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 gjerne takke Karunesh Ganguly og hans laboratorium for råd om dyktige nå oppgaven, og Alexander og Mackenzie Mathis for deres hjelp til å tilpasse DeepLabCut. Dette arbeidet ble støttet av National Institute of nevrologisk sykdom og Stroke (Grant nummer K08-NS072183) og University of Michigan.

Alle metoder innvolvere dyr Bruk beskrevet her over ha blitt anerkjent av det institusjonell dyr bekymre og bruk komité (IACUC) av det universitet av Michigan.
1. sette opp det nå kammer
Merk: Se Ellens et al.14 for detaljer og diagrammer av apparatet. Delnummer referer til figur 1.
<ol><li>Bond klart polykarbonat paneler med akryl sement for å bygge det nå kammer (15 cm bred av 40 cm lang ...

<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>

Gnager dyktige nå har blitt et standard verktøy for å studere motor system fysiologi og patofysiologi. Vi har beskrevet hvordan å iverksette en automatisert rotten dyktig rekkevidde oppgave det innrømmer: lærer opp og tester med minimal oppsyn, 3-D pote og tall bane rekonstruksjon (i løpet av rekkevidde, griper, og pote tilbaketrekking), virkelig-tid legitimasjonen av det labb under rekkevidde, og synkronisering med ekstern elektronikk. Det egner seg godt til å koordinere forlemen kinematikk med fysiologi eller f...

