The authors would like to thank Theresa Jones, Ph.D. for her guidance and assistance in adapting the reaching task to mice. Data presented in this manuscript were supported by grants from NIH-NINDS (NS64586 to TAJ and NS076275 to ALK) and a predoctoral NRSA to KAT (F31AG034032). The NIH was not involved in any aspect of study designs or analyses presented in this manuscript nor in the composition of this manuscript.

Os métodos a seguir estão de acordo com os protocolos aprovados pela Universidade do Texas em Austin e Illinois Wesleyan Animal Care e Comitês uso. Recomenda-se que os pesquisadores ou usar luvas ou tomar as devidas precauções (lavar as mãos antes e depois) ao se envolverem em treinamento comportamental com qualquer animal de laboratório. As luvas devem ser usado quando manusear animais na preparação e durante a cirurgia. 1. Habituação e Alimentação Restrição NOTA: Como o PMRT é uma tarefa apetitiva, é benéfico para restringir a quantidade eo momento da alimentação antes do início do treinamento, a fim de motivar a resposta chegar e evitar a saciedade durante as sessões de treinamento. <ol><li> Colocar ratinhos com um calendário de alimentação restrita começando, pelo menos, uma semana antes do início da formação de tarefas. Pesar cada rato antes do início da restrição alimentar para estabelecer pesos-alimentação livre, que são determinados como the pesos de cada animal no primeiro dia de alimentação restrita. <ol><li> Alimentar os ratos uma vez por dia, com cada rato receptor ~ 2,5 g de ração padrão para roedores por dia (por exemplo, se houver quatro ratinhos alojados numa gaiola, a gaiola receberá 10 g de alimento por dia). Assegurar a alimentação ocorre ao mesmo tempo a cada dia, de preferência no momento em que são esperadas sessões de treinamento diariamente para concluir. </li><li> Pesar os animais regularmente para garantir que nenhum rato perde mais de 10% de seu peso-alimentação livre. NOTA: Ajuste quantidades alimentares diárias de acordo para promover a manutenção do peso adequado. Ratos tipicamente ganhar peso à medida que amadurecem, mesmo com constantes de restrição alimentar Ratos permanecer na restrição alimentar durante o período de PMRT formação / avaliação. </li></ol></li><li> Expor os animais pequenos pedaços de massa (cortado para 1,6 cm) em sua gaiola várias vezes antes do treino, a fim de superar as respostas neofóbicas. NOTA: Normalmente, 5-10 dias de exposição são suficientes, com cerca de 4 peças por rato provided em cada mamada. </li><li> Corte pedaços de massa de tamanho (3,2 cm) usando uma lâmina de barbear. NOTA: Recomenda-se que um excesso de pedaços de massa são cortados antes do início da formação do dia e pedaços não utilizados armazenados em um recipiente hermético. Capellini massa é utilizada para encher a matriz. Uma vez que diferentes marcas de massa variam em textura e diâmetro, o que poderia influenciar a estabilidade da massa da matriz, ou a quantidade de força necessária para que os ratos quebrar a massa, é recomendado que DeCecco marca massas ser utilizado ao longo da formação e testes. </li><li> Coloque não cozidas peças capellini massas na matriz de massas, preenchendo todos os furos disponíveis na matriz (Figura 1A). </li><li> Habituar ratinhos para a câmara de teste com uma matriz de massa completo colocado em frente (Figura 1A) e vários pedaços de massa para comer na parte inferior da câmara de testes. Habituar ratos por 3 sessões de 5-10 min. NOTA: Os ratos não devem ser encorajados a chegar para a massa durante habituaformação ção. Ratos geralmente começam a mostrar interesse na pasta localizada fora da câmara de alcançar por cheirar para ele através da abertura. É possível habituar dois companheiros de gaiola numa única câmara, se desejado, mas os ratos deve ser moldado e formado individualmente. Todas as superfícies devem ser limpas com etanol a 70% ou uma solução semelhante desinfecção segura antes e depois de cada animal é colocado no aparelho de comportamento. </li></ol> 2. Shaping Reach <ol><li> Determine membro preferido de cada animal por meio da formulação do alcance sobre 3-5 ensaios moldar uma vez por dia. Permitir que os ratos para alcançar 10 min ou um total de 10 vezes, o que ocorrer primeiro. <ol><li> Coloque ratinhos individualmente na câmara de teste com uma matriz de massa total, em frente da câmara, como na formação de habituação (Figura 1A). </li><li> Registre o número de alcances com cada membro, o que denota o número de alcances com o direito e os membros esquerda separadamente. Definir um alcance como extensãodo membro através da abertura de modo a que alcance o pulso quebra do plano da câmara; não é necessário para o alcance a ser dirigida para, ou em contacto com a massa. </li></ol></li><li> Mantenha vários pedaços de massa apenas dentro da câmara através da abertura de chegar para incentivar os ratos que estão relutantes em chegar. Desenhe os pedaços de massa para fora quando o mouse mostra interesse (por exemplo, cheirar, morder), incentivando-os a alcançar depois os pedaços de massa em retirada. Se os ratos não mostram interesse inicialmente na massa seca, em seguida, molhar as pontas dos pedaços de massa em um pequeno copo de água morna para torná-los mais palatáveis. </li><li> Determine preferência membro quando um rato exibe um mínimo de 70% de seus alcances diárias com um único membro. Não para o excesso de forma animais, pois isso pode limitar a quantidade de aprendizagem observadas durante a parte de