The authors would like to thank Dr. Jhi-Joung Wang, who is the Vice Superintendent of Education at Chi-Mei Medical Center, and Dr. Chih-Chan Lin from the Laboratory Animal Center, Department of Medical Research, Chi-Mei Medical Center, 901 Zhonghua, Yongkang Dist., Tainan City 701, Taiwan, for providing the shooting venue. They would also like to thank Miss Ling-Yu Tang and Mr. Chung-Ham Wang from the Department of Medical Research, Chi-Mei Medical Center, Tainan, Taiwan, for their valuable assistance in demonstrating the prototype system in real experiments with rats. The author gratefully acknowledges the support provided for this study by the Ministry of Science and Technology (MOST 104- 2218-E-167-001-) of Taiwan.

윤리 정책 : 실험 절차는 과학 기술 실험 동물 센터 남부 대만 대학, 국립 과학위원회, 중화 민국 (대만 타이난)의 동물 윤리위원회에 의해 승인되었다. 1. 실행 휠 구조를 구축 주 : 모든 아크릴 투명해야한다. 각 사용 후 고무 트랙과 아크릴 시트를 닦아 알코올을 사용 후, 물을 분해 휠을 세척 할 것. <ol><li> 직경 55cm, 폭 15cm로 아크릴 실행 휠을 얻습니다. 참고 : (F의 igure의 1A)이 휠은 기존의 실행 휠 (폭 = 12cm 직경 = 35cm)보다 크다. </li><li> 커터를 사용하여, 입구 및 랫트 용뿐만 아니라 출구 (도 1b)로서 작용하는 주행 바퀴의 일측으로 분기 써클 개구를 잘랐다. 제어 국의 내부에 고 마찰 고무 트랙의 층을 배치복실 휠 (그림 1B). </li><li> 실행중인 휠 (그림 1B)을 연결하는 베어링 철 막대를 놓습니다. 지지 프레임 (도 1b)로서 작용하는 주행 차륜의 양쪽에 두 개의 아크릴 삼각 기둥을 배치. </li><li> 나사를 사용하여 두 개의 삼각 기둥의 외부 측면에 1 mm 두께의 반원형 투명 아크릴 시트를 연결합니다. 적외선 센서를 배포하는이 시트를 사용합니다. 아크릴 시트는 약 3cm 거리 주행 바퀴의 각 측면에서 있는지 확인합니다. </li></ol> 2. 적외선 센서를 배포하고 효과적인 운동 영역을 정의 참고 : 계정으로 실행 휠 크기와 적외선 시스템의 설계에서 쥐의 길이를 가져 가라. 쥐가 한 번에 하나의 센서를 트리거합니다. 이 실험에서, 래트가 20 내지 23 ㎝ 길이이다. <ol><li> 거리와 아크릴 시트에서 매 45 ° (ARC 간격 = 21cm)에 구멍을 뚫는다두 개의 구멍 사이에 테스트 쥐의 길이와 거의 비슷 주도했습니다. 구멍의 적외선 센서 (도 2A)와 같은 크기로 만든다. 참고 : 기존 MRWS를 들어, (= 21cm,도 2b를 아크 간격) 구멍마다 70 °를 드릴. </li><li> PRW 실험 중, 135 ° 0 ° 사이에 실행의 정상 상태에서 쥐를 유지한다. 따라서, 효과적인 운동 영역으로이 영역을 정의하는 효과 운동 영역으로보기 동안 다른 모든 섹션 : 주. 전통적인 MRWS를 들어, 140 ° (그림 2B) 0 ° 사이의 부분으로 효과적인 운동 영역을 정의합니다. </li></ol> 3. 실행 휠을 운전 <ol><li> 주행 륜을 구동하는 브러시리스 DC 모터 및 모터 구동기를 사용한다. </li><li> 모터의 중심 축 (그림 1B)에 10cm 직경의 고무 디스크를 마운트합니다. </li><li> 모터를 지원하는 철 프레임과 스프링을 사용하면, 고무 디스크에서 연결주행 륜의 외측에 모터의 중심 축. 주 : 스프링 동적 모터의 높이를 조정할 수 있도록 나사와 협력해야 때문에 느슨한 스프링의 주행 륜 트랙에 연결되는 고무 디스크를 방지 할 수있다. </li><li> 마이크로 컨트롤러를 이용하여 10cm 직경의 고무 디스크를 구동하는 모터를 작동하고 휠을 관찰은 전동 주행 륜 플랫폼을 생성 고무 디스크 및 휠의 통로 사이의 마찰에 의한 회전한다. </li><li> 0 ° ~ 135 ° (그림 2A) 사이의 마운트 사 적외선 센서 순차적으로. 참고 : 기존 MRWS를 들어, 140 ° (그림 2B) 0 ° 사이에 센서를 탑재합니다. </li><li> 이에 측위 실행 휠 시스템을 형성하는 단일 코어 케이블을 사용하여 마이크로 컴퓨터의 일반적인 핀 모두 아크릴 시트에 장착 된 적외선 센서 4 쌍 연결한다. </li></ol> 4. 적응 Accelerati을 구축곡선에 <ol><li> 세 일 공식 삼주 운동 훈련의 시작하기 전에 수동으로 실행 휠을 조작하여 쥐를 훈련. 