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

Les auteurs aimeraient remercier Karunesh Ganguly et son laboratoire pour leurs conseils sur la tâche d'atteinte, ainsi qu'Alexander et Mackenzie Mathis pour leur aide dans l'adaptation de DeepLabCut. Ce travail a été soutenu par le National Institute of Neurological Disease and Stroke (numéro de subvention K08-NS072183) et l'Université du Michigan.

Toutes les méthodes d'utilisation des animaux décrites ici ont été approuvées par le Comité institutionnel de soins et d'utilisation des animaux (IACUC) de l'Université du Michigan.
1. Mise en place de la chambre d'atteindre
REMARQUE: Voir Ellens et coll.14 pour plus de détails et de diagrammes de l'appareil. Les numéros de pièce se réfèrent à la figure 1.
<ol><li>Attachez des pann...

<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>

L'atteinte de la main de rongeur habile est devenue un outil standard pour étudier la physiologie et la pathophysiologie de système moteur. Nous avons décrit comment mettre en œuvre une tâche automatisée rat habile atteindre qui permet: la formation et les tests avec une supervision minimale, 3-D patte et la reconstruction de trajectoire numérique (pendant l'atteinte, la saisie et la rétraction des pattes), l'identification en temps réel de la patte pendant l'atteinte, et la synchronisation avec l'électronique ...

