Kriss Franklin, Amanda Pollard and Justine Shaffer assisted in animal training and data collection. Sarah Freeman and Alisa Ivanova contributed to data analysis. This study is supported by WVU School of Medicine Start-Up, NIH/NIGMS U54GM104942, and NIH CoBRE P20GM109098.

Die folgende Trainingsparadigma verwendet die Analyse von Phaseneinstellungen des durchschnittlichen erwachsenen Sprague-Dawley-Ratte. Bitte stellen Sie sicher, dass die hier beschriebene Protokoll ist in Übereinstimmung mit Ihren Institutional Animal Care-Richtlinien. Alle Verfahren in dieser Studie wurden in Übereinstimmung mit der Institutional Animal Care und Verwenden Committee (IACUC) und Büro für Laboratory Animal Welfare (OLAW) an der West Virginia University School of Medicine durchgeführt und hält sich an die National Institutes of Health Richtlinien für den Einsatz von Versuchs Tiere. 1. Geräte-Setup <ol><li> Konstruieren Sie die asymmetrische Gehweg als Open-Top-Kunststoff-Box mit Alu-verspannt unterstützt an jeder Ecke messen 155 cm x 104 cm (Abbildung 1). Brace die oberen Kanten der Box mit Aluminiumstangen auf beiden Seiten gerillt, um für alternative PEG-Anlage zu ermöglichen, entlang des Umfangs der Box, so dass jeder aufeinanderfolgenden Zapfen auf der gleichen Seite definiert die Schrittlänge. </li&gt; <li> Legen Sie eine 20 cm x 20 cm-Plattform an jeder Ecke (vier insgesamt) Trennen der auf jeder Seite dargestellt Bedingungen. Dieser Abstand sollte ausreichend sein für die Aufnahme von dem Abstand von einer einzigen Ratte Schritt überfahren werden kann. <ol><li> Verwenden Zapfen aus Aluminium mit den Abmessungen 20 cm x 1 cm x 0,5 cm. Biegen Sie den oberen Rand jeder Zapfen 2,5 cm von der Spitze, um einen Fuß Vermittlungsplattform zu erzeugen. </li><li> Sichern Sie sich die Zapfen auf die Rillenschienen mit Schiebetüren in Klammern durch bearbeitete Löcher im gleichen Abstand, um sicherzustellen, Ebene horizontale Aufstellung. Stellen Sie Positionen mit einem Schraubendreher und ein Lineal. Verwenden Sie eine 1 cm Zapfenbreite, die in etwa dem durchschnittlichen Rattenpfote Größe entspricht; Verdünner oder breitere Heringe sind entweder unbequem oder erhöhen die Fußplazierung Variabilität. </li></ol></li><li> Bearbeiten Sie die PEG-Anlage auf jeder Seite auf eine der drei präzise Schritt Herausforderung Bedingungen zu produzieren. <ol><li> Erzeugen eine symmetrische Bewegungsaufgabe mit einem 15 cm Schrittlänge (SL15), indem Sie den linken inter-Schrittlänge (l ISL) und rechts interSchrittLänge (r ISL) auf die Hälfte der Schrittlänge (7,5 cm). </li><li> Impose einen zusätzlichen symmetrischen Bedingung (SL12), indem Sie l und r ISL ISL Längen bis 6,0 cm. </li><li> Produzieren die asymmetrische Aufgaben, indem der Abstand zwischen Zapfen an der linken und der rechten Seite, der sogenannten Inter-Schrittlänge. Um das Motorsystem asymmetrisch herauszufordern, ändern Sie die ISL l und r ISL um 20% auf kurzen inter-Schrittlängen entweder auf der linken Seite (L6R9 Zustand) oder rechts (L9R6) Seiten verhängen. 