이 작품은 YZ에 정신 건강의 국립 연구소에서 부여 (1R01MH094449-01A1)에 의해 지원됩니다

이 논문에 기술 된 실험은 캘리포니아 대학 산타 크루즈 기관 애니멀 케어 및 사용위원회에 의해 명시된 지침과 규정에 따라 수행되었다. 1. 설치 프로그램은 (또한 자료 목록 참조) <ol><li> 식품 알약으로 기장의 씨앗을 사용합니다. </li><li> 3 개의 수직 슬릿 ( &#39;형성&#39;가장자리에 슬릿을 포함하는 맞춤 명확한 플렉시 교육 실 (플렉시 0.5 cm의 두께와 외부에서 측정, 15cm 깊이 20 ㎝ 높이, 8.5 cm 폭)를 사용, 반대 &#39;훈련&#39;가장자리에 두 개의 슬릿). 수직 슬릿은 0.5 cm 폭 13 ㎝ 높이 및 상자의 전면 벽에 위치 할 수 있어야한다 : 중앙에, 왼쪽 및 오른쪽 (그림 1A)에 대한 것입니다. </li><li> 성형 세션 동안 사용 된 종자를 개최 기울어 진 트레이를 사용합니다. 트레이는 3 개의 유리 슬라이드 (그림 1B)에서 사용자 정의 할 수있다. </li><li> Prepa식품 플랫폼 재 (8.5 cm, 길이 4.4 cm, 폭 0.9 cm 높이). 이 음식의 플랫폼은 훈련 기간 동안 훈련 챔버 (트레이너 직면) 전면에 배치됩니다. 위치 결정 씨앗 좌측 한 슬롯 및 오른쪽에 다른 슬롯 식품 플랫폼이 디봇 슬롯이있다. 디 보트는 긴 가장자리에서 0.3 cm, 폭 가장자리 (그림 1C)에서 2.4 cm입니다. 좌우 디봇 슬롯 마우스 트레이닝 챔버 내의 좌우 슬릿에 대응하고 지배적 앞다리의 훈련을 위해 사용된다. 이러한 디봇 슬롯을 갖는 목적은 시드가 도달 각 시도에 대한 동일한 장소에서 일관되게 배치되도록하는 것이다. </li><li> 세션은 손에 집게의 쌍, 무게를다는 가늠자, 스톱워치를 가지고시. </li></ol> 2. 음식 박탈 (2 일) <ol><li> 음식 부족하기 전에 기준 체중을 얻기 위해 각 마우스의 무게를. </li><li> 체중을 시작하는 2 일 동안 쥐를 식품 제한손실. 일반적인 출발점으로, 마우스는 하루에 음식 1g 당 체중 (예 : 15g 무게 마우스는, 우리가 일반적으로 음식의 1.5 g로 시작)의 0.1 g이 제공됩니다. 초기 체중, 체중, 성별, 및 쥐의 나이의 레이트에 기초하여 음식의 양을 조정한다. 체중은 성형 단계에서 좀 더 계속 감소 할 수 있지만, 이러한 감소 된 체중 (즉 ~ 원래 기준 중량의 90 %)는 훈련 (도 2A 및 2B) 전반에 걸쳐 유지되어야한다. 마우스의 체중을 유지하기 위해 필요한 음식의 양은 전형적으로 사용 제한 량과 동일하다. </li></ol> 3. 쉐이핑 (3-7 일) <ol><li> 그룹 서식지 적응 (1 일) : 같은 시간에 훈련을 실​​에 두 쥐를 넣어. 자신의 소비를 위해 챔버 내부에 약 20 씨 / 마우스를 놓습니다. 마우스는 20 분 동안 챔버 내에서 유지하고 자신의 집에 다시 넣을 수 있도록 허용케이지. </li><li> 개별 서식지 적응 (2 일) : 개별적으로 교육 실에 단계 3.1에서와 동일한 설정하지만, 장소 마우스. 그룹 및 개별 서식지 적응의 목적은 교육 실 및 기장 씨앗을 모두 잘 알고 쥐를 얻을 수 있습니다. </li><li> 앞다리 지배력의 결정 (이상 3 일 이상) : 아래 (그림 1D)를 직면하고있는 교육 실의 단일 슬릿면을 넣습니다. 씨앗 식품 트레이를 기입하십시오. 후드가 마우스에 씨앗 액세스하도록 훈련 챔버의 전방 벽에 트레이 누른다. 개별적으로 케이지에 마우스를 놓습니다. 그들은 음식 쟁반에있는 씨앗에 충분히 관심이 있다면, 그들은 내부의 종자를 얻을 수있는 슬릿을 경작한다. 그들은 그 씨앗을 선택하고이를 소비합니다. 