Bu çalışma İsviçre Ulusal Bilim Vakfı (Hibe 31003A-149315-1 MES ve AZ Grant IZK0Z3-150809 için), AZ Heidi Demetriades Vakfı, Avrupa Araştırma Konseyi (&#39;Nogorise&#39;), MES ve hibe tarafından finanse edildi Christopher ve Dana Reeve Vakfı (CDRF).

Tüm deneyler Kanton Zürih, İsviçre Veteriner Dairesi kurallarına uygun olarak yapıldı. 1. Hayvan Taşıma ve Alışma <ol><li> Hayvan Taşıma Not: 5 gün önce deney başlamadan, günlük adımı 1.1.1 gerçekleştirin. <ol><li> Davranışsal deneyler için, deneyci hayvanları alıştırmak. Günlük hayvan başına 10-15 dk süren oturumları ele var. Her hayvanın seansından sonra kutuyu temizleyin. <ol><li> Başlangıçta, keşfetmek için hayvan izin veren bir kafes içine deneycinin elini yerleştirmek ve deneyci tanımanız için koku. </li><li> Sonra, yavaşça ileri alıştırma sağlayan ön ve arka pençelerinin arasında sıçan vücudunu kavrayarak güvenli bir şekilde deneycinin eli ile hayvan kaldırın. </li></ol></li><li> Gıda yoksunluğu önce bazal vücut ağırlığı elde etmek için her gün, her hayvan tartılır. </li></ol&gt; </li><li> Aparat Alışma ve Gıda Alışma <ol><li> Gıda yoksunluğu önce bazal vücut ağırlığı elde etmek için her gün, her hayvan tartılır. </li><li> Standart bir laboratuvar diyet öncesi eğitime başlamadan 3 gün önce fareler mahrum gıda başlatın. (Örneğin, bir fare, 200 g, gıda 10 g başlangıç ​​ağırlığı) sıçanlar, günde 1 gr vücut ağırlığı başına gıda 0.05 g. Günlük vücut ağırlığı izleyerek günde en fazla% 10 azalma değil vücut ağırlığı emin olun. <ol><li> Birkaç hayvanlar tek kafes içinde tutuluyorsa, baskın sıçanlar az baskın olanlardan daha fazla yiyebilirler. Durumda bir hayvan azalır vücut ağırlığı olarak, yerine grup beslenme ayrı hayvan beslemek. Su ad libitum verin. </li></ol></li><li> Kavrama aparatı ile sıçan hakkında bilgi verir, (Şekil 1) Eğitim kutunun içine hayvan yerleştirin. Gıda pelet ile hayvan tanımak için yarık açılmasına yakın eğitim kutuya yerleştirilen şeker pelet var. Bu st gerçekleştirinep 3 gün boyunca günde 10-15 dk. </li></ol></li></ol> 2. Ön eğitim ve Motor Beceri Öğrenme <ol><li> Ön eğitim <ol><li> Bir gün alışma sonra, eğitim kutunun içine hayvan koyun ve hayvanın dilinin ulaşılabilir böylece yarık açılması yakından pelet yerleştirin. Ön eğitim sırasında kendi ön ayakları ile pelet almak hayvanları hariç tut Not: Bu aşamada, dil ile pelet alma çok önemli ve seçim genellikle hayvanın yöntemdir. Motor beceri öğrenme ilk gün öğrendim ulaşan görevin yeterli izleme sağlamak için kadar Pelet ön ayakları ile kavradı hiçbir durumda olmalıdır. Ön eğitim sırasında ön ayakları ile pelet alma dışlanma ve görülmez çoğu durumda. </li><li> Kafesin arkasına çalıştırın ve yarık açılması dönmek ya da geri adım ve sonraki gıda pelet almak için kendi ekseni etrafında çevirmek ya sıçan öğretindil. , Kafes keşfetmek arka çalıştırın ve yarık açılması dönmek için hayvan için zaman tanıyın. Hayvan doğru görevi yerine etmezse, hafifçe kafesin uç arka dokunun ve hayvanın dikkatini yakalamak için bir forseps kullanabilir. Hayvan arka sonra, yavaşça yarık açılması hayvan rehberlik kafes önünde dokunun. Not: Hayvan tanımlanmış bir standart değere ulaştığında (örn az 15 dakika diliyle 50 başarılı pelet erişememiştir), hayvan motor beceri öğrenme aşaması için nitelendirir. 