참고 : 목표는 쥐가 실행 환경에 익숙해 질 수 있도록하는 것입니다, 각 쥐 20 m / 분에서 실행 견딜 수 있는지 여부를 테스트하는 것입니다. <ol><li> 쥐가 보조를 맞출 수 없을 때까지 수동으로 작동 훈련 동안 서서히 실행 속도를 가속화 할 수 있습니다. 이 때 래트는 정상 주행 속도를 회복 할 때까지의 속도를 감소시키고, 래트 20 m / 분 (도 3의 점선)에 도달 할 때까지 다시 점진적으로 속도를 증가시킨다. 수동 훈련은 훈련 곡선을 구성하는 일곱 쥐를 포함한다. </li></ol></li><li> 수치 적 수학 식을 사용하여 수동 테스트 3 일째에 측정 된 데이터에 맞는 교육 설명서 (원 곡선,도 3)에 가장 가까운 가속도 곡선을 산출한다. 원시 데이터, C INI = 8, C 핀에 맞추기 식 (1) </suB&gt; = (20) τ = (30)는 초기 속도, 최종 속도 및 시간은 각각 정수)를 나타낸다. 참고 :이 방정식은 쥐의 몸 상태에 적응. 따라서, 적응 가속 교육 모델로 계산 된 곡선을 참조하십시오. <img alt="식 (1)" src="/files/ftp_upload/54354/54354eq1.jpg" /> (1) </li><li> 공식 훈련의 주 1 식 1을 사용합니다. </li><li> 주 2 및 훈련의 3, 수학 식 1의 매개 변수를 조정할 경우, 즉, 12에서 22로 변경 A, 말하는 속도가 30m / 분에 도달 할 수 있도록하는 것입니다. </li></ol> 5. 소프트웨어 프로그램을 제어 주 : 전용 마이크로 컨트롤러 - 기반의 모터 동작 및 후속 데이타 분석을 위해 컴퓨터로 적외선 센서로부터의 신호 전송에 대한 코드를 개발한다. <ol><li> 하나의 메인 프로그램과 두 타이머 인터럽트 서비스 루틴을 포함하는 소프트웨어 제어 프로그램을 작성하는 C 프로그래밍 언어를 사용하여마이크로 컨트롤러 18. <ol><li> 주요 프로그램은 마이크로 컨트롤러의 레지스터를 초기화하고 마이크로 컨트롤러의 메모리에 적응 가속 곡선 모델을 구성했는지 확인하십시오. </li><li> 적응 가속도 곡선을 활성화하고 전체 훈련 기간을 계산하기 위해 타이머 0 인터럽트 서비스 루틴을 사용한다. </li><li> 적외선 센서로부터 신호 데이터를 추출하기 위해 타이머 (1)의 인터럽트 서비스 루틴을 사용하여 컴퓨터로 데이터를 전송. </li><li> 주행 바퀴의 속도를 조절 공 (O)의 위치를 기록하는 메인 프로그램을 사용한다. </li></ol></li><li> 0 ℃에서의 IR 수신 센서가 트리거되면, 메인 프로그램에 의해 축적 하강 발생률로 해석한다. 가을 발생률의 발생 시간 순간 래트 위치 탐지 수의 10 % 액에 도달 훈련 래트위한 안전 장치로 자동적으로 주행 바퀴 deaccelerate. 참고 : 속도 오쥐가 안전 조치에 대한 안정적인 실행 상태를 (135 오에 O를 0) 안전 지대로 돌아가 유지 할 수있을 때까지 f를 실행 휠이 감소된다. </li></ol> 6. 위치 실행 휠 시스템 운영 <ol><li> 마이크로 컨트롤러의 전원을 켜고 운영자가 각 주 교육 모델을 시작하는 버튼을 누릅니다 기다립니다. <ol><li> 주 1 교육 모델을 시작하려면 &quot;시작&quot;버튼을 누릅니다. 참고 : 20 m / 분에 도달하고, 자동으로 30 분 후 멈출 때까지 모터가 자동으로 적응 가속 곡선에 따라 가속. </li><li> 주 2 교육 모델을 시작하려면 &quot;시작&quot;버튼을 누릅니다. 참고 : 30 m / 분에 도달하고, 자동으로 30 분 후 멈출 때까지 모터가 자동으로 적응 가속 곡선에 따라 가속. </li><li> 주 3 교육 모델을 시작하려면 &quot;시작&quot;버튼을 누릅니다. 참고 : 모터 자동 accelera자동 30m / 분에 도달 할 때까지 가속 적응 곡선에 기초 TES 60 분 후에 정지한다. 주 : 전체 훈련 과정을 통해 무선으로 컴퓨터에 적외선 센서로부터 수신 된 신호 데이터를 전송한다. </li></ol></li><li> 컴퓨터를 사용 (전체 운동 처리에 효과적인 운동 측정을 획득하기 위해 위치 데이터를 분석 <img alt="식 (2)" src="/files/ftp_upload/54354/54354eq2.jpg" /> ). 식 (2)를 참조하십시오. <img alt="식 (3)" src="/files/ftp_upload/54354/54354eq3.jpg" /> (2) 참고 : EEE, EED와 IED는 각각 효과적인 운동 측정, 효과적이고 비효율적 인 운동 지속 시간을 나타냅니다. </li></ol> 7. 쥐를 훈련 <ol><li> 가짜, 제어, 디딜 방아, MRW 및 PRW 그룹 : 무작위 (각 그룹 N = 9) 5 개 그룹으로 성인 남성 흰쥐를 나눕니다. </li><li> 거래 정보 저장소, 즉 세 가지 운동 그룹에 대해 3 주간의 운동 훈련을 실시eadmill, MRW 및 PRW 그룹, 가짜 및 제어 그룹을하지 않는 동안. 참고 : 각각의 운동 그룹의 3 주간의 운동 훈련은 3 주 동안 / 주 1시 30 분, 60 분, 30 주 2시 30 분 m / 분, 30 m / 분 분 20m이다. </li></ol> 8. 