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Behavioral Assessment of Manual Dexterity in Non-Human Primates

The corticospinal (CS) tract is the anatomical support of the exquisite motor ability to skillfully manipulate small objects, a prerogative mainly of ...

University of Fribourg

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The nonhuman primate model is suitable to study mechanisms of functional recovery following lesion of the cerebral cortex (motor cortex), on which therapeutic strategies can be tested. To interpret behavioral data (time course and extent of functional recovery), it is crucial to monitor the properties of the experimental cortical lesion, induced by infusion of the excitotoxin ibotenic acid. In two adult macaque monkeys, ibotenic acid infusions produced a restricted, permanent lesion of the motor cortex. In one monkey, the lesion was monitored over 3.5 weeks, combining laser speckle imaging (LSI) as metabolic readout (cerebral blood flow) and anatomical assessment with magnetic resonance imaging (T2-weighted MRI). The cerebral blood flow, measured online during subsequent injections of the ibotenic acid in the motor cortex, exhibited a dramatic increase, still present after one week, in parallel to a MRI hypersignal. After 3.5 weeks, the cerebral blood flow was strongly reduced (below reference level) and the hypersignal disappeared from the MRI scan, although the lesion was permanent as histologically assessed post-mortem. The MRI data were similar in the second monkey. Our experiments suggest that LSI and MRI, although they reflect different features, vary in parallel during a few weeks following an excitotoxic cortical lesion.

Follow-up of cortical activity and structure after lesion with laser speckle imaging and magnetic resonance imaging in nonhuman primates.

Le mod&#xE8;le de primate non humain est apte &#xE0; &#xE9;tudier les m&#xE9;canismes de r&#xE9;cup&#xE9;ration fonctionnelle apr&#xE8;s l&#xE9;sion du cortex c&#xE9;r&#xE9;bral (cortex moteur), sur lequel les strat&#xE9;gies th&#xE9;rapeutiques peuvent &#xEA;tre test&#xE9;s. Pour interpr&#xE9;ter les donn&#xE9;es comportementales (&#xE9;volution dans le temps et l&#x26;#39;ampleur de la r&#xE9;cup&#xE9;ration fonctionnelle), il est essentiel de contr&#xF4;ler les propri&#xE9;t&#xE9;s de la l&#xE9;sion exp&#xE9;rimentale corticale, induites par la perfusion de l&#x26;#39;acide ibot&#xE9;nique excitotoxine. Dans deux singes macaques adultes, les perfusions d&#x26;#39;acide ibot&#xE9;nique produit un nombre restreint, une l&#xE9;sion permanente du cortex moteur. Dans un singe, la l&#xE9;sion a &#xE9;t&#xE9; suivie de plus de 3,5 semaines, combinant l&#x26;#39;imagerie laser speckle (LSI) en tant que lecture m&#xE9;tabolique (d&#xE9;bit sanguin c&#xE9;r&#xE9;bral) et de l&#x26;#39;&#xE9;valuation anatomique avec l&#x26;#39;imagerie par r&#xE9;sonance magn&#xE9;tique (IRM pond&#xE9;r&#xE9;e en T2). Le d&#xE9;bit sanguin c&#xE9;r&#xE9;bral, mesur&#xE9;e en ligne lors des injections ult&#xE9;rieures de l&#x26;#39;acide ibot&#xE9;nique dans le cortex moteur, pr&#xE9;sentaient une augmentation spectaculaire, toujours pr&#xE9;sent apr&#xE8;s une semaine, en parall&#xE8;le &#xE0; un hypersignal IRM. Apr&#xE8;s 3,5 semaines, le d&#xE9;bit sanguin c&#xE9;r&#xE9;bral a &#xE9;t&#xE9; fortement r&#xE9;duite (en dessous du niveau de r&#xE9;f&#xE9;rence) et l&#x26;#39;hypersignal disparu de l&#x26;#39;IRM, bien que la l&#xE9;sion &#xE9;tait permanent histologiquement &#xE9;valu&#xE9;s post-mortem. Les donn&#xE9;es de l&#x26;#39;IRM &#xE9;taient similaires dans le deuxi&#xE8;me singe. Nos exp&#xE9;riences sugg&#xE8;rent que LSI et de l&#x26;#39;IRM, m&#xEA;me si elles refl&#xE8;tent des caract&#xE9;ristiques diff&#xE9;rentes, varient en parall&#xE8;le pendant quelques semaines apr&#xE8;s une l&#xE9;sion excitotoxique corticale.