1 gün öncesi eğitim 2 On öğrenciler zaten olmayan öğrenciler ayırt edilebilir. Sigara öğrenenler bu aşamada çalışma dışında olabilir. Bu motor öğrenme aşamasında (2.2) sırasında sigara öğrencilerin yüksek sayısına sahip olasılığını azaltır. </li><li> Ön eğitimi sırasında, gıda standart bir laboratuvar diyeti sıçan mahrum. Su ad libitum verin. Çalışma boyunca günlük vücut ağırlığı izleyin. Dodeğil erkek ve dişi fareleri eğitmek için aynı odada kullanın. Hayvan için sakin ve gürültüsüz bir ortam sağlayın. </li></ol></li><li> Pençe Tercihi ve Motor Beceri Öğrenimi Belirlenmesi <ol><li> Motor beceri öğrenme ilk oturumu sırasında, bir yazı ile pencere önünde slayt değiştirin. Hayvan kendi diliyle pelet ulaşmak ancak ulaşan ve hareket kavrama kesin bir ön ayakları bunu alamıyor ve böylece yaklaşık 1,5 cm uzakta yazı üzerine penceresinden şeker pelet yerleştirin. <ol><li> Hayvan diliyle tüketimini çalışır durumdayken hafifçe pelet hayvanın ağzına yakın pelet getirmek ve geri çekmek için bir forseps kullanabilir, ön ayakları ile pelet alma zorlamak için. Hayvan ön ayakları dışarı uzanır ve bir pelet kavrar kadar tekrar tekrar bu görevi yürütmek. </li></ol></li><li> Pencere açma merkezi yazı yerleştirin. Pençe tercihini belirlemek için, dikkatlice eğitim gününde mina ile reaksiyona 1. fazla% 70, ilk 10 denemeler gözlemlemekhing girişimleri (yani 10 üzerinden 7) aynı ön ayakları ile gerçekleştirilmek zorundadır. Bu elde değilse% 70 eşik ulaşılana kadar, 10 çalışmaların başka bir tur ile devam edin. </li><li> Pençe tercihi belirlenmesinden sonra, tercih edilen ön ayakları doğru yazı kayması ve pencere açma sınırına merkezi hizalayın. Tercih pençe hizalama sonrası (Şekil 1B, C) ​​ulaşmak için optimal açıyı sağlamak için ilgili pençe aykırı kaydırılır anlamına gelir. </li><li> Başarılı (yazı kapalı pelet öldürmek) (ulaşmak kavramak, almak ve pelet yemek), damla (ulaşabilir, kavramak ve alımı sırasında pelet kaybetmek) ya da başarısız olarak, hayvana sunulan yeni bir pelet olarak tanımlanan bir deneme, sınıflandırır. Sayfanızdaki her deneme aşağı not ve deneyden sonra verileri analiz. </li><li> Çalışmalarda tanımlanmış bir sayıda (örneğin, 150) ya da her bir hayvan için azami bir süre (örneğin, 1 saat) &#39;dan oluşan günde bir oturum gerçekleştirin. </li><li> Hassas ve ince ayar araştırmakHareketin ilk girişim analizi kullanılarak. Bir birinci girişimde bozulması, tereddüt ya da tek tek hareket bileşenleri tekrar olmadan tek bir monolitik hareket pellet kavrayarak tanımlanır. Dikkatle sıçan her kavramak gözlemleyin. <ol><li> Sıçan tereddüt ya da ulaşılabilecek sırasında çekilir veya doğru pelet kavramak için birkaç deneme çalışırsa, ilgili başarı olarak deneme değil ilk girişim not edin. Hayvan başarıyla tek bir monolitik ulaşmak pelet kavrar varsa, levha ayrı bir sütunda başarılı ilk girişim olarak ilgili deneme yere not edin. </li></ol></li><li> Motor beceri öğrenme sırasında, gıda standart bir laboratuvar diyeti sıçan mahrum. Su ad libitum verin. Çalışma boyunca günlük vücut ağırlığı izleyin. </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

