Nós gostaríamos de agradecer o financiamento da Missão Connect, um projeto de Fundação TIRR (CES e ZZK), a Fundação Neilsen Craig (CES) e NSF graduação Bolsa de Investigação (Grant #: 2011112479 para SAG).

Todos os procedimentos com animais foram realizados de acordo com protocolos aprovados com o IACUC interna na Universidade do Texas em Austin e sob Institutos Nacionais de Saúde (NIH) diretrizes. Animais utilizados neste estudo teve uma contusão C3/C4 lateral usando um Infinito Horizon pêndulo, ou um modelo hemissecção laterais C3/C4 e esses métodos podem ser aplicados de forma mais ampla a outros modelos 18. Sugerimos que os investigadores testar os animais durante 2 semanas antes da lesão, a 3 dias após a lesão e regularmente (por exemplo, semanalmente) durante a duração do estudo. Ao realizar testes comportamentais em animais de pós cirúrgico, especialmente em cirurgia três dias post, os cuidados devem ser tomados para que os animais tenham recuperado o suficiente da cirurgia e que os procedimentos de testes comportamentais não causam dor ou estresse adicional aos animais. Em geral, 2-3 semanas de tratamento e pré-teste pode ser necessário antes da cirurgia. Isso envolve o animal confortável para o ambiente de teste por lidar com eles de uma forma semelhante à forma como eles serão tratados durante os testes, bem como permitindo que o animal se movimentar livremente na superfície do teste. Também é importante para obter o animal utilizado para a ser realizada, o que pode ser feito movendo-se o animal na e perto da superfície de teste com movimentos não-directos para aclimatar os animais ao manuseamento. É também importante para relaxar os animais no início e entre as sessões de teste. Para relaxar os animais, mantenha o animal em uma mesa em uma posição tendo membro anterior apenas, em uma posição de &quot;carrinho de mão&quot; e saltar o animal delicadamente sobre a mesa permitindo que os membros anteriores para tocar a superfície. Isto ensina os animais a sentir abaixo-los para uma superfície estável e é um passo importante e necessário no procedimento, pois garante que os animais estão relaxados antes do início dos testes. 1. Membro Anterior Teste Passo alternância <ol><li> Resumo do Teste: Coloque os animais com as duas patas dianteiras tocando a mesa para determinar se eles alternam o uso de suas patas dianteiras. Mova o rato para a frente, mudando seu centro de gravidade, o que os obriga a etapa. Este teste é repetido quatro vezes com cada animal, e se a capacidade dos animais mostra a alternar a, ou maior do que 75%, é considerado para ser um alternador. Esta é uma tarefa de movimento forçado, para que os animais que são considerados não-alternadores vai pisar repetidamente com o mesmo membro anterior. </li><li> Segure um animal em uma mesa em uma posição de suporte de peso só de membro anterior, em uma posição de &quot;carrinho de mão&quot; com o seu corpo em cerca de 90 ° da tabela. </li><li> Uma vez que o animal está relaxado, empurre o animal para a frente para se mover ao longo da superfície da mesa. </li><li> Determinar e registar se os substitutos de rato de usar as patas dianteiras enquanto se move através da superfície. </li><li> Observe e registre o membro anterior que iniciou o movimento e se o animal pode alternar ou não on membro anterior Step-Alternância Pontuação Teste Folha (fornecido). </li><li> Repita este teste pelo menos duas vezes, mantendo o animal com uma mão (direita ou esquerda). Repetir, pelo menos, mais duas vezes, mantendo o animal no outro lado. </li><li> Se os ratos mostraram esta capacidade, passo a alternância pode ser testada de novo com a introdução de uma espera de 5 segundos após a primeira etapa para determinar se o padrão de alternância permanece depois de um atraso. Observe os resultados e registro na folha de pontuação. </li><li> Este teste pode ser usado diariamente, e recomenda-se que os animais ser testado pelo menos semanalmente para um experimento de medidas repetidas. </li></ol> Nota: É importante a alternar a posição da mão do experimentador, uma vez que podem afectar o comportamento de alternância dos animais de teste. A súmula Passo alternância fornecido pode ser usado para observar posição pata e usar durante a pisar. Apesar de não ter incorporado esses dados em nosso sistema de pontuação atualmente (só temosestado alternância usados ​​para agrupar os animais lesados ​​no presente estudo), os usuários podem facilmente incluir dados de posição pata como parte da análise de acordo com o projeto específico. 