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

Författarna skulle vilja tacka Karunesh Ganguly och hans laboratorium för råd om den skickliga nå uppgift, och Alexander och Mackenzie Mathis för deras hjälp med att anpassa DeepLabCut. Detta arbete stöddes av det nationella institutet för neurologisk sjukdom och stroke (Grant Number K08-NS072183) och University of Michigan.

Alla metoder som omfattar användning av djur som beskrivs här har godkänts av den institutionella djuromsorg och användning kommittén (IACUC) vid University of Michigan.
1. ställa in den gående kammaren
Anmärkning: Se Ellens et al.14 för detaljer och scheman över apparaten. Artikelnummer se figur 1.
<ol><li>Bond Clear polykarbonat paneler med akryl cement för att bygga den når kamma...

<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>

Rodent skicklig att nå har blivit ett standardverktyg för att studera motoriskt system fysiologi och patofysiologi. Vi har beskrivit hur man genomför en automatiserad råtta skicklig nå uppgift som tillåter: utbildning och testning med minimal övervakning, 3-D Paw och Digit bana rekonstruktion (under nå, gripa och tass indragning), realtid identifiering av Paw under nå, och synkronisering med extern elektronik. Det är väl lämpad att korrelera forelimb kinematik med fysiologi eller att utföra exakt tidsinstäl...