1,5 cm Störungen auferlegen l ISL von 6 cm und r ISL von 9 cm für den L6R9 Bedingung oder ein L ISL von 9 cm und einer r ISL von 6 cm für den Zustand L9R6 </li></ol></li><li> Für Ratten, halten Sie die Schrittlänge für alle Bedingungen mit Ausnahme SL12 bei einer bevorzugten 15 cm. </li><li> Der Einfachheit halber wird ein asymmetrisches Zustand begünstigen die linke oder die r weisen Sie jeder langen Seite der Gehwegight Seite des Themas, während die Reservierung der beiden kurzen Seiten des symmetrischen Steuer Zustand. </li><li> Einrichten einer Hochauflösungskamera mit einer Abtastrate von mindestens 60 Hz, so dass die Platzierung der Schenkel an Haken frei ist, mit der Kamera senkrecht zum Steg mit dem Blickfeld, die etwa 7 Stufen zeigt. Der erste und der letzte Schritt in der Nähe Plattformen werden ignoriert. </li></ol> 2. Training am Gerät <ol><li> Bitte verwenden Sie Standard-Schulungsressourcen, z. B. NIH Ausbildung in grundlegenden Biomethodology für Laborratten, um mit allgemeinen Verhaltenstraining von Nagetieren vertraut zu machen. </li><li> Am Anfang der Ausbildung, zu akklimatisieren Themen, indem und belohnte sie auf dem 20 x 20 cm Plattform für mindestens 5 min. Dann führen die Tiere über eine PEG-Anordnung mit einem 1 cm inter-Schrittlänge auf die nächste Plattform durch die Präsentation einer Futterbelohnung. Belohnen Tieren verbal und mit Streichelzoo für das Erreichen der Plattform. </li><li> After 5 Trainingsläufe, Raum die Zapfen eine zusätzliche 1-2 cm auseinander und führen Sie die nächsten 5 Trainingsläufe. Die Anzahl der Wiederholungen hier aufgeführt ist ausreichend, um statistisch geeignete Probengröße zu produzieren (20 - 35 Stufen). <ol><li> Wenn das Tier übernimmt die Aufgabe, langsamer durch Konsistenz der Schritt (kein Halten) und Körperhaltung (zurück gewölbt) beurteilt, dann konzentrieren Ausbildung über den Ausbau dieser Fähigkeiten an den kurzen Schrittlängen (S12) vor der Wiederaufnahme Training auf den langen Schritten ( S15) schließlich nähert sich der gewünschte Schrittlänge. </li><li> Wenn der neue Abstand induziert Angst oder Unbehagen mit der Aufgabe, stellen Sie die Zapfen auf die vorherige Einstellung und wiederholen Sie das Training Paradigma. </li><li> Fahren Sie mit diesem Training, bis die entsprechenden inter-Schrittlängen sind für die vier Bedingungen und Bewegungsnormen eingehalten werden erreicht. Unserer Erfahrung nach reagieren die Ratten auch Gesangs Ermutigung als Hinweise für die Einleitung eines Prozesses. Die Tests können an demselben Tag durchgeführt, wie Ausbildung vorgesehen seindie Themen sind motiviert, um die Aufgabe zu erfüllen. Hinweis: Die Bewegungs Standards sind wie folgt: Gehen ist konsistent und nicht stoppt oder Fehltritte zu beteiligen; Kopf-Wippen ist minimal; der Rücken ist gewölbt und der Schwanz wird während der Fortbewegung angehoben; jedes Glied ist eindeutig von einer orthogonalen Ansicht des Weges beim Einsetzen sichtbar und Versatz der Standphase. Dieser Auswahlprozess ist wichtig, da die vorliegende Studie konzentriert sich nur auf Fuß, anstatt anderen Gaiting Verhalten. </li></ol></li></ol> 3. Prüfung und Datenanalyse <ol><li> Versuchstiere auf S12, S15, L9R6 und L6R9 Aufgaben mit randomisierten Session-Design (in Abschnitt 1.3 beschrieben). Benutzen