2. Teste Instabilidade Postural <ol><li> Resumo do teste: Para este teste comportamental, segure os ratos em uma posição semelhante como para o teste de alternância membro anterior, no entanto, cada membro anterior deve ser testada individualmente. A mesa deve ser coberta com uma lixa (n º 220) para evitar o deslize, apoiando, ou arrastando os membros anteriores durante o teste. <ol><li> Neste teste, a distância que leva para que o animal dá um passo com a pata dianteira a ser examinado para recuperar o seu equilíbrio será gravado. </li><li> Animais num grupo de estudo deverá ser aproximadamente o mesmo peso, tamanho e idade como grandes diferenças no peso corporal pode resultar na variação da distância da linha de base necessária para manter o centro de gravidade para um determinado animal 19. Um grupo sham deve serincluído ao usar PIT para verificar se as mudanças no comportamento são devidos à regeneração ou recuperação, em vez de idade e ganho de peso. </li></ol></li><li> Segure um animal em uma mesa em uma posição confortável e permitir que ambos os membros anteriores para chegar à superfície, o animal deve estar confortavelmente em uma posição de &quot;carrinho de mão&quot; com o seu corpo em cerca de 90 ° da tabela. Note-se que é importante para manter o animal numa posição mais vertical. Isto vai permitir que uma distância mais consistentes necessários para desencadear um passo para recuperar o centro de gravidade. </li><li> Levemente conter um membro anterior contra o dorso do animal e alinhar o nariz do rato com a linha de zero como visto de cima. </li><li> Mova o rato para a frente. Isso vai mudar o centro de gravidade do animal de frente estimulando o animal a passo para recuperar o seu equilíbrio. </li><li> Gravar a nova posição do nariz, após as etapas de ratos duas vezes e utilizar a média destas duas etapas, conforme a distância necessária para desencadear uma etapa. </li><li> Teste cada forelimb independentemente de 5x, trazendo o animal de volta para a posição 0 e verificar que o animal continua a ser relaxado nas mãos do experimentador antes de continuar a garantir resultados consistentes. </li><li> Registro no Teste de instabilidade postural (PIT) Pontuação Folha, fornecido. Este teste pode ser realizado diariamente, e recomenda-se que os animais são testados pelo menos semanalmente durante a duração da experiência. </li></ol> 3. Teste Pasta Manipulação <ol><li> Resumo do Teste: Use este teste para determinar o tempo que leva para comer um pedaço de massa e da preferência pata durante uma sessão de comer macarrão. Neste teste, use fios de 4,0 centímetros de massa seca (espaguete fino, diâmetro de ~ 1,6 mm). O teste deve ser administrado aproximadamente ao mesmo tempo em cada dia de teste. Roedores geralmente comer massas secas rapidamente, no entanto, 4-6 horas de abstinência de alimentos é recomendado antes de testar se isso não ocorrer. </li><li> Medições da linha de base devem ser adquiridos de 1-2 semanas antesa lesão. Antes da gravação da linha de base, os ratos devem receber o mesmo tipo de massa em sua gaiola para prepará-los para o teste. Em seguida, permitir que os ratos a comer macarrão em uma câmara de testes e registrar a hora de comer macarrão. Pedaços de massa deve ser colocada perto da frente da câmara de testes, onde o uso dos membros anteriores pode ser observado facilmente. Cada sessão de comer macarrão deve incluir comer pelo menos três pedaços de massa. Os ratos são considerados proficientes em comer macarrão se o seu tempo de comer massas é consistente por pelo menos 3 dias. </li><li> Depois de treinar os ratos para comer macarrão de forma consistente na câmara de teste, colocar ratos em câmaras de gravação. </li><li> Coloque pedaços de massa no chão, perto da frente da câmara de testes de tempo e registro para comer um pedaço de massa, membros dianteiros usados, e as posições dos membros anteriores, como se vê na súmula Pasta Handling. </li><li> Este teste pode ser realizado diariamente, mas recomenda-se a realizá-lo semanalmente, respeitando o peso dos animais como to não excesso de alimentar os animais. </li></ol> Nota: A folha de pontuação Pasta Handling oferece espaço para gravar a hora de comer massas e uso da pata, semelhante aos dados incluídos neste estudo. Incluímos também áreas para gravar detalhes adicionais de uso pata durante uma sessão de comer massas, tais como a posição da pata.

