وقد تم تمويل هذا العمل من المنح المقدمة من مؤسسة العلوم الوطنية السويسرية (المنحة 31003A-149315-1 لMES ومنح IZK0Z3-150809 الألف إلى الياء)، إلى AZ مؤسسة هايدي Demetriades، لميس في المجلس الأوروبي للبحوث (&#39;Nogorise&#39;) و كريستوفر ودانا ريف مؤسسة (CDRF).

تم تنفيذ جميع التجارب وفقا للمبادئ التوجيهية لمكتب البيطرية في كانتون زيورخ، سويسرا. 1. التعامل مع الحيوان والتعويد <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> التعامل مع الحيوان ملاحظة: 5 أيام قبل بداية التجربة، نفذ الخطوة 1.1.1 يوميا. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> للتجارب سلوكية، تعويد الحيوانات على المجرب. وقد يوميا التعامل مع جلسات 10-15 دقيقة لكل حيوان دائم. تنظيف منطقة الجزاء بعد كل جلسة يعقدها الحيوان. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> في البداية، وضع يد المجرب لفي قفص والسماح للحيوان لاستكشاف ورائحة لتأقلم مع المجرب. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> وبعد ذلك، رفع بلطف الحيوان مع يد المجرب بطريقة آمنة من خلال استيعاب جسم فأر بين الكفوف الأمامية والخلفية السماح للمزيد من التعريف. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تزن كل حيوان يوميا للحصول على وزن الجسم الأساسي قبل الحرمان من الطعام. </li></رأ&gt; </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> جهاز التعويد والتعريف الغذاء <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تزن كل حيوان يوميا للحصول على وزن الجسم الأساسي قبل الحرمان من الطعام. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> بدء الطعام حرمان الفئران 3 أيام قبل بداية التدريب المسبق على نظام غذائي المختبر القياسية. إعطاء الفئران 0.05 غرام من المواد الغذائية لكل 1 غرام من وزن الجسم يوميا (على سبيل المثال، الفئران وزنها 200 غرام، وتبدأ مع 10 غرام من المواد الغذائية). ضمان وزن الجسم لولا تنقص أكثر من 10٪ في اليوم الواحد من خلال مراقبة وزن الجسم يوميا. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إذا تم عقد العديد من الحيوانات في قفص واحد، قد الفئران المهيمنة يأكلون أكثر من تلك الأقل المهيمنة. في حالة وزن الجسم لانخفاض الحيوان، وإطعام حيوان على حدة بدلا من تغذية المجموعات. إعطاء بالمال وبالشهرة أيضا المياه الإعلانية. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> لتعريف الفئران مع الجهاز استيعاب، ووضع الحيوان في مربع تدريب (الشكل 1). لدينا الكريات السكر وضعها في خانة التدريب في القرب من فتح فتحة لتعريف الحيوان مع الغذاء الكريات. تنفيذ هذا الواحدالجيش الشعبي 10-15 دقيقة يوميا لمدة 3 أيام. </li></ol></li></ol> 2. ما قبل التدريب والمهارة للسيارات التعلم <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> التدريب قبل <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> بعد يوم واحد من التعريف، وضع الحيوان في المربع التدريب ووضع بيليه ارتباطا وثيقا فتح شق بحيث يمكن الوصول إليها عن طريق اللسان الحيوان. استبعاد الحيوانات التي استرداد الكريات مع forelimb أثناء مرحلة ما قبل التدريب ملاحظة: في هذه المرحلة، بيليه استرجاع باللسان أمر بالغ الأهمية، وعادة ما طريقة الحيوان في الاختيار. يجب أن تكون الكريات في أي حال من الأحوال اغتنامها مع forelimb حتى اليوم الأول من تعلم المهارات الحركية للسماح رصد مناسب للمهمة الوصول المستفادة. استرجاع بيليه مع forelimb خلال مرحلة ما قبل التدريب هو معيار الاستبعاد، وهي في معظم الحالات لم يلاحظ. