Name: automated rat single-pellet reaching with 3-dimensional reconstruction of paw and digit trajectories
Uploaded: 2019-07-10T15:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Automated Rat Single-Pellet Reaching with 3-Dimensional Reconstruction of Paw and Digit Trajectories at JoVE.com

Forfatterne vil gerne takke Karunesh Ganguly og hans laboratorium for rådgivning om den dygtige nå opgave, og Alexander og Mackenzie Mathis for deres hjælp til at tilpasse DeepLabCut. Dette arbejde blev støttet af National Institute of neurologisk sygdom og slagtilfælde (Grant nummer K08-NS072183) og University of Michigan.

Alle metoder, der involverer brug af dyr beskrevet her er blevet godkendt af den institutionelle dyrepleje og anvendelse udvalg (IACUC) af University of Michigan.
1. oprettelse af det vidtrækkende kammer
Bemærk: Se Ellens et al.14 for detaljer og diagrammer over apparatet. Del numre refererer til figur 1.
<ol><li>Bond klar polycarbonat paneler med akryl cement til at bygge det nå kammer (15 ...

<ol>
	<li>Chen, J., 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=An+automated+behavioral+apparatus+to+combine+parameterized+reaching+and+grasping+movements+in+3D+space.">An automated behavioral apparatus to combine parameterized reaching and grasping movements in 3D space.</a> Journal of Neuroscience Methods. , (2018).</li><li>Sacrey, L. A. R. A., 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=Similar+hand+shaping+in+reaching-for-food+(skilled+reaching)+in+rats+and+humans+provides+evidence+of+homology+in+release,+collection,+and+manipulation+movements.">Similar hand shaping in reaching-for-food (skilled reaching) in rats and humans provides evidence of homology in release, collection, and manipulation movements.</a> Behavioural Brain Research. 204, 153-161 (2009).</li><li>Whishaw, I. Q., Kolb, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Decortication+abolishes+place+but+not+cue+learning+in+rats.">Decortication abolishes place but not cue learning in rats.</a> Behavioural Brain Research. 11, 123-134 (1984).</li><li>Klein, A., 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=Analysis+of+Skilled+Forelimb+Movement+in+Rats:+The+Single+Pellet+Reaching+Test+and+Staircase+Test.">Analysis of Skilled Forelimb Movement in Rats: The Single Pellet Reaching Test and Staircase Test.</a> Current Protocols in Neuroscience. 58, 8.28.1-8.28.15 (2012).</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> Behavioural Brain Research. 41, 49-59 (1990).</li><li>Zeiler, S. R., 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=Medial+premotor+cortex+shows+a+reduction+in+inhibitory+markers+and+mediates+recovery+in+a+mouse+model+of+focal+stroke.">Medial premotor cortex shows a reduction in inhibitory markers and mediates recovery in a mouse model of focal stroke.</a> Stroke. 44, 483-489 (2013).</li><li>Fenrich, K. 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=Improved+single+pellet+grasping+using+automated+ad+libitum+full-time+training+robot.">Improved single pellet grasping using automated ad libitum full-time training robot.</a> Behavioural Brain Research. 281, 137-148 (2015).</li><li>Azim, E., Jiang, J., Alstermark, B., Jessell, T. M. <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+relies+on+a+V2a+propriospinal+internal+copy+circuit.">Skilled reaching relies on a V2a propriospinal internal copy circuit.</a> Nature. , (2014).</li><li>Guo, J. Z. Z., 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=Cortex+commands+the+performance+of+skilled+movement.">Cortex commands the performance of skilled movement.</a> Elife. 4, e10774 (2015).</li><li>Nica, I., Deprez, M., Nuttin, B., Aerts, J. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Automated+Assessment+of+Endpoint+and+Kinematic+Features+of+Skilled+Reaching+in+Rats.">Automated Assessment of Endpoint and Kinematic Features of Skilled Reaching in Rats.</a> Frontiers in Behavioral Neuroscience. 11, 255 (2017).</li><li>Wong, C. C., Ramanathan, D. S., Gulati, T., Won, S. J., Ganguly, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+automated+behavioral+box+to+assess+forelimb+function+in+rats.">An automated behavioral box to assess forelimb function in rats.</a> Journal of Neuroscience Methods. 246, 30-37 (2015).</li><li>Torres-Esp&#237;n, A., Forero, J., Schmidt, E. K. A., Fouad, K., Fenrich, K. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+motorized+pellet+dispenser+to+deliver+high+intensity+training+of+the+single+pellet+reaching+and+grasping+task+in+rats.">A motorized pellet dispenser to deliver high intensity training of the single pellet reaching and grasping task in rats.</a> Behavioural Brain Research. 336, 67-76 (2018).</li><li>Mathis, 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=DeepLabCut:+markerless+pose+estimation+of+user-defined+body+parts+with+deep+learning.">DeepLabCut: markerless pose estimation of user-defined body parts with deep learning.</a> Nature Neuroscience. 21, 1281-1289 (2018).</li><li>Ellens, D. J., 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=An+automated+rat+single+pellet+reaching+system+with+high-speed+video+capture.">An automated rat single pellet reaching system with high-speed video capture.</a> Journal of Neuroscience Methods. 271, 119-127 (2016).</li></ol>