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Não há conflitos de interesse declarados.

Cervical lesão medular (CSCI) pode resultar em lesões que alteram devastadores e de vida em pacientes. Há um certo número de modelos de lesão da medula espinal cervical desenvolvidas em roedores, que são usados ​​para estudar a plasticidade dos substratos neurais e agentes terapêuticos. Desenvolver sensível, eficaz, reprodutível e fácil de usar testes comportamentais para avaliar os déficits funcionais e recuperação após CSCI é uma meta importante. Aqui, descrevemos em detalhes o uso de três desses testes comportamentais: alternância membro, instabilidade postural e manipulação de massas. Lesão da medula espinal em roedores, como na população humana, é uma lesão heterogénea. Uma lesão muito semelhante pode induzir uma variedade de défices comportamentais. Portanto, é importante para determinar a gravidade das lesões em animais lesionados. Descobrimos que a tarefa alternância membro é uma maneira muito eficaz de determinar se o lado contralesional está danificado depois de uma lesão unilateral (hemissecção ou contTipo usion ferimento) para a medula espinhal cervical 19. Dados do nosso grupo mostraram que a utilização de esta tarefa de alternação membro pode determinar a gravidade da lesão na primeira semana após a lesão. Além disso, os animais mais gravemente feridos (não-alternadores) tinha um perfil de recuperação significativamente diferente quando comparada com os alternadores (utilizando a escala motora dos membros anteriores). Portanto, a tarefa de alternação membro é extremamente útil agrupando os ratos lesionados em alternadores e não-alternadores, particularmente se o estudo inclui o tratamento crónico para garantir que há uma distribuição igual da gravidade da lesão de cada grupo de tratamento. Recomenda-se que o teste de membro anterior-alternância ser utilizado em combinação com outras tarefas que podem examinar o uso de membros posteriores dos animais (tais como a escala de membro anterior locomotora ou o teste de preferência pata cilindro). Ao administrar este teste, é imperativo que o experimentador realizar o ensaio, o mesmo número de vezescom cada mão (por exemplo, duas vezes com a mão esquerda e duas vezes com a direita) para minimizar o efeito da posição da mão experimentador sobre o comportamento dos ratos. Este teste só é eficaz se o animal está relaxado nas mãos do experimentador, as 2-3 semanas de manipulação sugeridas devem pagar relaxamento. Além disso, uma vez que o animal está relaxado, o experimentador deve segurar o animal em cerca de 90 ° em uma posição de carrinho de mão para evitar a variação dentro do animal. O teste-membro anterior alternância também pode oferecer subsídios para conexões neurais cross-espinhal quando os animais são incapazes de entrar individualmente com uma pata, mas são capazes de executar uma tarefa de alternância. Para locomoção quadrúpedes normal em animais tais como ratos, várias regiões do cérebro, bem como geradores de padrão centrais locais (CPGs) ao longo do comprimento da espinal-medula estão envolvidos. Especificamente para a pata dianteira movimento rítmico, os segmentos da coluna vertebral cervical, C3-C6 são considerados importantes 22. Anteriormente, descridiferenças anatômicas entre alternadores cama e não alternadores em animais lesados ​​(um hemissecção lateral na C3/C4 foi realizada) e encontraram mais danos à coluna dorsal contralesional e trato corticoespinhal em animais não alternando 18. Pensa-se que para o movimento dos membros anteriores, gerador de padrão rítmico está presente em cada nível do segmento hemi cervical e que as conexões inibidoras cross-medula são responsáveis ​​pela alternância 23. Nossos achados anatômicos anteriores também implica que os danos para o lado contralesional da medula espinhal podem causar perturbações à saída do motor rítmico (como alternância), enquanto que se o contralesional da medula espinhal é mais intacto, as saídas motoras rítmicas são mais propensos a funcionar normalmente. Não observamos danos significativos para qualquer porção ventral medial contralesional dos cabos e, portanto, que a análise não foi realizada. O teste de instabilidade postural descrito aqui é uma versão<html> teste útil y porque ele pode detectar alterações em ambos os membros anteriores (ipsi-e contralesional) causada por uma lesão unilateral. É importante notar que este teste deve ser administrada apenas quando o animal está relaxado nas mãos do experimentador. Em nossa experiência, isso pode levar manejo diário dos animais para 2-3 semanas. Uma vez que o experimentador e o animal é confortável, este teste é muito sensível e pode ser utilizado para obter os dados de deslocamento altamente consistentes para cada membro anterior. Se o animal é tensa, o experimentador pode segurar cuidadosamente o animal e movê-los para cima e para baixo, de fora para cima da mesa até que o animal é confortável e entende que a mesa é um local seguro. Uma vez que o animal é relaxada, é importante para manter os animais em condições carrinho de mão em cerca de 90 ° para obter resultados consistentes. Este teste é fácil de administrar e fornece uma visão para além de outros testes comportamentais, fornecendo informações sobre a compensação e déficit com uma tarefa simples. t &quot;&gt; Ratos prontamente comer massas secas após o treino na frente da câmera. Portanto, a manipulação de massas é um teste relativamente fácil de administrar. Neste estudo, nós estávamos gravando e usando dados de uso do membro (esquerda, direita ou ambos) e tempo para comer massas só. Uma análise mais detalhada, incluindo ajustes pata durante comer massas tem sido descrita anteriormente em animais com lesões, como lesões isquêmicas unilaterais e unilateral do estriado 20,21,24 depleção de dopamina. Portanto, é possível desenvolver e usar um mais . análise de sensibilidade do teste comer macarrão após CSCI Foram incluídos posição pata na folha de pontuação, pois isso pode revelar lateralidade ou habilidade com cada mão Além disso, estamos observando a aderência de cada pata;. alguns animais descansar sua pata em um dos lados a massa, usando, possivelmente, como um suporte, em vez de agarrar a massa durante a alimentação. Se os animais são hesitantes em comer massa, uma etapa de privação de alimento pode ser introduzido para o protocolo, antes do teste.