Mennesker er avhengige av fingernem dyktighet, definert som bevegelser som krever nøyaktig koordinert multi-joint og siffer bevegelser. Disse ferdighetene påvirkes av en rekke felles sykdommer i sentralnervesystemet, inkludert strukturelle lesjoner (f.eks. hjerneslag, tumor, demyeliniserende lesjoner), nevrodegenerative sykdom (f.eks. Parkinsons sykdom), og funksjonelle misdannelser i motor kretser (f.eks. Dystoni). Å forstå hvordan fingernem ferdigheter læres og gjennomføres av sentrale motor kretser har derfor potensiale til å forbedre livskvaliteten for en stor befolkning. Videre er slik forståelse sannsynlig å forbedre motoriske prestasjoner i friske mennesker ved å optimalisere opplæring og rehabilitering strategier.
Dissekere de nevrale kretser underliggende fingernem dyktighet hos mennesker er begrenset av teknologiske og etiske hensyn, nødvendiggjør bruk av dyremodeller. Nonhuman primater er ofte brukt til å studere fingernem lem bevegelser gitt likheten av deres motoriske systemer og atferdsmessige repertoar til mennesker1. Men ikke-menneskelige primater er dyrt med lang generasjon ganger, begrenser antall studier og genetiske intervensjoner. Videre, mens neuroscientific verktøykasse som gjelder for nonhuman primater er større enn for mennesker, mange nyere teknologiske fremskritt er enten utilgjengelige eller betydelig begrenset i primater.
Gnagere dyktige nå er en komplementær tilnærming til å studere fingernem motor kontroll. Rotter og mus kan trenes til å strekke seg etter, gripe og hente en sukker pellet i en stereotype sekvens av bevegelser som er homologe for menneskelig rekkevidde av mønster2. På grunn av sin relativt korte generasjon tid og lavere bolig kostnader, så vel som deres evne til å tilegne seg dyktige nå over dager til uker, er det mulig å studere et stort antall under både læring og dyktighet konsolidering faser. Bruken av gnagere, spesielt mus, forenkler også bruken av kraftige moderne neuroscientific verktøy (f. eks optogenetics, kalsium Imaging, genetiske modeller av sykdom) for å studere fingernem dyktighet.
Gnagere dyktige nå har vært brukt i flere ti år å studere normal motor kontroll og hvordan det er påvirket av konkrete patologi som slag og Parkinsons sykdom3. Men de fleste versjoner av denne oppgaven er arbeids-og tidkrevende, begrensende fordelene ved å studere gnagere. Typiske implementeringer innebære plassere gnagere i et nå kammer med en hylle foran en smal spor der gnager må nå. En forsker manuelt steder sukker pellets på sokkelen, venter på at dyret skal nå, og deretter plasserer en annen. Kommer er scoret som suksesser eller feil enten i sanntid eller ved video vurdering4. Men bare scoring når som suksesser eller feil ignorerer rike Kinematisk data som kan gi innsikt i hvordan (i motsetning til bare om) nå er svekket. Dette problemet ble adressert ved å implementere detaljert gjennomgang av å nå videoer for å identifisere og semi-kvantitativt score nå submovements5. Selv om dette lagt til noen data om nå kinematikk, det også betydelig økt eksperimentator tid og krefter. Videre kan høye nivåer av eksperimentator involvering føre til uoverensstemmelser i metodikk og dataanalyse, selv innenfor samme laboratorium.
Flere nylig, flere automatiserte versjoner av dyktige nå har blitt utviklet. Noen fester til hjemmet buret6,7, eliminerer behovet for å overføre dyr. Dette både reduserer stress på dyrene og eliminerer behovet for å acclimate dem til en spesialisert nå kammer. Andre versjoner tillate pote oppsporer i den grad at Kinematisk endre under spesifikk inngrep kan studert8,9,10, eller ha mekanismer å automatisk avgjøre hvis pellets var banket av det hylle11. Automatiserte dyktige nå oppgaver er spesielt nyttige for trening med høy intensitet, som kan være nødvendig for rehabilitering etter en skade12. Automatiserte systemer tillater dyr å utføre et stort antall når over lange perioder uten å kreve intensiv forsker involvering. Videre systemer som tillater labb sporing og automatiserte utfallet scoring redusere forsker tid brukt utføre dataanalyse.
Vi utviklet en automatisert rotte dyktige nå system med flere spesialiserte funksjoner. Først ved hjelp av en bevegelig pidestall å bringe pellet i "nå posisjon" nedenfor, får vi en nesten uhindret utsikt over forlemen. Sekund, et system av speil tillater flere samtidige visninger av rekkevidden med et enkelt kamera, slik at tredimensjonale (3-D) rekonstruksjon av rekkevidde baner ved hjelp av en høy oppløsning, høy hastighet (300 FPS) kamera. Med den nylige utviklingen av robust maskinlæring algoritmer for markerless Motion Tracking13, vi nå spore ikke bare labben, men enkelte knoke å trekke ut detaljert rekkevidde og gripe kinematikk. Tredje, en ramme-fanget som utfører enkel video prosessering tillater sanntids identifisering av distinkte nå faser. Denne informasjonen brukes til å utløse video oppkjøp (kontinuerlig video oppkjøpet er ikke praktisk på grunn av filstørrelse), og kan også brukes til å utløse intervensjoner (f. eks optogenetics) på presise øyeblikk. Til slutt, individ video rammens er avtrekker av transistor-transistor logikk (TTL) impuls, tillater det video å bli akkurat samtidighet med neural registreringene (e.g., elektrofysiologi eller fotometri). Her beskriver vi hvordan å bygge dette systemet, trene rotter til å utføre oppgaven, synkronisere apparater med eksterne systemer, og rekonstruere 3-D nå baner.

<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

Gnager dyktige nå brukes ofte til å studere fingernem ferdigheter, men krever betydelig tid og krefter på å gjennomføre oppgaven og analysere atferden. Flere automatiserte versjoner av dyktige nå har blitt utviklet nylig. Her over, vi beskrive en versjon det automatisk gaver pellets å rotter stund innspillingen høy-definisjon video fra mangfoldig hjørnene for høy rammen ratene (300 FPS). Det pote og individ sifre er sporet med DeepLabCut, en apparat innlæring algoritmen for markerless positur estimering. Dette systemet kan også synkroniseres med fysiologiske opptak, eller brukes til å utløse fysiologiske inngrep (f.eks. elektrisk eller optisk stimulering).

