Name: gathering self-initiated rat behavioral data to characterize post-stroke deficits
Uploaded: 2024-03-15T12:40:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Gathering Self-Initiated Rat Behavioral Data to Characterize Post-Stroke Deficits at JoVE.com

Diese Arbeit wurde teilweise von der Beatrice H. Barrett Stiftung für Forschung zu neurooperanten Beziehungen an der University of North Texas (UNT) finanziert. Wir sind dankbar für den Input und die Unterstützung aller Mitglieder des Neuroplasticity and Repair Laboratory, insbesondere von Valerie Rojas, Mary Kate Moore, Cameron Scallon und Hannah McGee.

Alle Verfahren und die Tierpflege wurden vom Institutional Animal Care and Use Committee (IACUC) der University of North Texas genehmigt und gemäß dem Leitfaden der National Institutes of Health für die Pflege und Verwendung von Labortieren eingehalten. Erwachsene männliche und weibliche Long-Evans-Ratten (400-800 g, 1,5 Jahre alt), die in der vorliegenden Studie verwendet wurden, wurden in Koloniekäfigen untergebracht.
1. Vorbereitung der Ausrüstung
<ol><li>Besorgen o...

<ol>
	<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=.">.</a> The behavior of the laboratory rat: A handbook with tests. , (2004).</li><li>Sorge, R. E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Olfactory+exposure+to+males,+including+men,+causes+stress+and+related+analgesia+in+rodents.">Olfactory exposure to males, including men, causes stress and related analgesia in rodents.</a> Nature Methods. 11 (6), 629-632 (2014).</li><li>Ottesen, J. L., Weber, A., G&#252;rtler, H., Mikkelsen, L. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=New+housing+conditions:+Improving+the+welfare+of+experimental+animals.">New housing conditions: Improving the welfare of experimental animals.</a> Alternatives to Laboratory Animals. 32 (Suppl 1B), 397-404 (2004).</li><li>Arakawa, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ethological+approach+to+social+isolation+effects+in+behavioral+studies+of+laboratory+rodents.">Ethological approach to social isolation effects in behavioral studies of laboratory rodents.</a> Behavioural Brain Research. 341, 98-108 (2018).</li><li>Simpson, J., Kelly, J. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+impact+of+environmental+enrichment+in+laboratory+rats-behavioural+and+neurochemical+aspects.">The impact of environmental enrichment in laboratory rats-behavioural and neurochemical aspects.</a> Behavioural Brain Research. 222 (1), 246-264 (2011).</li><li>Van Praag, H., Kempermann, G., Gage, F. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Neural+consequences+of+enviromental+enrichment.">Neural consequences of enviromental enrichment.</a> Nature Reviews Neuroscience. 1 (3), 191-198 (2000).</li><li>Hays, S. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+isometric+pull+task:+A+novel+automated+method+for+quantifying+forelimb+force+generation+in+rats.">The isometric pull task: A novel automated method for quantifying forelimb force generation in rats.</a> Journal of Neuroscience Methods. 212 (2), 329-337 (2013).</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>Sindhurakar, A., Butensky, S. D., Carmel, J. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Automated+forelimb+tasks+for+rodents:+Current+advantages+and+limitations,+and+future+promise.">Automated forelimb tasks for rodents: Current advantages and limitations, and future promise.</a> Neurorehabilitation and Neural Repair. 33 (7), 503-512 (2019).