Cervical lesão medular (CSCI) é a forma mais prevalente de SCI em pacientes, o que representa cerca de 62% de todos os SIC ( <a href="http://www.spinalcord.uab.edu" target="_blank">http://www.spinalcord.uab.edu</a> ). Lesões na medula espinhal cervical pode resultar em deficiências nas extremidades superiores, bem como a respiração. Um estudo recente em doentes com CsCl sugere que a função total ou parcial do braço e / ou da mão é considerada uma grande prioridade 1. Portanto, o desenvolvimento de modelos CSCI e ensaios comportamentais associados que são fáceis, sensível e confiável para uso é um objetivo importante. Existem vários testes comportamentais úteis para avaliar a função do membro torácico após CSCI em roedores 1-17, no entanto, muitos desses testes são difíceis de usar e requerem equipamento especializado. Testes de manuseio de massas têm sido desenvolvidos por outros grupos de 18,19, mas estes testes exigem que os animais ser filmado em gaiolas específicas alimentares massas, o que requer um longoperíodo de treino, enquanto que o método propomos pode ser realizada em gaiola de origem dos animais. Testes de pasta anteriormente descritos exigem tempo de análise significativa e frequentemente o software caro, ao contrário do ensaio descrito aqui. O objectivo do nosso método consiste em desenvolver e utilizar testes comportamentais que são fáceis de usar, fiável, e não requer equipamento caro. Especificamente, o teste passo a alternância membro anterior descrito aqui permite aos pesquisadores estimar volume da lesão logo após a lesão, proporcionando um meio para criar grupos de tratamento equivalentes antes de um tratamento crônico é administrada. Neste estudo, descrevemos detalhadamente três novos testes comportamentais: (1) membro anterior passo a alternância (2), instabilidade postural, e (3) de manipulação de massas. Determinar os testes comportamentais direito de usar pode ser difícil. Na verdade, sentimos que ninguém teste comportamental pode avaliar o funcionamento dos membros anteriores de forma adequada. Portanto, sugerimos o uso de uma combinação de alguns testes comportamentais para assfunção membro anterior ess após SCI. Categoricamente falando, deve-se usar uma tarefa de campo aberto tipo locomotor (por exemplo, membro anterior escala locomotora, cilindro), onde os animais são avaliados com o uso de seus membros anteriores durante a locomoção normal, e um teste específico de tarefas, onde os animais são convidados a executar uma tarefa específica envolvendo o uso de seus membros anteriores (por exemplo, comer massas, instabilidade postural, força de preensão, etc.) Os testes comportamentais descritos aqui em detalhes são úteis para determinar a gravidade da lesão em ~ uma semana após lesão (membro anterior passo a alternância, a instabilidade postural, manipulação de massas), os efeitos de uma lesão unilateral no membro anterior contralesional (membro anterior passo a alternância, a instabilidade postural ) e movimento motora fina dos membros anteriores (manipulação de massas). Conhecendo a gravidade e os efeitos da lesão também utilizada pode ditar os testes de comportamento. Se os movimentos motoras finas do pulso não são possíveis após a lesão, através de um teste que mede e quantifs do uso de membro anterior patas é inapropriada. Por exemplo, muitos dos testes de manuseio de massas anteriormente descritos olhar mais profundo sobre os movimentos individuais de dígitos, no entanto, encontramos com a gravidade ea localização da lesão nossa, isso era irrelevante e, em vez observadas diferenças na colocação geral do membro. Os investigadores podem ser tentados para realizar vários testes comportamentais e utilizar uma amostra deles para demonstração com base nos resultados, no entanto, recomenda-se que para cada modelo experimental, sendo usado um estudo piloto é realizada para determinar testes comportamentais apropriadas para a lesão. Portanto, é importante notar que o utilizador deve ter pelo menos algum conhecimento anterior do tipo e extensão do défice de um tipo de lesão em particular antes de decidir em testes comportamentais para ser empregadas. Avaliando a gravidade da lesão com base no desempenho comportamental também permite que os grupos de tratamento a ser criado com uma distribuição igual de gravidade da lesão antes de tratarmento é administrado.