Människor är starkt beroende av skicklig skicklighet, definierad som rörelser som kräver exakt koordinerade multigemensamma och siffriga rörelser. Dessa färdigheter påverkas av en rad vanliga sjukdomar i centralanervsystemet, inklusive strukturella lesioner (t. ex. stroke, tumör, demyelinierande lesioner), neurodegenerativa sjukdomar (t. ex. Parkinsons sjukdom) och funktionella avvikelser i motoriska kretsar (t. ex. dystoni). Att förstå hur dexterösa färdigheter lärs och implementeras av centrala motor kretsar har därför potential att förbättra livskvaliteten för en stor befolkning. Dessutom är en sådan förståelse sannolikt att förbättra motoriska prestanda hos friska människor genom att optimera utbildning och Rehabiliteringsstrategier.
Dissekera neurala kretsar bakomliggande skicklig skicklighet hos människor begränsas av tekniska och etiska överväganden, vilket kräver användning av djurmodeller. Nonhuman primater används ofta för att studera dexterösa extremiteter rörelser med tanke på likheten mellan deras motorsystem och beteendemässiga repertoar till människor1. Emellertid, icke-mänskliga primater är dyra med långa generationen gånger, begränsa antalet försökspersoner och genetiska interventioner. Även om den neurovetenskapliga verktygslåda som gäller för icke-mänskliga primater är större än för människor, är många nya tekniska framsteg antingen otillgängliga eller betydligt begränsad i primater.
Gnagare skickliga nå är en kompletterande metod för att studera skicklig motorstyrning. Råttor och möss kan utbildas för att nå för, greppa, och hämta en sockerpellet i en stereotyp sekvens av rörelser homolog till mänskliga nå mönster2. På grund av sin relativt korta generationstid och lägre boendekostnader, samt deras förmåga att förvärva skickliga nå under dagar till veckor, är det möjligt att studera ett stort antal ämnen under både inlärning och skicklighet konsoliderings faser. Användningen av gnagare, särskilt möss, underlättar också användningen av kraftfulla moderna neurovetenskapliga verktyg (t. ex. optogenetik, kalcium avbildning, genetiska modeller av sjukdomar) för att studera dexterös skicklighet.
Gnagare kvalificerade nå har använts i årtionden för att studera normal motorstyrning och hur det påverkas av specifika patologier som stroke och Parkinsons sjukdom3. Men de flesta versioner av denna uppgift är arbete och tidskrävande, lindra fördelarna med att studera gnagare. Typiska implementeringar involverar att placera gnagare i en Reach-kammare med en hylla framför en smal lucka genom vilken gnagare måste nå. En forskare placerar manuellt sockerpelletar på hyllan, väntar på att djuret ska nå och placerar sedan ytterligare en. Når görs som framgångar eller misslyckanden antingen i realtid eller genom Video Review4. Men bara scoring når som framgångar eller misslyckanden ignorerar rika kinematiska data som kan ge insikt i hur (i motsats till helt enkelt om) nå är nedsatt. Detta problem åtgärdades genom att implementera detaljerad granskning av att nå videor för att identifiera och semi-kvantitativt Poäng nå under rörelser5. Även om detta lagt till några data om Reach kinematik, det också betydligt högre försöksledaren tid och ansträngning. Ytterligare, höga nivåer av experimenteraren engagemang kan leda till inkonsekvenser i metodik och dataanalys, även inom samma labb.
På senare tid har flera automatiserade versioner av kompetent att nå utvecklats. Vissa fäster hem buren6,7, vilket eliminerar behovet av att överföra djur. Detta både minskar stressen på djuren och eliminerar behovet av att vänja dem vid en specialiserad nå kammare. Andra versioner tillåter Paw tracking så att kinematiska förändringar under specifika interventioner kan studeras8,9,10, eller har mekanismer för att automatiskt avgöra om pellets slogs av hyllan11. Automatiserade kvalificerade att nå uppgifter är särskilt användbara för högintensiv träning, som kan krävas för rehabilitering efter en skada12. Automatiserade system gör det möjligt för djur att utföra ett stort antal räckvidder under långa tidsperioder utan att kräva intensiv forskar inblandning. Dessutom, system som tillåter Paw Tracking och automatiserad resultat scoring minska forskaren tid spenderas utföra dataanalys.
Vi utvecklade ett automatiserat rått kompetent att nå system med flera specialiserade funktioner. Först, genom att använda en rörlig piedestal för att få pelleten i "nå position" underifrån, får vi en nästan obehindrad bild av forelimb. För det andra tillåter ett system av speglar flera samtidiga vyer av Reach med en enda kamera, vilket möjliggör tredimensionell (3-D) rekonstruktion av Reach banor med hjälp av en högupplöst, hög hastighet (300 fps) kamera. Med den senaste utvecklingen av robusta maskininlärningsalgoritmer för markerless rörelsespårning13, spårar vi nu inte bara Paw utan enskilda knogar för att extrahera detaljerad räckvidd och förstå kinematik. För det tredje tillåter en Frame-Grabber som utför enkel videobearbetning i realtid identifiering av distinkta nå faser. Denna information används för att utlösa video förvärv (kontinuerlig video förvärv är inte praktiskt på grund av filstorlek), och kan också användas för att utlösa interventioner (t. ex., optogenetik) vid exakta tidpunkter. Slutligen, enskilda videobildrutor utlöses av transistor-transistor logic (TTL) pulser, vilket gör att videon exakt synkroniseras med neurala inspelningar (t. ex., elektrofysiologi eller fotometri). Här beskriver vi hur man bygger detta system, utbilda råttor för att utföra uppgiften, synkronisera apparaten med externa system, och rekonstruera 3-D nå Trajectories.

<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

Gnagare skickliga nå används ofta för att studera skicklig färdigheter, men kräver betydande tid och ansträngning för att genomföra uppgiften och analysera beteendet. Flera automatiserade versioner av kompetent att nå har utvecklats nyligen. Här beskriver vi en version som automatiskt presenterar pellets till råttor när du spelar in HD-video från flera vinklar vid höga bildhastigheter (300 fps). Paw och enskilda siffror spåras med DeepLabCut, en maskininlärningsalgoritm för markerless pose uppskattning. Detta system kan också synkroniseras med fysiologiska inspelningar, eller användas för att utlösa fysiologisk intervention (t. ex. elektrisk eller optisk stimulering).

Råttor förvärva skickliga nå uppgift snabbt en gång acklierat till apparaten, med prestanda plateauing i termer av både antal når och noggrannhet över 1 – 2 veckor (figur 5). Figur 6 visar prov videobildrutor som indikerar strukturer som identifierats av DeepLabCut, och figur 7 visar överlagda individuella räckvidds banor från en enda session. Slutligen, i figur 8, illustrerar vi vad som h?...