Sie Pausen, um die Anpassung innerhalb einer Aufgabe zu vermeiden. </li><li> Nehmen Sitzungen mit High-Definition-Kamera mit einer Abtastrate von mindestens 60 Hz. Import Videoaufnahmen ohne erneute Probenahme in Videobearbeitungssoftware und wählen Sie nur die Fuß-Kämpfe für die weitere Analyse. </li><li> Mark Onsets und Offsets der kinematischen Phasenin Video-Aufnahmen aus jedem Thema. </li><li> Hier verwenden Sie die benutzerdefinierte Software namens Videoa in Matlab geschrieben, um die Zeit der Haltung Ausbruch manuell identifizieren und Offset für jede Extremität auf einer Frame-by-Frame-Basis, wo Haltung Einsetzen wird durch den Verlust der Bewegungsunschärfe mit dem Schenkel Platzierung auf einhergeht ein Zapfen oder Haltung versetzt sind, beim Einsetzen der Schenkel Abheben auftritt, wird durch den ersten Nachweis einer Bewegungsunschärfe, angegeben. </li><li> Berechnen Sie die Dauer der Schwungphase als die übrigen zwischen zwei aufeinander folgenden kinematischen Haltung Onsets Zeit. Schließen jede Verhalten nicht mit oberirdischen quadrupedal Fuß konsistente, z. B. beim Gang über ein Doppelschwungphase (beide Vorderbeine oder Hinterbeine über dem Boden), vom Verfahren analysiert. </li><li> Zeichnen Sie die Dauer jeder Phase in Abhängigkeit von dem entsprechenden Schritt Zyklusdauer. Erfassen Sie die Beziehung mit dem linearen Regressionsmodells (Tphase = B1 + B2 * Tc) für jede Extremität, wobei Tc Zyklusdauer erhalten wird, ist Tphase either Te Streckbezogene Haltung oder Tf, die die Beugebezogenen Schwung ist und B1 und B2 empirische Konstanten (Offset und Steigung) des Regressionsmodells. Anmerkung: Die Steigung (B2) den Betrag der Änderung der Phasendauer mit der Änderung in der Geschwindigkeit der Fortbewegung. </li><li> Verwenden der Gleichungen 1 und 2 (2C) für jeden Schenkel eine Asymmetrie Index zu berechnen (AI). Beide Gleichungen haben die gleiche Form einer einfachen Verhältnis, das die Differenz der beiden Werte zu ihrer Summe normalisiert. <ol><li> Unter Verwendung von Gleichung 1, die Berechnung der horizontalen Differenz (AI h), die den Unterschied zwischen Hängen Haltung Modulations linken (L) und rechten (r) Glieder verwendet. In ähnlicher Weise berechnet die vertikale Asymmetrie (AI v) mit den Pisten von vorne / anterioren (a) und zurück / posterior (p) Glieder. Das Ergebnis der Anwendung dieser beiden Gleichungen ist die Datenmenge von 4 xy Punkte entsprechend 1) forelimb Asymmetrie &lt;em&gt; AAI h; 2) Hinterlauf Asymmetrie pAI h; 3) nach links Vorderbein-Hinterlauf Asymmetrie, Lai v; 4) rechte Vorderbein-Hinterlauf Asymmetrie Rai v. </li><li> Plotten diese Werte als Patch (2B) für die visuelle Darstellung der Asymmetrie in allen Gliedern. </li></ol></li><li> Berechnen Diagonalität Indizes (DI), um diagonale Kopplung zwischen Parameter einer Vorderbein und seine kontralaterale Hinterlauf (Gleichung 3, 2C) zu beurteilen. </li><li> Testen Sie die DI sowie den Unterschied von vier KIs zwischen Bedingungen entgegen Asymmetrie (ΔAI = | AIL9R6 - AIL6R9 |) auf statistische Signifikanz unter Verwendung einer Einweg-ANOVA mit post-hoc-Vergleich von mittels Analyse 19 </li></ol>