동물과 스트로크 모델 <ol><li> 절에 명시된 바와 같이. 7.1, 무작위로 5 개의 그룹으로, 250~280g 사이에 무게 모든 관련 성인 남성 흰쥐를 나눕니다. </li><li> 정확한 약물 투여 량의 계산을 위해 모든 동물을 단다. (25 ㎎ / ㎏, 복강 [IP]) 및 이들의 혼합물 포함 케타민 (4.4 ㎎ / ㎏, 근육 [메신저]), 아트로핀 (0.02633 ㎎ / ㎏, [메신저])과 자일 라진을 (6.77 mg의 나트륨 펜 토바 비탈로 쥐를 마취 / kg [IM]). <ol><li> 호흡 속도 (정상 70-115 호흡 / 분), 리듬, 호흡, 점막 색상과 반사 신경의 정기적 인 테스트의 깊이, 예를 들면 발가락 핀치, 꼬리 핀치, 눈꺼풀 / 속눈썹을 모니터링하여 마취 깊이를 평가그리고 눈꺼풀. </li></ol></li><li> 직장에 온도 프로브를 삽입하고 별도의 난방 램프를 사용하여 37.5 ° C 37 사이의 직장 온도를 유지한다. </li><li> 외부 경동맥 방식 (19)을 통해 중간 대뇌 동맥 폐색하는 오리피스 내부 경동맥으로 필라멘트를 삽입하여 국소 허혈, 일시적 중간대 뇌동맥 폐색 (MCAO)를 유도한다. <ol><li> 내부 경동맥에 필라멘트를 삽입하지 않는 동안 가짜 운영 동물에 동일한 운영 절차를 수행합니다. 1 시간 동안 국소 뇌허혈을 유지 필라멘트를 제거, 절개를 닫은 다음 재관류를 허용 철회 될 수있는 돌출 나일론 봉합사의 1cm를 둡니다. </li></ol></li><li> 3 일간 하루에 두 번 진통제의 동물에 피하 (SC) 진통제 (프레 노르 핀 (0.05 ㎎ / ㎏, 사우스 캐롤라이나))의 주사를 관리 할 수​​ 있습니다. </li></ol> 9. 신경 손상 평가 <ol><li> 평가신경 심각도 점수 (MNSS) (20)과 경사면 테스트 (21)에 의해 각각 uate 신경과 운동 기능. 참고 : MNSS 모터 (근육 상태, 이상 운동), 감각 (시각, 촉각과 고유 수용성) 및 반사 검사의 복합체이다. 작업을 수행하기 위해 실패에 대한 한 점을 지정합니다. 0-18의 규모에 속도 신경 기능 (표준 점수 = 0; 최대 적자 점수 = 18). </li><li> 수술 후 7 일의 시간 범위에 걸쳐 하루 전에 매일 행동 성능면에서 모든 쥐를 평가합니다. </li><li> 경사면을 이용하여 쥐의 뒷다리 악력을 측정한다. <ol><li> 매일 경사 등반 장치에 래트를 놓고, 1 주간 시험 전에있어서 쥐와 시험 조건을 순응. </li><li> 장치에 각각 쥐를 놓고 적응 기간 동안 장치의 상단까지 플랫폼을 등반 쥐 바랍니다. </li><li> 에서 쥐를 놓습니다테스트하는 동안 아래쪽으로 머리 장치의 상단. 경사면에 20 × 20cm 2 고무 리브 표면에 따라 쥐 숙박의 몸 축이 25 °의 각도에서 시작되었는지 확인합니다. </li><li> 동적 동물 평면에 보유 할 수있는 최대 각도를 결정하기 위해 스텝 모터에 연결된 볼 나사를 사용하여 각도를 증가시킨다. 마우스가 경사면에 개최하는 데 실패 할 때까지 점차적으로 경사면의 각도를 증가 한 다음 아래로 슬라이딩 이벤트를 감지합니다. 경사면의 기준선도는 처음에는 25 °이다. </li><li> 독립적으로 왼쪽 및 오른쪽 최대 각도의 평균 즉, 검사하고 모든 행동 테스트를 점수로 두 관찰자 (쥐가 주어진 있었는지 치료의 인식)을 요청합니다. </li></ol></li><li> Sacri Fi를 가전 MCAO 후 7 일째에 모든 동물. (100 ㎎ / ㎏, IP 나트륨 펜토 바르 비탈) 식염수 (22) 깊은 마취하에 동물의 마음을 관류 </&gt; SUP. 제거한 다음 다음 조직 슬라이서 (22)를 사용하여 2.0 mm 관상 섹션으로 분리되어 5 분 동안 차가운 식염수의 뇌 조직 몰입. </li><li> 다음 24 시간 동안 39 ° C에서 파​​이 xation 5 % 포름 알데히드 용액으로 조각을 전송하고, 30 분 동안 37 ℃에서 2, 3, 5- 트리 페닐 테트라 졸륨 클로라이드 (TTC)로 신선한 뇌 부분을 담근다. 플렉시 글라스 홀더에 스테인드 뇌 조각을 놓습니다. </li><li> 이미지 처리 소프트웨어로드, 퍼스널 컴퓨터에 연결된 CCD 카메라를 사용하여 보정 된 스케일로 TTC 염색 슬라이스 사진. 각 TTC 염색 뇌 슬라이스 (23)로부터 경색 지역 (mm 2)을 추정하기 위해뿐만 아니라 반 - 자동화 영상 분석 시스템을 사용한다. </li><li> 모든 뇌 조각의 경색 영역의 합으로 각 슬라이스에 대한 총 경색 볼륨을 계산합니다. 마크는 개별적 2mm 두께의 슬라이스의 각면에 흠없는 영역 (허혈성 뇌) 후 경색 용적 및 평균값을 계산한다. </li><li> Calcu늦게 수정 경색 볼륨 (CIV) 등 CIV = {LT- (RT-RI)} <img alt="식 (4)" src="/files/ftp_upload/54354/54354eq4.jpg" /> (D) (3) 주 : LT와 RT는 2 mm에 좌우 반구의 영역을 나타내고, 각각은 RI mm 2의 경색 면적이고, D = 2 mm 슬라이스 두께이다. </li></ol>