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تعليم الفئران إما تشغيل إلى الجزء الخلفي من القفص والعودة إلى فتح شق أو خطوة الى الوراء والدوران حول محورها الخاص من أجل الحصول على الغذاء بيليه القادم معاللسان. إتاحة الوقت للحيوان لاستكشاف القفص، تشغيل إلى الخلف والعودة إلى افتتاح الشق. إذا لم يكن الحيوان تنفيذ المهمة بشكل صحيح، واستخدام ملقط للاستفادة بلطف في العمق نهاية القفص وجذب انتباه الحيوان. وبمجرد أن الحيوان هو في العمق، اضغط بلطف في واجهة القفص لتوجيه الحيوان إلى افتتاح الشق. ملاحظة: عندما يصل الحيوان قيمة معيارية محددة (على سبيل المثال، 50 استرجاع بيليه ناجحة مع اللسان في أقل من 15 دقيقة)، ويؤهل هذا الحيوان للمرحلة تعلم المهارات الحركية. في يوم 1 و 2 من قبل التدريب، يمكن للمتعلمين بالفعل تمييزها عن غير المتعلمين. غير المتعلمين يمكن استبعادها من الدراسة في هذه الخطوة. هذا يقلل من احتمال وجود عدد كبير من غير المتعلمين خلال الخطوة التعلم الحركي (2.2). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> خلال مرحلة ما قبل التدريب والغذاء حرمان الفئران على اتباع نظام غذائي المختبر القياسية. إعطاء بالمال وبالشهرة أيضا المياه الإعلانية. مراقبة وزن الجسم يوميا طوال فترة الدراسة. فعللا تستخدم نفس الغرفة لتدريب الذكور والإناث الفئران. ضمان بيئة هادئة وخالية من الضوضاء للحيوان. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تقرير الأفضلية باو وموتور المهارة التعلم <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> خلال الدورة الأولى من تعلم المهارات الحركية، استبدال الشريحة أمام النافذة مع وظيفة. وضع بيليه السكر حوالي 1.5 سم بعيدا عن نافذة على آخر بحيث الحيوان لا يمكن أن تصل إلى بيليه مع لغتها ولكن فقط استرجاعها من قبل forelimb الدقيق الوصول واستيعاب الحركة. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> لفرض استرجاع بيليه من قبل forelimb، واستخدام ملقط لجلب بلطف بيليه بالقرب من فم الحيوان وسحب بيليه بينما يحاول الحيوان الاستهلاك باللسان. قيام بهذه المهمة بشكل متكرر حتى تمتد الحيوان خارج forelimb والقبضات بيليه. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> وضع آخر المركزية لفتح نافذة. لتحديد الأفضلية مخلب، ومراقبة بعناية المحاكمات أول 10 يوم تدريب 1. أكثر من 70٪ من REACمحاولات هينج (أي 7 من أصل 10) يجب أن يتم تنفيذه بنفس forelimb. إذا لم يتحقق ذلك، تواصل مع جولة أخرى من 10 محاكمات حتى يتم الوصول إلى عتبة 70٪. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> بعد تحديد تفضيل مخلب، وتحول هذا المنصب نحو forelimb المفضل ومحاذاة وسط من الحدود لفتح النافذة. يفضل المواءمة مخلب تعني يتم إزاحة آخر يتعارض مع مخلب المعنية للسماح زاوية المثلى للوصول إلى (الشكل 1B، C). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تصنيف محاكمة، يعرف بأنه بيليه الجديد المقدم للحيوان، كما نجحت (الوصول إليها، فهم واسترجاع وأكل بيليه)، وانخفاض (الوصول إليها، فهم وتفقد بيليه خلال استرجاع) أو تفشل (طرق بيليه بالقائم). يدون كل محاكمة في الورقة وتحليل البيانات بعد التجربة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> أداء جلسة يومية واحدة تتكون من عدد محدد من التجارب (على سبيل المثال، 150) أو الحد الأقصى للوقت (على سبيل المثال، 1 ساعة) لكل حيوان. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تحقيق الدقة والضبط الدقيقالحركة باستخدام تحليل المحاولة الأولى. يتم تعريف المحاولة الأولى من خلال استيعاب من بيليه في حركة متجانسة واحدة دون انقطاع، تردد أو تكرار مكونات الحركة الفردية. مراقبة بعناية كل فهم من قبل الفئران. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إذا يتردد الفئران أو تتراجع خلال الوصول أو يحاول العديد من التجارب لفهم بيليه بشكل صحيح، لاحظ محاكمة كل من النجاح ولكن ليس المحاولة الأولى. إذا كان الحيوان القبضات بنجاح بيليه في متناول متجانسة واحدة، لاحظ أسفل محاكمة كل كما الناجحة أول محاولة في عمود منفصل في الورقة. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> أثناء تعلم المهارات الحركية والغذاء تحرم الفئران على اتباع نظام غذائي المختبر القياسية. إعطاء بالمال وبالشهرة أيضا المياه الإعلانية. مراقبة وزن الجسم يوميا طوال فترة الدراسة. </li></ol></li></ol>