Gnaver faglært nå er blevet et standard værktøj til at studere motorisk system fysiologi og patofysiologi. Vi har beskrevet, hvordan man implementerer en automatiseret rotte faglært nå opgave, der tillader: uddannelse og testning med minimal overvågning, 3-D pote og ciffer bane rekonstruktion (under nå, greb, og pote tilbagetrækning), real-time identifikation af pote under nå, og synkronisering med ekstern elektronik. Det er velegnet til at korrelere forbimb kinematik med fysiologi eller til at udføre præcist...

Mennesker er stærkt afhængige af behændige færdigheder, defineret som bevægelser, der kræver præcist koordinerede multi-fælles og ciffer bevægelser. Disse færdigheder påvirkes af en række fælles patologier i centralnervesystemet, herunder strukturelle læsioner (f. eks. slagtilfælde, tumor, demyelinerende læsioner), neurodegenerative sygdomme (f. eks. Parkinsons sygdom) og funktionelle abnormiteter i motoriske kredsløb (f. eks. dystoni). Forståelse af, hvordan behændige færdigheder læres og implementeres af centrale motorkredsløb, har derfor potentialet til at forbedre livskvaliteten for en stor befolkning. Desuden, en sådan forståelse er tilbøjelige til at forbedre motorisk ydeevne i raske mennesker ved at optimere uddannelse og rehabilitering strategier.
Dissekere de neurale kredsløb underliggende behændige færdigheder hos mennesker er begrænset af teknologiske og etiske overvejelser, der nødvendiggør brugen af dyremodeller. Ikke-menneskelige primater er almindeligt anvendt til at studere behændige lemmer bevægelser i betragtning af ligheden mellem deres motorsystemer og adfærdsmæssige repertoire til mennesker1. Men, ikke-menneskelige primater er dyre med lang generation gange, begrænse antallet af forsøgspersoner og genetiske interventioner. Selv om den neurovidenskabelige værktøjskasse, der gælder for ikke-menneskelige primater, er større end for mennesker, er mange nylige teknologiske fremskridt enten utilgængelige eller signifikant begrænsede i primater.
Gnaver faglært at nå er en komplementær tilgang til at studere behændige motoriske kontrol. Rotter og mus kan trænes til at nå til, forstå, og hente en sukker pille i en stereotyp sekvens af bevægelser homologe til menneskelige nå mønstre2. På grund af deres relativt korte generation tid og lavere boligomkostninger, samt deres evne til at erhverve kvalificeret nå over dage til uger, er det muligt at studere et stort antal i både læring og dygtighed konsolidering faser. Brugen af gnavere, især mus, letter også brugen af kraftfulde moderne neurovidenskabelige værktøjer (f. eks. optogenetik, calciumbilleddannelse, genetiske sygdomsmodeller) for at studere behændige færdigheder.
