Name: investigating motor skill learning processes with a robotic manipulandum
Uploaded: 2017-02-12T15:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Investigating Motor Skill Learning Processes with a Robotic Manipulandum at JoVE.com

Esta investigación fue apoyada por la Fundación Nacional de Ciencia de Suiza, la Fundación David y Betty Koetser para la Investigación del Cerebro y la Fundación ETH.

Los experimentos presentados aquí fueron aprobados por la Oficina veterinaria del Cantón de Zurich, Suiza, y se llevaron a cabo según las normas nacionales e institucionales. 1. Las condiciones de alimentación NOTA: Todas las sesiones de entrenamiento se realizan bajo un protocolo de alimentación programada. <ol><li> Alimentar a las ratas 50 g / kg de pienso estándar una vez al día, una vez finalizada la formación. Esta cantidad de comida es suficiente ...

<ol>
	<li>Irvine, K. -. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+novel+method+for+assessing+proximal+and+distal+forelimb+function+in+the+rat:+the+Irvine,+Beatties+and+Bresnahan+(IBB)+forelimb+scale.">A novel method for assessing proximal and distal forelimb function in the rat: the Irvine, Beatties and Bresnahan (IBB) forelimb scale.</a> JoVE. (46), (2010).</li><li>Ballermann, M., Metz, G. A., McKenna, J. E., Klassen, F., Whishaw, I. Q. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+pasta+matrix+reaching+task:+a+simple+test+for+measuring+skilled+reaching+distance,+direction,+and+dexterity+in+rats.">The pasta matrix reaching task: a simple test for measuring skilled reaching distance, direction, and dexterity in rats.</a> J Neurosci Meth. 106 (1), 39-45 (2001).</li><li>Kemble, E. D., Wimmer, S. C., Konkler, A. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effects+of+varied+prior+manipulatory+or+consummatory+behaviours+on+nut+opening,+predation,+novel+foods+consumption,+nest+building,+and+food+tablet+grasping+in+rats.">Effects of varied prior manipulatory or consummatory behaviours on nut opening, predation, novel foods consumption, nest building, and food tablet grasping in rats.</a> Behav Proc. 8 (1), 33-44 (1983).</li><li>Buitrago, M. M., Ringer, T., Schulz, J. B., Dichgans, J., Luft, A. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Characterization+of+motor+skill+and+instrumental+learning+time+scales+in+a+skilled+reaching+task+in+rat.">Characterization of motor skill and instrumental learning time scales in a skilled reaching task in rat.</a> Behav Brain Res. 155 (2), 249-256 (2004).</li><li>Whishaw, I. Q., Pellis, S. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+structure+of+skilled+forelimb+reaching+in+the+rat:+A+proximally+driven+movement+with+a+single+distal+rotatory+component.">The structure of skilled forelimb reaching in the rat: A proximally driven movement with a single distal rotatory component.</a> Behav Brain Res. 41 (1), 49-59 (1990).</li><li>Hays, S. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+isometric+pull+task:+a+novel+automated+method+for+quantifying+forelimb+force+generation+in+rats.">The isometric pull task: a novel automated method for quantifying forelimb force generation in rats.</a> J Neurosci Meth. 212 (2), 329-337 (2013).</li><li>Sharp, K. G., Duarte, J. E., Gebrekristos, B., Perez, S., Steward, O., Reinkensmeyer, D. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Robotic+Rehabilitator+of+the+Rodent+Upper+Extremity:+A+System+and+Method+for+Assessing+and+Training+Forelimb+Force+Production+after+Neurological+Injury.">Robotic Rehabilitator of the Rodent Upper Extremity: A System and Method for Assessing and Training Forelimb Force Production after Neurological Injury.</a> J Neurotrauma. 33 (5), 460-467 (2016).</li><li>Hays, S. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+bradykinesia+assessment+task:+an+automated+method+to+measure+forelimb+speed+in+rodents.">The bradykinesia assessment task: an automated method to measure forelimb speed in rodents.</a> J Neurosci Meth. 214 (1), 52-61 (2013).</li><li>Meyers, E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+supination+assessment+task:+an+automated+method+for+quantifying+forelimb+rotational+function+in+rats.">The supination assessment task: an automated method for quantifying forelimb rotational function in rats.</a> J Neurosci Meth. 266, 11-20 (2016).</li><li>Lambercy, O., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Sub-processes+of+motor+learning+revealed+by+a+robotic+manipulandum+for+rodents.">Sub-processes of motor learning revealed by a robotic manipulandum for rodents.