Estudo Motor Habilidade Aprendizagem por Single-pelota Tarefas atingindo em Ratos
Summary
Prática persistente melhora a precisão dos movimentos coordenados. Aqui apresentamos uma tarefa de chegar single-pellet, que foi concebido para avaliar a habilidade de aprendizado e memória do membro anterior em camundongos.
Abstract
Alcance para e recuperar objetos requerem movimentos motores precisos e coordenados no membro anterior. Quando os ratos são repetidamente treinado para captar e obter recompensas do alimento posicionados em um local específico, seu desempenho motor (definida como precisão e velocidade) melhora progressivamente ao longo do tempo, e planaltos após o treinamento persistente. Uma vez que tal habilidade de chegar é dominado, o seu posterior de manutenção não requer prática constante. Aqui apresentamos uma tarefa de chegar single-pellet para estudar a aquisição e manutenção de movimentos forelimb qualificados em camundongos. Neste vídeo, primeiro descrever o comportamento dos ratos que são comumente encontradas nesta aprendizagem e memória paradigma e, em seguida, discutir como categorizar estes comportamentos e quantificar os resultados observados. Combinado com a genética do rato, este paradigma pode ser utilizado como uma plataforma de comportamento para explorar as bases anatômicas, propriedades fisiológicas e mecanismos moleculares de aprendizagem e memória.
Introduction
Compreender os mecanismos de aprendizagem e memória subjacente é um dos maiores desafios da neurociência. No sistema motor, a aquisição de novas habilidades motoras com a prática é muitas vezes referida como a aprendizagem motora, enquanto que a retenção de habilidades motoras aprendidas anteriormente é considerada como memória motor 1. Aprender uma nova habilidade motora é geralmente refletida na melhoria do desempenho motor desejado ao longo do tempo, até um ponto em que a habilidade motora ou é aperfeiçoado ou satisfatoriamente consistente. Para a maioria dos casos, a memória motora adquirida pode persistir durante um longo período de tempo, mesmo na ausência de prática. Em humanos, estudos de neuroimagem usando tomografia por emissão de pósitrons (PET) e ressonância magnética funcional (fMRI) mostraram que o córtex primário do motor (M1) mudanças de actividade durante a fase de aquisição da habilidade motora aprendendo 2-4, ea interferência temporária de actividade por M1 baixa freqüência de estimulação magnética transcraniana leva a signicativamente interrompido retenção de melhoria de comportamento motor 5. Da mesma forma, a formação específica do membro anterior em ratos induz a plasticidade anatômica e funcional na M1, exemplificado pelo aumento tanto da atividade c-fos e relação sinapse / neurônio no contralateral M1 ao membro anterior treinado durante a fase tardia da habilidade motora de aprendizagem 6. Além disso, um paradigma de formação semelhante também reforça a camada de 2/3 ligações horizontais no M1 contralateral correspondentes ao membro anterior treinados, resultando na redução da potenciação de longo prazo (LTP) e reforçada a depressão de longo prazo (LTD), depois os ratos adquirem as tarefas 7. Tal modificação sináptica, no entanto, não é observada nas regiões corticais M1 correspondentes ao membro anterior não treinado ou 8 membros posteriores. Alternativamente, quando o M1 está danificado através acidente vascular cerebral, existem deficiências dramáticas em membros anteriores específicos motor-habilidades 9. Enquanto a maioria dos estudos de comportamento do motor foram realizados em seres humanos, macacos, e ratos 2-8,10-17, os ratos tornam-se um sistema modelo atraente por causa de sua genética poderosos e de baixo custo.
Aqui apresentamos um membro anterior de aprendizagem específica motor-habilidade paradigma: a atingir tarefa única pelota. Neste paradigma, os ratos são treinados para estender suas patas dianteiras através de uma fenda estreita para apreender e recuperar pelotas do alimento (sementes de milheto) posicionados em um local fixo, um comportamento análogo ao aprendizado de arco e flecha, arremesso de dardo, e bolas de basquete tiro no humano. Esta tarefa atingindo tenha sido modificado a partir de estudos com ratos anteriores que mostraram resultados semelhantes entre ratos e camundongos 18. Usando dois fótons transcraniana de imagem, o nosso trabalho anterior seguiu a dinâmica das espinhas dendríticas (estruturas pós-sinápticos para sinapses excitatórias maioria) ao longo do tempo durante o treinamento. Descobrimos que uma sessão de treinamento único levou a rápida emergência de novas espinhas dendríticas em neurônios piramidais no córtex motor contralateral ao membro anterior treinado. Sformação ubsequent da mesma tarefa atingindo preferencialmente estabilizado estes espinhos induzido-learning, que persistiu por muito tempo após o treinamento terminou 19. Além disso, as espinhas que surgiram durante repetições de chegar a tarefa tendem a se aglomerar junto dendrites, enquanto espinhos, formada durante a execução do conjunto de chegar a tarefa e outra tarefa motora específica do membro anterior (ou seja, a tarefa de movimentação de massas) não agrupar 20.
No presente vídeo, descrevemos passo-a-passo a configuração deste paradigma comportamental, da privação de alimento inicial para moldar, e a formação do motor. Nós também descrevem os comportamentos comuns de ratos durante o processo de execução deste paradigma comportamental, e como estes comportamentos são categorizados e analisados. Finalmente, discutimos as medidas de precaução necessárias para a prática de tal paradigma de aprendizagem e os problemas que podem ser encontrados durante a análise dos dados.
Protocol
Representative Results
Discussion
Importância da fase de formação:
Por causa do aumento da ansiedade de estar em um ambiente desconhecido, geralmente é difícil para os ratos para ser treinado em um romance ambiente 21,22. Portanto, o objetivo da formação é familiarizar os ratos com a câmara de treinamento, o treinador (ou seja, reduzir seus níveis de ansiedade) e as exigências da tarefa (ou seja, a identificação de sementes como fonte de alimento). Outro objetivo da formação é determ…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Este trabalho é apoiado por uma bolsa (1R01MH094449-01A1) do Instituto Nacional de Saúde Mental para YZ
Materials
| Training chamber in clear acrylic box | For dimensions, see Fig. 1A |
| Tilted tray for shaping | custom-made from glass slides, see Fig. 1B |
| Food platform for training | For dimensions, see Fig. 1C |
| Millet seeds | filtered from “Wild Bird Food Dove and Quail Blend Wild Bird Food (All Living Things) |
| Forceps | For placing the seeds |
| A weighing scale | For daily body weight measurement |
| A stopwatch | For time measurement during shaping/training sessions |
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