다음의 기준을 모두 충족하는 경우 &#39;쉐이핑은&#39;완성 된 것으로 간주됩니다 : 1) 마우스는 20 분 내에 20에 도달하는 시도를 실시하고, 2) 70 % 이상에 도달는 P입니다하나의 앞다리와 erformed. </li></ol> 주의 사항 : <ol><li> 마우스가 챔버에 씨앗을 얻기 위해 혀를 사용하는 경우, 약간의 슬릿에서 다시 트레이를 이동합니다. 도달 거리의 증가는 씨앗을 얻기 위해 혀를 사용하여 마우스를 낙담하기 때문에 그것의 앞다리가 도달 용이하게한다. </li><li> 마우스가 일주일 이내에 형성 완료 할 수없는 경우, 실험에서 놓습니다. </li></ol> 4. 교육 (8 + 일) <ol><li> 아래 (그림 1E)를 직면 교육 실의 이중 슬릿면을 넣습니다. </li><li> 개별적으로 새장에 마우스를 놓습니다. (즉, 오른 손잡이 마우스, 마우스의 오른쪽에 슬릿을 사용) 선호하는 발에 해당하는 잔디에 음식 플랫폼에서 개별 씨앗을 넣어. </li><li> 마우스에 도달하는 행동을 관찰하고 다음과 같은 범주에 따라 점수 : <ol><li> 성공 : 마우스를 선호하는 발, 파지 및 R에 도달씨앗을 etrieves, 그 입에 공급한다. </li><li> 드롭 : 마우스를 선호하는 발에 도달 씨앗을 파악, 그러나 그것의 입에 넣기 전에 삭제합니다. </li><li> 페일 : 마우스 시드 향해 바람직한 앞발로 도달하지만 시드를 그리워 또는 지지판으로부터 떨어져 노크 하나. </li></ol></li><li> 하루 선호 사지 또는 (어떤 것이 든 먼저 오는 것) 20 분의 30에 도달 시도를 쥐를 훈련. </li><li> 훈련 후 다시 자신의 홈 케이지에 마우스를 놓고 매일 음식의 양을 제공합니다. </li></ol> 주의 사항 : <ol><li> 일부의 경우, 마우스는 음식 플랫폼에 배치 된 시드가없는 경우에도 도달한다. 이러한 도달는 &quot;인 - 헛된 도달&quot;로 간주되어 도달하는 시도의 총으로 계산되지 않습니다. &quot;에 - 헛된 도달&quot;을 억제하기 위해 기차 마우스는 다음 씨앗을하기 전에 다시 교육 실의 다른 쪽 끝으로 걸어. 유사한 전략은 쥐에 사용 된유사한 행동 작업 21의. 마우스는 때로는 씨의 존재 nonpreferred 발에 도달합니다. 이 도달 &#39;는 반대측에 도달&#39;로 간주하고 하나 도달의 총 수에 반영되지 않습니다. </li><li> ,주기 리듬의 변동에 의한 행동의 변화를 제한 마우스 정상 깨어있는 시간 동안, 하루 중 같은 시간에 모두 형성 및 교육 세션을 수행 할 수 있습니다. </li><li> 때문에 다른 트레이너 행동 변화를 방지하기 위해, 같은 사람이 실험을하는 동안 같은 쥐를 훈련해야합니다. </li><li> 마우스의 관심이 행동 테스트에 대한 중요합니다. 환경 교란을 최소화하기 위해 별도의 조용한 방에 쥐를 훈련. </li><li> 마우스가 30 개 이상으로 훈련 될 수는 매일 (예 : 50에 도달)에 도달. 도달하는 시도의 수를 증가시키는 것은 가능 동일한 트레이닝 세션 내 행동 개선을 검토 할 수있다. </li></ol> 5. DAT정량 교육 다음 마우스 동작을 정량화하는 방법에는 여러 가지가 있습니다. 두 개의 가장 똑 바른 앞으로 분석은 다음과 같습니다 : <ol><li> 성공률 = 백분율로 표시 총 도달 시도에 성공적으로 도달. 드롭 실패 비율은 같은 방법으로 그릴 수 있습니다. </li><li> 시간으로 나눈 성공한 시도의 성공 = 수의 속도는 분당 성공적으로 도달을 제시했다. 성공률 고원을 달성한다하더라도 대부분의 경우 성공의 속도가 지속적으로 증가. </li></ol>