<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

Cervical lesão medular (CSCI) pode causar déficits neurológicos devastadores, incluindo deterioração ou perda de membro superior e função da mão. A maioria das lesões na medula espinhal em humanos ocorrem nos níveis cervicais. Portanto, o desenvolvimento de modelos de lesão cervical e desenvolvimento de testes comportamentais relevantes e sensíveis é de grande importância. Aqui nós descrevemos o uso de um teste passo a alternância membro anterior desenvolvido recentemente após lesão medular cervical em ratos. Além disso, descrevemos dois testes comportamentais que não foram utilizados após a lesão medular: um teste de instabilidade postural (PIT), e um teste de massa de manipulação. Todos os três testes comportamentais são altamente sensíveis a lesão e são fáceis de utilizar. Por isso, sentimos que esses testes comportamentais pode ser fundamental para investigar estratégias terapêuticas após CSCI.

Recomendamos que os animais sejam testados regularmente durante todo o experimento em um experimento de medidas do tipo repetido para análise melhorada e analisar melhoria ao longo do tempo. Membro Anterior Teste Passo alternância Este teste foi desenvolvido para determinar a capacidade de um animal para alternar o uso de seus membros anteriores. Utilizando o teste de passo-a alternância dos membros anteriores, apenas 50% dos animais foi capaz de alternar a utilização das suas patas dianteiras após CsCl 19 em 12-16 semanas após a lesão (Figura 1A). Em seguida, introduzido um atraso (5 segundos), mantendo a estacionário animais após o primeiro passo antes de se mudar o animal para a frente para a segunda etapa. Apenas 50% dos animais que foram alternadas a utilização dos seus membros (25% do grupo lesionado total) foram capazes de alternar após 5 segundos (Figura 1B). Nós correlacionado estes resultados com estudos anatômicos e análise revelou que os alternadores têm significantly maior área de poupados trato corticoespinhal [F (1,1) = 5,56, p &lt;0,05] e na coluna dorsal [F (1,1) = 19,2, p &lt;0,003], no lado contralesional 19. Estes dados indicam que o ensaio de alternância passo membro anterior pode prever a gravidade da lesão bem como unilateralidade das lesões. Este teste pode resultar em dados categórica nominal que devem ser analisados ​​com uma análise de medidas repetidas. Neste exemplo, que não era uma medida repetida, foi utilizado um tempo de ponto para ilustrar a diferença entre os grupos. Cada animal irá ser categorizada como uma &quot;alternador&quot; ou um &quot;não-alternador&quot;, que separa os animais em dois grupos de lesões moderadas (vs severa, respectivamente). Teste Instabilidade Postural As lesões unilaterais da medula espinal pode causar alterações não só para o membro danificado e / ou afectadas, mas também para o membro não-auditivos. O teste de instabilidade postural (PIT) foi previamente described e usado em animais com um modelo de roedor da doença de Parkinson e 18, em um modelo de roedor de CsCl 19. Usamos PIT após CSCI e descobriu que houve um efeito significativo do status lesão [F (1,1) = 8,17, p &lt;0,01]. Além disso, o deslocamento membro anterior (distância de recuperar o centro de gravidade) foi significativamente maior no lado ipsilesional (membro anterior direito) de animais feridos em comparação com animais com cirurgia fictícia (6,00 ± 0,24 cm contra 8,00 ± 0,10 cm, p &lt;0,0001; Figura 2 ). A distância de deslocamento no membro anterior contralesional foi significativamente menor nos animais lesados ​​em relação aos animais sham-operados (6,00 ± 0,25 cm para fraude contra 4,00 ± 0,10 cm para CSCI, p &lt;0,0001), Figura 2. Este resultado indica que forelimb contralesional também resultou em mudanças devido a lesão