</li><li>Sindhurakar, 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=An+automated+test+of+rat+forelimb+supination+quantifies+motor+function+loss+and+recovery+after+corticospinal+injury.">An automated test of rat forelimb supination quantifies motor function loss and recovery after corticospinal injury.</a> Neurorehabilitation and Neural Repair. 31 (2), 122-132 (2017).</li><li>Gallistel, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Screening+for+learning+and+memory+mutations:+A+new+approach.">Screening for learning and memory mutations: A new approach.</a> Acta psychologica Sinica. 42 (1), 138 (2010).</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>Brenneis, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Automated+tracking+of+motion+and+body+weight+for+objective+monitoring+of+rats+in+colony+housing.">Automated tracking of motion and body weight for objective monitoring of rats in colony housing.</a> Journal of the American Association for Laboratory Animal Science. 56 (1), 18-31 (2017).</li><li>Pereira, T. D., 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=Sleap:+A+deep+learning+system+for+multi-animal+pose+tracking.">Sleap: A deep learning system for multi-animal pose tracking.</a> Nature Methods. 19 (4), 486-495 (2022).</li><li>Lauer, 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=Multi-animal+pose+estimation,+identification+and+tracking+with+deeplabcut.">Multi-animal pose estimation, identification and tracking with deeplabcut.</a> Nature Methods. 19 (4), 496-504 (2022).</li><li>Butcher, G., 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+apparatus+for+automatically+training+and+collecting+individualized+behavioral+data+with+socially+housed+rodents.">An apparatus for automatically training and collecting individualized behavioral data with socially housed rodents.</a> Journal of Neuroscience Methods. 365, 109387 (2022).</li><li>Winter, Y., Schaefers, A. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+sorting+system+with+automated+gates+permits+individual+operant+experiments+with+mice+from+a+social+home+cage.">A sorting system with automated gates permits individual operant experiments with mice from a social home cage.</a> Journal of Neuroscience Methods. 196 (2), 276-280 (2011).</li><li>Rivalan, M., Munawar, H., Fuchs, A., Winter, Y. <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,+experimenter-free+method+for+the+standardised,+operant+cognitive+testing+of+rats.">An automated, experimenter-free method for the standardised, operant cognitive testing of rats.</a> PLOS One. 12 (1), e0169476 (2017).</li><li>Deacon, R. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Housing,+husbandry+and+handling+of+rodents+for+behavioral+experiments.">Housing, husbandry and handling of rodents for behavioral experiments.</a> Nature Protocols. 1 (2), 936-946 (2006).</li><li>Lang, C. E., Lohse, K. R., Birkenmeier, R. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Dose+and+timing+in+neurorehabilitation:+Prescribing+motor+therapy+after+stroke.">Dose and timing in neurorehabilitation: Prescribing motor therapy after stroke.</a> Current Opinion in Neurology. 28 (6), 549 (2015).</li><li>Butcher, G., Becker, A., Davidson, A., Baltazar, M., Armshaw, J., Cruz, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Inventing+a+supercage+for+rats.">Inventing a supercage for rats.</a> , (2019).</li><li>Davidson, 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=Engineering+an+enriched+environment+operant+chamber+and+its+implications.">Engineering an enriched environment operant chamber and its implications.</a> , (2019).