</a> Behav Brain Res. 278, 569-576 (2015).</li><li>Vigaru, B. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+robotic+platform+to+assess,+guide+and+perturb+rat+forelimb+movements.">A robotic platform to assess, guide and perturb rat forelimb movements.</a> IEEE Trans. Neural Syst. Rehabil. Eng. 21 (5), 796-805 (2013).</li><li>Klein, A., Sacrey, L. -. A. R., Whishaw, I. Q., Dunnett, S. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+use+of+rodent+skilled+reaching+as+a+translational+model+for+investigating+brain+damage+and+disease.">The use of rodent skilled reaching as a translational model for investigating brain damage and disease.</a> Neurosci Biobehav Rev. 36 (3), 1030-1042 (2012).</li><li>Gharbawie, O. A., Whishaw, I. Q. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Parallel+stages+of+learning+and+recovery+of+skilled+reaching+after+motor+cortex+stroke:+&amp;#34;Oppositions&amp;#34;+organize+normal+and+compensatory+movements.">Parallel stages of learning and recovery of skilled reaching after motor cortex stroke: &amp;#34;Oppositions&amp;#34; organize normal and compensatory movements.</a> Behav Brain Res. 175 (2), 249-262 (2006).</li><li>Palm&#233;r, T., Tamt&#232;, M., Halje, P., Enqvist, O., Petersson, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+system+for+automated+tracking+of+motor+components+in+neurophysiological+research.">A system for automated tracking of motor components in neurophysiological research.</a> J Neurosci Meth. 205 (2), 334-344 (2012).</li><li>Alaverdashvili, M., Whishaw, I. Q. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+behavioral+method+for+identifying+recovery+and+compensation:+Hand+use+in+a+preclinical+stroke+model+using+the+single+pellet+reaching+task.">A behavioral method for identifying recovery and compensation: Hand use in a preclinical stroke model using the single pellet reaching task.</a> Neurosci Biobehav Rev. 37 (5), 950-967 (2013).</li><li>Alaverdashvili, M., Whishaw, I. Q. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Compensation+aids+skilled+reaching+in+aging+and+in+recovery+from+forelimb+motor+cortex+stroke+in+the+rat.">Compensation aids skilled reaching in aging and in recovery from forelimb motor cortex stroke in the rat.</a> Neurosci. 167 (1), 21-30 (2010).</li><li>Molina-Luna, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Dopamine+in+motor+cortex+is+necessary+for+skill+learning+and+synaptic+plasticity.">Dopamine in motor cortex is necessary for skill learning and synaptic plasticity.</a> PloS one. 4 (9), (2009).</li><li>VandenBerg, P. M., Hogg, T. M., Kleim, J. A., Whishaw, I. Q. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Long-Evans+rats+have+a+larger+cortical+topographic+representation+of+movement+than+Fischer-344+rats:+A+microstimulation+study+of+motor+cortex+in+na&#305;&#776;ve+and+skilled+reaching-trained+rats.">Long-Evans rats have a larger cortical topographic representation of movement than Fischer-344 rats: A microstimulation study of motor cortex in na&#305;&#776;ve and skilled reaching-trained rats.</a> Brain Res Bull. 59 (3), 197-203 (2002).</li><li>Whishaw, I. Q., Gorny, B., Foroud, A., Kleim, J. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Long-Evans+and+Sprague-Dawley+rats+have+similar+skilled+reaching+success+and+limb+representations+in+motor+cortex+but+different+movements:+some+cautionary+insights+into+the+selection+of+rat+strains+for+neurobiological+motor+research.">Long-Evans and Sprague-Dawley rats have similar skilled reaching success and limb representations in motor cortex but different movements: some cautionary insights into the selection of rat strains for neurobiological motor research.</a> Behav Brain Res. 145 (1-2), 221-232 (2003).</li><li>Harms, K. J., Rioult-Pedotti, M. S., Carter, D. R., Dunaevsky, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Transient+Spine+Expansion+and+Learning-Induced+Plasticity+in+Layer+1+Primary+Motor+Cortex.">Transient Spine Expansion and Learning-Induced Plasticity in Layer 1 Primary Motor Cortex.</a> J Neurosci. 28 (22), 5686-5690 (2008).</li><li>Metz, G. A., Whishaw, I. Q. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Skilled+reaching+an+action+pattern:+stability+in+rat+(Rattus+norvegicus)+grasping+movements+as+a+function+of+changing+food+pellet+size.">Skilled reaching an action pattern: stability in rat (Rattus norvegicus) grasping movements as a function of changing food pellet size.</a> Behav Brain Res. 116 (2), 111-122 (2000).</li></ol>