treinamento de tarefas atingindo 17. Começar a treinar PMRT uma vez são moldadas camundongos. NOTA: O treinamento pode ser iniciado assim que o next dia, mas também é aceitável que esperar vários dias entre formação e procedimentos de treinamento. </li></ol> Formação 3. Alcançando <ol><li> Camundongos trem uma vez por dia antes de insulto, a fim de estabelecer a proficiência no PMRT. NOTA: Cada ensaio é composto por um máximo de 15 minutos ou 100 alcances contados pelo observador (bem e mal sucedidas), o que ocorrer primeiro. Ratos são treinados para atingir apenas com o seu membro preferido. Ratos tolerará dois ensaios por dia, se um paradigma mais intenso treinamento é desejado 18. <ol><li> Coloque ratos na câmara de teste com uma matriz semi-cheio colocado na frente (Figura 1B). Camundongos trem para chegar apenas com o seu membro preferido, preenchendo apenas o lado contralateral da matriz para o membro preferido desde camundongos chegar do outro lado da linha média do corpo. Deixar a porção da matriz correspondente ao membro unpreferred não preenchidas, a fim de desencorajar a tentativa de alcançar com esta parte (o que não seria successful porque eles não podem alcançar o macarrão) e incentivar atingindo apenas com o membro preferido. </li></ol></li><li> Coloque uma pequena quantidade de pressão sobre a massa, embora seja na matriz para ajudar a quebrar camundongos com sucesso peças durante os treinos iniciais. Não quebre os pedaços de massa para o mouse. Conseguir isso segurando um ou dois pedaços de massa levemente para trás e perpendicular ao alvo atingindo pretendido. Esta pequena quantidade de apoio ajuda a estabilizar a massa fina, o que é bastante flexível e difícil para os ratos de compreender como são inicialmente aprender a tarefa. </li><li> Registre o número total de alcances, o número de alcances de sucesso, e os locais de alcances de sucesso. Alcances bem sucedidas exigem o mouse para alcançar através da abertura, pegue um pedaço de massa, e quebrar o pedaço de massa para removê-lo a partir da matriz. NOTA: pedaços de massa não deve ser substituído na matriz até que após o julgamento terminou. No início de treinamento, os ratos não vai quebrar muitos pedaços de massa. </li><li> Camundongos trem na PMRT de proficiência, que é definida como pelo menos 3 dias (e até 5 dias) de um desempenho consistente (quebrando pelo menos 9 peças de massa com não mais do que 2 mais ou menos peças ao longo de dias). Muitas vezes, leva entre 15-20 dias para treinar ratos adultos jovens a proficiência. </li></ol> 4. Formação Limb Menos afetada <ol><li> Treinar o membro menos afetados (ou seja, o membro unpreferred pré-operatório), com início quatro dias após o insulto isquêmico para o córtex motor contralateral ao membro de alcance preferido (ver Figura 2 para esclarecimentos sobre membros afetados / preferido e less-affected/unpreferred) . Administrar sessões uma vez por dia de 15 min ou de treinamento de 100 alcance. <ol><li> Retirar a primeira coluna de massas (ou seja, a coluna vertical mais medial que se prolonga a partir da abertura atingindo) para a primeira semana de formação do membro menos afectado, a fim de assegurar que chega mais cedo com o membro afectado não são bem sucedidos. </li><li&gt; camundongos lugar na câmara de alcançar com a matriz cheia de metade colocado na frente. Certifique-se de que a metade cheia da matriz fica em frente do pré-operatório preenchido metade, o que forçará os ratos para agora chegar com o membro menos afetado (unpreferred). </li></ol></li><li> Incentivar alcançar com o membro menos afetados, reforçando extensão deste membro através da abertura de chegar. Quando os ratos estender o membro menos afetado nos primeiros dias de treinamento lugar uma pequena (1/2 unidade) de massa no chão da câmara de alcançar independentemente de haver ou não o alcance é bem sucedida. </li><li> Conte apenas os alcances realizados com o membro menos afetada em direção ao 100 alcance total. Não conte tentativas furtivas com o membro afetado para o número total de alcances. </li><li> E volta a coluna vertical mais medial de massas para a matriz após os primeiros 7 dias de formação do membro menos afectado. </li><li> Registre o número de alcances, o número de alcances de sucesso, e os locais de succalcances essful. NOTA: Estes dados podem ser analisados ​​para observar as diferenças de atingir padrões com o membro menos afetados, mas não tenham sido previamente comunicados. </li></ol> Análise 5. Alcançando Determinar o impacto de menos afetados uso do membro na recuperação da função do membro afetado pela avaliação do membro afetado na tarefa PMRT seguinte formação dos membros menos afetados. Esta avaliação ocorre depois que o número desejado de dias de formação dos membros menos afetados são completos (normalmente 14 dias). <ol><li> Colocar a matriz na frente da câmara, orientado de forma idêntica aos procedimentos de formação (isto é, com a metade da matriz contralateral ao membro preferido cheio). NOTA: Isso força os ratos para chegar com a sua afetada (e, anteriormente, de preferência) membro. </li><li> Registre o número total de alcances, o número de alcances de sucesso, e os locais de alcances de sucesso para comparar com os níveis de desempenho pré-AVC. Não sondar o desempenho deo membro afetado durante o treinamento de membros menos afetados como estas sondas membro afetado pode funcionar como sessões de treinamento que poderiam impactar a recuperação do membro afetado. </li></ol>

