これらの措置は、（上記の追加のノートを参照してください）​​、実験の設計に応じて、学習のいくつかの異なるタイプを評価するために用いることができる。動物のPretestingする研究者が学んだ差別のためにメモリを評価することができます。学んだ差別の戻入は、研究者が動物が変化有事に適応することができますどれだけ見ることができます。新たな差別の学習は、研究者が小説の学習のための能力を評価するだけでなく、さまざまな香りの組み合わせを横切って学習を比較することができます。 研究の設計に応じて、（上記の追加の注意事項を参照）、これらの措置は、することができます反復測定デザインで分析したり、1つの変数に折りたたむことができます。以前、我々は、別途5各香りの差別化を分析するために、正しい累積割合の尺度に精度が崩壊した。これは正しい差別の数を合計し、各差別するための試行の合計数で割ることによって発生しました。被験者間の差異（ANOVAs）の分析は、各損傷後の香りの判別のためのグループの違いを調べるために使用された一方向のシリーズ。しかし、より多くの電力は、混合効果モデリングなどの高度な統計的手法を利用することにより、分析のために得ることができる。もう一つの選択肢は、データ解析のための信号検出理論を利用することである。これは、人間の意思決定の文献で ​​は人気のあるアプローチであり、研究者が1つのグラフに与えられた被験体からほとんどのデータを調べて、素早く正確性、バイアス、赤字12の程度を評価することができます。分析的なアプローチの選択はラになりますrgely 1は学習の種類間で比較したいかどうか、実験的な質問に牽引され、学習の一つの型を評価する、またはデータへの意思決定アプローチを適用します。 二国間の前頭葉脳損傷に続いて、私たちの研究室では、ラットは、このタスクで学習実質的にあらゆる種類の下に大規模な赤字を被ることを発見した。正面·負傷した動物は、以前に学習した差別のためにメモリ内の赤字だけでなく、その香りのペア（ 図3）の逆転を学ぶ難しさを示した。前頭動物はまた難しさ小説差別を学習します （ 図3）を有していた。これまでの研究13によれば、正面が負傷動物（ 図3）の変動が大きく増加もありました。 これとは対照的に、我々の研究室で一方的な頭頂の怪我は、このタスクのすべての差別を横切ってない赤字を示さなかった。一方的なラットは私の中では全く赤字を示さなかった以前に学習した差別のモリ、また非常に急速に反転差別を取得します（ 図4）。彼らは、（ 図4）と同様、非常に急速に小説香りの組み合わせを学んだ。また、一方的に、負傷したグループ内のばらつきが最もラットはタスクに最適な性能と、非常に低いものであった。 <img alt="図1" src="/files/ftp_upload/50033/50033fig1.jpg" /> 図1：当研究室でのテストは2香りカップのためのスペースを開放する4連続した床のバーを除去することにより、このタスクでの使用に適合した標準的なオペラントチャンバー（メッド·アソシエイツ株式会社）の銀行に行った。 <img alt="図2" src="/files/ftp_upload/50033/50033fig2.jpg" /> 図2：香りcとしてPVCパイプエンドキャップ（6センチ、直径は5.5 cm）を利用して我々の実験室でのテストUPSと香りのカップホルダーなど2ドリル円形の穴（直径は5.5 cm）のプレキシグラスのピース（10×22センチ）。 <img alt="図3" fo:content-width="5in" fo:src="/files/ftp_upload/50033/50033fig3highres.jpg" src="/files/ftp_upload/50033/50033fig3.jpg" /> 図3：このグラフは、偽（青）対つの異なる形式でのテストのいくつかの異なるフェーズを越え正面-負傷した（赤）は、ラットの標準的な性能を示しています。パネルでは、データは各グループ内の個々のラットのデータポイントを表す白い点が付いている棒グラフで表されます。パネルBでは、同じデータが折れ線グラフでグラフ化されます。プリ傷害差別取得に差はなかった。負傷したラットが正しい65パーセントの累積パーセントで実行している間しかし、怪我と同じ差別に続き、shamラットは正しい93パーセントの累積パーセントで実行します。差別の逆転を投与した、INJuredラットはチャンス性能の下にドロップします。同様に、斬新な香りの差別に正面-負傷したラットは困難小説ペアリングを学習していたし、チャンスの性能以下にとどまった。 <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/50033/50033fig3large.jpg" target="_blank">拡大図を表示するには、ここをクリックしてください</a> 。 <img alt="図4" fo:content-width="5in" fo:src="/files/ftp_upload/50033/50033fig4highres.jpg" src="/files/ftp_upload/50033/50033fig4.jpg" /> 図4は、このグラフは、2つの異なる形式でテストするための、いくつかの異なるフェーズを越え偽（青）対片側parietally-損傷ラット（緑）の標準的な性能を示しています。パネルでは、データは各グループ内の個々のラットのデータポイントを表す白い点が付いている棒グラフで表されます。パネルBでは、同じデータが折れ線グラフでグラフ化されます。差別のいずれかのグループの間に違いはありません。一方的にインjuredラットで行ったり、いくつかのケースでは、損傷後のにせのレベルより若干高いが。 <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/50033/50033fig4large.jpg" target="_blank">拡大図を表示するには、ここをクリックしてください</a> 。