</li><li>Windle, V., 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+analysis+of+four+different+methods+of+producing+focal+cerebral+ischemia+with+endothelin-1+in+the+rat.">An analysis of four different methods of producing focal cerebral ischemia with endothelin-1 in the rat.</a> Experimental Neurology. 201 (2), 324-334 (2006).</li><li>Reppucci, C. J., Veenema, A. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+social+versus+food+preference+test:+A+behavioral+paradigm+for+studying+competing+motivated+behaviors+in+rodents.">The social versus food preference test: A behavioral paradigm for studying competing motivated behaviors in rodents.</a> MethodsX. 7, 101119 (2020).</li><li>Borland, J. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+novel+operant+task+to+assess+social+reward+and+motivation+in+rodents.">A novel operant task to assess social reward and motivation in rodents.</a> Journal of Neuroscience Methods. 287, 80-88 (2017).</li><li>Tzschentke, 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=Review+on+cpp:+Measuring+reward+with+the+conditioned+place+preference+(cpp)+paradigm:+Update+of+the+last+decade.">Review on cpp: Measuring reward with the conditioned place preference (cpp) paradigm: Update of the last decade.</a> Addiction Biology. 12 (3-4), 227-462 (2007).</li><li>Salamone, J. D., Correa, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Neurobiology+and+pharmacology+of+activational+and+effort-related+aspects+of+motivation:+Rodent+studies.">Neurobiology and pharmacology of activational and effort-related aspects of motivation: Rodent studies.</a> Current Opinion in Behavioral Sciences. 22, 114-120 (2018).</li><li>Shull, R. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Bouts,+changeovers,+and+units+of+operant+behavior.">Bouts, changeovers, and units of operant behavior.</a> European Journal of Behavior Analysis. 12 (1), 49-72 (2011).</li><li>Gottlieb, E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+bidirectional+impact+of+sleep+and+circadian+rhythm+dysfunction+in+human+ischaemic+stroke:+A+systematic+review.">The bidirectional impact of sleep and circadian rhythm dysfunction in human ischaemic stroke: A systematic review.</a> Sleep Medicine Reviews. 45, 54-69 (2019).</li><li>Lo, E. H., 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=Circadian+biology+and+stroke.">Circadian biology and stroke.</a> Stroke. 52 (6), 2180-2190 (2021).</li><li>Meng, H., Liu, T., Borjigin, J., Wang, M. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ischemic+stroke+destabilizes+circadian+rhythms.">Ischemic stroke destabilizes circadian rhythms.</a> Journal of Circadian Rhythms. 6 (1), 1-13 (2008).</li><li>Stern, R. A., Bachman, D. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Depressive+symptoms+following+stroke.">Depressive symptoms following stroke.</a> The American Journal of Psychiatry. 148 (3), 351-356 (1991).</li><li>Rapolien&#279;, J., Endzelyt&#279;, E., Jasevi&#269;ien&#279;, I., Savickas, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Stroke+patients+motivation+influence+on+the+effectiveness+of+occupational+therapy.">Stroke patients motivation influence on the effectiveness of occupational therapy.</a> Rehabilitation Research and Practice. 2018, (2018).</li><li>Robinson, R. G., Jorge, R. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Post-stroke+depression:+A+review.">Post-stroke depression: A review.</a> American Journal of Psychiatry. 173 (3), 221-231 (2016).</li><li>Faraji, 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=Sex-specific+stress+and+biobehavioral+responses+to+human+experimenters+in+rats.">Sex-specific stress and biobehavioral responses to human experimenters in rats.</a> Frontiers in Neuroscience. 16, 965500 (2022).</li></ol>