Gnaver faglært nå har været brugt i årtier til at studere normal motorisk kontrol og hvordan det er påvirket af specifikke patologier som slagtilfælde og Parkinsons sygdom3. Men de fleste versioner af denne opgave er arbejdskraft og tidskrævende, afbøde fordelene ved at studere gnavere. Typiske implementeringer indebærer at placere gnavere i et nå kammer med en hylde foran en smal slot, hvorigennem gnaver skal nå. En forsker placerer manuelt sukker piller på hylden, venter på, at dyret når frem, og placerer derefter en anden. Når er scoret som succeser eller fiaskoer enten i realtid eller ved video review4. Men blot scoring når som succeser eller fiaskoer ignorerer rige kinematiske data, der kan give indsigt i, hvordan (i modsætning til blot, om) nå er svækket. Dette problem blev løst ved at implementere detaljeret gennemgang af at nå videoer for at identificere og delvist kvantificere score nå under bevægelser5. Mens dette tilføjet nogle data vedrørende Reach kinematik, det også betydeligt øget eksperimententer tid og kræfter. Desuden kan høje niveauer af eksperimententer involvering føre til uoverensstemmelser i metodologi og dataanalyse, selv inden for samme laboratorium.
For nylig er flere automatiserede versioner af kvalificerede nå blevet udviklet. Nogle vedhæfte til hjemmet bur6,7, eliminerer behovet for at overføre dyr. Dette både reducerer stress på dyrene og eliminerer behovet for at akkliere dem til en specialiseret nå kammer. Andre versioner tillader Paw tracking, så kinematiske ændringer under specifikke interventioner kan undersøges8,9,10, eller har mekanismer til automatisk at afgøre, om pellets blev slået fra hylden11. Automatiserede kvalificerede opgaver er især nyttige til træning med høj intensitet, hvilket kan være nødvendigt for rehabilitering efter en skade12. Automatiserede systemer gør det muligt for dyr at udføre et stort antal rækker over lange perioder uden at kræve intensiv forsker involvering. Endvidere, systemer, der tillader Paw tracking og automatiseret resultat scoring reducere forsker tid brugt udfører dataanalyse.
Vi udviklede en automatiseret rotte kvalificeret nå system med flere specialiserede funktioner. For det første, ved at bruge en bevægelig piedestal til at bringe pellet i "nå position" nedefra, får vi en næsten uhindret udsigt over forbimb. For det andet giver et system af spejle mulighed for flere samtidige visninger af rækkevidden med et enkelt kamera, så tre-dimensionelle (3-D) rekonstruktion af REACH-forløbskurver ved hjælp af en høj opløsning, høj hastighed (300 fps) kamera. Med den seneste udvikling af robuste maskinlæringsalgoritmer til markerless motion tracking13, sporer vi nu ikke kun pote, men individuelle knoer for at udtrække detaljeret rækkevidde og forstå kinematik. For det tredje giver en frame-grabber, der udfører enkel video behandling, mulighed for realtids identifikation af særskilte række faser. Disse oplysninger bruges til at udløse video erhvervelse (kontinuerlig video erhvervelse er ikke praktisk på grund af filstørrelse), og kan også bruges til at udløse interventioner (f. eks optogenetik) på præcise øjeblikke. Endelig udløses individuelle videorammer af transistor-transistor Logic (TTL)-impulser, hvilket gør det muligt at synkronisere videoen præcist med neurale optagelser (f. eks. Elektrofysiologi eller fotometri). Her beskriver vi, hvordan man opbygger dette system, træner rotter til at udføre opgaven, synkroniserer apparatet med eksterne systemer og rekonstruerer 3-D Reach-forløbskurver.