para o lado oposto (ou seja, alterações no ajuste postural pelos foreli contralesionalmb para recuperar centro de gravidade). Os dados deste teste será quantitativa e devem ser analisados ​​por meio de uma série de medidas repetidas ANOVA para examinar mudanças nos grupos em todo o experimento. Teste Pasta Manipulação Manipulação de massas foi projetado para testar o uso hábil das patas dianteiras, enquanto se come um pedaço de massa seca. Um teste semelhante foi usado anteriormente para detectar deficiências na utilização hábil dos membros anteriores em modelos animais de acidente vascular cerebral unilateral e doença de Parkinson e de 20,21 após CsCl 19. Em intervalos de tempo após a lesão crônica (12 semanas pós-lesão), todos os animais sham comeu macarrão com ambas as patas durante o período de teste. No grupo lesionado, verificou-se que o tempo total para comer um pedaço de massa é semelhante ao do grupo de controlo (Figura 3). No entanto, mais alternadores (lesão mais branda; 10 de 15) foram capazes de usar seu membro anterior ipsilesional comparação aos não-alternadores (grupo gravemente ferido; 1 de 7; <strong&gt; A Figura 3). O teste de manipulação de massas fornece dados que seja contínua e quantitativa (hora de comer macarrão), e categórica (uso pata) e devem ser analisadas de forma adequada. <img alt="Figura 1" fo:content-width="6in" src="/files/ftp_upload/50955/50955fig1highres.jpg" /> Avaliação Figura 1. Crônica da função membro anterior utilizando o teste passo a alternância membro anterior revelou dois grupos diferentes de animais com a gravidade da lesão diferente. Animais mostraram uma diferença no comportamento durante o avanço pisar usando as duas patas. Apenas 50% dos animais lesionados alternava patas ao pisar (alternadores; 5 de 10 ratos lesionados), enquanto as demais apresentaram uma falta de passo a alternância de dar dois passos contralesional em uma fileira (não-alternadores; 5 de 10 lesionada ratos). Mais animais apresentaram esta tendência a tomar várias etapas contralesional se a 5 segundos de atraso foi introduzido entre steps (8 em cada 10 ratos lesionados). <img alt="Figura 2" fo:content-width="4.6in" src="/files/ftp_upload/50955/50955fig2highres.jpg" /> .. Figura 2 crónica membro anterior avaliação comportamental através do teste de instabilidade postural (PIT) Tal como esperado, o membro anterior ipsilesional em animais com lesão da medula espinhal cervical (CsCl) teve distância de deslocamento significativamente maior do que os animais com cirurgia simulada (6 centímetros versus 8 cm, * p &lt;0,0001). Além disso, a distância de deslocamento do membro anterior contralesional foi significativamente menor nos animais lesionados comparado com animais operados simulados (6 cm contra quatro centímetros, * p &lt;0,0001). Isto pode sugerir função melhorada do membro contralesional durante PIT em animais com lesões. <img alt="Figura 3" fo:content-width="6in" src="/files/ftp_upload/50955/50955fig3highres.jpg" /> <savaliação trong&gt; Figura 3. Membro Anterior usando a manipulação de massas e comer teste mostrou deficiências significativas em lesados ​​não-alternadores. Os animais receberam uma peça padrão de massas. Foram registrados uso da pata e hora de comer macarrão. Os resultados indicaram que um número baixo de alternadores (33%) exclusivamente usado seu membro anterior contralesional (indicando comprometimento mais grave) em comparação com os não-alternadores (86%). Além disso, os animais em todos os três grupos (sham, alternadores lesionado e não-lesionado alternadores) deu um período de tempo semelhante para comer o macarrão (p &lt;0,05). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/50955/50955fig3large.jpg" target="_blank">Clique aqui para ver maior figura</a> .