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The Dig Task: A Simple Scent Discrimination Reveals Deficits Following Frontal Brain Damage

このプロトコルでは、香りの差別の新規な用途が記載されている。発掘作業は、脳損傷後の正面媒介認知を評価するために使用することができる合理的に安価なタスクです。

ディグタスク：シンプル香り差別は前頭葉脳損傷後の赤字を明かす

Cognitive impairment is the most frequent cause of disability in humans following brain damage, yet the behavioral tasks used to assess cognition in ...

the-dig-task-simple-scent-discrimination-reveals-deficits-following

Research

JoVE Journal

Neuroscience

13.5K ビュー.  Southern Illinois University at Carbondale. このプロトコルでは、香りの差別の新規な用途が記載されている。発掘作業は、脳損傷後の正面媒介認知を評価するために使用することができる合理的に安価なタスクです。

ビデオ: The Dig Task: A Simple Scent Discrimination Reveals Deficits Following Frontal Brain Damage

The Vermicelli and Capellini Handling Tests: Simple quantitative measures of dexterous forepaw function in rats and mice

Previous characterizations of rodent eating behavior have revealed that they use coordinated forepaw movements to manipulate food pieces. We have extended upon this work to develop a simple quantitative measure of forepaw dexterity that is sensitive to lateralized impairments and age-dependent changes. Rodents learn skillful forepaw and digit movements to manage thin pasta pieces, which they eagerly consume. We have previously described methods for quantifying vermicelli handling in rats and showed that the measures are very sensitive to forelimb impairments resulting from unilateral ischemic lesions, middle cerebral artery occlusions and unilateral striatal dopamine depletion [Allred, R.P., Adkins, D.L., Woodlee, M.T., Husbands, L.C., Maldonado M.A., Kane, J.R., Schallert, T. &amp; Jones, T.A. The Vermicelli Handling Test: a simple quantitative measure of dexterous forepaw function in rats. J. Neurosci. Methods 170, 229-244 (2008)]. Here we present a more detailed protocol for this test in rats and compare it with a newly developed version for mice, the Capellini Handling Test. Rats and mice are videotaped while handling short lengths of uncooked vermicelli or capellini pasta, respectively, with a camera positioned to optimize the view of paw movements. Slow motion video playback allows for the identification of forepaw adjustments, defined as any distinct removal and replacement of the paw, or of any number of digits, on the pasta piece after eating commences. Forepaw adjustments per piece are averaged over trials per each testing session. Repeated testing permits sensitive quantitative analysis of changes in forepaw dexterity over time. Protocols for pre-testing habituation and handling practice, as well as procedures for characterizing atypical handling patterns, are described. Because rats and mice perform the pasta handling tests slightly differently, species-specific differences in administration and scoring of these tests are highlighted. All animal use was in accordance with protocols approved by the University of Texas at Austin Animal Care and Use Committee.