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Brain Res. 48 (2), 113-125 (1992).</li><li>Horie, N., Maag, A., Hamilton, S. A., Shichinohe, H., Bliss, T. M., Steinberg, G. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mouse+model+of+focal+cerebral+ischemia+using+endothelin-1.">Mouse model of focal cerebral ischemia using endothelin-1.</a> J. Neurosci. Methods. 173 (2), 286-290 (2008).</li><li>Maldonado, M. A., Allred, R. P., Felthauser, E. L., Jones, T. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Motor+skill+training,+but+not+voluntary+exercise,+improves+skilled+reaching+after+unilateral+ischemic+lesions+of+the+sensorimotor+cortex+in+rats.">Motor skill training, but not voluntary exercise, improves skilled reaching after unilateral ischemic lesions of the sensorimotor cortex in rats.</a> Neurorehabil. Neural Repair. 22 (3), 250-261 (2008).</li><li>Clarkson, A. N., Lopez-Valdes, H. E., Overman, J. J., Charles, A. C., Brennan, K. C., Carmichael, S. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Multimodal+examination+of+structural+and+functional+remapping+in+the+mouse+photothrombotic+stroke+model.">Multimodal examination of structural and functional remapping in the mouse photothrombotic stroke model.</a> Journal of Cerebral Blood Flow and Metabolism. 33 (5), 716-723 (2013).</li><li>Liu, Z., Chopp, M., Ding, X., Cui, Y., Li, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Axonal+remodeling+of+the+corticospinal+tract+in+the+spinal+cord+contributes+to+voluntary+motor+recovery+after+stroke+in+adult+mice.">Axonal remodeling of the corticospinal tract in the spinal cord contributes to voluntary motor recovery after stroke in adult mice.</a> Stroke. 44 (7), 1951-1956 (2013).</li></ol>

The authors have nothing to disclose.