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

Três novos testes comportamentais (membro anterior passo a alternância, teste instabilidade postural, teste de manipulação de massas) para avaliar a função do membro torácico após lesão medular cervical em roedores são descritos.

Avaliação da Função Membro Anterior após Unilateral Cervical SCI usando tarefas Novel: Membro Passo alternância, instabilidade postural e Pasta Manipulação

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 visualizações.  The University of Texas at Austin.  Três novos testes comportamentais (membro anterior passo a alternância, teste instabilidade postural, teste de manipulação de massas) para avaliar a função do membro torácico após lesão medular cervical em roedores são descritos. 

Vídeo: 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.

Tarefas cognitivas Visuais automatizadas para gravação Atividade Neural Usando uma projeção Piso Labirinto

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

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.

Executar tarefas comportamentais em indivíduos com intracranianos Eletrodos

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.

Aquisição de um de alta precisão Skilled Membro Anterior Alcançar Task em Ratos

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.

Usando sem fibras, fNIRS Wearable para monitorar a atividade do cérebro em tarefas cognitivas do mundo real

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.

Potenciais relacionados a eventos durante tarefas Alvo de resposta para estudar processos cognitivos de Membro Superior uso em crianças com paralisia cerebral unilateral

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-pé do 120% joelho Altura: uma nova abordagem para avaliar Dinâmica Postural Independente de Controlo de Chumbo-limb

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.

A tarefa de supinação de botão: Um método semi-automático para avaliar a função do Forelimb em ratos

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.

Controle de comer comportamento usando um sistema de Feedback de romance

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.

Uma romance única Animal motricidade sistema usando simples, prontamente disponível Software de rastreamento

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.

Um teste de tração instrumentado para caracterizar respostas posturais

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