The Vermicelli and Capellini Handling Tests of forepaw dexterity take advantage of the natural inclination of rodents to manipulate food items using skillful forepaw and digit movements. Animals are videotaped while handling short strands of uncooked dry pasta. Slow motion video playback allows for the quantification of forepaw adjustments.

春雨とカッペリーニの処理試験：ラットとマウスの器用な前足の機能の簡単な定量的指標

Previous characterizations of rodent eating behavior have revealed that they use coordinated forepaw movements to manipulate food pieces. We have extended ...

神経科学

Chromatin Immunoprecipitation from Dorsal Root Ganglia Tissue following Axonal Injury

Axons in the central nervous system (CNS) do not regenerate while those in the peripheral nervous system (PNS) do regenerate 
to a limited extent after injury (Teng et al., 2006). It is recognized that transcriptional programs essential for neurite and axonal outgrowth are 
reactivated upon injury in the PNS (Makwana et al., 2005). However the tools available to analyze neuronal gene regulation in vivo are limited and 
often challenging.
The dorsal root ganglia (DRG) offer an excellent injury model system because both the CNS and PNS are innervated by a 
bifurcated axon originating from the same soma. The ganglia represent a discrete collection of cell bodies where all transcriptional events occur, 
and thus provide a clearly defined region of transcriptional activity that can be easily and reproducibly removed from the animal. Injury of nerve 
fibers in the PNS (e.g. sciatic nerve), where axonal regeneration does occur, should reveal a set of transcriptional programs that are distinct from 
those responding to a similar injury in the CNS, where regeneration does not take place (e.g. spinal cord). Sites for transcription factor binding, 
histone and DNA modification resulting from injury to either PNS or CNS can be characterized using chromatin immunoprecipitation (ChIP). 
Here, we describe a ChIP protocol using fixed mouse DRG tissue following axonal injury. This powerful combination provides a means for characterizing the pro-regeneration chromatin environment necessary for promoting axonal regeneration.

We present a method for chromatin immunoprecipitation from dorsal root ganglia tissue following axonal injury. The approach can be used to identify specific transcription factor binding sites and epigenetic modification of histone and DNA important for the regeneration of injured axons in both the peripheral and central nervous system.

軸索損傷後の脊髄後根神経節の組織からのクロマチン免疫沈降

Axons in the central nervous system (CNS) do not regenerate while those in the peripheral nervous system (PNS) do regenerate 
to a limited extent after ...

Morris Water Maze Test for Learning and Memory Deficits in Alzheimer&#39;s Disease Model Mice

The Morris Water Maze (MWM) was first established by neuroscientist Richard G. Morris in 1981 in order to test hippocampal-dependent learning, including acquisition of spatial memoryand long-term spatial memory 1. The MWM is a relatively simple procedure typically consisting of six day trials, the main advantage being the differentiation between the spatial (hidden-platform) and non-spatial (visible platform) conditions 2-4. In addition, the MWM testing environment reduces odor trail interference 5. This has led the task to be used extensively in the study of the neurobiology and neuropharmacology of spatial learning and memory. The MWM plays an important role in the validation of rodent models for neurocognitive disorders such as Alzheimer&#x2019;s Disease 6, 7. In this protocol we discussed the typical procedure of MWM for testing learning and memory and data analysis commonly used in Alzheimer&#x2019;s disease transgenic model mice.

Morris Water Maze Test for Learning and Memory Deficits in Alzheimer&#039;s Disease Model Mice

The Morris Water Maze is a behavioral task to test hippocampal-dependent learning and memory. It has been widely used in the study of neurobiology, neuropharmacology and neurocognitive disorders in rodent models.

アルツハイマー病モデルマウスにおける学習記憶障害のためのモリス水迷路試験

The Morris Water Maze (MWM) was first established by neuroscientist Richard G. Morris in 1981 in order to test hippocampal-dependent learning, including ...