O PMRT representa uma maneira simples e quantitativa para avaliar atingindo desempenho habilidoso em camundongos. Apesar de demorado, é possível para alunos de graduação previamente inexperientes para serem treinados para coletar dados confiáveis ​​e reprodutíveis, com apenas algumas sessões de treinamento. A tarefa é sensível o suficiente para medir até mesmo pequenas mudanças no desempenho do mouse habilidade motora seguintes insulto isquêmico 3, 13, 15, e uma série de estudos citam défici...

Modelos de ratos tornaram-se cada vez mais popular para a pesquisa do curso experimental, devido em parte à sua conveniência e economia, bem como a disponibilidade de linhas transgénicas que são adequados para imagiologia in vivo, entre outras aplicações. Com este aumento de popularidade em modelos experimentais, o interesse no desenvolvimento de avaliações comportamentais sensíveis do resultado funcional após a lesão também aumentou 1-7. O desenvolvimento de protocolos de treinamento de animais que imitam tanto reabilitação e estratégias compensatórias usado por sobreviventes de AVC humanos melhora a capacidade de traduzir com sucesso resultados de estudos experimentais em animais para usar na clínica 8. Treinamento de habilidades motoras na Matriz Pasta Alcançando Task (PMRT) tenha sido previamente estabelecida como uma avaliação de comportamento sensível do resultado de habilidades motoras após insulto isquêmico do córtex sensório-motor 3. Um dos interesse primários em curso investigação diz respeito a reabilitação eo desenvolvimento e compreensão de estratégias comportamentais que promovem uma melhor recuperação da função após insulto. Atualmente, as estratégias de reabilitação em humanos resultam em 8 incompleta recuperação. Além disso, os terapeutas de reabilitação deve combater estratégias compensatórias que os sobreviventes de AVC desenvolvem durante a recuperação que possam comprometer a sua capacidade de recuperar totalmente a função de seu membro afetado (s). Por exemplo, após um acidente vascular cerebral unilateral que afeta a função da extremidade superior, os seres humanos tendem a desenvolver uma dependência de seu membro inferior afetado 9, 10. Apesar de melhorar a capacidade de uma pessoa para funcionar no curto prazo, este aprendeu a não utilização do membro afetado pode impedir o seu potencial de valorização final, como foi demonstrado em modelos animais 11-13. Estes resultados obtidos em animais têm ajudado a informar o desenvolvimento e uso de terapia de movimento induzido por restrição em seres humanos 14. Os modelos animais são beneficiál para melhorar as estratégias de reabilitação, permitindo que os pesquisadores a explorar os mecanismos neurobiológicos que subserve e promover a recuperação da função. Além de ser uma avaliação comportamental eficaz da função pós-acidente vascular cerebral, o PMRT foi estabelecida como uma estratégia de reabilitação eficaz para promover a melhoria do resultado funcional após acidente vascular cerebral sensório-motor 15. O PMRT também pode ser usado para aprendido a não utilização de forma eficaz mímico do membro afetado e, portanto, oferecem uma visão sobre manipulações comportamentais que podem melhorar a recuperação funcional, apesar de inicial excesso de confiança no membro afetado menos 13. Construção do PMRT foi descrito anteriormente 3. Resumidamente, a câmara de chegar é composto por quatro paredes de acrílico (20 cm de altura, 15 centímetros de comprimento, e 8,5 cm de largura) com uma parte superior aberta e inferior. Existe uma fenda central (13 cm de altura e 5 mm de largura) que se estende desde a base inferior da parede frontal da câmara, que servecomo a abertura atingindo (Figura 1A). A matriz de massa é um bloco de plástico pesado (8,5 cm de comprimento, 5 cm de largura e 1,5 cm de altura) com 1 mm de diâmetro buracos perfurados completamente a profundidade do bloco. Há um total de 260 orifícios, com início 2 mm a partir da janela de alcançar com 2 mm entre cada furo (Figura 1B). A matriz de massas é concebido de tal modo que pedaços de massa seca, orientadas verticalmente estendem-se através de toda a profundidade da fase de matriz com cerca de metade do pedaço de massa exposta. Um pedaço de plástico removível sobrecarga ou cartolina deve ser cortado à medida e gravado de forma segura para o lado de baixo da matriz. Isso evita que as peças de massa de cair para fora da matriz durante o transporte e permite a fácil remoção de pedaços de massa quebrados. O PMRT é um ensaio comportamental versátil e sensível que permite a pesquisadores para coletar dados de resultados precisos e manipular uso do membro para imitar fenômenos clínicos. Como o comportamentoESULTADOS medida, o PMRT permite que pesquisadores para coletar dados de comportamento que reflete com mais precisão a eficácia de uma estratégia de reabilitação do que a medida tradicional de tamanho do infarto 3, 16. Como manipulação comportamental, a PMRT permite experimentadores para controlar o uso dos membros superiores em ratos em Para imitar experiências clínicas de reabilitação (ou seja, treinamento membro afetado) ou aprendido de não-uso (ou seja, formação de membros menos afetados). Quando combinado com métodos neuroanatômicos, a PMRT fornece aos pesquisadores a oportunidade de explorar os mecanismos que suportam a recuperação comportamental da função ou plasticidade adaptativos após o uso do membro de compensação após o AVC. O PMRT poderiam ser mais aplicada a outros modelos murinos de lesão cerebral e comprometimento do membro superior, tais como lesão cerebral traumática. Outra vantagem do PMRT é a sua acessibilidade. Os equipamentos necessários para a tarefa pode ser construído bastante razoável em casa, a coleta de dados nãonão requer uma grande quantidade de espaço ou de recursos financeiros, ea tarefa é simples o suficiente para estudantes de graduação para coletar dados de forma confiável. Além disso, o PMRT é sensível até mesmo pequenos déficits comportamentais 3, 13. Este protocolo fornece uma maneira simples e eficaz para avaliar a aprendizagem de habilidades motoras, promover a recuperação comportamental após lesão, e imitam os fenômenos de não-uso aprendido em um modelo murino estabelecido de acidente vascular cerebral.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="794">
	<tbody>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Name of Material/ Equipment</td>
			<td style="width:71px;">Company</td>
			<td style="width:119px;">Catalog Number</td>
			<td style="width:388px;">Comments/Description</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Reaching Chamber</td>
			<td style="width:71px;"></td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>Reaching chambers are made in house with Plexiglas</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Pasta Matrix Block</td>
			<td style="width:71px;"></td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>The Pasta Matrix box is made in house using a heavy plastic block</td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:216px;">Capellini Pasta</td>
			<td style="width:71px;">DeCecco</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td style="width:388px;">DeCecco brand capellini pasta can be purchased in a grocery store or through an online retailer such as Amazon</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