Dieses Protokoll hat mehrere Verwendungszwecke. Erstens, und am weitesten gefasst, wurde der ORT mit dem Ziel entwickelt, automatisiertes Verhaltenstraining und Datenerhebung durch ein einzelnes Subjekt im Kontext von sozialem, bereichertem Wohnen zu ermöglichen. Während in dieser Studie die Idee getestet wurde, typische Verhaltensmaße zu sammeln und im Kontext des Schlaganfalls zu vertiefen, kann dies auch für andere Anwendungen und Verhaltensaufgaben getan werden. Auch die in dieser Validierung gesammelten Maßnahm...

Verhaltenstraining und Tests mit Rattenmodellen sind in unzähligen Forschungsbereichen wichtig, von der Erforschung kognitiver Prozesse bis hin zu Krankheitszuständen und mehr1. In der Regel werden diese Schulungen und Tests mit einzelnen Tieren in Einzelsitzungen durchgeführt, wobei ein Forscher das Tier manuell aus seinem Heimkäfig nimmt und es vorübergehend in eine Art Apparat setzt. Leider gibt es bei diesem Ansatz einige Schwierigkeiten und Einschränkungen. Erstens können Verhaltenstests für Forscher viel Zeit in Anspruch nehmen, und wenn eine Schulung erforderlich ist, wird dieser Zeitaufwand noch größer. Zweitens beeinflusst dieser Ansatz automatisch die gewonnenen Daten - oder verwirrt sie sogar potenziell -, wie an anderer Stelle festgestellt wurde2. Diese Störfaktoren sind besonders deutlich, wenn man Variablen im Zusammenhang mit der Anreicherung berücksichtigt. Insbesondere werden Laborratten traditionell in kleinen Käfigen untergebracht, die gerade groß genug für ein oder zwei Ratten sind3, und wenn keine Laufräder zur Verfügung gestellt werden, können sie ein Leben lang ohne sinnvolle Trainingsmöglichkeiten auskommen. Darüber hinaus kann die isolierte Unterbringung eine Hauptquelle für Stress bei einer sozialen Spezies wie der Rattesein 4. Einige dieser tierschutzbedingten Nachteile wirken sich wahrscheinlich auf die Physiologie von Rattenaus 5,6, was die Entwicklung arttypischer Verhaltensausprägungenverhindern kann 4 und die Qualität von Nagetiermodellen, wie sie auf menschliche Kontexte angewendet werden, beeinträchtigen könnte.
Forscher haben in den letzten Jahren verschiedene Arten von Lösungen für diese Probleme gesucht. Die einfachste Art der Lösung bestand darin, Verhaltenstests und -training zu automatisieren 7,8,9,10, wodurch die Notwendigkeit entfiel, dass sich ein einzelner Forscher um ein einzelnes Tier kümmern musste. Eine weitere Lösung bestand darin, den Transfer der Tiere in die Versuchskammern11,12 zu automatisieren, wodurch die Beteiligung des Menschen überflüssig wurde. Zuletzt wurden mehrere Einrichtungen untersucht, die es ermöglichen, Tiere in Kolonien in Käfigen mit anderen Tieren zu halten und mehr Raum für Erkundung und Bereicherung zu bieten13. Trotz dieser Vorteile können solche Kolonie-Setups die Bemühungen, individuell differenzierte Verhaltensdaten zu sammeln, einschränken oder erschweren (siehe jedoch Bemühungen um den Einsatz von Computer Vision)14,15. Wenn individuelle Verhaltensdaten benötigt werden, kann es auch schwieriger oder komplexer sein, Tiere zu identifizieren und aus den Käfigen der Kolonie für Verhaltenssitzungen zu holen. Gegenwärtig gibt es nur wenige Systeme zur Erhebung individueller Verhaltensdaten aus (angereicherten) Koloniehaltungen 16,17,18.
Diese Nachteile können sich insbesondere auf die Forschung über die Auswirkungen erworbener Hirnverletzungen auf das Verhalten auswirken. Erstens ist klar, dass die Anwesenheit und/oder das Geschlecht von Menschen sowie die Handhabungspraktiken das Verhalten von Nagetieren beeinflussen 2,19, und diese Variablen können das Verhalten von Ratten vor und vor dem Verhalten unterschiedlich beeinflussen. nach dem Schlaganfall. Zweitens können sich die Verhaltensergebnisse des Menschen nach einem Schlaganfall verschlechtern, indem die empfohlene Dosierung von Rehabilitationsübungen freiwillig verringertwird 20. Gegenwärtig neigen Nagetierexperimente dazu, diese Art von Kontext nicht zu modellieren, da Ratten nicht frei sind, sich zu entscheiden, ob sie sich an Verhaltenssitzungen beteiligen oder darauf verzichten.
In diesem Artikel wird ein Protokoll vorgestellt, das die individuelle Verhaltensprüfung im Rahmen der ausgestalteten Koloniekäfighaltung erleichtern soll. Dieser Ansatz geht nicht nur auf die Zwänge der derzeitigen Praxis ein, sondern eröffnet auch Wege für die Erforschung innovativer Maßnahmen. Es wurde ein Ein-Ratten-Drehkreuz (ORT) entwickelt, das an einem Koloniekäfig befestigt werden kann und es den Tieren ermöglicht, selbstständig in Verhaltenskammern einzudringen und ihre eigenen Trainings- und Testsitzungen zu initiieren. Das System ist erschwinglich; Jeder ORT kann kostengünstig zusammengebaut werden (mit Zugang zu einem 3D-Drucker). In der Vergangenheit wurde die Validierung dieses Systems anhand einer einfachen operanten