Investigations on Alterations of Hippocampal Circuit Function Following Mild Traumatic Brain Injury

Traumatic Brain Injury (TBI) afflicts more than 1.7 million people in the United States each year and even mild TBI can lead to persistent neurological impairments 1. Two pervasive and disabling symptoms experienced by TBI survivors, memory deficits and a reduction in seizure threshold, are thought to be mediated by TBI-induced hippocampal dysfunction 2,3. In order to demonstrate how altered hippocampal circuit function adversely affects behavior after TBI in mice, we employ lateral fluid percussion injury, a commonly used animal model of TBI that recreates many features of human TBI including neuronal cell loss, gliosis, and ionic perturbation 4-6.
	Here we demonstrate a combinatorial method for investigating TBI-induced hippocampal dysfunction. Our approach incorporates multiple ex vivo physiological techniques together with animal behavior and biochemical analysis, in order to analyze post-TBI changes in the hippocampus. We begin with the experimental injury paradigm along with behavioral analysis to assess cognitive disability following TBI. Next, we feature three distinct ex vivo recording techniques: extracellular field potential recording, visualized whole-cell patch-clamping, and voltage sensitive dye recording. Finally, we demonstrate a method for regionally dissecting subregions of the hippocampus that can be useful for detailed analysis of neurochemical and metabolic alterations post-TBI.
	These methods have been used to examine the alterations in hippocampal circuitry following TBI and to probe the opposing changes in network circuit function that occur in the dentate gyrus and CA1 subregions of the hippocampus (see Figure 1). The ability to analyze the post-TBI changes in each subregion is essential to understanding the underlying mechanisms contributing to TBI-induced behavioral and cognitive deficits. 
	The multi-faceted system outlined here allows investigators to push past characterization of phenomenology induced by a disease state (in this case TBI) and determine the mechanisms responsible for the observed pathology associated with TBI.

A multi-faceted approach to investigating functional changes to hippocampal circuitry is explained. Electrophysiological techniques are described along with the injury protocol, behavioral testing and regional dissection method. The combination of these techniques can be applied in similar fashion for other brain regions and scientific questions.

軽度の外傷性脳損傷後の海馬回路機能の改変に関する調査

Traumatic Brain Injury (TBI) afflicts more than 1.7 million people in the United States each year and even mild TBI can lead to persistent neurological ...

A Simple Alternative to Stereotactic Injection for Brain Specific Knockdown of miRNA

MicroRNAs (miRNAs) are key regulators of gene expression. In the brain, vital processes like neurodevelopment and neuronal functions depend on the correct expression of microRNAs. Perturbation of microRNAs in the brain can be used to model neurodegenerative diseases by modulating neuronal cell death. Currently, stereotactic injection is used to deliver miRNA knockdown agents to specific location in the brain. Here, we discuss strategies to design antagomirs against miRNA with locked nucleotide modifications (LNA). Subsequently describe a method for brain specific delivery of antagomirs, uniformly across different regions of the brain. This method is simple and widely applicable since it overcomes the surgery, associated injury and limitation of local delivery in stereotactic injections. We prepared a complex of neurotropic, cell-penetrating peptide Rabies Virus Glycoprotein (RVG) with antagomir against miRNA-29 and injected through tail vein, to specifically deliver in the brain. The antagomir design incorporated features that allow specific targeting of the miRNA and formation of non-covalent complexes with the peptide. The knock-down of the miRNA in neuronal cells, resulted in apoptotic cell death and associated behavioural defects. Thus, the method can be used for acute models of neuro-degeneration through the perturbation of miRNAs.

MicroRNAs play crucial roles in the brain and are potential targets for modeling neuro-degeneration. However, perturbing miRNA levels is challenging due to the short length of miRNA and inaccessibility of the brain tissue. This video presents a method for antagomir design and brain specific delivery using a neuropeptide in mice.

miRNAの脳特異的ノックダウンのための定位注射への単純な代替

MicroRNAs (miRNAs) are key regulators of gene expression.  In the brain, vital processes like neurodevelopment and neuronal functions depend on the ...

