Testy manipulacji nitkami vermicelli i capellini: proste ilościowe pomiary sprawności chwytnej przedniej łapy u szczurów i myszy

Niniejszy film prezentuje procedurę kwantyfikacji upośledzenia sprawności manualnej podczas manipulacji pokarmem. U gryzoni każde zwierzę ma kontakt z krótkimi kawałkami surowego makaronu najpierw w klatce domowej, a następnie w środowisku testowym. W środowisku testowym ruchy łap zwierzęcia są rejestrowane wideo. Podczas jedzenia makaronu, korekty wykonywane każdą łapą są identyfikowane i zliczane podczas odtwarzania nagrania w zwolnionym tempie.

Podczas analizy wideo zidentyfikowano nietypowe zachowania manipulacyjne. Uzyskane wyniki wskazują na zmiany w sprawności manualnej w czterech obszarach po uszkodzeniu mózgu lub w procesie starzenia, co określono poprzez kwantyfikację ruchów wykorzystywanych do manipulowania pokarmem podczas jedzenia. Cześć, nazywam się Kelly Tenet i pochodzę z laboratorium Teresy Jones z Katedry Psychologii na Uniwersytecie Teksańskim w Austin, a ja jestem RNAi, również z laboratorium Jones.

Dzisiaj przedstawimy procedury testu obsługi makaronu vermicelli u szczurów oraz testu obsługi CAPI u myszy. Stosujemy te procedury w naszym laboratorium, aby badać, jak zręczność w manipulacji pokarmem zmienia się po uszkodzeniu mózgu lub w procesie starzenia. Zapraszamy do oglądania.

Aby przygotować kawałki makaronu do badań, należy użyć markera z bardzo cienką końcówką, aby nanieść oznaczenia na makaron typu vermicelli marek DeCheco, CAPI oraz Skinner w określonych odstępach, korzystając z szablonu z brystolu. W przypadku makaronu capel należy zastosować odstępy 0,86 centimeter, a dla vermicelli odstępy 1,75 centimeter. Ułatwia to wizualizację ruchu nitki makaronu.

Podczas przygotowania, za pomocą żyletki należy pociąć makaron typu capi na odcinki o długości 2,6 centymetr dla myszy, a makaron typu vermicelli na odcinki o długości siedmiu centymetrów dla szczurów. Ponieważ marki makaronu różnią się teksturą i średnicą, co może wpływać na sposób manipulacji, zaleca się stosowanie makaronu z jednego źródła w powtórzonych testach. Aby przełamać reakcje neofobiczne i wypracować umiejętność manipulacji, należy wystawić zwierzęta na kawałki makaronu w ich klatkach domowych na kilka tygodni przed testami. Wystarczy od pięciu do 10 dni ekspozycji, podając około czterech kawałków na zwierzę przy każdym podaniu.

Nawet oswojone zwierzęta mogą stać się niechętne do jedzenia przed kamerą. Z tego powodu podczas jednej lub więcej sesji habituacji należy umieścić kamerę przed obszarem testowym. Gdy zwierzęta zapoznają się z kawałkami makaronu, należy umieścić je w środowisku testowym i przyzwyczaić do jedzenia w tym miejscu.

Zazwyczaj zwierzęta chętnie zjadają makaron w tym środowisku. Po trzech do pięciu sesjach jedzenia z ukończonymi przygotowaniami, sprawdźmy, jak przeprowadzić próby manipulacji makaronem u szczurów i myszy. Sesje testowe składają się z sekwencyjnych prób, w których podczas każdej z nich zjadana jest jedna sztuka makaronu.

Sesja zazwyczaj składa się z czterech do pięciu prób na szczura i od trzech do czterech prób na mysz. Szczury zazwyczaj siedzą wyprostowane na tylnych łapach, aby zjeść makaron, dzięki czemu pociągnięcia są najlepiej widoczne. Przy kamerze ustawionej mniej więcej na poziomie podłogi komory pod lekkim kątem w górę, myszy mają tendencję do pochylania się do przodu i trzymania makaronu pod kątem.

W związku z tym komora testowa z otwartym dnem zostaje umieszczona na lustrze. Kamerę ustawia się nieco powyżej poziomu dna i kieruje ją w dół, aby skupić obraz na odbiciu łap w lustrze. Przed rozpoczęciem nagrywania wideo do komory testowej należy umieścić kawałek makaronu.

Aby zainicjować żerowanie i ustawić zwierzę w odpowiednim polu widzenia kamery, zwierzę musi być zwrócone w stronę kamery, a powiększenie musi wynosić od 10 do 12 x. Aby umożliwić obserwację poszczególnych korekt ruchów wszystkich czterech łap oraz wszystkich palców, kostki obu łap powinny być widoczne w momencie, gdy zwierzę i kamera znajdą się w pozycji startowej pierwszego powtórzenia; należy zawiesić kawałek makaronu bezpośrednio przed zwierzęciem i rozpocząć nagrywanie. Przed rozpoczęciem jedzenia słyszalny jest każdy kęs makaronu.

Nagrywanie dźwięku jest zatem przydatne do weryfikacji spożycia pokarmu. Kontynuuj pozostałe próby. W ten sam sposób najlepiej jest zminimalizować opóźnienie między próbami, aby zwierzęta nie oddaliły się z optymalnej pozycji obserwacyjnej.