<table>
	<tbody>
		<tr>
			<td>clear polycarbonate panels</td>
			<td>TAP Plastics</td>
			<td></td>
			<td>cut to order (see box design)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>infrared source/detector</td>
			<td>Med Associates</td>
			<td>ENV-253SD</td>
			<td>30&#34; range</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>camera</td>
			<td>Basler</td>
			<td>acA2000-340kc</td>
			<td>2046 x 1086 CMV2000 340 fps Color Camera Link</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>camera lens</td>
			<td>Megapixel (computar)</td>
			<td>M0814-MP2</td>
			<td>2/3&#34; 8mm f1.4 w/ locking Iris &#38; Focus</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>camera cables</td>
			<td>Basler</td>
			<td>#2000031083</td>
			<td>Cable PoCL Camera Link SDR/MDR Full, 5 m - Data Cables</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>mirrors</td>
			<td>Amazon</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>linear actuator</td>
			<td>Concentrics</td>
			<td>LACT6P</td>
			<td>Linear Actuator 6&#34; Stroke (nominal), 110 Lb Force, 12 VDC, with Potentiometer</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>pellet reservoir/funnel</td>
			<td>Amico (Amazon)</td>
			<td>a12073000ux0890</td>
			<td>6&#34; funnel</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>guide tube</td>
			<td>ePlastics</td>
			<td>ACREXT.500X.250</td>
			<td>1/2&#34; OD x 1/4&#34; ID Clear. Extruded Plexiglass Acrylic Tube x 6ft long</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>pellet delivery rod</td>
			<td>ePlastics</td>
			<td>ACRCAR.250</td>
			<td>0.250&#34; DIA. Cast Acrylic Rod (2&#39; length)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>plastic T connector</td>
			<td>United States Plastic Corp</td>
			<td>#62065</td>
			<td>3/8&#34; x 3/8&#34; x 3/8&#34; Hose ID Black HDPE Tee</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>LED lights</td>
			<td>Lighting EVER</td>
			<td>4100066-DW-F</td>
			<td>12V Flexible Waterproof LED Light Strip, LED Tape, Daylight White, Super Bright 300 Units 5050 LEDS, 16.4Ft 5 M Spool</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Light backing</td>
			<td>ePlastics</td>
			<td>ACTLNAT0.125X12X36</td>
			<td>0.125&#34; x 12&#34; x 36&#34; Natural Acetal Sheet</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Light diffuser films</td>
			<td>inventables</td>
			<td>23114-01</td>
			<td>.007x8.5x11&#34;, matte two sides</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>cabinet and custom frame materials</td>
			<td>various (Home Depot, etc.)</td>
			<td></td>
			<td>3/4&#34; fiber board (see protocol for dimensions of each structure)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>acoustic foam</td>
			<td>Acoustic First</td>
			<td></td>
			<td>FireFlex Wedge Acoustical Foam (2&#34; Thick)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>ventilation fans</td>
			<td>Cooler Master (Amazon)</td>
			<td>B002R9RBO0</td>
			<td>Rifle Bearing 80mm Silent Cooling Fan for Computer Cases and CPU Coolers</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>cabinet door hinges</td>
			<td>Everbilt (Home Depot</td>
			<td>#14609</td>
			<td>continuous steel hinge (1.4&#34; x 48&#34;)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>cabinet wheels</td>
			<td>Everbilt (Home Depot</td>
			<td>#49509</td>
			<td>Soft rubber swivel plate caster with 90 lb. load rating and side brake</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>cabinet door handle</td>
			<td>Everbilt (Home Depot</td>
			<td>#15094</td>
			<td>White light duty door pull (4.5&#34;)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>computer</td>
			<td>Hewlett Packard</td>
			<td>Z620</td>
			<td>HP Z620 Desktop Workstation</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Camera Link Frame Grabber</td>
			<td>National Instruments</td>
			<td>#781585-01</td>
			<td>PCIe-1473 Virtex-5 LX50 Camera Link - Full</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Multifunction RIO Board</td>
			<td>National Instruments</td>
			<td>#781100-01</td>
			<td>PCIe-17841R</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Analog RIO Board Cable</td>
			<td>National Instruments</td>
			<td>SCH68M-68F-RMIO</td>
			<td>Multifunction Cable</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Digital RIO Board Cable</td>
			<td>National Instruments</td>
			<td>#191667-01</td>
			<td>SHC68-68-RDIO Digital Cable for R Series</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Analog Terminal Block</td>
			<td>National Instruments</td>
			<td>#782536-01</td>
			<td>SCB-68A Noise Rejecting, Shielded I/O Connector Block</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Digital Terminal Block</td>
			<td>National Instruments</td>
			<td>#782536-01</td>
			<td>SCB-68A Noise Rejecting, Shielded I/O Connector Block</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>24 position relay rack</td>
			<td>Measurement Computing Corp.</td>
			<td>SSR-RACK24</td>
			<td>Solid state relay backplane (Gordos/OPTO-22 type relays), 24-channel</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>DC switch</td>
			<td>Measurement Computing Corp.</td>
			<td>SSR-ODC-05</td>
			<td>Solid state relay module, single, DC switch, 3 to 60 VDC @ 3.5 A</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>DC Sense</td>
			<td>Measurement Computing Corp.</td>
			<td>SSR-IDC-05</td>
			<td>solid state relay module, single, DC sense, 3 to 32 VDC</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>DC Power Supply</td>
			<td>BK Precision</td>
			<td>1671A</td>
			<td>Triple-Output 30V, 5A Digital Display DC Power Supply</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>sugar pellets</td>
			<td>Bio Serv</td>
			<td>F0023</td>
			<td>Dustless Precision Pellets, 45 mg, Sucrose (Unflavored)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>LabVIEW</td>
			<td>National Instruments</td>
			<td>LabVIEW 2014 SP1, 64 and 32-bit versions</td>
			<td>64-bit LabVIEW is required to access enough memory to stream videos, but FPGA coding must be performed in 32-bit LabVIEW</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>MATLAB</td>
			<td>Mathworks</td>
			<td>Matlab R2019a</td>
			<td>box calibration and trajectory reconstruction software is written in Matlab and requires the Computer Vision toolbox</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