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	<li>Mayo, N. E., Wood-Dauphinee, S., Cote, R., Durcan, L., Carlton, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Activity,+participation,+and+quality+of+life+6+months+poststroke.">Activity, participation, and quality of life 6 months poststroke.</a> Arch Phys Med Rehabil. 83 (8), 1035-1042 (2002).</li><li>Duncan, P. W., Goldstein, L. B., Horner, R. D., Landsman, P. B., Samsa, G. P., Matchar, D. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Similar+motor+recovery+of+upper+and+lower-extremities+after+stroke.">Similar motor recovery of upper and lower-extremities after stroke.</a> Stroke. 25 (6), 1181-1188 (1994).</li><li>Raichlen, D. A., Gordon, A. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Relationship+between+exercise+capacity+and+brain+size+in+mammals.">Relationship between exercise capacity and brain size in mammals.</a> PLoS One. 6 (6), (2011).</li><li>Trejo, J. L., Carro, E., Torres-Aleman, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Circulating+insulin-like+growth+factor+I+mediates+exercise-induced+increases+in+the+number+of+new+neurons+in+the+adult+hippocampus.">Circulating insulin-like growth factor I mediates exercise-induced increases in the number of new neurons in the adult hippocampus.</a> J Neurosci. 21 (5), 1628-1634 (2001).</li><li>Zhang, F., Wu, Y., Jia, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Exercise+preconditioning+and+brain+ischemic+tolerance.">Exercise preconditioning and brain ischemic tolerance.</a> Neuroscience. 177, 170-176 (2011).</li><li>Wang, R. Y., Yang, Y. R., Yu, 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=Protective+effects+of+treadmill+training+on+infarction+in+rats.">Protective effects of treadmill training on infarction in rats.</a> Brain Res. 922 (1), 140-143 (2001).</li><li>Ding, Y., 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=Exercise+pre-conditioning+reduces+brain+damage+in+ischemic+rats+that+may+be+associated+with+regional+angiogenesis+and+cellular+overexpression+of+neurotrophin.">Exercise pre-conditioning reduces brain damage in ischemic rats that may be associated with regional angiogenesis and cellular overexpression of neurotrophin.</a> Neuroscience. 124 (3), 583-591 (2004).</li><li>Li, J., Luan, X. D., Clark, J. C., Rafols, J. A., Ding, Y. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Neuroprotection+against+transient+cerebral+ischemia+by+exercise+pre-conditioning+in+rats.">Neuroprotection against transient cerebral ischemia by exercise pre-conditioning in rats.</a> Brain Res. 26 (4), 404-408 (2004).</li><li>Leasure, J. L., Jones, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Forced+and+voluntary+exercise+differentially+affect+brain+and+behavior.">Forced and voluntary exercise differentially affect brain and behavior.</a> Neuroscience. 156 (3), 456-465 (2008).</li><li>Chen, C. 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=A+Forced+running+wheel+system+with+a+microcontroller+that+provides+high-intensity+exercise+training+in+an+animal+ischemic+stroke+model.">A Forced running wheel system with a microcontroller that provides high-intensity exercise training in an animal ischemic stroke model.</a> Braz J Med Biol Res. 47 (10), 858-868 (2014).</li><li>Chen, C. -. 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=Improved+infrared-sensing+running+wheel+systems+with+an+effective+exercise+activity+indicator.">Improved infrared-sensing running wheel systems with an effective exercise activity indicator.</a> PLoS One. 10 (4), (2015).</li><li>Fantegrossi, W. E., Xiao, W. R., Zimmerman, 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=Novel+technology+for+modulating+locomotor+activity+as+an+operant+response+in+the+mouse:+Implications+for+neuroscience+studies+involving+&#34;exercise&#34;+in+rodents.">Novel technology for modulating locomotor activity as an operant response in the mouse: Implications for neuroscience studies involving &#34;exercise&#34; in rodents.</a> J Neurosci Methods. 212 (2), 338-343 (2013).</li><li>Hayes, 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=Forced,+not+voluntary,+exercise+effectively+induces+neuroprotection+in+stroke.">Forced, not voluntary, exercise effectively induces neuroprotection in stroke.</a> Acta Neuropathol. 115 (3), 289-296 (2008).</li><li>Arida, R. M., Scorza, C. A., da Silva, A. V., Scorza, F. A., Cavalheiro, E. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Differential+effects+of+spontaneous+versus+forced+exercise+in+rats+on+the+staining+of+parvalbumin-positive+neurons+in+the+hippocampal+formation.">Differential effects of spontaneous versus forced exercise in rats on the staining of parvalbumin-positive neurons in the hippocampal formation.</a> Neurosci Lett. 364 (3), 135-138 (2004).</li><li>Waters, R. P., 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=Selection+for+aerobic+capacity+affects+corticosterone,+monoamines+and+wheel-running+activity.">Selection for aerobic capacity affects corticosterone, monoamines and wheel-running activity.</a> Physiol Behav. (4-5), 1044-1054 (2008).</li><li>Ke, Z., Yip, S. P., Li, L., Zheng, X. -. X., Tong, K. -. Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+effects+of+voluntary,+involuntary,+and+forced+exercises+on+brain-derived+neurotrophic+factor+and+motor+function+recovery:+A+rat+brain+ischemia+model.">The effects of voluntary, involuntary, and forced exercises on brain-derived neurotrophic factor and motor function recovery: A rat brain ischemia model.</a> PLoS One. 6 (2), (2011).</li><li>Caton, S. 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=Low-carbohydrate+high-fat+diets+in+combination+with+daily+exercise+in+rats:+Effects+on+body+weight+regulation,+body+composition+and+exercise+capacity.">Low-carbohydrate high-fat diets in combination with daily exercise in rats: Effects on body weight regulation, body composition and exercise capacity.</a> Physiol Behav. 106 (2), 185-192 (2012).</li><li>. C8051F330/1/2/3/4/5 datasheet Available from: <a target="_blank" href="https://www.silabs.com/Support%20Documents/TechnicalDocs/C8051F33x.pdf">https://www.silabs.com/Support%20Documents/TechnicalDocs/C8051F33x.pdf</a> (2006)</li><li>Longa, E. Z., Weinstein, P. R., Carlson, S., Cummins, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Reversible+middle+cerebral+artery+occlusion+without+craniectomy+in+rats.">Reversible middle cerebral artery occlusion without craniectomy in rats.</a> Stroke. 20 (1), 84-91 (1989).</li><li>Chen, J. L., 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=Therapeutic+benefit+of+intravenous+administration+of+bone+marrow+stromal+cells+after+cerebral+ischemia+in+rats.">Therapeutic benefit of intravenous administration of bone marrow stromal cells after cerebral ischemia in rats.</a> Stroke. 32 (4), 1005-1011 (2001).</li><li>Chang, M. -. W., Young, M. -. S., Lin, M. -. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+inclined+plane+system+with+microcontroller+to+determine+limb+motor+function+of+laboratory+animals.">An inclined plane system with microcontroller to determine limb motor function of laboratory animals.</a> J Neurosci Methods. 168 (1), 186-194 (2008).</li><li>Gartshore, G., Patterson, J., Macrae, I. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Influence+of+ischemia+and+reperfusion+on+the+course+of+brain+tissue+swelling+and+blood-brain+barrier+permeability+in+a+rodent+model+of+transient+focal+cerebral+ischemia.">Influence of ischemia and reperfusion on the course of brain tissue swelling and blood-brain barrier permeability in a rodent model of transient focal cerebral ischemia.</a> Exp Neurol. 147 (2), 353-360 (1997).</li><li>Chen, F., 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=Rodent+stroke+induced+by+photochemical+occlusion+of+proximal+middle+cerebral+artery:+Evolution+monitored+with+MR+imaging+and+histopathology.">Rodent stroke induced by photochemical occlusion of proximal middle cerebral artery: Evolution monitored with MR imaging and histopathology.</a> Eur J Radiol. 63 (1), 68-75 (2007).</li><li>Almenning, I., Rieber-Mohn, A., Lundgren, K. M., Lovvik, T. S., Garnaes, K. K., Moholdt, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effects+of+high+intensity+interval+training+and+strength+training+on+metabolic,+cardiovascular+and+hormonal+outcomes+in+women+with+polycystic+ovary+syndrome:+a+pilot+study.">Effects of high intensity interval training and strength training on metabolic, cardiovascular and hormonal outcomes in women with polycystic ovary syndrome: a pilot study.</a> PLoS One. 10 (9), (2015).</li><li>Costigan, S. A., Eather, N., Plotnikoff, R. C., Taaffe, D. R., Lubans, D. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=High-intensity+interval+training+for+improving+health-related+fitness+in+adolescents:+a+systematic+review+and+meta-analysis.">High-intensity interval training for improving health-related fitness in adolescents: a systematic review and meta-analysis.</a> Br J Sports Med. 49 (19), (2015).</li></ol>