Tareas que alcanzan cualificados son comúnmente utilizados para estudiar la adquisición de habilidades motoras, así como el deterioro de la función motora en condiciones patológicas 6. análisis fiable y sin ambigüedades de alcanzar comportamiento es esencial para el estudio de los mecanismos celulares subyacentes adquisición de habilidades motoras, así como procesos neurofisiológicos involucrados en la pérdida y la posterior recuperación de la función en modelos animales de enfermeda...

tareas motoras son ampliamente utilizados para evaluar los cambios de comportamiento y neuronales relacionados con el aprendizaje motor o a alteraciones en la función motora en modelos animales neurológicos o farmacológicos. la función motora fina puede ser difícil de cuantificar en roedores, sin embargo. Las tareas que requieren destreza manual, como la manipulación de los cereales 1, 2 pastas, o semillas de girasol 3 son sensibles y no requieren una amplia formación del animal. Su principal inconveniente es que estas tareas dan resultados cualitativos y sobre todo pueden ser difíciles de conseguir sin ambigüedades. Tareas que alcanzan cualificados, tales como las variaciones de la sola pastilla alcanzar tarea son más fáciles de cuantificar 4, 5. Sin embargo, los factores cinemáticos que subyacen a la ejecución con éxito de estas tareas sólo se pueden inferir de forma limitada y requieren mucha mano de obra fotograma a fotograma de vídeo de unanálisis. dispositivos robóticos han ganado popularidad como medio de cuantificar aspectos de la función de la extremidad anterior y las habilidades motoras. Varias tareas de alcance automatizado están disponibles. La mayoría se centra en un solo aspecto de un movimiento de la extremidad anterior, tal como tirando de un mango a lo largo de una guía lineal 6, 7, simples movimientos de las extremidades distales 8, o pronación y supinación de la pata 9. Aunque estos dispositivos son prometedores para el análisis de la función motora en, que sólo reflejan las acciones motoras complejas ejecutadas durante sola pastilla de llegar a un número limitado de extender. A continuación, se demuestra el uso de un dispositivo de tres grados de libertad robótico, ETH Pattus, desarrollado para la formación y evaluación de diversas tareas motoras en ratas 10, 11. Se registra plana y el movimiento de rotación de los movimientos de las extremidades anteriores en ratas alcance, agarre, ytirando de las tareas llevadas a cabo en el plano horizontal. Las ratas interactúan con el robot a través de un mango esférico 6 mm de diámetro que se puede alcanzar a través de una ventana en la jaula de prueba (anchura: 15 cm, longitud: 40 cm, altura: 45 cm) y se movió en el plano horizontal (empujar y tirar movimientos) y los movimientos de pronación-supinación (giradas). De este modo, se permite a la rata para llevar a cabo los movimientos que se aproximan a los ejecutados durante las tareas de pellets llegar individuales convencionales. La ventana es de 10 mm de ancho y situado a 50 mm por encima del suelo de la jaula. El mango se encuentra 55 mm por encima del suelo. A bloques de la puerta corredera de acceso al asa entre llegar a los ensayos y se abre cuando el robot alcanza su posición inicial y se cierra después de que se complete un ensayo. Después de un movimiento ejecutado correctamente, las ratas reciben una recompensa de comida en el lado opuesto de la jaula de prueba. El robot es controlado a través del software y los registros de salida de 3 codificadores rotatorios a 1000 Hz, lo que resulta en información acerca de la posición o,f el mango en el plano horizontal, así como su ángulo de rotación (para más detalles, véase la referencia 11). Las condiciones