compensatory limb use and behavioral assessment of motor skill learning following sensorimotor cortex injury in a mouse model of ischemic stroke

Modelos de ratos tornaram-se cada vez mais popular na área de neurociência comportamental e, especificamente, em estudos de acidente vascular cerebral experimental. Como modelos de avanço, que é importante para desenvolver medidas comportamentais sensíveis específicos para o rato. O presente protocolo descreve uma tarefa motora hábil para uso em modelos de ratos com AVC. The Matrix Pasta Alcançando funções tarefa como um ensaio comportamental versátil e sensível que permite a pesquisadores para coletar dados de resultados precisos e manipular uso do membro para imitar fenômenos clínicos humanos, incluindo estratégias compensatórias (ou seja, aprendi a não utilização) e focado o treinamento de reabilitação. Quando combinado com ferramentas neuroanatômicos, esta tarefa também permite aos pesquisadores explorar os mecanismos que suportam a recuperação comportamental da função (ou falta dela), após acidente vascular cerebral. A tarefa é simples e acessível para configurar e conduta, que oferece uma variedade de opções de treinamento e teste para inúmeras questões de pesquisa relativas a furesultado nctional após lesão. Embora a tarefa tem sido aplicada aos modelos de rato de acidente vascular cerebral, mas também podem ser benéficos em estudos de resultados funcionais em outros modelos de lesão da extremidade superior.