The authors have nothing to disclose.

이 프로토콜은 동물 스트로크의 영향의 정도를 감소시키는 매우 효과적인 주행 륜 시스템을 설명한다. 래트 친화 시험대,이 플랫폼은 안정된 주행 속도가 소정의 가속도 적응 곡선에 의해 실행중인 프로세스를 통해 쥐에 의해 유지 될 수있는 방식으로도 설계된다. 일반적인 교육 시스템에서 사전 훈련 속도와 지속 시간을 수동으로 설정됩니다. 운동이 시작되면, 미리 설정된 속도는 매우 곧 도달...

스트로크는 물리적으로 1, 2 정신 장애인 수많은 환자를 떠나, 전 세계적으로 국가 재정 부담으로 지속적으로 존재한다. 가 일정한 운동 신경 재생을 개선하고 신경 연결 3,4-을 강화할 수 있다고 제안하는 임상 증거이며, 또한 그 운동 허혈성 뇌졸중 5 당할 위험을 감소시킬 수 나타낸다. 8 - 러닝 머신이나 쥐와 같은 운동 훈련 시스템, 설치류, 같은 실행중인 휠 중 하나로, 임상 실험 (6)의 대부분에서 운동의 효과를 테스트하기위한 인간에 대한 프록시 역할을합니다. 트레이닝 시스템은 보통 쥐 일정한 속도로 작동하는 동안 특정 시간에 대해 래트를 훈련하는 것을 포함한다. 8 - 따라서, 훈련 강도는 일반적으로 운동 속도 및 지속 시간 (6)에 따라 계산된다. 동일한 방식이 적용된다신경 생리 학적 보호를 위해 필요한 운동의 양을 추정한다. 11 - 그러나, 실험적인 운동은 때로는 쥐의 비틀이, 폭포, 또는 그들이 실행중인 휠 속도 9 따라 잡을 수없는 한 번 레일을 잡고 때와 같이 효과가 발견된다. 물론이 효과 운동의 사건은 크게 운동 효과를 감소, 대답. 않음 보편적으로 허용 방법이없는 경우에도 현재 뇌 손상을 감소시키기위한 효과적인 운동을 정량화하는 효과적인 운동의 정도는 여전히 임상 연구는 신경 생리학의 분야에서 운동의 효과를 설명하기위한 객관적인 평가로 나타낸다. 오늘날의 뇌 손상 환원 실험 12에 사용 된 시판 동물 이동 시스템에 많은 한계가 존재한다. 디딜 방아의 경우, 쥐 심리적 엄청난 유도, 전기 충격에 의해 실행하도록 강요최종 신경 생리 학적 시험 동물 스트레스함으로써 간섭이 8, 13, 14을 초래한다. 실행 휠 즉 자발적 강제 두 가지 유형으로 분류 될 수있다. 동력 실행 바퀴 (MRWS)를 실행하는 쥐를 강제로 바퀴를 회전하는 모터를 사용하면서 자율 주행 바퀴 인해 쥐 &#39;물리적 특성과 능력 (15)의 차이의 과도한 변동성을 만들고, 쥐 자연스럽게 실행할 수 있습니다. 또한 강제 교육의 한 형태에도 불구하고, MRWS는 러닝 머신 13, 16, 17보다 쥐에 덜 심리적 스트레스를 부과한다. 그러나 MRWS를 사용하여 실험 쥐 때로는 휠 트랙 레일을 잡아 20 m / 분 (9)를 초과하는 속도로 실행하기를 거부하여 운동을 중단 할 것으로보고있다. 이러한 예는 현재 동물 이동 시스템은 운동 효과가 억제 고유의 단점을 가지고 있음을 보여준다. 에 대한목적 쥐의 교육 목적은 매우 효과적인 교육 시스템의 개발하지만 낮은 간섭 따라서 신경 생리 학적 운동 실험에 대한 긴급한 문제로 볼 수 있습니다. 이 연구는, 스트로크 (11)의 영향의 정도를 줄이는 실험 매우 효과적인 주행 륜 시스템을 제공한다. 훈련 과정에서 방해 요인의 감소 된 수에 더하여, 본 시스템은 이에 효과적인 운동 활동의보다 신뢰성있는 추정치를 얻기 휠에 내장 된 적외선 센서를 이용하여 쥐의 주행 위치를 검출한다. 전통적인 디딜 방아와 MRWS 모두에서 자주 운동 중단에 의해 부과 심리적 스트레스는 결과 운동 평가의 객관성을 왜곡. 효과적인 EXE 정량화하는 신뢰할 훈련 모델을 제공하면서 본 연구에서 제시된 위치 결정 주행 륜 (PRW) 시스템은 원치 않는 간섭을 최소화하기위한 시도에서 개발rcise.