<ol>
	<li>Fu, M., Yu, X., Lu, J., Zuo, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Repetitive+motor+learning+induces+coordinated+formation+of+clustered+dendritic+spines+in+vivo.">Repetitive motor learning induces coordinated formation of clustered dendritic spines in vivo.</a> Nature. 483, 92-95 (2012).</li><li>Fu, M., Zuo, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Experience-dependent+structural+plasticity+in+the+cortex.">Experience-dependent structural plasticity in the cortex.</a> Trends in neurosciences. 34, 177-187 (2011).</li><li>Holtmaat, A., Svoboda, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Experience-dependent+structural+synaptic+plasticity+in+the+mammalian+brain.">Experience-dependent structural synaptic plasticity in the mammalian brain.</a> Nature reviews. Neuroscience. 10, 647-658 (2009).</li><li>Xu, T., 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=Rapid+formation+and+selective+stabilization+of+synapses+for+enduring+motor+memories.">Rapid formation and selective stabilization of synapses for enduring motor memories.</a> Nature. 462, 915-919 (2009).</li><li>Yu, X., Zuo, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Spine+plasticity+in+the+motor+cortex.">Spine plasticity in the motor cortex.</a> Current opinion in neurobiology. 21, 169-174 (2011).</li><li>Rioult-Pedotti, M. S., Friedman, D., Donoghue, 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=.">.</a> Learning-induced LTP in neocortex. Science. 290, 533-536 (2000).</li><li>Rioult-Pedotti, M. S., Friedman, D., Hess, G., Donoghue, 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=Strengthening+of+horizontal+cortical+connections+following+skill+learning.">Strengthening of horizontal cortical connections following skill learning.</a> Nature neuroscience. 1, 230-234 (1998).</li><li>Rioult-Pedotti, M. S., Donoghue, J. P., Dunaevsky, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Plasticity+of+the+synaptic+modification+range.">Plasticity of the synaptic modification range.</a> Journal of neurophysiology. 98, 3688-3695 (2007).</li><li>Fritsch, B., 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=Direct+current+stimulation+promotes+BDNF-dependent+synaptic+plasticity:+potential+implications+for+motor+learning.">Direct current stimulation promotes BDNF-dependent synaptic plasticity: potential implications for motor learning.</a> Neuron. 66, 198-204 (2010).</li><li>Ghiani, C. A., Ying, Z., de Vellis, J., Gomez-Pinilla, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Exercise+decreases+myelin-associated+glycoprotein+expression+in+the+spinal+cord+and+positively+modulates+neuronal+growth.">Exercise decreases myelin-associated glycoprotein expression in the spinal cord and positively modulates neuronal growth.</a> Glia. 55, 966-975 (2007).</li><li>Josephson, 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=Activity-induced+and+developmental+downregulation+of+the+Nogo+receptor.">Activity-induced and developmental downregulation of the Nogo receptor.</a> Cell and tissue research. 311, 333-342 (2003).</li><li>Karlen, 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=Nogo+receptor+1+regulates+formation+of+lasting+memories.">Nogo receptor 1 regulates formation of lasting memories.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 106, 20476-20481 (2009).</li><li>Kleim, J. A., Lussnig, E., Schwarz, E. R., Comery, T. A., Greenough, W. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Synaptogenesis+and+Fos+expression+in+the+motor+cortex+of+the+adult+rat+after+motor+skill+learning.">Synaptogenesis and Fos expression in the motor cortex of the adult rat after motor skill learning.</a> The Journal of neuroscience : the official journal of the Society for Neuroscience. 16, 4529-4535 (1996).</li><li>Mironova, Y. A., Giger, R. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Where+no+synapses+go:+gatekeepers+of+circuit+remodeling+and+synaptic+strength.">Where no synapses go: gatekeepers of circuit remodeling and synaptic strength.</a> Trends in neurosciences. 14, 7-23 (2013).</li><li>Park, H., Poo, 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=Neurotrophin+regulation+of+neural+circuit+development+and+function.">Neurotrophin regulation of neural circuit development and function.</a> Nature reviews. Neuroscience. 14, 7-23 (2013).</li><li>Zemmar, 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=Neutralization+of+Nogo-A+enhances+synaptic+plasticity+in+the+rodent+motor+cortex+and+improves+motor+learning+in+vivo.">Neutralization of Nogo-A enhances synaptic plasticity in the rodent motor cortex and improves motor learning in vivo.</a> The Journal of neuroscience : the official journal of the Society for Neuroscience. 34, 8685-8698 (2014).</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>Buitrago, M. M., Ringer, T., Schulz, J. B., Dichgans, J., Luft, A. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Characterization+of+motor+skill+and+instrumental+learning+time+scales+in+a+skilled+reaching+task+in+rat.">Characterization of motor skill and instrumental learning time scales in a skilled reaching task in rat.</a> Behavioural brain research. 155, 249-256 (2004).</li><li>Geurts, A. 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=Knockout+rats+via+embryo+microinjection+of+zinc-finger+nucleases.">Knockout rats via embryo microinjection of zinc-finger nucleases.</a> Science. 325, 433 (2009).</li><li>Tews, B., 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=Synthetic+microRNA-mediated+downregulation+of+Nogo-A+in+transgenic+rats+reveals+its+role+as+regulator+of+synaptic+plasticity+and+cognitive+function.">Synthetic microRNA-mediated downregulation of Nogo-A in transgenic rats reveals its role as regulator of synaptic plasticity and cognitive function.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. , (2013).</li><li>Li, 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=Heritable+gene+targeting+in+the+mouse+and+rat+using+a+CRISPR-Cas+system.">Heritable gene targeting in the mouse and rat using a CRISPR-Cas system.</a> Nature. 31, 681-683 (2013).</li></ol>