Os resultados da análise PMRT deve incluir o número de pedaços de massa e quebrado o padrão de alcances de sucesso. Os resultados de ratos com lesões corticais sensório-motoras indicam que insulto isquêmico afeta tanto o número de alcances de sucesso, bem como padrões de alcance físico 3, 19, como demonstrado na Figura 3A. As mudanças no padrão representativos pode ser observado na Figura 3B. A capacidade do PMRT para imitar os efeitos de não-uso aprendido em rat...

Watch this Scientific Journal Video about Compensatory Limb Use and Behavioral Assessment of Motor Skill Learning Following Sensorimotor Cortex Injury in a Mouse Model of Ischemic Stroke at JoVE.com

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 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.

Compensatória Limb Uso e Avaliação Comportamental de Habilidade Aprendizagem Motora Após Lesão Sensorimotor Cortex em um modelo do rato de Acidente Vascular Cerebral Isquêmico

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

compensatory-limb-use-behavioral-assessment-motor-skill-learning

Research

JoVE Journal

Behavior

11.3K visualizações.  Illinois Wesleyan University. 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.

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

Assessment of Sensorimotor Function in Mouse Models of Parkinson's Disease

Sensitive and reliable behavioral outcome measures are essential to the evaluation of potential therapeutic treatments in preclinical trials for many neurodegenerative diseases. In Parkinson's disease, sensorimotor tests sensitive to varying degrees of nigrostriatal dysfunction are fundamental for testing the efficacy of potential therapeutics. Reliable and quite elegant sensorimotor measures exist for rats, however many of these tests measure sensorimotor asymmetry within the rat and are not entirely suitable for the newer genetic mouse models of PD. We have put together a battery of sensorimotor tests inspired by the sensitive tests in rats and adapted for mice. The test battery highlighted in this study is chosen for a) its sensitivity in a wide variety of mouse models of PD, b) its ease in implementing into a study, and c) its low expense. These tests have proven useful in characterizing novel genetic mouse models of PD as well as in testing potential disease-modifying therapies.

Assessment of Sensorimotor Function in Mouse Models of Parkinson&#039;s Disease

In Parkinson's disease and movement disorders in general, sensitive and reliable behavioral assays are essential for testing novel potential therapeutics. Here, we describe a manageable battery of sensorimotor tests for mice that are sensitive to varying degrees of injury to the nigrostriatal system and useful for preclinical studies.

Avaliação da função sensório-motora em rato modelos de doença de Parkinson

Sensitive and  reliable behavioral outcome measures are essential to the evaluation of  potential therapeutic treatments in preclinical trials for many  ...

Comportamento

Use of an Eight-arm Radial Water Maze to Assess Working and Reference Memory Following Neonatal Brain Injury

Working and reference memory are commonly assessed using the land based radial arm maze.&#160;However, this paradigm requires pretraining, food deprivation, and may introduce scent cue confounds. The eight-arm radial water maze is designed to evaluate reference and working memory performance simultaneously by requiring subjects to use extra-maze cues to locate escape platforms and remedies the limitations observed in land based radial arm maze designs. Specifically, subjects are required to avoid the arms previously used for escape during each testing day (working memory) as well as avoid the fixed arms, which never contain escape platforms (reference memory). Re-entries into arms that have already been used for escape during a testing session (and thus the escape platform has been removed) and re-entries into reference memory arms are indicative of working memory deficits. Alternatively, first entries into reference memory arms are indicative of reference memory deficits. We used this maze to compare performance of rats with neonatal brain injury and sham controls following induction of hypoxia-ischemia and show significant deficits in both working and reference memory after eleven days of testing. This protocol could be easily modified to examine many other models of learning impairment.

The eight-arm radial water maze is designed to evaluate reference and working memory performance simultaneously by requiring subjects to use extra-maze cues to locate escape platforms and remedies the limitations observed in land based radial arm maze designs.

Working and reference memory are commonly assessed using the land based radial arm maze.&#160;However, this paradigm requires pretraining, food ...