requeridas para la ejecución de la tarea con éxito se definen en el software antes de cada sesión de entrenamiento (por ejemplo, mínimo requerido tirando distancia y desviación máxima de la línea media en una tarea de alcance-y-pull). Una posición de referencia estandarizada inicial de la manija se registra con un soporte fijo en el inicio de cada sesión de entrenamiento. Esta referencia se utiliza para todos los ensayos dentro de una sesión, asegurando una posición de inicio constante de la manija para cada ensayo. Posicionamiento constante de la empuñadura con relación a la ventana de la jaula está asegurada por la alineación de las marcas en la jaula y robot (Figura 1). Las grabaciones de vídeo de los movimientos de extensión se registran utilizando una pequeña cámara de alta velocidad (120 frames / s, 640 x 480 de resolución). Una pequeña pantalla en vista de la cámara muestra el número de identificación de la rata, la sesión de entrenamiento,Número de prueba y el resultado del ensayo (éxito o fracaso). Estos vídeos se utilizan para verificar los resultados registrados y para evaluar los efectos de llegar a los movimientos que preceden al tocar, tirar o giro de la manivela. A continuación, se demuestra el uso de esta plataforma robótica en variaciones de una tarea de alcance y afloja. Esta tarea puede ser entrenado en un plazo de tiempo que es comparable a otros paradigmas que alcanzan cualificados y produce resultados reproducibles. Se describe un protocolo de entrenamiento típico, así como algunos de los principales parámetros de salida. Por otra parte, se muestra cómo pequeños cambios en el protocolo de entrenamiento utilizado puede dar lugar a cursos de tiempo alterados de los resultados conductuales que pueden representar subprocesos independientes dentro del proceso de aprendizaje de habilidades motoras.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="679">
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:247px;">ETH Pattus</td>
			<td style="width:105px;"></td>
			<td style="width:136px;"></td>
			<td style="width:191px;">ETH Pattus was made by the Rehabilitation Engineering Laboratory of Prof. Gassert at ETH Zurich.&#160;</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:247px;">Training cage&#160;</td>
			<td style="width:105px;"></td>
			<td style="width:136px;"></td>
			<td>The plexiglass training cage was made in-house.&#160;</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:247px;">Pellet dispenser</td>
			<td style="width:105px;">Campden Instruments</td>
			<td align="right" style="width:136px;">80209</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:247px;">45-mg dustless precision pellets</td>
			<td style="width:105px;">Bio-Serv</td>
			<td style="width:136px;">F0021-J</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:247px;">GoPro Hero 3+ Silver Edition&#160;</td>
			<td style="width:105px;">digitec.ch</td>
			<td align="right">284528</td>
			<td>Small highspeed camera&#160;</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:247px;">Small display</td>
			<td style="width:105px;">Adafruit Industries</td>
			<td style="width:136px;">#50, #661</td>
			<td>128x32 SPI Oled display controlled via an Arduino Uno microcontroller and Labview software</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:247px;">Labview 2012</td>
			<td style="width:105px;">National Instruments</td>
			<td style="width:136px;">776678-3513</td>
			<td>ETH Pattus is compatible with more recent Labview versions.&#160;</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:247px;">Matlab 2014b</td>
			<td style="width:105px;">The Mathworks</td>
			<td style="width:136px;">MLALL</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