The authors have nothing to disclose

ويتم تكييف النموذج هو مبين في هذه الدراسة من بويتراغو وآخرون 18 ويختلف عن بيليه واحد الكلاسيكية الوصول إلى نموذج 17 أساسا في جانبين: أولا، ودراسة تحسين في الدورة يسمح تحليل المهمة المستفادة في غضون يوم واحد، والتي ...

مراقبة الحركة هي الوظيفة الأساسية للجهاز العصبي المركزي (CNS). قدرة التحرك هو الإخراج قياس الرئيسي من وظيفة الجهاز العصبي المركزي وإمكانية الرئيسية للأفراد للتفاعل مع العالم الخارجي. فهم المبادئ وظيفة الحركة والآليات التي تكمن وراء التعلم من مهمة المحرك هو حاليا واحدة من التحديات الكبرى في علم الأعصاب. تم العثور على التغيرات المورفولوجية والفسيولوجية والجزيئية على الاستحواذ على المهمة السيارات الجديدة. على سبيل المثال، وشكل وعدد من نقاط الاشتباك العصبي تتغير استجابة لتدريب المحرك المهرة 1-5، ووحظت تغييرات وظيفية للأجهزة متشابك بعد التعلم الحركي. وكانت ردود متشابك العليا في الاتصالات في المنطقة التي تمثل forelimb من القشرة الحركية تدريب بالمقارنة مع نصف الكرة غير مدربين من نفس الحيوان أو ردود من الحيوانات غير المدربة 6،7. الملاحظات الكهربية أيضا تشير إلى أن التقوية على المدى الطويل (LTP) ومنذ فترة طويلةالاكتئاب الاجل (LTD) مثل آليات تجري خلال التعلم من المهارات الحركية الجديدة، وأن مجموعة من العملية متشابك، والذي يعرف بين حدود الحد من LTP وLTD التشبع، يتم تعديل 8. وعلاوة على ذلك، فقد تبين أن علامات النشاط واللدونة تعزيز الجزيئات مثل c-منظمات المزارعين، GAP-43، أو BDNF ولكن أيضا اللدونة الجزيئات تمنع مثل الأدوار التنظيمية Nogo-A العرض للذات الصلة التعلم العصبية اللدونة 9-16. ويمكن تحقيق هذا التقدم نحو فهم أفضل للآليات الكامنة وراء التعلم الحركي فقط مع استخدام النماذج السلوكية التي تسمح بالتحكم الدقيق في الاستحواذ على المهارات الحركية الجديدة، على سبيل المثال، المهرة forelimb-تصل. فقط مهمة السلوكية منظم بشكل جيد يسمح لرصد والتقاط التغيرات المترابطة التي تحدث على التعلم وتنفيذ المهمة منها. نحن هنا لشرح بصريا نسخة معدلة من forelimb المهرةواحد بيليه مهمة التوصل في الفئران مقتبس من بويتراغو وآخرون. (17) نموذج عرض يسمح للتحليل اكتساب الحركة داخل دورة تدريبية اليومية (في الدورة) الذي يمثل عنصر التعلم السريع واكتساب الأساسي فضلا عن التعلم الحركي المهرة على مدى عدة جلسات (بين الدورة) التي تمثل المكون بطء التعلم وصيانة المهمة المستفادة 18. الأهم من ذلك، هذا النموذج السلوكي يزيد من درجة صعوبة وتعقيد المهمة المهارات الحركية بسبب ميزتين: أولا، يتم تدريب الفئران على الالتفاف محور بهم بعد كل فهم، وبالتالي إلى إعادة تنظيم الجسم قبل وصول بيليه القادم وتجديد التوجه الجسم، ومنع تنفيذ حركة مستمرة من نفس الزاوية. ثانيا، يتم استرداد الكريات من وظيفة العمودية وضعت أمام القفص. نظرا لقطرها صغير من آخر، والكريات يمكن بسهولة انطلقت تتطلب فهم دقيق لاسترجاع ناجحة وصreventing سحب بسيطة من بيليه تجاه الحيوانات. هذا الاختبار السلوكي معقد يسمح سبر اغوار الآليات الكامنة وراء التعلم الحركي. بالمقارنة مع الفئران والجرذان هي متفوقة في أدائها للمهام سلوكية معقدة، وبالتالي أكثر ملاءمة للنماذج معقدة كما وردت في هذه الدراسة. وبالنظر إلى الاحتمالات الوراثية المتزايدة المتاحة للفئران 19،20، فإن الجمع بين طرق الاختبار السلوكي دقيقة وتسيطر عليها بشكل جيد مع التلاعب الجيني والتصوير وتقنيات الفسيولوجية يمثل مجموعة أدوات قوية لفهم أفضل للأساس العصبية الحيوية من التعلم الحركي والذاكرة.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0">
	<tbody>
		<tr>
			<td>1</td>
			<td>Training Box</td>
			<td>Self Made</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>2</td>
			<td>Pedestal</td>
			<td>Self Made</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>3</td>
			<td>Sugar Pellets</td>
			<td colspan="2">45-mg dustless precision pellets, TSE Systems Intl. Group</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>4</td>
			<td>Animals</td>
			<td>5-6 week old Sprague Dawley Male Rats</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>5</td>
			<td>Laptop</td>
			<td>Hewlett Packard</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>6</td>
			<td>Stop Watch</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>7</td>
			<td>Forceps</td>
			<td>Fine Science Tools (FST)</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>8</td>
			<td>Software</td>
			<td>Excel (Microsoft), GraphPad Prism (GraphPad)</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>9</td>
			<td>Weighing scale</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>10</td>
			<td>Counter</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