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

Reaching for and retrieving objects require precise and coordinated motor movements in the forelimb. When mice are repeatedly trained to grasp and retrieve food rewards positioned at a specific location, their motor performance (defined as accuracy and speed) improves progressively over time, and plateaus after persistent training. Once such reaching skill is mastered, its further maintenance does not require constant practice. Here we introduce a single-pellet reaching task to study the acquisition and maintenance of skilled forelimb movements in mice. In this video, we first describe the behaviors of mice that are commonly encountered in this learning and memory paradigm, and then discuss how to categorize these behaviors and quantify the observed results. Combined with mouse genetics, this paradigm can be utilized as a behavioral platform to explore the anatomical underpinnings, physiological properties, and molecular mechanisms of learning and memory.

Persistent practice improves the precision of coordinated movements.&#160;Here we introduce a single-pellet reaching task, which is designed to assess the learning and memory of forelimb skill in mice.&#160;

Estudo Motor Habilidade Aprendizagem por Single-pelota Tarefas atingindo em Ratos

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

Behavioral Assessment of the Aging Mouse Vestibular System

Age related decline in balance performance is associated with deteriorating muscle strength, motor coordination and vestibular function. While a number of studies show changes in balance phenotype with age in rodents, very few isolate the vestibular contribution to balance under either normal conditions or during senescence. We use two standard behavioral tests to characterize the balance performance of mice at defined age points over the lifespan: the rotarod test and the inclined balance beam test. Importantly though, a custom built rotator is also used to stimulate the vestibular system of mice (without inducing overt signs of motion sickness). These two tests have been used to show that changes in vestibular mediated-balance performance are present over the murine lifespan. Preliminary results show that both the rotarod test and the modified balance beam test can be used to identify changes in balance performance during aging as an alternative to more difficult and invasive techniques such as vestibulo-ocular (VOR) measurements.

Motor control and balance performance are known to deteriorate with age. This paper presents a number of standard noninvasive behavioral tests with the addition of a simple rotary stimulus to challenge the vestibular system and show changes in balance performance in a murine model of aging.

Avaliação Comportamental do Envelhecimento Rato Sistema Vestibular

Age related decline in balance performance is associated with deteriorating muscle strength, motor coordination and vestibular function. While a number of ...

Experimental Assessment of Mouse Sociability Using an Automated Image Processing Approach

Mouse is the preferred model organism for testing drugs designed to increase sociability. We present a method to quantify mouse sociability in which the test mouse is placed in a standardized apparatus and relevant behaviors are assessed in three different sessions (called session I, II, and III).
The apparatus has three compartments (see Figure 1), the left and right compartments contain an inverted cup which can house a mouse (called &#34;stimulus mouse&#34;).
In session I, the test mouse is placed in the cage and its mobility is characterized by the number of transitions made between compartments. In session II, a stimulus mouse is placed under one of the inverted cups and the sociability of the test mouse is quantified by the amounts of time it spends near the cup containing the enclosed stimulus mouse vs. the empty inverted cup. In session III, the inverted cups are removed and both mice interact freely. The sociability of the test mouse in session III is quantified by the number of social approaches it makes toward the stimulus mouse and by the number of times it avoids a social approach by the stimulus mouse.
The automated evaluation of the movie detects the nose of the test mouse, which allows the determination of all described sociability measures in session I and II (in session III, approaches are identified automatically but classified manually). To find the nose, the image of an empty cage is digitally subtracted from each frame of the movie and the resulting image is binarized to identify the mouse pixels. The mouse tail is automatically removed and the two most distant points of the remaining mouse are determined; these are close to nose and base of tail. By analyzing the motion of the mouse and using continuity arguments, the nose is identified.
<img alt="Figure 1" src="/files/ftp_upload/52508/52508fig1.jpg" /> 
Figure 1. Assessment of Sociability During 3 sessions. Session I (top): Acclimation of test mouse to the cage. Session II (middle): Test mouse moving freely in the cage while the stimulus mouse is enclosed in an inverted cup. Session III (bottom): Both test mouse and stimulus mouse are allowed to move freely and interact with each other.

This protocol describes a method to quantify mouse sociability. Mice are videotaped as they move and interact in a special cage. Movie processing allows for the automated quantification of sociability with excellent accuracy and reliability.

Avaliação experimental de rato Sociabilidade utilizando uma abordagem de processamento de imagem automatizado

Mouse is the preferred model organism for testing drugs designed to increase sociability. We present a method to quantify mouse sociability in which the ...