. Bu çalışmada gösterilen paradigma Buitrago ark 18 uyarlanan ve başlıca iki açıdan paradigma 17 ulaşan klasik tek pelet farklıdır: Birincisi, içinde oturum gelişme okuyan bu tür günlük ortalama değerleri ile temsil yavaş öğrenme bileşeni ile karşılaştırıldığında hızlı öğrenme bileşeni soruşturma gibi bilgileri farklı bir seviyede sağlayabilir, tek bir gün içinde öğrenilen görev, analizi (Şekil 3&#39;e bakını...

Hareket kontrolü merkezi sinir sistemi (MSS) bir çekirdek fonksiyonudur. Motricity CNS fonksiyonunun başlıca ölçülebilir çıkışı ve bireylerin dış dünya ile etkileşim için temel olasılık. Motor fonksiyon ilkelerini ve bir motor görevi öğrenme halen nörobilim büyük zorluklardan biridir altında yatan mekanizmaların anlaşılması. Morfolojik, fizyolojik ve moleküler değişiklikler, yeni bir motorun görev edinimi üzerine bulundu. Örneğin, şekil ve sinapsların sayısının vasıflı motorlu eğitim 1-5 cevaben değiştirmek ve sinaptik makine fonksiyonel değişiklikler motor öğrenme sonra gözlenmiştir. Sinaptik tepkiler, aynı hayvanın veya eğitimsiz hayvanlardan 6,7 den tepkiler eğitimsiz yarımkürede göre eğitilmiş motor korteksin ön ayakları-temsilen bölge bağlantılarında yüksek bulunmuştur. Elektrofizyolojik gözlemler de uzun vadeli potansiyasyonu (LTP) ve uzun önermekmekanizmalar gibi işlemleri Mehmet Akif Ersoy depresyon (LTD), yeni bir motor becerilerin öğrenme sırasında gerçekleşecek ve LTP ve LTD doygunluk sınırlayıcı sınırları arasında tanımlanan sinaptik operasyon aralığında olduğunu, 8 değiştirilir. Bundan başka, bu örneğin öğrenme ile ilgili nöronal plastisite 9-16 için Nogo-A görüntüleme düzenleyici rolleri olarak c-fos, GAP-43, veya BDNF değil, aynı zamanda plastisite inhibe moleküller olarak molekülleri teşvik bu aktivite belirteçleri ve plastisite gösterilmiştir. Motor öğrenme altında yatan mekanizmaların daha iyi anlaşılmasına yönelik bu gelişmeler sadece yeni bir motor becerilerin, örneğin, vasıflı ön ayakları kapsamlı edinimi hassas kontrolünü sağlayan davranışsal paradigmaların kullanımı ile elde edilebilir. Sadece iyi yapılandırılmış davranış görev izlemek ve öğrenme ve ilgili görevin yürütülmesi sırasında meydana gelen karşılıklı değişiklikleri yakalamak için izin verir. Burada görsel yetenekli ön ayakları değiştirilmiş bir versiyonunu göstermekBuitrago ve ark., 17 sunulan paradigma uyarlanan sıçanlarda tek pelet ulaşan görev birkaç seans üzerinden hızlı öğrenme bileşeni ve primer alımını temsil (içi oturumda) günlük bir eğitim oturumu içinde hareket edinimi analizini yanı sıra vasıflı motorlu öğrenmeyi veriyor (arası oturumda) öğrenilen görev 18 yavaş öğrenme bileşenini ve bakım temsil eder. İlk olarak, fareler, her kavramak sonra ekseni etrafında çevirmek ve böylece bir sonraki pelet ulaşabileceği önce kendi vücudunu yeniden düzenlemek ve yenilemek için eğitilmiştir: Daha da önemlisi, bu davranış paradigma nedeniyle iki özellik motor beceri görevin zorluk ve karmaşıklık derecesini artırır vücut yönelim, aynı açıdan sürekli hareket yürütme önlenmesi. İkinci olarak, peletler kafesin önüne yerleştirilen dikey bir mesaj alınır. Nedeniyle yazının küçük çapa, topaklar kolaylıkla başarılı alımı ve p için kesin bir kavrayışa gerektiren başladı edilebilirreventing basit hayvana karşı pellet çekerek. Böyle karmaşık davranışsal test motoru öğrenmeyi altında yatan mekanizmaların derinlerine anlayışlar verir. Bu çalışmada sunulan farelere kıyasla, sıçanlar karmaşık davranışsal görevleri kendi performans, üstün ve dolayısıyla daha uygun kompleks paradigmaları içindir. Sıçanlarda 19,20 artan genetik olasılık mevcut göz önüne alındığında, genetik manipülasyon, görüntüleme ve fizyolojik teknikleri ile hassas ve iyi kontrollü davranışsal test yöntemlerinin kombinasyonu daha iyi, motor öğrenme ve hafıza nörobiyolojik temelini anlamak için güçlü bir araç kutusu temsil eder.