acquisition of a high-precision skilled forelimb reaching task in rats

Movements are the main measurable output of central nervous system function. Developing behavioral paradigms that allow detailed analysis of motor learning and execution is of critical importance in order to understand the principles and processes that underlie motor function. Here we present a paradigm to study movement acquisition within a daily session of training (within-session) representing the fast learning component and primary acquisition as well as skilled motor learning over several training sessions (between-session) representing the slow learning component and consolidation of the learned task. This behavioral paradigm increases the degree of difficulty and complexity of the motor skill task due to two features: First, the animal realigns its body prior to each pellet retrieval forcing renewed orientation and preventing movement execution from the same angle. Second, pellets are grasped from a vertical post that matches the diameter of the pellet and is placed in front of the cage. This requires a precise grasp for successful pellet retrieval and thus prevents simple pulling of the pellet towards the animal. In combination with novel genetics, imaging and electrophysiological technologies, this behavioral method will aid to understand the morphological, anatomical and molecular underpinnings of motor learning and memory.

ويتحقق النجاح اكتساب المهارات الحركية إلا من خلال ممارسة ثابتة. على الرغم من دراسة متأنية لجميع الجوانب، تفشل بعض الفئران لمعرفة المهمة (الشكل 2). هذه &quot;غير متعلمين&quot; إما تفتقر الدافع مما أدى إلى بعض أو غائبة محاولات استرجاع بيليه من بداية التجربة أو عموما...

Watch this Scientific Journal Video about Acquisition of a High-precision Skilled Forelimb Reaching Task in Rats at JoVE.com

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

A paradigm is presented to analyze the acquisition of a high-precision skilled forelimb reaching task in rats.

الاستحواذ على الدقة التي تتطلب مهارات عالية Forelimb الوصول إلى العمل في الجرذان

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

acquisition-of-a-high-precision-skilled-forelimb-reaching-task-in-rats

Universidad de Cartagena UDEC

Research

JoVE Journal

Behavior

10.2K Views.  University of Zurich. A paradigm is presented to analyze the acquisition of a high-precision skilled forelimb reaching task in rats.

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

Assessing Forelimb Function after Unilateral Cervical SCI using Novel Tasks: Limb Step-alternation, Postural Instability and Pasta Handling

Cervical spinal cord injury (cSCI) can cause devastating neurological deficits, including impairment or loss of upper limb and hand function. A majority of the spinal cord injuries in humans occur at the cervical levels. Therefore, developing cervical injury models and developing relevant and sensitive behavioral tests is of great importance. Here we describe the use of a newly developed forelimb step-alternation test after cervical spinal cord injury in rats. In addition, we describe two behavioral tests that have not been used after spinal cord injury: a postural instability test (PIT), and a pasta-handling test. All three behavioral tests are highly sensitive to injury and are easy to use. Therefore, we feel that these behavioral tests can be instrumental in investigating therapeutic strategies after cSCI.

Three new behavioral tests (forelimb step-alternation, postural instability test, pasta handling test) for evaluating forelimb function after cervical spinal cord injury in rodents are described.