Kammer durchgeführt, was zeigte, dass die Tiere konsequent darauf trainiert werden konnten, eine einfache operante Hebelpresse ohne die Anwesenheit eines Versuchsleiters durchzuführen16. Dennoch bleibt die Frage, ob diese Konfiguration auf andere Szenarien anwendbar ist, ungeklärt. Ziel ist es, die Wirksamkeit des zuvor etablierten ORT-Koloniekäfigs für das Training und die Quantifizierung von qualifiziertem Reichweitenverhalten, das für motorische Beeinträchtigungen nach einem Schlaganfall relevant ist, zu validieren. Die Konfiguration wurde verwendet, um neuartige Variablen zu generieren, die in der Schlaganfallforschung normalerweise nicht erforscht werden. Zu diesen Variablen gehören Leistungsmetriken für die qualifizierte Reichweitenaufgabe und Messungen der Selbstinitiierung, die für die Motivation und Entscheidungsfindung relevant sein könnten. Darüber hinaus wurden schlaganfallinduzierte Veränderungen in den zirkadianen Mustern der täglichen Selbstinitiierung über den gesamten Zeitraum von 24 Stunden effektiv nachgewiesen.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>3D printer&#160;</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Consult with local makerspace</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>bolt</td>
			<td>Boltdepot</td>
			<td>1346</td>
			<td>6-32 or 8-32 by&#160; 0.5&#34;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>bolt</td>
			<td>Boltdepot</td>
			<td>1348</td>
			<td>6-32 or 8-32 by&#160; 0.75&#34;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>door hinge</td>
			<td>XJS (Amazon)</td>
			<td>43398-16234</td>
			<td>1&#34; cabinet stainless steel door hinge set; Optional (if &#34;perfect hinge&#34; is not printed)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>drill</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Any electric drill works</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>extension spring</td>
			<td>Nieko (Amazon)</td>
			<td>50456A</td>
			<td>Choose and adjust spring based on ORT sized and desired tension</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>granulated sugar</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>lock nuts</td>
			<td>Boltdepot</td>
			<td>2551</td>
			<td>6-32 or 8-32</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>measuring tape</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>microcontroller</td>
			<td>Arduino</td>
			<td>A000066</td>
			<td>Arduino Uno</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>microswitch</td>
			<td>Sparkfun</td>
			<td>KW4-Z5F</td>
			<td>mini microswitch (SPDT-roller lever)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>One Rat Turnstile (ORT)</td>
			<td>Vulintus</td>
			<td></td>
			<td>Contact company to request quote if not self-assembling</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Operant Chambers as desired for behavioral assessment: For this experiment we used automated isometric pull chambers from Vulintus&#160;</td>
			<td>Vulintus</td>
			<td>No cat #: contact Vulintus</td>
			<td>Contact Vulintus for quote</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>PLA filament&#160;</td>
			<td>OVERTURE (Amazon)</td>
			<td>UK-MATTEPLA17511</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>plexiglass</td>
			<td>Lesnlok (Amazon)</td>
			<td>B09P74K7BR</td>
			<td>clear, 1/8&#34; thickness, Cut to size</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>plexiglass cutter</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>python program</td>
			<td>Python Software Foundation</td>
			<td></td>
			<td>software available on request</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>RFID reader</td>
			<td>Priority 1 Design</td>
			<td>RFIDRW-E-USB</td>
			<td>With antenna</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>RFID tag</td>
			<td>Unified Information Devices</td>
			<td>UC-1485-10</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>rod</td>
			<td>Boltdepot</td>
			<td>23632</td>
			<td>cut to &#62; 3.5&#34;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Rotary tool</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Used to bore hole in apparatus and colony caging for ORT; any hardware usable</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>sand paper</td>
			<td>HSYMQ (Amazon)</td>
			<td>TOMPOL-1118-1915-11</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>socket wrench set</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Any socket wrench set works</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>soldering iron</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>super glue</td>
			<td></td>
			<td>234790</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>wire</td>
			<td>Plusivo (Amazon)</td>
			<td>EAN0721248989789</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