Les humains dépendent fortement de l'habileté habile, définie comme des mouvements qui nécessitent des mouvements multi-joints et numériques coordonnés avec précision. Ces compétences sont affectées par une gamme de pathologies courantes du système nerveux central, y compris les lésions structurelles (p. ex., accident vasculaire cérébral, tumeur, lésions démyélinisés), les maladies neurodégénératives (p. ex. la maladie de Parkinson) et les anomalies fonctionnelles du moteur. circuits (p. ex. dystonie). Comprendre comment les compétences habiles sont apprises et mises en œuvre par les circuits moteurs centraux a donc le potentiel d'améliorer la qualité de vie d'une grande population. En outre, une telle compréhension est susceptible d'améliorer la performance motrice chez les personnes en bonne santé en optimisant les stratégies de formation et de réadaptation.
La dissection des circuits neuronaux sous-jacents à l'habileté de l'homme est limitée par des considérations technologiques et éthiques, nécessitant l'utilisation de modèles animaux. Les primates non humains sont couramment utilisés pour étudier les mouvements des membres habiles étant donné la similitude de leurs systèmes moteurs et le répertoire comportemental à l'homme1. Cependant, les primates non humains sont coûteux avec de longs temps de génération, limitant le nombre de sujets étudiés et les interventions génétiques. En outre, alors que la boîte à outils neuroscientifique applicable aux primates non humains est plus grande que pour les humains, de nombreuses avancées technologiques récentes sont soit indisponibles, soit considérablement limitées chez les primates.
L'atteinte habile de rongeur est une approche complémentaire à l'étude du contrôle moteur habile. Les rats et les souris peuvent être formés pour atteindre, saisir et récupérer une granule de sucre dans une séquence stéréotypée de mouvements homologues aux modèles d'atteinte humains2. En raison de leur temps de génération relativement court et de coûts de logement plus bas, ainsi que de leur capacité à acquérir des compétences qui s'échelonnent sur des jours à des semaines, il est possible d'étudier un grand nombre de sujets pendant les phases d'apprentissage et de consolidation des compétences. L'utilisation de rongeurs, en particulier de souris, facilite également l'utilisation de puissants outils neuroscientifiques modernes (p. ex., optogénétique, imagerie calcique, modèles génétiques de la maladie) pour étudier les habiletés habiles.
Rongeur habile atteindre a été utilisé pendant des décennies pour étudier le contrôle moteur normal et comment il est affecté par des pathologies spécifiques comme l'AVC et la maladie de Parkinson3. Cependant, la plupart des versions de cette tâche sont laborieuse et chronolaborante, atténuant les avantages de l'étude des rongeurs. Les implémentations typiques consistent à placer les rongeurs dans une chambre d'atteindre avec une étagère devant une fente étroite à travers laquelle le rongeur doit atteindre. Un chercheur place manuellement des granulés de sucre sur l'étagère, attend que l'animal atteigne, puis place un autre. Les portées sont notées comme des succès ou des échecs en temps réel ou par examen vidéo4. Cependant, la simple notation atteint comme succès ou échecs ignore les données cinématiques riches qui peuvent fournir un aperçu de la façon dont (par opposition à simplement si) atteindre est altérée. Ce problème a été résolu par la mise en œuvre d'un examen détaillé de la portée des vidéos pour identifier et semi-quantitativement score atteindre les sous-mouvements5. Bien que cela a ajouté quelques données concernant la cinématique d'atteindre, il a également considérablement augmenté le temps et l'effort de l'expérimentateur. De plus, des niveaux élevés de participation des expérimentants peuvent entraîner des incohérences dans la méthodologie et l'analyse des données, même au sein d'un même laboratoire.
Plus récemment, plusieurs versions automatisées de la portée qualifiée ont été développées. Certains attachent à la cage à la maison6,7, éliminant la nécessité de transférer des animaux. Cela réduit le stress sur les animaux et élimine la nécessité de les acclimater à une chambre d'atteinte spécialisée. D'autres versions permettent le suivi des pattes de sorte que les changements cinématiques dans le cadre d'interventions spécifiques peuvent être étudiés8,9,10, ou ont des mécanismes pour déterminer automatiquement si les granulés ont été frappés hors de l'étagère11. Les tâches d'atteinte automatisées sont particulièrement utiles pour l'entraînement de haute intensité, comme cela peut être nécessaire pour la réadaptation après une blessure12. Les systèmes automatisés permettent aux animaux d'effectuer un grand nombre d'exécutions sur de longues périodes de temps sans nécessiter la participation intensive des chercheurs. De plus, les systèmes qui permettent le suivi des pattes et la notation automatisée des résultats réduisent le temps consacré aux chercheurs à l'analyse des données.
Nous avons développé un système automatisé de rat habile avec plusieurs caractéristiques spécialisées. Tout d'abord, en utilisant un piédestal mobile pour mettre la pastille en «position d'atteinte» par le bas, nous obtenons une vue presque dégagée de l'avant-membre. Deuxièmement, un système de miroirs permet de multiples vues simultanées de la portée avec une seule caméra, permettant la reconstruction en trois dimensions (3-D) des trajectoires de portée à l'aide d'une haute résolution, haute vitesse (300 fps) caméra. Avec le développement récent d'algorithmes robustes d'apprentissage automatique pour le suivi des mouvements sans marqueurs13, nous suivons maintenant non seulement la patte, mais les articulations individuelles pour extraire la portée détaillée et saisir la cinématique. Troisièmement, un frame-grabber qui effectue un traitement vidéo simple permet l'identification en temps réel de phases d'atteinte distinctes. Ces informations sont utilisées pour déclencher l'acquisition de vidéos (l'acquisition vidéo continue n'est pas pratique en raison de la taille du fichier), et peuvent également être utilisées pour déclencher des interventions (par exemple, l'optogénétique) à des moments précis. Enfin, les images vidéo individuelles sont déclenchées par des impulsions de logique transistor-transistor (TTL), ce qui permet de synchroniser la vidéo avec précision avec des enregistrements neuronaux (par exemple, l'électrophysiologie ou la photométrie). Ici, nous décrivons comment construire ce système, former les rats à effectuer la tâche, synchroniser l'appareil avec des systèmes externes, et reconstruire des trajectoires de portée 3D.

<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

L'atteinte habile de rongeur est couramment employée pour étudier des qualifications habiles, mais exige le temps et l'effort significatifs pour mettre en œuvre la tâche et analyser le comportement. Plusieurs versions automatisées de la portée qualifiée ont été développées récemment. Ici, nous décrivons une version qui présente automatiquement des granulés aux rats tout en enregistrant la vidéo haute définition sous plusieurs angles à des taux d'images élevés (300 fps). La patte et les chiffres individuels sont suivis avec DeepLabCut, un algorithme d'apprentissage automatique pour l'estimation de pose sans marqueur. Ce système peut également être synchronisé avec des enregistrements physiologiques, ou être utilisé pour déclencher des interventions physiologiques (par exemple, stimulation électrique ou optique).

Les rats acquièrent rapidement la tâche d'atteinte habile une fois acclimaté à l'appareil, avec un plafonnement des performances en termes de nombre s'étend et de précision sur une semaine et demie (figure5). La figure 6 montre des images vidéo indiquant des structures identifiées par DeepLabCut, et la figure 7 montre des trajectoires de portée individuelles superposées à partir d'une seule session. Enfin, dans <strong cl...