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저자는 이익에 대한 갈등을 선언하지 않습니다.

형성 단계의 중요성 : 마우스는 새로운 환경 (21, 22)에서 훈련을위한 때문에 알 수없는 환경에서되는 증가 불안, 일반적으로 어렵다. 이 때문에, 성형의 목적은 훈련 챔버와 생쥐 익숙해이다 트레이너 (즉, 자신의 불안 수준을 감소), 및 작업 조건 (즉, 음식 소스로 시드를 식별하는). 성형의 또 다른 목표는 미래의 교육에 대한 개별 생쥐의 선호 사지를 결정?...

기전 학습과 기억을 이해하는 것은 신경 과학에서 가장 큰 문제 중 하나입니다. 이전에 배운 운동 능력의 보유는 모터 메모리 1로 간주되는 반면 모터 시스템, 관행에 새로운 모터 기술의 획득은 종종, 운동 학습으로 불린다. 새로운 모터 기술을 학습하는 것은 일반적으로 시간이 지남에 따라 원하는 모터 성능 개선에 반영되어 모터 기술이 완벽하거나 만족스럽게 일치되는 어느 지점까지. 대부분의 경우, 취득한 모터 메모리에서도 연습 부재에서 장시간 지속 할 수있다. 인간에서는, 양전자 방출 단층 촬영 (PET), 기능적 자기 공명 영상 (fMRI)를 이용한 뇌 영상 연구는 2-4 학습 운동 기능의 획득 단계 동안 일차 운동 피질 (M1) 액티비티 변경 및 M1 활성의 일시적인 간섭 기준을 도시 한 저주파 경 두개 자기 자극은 signi로 연결ficantly 모터 행동 개선 5의 유지를 방해. 이와 유사하게, 쥐의 앞다리 별 교육은 6 학습 운동 기능의 후반 단계에서 훈련 앞다리에 M1의 반대편에있는 C-FOS 활동과 시냅스 / 신경 세포의 비율이 모두 증가 예시, M1에 기능과 해부학 적 가소성을 유도한다. 또한, 유사한 교육 패러다임은 또한 쥐가 작업 7을 획득 한 후 감소 된 장기 증강 (LTP) 및 향상된 장기적인 우울증 (주)의 결과로, 계층에게 교육을 앞다리에 해당하는 반대측 M1의 2 / 3, 수평 연결을 강화한다. 이러한 변형은 시냅스 그러나 훈련되지 앞다리 또는 뒷다리 8에 대응 M1 피질 영역에서 관찰되지 않는다. M1이 행정을 통해 손상된 경우 또는, 앞다리 특정 모터 기술 9 극적인 결함이 있습니다. 모터 행동 연구의 대부분은 인간, 원숭이에서 수행되었지만의, 쥐 2-8,10-17는, 마우스는 그것의 강력한 유전학과 저렴한 비용으로 매력적인 모델 시스템이됩니다. 단일 펠릿에 도달 작업 : 여기서 우리는 앞다리 특정 모터 기술 학습 패러다임을 제시한다. 이 패러다임에서는, 마우스는 고정 된 위치, 양궁, 다트 던지기, 인간에서 촬영 농구 학습 유사한 동작에 위치 음식 펠릿 (기장 씨앗을) 파악하고 검색하는 좁은 슬릿을 통해 자신의 앞발을 확장하는 훈련을하고 있습니다. 이 도달하는 작업은 마우스와 쥐 (18) 사이 유사한 결과를 보여 이전의 쥐 연구에서 수정되었습니다. 두 광자 두개의 영상을 사용하여, 우리의 이전 작업이 훈련 기간 동안 시간에 돌기 쪽 (대부분의 흥분성 시냅스에 대한 시냅스 구조)의 역학을 따랐다. 우리는 하나의 훈련은 훈련 앞다리의 운동 피질의 반대측에있는 피라미드 신경 세포에 새로운 돌기 쪽의 급부상을 주도 것으로 나타났습니다. 에스같은 도달하는 작업의 ubsequent 훈련은 우선적으로 훈련이 19 일 종료 후에도 오랫동안 지속되는, 이러한 학습에 의한 척추를 안정화. 작업에 도달 직렬 실행 및 (파스타 취급 작업, 즉) 다른 앞다리 특정 모터 작업 과정에서 형성된 쪽이 20 클러스터되지 않은 반면 또한, 작업에 도달 반복하는 동안 등장 쪽은 수상 돌기를 따라 클러스터 경향이 있었다. 본 비디오에서 우리는 초기 음식 부족에서 형성에 단계적으로이 행동 패러다임의 설정을 설명하고, 모터 훈련. 우리는 또한이 패러다임 행동을 실행하는 과정에서 마우스의 일반적인 동작을 기술하는 방법과 이러한 동작은 분류 및 분석한다. 마지막으로, 우리는 학습 패러다임을 실천하기 위해 필요한 예방 조치 및 데이터 분석 중에 발생 될 수있는 문제에 대해 설명합니다.