Przejdźmy teraz do sposobu wykonywania ilościowej analizy wideo czterech błędnych korekt (poor adjustments) oraz czasu jedzenia. Analiza czterech błędnych korekt podczas jedzenia jest prostym pomiarem ilościowym, który jest czuły na lateralizowane upośledzenia po urazach OUN u szczurów oraz na zmiany związane z wiekiem u myszy. Podczas analizy odtwarzanie wideo jest spowolnione do około 50% czasu rzeczywistego lub, w razie potrzeby, stosuje się posuwanie klatka po klatce w celu zidentyfikowania korekt. Ilościowa część próby rozpoczyna się w momencie, gdy kawałek pasty zostaje po raz pierwszy umieszczony w jamie ustnej, a kończy się, gdy ostatnia część pasty zostaje zwolniona z porów i znika w jamie ustnej.

Korektę liczy się za każdym razem, gdy otwór zwalnia i ponownie styka się z poprzednią częścią. W przypadku odnowienia uchwytu otworu lub w razie wyprostu, zgięcia bądź odwiedzenia palców, każdą korektę rejestruje się osobno dla otworu lewego i prawego. Korekt nie liczy się, gdy otwór przesuwa się po głównym elemencie bez ruchu palców lub zmiany pozycji uchwytu dłoni.

Ruchy próbnego kawałka, gdy nie pozostaje on w kontakcie z elementem podającym, również nie są liczone. Czas jedzenia jest rejestrowany dla każdej próby, rozpoczynając od momentu pojawienia się pokarmu i kończąc w chwili, gdy element podający znika w pysku. Jeśli zwierzę przerwie jedzenie, ale nadal trzyma kawałek, czas przerwy jest odejmowany od czasu całkowitego, a próba zostaje pominięta w analizie.

Jeśli w dowolnym momencie jedzenia widok na pauzę zostanie zasłonięty lub jeśli zwierzę rozłamie kawałek, ponieważ krótsze fragmenty zmieniają sposób manipulacji, myszy czasami upuszczają makaron w trakcie jedzenia, a po krótkiej przerwie podnoszą go i wznawiają spożywanie. Może to wynikać z rozproszenia uwagi lub częściowego nasycenia. Jeśli jedzenie zostanie szybko wznowione, nie pomijamy tych prób, lecz odejmujemy czas, w którym kawałki leżały na podłożu, od całkowitego czasu jedzenia.

Pomiary uzyskane z analizy wideo obejmują średnią liczbę korekt na por, na fragment, średni czas spożycia fragmentu oraz tempo wprowadzania korekt. Przyjrzyjmy się teraz kilku nietypowym wzorcom manipulacji. Nietypowe wzorce manipulacji mogą pozwolić na rozróżnienie różnych typów uszkodzeń OUN oraz ujawnić zmiany związane z wiekiem.

Rejestrowanie tych zachowań jest przydatne jako analiza uzupełniająca. Zwierzęta nienaruszone zazwyczaj rozpoczynają jedzenie, umieszczając jedną łapę niżej na makaronie, a drugą w pobliżu pyska. W przypadku POS zazwyczaj przyjmują one takie same pozycje we wszystkich próbach.

W przypadku nietypowego zachowania zwierzę może zamienić pozycje obu kończyn. U zdrowych zwierząt w trakcie jedzenia otwory przemieszczają się w bardziej symetryczne pozycje obok siebie lub z palcami wplecionymi pomiędzy nie, gdy kawałek jest bardzo krótki. Niektóre zwierzęta z uszkodzeniami OUN nie będą w stanie tego zrobić, lecz zamiast tego ustawią bieguny razem w symetrycznym chwycie, gdy kawałki są długie.

Dwiema dodatkowymi nietypowymi zachowaniami u szczurów i myszy są: brak kontaktu z kawałkiem makaronu jednym z otworów przez dłuższy czas podczas jedzenia oraz używanie pyska do przeciągania makaronu przez otwory w celu ich repozycjonowania. Niektóre zachowania, takie jak zgarbiona postawa i upuszczanie makaronu po rozpoczęciu jedzenia, są uznawane za nietypowe dla szczurów, lecz typowe dla myszy. Jednakże częstotliwość upuszczania makaronu u myszy może wzrosnąć po uszkodzeniu OUN, dlatego warto rejestrować częstotliwość tego zjawiska u obu gatunków.

Starsze myszy często wykonują korekty, które nie prowadzą do przesunięcia makaronu. Jest to odnotowywane za każdym razem, gdy korekta wyraźnie nie skutkuje dostrzeżalnym przesunięciem makaronu do pyska. Teraz przedstawimy wyniki testów manipulacyjnych.

Analizy przeprowadzone u szczurów z uszkodzeniami kory sensoryczno-motorycznej wskazują, że zwierzęta wykonują mniej korekt podczas pociągania kończyną przeciwległą do uszkodzenia niż kończyną ipsilateralną. Jednostronne zamknięcie tętnicy środkowej mózgu skutkuje zarówno zmniejszeniem liczby korekt wykonywanych kończyną przeciwległą, jak i wzrostem nietypowych zachowań podczas manipulowania przedmiotem. Analizy wideo u myszy wykazują, że zwierzęta w starszym wieku potrzebują więcej czasu na zjedzenie kawałków makaronu i wykonują więcej korekt, które nie prowadzą do przesunięcia makaronu do pyska, w porównaniu z młodymi dorosłymi myszami.

Właśnie pokazaliśmy, jak kwantyfikować zachowania szczurów i myszy podczas manipulowania makaronem. Podczas wykonywania tej procedury ważne jest, aby pamiętać o sprawdzeniu niezawodności międzyoceniającej, aby upewnić się, że korekty położenia makaronu są prawidłowo identyfikowane. To wszystko.

Dziękujemy za oglądanie i życzymy powodzenia w przeprowadzaniu eksperymentów.