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

Automatiserad råtta Single-pellet nå med 3-dimensionell rekonstruktion av Paw och Digit banor

Gnagare skickliga nå används ofta för att studera skicklig färdigheter, men kräver betydande tid och ansträngning för att genomföra uppgiften och analysera beteendet. Vi beskriver en automatiserad version av kompetent sträcka med rörelsespårning och tredimensionell rekonstruktion av Reach-banor.

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

Den här metod bygger på etablerad råtta skicklig nå protokollen till automatisera bildning och provande skaffa en effektiv medel till förvärva stor datan sätter relativt snabbt. Det minimerar experimenter ansträngning samtidigt som tredimensionell rekonstruktion av framben kinematik. Kinematiken kan användas för att utvärdera effekterna av exakt tidsenliga interventioner eller korrelerade med fysiologiska inspelningar.Med vissa justeringar kan denna teknik också appliceras i möss. Börja med att slå på lamporna och placera råttan i en skicklig nå kammare. Använd tents för att hålla en pellet genom den nånde springan på framsidan av lådan.Låt råttan äta tre pellets från tåtorna. Dra pelleten tillbaka nästa gång råttan försöker äta pelleten från tråckorna och upprepa tills råttan sträcker sig efter pelleten med en tass mest av 11 når indikerar tass preferens. Därefter justera pelleten leveransstången med sidan av den nånde springan kontralateral till råttans föredragna tass.Placera en pellet på leveransstången. Använd sedan tåtan för att bete råttan med pelleten men rikta råttan mot leveransstaven så att dess tass träffar pelleten på stången. Efter råttan har försökt 10 når till leveransstången utan att vara agnade, föra råttan till nästa fas.Därefter placerar pelleten leveransstången baserat på råttans tass preferens och ställ in den på position två. Ställ in höjdläget för pelletsleveransstången med hjälp av manöverdonets fjärrkontroll. När leveransstången är i rätt höjd håller du ner önskat nummer tills lampan blinkar rött för att ställa in.Placera sedan råttan i kammaren och bete råttan på baksidan med en pellet. När råttan rör sig tillräckligt långt till baksidan av kammaren att det skulle bryta den infraröda strålen om den automatiserade versionen var igång, flytta pelleten leveransstav till position tre. Slutligen, vänta på råttan att nå för pelleten och sedan flytta pelleten leveransstången tillbaka till position två.Placera en ny pellet på leveransstången om den slås av. Upprepa dessa steg gradvis baiting råttan mindre och mindre tills råttan börjar till en, flytta till baksidan för att begära en pellet utan att vara agnade, och två, omedelbart flytta till fronten efter att ha begärt en pellet i ryggen. Efter råttan har gjort den här 10 tiden, börja bildning på den automatiserat uppgiften.För att ställa in det automatiserade systemet, tänd lamporna i kammaren och fylla på pelletsbehållaren. Placera pelletens leveransstång enligt råttans pantspreferens. Kontrollera att ställdonspositionerna är rätt inställda.Därefter slår du på datorn och öppna den skickliga nå programmet. Ange rat ID-nummer under ämne och välj paw-preferensen från hand dropdown-menyn. Ange sparsökvägen för videorna.Ställ sedan in sessionstiden och antalet maxvideoklipp. Ställ in pelletslyftens längd också och möjliggör tidig räckviddsstraff. Nästa, för att ta kalibreringsbilder, placera den hjälpande handen inuti den nånde kammaren och peta alligatorklippet genom den nånde kortplatsen.Håll kuben framför den nånde springan med alligatorklämman. Placera sedan kuben så att den röda sidan visas i den övre spegeln, den gröna sidan i den vänstra spegeln och den blå sidan i den högra spegeln. I beteendeprogrammet, se till att tröskelvärdet för avkastning på investeringen är inställd på ett mycket stort värde.Klicka på körknappen och när kameran initieras knappen blir grön, tryck på start för att börja video förvärv. Klicka på Cal Mode sedan ta en bild genom att klicka ta Cal Image. Flytta kuben något och ta en annan bild.Upprepa igen för totalt tre