تقييم Forelimb وظيفة بعد اصابات النخاع الشوكي العنقي من جانب واحد باستخدام المهام رواية: الاطراف خطوة التناوب، عدم الاستقرار الوضعي والمعكرونة المناولة

Cervical spinal cord injury (cSCI) can cause devastating neurological deficits, including impairment or loss of upper limb and hand function. A majority ...

The Vermicelli and Capellini Handling Tests: Simple quantitative measures of dexterous forepaw function in rats and mice

Previous characterizations of rodent eating behavior have revealed that they use coordinated forepaw movements to manipulate food pieces. We have extended upon this work to develop a simple quantitative measure of forepaw dexterity that is sensitive to lateralized impairments and age-dependent changes. Rodents learn skillful forepaw and digit movements to manage thin pasta pieces, which they eagerly consume. We have previously described methods for quantifying vermicelli handling in rats and showed that the measures are very sensitive to forelimb impairments resulting from unilateral ischemic lesions, middle cerebral artery occlusions and unilateral striatal dopamine depletion [Allred, R.P., Adkins, D.L., Woodlee, M.T., Husbands, L.C., Maldonado M.A., Kane, J.R., Schallert, T. &amp; Jones, T.A. The Vermicelli Handling Test: a simple quantitative measure of dexterous forepaw function in rats. J. Neurosci. Methods 170, 229-244 (2008)]. Here we present a more detailed protocol for this test in rats and compare it with a newly developed version for mice, the Capellini Handling Test. Rats and mice are videotaped while handling short lengths of uncooked vermicelli or capellini pasta, respectively, with a camera positioned to optimize the view of paw movements. Slow motion video playback allows for the identification of forepaw adjustments, defined as any distinct removal and replacement of the paw, or of any number of digits, on the pasta piece after eating commences. Forepaw adjustments per piece are averaged over trials per each testing session. Repeated testing permits sensitive quantitative analysis of changes in forepaw dexterity over time. Protocols for pre-testing habituation and handling practice, as well as procedures for characterizing atypical handling patterns, are described. Because rats and mice perform the pasta handling tests slightly differently, species-specific differences in administration and scoring of these tests are highlighted. All animal use was in accordance with protocols approved by the University of Texas at Austin Animal Care and Use Committee.

The Vermicelli and Capellini Handling Tests of forepaw dexterity take advantage of the natural inclination of rodents to manipulate food items using skillful forepaw and digit movements. Animals are videotaped while handling short strands of uncooked dry pasta. Slow motion video playback allows for the quantification of forepaw adjustments.

والشعيرية والتعامل مع الاختبارات Capellini : تدابير كمية بسيطة من وظيفة forepaw حاذق في الجرذان والفئران

Previous characterizations of rodent eating behavior have revealed that they use coordinated forepaw movements to manipulate food pieces. We have extended ...

Neuroscience

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

Reaching for and retrieving objects require precise and coordinated motor movements in the forelimb. When mice are repeatedly trained to grasp and retrieve food rewards positioned at a specific location, their motor performance (defined as accuracy and speed) improves progressively over time, and plateaus after persistent training. Once such reaching skill is mastered, its further maintenance does not require constant practice. Here we introduce a single-pellet reaching task to study the acquisition and maintenance of skilled forelimb movements in mice. In this video, we first describe the behaviors of mice that are commonly encountered in this learning and memory paradigm, and then discuss how to categorize these behaviors and quantify the observed results. Combined with mouse genetics, this paradigm can be utilized as a behavioral platform to explore the anatomical underpinnings, physiological properties, and molecular mechanisms of learning and memory.

Persistent practice improves the precision of coordinated movements.&#160;Here we introduce a single-pellet reaching task, which is designed to assess the learning and memory of forelimb skill in mice.&#160;

الدراسة موتور مهارة التعلم عن طريق واحدة بيليه المهام الوصول في الفئران

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

Investigating Motor Skill Learning Processes with a Robotic Manipulandum

Skilled reaching tasks are commonly used in studies of motor skill learning and motor function under healthy and pathological conditions, but can be time-intensive and ambiguous to quantify beyond simple success rates. Here, we describe the training procedure for reach-and-pull tasks with ETH Pattus, a robotic platform for automated forelimb reaching training that records pulling and hand rotation movements in rats. Kinematic quantification of the performed pulling attempts reveals the presence of distinct temporal profiles of movement parameters such as pulling velocity, spatial variability of the pulling trajectory, deviation from midline, as well as pulling success. We show how minor adjustments in the training paradigm result in alterations in these parameters, revealing their relation to task difficulty, general motor function or skilled task execution. Combined with electrophysiological, pharmacological and optogenetic techniques, this paradigm can be used to explore the mechanisms underlying motor learning and memory formation, as well as loss and recovery of function (e.g. after stroke).