investigating motor skill learning processes with a robotic manipulandum

tareas que alcanzan cualificados son comúnmente utilizados en estudios sobre el aprendizaje de habilidades motoras y la función motora en condiciones sanas y patológicas, pero puede ser mucho tiempo y ambigua para cuantificar las tasas de éxito más allá de simples. A continuación, se describe el procedimiento de entrenamiento para las tareas de alcance y afloja con ETH Pattus, una plataforma robótica para la extremidad anterior automatizado llegar a la formación que los registros de tracción y movimientos de rotación mano en ratas. cuantificación cinemática de los intentos de tracción realizados revela la presencia de los perfiles temporales distintos de los parámetros de movimiento, tales como velocidad de tracción, la variabilidad espacial de la trayectoria de tracción, la desviación de la línea media, así como tirando de éxito. Se muestra cómo los ajustes de menor importancia en el paradigma de formación dan lugar a alteraciones en estos parámetros, revelando su relación con la dificultad de la tarea, la función motora general o ejecución de la tarea especializada. En combinación con técnicas electrofisiológicas, farmacológicas y optogenética, este paradigma se puede utilizarpara explorar los mecanismos que subyacen en el aprendizaje motor y la formación de la memoria, así como la pérdida y recuperación de la función (por ejemplo, después del accidente cerebrovascular).

Aquí, mostramos 3 variaciones de una tarea de alcance y de tracción utilizando ratas Long-Evans machos (10-12 semanas de edad). En el grupo sin tracción (FP) (N = 6), las ratas fueron entrenadas para tirar de la manija del robot durante un periodo de 22 días sin restricciones laterales. Los animales en el método lineal, tirar de 1 grupo (SP1) (N = 12) fueron entrenados para tirar de la palanca sin desviarse más de 2 mm de la línea media. Estos animales transición directamente de ...

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Investigating Motor Skill Learning Processes with a Robotic Manipulandum

Un paradigma se presenta para la formación y el análisis de una tarea de alcanzar experto automatizado en ratas. Análisis de los intentos de tracción revela distintos subprocesos del aprendizaje motor.

La investigación de los procesos de aprendizaje de habilidades motoras con una robótica Manipulandum

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

The overall goal of training rats on this reaching task involving a robotic manipulandum is to investigate the processes underlying motor skill learning and motor function recovery. This method can help answer key questions in the field of behavioral neuroscience, specifically related to the mechanisms underlying motor learning and memory formation as well as loss and recovery of function after brain damage or stroke. The main advantage of this technique are that the rats'training and that analysis is easy to perform and that it is more objective than other conventional single pellet reaching task.Moreover, the robotic manipulandum allows for better analysis of kinematics. In preparation, always allow newly acquired rats to habituate to their new home cages for at least a week before training them. During this time, handle the rats regularly and feed them the reward pellets used for the training protocol.To begin the training process, first spend two or three days habituating the rats to the test cage. The first task is to train the rats to simply touch the spherical handle through the cage window and to then move to the opposite side of the cage and retrieve a food reward. First, adjust the software settings so that the handle is located just outside the testing cage window.Now, put the rat in the training cage and hold a pellet near the handle. Direct the rat's attention by tapping on the cage as needed. Continue prompting the rat to the handle this way until it independently reaches through the cage window and touches the handle or food pellet.Then, run the session until 100 touches have been completed or until 60 minutes have elapsed, whichever comes first. Continue training the rat daily until it completes 100 touches within 30 minutes on two consecutive days. This usually occurs in the first two sessions.Once this proficiency is obtained, proceed directly with the next training paradigm. Rats can perform much more quickly in this task than the defined criteria, but it is important to not overtrain them as this can result in overconsolidation of the behavior and stifle shaping of the behavior to the final goal. The next challenge is for the rats to learn the intermediate step of reaching out and pulling the handle.As with reward touch training, it is important not to overtrain as the final goal is to transition to the next stage of training. First, adjust the software setting so that the robot positions the handle 18 millimeters from the window at the start of each trial. The handle must be pulled at least 10 millimeters without interruption for a successful trial.There are no lateral restrictions on the pulling movement. Then perform the sessions as before with 100 trials or 60 minutes marking their ends. If a rat is not reaching far enough to perform the task, then shape the correct behavior by holding a pellet with forceps near the handle.If a rat seems to lose interest in pulling the handle, then tap on the cage or dispense a pellet. Determine the rat's paw preference from its first 20 attempts to pull the handle. Simply choose the paw that is used more often as the dominant paw.Most rats will show a strong preference and used one paw in at least 80%of the trials. Once a dominant paw is noted, adjust the position of the handle laterally to favor this paw. Align the handle to the edge of the window and keep it in this position for all future sessions with this rat.Continue training the task until the rat reaches a plateau performance or performs the task 100 times within 30 minutes on two consecutive days. Only two sessions are typically needed before proceeding to straight pulling. The final stage of training is to teach the rats to pull the handle straightly for a reward.Change the parameters in the software so that a pulling movement that deviates by more than two millimeters from the midline is considered a failure. As usual, each session should be run until either 100 trials are completed or 60 minutes have passed. Continue training the rats on this task until their skill level reaches a plateau or until the rats exceed a defined criteria.Using 10 to 12 week old male Long-Evans rats, three different training techniques were compared over 22 days of training. Each group was given reward touch training. Then the parameters changed.In one group, FP, rats were trained to pull the robot's handle without any lateral restrictions. In the next group, SP1, rats were trained to pull the handle without deviating more than two millimeters from the midline but were not given any free pull training sessions. In the final group, SP2, rats received exactly two free pull training sessions and then transitioned to straight pull training.Importantly for SP2, the handle was kept aligned near one edge of the window resulting in a more challenging task. This condition could occur by accident if the robot isn't consistently aligned to the cage by the operator. Possibly due to this added challenge, the task success rate for SP1 rats plateaued sooner than it did for SP2 rats.Over the sessions, handle movement improved from the first session to the last. The data shown is of one representative rat from the SP2 group. Similarly, the speed of pulling became more regular from the first to the last session indicating a more stable movement was learned.This data is also from a representative SP2 rat. After watching this video, you should have a good understanding of how to perform an automated skilled reaching task and of the factors that may impact your results. As we have shown, minor alteration in the training pattern will affect the animal performance.So when attempting this procedure, it's important to keep all the conditions consistent for each animal such as the handle location.