gathering self-initiated rat behavioral data to characterize post-stroke deficits

Verhaltenstests in Rattenmodellen werden häufig für verschiedene Zwecke eingesetzt, einschließlich psychologischer, biomedizinischer und Verhaltensforschung. Viele traditionelle Ansätze beinhalten individuelle Einzeltests zwischen einem einzelnen Forscher und jedem Tier in einem Versuch. Diese Einrichtung kann für den Forscher sehr zeitaufwändig sein, und ihr Vorhandensein kann die Verhaltensdaten auf unerwünschte Weise beeinflussen. Darüber hinaus führt die traditionelle Käfighaltung für die Rattenforschung zu einem Mangel an Bereicherung, Bewegung und Sozialisierung, der normalerweise für die Art typisch wäre, und dieser Kontext kann auch die Ergebnisse der Verhaltensdaten verzerren. Die Überwindung dieser Einschränkungen kann sich für mehrere Forschungsanwendungen lohnen, einschließlich der Erforschung erworbener Hirnverletzungen. Hier wird eine beispielhafte Methode vorgestellt, um individuelles Rattenverhalten in einem Koloniekäfig ohne Anwesenheit von Menschen automatisiert zu trainieren und zu testen. Die Radiofrequenzidentifikation kann verwendet werden, um die Sitzungen auf die einzelne Ratte zuzuschneiden. Die Validierung dieses Systems erfolgte im Beispielkontext der Messung der motorischen Leistung der Vordergliedmaßen vor und nach dem Schlaganfall. Gemessen werden traditionelle Merkmale von Verhaltensbeeinträchtigungen nach einem Schlaganfall und neuartige Messungen, die durch das System ermöglicht werden, einschließlich der Erfolgsrate, verschiedener Aspekte der Zugkraft, der Kraftanalyse, der Initiierungsrate und -muster, der Sitzungsdauer und der zirkadianen Muster. Diese Variablen können mit wenigen Einschränkungen automatisch erfasst werden. Obwohl das Gerät die experimentelle Kontrolle der Exposition, des Zeitpunkts und der Praxis beseitigt, führte die Validierung zu einer angemessenen Konsistenz dieser Variablen von Tier zu Tier.

Die Tiere wurden mit vier weiblichen Ratten in einem Koloniekäfig und vier männlichen Ratten in einem separaten Koloniekäfig trainiert und getestet. Alle Ratten lernten, die ORTs in vier Tagen oder weniger zu passieren. Die vier weiblichen Ratten erreichten in etwa 6 Wochen Training >85% erfolgreiche Kämpfe mit dem Kraftbedarf von 120 g, und die männlichen Ratten erreichten das gleiche Kriterium in 10 Wochen (im Vergleich zu etwa 3 Wochen beim Standardtraining mit entbehrungsreichen Ratten)7....

Watch this Scientific Journal Video about Gathering Self-Initiated Rat Behavioral Data to Characterize Post-Stroke Deficits at JoVE.com

Gathering Self-Initiated Rat Behavioral Data to Characterize Post-Stroke Deficits

Es wird ein System zur Erfassung von Daten aus selbstinitiierten individuellen Verhaltenssitzungen innerhalb eines sozialen Koloniekäfigs vorgestellt. Die Wirksamkeit dieses Systems wird anhand einer automatisierten qualifizierten Reichweitenbewertung demonstriert, die die Charakterisierung von motorischen Beeinträchtigungen nach einem Schlaganfall, potenziellen Verhaltensänderungen im Zusammenhang mit der Motivation, zirkadianen Schwankungen und anderen innovativen abhängigen Variablen ermöglicht.

Sammeln von selbstinitiierten Verhaltensdaten von Ratten zur Charakterisierung von Defiziten nach einem Schlaganfall

Behavioral testing in rat models is frequently utilized for diverse purposes, including psychological, biomedical, and behavioral research. Many ...