A paradigm is presented for training and analysis of an automated skilled reaching task in rats. Analysis of pulling attempts reveals distinct subprocesses of motor learning.

التحقيق عمليات التعلم المهارات الحركية مع الروبوتية Manipulandum

Skilled reaching tasks are commonly used in studies of motor skill learning and motor function under healthy and pathological conditions, but can be ...

The Structure of Skilled Forelimb Reaching in the Rat: A Movement Rating Scale

Skilled reaching for food is an evolutionary ancient act and is displayed by many animal species, including those in the sister clades of rodents and primates. The video describes a test situation that allows filming of repeated acts of reaching for food by the rat that has been mildly food deprived. A rat is trained to reach through a slot in a holding box for food pellet that it grasps and then places in its mouth for eating. Reaching is accomplished in the main by proximally driven movements of the limb but distal limb movements are used for pronating the paw, grasping the food, and releasing the food into the mouth. Each reach is divided into at least 10 movements of the forelimb and the reaching act is facilitated by postural adjustments. Each of the movements is described and examples of the movements are given from a number of viewing perspectives. By rating each movement element on a 3-point scale, the reach can be quantified. A number of studies have demonstrated that the movement elements are altered by motor system damage, including damage to the motor cortex, basal ganglia, brainstem, and spinal cord. The movements are also altered in neurological conditions that can be modeled in the rat, including Parkinson's disease and Huntington's disease. Thus, the rating scale is useful for quantifying motor impairments and the effectiveness of neural restoration and rehabilitation. Because the reaching act for the rat is very similar to that displayed by humans and nonhuman primates, the scale can be used for comparative purposes. from a number of viewing perspectives. By rating each movement element on a 3-point scale, the reach can be quantified. A number of studies have demonstrated that the movement elements are altered by motor system damage, including damage to the motor cortex, basal ganglia, brainstem, and spinal cord. The movements are also altered in neurological conditions that can be modeled in the rat, including Parkinson's disease and Huntington's disease. Thus, the rating scale is useful for quantifying motor impairments and the effectiveness of neural restoration and rehabilitation.

Experiments on animals were performed in accordance with the guidelines and regulations set forth by the University of Lethbridge Animal Care Committee in accordance with the regulations of the Canadian Council on Animal Care.

The skilled reaching scale divides the movement by a forelimb in a reach for food act into composite elements each of which are evaluated with a three-point scale. The rating scale is described for a normal rat and can be applied toward evaluating neurological motor disorders.

الهيكل من الوصول Forelimb المهرة في الجرذ : إن مقياس تقييم الحركة

Skilled reaching for food is an evolutionary ancient act and is displayed by many animal species, including those in the sister clades of rodents and ...

Biology

The Knob Supination Task: A Semi-automated Method for Assessing Forelimb Function in Rats

Tasks that accurately measure dexterity in animal models are critical to understand hand function. Current rat behavioral tasks that measure dexterity largely use video analysis of reaching or food manipulation. While these tasks are easy to implement and are robust across disease models, they are subjective and laborious for the experimenter. Automating traditional tasks or creating new automated tasks can make the tasks more efficient, objective, and quantitative. Since rats are less dexterous than primates, central nervous system (CNS) injury produces more subtle deficits in dexterity, however, supination is highly affected in rodents and crucial to hand function in primates. Therefore, we designed a semi-automated task that measures forelimb supination in rats. Rats are trained to reach and grasp a knob-shaped manipulandum and turn the manipulandum in supination to receive a reward. Rats can acquire the skill within 20 &plusmn; 5 days. While the early part of training is highly supervised, much of the training is done without direct supervision. The task reliably and reproducibly captures subtle deficits after injury and shows functional recovery that accurately reflects clinical recovery curves. Analysis of data is performed by specialized software through a graphical user interface that is designed to be intuitive. We also give solutions to common problems encountered during training, and show that minor corrections to behavior early in training produce reliable acquisition of supination. Thus, the knob supination task provides efficient and quantitative evaluation of a critical movement for dexterity in rats.

This manuscript describes a semi-automated task that quantifies supination in rats. Rats reach, grasp, and supinate a spherical manipulandum. The rat is rewarded with a pellet if the turn angle exceeds a criterion set by the user. This task increases throughput, sensitivity to injury, and objectivity compared to traditional tasks.

المهمة البسط مقبض: أسلوب شبه الآلي لتقييم الدالة فوريليمب في الفئران

Tasks that accurately measure dexterity in animal models are critical to understand hand function. Current rat behavioral tasks that measure dexterity ...