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

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

에 도달하고 검색 개체가 앞다리에 정확하고 조정 된 모터의 움직임을 필요로합니다. 마우스를 반복적으로 파악하고 지속적인 훈련 후 음식의 특정 위치에 위치 보상 (정확성과 속도로 정의) 자신의 모터 성능이 시간이 지남에 따라 점진적으로 향상 및 고원를 검색하는 훈련을합니다. 이러한 도달 기술을 마스터하면, 그 또한 유지 보수는 지속적인 연습을 필요로하지 않습니다. 여기에서 우리는 쥐에서 통상의 지식을 가진 앞발의 움직임의 취득 및 유지 관리를 연구하는 단일 펠릿 도달하는 작업을 소개합니다. 이 비디오에서는, 우리는 먼저 일반적으로이 학습과 기억의 패러다임에서 발생하는 생쥐의 행동을 설명하고 이러한 행동을 분류하고 관찰 결과를 정량화하는 방법에 대해 설명합니다. 마우스 유전학과 결합하여,이 패러다임은 해부학 적 토대, 생리 학적 특성 및 학습과 기억의 분자 메커니즘을 탐구하는 행동 플랫폼으로 활용 될 수있다.

학습 곡선 : 모터 기술의 숙달은 종종 시간이 지남에 지속적인 연습이 필요합니다. 전형적인 평균 학습 곡선은 두 단계로 구성되어 성공률이 점차 향상되고 성공률 고원 (도 2c)에 도달하기 통합 위상 초기 획득 페이즈되는 동안. 다른 생쥐 고원 레벨에 도달하는 일이 다른 수를 취해, 개인의 학습 곡선은 일반적으로 보통 한처럼 매끈하지 않은; 개성적 쥐의 학습 곡...

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

지속적인 연습은 조정 움직임의 정밀도를 향상시킨다. 여기에서 우리는 생쥐의 학습과 앞다리의 메모리 기술을 평가하기 위해 설계된 단일 펠릿 도달하는 작업을 소개합니다.