automated rat single-pellet reaching with 3-dimensional reconstruction of paw and digit trajectories

Gnaver faglært nå er almindeligt anvendt til at studere behændige færdigheder, men kræver betydelig tid og kræfter til at gennemføre opgaven og analysere adfærd. Flere automatiserede versioner af kvalificerede nå er blevet udviklet for nylig. Her beskriver vi en version, der automatisk præsenterer pellets til rotter, mens du optager high-definition video fra flere vinkler ved høje billedhastigheder (300 fps). Pote og individuelle cifre spores med DeepLabCut, en maskinlæringsalgoritme til markerless pose estimering. Dette system kan også synkroniseres med fysiologiske optagelser, eller bruges til at udløse fysiologisk indgreb (f. eks. elektrisk eller optisk stimulation).

Rotter erhverver den faglærte at nå opgaven hurtigt, når akklimatiseret til apparatet, med ydeevne plateauing i form af både antal rækker og nøjagtighed over 1 – 2 uger (figur 5). Figur 6 viser eksempler på videorammer, der indikerer strukturer identificeret af DeepLabCut, og figur 7 viser overlejret individuelle rækkevidde forløbskurver fra en enkelt session. Endelig illustrerer vi i figur 8...

Watch this Scientific Journal Video about Automated Rat Single-Pellet Reaching with 3-Dimensional Reconstruction of Paw and Digit Trajectories at JoVE.com

Automated Rat Single-Pellet Reaching with 3-Dimensional Reconstruction of Paw and Digit Trajectories

Automatiseret rotte single-pellet nå med 3-dimensionel rekonstruktion af pote og ciffer Forløbskurver

Gnaver faglært nå er almindeligt anvendt til at studere behændige færdigheder, men kræver betydelig tid og kræfter til at gennemføre opgaven og analysere adfærd. Vi beskriver en automatiseret version af dygtige nå med motion tracking og tre-dimensionelle rekonstruktion af rækkevidde forløbskurver.

Rodent skilled reaching is commonly used to study dexterous skills, but requires significant time and effort to implement the task and analyze the ...