Rotter erverve dyktige nå oppgaven raskt en gang acclimated til apparatet, med ytelse plateauing i form av både antall når og nøyaktighet over 1-2 uker (figur 5). Figur 6 viser eksempler på video bilder som indikerer strukturer identifisert av DeepLabCut, og figur 7 viser lagret individuell rekkevidde baner fra en enkelt sesjon. Til slutt, inne skikkelsen 8, vi illustrere hva hender hvis det pote o...

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

Automatisert Rat single-pellet nå med 3-dimensjonal rekonstruksjon av Paw og sifret baner

Gnager dyktige nå brukes ofte til å studere fingernem ferdigheter, men krever betydelig tid og krefter på å gjennomføre oppgaven og analysere atferden. Vi beskriver en automatisert versjon av dyktige nå med Motion Tracking og tredimensjonal rekonstruksjon av nå baner.

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

Denne metoden bygger på etablerte rotte dyktige nå protokoller for å automatisere trening og testing gir en effektiv måte å skaffe store datasett relativt raskt. Det minimerer eksperimentererinnsats samtidig som den tillater tredimensjonal rekonstruksjon av forbenskinematikk. Kinematikken kan brukes til å evaluere effekten av nøyaktig tidsinngrep eller korrelert med fysiologiske opptak.Med noen justeringer kan denne teknikken også brukes i mus. Begynn med å slå på lysene og plasser rotten i et dyktig kammer. Bruk tang til å holde en pellet gjennom den nånde sporet foran på esken.La rotten spise tre pellets fra tangene. Trekk pelleten tilbake neste gang rotten prøver å spise pelleten fra tangen og gjenta til rotten når for pelleten med en pote mest ut av 11 når indikerer potepreferanse. Deretter justerer du pelletleveringsstangen etter siden av den nånde sporen kontralaterale til rottens foretrukne pote.Plasser en pellet på leveringsstangen. Bruk deretter tang til å lokke rotten med pelleten, men rett rotten mot leveringsstangen slik at poten treffer pelleten på stangen. Etter at rotten har forsøkt 10 når til leveringsstangen uten å bli baited, gå rotten til neste fase.Deretter plasserer du pelletleveringsstangen basert på rottens potepreferanse og setter den til å plassere to. Still inn høydeposisjonen til pelletens leveringsstang ved hjelp av aktuatorfjernkontrollen. Når leveringsstangen er i riktig høyde, holder du nede ønsket nummer til lyset blinker rødt for å stille inn.Legg deretter rotten i kammeret og agn rotten til ryggen med en pellet. Når rotten beveger seg langt nok til baksiden av kammeret at den ville bryte den infrarøde strålen hvis den automatiserte versjonen kjørte, flytt pelletleveringsstangen til posisjon tre. Til slutt, vent til rotten skal strekke seg etter pellet og deretter flytte pellet leveringsstangen tilbake til posisjon to.Plasser en ny pellet på leveringsstangen hvis den er slått av. Gjenta disse trinnene gradvis baiting rotten mindre og mindre til rotten begynner å en, flytte til baksiden for å be om en pellet uten å bli baited, og to, umiddelbart flytte til forsiden etter å ha bedt om en pellet i ryggen. Etter at rotten har gjort dette 10 ganger, begynn å trene på den automatiserte oppgaven.For å sette opp det automatiserte systemet, slå på lysene i kammeret og fyll pelletreservoaret. Plasser pelletsleveringsstangen i henhold til rottens potepreferanse. Kontroller at aktuatorposisjonene er riktig innstilt.Deretter slår du på datamaskinen og åpner det dyktige programmet. Skriv inn rotte-ID-nummeret under emne, og velg potepreferansen fra rullegardinmenyen for hånden. Angi lagringsbanen for videoene.Angi deretter økttiden og antall maks videoer. Sett pellet løft varighet også og aktivere tidlig rekkevidde straff. Deretter, for å ta kalibreringsbilder, plasser hjelpende hånd inne i det nånde kammeret og poke alligatorklemmen gjennom det nånde sporet.Hold kuben foran det nånde sporet med alligatorklemmen. Plasser deretter kuben slik at den røde siden vises i toppspeilet, den grønne siden i venstre speil og den blå siden i høyre speil. Kontroller at roi-terskelen er satt til en svært stor verdi i atferdsprogrammet.Klikk på løpeknappen, og når kameraet initialiserte knappen blir