<table><tbody><tr><td>Training box</td><td></td><td></td><td>Self Made</td></tr><tr><td>Pedestal</td><td></td><td></td><td>Self Made</td></tr><tr><td>Sugar pellets</td><td>TSE Systems Intl. Group</td><td></td><td>45 mg dustless precision pellets</td></tr><tr><td>Sprague Dawley rats</td><td></td><td></td><td>5-6 week old males</td></tr><tr><td>Laptop computer</td><td>Hewlett Packard</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Stop Watch</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Forceps</td><td>Fine Science Tools (FST)</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Excel</td><td>Microsoft</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Prism</td><td>GraphPad</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Weighing scale</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Counter</td><td></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.

Başarılı motor beceri edinimi sadece tutarlı uygulama yoluyla elde edilir. Tüm yönleriyle dikkatli dikkate rağmen, bazı sıçan görevi (Şekil 2) öğrenmek için başarısız. Bunlar &#39;olmayan öğrenenler&#39; ya Deneyin başlamasından itibaren pelet alma birkaç ya da hiç girişimleri sonucu motivasyon eksikliği ya da genellikle sürekli girişimleri başarısız giden pelet ulaşan ilgi kaybetmek. Buna karşılık, bazı hayvanların aceleci sonuçlanan agresif ve aşırı motive davr...

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.

Nitelikli ön ayakları Sıçanlarda Görev ulaşan bir Yüksek hassasiyet Edinme

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 Görüntüleme.  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.

Roman Görevleri kullanılarak tek taraflı Servikal SKY sonra ön ayakları Fonksiyon değerlendirilmesi: Ekstremite Adım münavebe, postural İstikrarsızlık ve Pasta Taşıma

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

Davranış

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.

Şehriye ve Capellini İşleme Testleri: sıçan ve fareler hünerli forepaw fonksiyonu Basit kantitatif tedbirler

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

Nörobilim

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;

Farelerde Tek pelet ulaşan Görevleri ile öğrenme Çalışması Motor Beceri

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.

Bir Robotik Manipulandum ile motor Beceri Öğrenme Süreçlerinin İncelenmesi

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.

Sıçan ulaşmak Nitelikli ön ayakları Yapısı: Hareket Ölçeği

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 ...

Biyoloji

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.

Topuzu supinasyon görev: Forelimb işlevi Sıçanlarda değerlendirmek için yarı otomatik bir yöntem

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.

Otomatik Eğitmen Kullanarak Farelerde Vasıflı Prehension'un Değerlendirilmesi

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.

Paw ve digit yörüngeleri 3 boyutlu yeniden yapılanma ile ulaşan otomatik Rat tek Pellet

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.

İn Vivo Yetenekli Motor Davranışın Kablosuz Optogenetik Kontrolü

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 ...