마우스의 단일 펠릿 도달 작업을 통한 학습 연구 모터 기술

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

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Research

JoVE Journal

Behavior

20.5K 조회수.  University of California, Santa Cruz.  지속적인 연습은 조정 움직임의 정밀도를 향상시킨다. 여기에서 우리는 생쥐의 학습과 앞다리의 메모리 기술을 평가하기 위해 설계된 단일 펠릿 도달하는 작업을 소개합니다. 

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

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

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

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

허혈성 뇌졸중의 마우스 모델에서 감각 운동 피질 손상 후 보상 사지 사용과 운동 기능의 학습 행동 평가

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

연구

행동분석학

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

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

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

비트의 청각 장애를 폭로 : 감지 리듬 장애를 누르면 동기화 손가락 및 지각 타이밍 작업에

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

Performing Behavioral Tasks in Subjects with Intracranial Electrodes

Patients having stereo-electroencephalography (SEEG) electrode, subdural grid or depth electrode implants have a multitude of electrodes implanted in different areas of their brain for the localization of their seizure focus and eloquent areas. After implantation, the patient must remain in the hospital until the pathological area of brain is found and possibly resected. During this time, these patients offer a unique opportunity to the research community because any number of behavioral paradigms can be performed to uncover the neural correlates that guide behavior. Here we present a method for recording brain activity from intracranial implants as subjects perform a behavioral task designed to assess decision-making and reward encoding. All electrophysiological data from the intracranial electrodes are recorded during the behavioral task, allowing for the examination of the many brain areas involved in a single function at time scales relevant to behavior. Moreover, and unlike animal studies, human patients can learn a wide variety of behavioral tasks quickly, allowing for the ability to perform more than one task in the same subject or for performing controls. Despite the many advantages of this technique for understanding human brain function, there are also methodological limitations that we discuss, including environmental factors, analgesic effects, time constraints and recordings from diseased tissue. This method may be easily implemented by any institution that performs intracranial assessments; providing the opportunity to directly examine human brain function during behavior.

Patients implanted with intracranial electrodes provide a unique opportunity to record neurological data from multiple areas of the brain while the patient performs behavioral tasks. Here, we present a method of recording from implanted patients that can be reproducible at other institutions with access to this patient population.

두개 내 전극 피사체에 행동 작업 수행

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

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

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

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

모터 작업하는 동안 동시 운동 학적 및 EMG 모니터링과 감각 및 모터 뇌 영역의 기능 근적외선 분광법

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

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

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

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

숙련 된 앞다리가 쥐에서 작업을 도달하는 고정밀의 취득

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

Investigating Motor Skill Learning Processes with a Robotic Manipulandum

Skilled reaching tasks are commonly used in studies of motor skill learning and motor function under healthy and pathological conditions, but can be time-intensive and ambiguous to quantify beyond simple success rates. Here, we describe the training procedure for reach-and-pull tasks with ETH Pattus, a robotic platform for automated forelimb reaching training that records pulling and hand rotation movements in rats. Kinematic quantification of the performed pulling attempts reveals the presence of distinct temporal profiles of movement parameters such as pulling velocity, spatial variability of the pulling trajectory, deviation from midline, as well as pulling success. We show how minor adjustments in the training paradigm result in alterations in these parameters, revealing their relation to task difficulty, general motor function or skilled task execution. Combined with electrophysiological, pharmacological and optogenetic techniques, this paradigm can be used to explore the mechanisms underlying motor learning and memory formation, as well as loss and recovery of function (e.g. after stroke).

A paradigm is presented for training and analysis of an automated skilled reaching task in rats. Analysis of pulling attempts reveals distinct subprocesses of motor learning.

로봇 형 조작기와 모터 스킬 학습 과정 조사

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

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

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

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

인간의 운동 적응의 일반화를 평가 하는 분할 벨트 디딜 방 아를 사용 하 여

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

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

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

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

학습 및 생쥐에서 메모리의 조사에 대 한 새로운 개체 인식 테스트

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

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

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

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

가상 현실을 사용 하 여 다른 한 손으로에서 모터 기술 지식을 전송 하

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

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

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

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

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

"모터" 암시적 모터 시퀀스 학습: 발 스텝 직렬 반응 시간 작업

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