Denne metode bygger på etablerede rotte dygtige nå protokoller til at automatisere uddannelse og test giver et effektivt middel til at erhverve store datasæt relativt hurtigt. Det minimerer eksperimentatorindsats og tillader tredimensionel rekonstruktion af forelimb kinematik. Kinematik kan bruges til at vurdere virkningerne af præcist timet interventioner eller korreleret med fysiologiske optagelser.Med nogle justeringer kan denne teknik også anvendes i mus. Begynd med at tænde lyset og placere rotten i en dygtig nå kammer. Brug vicess til at holde en pellet gennem den nå slot på forsiden af kassen.Lad rotten spise tre piller fra forrænker. Træk pellet tilbage næste gang rotten forsøger at spise pellet fra snævler og gentag indtil rotten når til pellet med en pote mest ud af 11 når angiver pote præference. Dernæst justere pellet levering stang med den side af at nå slot kontralaterale til rottens foretrukne pote.Placer en pellet på leveringsstangen. Brug derefter hændekraft til at lokke rotten med pellet, men direkte rotten mod leveringsstangen, så dens pote rammer pellet på stangen. Efter rotten har forsøgt 10 når til leveringsstangen uden at blive lokket, fremme rotten til næste fase.Dernæst placere pellet levering stang baseret på rottens pote præference og sæt den til position to. Indstil pelletdredangens højdeposition ved hjælp af aktuatorfjernbetjeningen. Når leverstangen er i den korrekte højde, skal du holde det ønskede tal nede, indtil lyset blinker rødt for at indstille.Derefter placere rotte i kammeret og agn rotten til bagsiden med en pellet. Når rotten bevæger sig langt nok til bagsiden af kammeret, at det ville bryde den infrarøde stråle, hvis den automatiserede version kørte, skal du flytte pellet leveringsstangen til position tre. Endelig skal du vente på, at rotten rækker ud efter pellet og derefter flytte pelletleveringsstangen tilbage til position to.Placer en ny pellet på levering stangen, hvis slået ud. Gentag disse trin gradvist lokkemad rotten mindre og mindre, indtil rotten begynder at en, flytte til bagsiden for at anmode om en pellet uden at blive lokkemad, og to, straks flytte til fronten efter at have anmodet om en pellet i ryggen. Når rotten har gjort dette 10 gange, begynde uddannelse på den automatiserede opgave.For at opsætte det automatiske system skal du tænde lyset i kammeret og genopfylde pelletbeholderen. Placer pellet leveringsstangen i henhold til rottens pote præference. Kontroller, at aktuatorpositionerne er indstillet korrekt.Tænd derefter for computeren, og åbn det kvalificerede program. Indtast rotte ID-nummeret under emnet, og vælg potepræferencen i rullemenuen med hånden. Angiv gem stien til videoerne.Indstil derefter sessionstiden og antallet af maksimale videoer. Indstil pellet lift varighed så godt og muliggøre tidlig rækkevidde straf. Dernæst for at tage kalibreringsbilleder, skal du placere den hjælpende hånd inde i det nånde kammer og stikke alligatorclipsen gennem det nå slot.Hold terningen foran åbningen med alligatorclipsen. Placer derefter terningen, så den røde side vises i det øverste spejl, den grønne side i venstre spejl og den blå side i højre spejl. I adfærdsprogrammet skal du sikre dig, at roi-tærsklen er angivet til en meget stor værdi.Klik på knappen Kør, og når kameraets initialiserede knap bliver grøn, skal du trykke på Start for at starte videoopkøb. Klik på Cal Mode og tag derefter et billede ved at klikke på Tag cal-billede. Flyt kuben en smule, og tag et andet billede.Gentag igen for i alt tre billeder. Endelig skal du stoppe programmet ved at klikke på stop og derefter klikke på stoptegnsknappen. Fjern den hjælpende hånd og terning fra kassen.Vær forsigtig med ikke at støde noget i adfærdskammeret efter kalibrering billeder er blevet taget den dag. Først skal du placere rotten i det dygtige kammeret. Klik på den hvide pil for at køre programmet.Indstil derefter roi'ets position til registrering af pote ved at justere x offset, y offset, ROI-bredde og ROI-højde. Placer investeringsafkastet i sidespejlet, der viser potens dorsum direkte foran åbningen, og klik på begynd at starte programmet. Mens rotten ikke når, skal du justere den lave ROI-tærskelværdi, indtil den dynamiske ROI-udløserværdi svinger mellem nul og en.Angiv derefter roi-tærsklen til at være betydeligt større end den dynamiske roi-udløserværdi under næsehæpper og lavere end den dynamiske roi-udløserværdi, når rotten når. Juster indtil videoer konsekvent udløses, når rotten når, men ikke når den stikker næsen gennem åbningen. Overvåg de første par forsøg for at sikre, at alt fungerer korrekt.Når en rotte når, før du anmoder om en pellet, observere de tidlige når antallet stigning. Når en rotte når efter at have anmodet om en pellet, observere videonummer stigning, mens en kopi af videoen er gemt som en bin fil. Når sessionstiden eller det maksimale antal videoer er nået, skal du trykke på stoptegnsknappen.Resultaterne viser, at efter 20 dage, rotter erhverve de dygtige nå opgave. Her vises rækkeviddesforløb fra en enkelt session. Dette repræsenterer kun indledende pote avancement for nem præsentation.Yderligere, hvis pote detektionsudløseren ikke er præcist indstillet, er der betydelig variation i rammen, hvor poten overtræder det nå slot, som kan føre til variation i, når interventioner udløses under opnålse af bevægelser. Ud over omhyggelig håndtering af dyrene vil der ikke blive taget forholdsregler i denne protokol. Det er meget vigtigt at indstille roi-tærsklen korrekt, så videoer eller andre interventioner udløses på de relevante tidspunkter.Denne metode kan parres med flere andre teknikker såsom optogenetik, calcium billeddannelse, og genetiske modeller, som kan behandle spørgsmål lige fra grundlæggende motorisk kontrol til bevægelsesforstyrrelse patofysiologi. Denne teknik tillader korrelation af detaljeret rækkevidde og forstå kinematik med fysiologiske optagelser eller interventioner giver forskerne mulighed for at besvare ikke bare hvis, men hvordan bevægelser ændre sig med neurale kredsløb ændringer.