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The authors have nothing to disclose.

The rationale for this study was to develop a behavioral task that quantitatively assesses the changes in precise control of asymmetric locomotor behaviors. The existence of the spinal CPG has been functionally demonstrated for some time20, but the anatomical and functional characteristics that describe its mechanism as well as its modulatory inputs from descending or sensory feedback pathways have not been characterized until the past decade6,21,22. The current consensus is that the intrinsic spina...

Nach Schlaganfall Morbidität in der überlebenden Bevölkerung enthält grobmotorischen Beeinträchtigungen, die eine Herausforderung für die quantitative Auswertung in beiden Menschen darstellen Post Schlaganfall und Tiermodellen von neurologischen Beeinträchtigungen 1. In der klinischen Einstellung werden diese motorischen Beeinträchtigungen mit subjektiven Kriterien, die mehr empfindlich gegen starke anstatt moderate Wertminderung von der Mehrheit der Patienten zeigten gemessen. In ähnlicher Weise sind solche subjektiven Einschätzungen der posttrauma motorisches Verhalten bei Tieren gemeinsam, z. B. das Basso, Beattie, und Bresnahan (BBB) ​​Bewegungsskala Methode 2,3. Während diese subjektiven Bewertungsmethoden Übersetzung zwischen Gangrehabilitation Studien in Vierbeiner Tiermodellen und Menschen zu helfen, werden die Details der motorische Defizite mit Aktivität aus getrennten Muskelgruppen verbunden sind, nicht beurteilt. Darüber hinaus ist die Bewertung der Kraft kortikalen Beitrag zur Fortbewegung, wie die mutmaßlichen Täter von Kraftdefizit Apoplexie,kann nur erhalten indirekt auch mit den meisten neuen automatisierten quantitativen Methoden 4,5 werden, da sie auf offenem Feld oder lineare Fuß Aufgaben verlassen. Diese Aufgaben erfordern nicht kortikalen Beitrag und kann von den neuronalen Mechanismen des Rückenmarks, das heißt der zentralen Mustergenerator (CPG) Netzwerk, das in den meisten Tiermodellen von Nervenschäden verschont wird, beispielsweise spinalisierten Tiere 6 durchgeführt werden. -. 8 . Wesentliche kortikalen Beitrag zu diesen Rückenmechanismen wurde experimentell in Aufgaben, die erwarteten Haltungsanpassungen 9 und 10 erreichen, sowie präzise Schritt 10 erfordern in Verbindung gebracht. Darüber hinaus ist den meisten neurologischen Schäden asymmetrische; bewirkt zum Beispiel Schlaganfall hemiparesis dh Schwäche auf einer Seite des Körpers, die in asymmetrischer Gang 11 ergibt. - 14. Die Asymmetrie der hemiplegischen Gangart wird durch asymmetrische spatiotempor hergestelltal Muskelaktivierung am deutlichsten in der Verkürzung des Extensor-assoziierten Standphase und der Verlängerung des Flexor-assoziierten Schwungphase des Schrittzyklus auf der paralytischen Seiten 15,16 manifestiert. Dieser Trend hat sich noch nicht in einer Reihe von Bewegungsgeschwindigkeiten bei gesunden oder paretischen Tieren erforscht. In der aktuellen Studie, verwendeten wir die Analyse von Phasendauer Merkmale 17, die die Beziehung zwischen der Dauer der Schaukel oder Standphase als Funktion der Zyklusdauer in jedem Schritt beschreibt. Das erhaltene lineare Regressionsmodell wurde dann weiter mit einer Analyse der Asymmetrie in allen Gliedern beschrieben. Berichten wir eine neuartige kostengünstige Methode zur Bestimmung der Aktivität von absteigend kortikalen Eingänge im Motorsystem Vierfüßlers Tiere auf der Grundlage eines präzisen Bewegungsschritt Aufgabe. Diese Aufgabe wird entworfen, um die Motorkortex durch die Einführung Anforderungen an Fußplazierung über einen natürlichen Bereich von Gehgeschwindigkeiten herauszufordern. Außerdem, Fuß-Platzierung Anforderungen werden manipuliert, um den linken oder rechten Seite des Motorsystems bevorzugt herauszufordern. In einer ähnlichen Bewegungsaufgabe, Metz &amp; Whishaw (2009) untersuchte die Ausfallraten, die Anzahl der verpassten Schritte auf unregelmäßige Sprosse Gehweg, bei Ratten. Unsere Methode ist komplementär zu dieser früheren Studie, und es beschreibt die Qualität der Phasensteuerung in &quot;erfolgreichen&quot; Schritte 18.