Diese Forschung zielt darauf ab, typische Einschränkungen in verhaltensbasierten Experimenten zu beheben, indem Tieren ermöglicht wird, in angereicherten Kolonienunterkünften zu leben. Ziel ist es, selbstinitiierte Verhaltenstests und -trainings zu erleichtern und zu zeigen, wie dieser Ansatz valide individualisierte Daten generieren kann, einschließlich typischer und neuartiger Variablen nach einem Schlaganfall. Es gibt mehrere Herausforderungen für Forscher, die Verhaltensexperimente durchführen, einschließlich des Aufwands für Verhaltenstrainings und der Minimierung potenzieller Verwirrungen, die mit dem menschlichen Umgang mit Nagetieren und dem Entzug von Nahrung, Bewegung und sozialer Interaktion verbunden sind.Es bleibt zu hoffen, dass die Ergebnisse dieses Protokolls den Nutzen der Verfolgung automatisierter, menschenfreier und/oder ökologisch angereicherter Ansätze zur Erfassung von Verhaltensdaten zeigen. Wir hoffen, dass dies andere Forscher ermutigen wird, solche Hochdurchsatzmethoden zu nutzen, um neuartige Variablen und eine Reihe von experimentellen Paradigmen zu erforschen. Besorgen Sie sich zunächst ein vormontiertes Rattendrehkreuz oder ORT.Befestigen Sie ein RFID-Lesegerät (Radio Frequency Identification) an der ORT und befestigen Sie dann die RFID-Antenne an der ORT-Röhre. Befestigen Sie die ORTs zwischen dem Verhaltensapparat und dem Koloniekäfig. Installieren Sie das RFID-System, um Tiere zu lesen, während sie den ORT passieren.Setze eine gleich große Kohorte von Ratten in den Koloniekäfig ein. Trainieren Sie die Ratte, regelmäßig über den ORT in den Verhaltensapparat einzudringen. Führen Sie als Nächstes den Genickgriff in das geübte Greifgerät ein.Um im Arduino-Programm den Zuggriff auf die höchste Empfindlichkeit einzustellen, gehen Sie zum RAT. H-Datei und definieren Sie die Kraftschwelle, die erforderlich ist, um einen Zug zu initiieren. Ziehen Sie den Hebel täglich um 0,25 bis 0,5 Millimeter zurück, bis Sie eine Endposition von einem bis 1,25 Zentimetern außerhalb der Kammer erreicht haben.Initiieren Sie ein perzentiles Trainingsprogramm, um die erforderlichen Zugkräfte zur Aktivierung des Griffs schrittweise zu erhöhen. Sobald die Ratte zuverlässig den endgültigen Kriterienbereich von 120 Gramm Zügen erreicht, entfernen Sie das perzentile Trainingsprogramm und legen Sie das Kriterium für die Griffaktivierung auf 120 Gramm fest. Erholen Sie die durch einen Schlaganfall verursachte Ratte drei bis sieben Tage lang in einem traditionellen Käfig.Nach der Genesung bringen Sie die Ratte in den Koloniekäfig zurück, wobei der ORT an dem fachkundigen Greifgerät befestigt ist. Führen Sie die Verhaltenstests bei einer Zuganforderung von 120 Gramm durch, bis genügend Daten gesammelt wurden, um die Defizite nach dem Schlaganfall zu bewerten. Bei der Bewertung der qualifizierten Reichweite wurden signifikante Unterschiede in der Erfolgsrate, der mittleren Kraft pro Zug und den Zügen pro Anfall bei Ratten nach Schlaganfallinduktion beobachtet.Der Schlaganfall hatte keinen Einfluss auf die Initiierungen der Sitzung. Frauen begannen durchweg mehr Sitzungen als Männer, wobei sich die Rate nach einem Schlaganfall nicht veränderte. Im Gegensatz dazu zeigten die meisten Ratten eine verlängerte Kammerdauer, möglicherweise aufgrund reduzierter Erfolgsraten bei Anfällen.Der Schlaganfall beeinflusste die zirkadiane Musterung der Sitzungsverteilungen über den Tag hinweg sowohl bei Männern als auch bei Frauen. Vor dem Schlaganfall beschäftigten sich die Tiere mit der Aufgabe vor allem früh im Lichtzyklus und bei Weibchen kurz vor Beginn des Dunkelzyklus. Nach dem Schlaganfall wechselten sowohl Männer als auch Frauen zu einer allmählichen Steigerung des Engagements während des Lichtzyklus.In der translationalen Schlaganfallforschung werden derzeit verschiedene wichtige Verhaltensassays eingesetzt, aber die meisten erfordern arbeitsintensive Einzeltests und gelegentliches Training mit Tieren. Außerdem werden Selbstinitiierungsvariablen selten erfasst, da die Assays überwiegend experimentelle oder initiierte Sitzungen und Aufgaben enthalten. Im Vergleich zu typischen Verhaltenstrainings- und Testansätzen bietet dieses Protokoll mehrere Vorteile.Es befasst sich mit Verwirrungen, die mit dem Umgang mit dem Menschen verbunden sind, reduziert die tägliche Arbeit der Forscher, ermöglicht mehrere Anreicherungsquellen und bietet sogar neuartige Messungen von zirkadianen und Initiationsvariablen.