<table><tbody><tr><td>Brushless DC motor</td><td>Oriental Motor</td><td>BLEM512-GFS</td><td></td></tr><tr><td>Motor driver</td><td>Oriental Motor</td><td>BLED12A</td><td></td></tr><tr><td>Motor reducer</td><td>Oriental Motor</td><td>GFS5G20</td><td></td></tr><tr><td>Speedometer</td><td>Oriental Motor</td><td>OPX-2A</td><td></td></tr><tr><td>Treadmill</td><td>Columbus Instruments</td><td>Exer-6M</td><td></td></tr><tr><td>Infrared transmitter&amp;nbsp;</td><td>Seeed Studio</td><td>TSAL6200</td><td></td></tr><tr><td>Infrared Receiver</td><td>Seeed Studio</td><td>TSOP382</td><td></td></tr><tr><td>Microcontroller</td><td>Silicon Labs</td><td>C8051F330</td><td></td></tr><tr><td>CCD camera</td><td>Canon Inc.</td><td>EOS 450D</td><td></td></tr><tr><td>Image processing software</td><td>Adobe Systems Incorporated</td><td>ADOBE Photoshop CS5 12.0</td><td></td></tr><tr><td>Image analysis</td><td>Media Cybernetics</td><td>Pro Plus 4.50.29</td><td></td></tr><tr><td>Sodium pentobarbital</td><td>Sigma-Aldrich (Saint Louis, MO, USA)</td><td>SIGMA P-3761</td><td></td></tr><tr><td>Ketamine</td><td>Pfizer (Kent, UK)</td><td>&amp;nbsp;1867-66-9</td><td></td></tr><tr><td>Atropine</td><td>Taiwan Biotech Co., Ltd. (Taoyuan, Taiwan)</td><td>A03BA01</td><td></td></tr><tr><td>Xylazine</td><td>Sigma-Aldrich (Saint Louis, MO, USA)</td><td>SIGMA X1126</td><td></td></tr><tr><td>Buprenorphine</td><td>Sigma-Aldrich (Saint Louis, MO, USA)</td><td>B9275</td><td></td></tr></tbody></table>

an innovative running wheel-based mechanism for improved rat training performance

이 연구는 쥐 스트로크의 영향의 정도를 감소시키는 운동 활동의 효과를 정량화하는 방법으로서, 측위 주행 륜 (PRW)를 구비 한 동물 이동 시스템을 제공한다. 이 시스템은 러닝 머신과 모터 주행 바퀴 (MRWS)와 같은 상업적으로 이용 가능한 시스템보다 더 효과적 동물 운동 교육을 제공합니다. 단보다 속도를 달성 할 수있는 MRW 대조적으로 20 m / 분, 래트 30m 안정된 속도로 실행하도록 허용 된 / 분 15 폭 cm 아크릴 휠에 의해지지되는 더 넓은 고밀도 고무 주행 트랙 이 작품에서 55cm의 직경. 소정 적응 가속도 곡선을 사용하여, 시스템뿐만 아니라, 작업자의 실수를 감소뿐만 아니라 소정의 강도에 도달 할 때까지 지속적으로 실행하도록 쥐를 훈련. 운동 효과를 평가하는 방법으로, 쥐의 실시간 위치를 주행 바퀴에 배치 된 적외선 센서 네 쌍에 의해 검출된다. 번적응 가속도 곡선을, 마이크로 컨트롤러를 이용하여 시작되는 적외선 센서에 의해 획득 된 데이터는 자동으로 컴퓨터에 기록되고 분석된다. 비교를 위해 3 주 훈련 디딜, MRW 및 PRW을 사용하여 래트에서 수행된다. 수술 중간대 뇌동맥 폐색 (MCAO)을 유도 한 후, 변성 신경계 중증도 스코어 (MNSS)과 경사면 시험은 래트 신경 손상을 평가하기 위해 수행되었다. PRW 실험적으로 이러한 동물 이동 시스템 중 가장 효과적인으로 검증됩니다. 또한, 래트 위치 분석에 기초하여 운동 효과 측정은이 효과적인 운동과 경색 량과 높은 음의 상관 관계이고, 뇌 손상 환원 실험에서 임의의 타입의 쥐 훈련을 정량화하는데 이용 될 수 있다는 것을 보여 주었다.

이 섹션에서는, 비교에 전념 5 개 그룹 중 MNSS 점수, 경사면 시험 결과 뇌 경색 볼륨, 수술 후 일주를했다.도 4a를 각각 평균 MNSS 점수와 경사면 시험 결과의 평균을 제시 4B된다. PRW 그룹은 MNSS 개선의 측면에서 최고로 나타납니다. PRW과 MRW 사이 디딜 방아와 PRW 사이의 유의 한 차이는 명확하게 PRW 현재 사용할 수있는 다른 동물 이동 시스템보다 더 효...