Evaluating Skilled Prehension in Mice Using an Auto-Trainer

We describe a method to introduce na&#239;ve mice to a novel prehension (reach-to-grasp) task. Mice are housed singly in cages with a frontal slot that permits the mouse to reach out of its cage and retrieve food pellets. Minimal food restriction is employed to encourage the mice to perform the food retrieval from the slot. As the mice begin to associate coming to the slot for food, the pellets are manually pulled away to stimulate extension and pronation of their paw to grasp and retrieve the pellet through the frontal slot. When the mice begin to reach for the pellets as they arrive at the slot, the behavioral assay can be performed by measuring the rate at which they successfully grasp and retrieve the desired pellet. They are then introduced to an auto-trainer that automates both the process of providing food pellets for the mouse to grasp, and the recording of successful and failed reaching and grasping attempts. This allows for the collection of reaching data for multiple mice with minimal effort, to be used in experimental analysis as appropriate.

Method to assess the impact of training on motor skills is a useful tool. Unfortunately, most behavioral assessments can be labor intensive and/or expensive.We describe here a robotic method of assessing prehension (reach-to-grasp) skill in mice.

تقييم السبق الماهر في الفئران باستخدام مدرب تلقائي

We describe a method to introduce na&#239;ve mice to a novel prehension (reach-to-grasp) task. Mice are housed singly in cages with a frontal slot that ...

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

Rodent skilled reaching is commonly used to study dexterous skills, but requires significant time and effort to implement the task and analyze the behavior. Several automated versions of skilled reaching have been developed recently. Here, we describe a version that automatically presents pellets to rats while recording high-definition video from multiple angles at high frame rates (300 fps). The paw and individual digits are tracked with DeepLabCut, a machine learning algorithm for markerless pose estimation. This system can also be synchronized with physiological recordings, or be used to trigger physiologic interventions (e.g., electrical or optical stimulation).

Rodent skilled reaching is commonly used to study dexterous skills, but requires significant time and effort to implement the task and analyze the behavior. We describe an automated version of skilled reaching with motion tracking and three-dimensional reconstruction of reach trajectories.

التلقائي الفئران واحد بيليه الوصول مع إعادة الإعمار ثلاثي الأبعاد من مخلب ومسارات أرقام

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

In Vivo Wireless Optogenetic Control of Skilled Motor Behavior

Fine motor skills are essential in everyday life and can be compromised in several nervous system disorders. The acquisition and performance of these tasks require sensory-motor integration and involve precise control of bilateral brain circuits. Implementing unimanual behavioral paradigms in animal models will improve the understanding of the contribution of brain structures, like the striatum, to complex motor behavior as it allows manipulation and recording of neural activity of specific nuclei in control conditions and disease during the performance of the task. 
Since its creation, optogenetics has been a dominant tool for interrogating the brain by enabling selective and targeted activation or inhibition of neuronal populations. The combination of optogenetics with behavioral assays sheds light on the underlying mechanisms of specific brain functions. Wireless head-mounted systems with miniaturized light-emitting diodes (LEDs) allow remote optogenetic control in an entirely free-moving animal. This avoids the limitations of a wired system being less restrictive for animals' behavior without compromising light emission efficiency. The current protocol combines a wireless optogenetics approach with high-speed videography in a unimanual dexterity task to dissect the contribution of specific neuronal populations to fine motor behavior.

In Vivo Wireless Optogenetic Control of Skilled Motor Behavior

The present protocol describes how to use wireless optogenetics combined with high-speed videography in a single pellet reach-to-grasp task to characterize the neural circuits involved in the performance of skilled motor behavior in freely moving mice.

في فيفو التحكم البصري الوراثي اللاسلكي للسلوك الحركي الماهر

Fine motor skills are essential in everyday life and can be compromised in several nervous system disorders. The acquisition and performance of these ...

Assessing Dexterity with Reaching Tasks

Reaching tasks are employed in behavioral neuroscience to investigate motor learning and forelimb dexterity. Much like human hands, rodents have dexterous forepaws, which are necessary for executing coordinated and precise motor movements. Experimenters may utilize food rewards to train rodents to reach and for testing their reaching abilities. These tasks help behavioral neuroscientist in understanding how CNS injuries, such as a stroke, may impair reaching ability and dexterity in humans.
This video begins by discussing the principles and neurobiology of forelimb use in rodents, and then explains a protocol on how to conduct reaching experiments using different types of food rewards. Applications section reviews studies that involve reaching and food handling in animal models of CNS injury.

Reaching Tasks: Accessing Motor Learning and Dexterity

Reaching tasks are employed in behavioral neuroscience to investigate motor learning and forelimb dexterity. Much like human hands, rodents have dexterous ...