Combined Shuttle-Box Training with Electrophysiological Cortex Recording and Stimulation as a Tool to Study Perception and Learning

Shuttle-box avoidance learning is a well-established method in behavioral neuroscience and experimental setups were traditionally custom-made; the necessary equipment is now available by several commercial companies. This protocol provides a detailed description of a two-way shuttle-box avoidance learning paradigm in rodents (here Mongolian gerbils; Meriones unguiculatus) in combination with site-specific electrical intracortical microstimulation (ICMS) and simultaneous chronical electrophysiological in vivo recordings. The detailed protocol is applicable to study multiple aspects of learning behavior and perception in different rodent species.
Site-specific ICMS of auditory cortical circuits as conditioned stimuli here is used as a tool to test the perceptual relevance of specific afferent, efferent and intracortical connections. Distinct activation patterns can be evoked by using different stimulation electrode arrays for local, layer-dependent ICMS or distant ICMS sites. Utilizing behavioral signal detection analysis it can be determined which stimulation strategy is most effective for eliciting a behaviorally detectable and salient signal. Further, parallel multichannel-recordings using different electrode designs (surface electrodes, depth electrodes, etc.) allow for investigating neuronal observables over the time course of such learning processes. It will be discussed how changes of the behavioral design can increase the cognitive complexity (e.g. detection, discrimination, reversal learning).

Shuttle-box avoidance learning is well-established in behavioral neuroscience. This protocol describes how shuttle-box learning in rodents can be combined with site-specific electrical intracortical microstimulation (ICMS) and simultaneous chronical in vivo recordings as a tool to study multiple aspects of learning and perception.

Combinado Shuttle-Box Formação com eletrofisiológica Cortex Gravação e Estimulação como Ferramenta para o Estudo de Percepção e Aprendizagem

Shuttle-box avoidance learning is a well-established method in behavioral neuroscience and experimental setups were traditionally custom-made; the ...

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.

Investigação dos processos de aprendizagem motora habilidade com uma 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 ...

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).

Usando uma escada rolante Split-cinto para avaliar a generalização de adaptação de locomoção humana

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

Detecting Behavioral Deficits in Rats After Traumatic Brain Injury

With the increasing incidence of traumatic brain injury (TBI) in both civilian and military populations, TBI is now considered a chronic disease; however, few studies have investigated the long-term effects of injury in rodent models of TBI. Shown here are behavioral measures that are well-established in TBI research for times early after injury, such as two weeks, until two months. Some of these methods have previously been used at later times after injury, up to one year, but by very few laboratories. The methods demonstrated here are a short neurological assessment to test reflexes, a Beam-Balance to test balance, a Beam-Walk to test balance and motor coordination, and a working memory version of the Morris water maze that can be sensitive to deficits in reference memory. Male rats were handled and pre-trained to neurological, balance, and motor coordination tests prior to receiving parasagittal fluid percussion injury (FPI) or sham injury. Rats can be tested on the short neurological assessment (neuroscore), the beam-balance, and the Beam-Walk multiple times, while testing on the water maze can only be done once. This difference is because rats can remember the task, thus confounding the results if repeated testing is attempted in the same animal. When testing from one to three days after injury, significant differences are detected in all three non-cognitive tasks. However, differences in the Beam-Walk task were not detectable at later time points (after 3 months). Deficits were detected at 3 months in the Beam-Balance and at 6 months in the neuroscore. Deficits in working memory were detected out to 12 months after injury, and a deficit in a reference memory first appeared at 12 months. Thus, standard behavioral tests can be useful measures of persistent behavioral deficits after FPI.

The goal of the behavioral tests presented here is to detect functional deficits in rats after traumatic brain injury. Four specific tests are presented that detect deficits in behaviors to reflect the damage to specific brain areas at times extending to one year after injury.

Detecção de défices comportamentais em ratos após lesão cerebral traumática

With the increasing incidence of traumatic brain injury (TBI) in both civilian and military populations, TBI is now considered a chronic disease; however, ...

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.

O "Motor" em Motor implícita sequência de aprendizagem: uma reação Serial depuração pé tempo tarefa

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