Research

JoVE Journal

Behavior

Behavioral Phenotyping of Murine Disease Models with the Integrated Behavioral Station (INBEST)

Behavioral Phenotyping of Murine Disease Models with the Integrated Behavioral Station INBEST

Behavioral Phänotypisierung von murinen Krankheitsmodelle mit dem Integrated Behavioral Station (INBEST)

Due to rapid advances in genetic engineering, small rodents have become the preferred subjects in many disciplines of biomedical research. In studies of ...

Forschung

Verhalten

A Procedure to Observe Context-induced Renewal of Pavlovian-conditioned Alcohol-seeking Behavior in Rats

Eine Vorgehensweise, um Context-induzierte Erneuerung der Pawlowschen Anlage Alkoholsucht bei Ratten Verhalten beobachten

Environmental contexts in which drugs of abuse are consumed can trigger craving, a subjective Pavlovian-conditioned response that can facilitate ...

Assessing the Multiple Dimensions of Engagement to Characterize Learning: A Neurophysiological Perspective

Beurteilung der vielfältigen Dimensionen von Engagement zu charakterisieren Learning: Eine neurophysiologische Perspective

In a recent theoretical synthesis on the concept of engagement, Fredricks, Blumenfeld and Paris1 defined engagement by its multiple dimensions: ...

A Mouse Model of Subchronic and Mild Social Defeat Stress for Understanding Stress-induced Behavioral and Physiological Deficits

Einem Mausmodell der Subchronische und Mild Social Niederlage Stress-for Understanding Stress-induzierten verhaltensmäßigen und physiologischen Defizite

Stressful life events often increase the incidence of depression in humans. To study the mechanisms of depression, the development of animal models of ...

Detecting Behavioral Deficits in Rats After Traumatic Brain Injury

Erkennung von Verhaltensstörungen Defizite bei Ratten nach Schädel-Hirn-Verletzung

With the increasing incidence of traumatic brain injury (TBI) in both civilian and military populations, TBI is now considered a chronic disease; however, ...

Modeling Verbal Behavior Deficits with the Stimulus Control Ratio Equation, SCoRE

Modellierung von verbalen Verhaltensdefiziten mit der Stimulus Control Ratio-Gleichung, SCoRE

Verbal operant analyses are the extension of functional analysis technology to the field of verbal behavior, of particular relevance to autism spectrum ...

A Middle Cerebral Artery Occlusion Technique for Inducing Post-stroke Depression in Rats

Eine mittelzerebrale Arterienokklusionstechnik zur induzierung einer Depression im Raten nach dem Schlaganfall

Post-stroke depression (PSD) is the most recurrent of all psychiatric complications resulting from an ischemic stroke. A greater majority (about 60%) of ...

Behavioral Approaches to Studying Innate Stress in Zebrafish

Verhaltensweisen für den Studierenz-Stress in Zebrafischen

Responding appropriately to stressful stimuli is essential for survival of an organism. Extensive research has been done on a wide spectrum of ...

An Instrumented Pull Test to Characterize Postural Responses

Eine instrumentierte Pull Test Lagereaktionen zu charakterisieren

Impairment of postural reflexes, termed postural instability, is a common and disabling deficit in Parkinson's disease. To assess postural reflexes, ...