Research

JoVE Journal

Behavior

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

Estudio Motor Habilidad Aprendizaje por Casa de pellets Tareas Llegar en ratones

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

Investigación

Comportamiento

Methods to Explore the Influence of Top-down Visual Processes on Motor Behavior

Los métodos para explorar la influencia de arriba hacia abajo Procesos Visuales en Comportamiento Motor

Kinesthetic awareness is important to successfully navigate the environment. When we interact with our daily surroundings, some aspects of movement are ...

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

Compensatoria Limb Uso y Evaluación del Comportamiento de Aprendizaje de habilidad motora después de Lesiones de la corteza sensoriomotora en un modelo de ratón del ictus isquémico

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

Stimulating the Lip Motor Cortex with Transcranial Magnetic Stimulation

Estimular el Lip Corteza Motora con Estimulación Magnética Transcraneal

Transcranial magnetic stimulation (TMS) has proven to be a useful tool in investigating the role of the articulatory motor cortex in speech perception. ...

Quantifying Learning in Young Infants: Tracking Leg Actions During a Discovery-learning Task

La cuantificación de aprendizaje en jóvenes Bebés: Seguimiento de la pierna acciones durante una tarea de descubrimiento-learning

Task-specific actions emerge from spontaneous movement during infancy. It has been proposed that task-specific actions emerge through a discovery-learning ...

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

Combinado de traslado-Box Entrenamiento con electrofisiológico corteza Grabación y estimulación como una herramienta para estudiar la percepción y aprendizaje

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

Event-related Potentials During Target-response Tasks to Study Cognitive Processes of Upper Limb Use in Children with Unilateral Cerebral Palsy

Potenciales relacionados con eventos durante las tareas de Target-respuesta para estudiar los procesos cognitivos de las extremidades superiores uso en niños con parálisis 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 ...

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

Con una cinta de cinturón de Split para evaluar la generalización de la adaptación humana Aparato Locomotor

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

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

Uso de realidad Virtual para transferir Motor habilidad conocimiento de un lado a otro

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

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

El "Motor" motor implícito la secuencia de aprendizaje: tiempo de reacción Serial pie-caminar tarea

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