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An Innovative Running Wheel-based Mechanism for Improved Rat Training Performance

이 연구는 쥐에 효과적인 운동 활동을 정량화하는 혁신적인 주행 휠 기반의 동물 이동 시스템을 제공합니다. 쥐에게 친숙한 테스트 베드는 소정 적응 가속도 곡선을 사용하여 구축되고, 효과적인 운동 속도 및 경색 량 사이의 높은 상관 관계 뇌졸중 예방 실험 프로토콜의 가능성을 시사한다.

개선 된 쥐 훈련 성능을위한 혁신적인 실행 휠 기반 메커니즘

This study presents an animal mobility system, equipped with a positioning running wheel (PRW), as a way to quantify the efficacy of an exercise activity ...

an-innovative-running-wheel-based-mechanism-for-improved-rat-training

Universidad de Cartagena UDEC

Research

JoVE Journal

Behavior

8.8K 조회수.  National Chin-Yi University of Technology.  이 연구는 쥐에 효과적인 운동 활동을 정량화하는 혁신적인 주행 휠 기반의 동물 이동 시스템을 제공합니다. 쥐에게 친숙한 테스트 베드는 소정 적응 가속도 곡선을 사용하여 구축되고, 효과적인 운동 속도 및 경색 량 사이의 높은 상관 관계 뇌졸중 예방 실험 프로토콜의 가능성을 시사한다. 

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

Rodents have been traditionally used as a standard animal model in laboratory experiments involving a myriad of sensory, cognitive, and motor tasks. Higher cognitive functions that require precise control over sensorimotor responses such as decision-making and attentional modulation, however, are typically assessed in nonhuman primates. Despite the richness of primate behavior that allows multiple variants of these functions to be studied, the rodent model remains an attractive, cost-effective alternative to primate models. Furthermore, the ability to fully automate operant conditioning in rodents adds unique advantages over the labor intensive training of nonhuman primates while studying a broad range of these complex functions.
Here, we introduce a protocol for operantly conditioning rats on performing working memory tasks. During critical epochs of the task, the protocol ensures that the animal's overt movement is minimized by requiring the animal to 'fixate' until a Go cue is delivered, akin to nonhuman primate experimental design. A simple two alternative forced choice task is implemented to demonstrate the performance. We discuss the application of this paradigm to other tasks.

A fully automated protocol for rodent operant conditioning is proposed. The protocol relies on precise temporal control of behavioral events to investigate the extent to which this control influences neural activity underlying sensorimotor integration and cognitive control experiments.

감각 운동 통합 및인지 제어 실험을 위해 완전 자동화 된 설치류 컨디셔닝 프로토콜

Rodents have been traditionally used as a standard animal model in laboratory experiments involving a myriad of sensory, cognitive, and motor tasks. ...

연구

행동분석학

Kinematics and Ground Reaction Force Determination: A Demonstration Quantifying Locomotor Abilities of Young Adult, Middle-aged, and Geriatric Rats

Behavior, in its broadest definition, can be defined as the motor manifestation of physiologic processes. As such, all behaviors manifest through the motor system. In the fields of neuroscience and orthopedics, locomotion is a commonly evaluated behavior for a variety of disease models. For example, locomotor recovery after traumatic injury to the nervous system is one of the most commonly evaluated behaviors 1-3. Though locomotion can be evaluated using a variety of endpoint measurements (e.g. time taken to complete a locomotor task, etc), semiquantitative kinematic measures (e.g. ordinal rating scales (e.g. Basso Beattie and Bresnahan locomotor (BBB) rating scale, etc)) and surrogate measures of behaviour (e.g. muscle force, nerve conduction velocity, etc), only kinetics (force measurements) and kinematics (measurements of body segments in space) provide a detailed description of the strategy by which an animal is able to locomote 1. Though not new, kinematic and kinetic measurements of locomoting rodents is now more readily accessible due to the availability of commercially available equipment designed for this purpose. Importantly, however, experimenters need to be very familiar with theory of biomechanical analyses and understand the benefits and limitations of these forms of analyses prior to embarking on what will become a relatively labor-intensive study. The present paper aims to describe a method for collecting kinematic and ground reaction force data using commercially available equipment. Details of equipment and apparatus set-up, pre-training of animals, inclusion and exclusion criteria of acceptable runs, and methods for collecting the data are described. We illustrate the utility of this behavioral analysis technique by describing the kinematics and kinetics of strain-matched young adult, middle-aged, and geriatric rats.

Locomotion is often examined as a behavioural outcome in various models of disease in fields such as neuroscience and orthopedics. This video paper intends to describe a method for collecting ground reaction forces and kinematics from rats during unrestrained locomotion.

운동학 및 그라운드 반력 결정 : 젊은 성인, 중년과 노인 쥐의 데모 Quantifying 운전하는 능력

Behavior, in its broadest definition, can be defined as the motor manifestation of physiologic processes.  As such, all behaviors manifest through the ...

신경과학

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.

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

숙련 된 앞다리가 쥐에서 작업을 도달하는 고정밀의 취득

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

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.

로봇 형 조작기와 모터 스킬 학습 과정 조사

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

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.

손잡이 Supination 작업: 쥐의 Forelimb 함수를 평가 하기 위한 반 자동화 방법

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

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.

발과 숫자 궤적의 3 차원 재구성에 도달 자동화 된 쥐 단일 펠릿

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

Utilizing a Reconfigurable Maze System to Enhance the Reproducibility of Spatial Navigation Tests in Rodents

Several maze shapes are used to test spatial navigation performance and behavioral phenotypes. Traditionally, each experiment requires a unique maze shape, thus requiring several separate mazes in different configurations. The maze geometry cannot be reconfigured in a single environment to accommodate scalability and reproducibility. The reconfigurable maze is a unique approach to address the limitations, allowing quick and flexible configurations of maze pathways in a repeatable manner. It consists of interlocking pathways and includes feeders, treadmills, movable walls, and shut-off sensors. The current protocol describes how the reconfigurable maze can replicate existing mazes, including the T-shaped, plus-shaped, W-shaped, and figure-eight mazes. Initially, the T-shaped maze was constructed inside a single experimental room, followed by modifications. The rapid and scalable protocol outlined herein demonstrates the flexibility of the reconfigurable maze, achieved through the addition of components and behavioral training phases in a stepwise manner. The reconfigurable maze systematically and precisely assesses the performance of multiple aspects of spatial navigation behavior.