Suivi de l&#x26;#39;activit&#xE9; corticale et la structure Apr&#xE8;s l&#xE9;sion avec laser speckle imagerie et l&#x26;#39;imagerie par r&#xE9;sonance magn&#xE9;tique chez les primates

Das nichtmenschlichen Primaten-Modell eignet sich Mechanismen der funktionellen Erholung nach L&auml;sion der Gro&szlig;hirnrinde (motorischen Kortex), zu studieren, auf welche therapeutischen Strategien getestet werden k&ouml;nnen. Verhaltensdaten (zeitlicher Verlauf und das Ausma&szlig; der funktionellen Erholung) zu interpretieren, ist es entscheidend, die Eigenschaften der experimentellen kortikale L&auml;sion, induziert durch Infusion von Excitotoxin-Ibotens&auml;ure zu &uuml;berwachen. Ibotenic S&auml;ure-Infusionen produzierte zwei Erwachsenen Makaken eine eingeschr&auml;nkte, permanente L&auml;sion des den motorischen Kortex. In ein Affe wurde die L&auml;sion &uuml;ber 3,5 Wochen &uuml;berwacht Kombination von Laser-Speckle-imaging (LSI) als metabolische auslesen (Hirndurchblutung) und anatomischen Beurteilung mit Magnetresonanz-Bildgebung (MRI-T2-gewichtet). Die Hirndurchblutung gemessen online w&auml;hrend der anschlie&szlig;enden Injektionen von Ibotens&auml;ure in den motorischen Kortex, stellte einen dramatischen Anstieg, nach einer Woche, parallel zu einem MRI-Hypersignal noch vorhanden. Nach 3,5 Wochen stark reduzierte sich der Hirndurchblutung (unter Referenzniveau) und die Hypersignal verschwand aus der MRI Scan, obwohl die L&auml;sion permanent als Post-Mortem-histologisch beurteilt wurde. Die MRI-Daten wurden in der zweiten Affen &auml;hnlich. Unsere Experimente deuten darauf hin, dass LSI und MRT, obwohl sie unterschiedliche Funktionen spiegeln parallel in ein paar Wochen nach eine excitotoxischem kortikale L&auml;sion variieren.

Follow-up der kortikale Aktivit&auml;t und Struktur nach L&auml;sion mit Laser speckle-Bildgebung und Magnetresonanz-Bildgebung in nicht-menschlichen Primaten.

Il modello nonhuman primate &egrave; adatto per studiare i meccanismi di recupero funzionale dopo lesione della corteccia cerebrale (corteccia motoria), su quali strategie terapeutiche possono essere testati. Per interpretare i dati comportamentali (corso a tempo e misura di recupero funzionale), &egrave; fondamentale per monitorare le propriet&agrave; della lesione corticale sperimentale, indotta da infusione di acido ibotenico excitotoxin. Due scimmie Macaco adulte, infusioni di acido ibotenico produsse una lesione permanente, ristretta della corteccia motoria. In una scimmia, la lesione &egrave; stata monitorata per 3,5 settimane, combinando speckle laser imaging (LSI) come lettura metabolica (flusso ematico cerebrale) e anatomico valutazione con risonanza magnetica (RM T2-pesata). Il flusso sanguigno cerebrale, misurato online durante successive iniezioni di acido ibotenico nella corteccia motoria, esibito un aumento drammatico, ancora presente dopo una settimana, in parallelo a un aumento di MRI. Dopo settimane di 3,5, il flusso ematico cerebrale &egrave; stata fortemente ridotta (sotto il livello di riferimento) e l&#39;aumento &egrave; scomparso dalla scansione MRI, anche se la lesione &egrave; permanente come valutato istologicamente post-mortem. I dati di MRI erano simili la seconda scimmia. Nostri esperimenti suggeriscono che LSI e MRI, sebbene essi riflettono caratteristiche differenti, variare in parallelo durante alcune settimane dopo una lesione corticale excitotoxic.

Follow-up di attivit&agrave; corticale e la struttura dopo la lesione con il laser speckle imaging e la risonanza magnetica in nonhuman primates.