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

Rat automatisé Single-Pellet Atteindre avec la reconstruction en 3 dimensions des trajectoires de patte et de chiffres

L'atteinte habile de rongeur est couramment employée pour étudier des qualifications habiles, mais exige le temps et l'effort significatifs pour mettre en œuvre la tâche et analyser le comportement. Nous décrivons une version automatisée de l'atteinte habile avec le suivi de mouvement et la reconstruction tridimensionnelle des trajectoires de portée.

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

Cette méthode s’appuie sur des protocoles établis d’atteinte des rats qualifiés pour automatiser la formation et les tests en fournissant un moyen efficace d’acquérir de grands ensembles de données relativement rapidement. Il minimise l’effort de l’expérimentateur tout en permettant la reconstruction tridimensionnelle de la cinématique des membres antérieurs. La cinématique peut être utilisée pour évaluer les effets d’interventions précises ou corrélées avec des enregistrements physiologiques.Avec quelques ajustements, cette technique peut également être appliquée chez la souris. Commencez par allumer les lumières et placez le rat dans une chambre d’atteinte habile. Utilisez des forceps pour tenir une pastille à travers la fente d’atteinte à l’avant de la boîte.Laissez le rat manger trois boulettes des forceps. Tirez la pastille en arrière la prochaine fois que le rat essaie de manger la pastille des forceps et répéter jusqu’à ce que le rat atteint pour la pastille avec une patte le plus sur 11 atteint indiquant la préférence de patte. Ensuite, alignez la tige de livraison de granulés avec le côté de la fente d’atteinte contralatérale à la patte préférée du rat.Déposer une pastille sur la tige de livraison. Ensuite, utilisez des forceps pour appâter le rat avec la pastille, mais dirigez le rat vers la tige de livraison de sorte que sa patte frappe la pastille sur la tige. Après que le rat a tenté 10 atteint la tige de livraison sans être appâté, avancez le rat à la phase suivante.Ensuite, placez la tige de livraison de granulés en fonction de la préférence du rat pour la patte et réglez-la à la position deux. Réglez la position de hauteur de la tige de livraison de granulés à l’aide de la télécommande de l’actionneur. Une fois que la tige de livraison est à la bonne hauteur, maintenez le nombre désiré jusqu’à ce que la lumière clignote en rouge pour régler.Ensuite, placez le rat dans la chambre et appâtez le rat à l’arrière avec une pastille. Lorsque le rat se déplace assez loin à l’arrière de la chambre pour briser le faisceau infrarouge si la version automatisée était en cours d’exécution, déplacer la tige de livraison de granulés à la position trois. Enfin, attendez que le rat atteigne la pastille, puis déplacez la tige de livraison de granulés vers la position deux.Placez une nouvelle pastille sur la tige de livraison si elle est renversée. Répétez ces étapes progressivement appâter le rat de moins en moins jusqu’à ce que le rat commence à un, se déplacer vers l’arrière pour demander une pastille sans être appâté, et deux, se déplacer immédiatement vers l’avant après avoir demandé une pastille dans le dos. Après que le rat a fait cela 10 fois, commencer la formation sur la tâche automatisée.Pour configurer le système automatisé, allumez les lumières de la chambre et remplissez le réservoir de granulés. Placez la tige de livraison de granulés en fonction de la préférence de patte du rat. Vérifiez que les positions de l’actionneur sont réglées correctement.Ensuite, allumez l’ordinateur et ouvrez le programme d’atteinte qualifié. Entrez le numéro d’identification de rat sous le sujet et sélectionnez la préférence de patte du menu de dropdown de main. Spécifiez le chemin d’arrêt pour les vidéos.Réglez ensuite l’heure de la session et le nombre de vidéos max. Réglez également la durée de levage des granulés et activez la pénalité de portée précoce. Ensuite, pour prendre des images d’étalonnage, placez le coup de main à l’intérieur de la chambre d’atteinte et piquez le clip alligator à travers la fente d’atteinte.Tenez le cube devant la fente d’atteinte avec le clip alligator. Ensuite, placez le cube de sorte que le côté rouge apparaît dans le miroir supérieur, le côté vert dans le miroir gauche, et le côté bleu dans le miroir droit. Dans le programme comportemental, assurez-vous que le seuil de retour sur investissement est fixé à une valeur très importante.Cliquez sur le bouton d’exécutement et une fois que le bouton initialisé de la caméra devient vert, appuyez sur commencer l’acquisition vidéo. Cliquez sur Cal Mode puis prenez une image en cliquant sur Take Cal Image. Déplacez légèrement le cube et prenez une autre image.Répétez l’répétition pour un total de trois images. Enfin, arrêtez le programme en cliquant sur arrêter, puis cliquez sur le bouton stop sign. Retirez le coup de main et le cube de la boîte.Veillez à ne pas cogner quoi que ce soit dans la chambre comportementale après que des images d’étalonnage ont été prises ce jour-là. Tout d’abord, placez le rat dans la chambre d’atteinte habile. Cliquez sur la flèche blanche pour exécuter le programme.Réglez ensuite la position du retour sur investissement pour la détection des pattes en ajustant x offset, y offset, largeur roi, et hauteur roi. Placez le retour sur investissement dans le rétroviseur latéral qui montre le dorsum de la patte directement en face de la fente d’atteinte et cliquez sur commencer le programme. Bien que le rat n’atteigne pas, ajustez la faible valeur du seuil de retour sur investissement jusqu’à ce que la valeur de déclenchement du retour sur investissement en direct oscille entre zéro et une valeur.Réglez ensuite le seuil de retour sur investissement pour être significativement supérieur à la valeur de déclenchement du retour sur investissement en direct pendant les pokes du nez et inférieur à la valeur de déclenchement du retour sur investissement en direct lorsque le rat atteint. Réglez jusqu’à ce que les vidéos sont constamment déclenchées lorsque le rat atteint, mais pas quand il pique son nez à travers la fente. Surveillez les premiers essais pour vous assurer que tout fonctionne correctement.Lorsqu’un rat atteint avant de demander une pastille, observez l’augmentation précoce du nombre atteint. Lorsqu’un rat atteint après avoir demandé une pastille, observez l’augmentation du nombre de vidéos tandis qu’une copie de la vidéo est enregistrée sous forme de fichier bin. Enfin, après l’heure de la session ou le nombre maximum de vidéos est atteint, appuyez sur le bouton stop sign.Les résultats indiquent qu’après 20 jours, les rats acquièrent la tâche d’atteinte habile. Ici, les trajectoires de portée d’une seule session sont affichées. Ceci ne représente que l’avancement initial de patte pour la facilité de présentation.De plus, si le déclencheur de détection des pattes n’est pas réglé avec précision, il existe une variabilité importante dans le cadre où la patte dépasse la fente d’atteinte, ce qui peut entraîner une variabilité lorsque des interventions sont déclenchées lors des mouvements d’atteinte. Mis à part une manipulation minutieuse des animaux, aucune précaution ne sera prise dans ce protocole. Il est très important de fixer correctement le seuil de retour sur investissement afin que des vidéos ou d’autres interventions soient déclenchées aux moments appropriés.Cette méthode peut être jumelée à plusieurs autres techniques telles que l’optogénétique, l’imagerie calcique et les modèles génétiques qui peuvent répondre à des questions allant du contrôle moteur de base à la pathophysiologie des troubles du mouvement. Cette technique permet de mettre en corrélation la portée détaillée et de saisir la cinématique avec des enregistrements physiologiques ou des interventions permettant aux chercheurs de répondre non seulement si, mais comment les mouvements changent avec les changements de circuits neuronaux.