The present protocol describes a reconfigurable maze, a unique system for testing spatial navigation and behavioral phenotypes in rodents. The adaptability of this maze system enables the execution of various experiments in a single physical environment. The ease of structural rearrangement generates reliable and reproducible experimental results.

재구성 가능한 미로 시스템을 활용하여 설치류에서 공간 탐색 테스트의 재현성 향상

Several maze shapes are used to test spatial navigation performance and behavioral phenotypes. Traditionally, each experiment requires a unique maze ...

Tracking Individual Running Metrics in Mice Using a Voluntary Wheel Running Protocol that Minimizes Social Isolation

Voluntary wheel running (VWR) in rodents is used to evaluate performance and endurance and to simulate exercise. In contrast to other exercise paradigms that require aversive stimulus to induce active movement, wheel running is voluntary. VWR generally consists of placing a running wheel inside the mouse home cage. However, analyzing exercise parameters can typically only be conducted when mice are individually housed, while overall cage effects can be reported when mice are group-housed. Therefore, the current models force experimenters to choose between measuring individual exercise parameters in single-housed mice or measuring group effects in group-housed mice; depending on the research question and model, this could be limiting. 
Therefore, the goal of this method is to demonstrate a protocol that assesses VWR in a mouse model by quantifying running parameters in individual mice, with minimal isolation. We report on device design, preoperative preparations, and experiment setup. Results of a 6-week training protocol using this VWR model suggest it provides sufficient stimulus to increase spatial object recognition memory, comparable to the clinical effect of exercise. This simple and inexpensive model facilitates investigation into the effect of VWR on multiple measurements of wheel activity, minimizing factors that could limit or affect experimental outcomes.

This protocol describes an effective voluntary wheel-running model that can be implemented in various research contexts. Unlike other voluntary running models, this method avoids isolation housing while tracking running metrics in individual mice.

Voluntary wheel running (VWR) in rodents is used to evaluate performance and endurance and to simulate exercise. In contrast to other exercise paradigms ...

Applying the RatWalker System for Gait Analysis in a Genetic Rat Model of Parkinson's Disease

Parkinson's disease (PD) is a progressive neurodegenerative disorder caused by the loss of dopaminergic (DA) neurons in the substantia nigra pars compacta. Gait abnormalities, including decreased arm swing, slower walking speed, and shorter steps are common in PD patients and appear early in the course of disease. Thus, the quantification of motor patterns in animal models of PD will be important for phenotypic characterization during disease course and upon therapeutic treatment. Most cases of PD are idiopathic; however, the identification of hereditary forms of PD uncovered gene mutations and variants, such as loss-of-function mutations in Pink1 and Parkin, two proteins involved in mitochondrial quality control that could be harnessed to create animal models. While mice are resistant to neurodegeneration upon loss of Pink1 and Parkin (single and combined deletion), in rats, Pink1 but not Parkin deficiency leads to nigral DA neuron loss and motor impairment. Here, we report the utility of FTIR imaging to uncover gait changes in freely walking young (2 months of age) male rats with combined loss of Pink1 and Parkin prior to the development of gross visually apparent motor abnormality as these rats age (observed at 4-6 months), characterized by hindlimb dragging as previously reported in Pink1 knockout (KO) rats.

Here we describe the RatWalker system, built by redesigning the MouseWalker apparatus to accommodate for the increased size and weight of rats. This system uses frustrated total internal reflection (FTIR), high-speed video capture, and open-access analysis software to track and quantify gait parameters.

파킨슨병의 유전적 쥐 모델에서 보행 분석을 위한 RatWalker 시스템 적용

Parkinson's disease (PD) is a progressive neurodegenerative disorder caused by the loss of dopaminergic (DA) neurons in the substantia nigra pars ...

Erasmus Ladder를 사용한 생쥐의 소근육 운동 성능 자동 평가

Monitoring Fine and Associative Motor Learning in Mice Using the Erasmus Ladder

Behavior is shaped by actions, and actions necessitate motor skills such as strength, coordination, and learning. None of the behaviors essential for sustaining life would be possible without the ability to transition from one position to another. Unfortunately, motor skills can be compromised in a wide array of diseases. Therefore, investigating the mechanisms of motor functions at the cellular, molecular, and circuit levels, as well as understanding the symptoms, causes, and progression of motor disorders, is crucial for developing effective treatments. Mouse models are frequently employed for this purpose.
This article describes a protocol that allows the monitoring of various aspects of motor performance and learning in mice using an automated tool called the Erasmus Ladder. The assay involves two phases: an initial phase where mice are trained to navigate a horizontal ladder built of irregular rungs (&#34;fine motor learning&#34;), and a second phase where an obstacle is presented in the path of the moving animal. The perturbation can be unexpected (&#34;challenged motor learning&#34;) or preceded by an auditory tone (&#34;associative motor learning&#34;). The task is easy to conduct and is fully supported by automated software.
This report shows how different readouts from the test, when analyzed with sensitive statistical methods, allow fine monitoring of mouse motor skills using a small cohort of mice. We propose that the method will be highly sensitive to evaluate motor adaptations driven by environmental modifications as well as early-stage subtle motor deficits in mutant mice with compromised motor functions.

저자 스포트라이트: 에라스무스 사다리를 사용한 운동 학습 및 미엘린 가소성 연구의 자동 평가를 통한 신경 메커니즘 발표 

This article presents a protocol that allows a non-invasive and automated assessment of fine motor performance, as well as adaptive and associative motor learning upon challenges, using a device called the Erasmus Ladder. Task difficulty can be titrated to detect motor impairment ranging from major to subtle degrees.

Erasmus Ladder를 사용한 생쥐의 미세 및 연상 운동 학습 모니터링

Behavior is shaped by actions, and actions necessitate motor skills such as strength, coordination, and learning. None of the behaviors essential for ...