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Nonhuman &#xC601;&#xC7A5;&#xB958; &#xBAA8;&#xB378;&#xC740; &#xC5B4;&#xB5A4; &#xCE58;&#xB8CC; &#xC804;&#xB7B5;&#xC744; &#xD14C;&#xC2A4;&#xD2B8;&#xD560; &#xC218;&#xC5D0; &#xB530;&#xB77C; &#xB300;&#xB1CC; &#xD53C; &#xC9C8; (&#xBAA8;&#xD130; &#xD53C; &#xC9C8;)&#xC758; &#xBCD1; &#xBCC0; &#xAE30;&#xB2A5; &#xD68C;&#xBCF5;&#xC758; &#xBA54;&#xCEE4;&#xB2C8;&#xC998; &#xC5F0;&#xAD6C;&#xC5D0; &#xC801;&#xD569; &#xD569;&#xB2C8;&#xB2E4;. (&#xC2DC;&#xAC04; &#xCF54;&#xC2A4;&#xC640; &#xAE30;&#xB2A5;&#xC801; &#xD68C;&#xBCF5;&#xC758; &#xBC94;&#xC704;) &#xD589;&#xB3D9; &#xB370;&#xC774;&#xD130;&#xB97C; &#xD574;&#xC11D; &#xD558;&#xB294; &#xC2E4;&#xD5D8; &#xB300;&#xB1CC; &#xD53C; &#xC9C8;&#xC758; &#xBCD1; &#xBCC0;, excitotoxin ibotenic &#xC0B0;&#xC758; &#xC8FC;&#xC785;&#xC5D0; &#xC758;&#xD574; &#xC720;&#xB3C4; &#xB41C;&#xC758; &#xC18D;&#xC131;&#xC744; &#xBAA8;&#xB2C8;&#xD130;&#xB9C1; &#xD558;&#xB824;&#xBA74;&#xC774; &#xACB0;&#xC815;&#xC801; &#xC774;&#xB2E4;. &#xB450; &#xC131;&#xC778; &#xC9E7;&#xC740; &#xAF2C;&#xB9AC; &#xC6D0;&#xC22D;&#xC774; &#xC6D0;&#xC22D;&#xC774;&#xC5D0; ibotenic &#xC0B0; &#xD63C;&#xD569; &#xC0DD;&#xC0B0; &#xBAA8;&#xD130; &#xD53C; &#xC9C8;&#xC758; &#xC81C;&#xD55C;, &#xC601;&#xAD6C; &#xBCD1; &#xBCC0;. &#xD55C; &#xC6D0;&#xC22D;&#xC774;&#xC5D0; &#xBCD1; &#xBCC0;&#xC740; 3.5 &#xC8FC; &#xB3D9;&#xC548; &#xB808;&#xC774;&#xC800; &#xBC18;&#xC810; (LSI) &#xC774;&#xBBF8;&#xC9D5; &#xACB0;&#xD569;&#xC73C;&#xB85C; &#xBAA8;&#xB2C8;&#xD130;&#xB9C1; &#xB300;&#xC0AC; &#xD310;&#xB3C5; (&#xB300;&#xB1CC; &#xD608; &#xB958;) &#xBC0F; &#xC790;&#xAE30; &#xACF5;&#xBA85; &#xC601;&#xC0C1; (MRI t2&#xAC00; &#xC911;)&#xC640; &#xD574; &#xBD80; &#xD559;&#xC801; &#xD3C9;&#xAC00;. &#xBAA8;&#xD130; &#xD53C; &#xC9C8;&#xC5D0; ibotenic &#xC0B0;&#xC758; &#xD6C4;&#xC18D; &#xC8FC;&#xC0AC; &#xD558;&#xB294; &#xB3D9;&#xC548; &#xC628;&#xB77C;&#xC778; &#xCE21;&#xC815; &#xB300;&#xB1CC; &#xD608; MRI hypersignal &#xB3D9;&#xC2DC;&#xC5D0; 1 &#xC8FC;&#xC77C; &#xD6C4; &#xC5EC;&#xC804;&#xD788; &#xC874;&#xC7AC; &#xADF9;&#xC801;&#xC778; &#xC99D;&#xAC00; &#xC804;&#xC2DC;. 3.5 &#xC8FC; &#xD6C4; &#xB300;&#xB1CC; &#xD608; &#xB958; &#xB7C9; (&#xC544;&#xB798; &#xCC38;&#xC870; &#xC218;&#xC900;) &#xAC15;&#xB825; &#xD558; &#xAC8C; &#xAC10;&#xC18C; &#xD588;&#xB2E4; &#xD558; &#xACE0; &#xBCD1; &#xBCC0;&#xC740; &#xC601;&#xAD6C;&#xC801;&#xC778; &#xC870;&#xC9C1;&#xD559; &#xD3C9;&#xAC00; &#xC0AC;&#xD6C4;&#xB85C;&#xB294; hypersignal MRI &#xC2A4;&#xCE94;&#xC5D0;&#xC11C; &#xC0AC;&#xB77C;&#xC84C;&#xB2E4;. MRI &#xB370;&#xC774;&#xD130; &#xB450; &#xBC88;&#xC9F8; &#xC6D0;&#xC22D;&#xC774;&#xC5D0;&#xC11C; &#xC720;&#xC0AC; &#xD588;&#xB2E4;. &#xC6B0;&#xB9AC;&#xC758; &#xC2E4;&#xD5D8; &#xC81C;&#xC548; &#xD558;&#xB294; LSI&#xC640; MRI, &#xD558;&#xC9C0;&#xB9CC; &#xADF8;&#xB4E4;&#xC740; &#xC11C;&#xB85C; &#xB2E4;&#xB978; &#xD2B9;&#xC9D5;&#xC744; &#xBC18;&#xC601; &#xB2E4;&#xC591; &#xBCD1;&#xB82C;&#xB85C; excitotoxic &#xB300;&#xB1CC; &#xD53C; &#xC9C8;&#xC758; &#xBCD1; &#xBCC0; &#xB2E4;&#xC74C; &#xBA87; &#xC8FC; &#xB3D9;&#xC548;.