grønn, trykker du på start for å starte videoinnhenting. Klikk På Belegg modus og ta deretter et bilde ved å klikke Ta cal image. Flytt kuben litt og ta et annet bilde.Gjenta på nytt for totalt tre bilder. Til slutt stopper du programmet ved å klikke stopp og deretter klikke stopptegnknappen. Fjern hjelpende hånd og kube fra esken.Vær forsiktig så du ikke støter på noe i atferdskammeret etter at kalibreringsbilder er tatt den dagen. Først plasserer du rotten i det dyktige kammeret. Klikk på den hvite pilen for å kjøre programmet.Angi deretter posisjonen til avkastningen for potedeteksjon ved å justere x offset, y offset, ROI-bredde og ROI-høyde. Plasser avkastningen i sidespeilet som viser dorsum av poten rett foran nå sporet og klikk start for å starte programmet. Selv om rotten ikke når, justerer du terskelverdien for lav avkastning til live ROI-utløserverdien svinger mellom null og én.Deretter setter du roi terskelen til å være betydelig større enn live ROI trigger verdi under nesen pokes og lavere enn live ROI trigger verdi når rotten når. Juster til videoer utløses konsekvent når rotten når, men ikke når den stikker nesen gjennom sporet. Overvåk de første forsøkene for å sikre at alt fungerer som det skal.Når en rotte når før du ber om en pellet, observere tidlig når antall økning. Når en rotte når etter å ha bedt om en pellet, må du observere videonummeret øke mens en kopi av videoen lagres som en hyllefil. Til slutt, etter at økttiden eller maks antall videoer er nådd, trykker du på stoppskiltknappen.Resultatene indikerer at etter 20 dager får rotter den dyktige oppgaven. Her vises rekkeviddebanene fra en enkelt økt. Dette representerer bare første pote avansement for enkel presentasjon.Videre, hvis potedeteksjonsutløseren ikke er nøyaktig innstilt, er det betydelig variasjon i rammen der poten bryter med nåsporet som kan føre til variasjon når intervensjoner utløses under å nå bevegelser. Annet enn nøye håndtering av dyrene, vil ingen forholdsregler bli tatt i denne protokollen. Det er viktigst å angi roi terskelen riktig slik at videoer eller andre intervensjoner utløses på de aktuelle øyeblikkene.Denne metoden kan kombineres med flere andre teknikker som optogenetikk, kalsiumavbildning og genetiske modeller som kan ta opp spørsmål som spenner fra grunnleggende motorkontroll til bevegelsesforstyrrelsesveiofysiologi. Denne teknikken tillater korrelasjon av detaljert rekkevidde og forstå kinematikk med fysiologiske opptak eller intervensjoner slik at forskere kan svare ikke bare hvis, men hvordan bevegelser endres med nevrale kretser endres.

Research

JoVE Journal

Behavior

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

Automatisert, Kvantitativ kognitiv / atferds Screening av Mus: For genetikk, farmakologi, Animal Cognition and Undergraduate Instruction

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 helautomatisk Rodent Conditioning Protokoll for sensorimotoriske Integrasjon og kognitiv kontroll eksperimenter

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

Study Motor Skill Læring ved Single-pellets Reaching Oppgaver 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

Eksperimentell Vurdering av Mouse Omgjengelighet hjelp av en automatisert bildebehandling 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-drar: en roman, Sensitive Analyse av 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 av Social Cognition i ikke-menneskelige primater Bruke et nettverk av datastyrt automatikk 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

Erverv av en høy presisjon Dyktige forbena Reaching oppgave i 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

Automatisert analyse av en nematode-populasjonsbasert kjemosensorisk preferanseanalyse

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

Automatisert målinger av søvn og Locomotor aktivitet i meksikansk 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

Pote-avtrykk analyse av kontrasten-forsterket registreringene (narrestreker): en lav-bekostning, åpen-adgang automatisert gå analyse system for vurderingen motor underskudd

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 ...