A Simple Way to Measure Alterations in Reward-seeking Behavior Using Drosophila melanogaster

We describe a protocol for measuring ethanol self-administration in fruit flies (Drosophila melanogaster) as a proxy for changes in reward states. We demonstrate a simple way to tap into the fly reward system, modify experiences related to natural reward, and use voluntary ethanol consumption as a measure for changes in reward states. The approach serves as a relevant tool to study the neurons and genes that play a role in experience-mediated changes of internal state. The protocol is composed of two discrete parts: exposing the flies to rewarding and nonrewarding experiences, and assaying voluntary ethanol consumption as a measure of the motivation to obtain a drug reward. The two parts can be used independently to induce the modulation of experience as an initial step for further downstream assays or as an independent two-choice feeding assay, respectively. The protocol does not require a complicated setup and can therefore be applied in any laboratory with basic fly culture tools.

A Simple Way to Measure Alterations in Reward-seeking Behavior Using Drosophila melanogaster

We describe a protocol for inducing rewarding and nonrewarding experiences in fruit flies (Drosophila melanogaster) using voluntary ethanol consumption as a measure for changes in reward states.

使用して報酬を求める行動の変化を測定するための簡単な方法<em&gt;キイロショウジョウバエ</em

We describe a protocol for measuring ethanol self-administration in fruit flies (Drosophila melanogaster) as a proxy for changes in reward states. We ...

High Resolution Quantitative Synaptic Proteome Profiling of Mouse Brain Regions After Auditory Discrimination Learning

The molecular synaptic mechanisms underlying auditory learning and memory remain largely unknown. Here, the workflow of a proteomic study on auditory discrimination learning in mice is described. In this learning paradigm, mice are trained in a shuttle box Go/NoGo-task to discriminate between rising and falling frequency-modulated tones in order to avoid a mild electric foot-shock. The protocol involves the enrichment of synaptosomes from four brain areas, namely the auditory cortex, frontal cortex, hippocampus, and striatum, at different stages of training. Synaptic protein expression patterns obtained from trained mice are compared to na&#239;ve controls using a proteomic approach. To achieve sufficient analytical depth, samples are fractionated in three different ways prior to mass spectrometry, namely 1D SDS-PAGE/in-gel digestion, in-solution digestion and phospho-peptide enrichment. 
High-resolution proteomic analysis on a mass spectrometer and label-free quantification are used to examine synaptic protein profiles in phospho-peptide-depleted and phospho-peptide-enriched fractions of synaptosomal protein samples. A commercial software package is utilized to reveal proteins and phospho-peptides with significantly regulated relative synaptic abundance levels (trained/na&#239;ve controls). Common and differential regulation modes for the synaptic proteome in the investigated brain regions of mice after training were observed. Subsequently, meta-analyses utilizing several databases are employed to identify underlying cellular functions and biological pathways.

The identification of molecules and pathways controlling synaptic plasticity and memory is still a major challenge in neuroscience. Here, a workflow is described addressing the relative quantification of synaptic proteins supposedly involved in the molecular reorganization of synapses during learning and memory consolidation in an auditory learning paradigm.

聴覚弁別学習した後、マウス脳領域の高分解能定量的シナプスプロテオームプロファイリング

The molecular synaptic mechanisms underlying auditory learning and memory remain largely unknown. Here, the workflow of a proteomic study on auditory ...

Recording Synaptic Plasticity in Acute Hippocampal Slices Maintained in a Small-volume Recycling-, Perfusion-, and Submersion-type Chamber System

Even though experiments on brain slices have been in use since 1951, problems remain that reduce the probability of achieving a stable and successful analysis of synaptic transmission modulation when performing field potential or intracellular recordings. This manuscript describes methodological aspects that might be helpful in improving experimental conditions for the maintenance of acute brain slices and for recording field excitatory postsynaptic potentials in a commercially available submersion chamber with an outflow-carbogenation unit. The outflow-carbogenation helps to stabilize the oxygen level in experiments that rely on the recycling of a small buffer reservoir to enhance the cost-efficiency of drug experiments. In addition, the manuscript presents representative experiments that examine the effects of different carbogenation modes and stimulation paradigms on the activity-dependent synaptic plasticity of synaptic transmission.