bilder. Slutligen, stoppa programmet genom att klicka på stopp och klicka sedan på stoppskylten knappen. Ta bort den hjälpande handen och kuben från lådan.Var noga med att inte stöta något i beteendekammaren efter kalibreringsbilder har tagits den dagen. Först placerar du råttan i den skickliga nå kammaren. Klicka på den vita pilen för att köra programmet.Ställ sedan in positionen för roi för paw-avkänning genom att justera x offset, y offset, ROI-bredd och ROI-höjd. Placera ROI i sidospegeln som visar tassens dorsum direkt framför den nånde springan och klicka på Start för att börja programmet. Medan råttan inte når, justerar du tröskelvärdet för låg ROI-tröskel tills live-AVKASTNINGSUTLÖSARvärdet pendlar mellan noll och en.Ställ sedan in tröskelvärdet för ROI att vara betydligt större än värdet för live ROI-utlösare under näs petar och lägre än värdet för live ROI-utlösare när råttan når. Justera tills videor konsekvent utlöses när råttan når men inte när den petar näsan genom facket. Övervaka de första försöken för att säkerställa att allt fungerar korrekt.När en råtta når innan du begär en pellet, observera de tidiga når antalet öka. När en råtta når efter att ha begärt en pellet, observera videorna antalet öka medan en kopia av videon sparas som en bin-fil. Slutligen, efter sessionen tid eller max antal videor har nåtts, tryck på stoppskylten knappen.Resultaten visar att efter 20 dagar, råttor förvärva skickliga nå uppgiften. Här visas räckviddsbanorna från en enda session. Detta representerar endast inledande paw avancemang för enkel presentation.Vidare, om avtryckaren för att upptäcka tass inte är korrekt inställd, finns det betydande variationer i den ram där tassen bryter mot den nånde springan som kan leda till variationer i när ingripanden utlöses under att nå rörelser. Annat än noggrann hantering av djuren kommer inga försiktighetsåtgärder att vidtas i detta protokoll. Det är viktigast att ange tröskelvärdet för avkastning på investeringen korrekt så att videor eller andra ingripanden utlöses vid lämpliga ögonblick.Denna metod kan paras ihop med flera andra tekniker såsom optogenetik, kalciumavbildning, och genetiska modeller som kan ta upp frågor som sträcker sig från grundläggande motorisk kontroll till rörelsestörning patofysiologi. Denna teknik tillåter korrelation av detaljerad räckvidd och grepp kinematik med fysiologiska inspelningar eller interventioner som gör det möjligt för forskare att svara inte bara om men hur rörelser förändras med neurala kretsar förändringar.

Research

JoVE Journal

Behavior

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

Automatiserad, Kvantitativ Kognitiv / Behavioral Screening av möss: För genetik, farmakologi, Animal Cognition och Grundutbildning 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 helt automatiserad Gnagare Conditioning protokoll för Sensorimotor Integration och kognitiv kontroll Experiment

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

Studie Motor Skicklighet Learning by Single-pellets Nå Uppgifter i möss

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

Experimentell Bedömning av mus Sällskaplighet hjälp av en automatiserad bildbehandling 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

Tafsa-dra: en roman, känslig analys av mus 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

Bedömning av social kognition i icke-mänskliga primater Använda ett nätverk av datoriserade Automatiserad Learning Device (ALDM) testsystem

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

Förvärv av en hög precision Skicklig Forelimb Nå uppgift i råttor

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

Automated Analysis of a Nematode Population-Based 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

Automatiska mätningar av sömn och rörelseaktivitet i mexikanska släktet

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 analys av kontrast-Enhanced Recordings (PrAnCER): en låg kostnad, Open-Access automatiserad gånganalys system för bedömning av motoriska underskott

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 ...