&#xB300;&#xB1CC; &#xD53C; &#xC9C8;&#xC758; &#xD65C;&#xB3D9;&#xACFC; &#xAD6C;&#xC870; &#xB808;&#xC774;&#xC800;&#xB85C; &#xBCD1; &#xBCC0; &#xBC18;&#xC810; &#xC774;&#xBBF8;&#xC9D5; &#xBC0F; nonhuman &#xC601;&#xC7A5;&#xB958;&#xC5D0;&#xC11C; &#xC790;&#xAE30; &#xACF5;&#xBA85; &#xC601;&#xC0C1; &#xD6C4;&#xC758; &#xD6C4;&#xC18D;.

El modelo de primates no humanos es adecuado para estudiar los mecanismos de recuperaci&#xF3;n funcional tras la lesi&#xF3;n de la corteza cerebral (corteza motora), en el que las estrategias terap&#xE9;uticas se pueden probar. Para interpretar los datos de comportamiento (evoluci&#xF3;n en el tiempo y el grado de recuperaci&#xF3;n funcional), es crucial para controlar las propiedades de la lesi&#xF3;n cortical experimental, inducida por la infusi&#xF3;n de &#xE1;cido ibot&#xE9;nico excitotoxina. En dos monos macacos adultos, las infusiones de &#xE1;cido ibot&#xE9;nico produce una lesi&#xF3;n restringida y permanente de la corteza motora. En uno de los monos, la lesi&#xF3;n fue supervisado m&#xE1;s de 3,5 semanas, la combinaci&#xF3;n de l&#xE1;ser de speckle (LSI) como lectura metab&#xF3;lica (el flujo sangu&#xED;neo cerebral) y la evaluaci&#xF3;n anat&#xF3;mica con resonancia magn&#xE9;tica (RM ponderada en T2). El flujo sangu&#xED;neo cerebral, medida en l&#xED;nea durante las siguientes inyecciones de &#xE1;cido ibot&#xE9;nico en la corteza motora, mostraron un aumento dram&#xE1;tico, todav&#xED;a est&#xE1; presente despu&#xE9;s de una semana, en paralelo a una hiperse&#xF1;al de resonancia magn&#xE9;tica. Despu&#xE9;s de 3,5 semanas, el flujo sangu&#xED;neo cerebral se redujo considerablemente (por debajo del nivel de referencia) y la hiperse&#xF1;al desaparecido de la resonancia magn&#xE9;tica, aunque la lesi&#xF3;n fue evaluada histol&#xF3;gicamente permanente como post-mortem. Los datos de resonancia magn&#xE9;tica fueron similares en el segundo mono. Nuestros experimentos sugieren que la LSI y la RM, a pesar de que reflejan diferentes caracter&#xED;sticas, var&#xED;an en paralelo durante un par de semanas despu&#xE9;s de una lesi&#xF3;n cortical excitotoxicidad.

El seguimiento de la actividad cortical y la estructura despu&#xE9;s de la lesi&#xF3;n con l&#xE1;ser speckle y la resonancia magn&#xE9;tica en primates no humanos

Anne- Dominique Gindrat

Department of Medicine

University of Fribourg

Behavioral Assessment of Manual Dexterity in Non-Human Primates

Anne- Dominique Gindrat

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University of Fribourg

Behavioral Assessment of Manual Dexterity in Non-Human Primates

Department of Medicine