This protocol describes the stabilization of the oxygen level in a small volume of recycled buffer and methodological aspects of recording activity-dependent synaptic plasticity in submerged acute hippocampal slices.

少量循環、血流 - と水没型チャンバー システムで管理急性海馬スライスにおけるシナプス可塑性を記録

Even though experiments on brain slices have been in use since 1951, problems remain that reduce the probability of achieving a stable and successful ...

Measurement &amp; Analysis of the Temporal Discrimination Threshold Applied to Cervical Dystonia

The temporal discrimination threshold (TDT) is the shortest time interval at which an observer can discriminate two sequential stimuli as being asynchronous (typically 30-50 ms). It has been shown to be abnormal (prolonged) in neurological disorders, including cervical dystonia, a phenotype of adult onset idiopathic isolated focal dystonia. The TDT is a quantitative measure of the ability to perceive rapid changes in the environment and is considered indicative of the behavior of the visual neurons in the superior colliculus, a key node in covert attentional orienting. This article sets out methods for measuring the TDT (including two hardware options and two modes of stimuli presentation). We also explore two approaches of data analysis and TDT calculation. The application of the assessment of temporal discrimination to the understanding of the pathogenesis of cervical dystonia and adult onset idiopathic isolated focal dystonia is also discussed.

Methods for the measurement and analysis of the temporal discrimination threshold are presented, and its application to the study of the pathogenesis of cervical dystonia are discussed.

測定・頸部ジストニアに適用される時間の弁別閾値の解析

The temporal discrimination threshold (TDT) is the shortest time interval at which an observer can discriminate two sequential stimuli as being ...

A Simple and Reproducible Method to Prepare Membrane Samples from Freshly Isolated Rat Brain Microvessels

The blood-brain barrier (BBB) is a dynamic barrier tissue that responds to various pathophysiological and pharmacological stimuli. Such changes resulting from these stimuli can greatly modulate drug delivery to the brain and, by extension, cause considerable challenges in the treatment of central nervous system (CNS) diseases. Many BBB changes that affect pharmacotherapy, involve proteins that are localized and expressed at the level of endothelial cells. Indeed, such knowledge on BBB physiology in health and disease has sparked considerable interest in the study of these membrane proteins. From a basic science research standpoint, this implies a requirement for a simple but robust and reproducible method for isolation of microvessels from brain tissue harvested from experimental animals. In order to prepare membrane samples from freshly isolated microvessels, it is essential that sample preparations be enriched in endothelial cells but limited in the presence of other cell types of the neurovascular unit (i.e., astrocytes, microglia, neurons, pericytes). An added benefit is the ability to prepare samples from individual animals in order to capture the true variability of protein expression in an experimental population. In this manuscript, details regarding a method that is utilized for isolation of rat brain microvessels and preparation of membrane samples are provided. Microvessel enrichment, from samples derived, is achieved by using four centrifugation steps where dextran is included in the sample buffer. This protocol can easily be adapted by other laboratories for their own specific applications. Samples generated from this protocol have been shown to yield robust experimental data from protein analysis experiments that can greatly aid the understanding of BBB responses to physiological, pathophysiological, and pharmacological stimuli.

Here, a method for isolation of rat brain microvessels and for the preparation of membrane samples is described. This protocol has the clear advantage of producing enriched microvessel samples with acceptable protein yield from individual animals. Samples can then be used for robust protein analyses at the brain microvascular endothelium.

新鮮単離ラット脳微小循環から膜のサンプルを準備するシンプルで再現性のある方法

The blood-brain barrier (BBB) is a dynamic barrier tissue that responds to various pathophysiological and pharmacological stimuli. Such changes resulting ...