Bir Robotik Manipulandum ile motor Beceri Öğrenme Süreçlerinin İncelenmesi

Robotik bir manipülandum içeren bu ulaşma görevi konusunda fareleri eğitmenin genel amacı, motor beceri öğrenimi ve motor fonksiyon iyileşmesinin altında yatan süreçleri araştırmaktır. Bu yöntem, davranışsal sinirbilim alanındaki, özellikle motor öğrenme ve hafıza oluşumunun altında yatan mekanizmaların yanı sıra beyin hasarı veya felç sonrası işlev kaybı ve geri kazanımı ile ilgili temel soruların yanıtlanmasına yardımcı olabilir. Bu tekniğin temel avantajı, sıçanların eğitiminin ve analizin gerçekleştirilmesinin kolay olması ve diğer geleneksel tek pelet ulaşma görevinden daha objektif olmasıdır.

Ayrıca, robotik manipülandum, kinematiğin daha iyi analiz edilmesini sağlar. Hazırlık olarak, yeni edinilen farelerin onları eğitmeden önce en az bir hafta boyunca yeni ev kafeslerine alışmalarına izin verin. Bu süre zarfında, fareleri düzenli olarak idare edin ve onları eğitim protokolü için kullanılan ödül peletleriyle besleyin.

Eğitim sürecine başlamak için, önce fareleri test kafesine alıştırmak için iki veya üç gün geçirin. İlk görev, fareleri kafes penceresinden küresel tutamağa dokunmaları ve ardından kafesin karşı tarafına geçmeleri ve bir yiyecek ödülü almaları için eğitmektir. İlk olarak, yazılım ayarlarını, tutamak test kafesi penceresinin hemen dışında olacak şekilde ayarlayın.

Şimdi, fareyi eğitim kafesine koyun ve sapın yanında bir pelet tutun. Gerektiği gibi kafese dokunarak farenin dikkatini yönlendirin. Fareyi, kafes penceresinden bağımsız olarak ulaşana ve tutamağa veya yiyecek peletine dokunana kadar bu şekilde tutamağa yönlendirmeye devam edin.

Ardından, hangisi önce gelirse, 100 dokunuş tamamlanana veya 60 dakika geçene kadar oturumu çalıştırın. Arka arkaya iki gün içinde 30 dakika içinde 100 dokunuşu tamamlayana kadar fareyi günlük olarak eğitmeye devam edin. Bu genellikle ilk iki seansta ortaya çıkar.

Bu yeterlilik elde edildikten sonra, doğrudan bir sonraki eğitim paradigmasına geçin. Sıçanlar bu görevde tanımlanan kriterlerden çok daha hızlı performans gösterebilirler, ancak onları aşırı eğitmemek önemlidir, çünkü bu, davranışın aşırı konsolidasyonuna neden olabilir ve davranışın nihai hedefe göre şekillendirilmesini engelleyebilir. Bir sonraki zorluk, farelerin uzanıp kolu çekmenin ara adımını öğrenmeleridir.

Ödül dokunuşu eğitiminde olduğu gibi, nihai hedef eğitimin bir sonraki aşamasına geçmek olduğu için aşırı antrenman yapmamak önemlidir. İlk olarak, yazılım ayarını, robot her denemenin başlangıcında kolu pencereden 18 milimetre uzağa yerleştirecek şekilde ayarlayın. Başarılı bir deneme için sapın kesintisiz olarak en az 10 milimetre çekilmesi gerekir.

Çekme hareketinde herhangi bir yanal kısıtlama yoktur. Ardından, seansları daha önce olduğu gibi 100 deneme veya 60 dakika boyunca sonlarını işaretleyerek gerçekleştirin. Bir sıçan görevi yerine getirmek için yeterince uzağa ulaşamıyorsa, sapın yakınında forsepsli bir pelet tutarak doğru davranışı şekillendirin.

Bir sıçan kolu çekmeye olan ilgisini kaybediyor gibi görünüyorsa, kafese dokunun veya bir pelet dağıtın. Sapı çekmek için yaptığı ilk 20 denemeden farenin pençe tercihini belirleyin. Baskın pençe olarak daha sık kullanılan pençeyi seçin.

Çoğu sıçan güçlü bir tercih gösterecek ve denemelerin en az% 80'inde bir pençe kullanacaktır. Baskın bir pençe not edildiğinde, sapın konumunu bu pençenin lehine olacak şekilde yanal olarak ayarlayın. Kolu pencerenin kenarına hizalayın ve bu fareyle gelecekteki tüm oturumlar için bu konumda tutun.

Sıçan bir plato performansına ulaşana veya görevi art arda iki gün içinde 30 dakika içinde 100 kez gerçekleştirene kadar görevi eğitmeye devam edin. Düz çekmeye geçmeden önce tipik olarak sadece iki seansa ihtiyaç vardır. Eğitimin son aşaması, farelere bir ödül için kolu düz bir şekilde çekmeyi öğretmektir.

Yazılımdaki parametreleri, orta hattan iki milimetreden daha fazla sapan bir çekme hareketi bir başarısızlık olarak kabul edilecek şekilde değiştirin. Her zamanki gibi, her oturum 100 deneme tamamlanana veya 60 dakika geçene kadar çalıştırılmalıdır. Beceri seviyeleri bir platoya ulaşana veya fareler tanımlanmış bir kriteri aşana kadar fareleri bu görevde eğitmeye devam edin.

10 ila 12 haftalık erkek Long-Evans sıçanları kullanılarak, 22 günlük eğitim boyunca üç farklı eğitim tekniği karşılaştırıldı. Her gruba ödül dokunma eğitimi verildi. Sonra parametreler değişti.

Bir grupta, FP, sıçanlar herhangi bir yanal kısıtlama olmaksızın robotun kolunu çekmek için eğitildi. Bir sonraki grup olan SP1'de, sıçanlar, orta hattan iki milimetreden fazla sapmadan kolu çekmek için eğitildi, ancak herhangi bir serbest çekme eğitimi seansı verilmedi. Son grup olan SP2'de, sıçanlar tam olarak iki serbest çekme eğitimi seansı aldı ve ardından düz çekme eğitimine geçti.

SP2 için daha da önemlisi, tutamağın pencerenin bir kenarına yakın bir yerde hizalı tutulması, daha zorlu bir görevle sonuçlandı. Bu durum, robotun operatör tarafından kafese tutarlı bir şekilde hizalanmaması durumunda kazayla ortaya çıkabilir. Muhtemelen bu ek zorluk nedeniyle, SP1 sıçanları için görev başarı oranı, SP2 sıçanlarına göre daha erken durağanlaştı.

Seanslar boyunca, ilk seanstan son seansa kadar kol hareketi gelişti. Gösterilen veriler, SP2 grubundan bir temsili sıçana aittir. Benzer şekilde, çekme hızı ilk seanstan son seansa kadar daha düzenli hale geldi ve bu da daha kararlı bir hareketin öğrenildiğini gösteriyor.

Bu veriler aynı zamanda temsili bir SP2 sıçanından alınmıştır. Bu videoyu izledikten sonra, otomatik bir vasıflı erişim görevinin nasıl gerçekleştirileceğini ve sonuçlarınızı etkileyebilecek faktörleri iyi bir şekilde anlamış olmalısınız. Gösterdiğimiz gibi, eğitim modelindeki küçük değişiklikler hayvan performansını etkileyecektir.

Bu nedenle, bu prosedürü denerken, tutamak konumu gibi tüm koşulları her hayvan için tutarlı tutmak önemlidir.