Research

JoVE Journal

Behavior

Automated, Quantitative Cognitive/Behavioral Screening of Mice: For Genetics, Pharmacology, Animal Cognition and Undergraduate Instruction

Automatiseret, Kvantitative Kognitiv / Behavioral Screening af mus: For Genetik, Farmakologi, Animal Cognition og Undergraduate Instruktion

We describe a high-throughput, high-volume, fully automated, live-in 24/7 behavioral testing system for assessing the effects of genetic and ...

A Fully Automated Rodent Conditioning Protocol for Sensorimotor Integration and Cognitive Control Experiments

En fuldautomatisk gnaver Conditioning Protokol for sansemotoriske integration og kognitiv kontrolforsøg

Rodents have been traditionally used as a standard animal model in laboratory experiments involving a myriad of sensory, cognitive, and motor tasks. ...

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

Undersøgelse Motor Skill Læring ved Single-pellet Nå Opgaver i Mus

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

Experimental Assessment of Mouse Sociability Using an Automated Image Processing Approach

Eksperimentel Vurdering af Mouse Sociability Brug af en Automatiseret 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 ...

Paw-Dragging: a Novel, Sensitive Analysis of the Mouse Cylinder Test

Paw-Trække: en roman, Sensitive Analyse af Mouse Cylinder Test

The cylinder test is routinely used to predict focal ischemic damage to the forelimb motor cortex in rodents. When placed in the cylinder, rodents explore ...

Assessment of Social Cognition in Non-human Primates Using a Network of Computerized Automated Learning Device (ALDM) Test Systems

Assessment of Social Cognition in Non-human Primates Using a Network of Computerized Automated Learning Device ALDM Test Systems

Vurdering af Social Cognition i ikke-menneskelige primater Ved hjælp af en netværk af edb Automated Learning Device (ALDM) Test Systems

Fagot &#38; Paleressompoulle1 and Fagot &#38; Bonte2 have published an automated learning device (ALDM) for the study of cognitive abilities of monkeys ...

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

Erhvervelse af en Høj præcision Faglært forben Nå Task i rotter

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

Automated Analysis of a Nematode Population-based Chemosensory Preference Assay

Automatiseret analyse af en Nematode Befolkningsbaseret Chemosensory Preference Assay

The nematode, Caenorhabditis elegans' compact nervous system of only 302 neurons underlies a diverse repertoire of behaviors. To facilitate the dissection ...

Automated Measurements of Sleep and Locomotor Activity in Mexican Cavefish

Automatiserede målinger af søvn og bevægeapparatet aktivitet i mexicansk Cavefish

Across phyla, sleep is characterized by highly conserved behavioral characteristics that include elevated arousal threshold, rebound following sleep ...

Paw-Print Analysis of Contrast-Enhanced Recordings (PrAnCER): A Low-Cost, Open-Access Automated Gait Analysis System for Assessing Motor Deficits

Paw-Print Analysis of Contrast-Enhanced Recordings PrAnCER: A Low-Cost, Open-Access Automated Gait Analysis System for Assessing Motor Deficits

Paw-print analyse af kontrast-forbedrede optagelser (PrAnCER): en billig, åben adgang automatiseret Gait analyse system til vurdering af motoriske underskud

Gait analysis is used to quantify changes in motor function in many rodent models of disease. Despite the importance of assessing gait and motor function ...