Research

JoVE Journal

Behavior

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

Automatisé, quantitative cognitive / comportementale dépistage de souris: pour la génétique, la pharmacologie, la Cognition Animale et de formation de premier cycle

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

Recherche

Sciences du comportement

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

Un protocole conditionné rongeurs entièrement automatisé pour sensorimotrice intégration et expériences de contrôle cognitif

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

Étude habiletés motrices apprentissage par simple granulés tâches Atteindre chez la souris

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

Évaluation expérimentale de la souris Sociabilité L&#39;utilisation d&#39;un traitement automatisé Approche d&#39;image

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-glisser: un roman, une analyse sensible du cylindre Souris 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

Évaluation de la cognition sociale chez les primates non-humains utilisant un réseau de dispositif d&#39;apprentissage informatisé Automated Systems (ALDM) essai

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

Acquisition d&#39;une haute précision qualifiés forelimb Atteindre Groupe chez les rats

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

Analyse automatisée d&#39;un essai de préférence chimiosensible basée sur la population à base de nématodes

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

Mesures automatisées de sommeil et de l’activité locomotrice dans Agassizii mexicain

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

Analyse de la patte-Print des enregistrements améliorés par contraste (PrAnCER) : Un système automatisé d'analyse de la démarche à faible coût et à accès ouvert pour évaluer les déficits moteurs

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 ...