2008年8月8日
熟练抓取量表将前肢取食动作中的运动分解为若干组成要素,每个要素均采用三分制进行评估。该评分量表基于正常大鼠的行为制定,可用于评估神经运动功能障碍。
在开始抓取训练之前,需先让动物适应训练装置中将要获取的食物。为此,在开始抓取训练前的两到三天内,每天向动物的饲养笼中放入少量该食物,使其逐渐熟悉。
训练开始时,实验对象会被引入一个新环境,例如取食箱。与熟悉的食物来源相比,实验对象开始食用未知食物所需的时间会更长。大鼠通常会在第一次实验期间探索取食箱的周围环境,并逐渐适应该环境。
将数个食丸放置在动物舌头可触及范围内的取食盘凹槽中。第一阶段的目标是让大鼠熟悉食物及其位置,因此允许其用舌头取食。如果实验动物对食物表现出足够的兴趣,可将食丸逐渐移至离取食槽较远的位置,以促使大鼠使用前爪取食,同时使其适应伸手动作。
在训练托盘上放置多个食丸以提高抓取成功率并强化大鼠使用前爪的偏好是可取的。一旦大鼠表现出明显使用某一前爪抓取的偏好,即可在抓取托盘上使用凹槽,使每次仅提供两粒食物丸供其抓取。这有助于确定哪一侧前爪为优势爪。
当确定了前爪优势后,通过仅在左侧或右侧的支架上放置一个食物颗粒,限制大鼠仅使用该侧前爪。第二次训练的目标是培养稳定且熟练的抓取行为。因此,食物颗粒会快速连续地放入抓取凹槽中。
本阶段不进行评分。第三阶段的重点是建立大鼠的抓取模式,以便研究者将每一次抓取视为独立且可观察的事件进行分析。由于研究者不仅关注灵巧的掌部操作,还关注整个身体姿势,因此确保大鼠每次抓取均为独立、分离的事件至关重要。
研究人员利用大鼠的自然行为模式,塑造出符合测试方法需求的行为。在大鼠完成一次抓取动作后,无论成功与否,研究人员都会等待大鼠返回笼子后部,再放置下一个食物颗粒。测试动物很快会将返回笼子后部与获得食物奖励联系起来,并在每次抓取尝试后主动返回笼子后部。
尽管在训练初期需要对部分受试者进行指导,但大多数受试动物会很快适应行为塑造过程。如果实验动物 Bobbles 或掉落食物颗粒,研究人员可迅速将颗粒从食盘中移除。该操作有助于增强对单次抓取成功的专注度,并减少重复性抓取行为。
当大鼠达到足够的抓取熟练程度后,可通过额外训练将非奖励性抓取行为降至最低。在完整的抓取序列中,大鼠通常会用鼻子探查抓取槽。本训练阶段的目标是训练动物识别食物颗粒的存在或缺失。
如果大鼠在没有食物丸粒的情况下仍靠近嗅探并伸爪,该行为不会得到奖励。研究人员必须等待受试动物从笼子后部返回,确认没有食物丸粒且不伸爪。训练有素的动物在没有丸粒存在时不会伸爪。
此步骤可能也需要研究人员付出一定的时间,但即使在很短的实验时段内也能完成。一旦测试动物能够 consistently 将每次试验视为独立且分离的事件,并在每次抓取后返回笼子后部,研究人员就应开始一个非正式的评分过程,以确定基线能力是否已经达成。基线能力定义为测试动物得分趋于稳定的平台期。
在非正式评分阶段,不再采用10分钟的时长,而是改用10至20粒食丸的方案。每只受试动物先给予10粒食丸作为热身,随后进行20粒食丸的正式评分。建议提前将食丸摆放好。
为避免混淆,实验动物通常在经过8到10次训练后达到基线操作水平。正式的数据采集评分可在10至14次训练后开始。一次抓取定义为前爪穿过抓取狭缝的任何向前动作。
试验开始时,测试动物位于笼子后部,包括向取食槽靠近,随后进行抓取动作,结果为成功抓取或抓取失败。抓取失败定义为爪子穿过槽口但未取到食丸的任何动作。当动物完成一次抓取动作,成功抓握住食物食丸并将食物送至口中时,即为成功抓取。
要使抓取行为被视为成功,必须吃掉颗粒。原则上,可采用多种评分方法。在方法一中,最宽松的评分标准不记录抓取行为。
所需的信息仅是动物在单次试验中是否获得了食丸。方法二是在该方法中最为常见的测量方案。动物得分的总命中次数除以其执行的总抓取次数。
方法三 是所有测量方案中要求最高的。在此项测量中,只有在一次试验中通过单次伸展动作成功获取食物目标时,才记为一次有效命中。
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本研究介绍了一种熟练抓取评分量表,用于评估大鼠在取食任务中的前肢运动。该量表通过三级评分系统设计,用于评估神经运动功能障碍。
对大鼠熟练前肢抓取动作进行定量运动评分,为临床前模型中的运动功能及损伤评估提供了标准化框架。该方法可客观评价神经损伤及治疗干预效果,有助于提高转化神经科学和运动障碍研究的预测可信度。该评分量表与人类及灵长类动物运动行为的一致性,进一步增强了其在跨物种靶点验证和比较研究中的价值。
该运动评分量表可融入神经系统和运动障碍研究从发现到临床前的连续研究过程。