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			<td height="20" style="height:20px;width:361px;">MATLAB&#174; R2013a</td>
			<td style="width:107px;">MathWorks</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td style="width:420px;">Design platform for custom videoa video annotation software</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Sony HDR-CX380/B High Definition Handycam</td>
			<td style="width:107px;">Sony</td>
			<td>27-HDRCX330/B</td>
			<td>Video acquisition device.</td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;">Jif Creamy Peanut Butter - Gluten Free 454 g</td>
			<td style="width:107px;">J.M. Smucker Company</td>
			<td>NA</td>
			<td>Food reward stimulus.</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:361px;">Sucrose Tablet - Chocolate 1800 g</td>
			<td style="width:107px;">TestDiet</td>
			<td>1811256</td>
			<td>Food reward stimulus.</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:361px;">Manzanita Wood Gnawing Sticks</td>
			<td style="width:107px;">BioServe</td>
			<td>W0016</td>
			<td>For presentation of food reward stimulus.</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

asymmetric walkway: a novel behavioral assay for studying asymmetric locomotion

Verhaltenstests werden gewöhnlich für die Beurteilung der sensomotorischen Beeinträchtigung des zentralen Nervensystems (ZNS) verwendet. Die raffiniertesten Methoden zur Quantifizierung Bewegungsdefizite bei Nagetieren soll Minute Störungen unbeschränkte Gangoberirdisch zu messen (z. B. Hand BBB-Score oder automatisierte CatWalk). Jedoch kortikalen Eingänge für die Erzeugung von Grund Beförderung auf dem Rücken zentralen Mustergenerator (CPG) hergestellt erforderlich. So ungezwungen Walking Aufgaben testen Bewegungsdefizite aufgrund von Motor kortikalen Wertminderung nur indirekt. In dieser Studie, schlagen wir eine neue, präzise Fuß-Platzierung Bewegungs Aufgabe, die kortikale Eingänge zum Rücken CPG wertet. Eine instrumentierte peg-Weg wurde verwendet, um symmetrische und asymmetrische Bewegungsaufgaben imitiert lateralisiert Bewegungsdefizite zu verhängen. Wir zeigen, dass Verschiebungen von äquidistanten interSchrittLängen von 20% produzieren Veränderungen in den Vorderbein Standphase Eigenschaften während der Fortbewegung mit prefirrte Schrittlänge. Außerdem schlagen wir vor, dass die asymmetrische Gehweg erlaubt Messungen der Verhaltensergebnisse durch kortikale Steuersignale erzeugt. Diese Maßnahmen sind für die Beurteilung der Wertminderung nach dem kortikalen Schäden relevant.

Abbildung 2 zeigt die Analyse der Asymmetrie in den Bewegungsaufgaben für einen einzigen Vertreter unterliegen. (- 400 g, 3 250), wurden die Werte für alle Bedingungen unter Verwendung von Gleichung 1 und 2 von allen Probanden individuell (Abbildung 2) und von zusammengesetzten Daten von 8 weiblichen Sprague-Dawley-Ratten ermittelt. Im Allgemeinen ist die Modulation der Vordergliedmaße Standphase war weniger für die Seite, auf die di...

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Asymmetric Walkway: A Novel Behavioral Assay for Studying Asymmetric Locomotion

Here, we present a protocol to quantify precise stepping in rodents. Cortical and the spinal central pattern generator signals are required for precise foot-placement during obstructed locomotion. We report here the novel constrained walking task that directly examines precise stepping behavior.

Asymmetrische Walkway: Roman Behavioral Assay zur Untersuchung Asymmetrische Locomotion

Behavioral assays are commonly used for the assessment of sensorimotor impairment in the central nervous system (CNS). The most sophisticated methods for ...

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Research

JoVE Journal

Behavior

8.7K Aufrufe.  West Virginia University School of Medicine. Here, we present a protocol to quantify precise stepping in rodents. Cortical and the spinal central pattern generator signals are required for precise foot-placement during obstructed locomotion. We report here the novel constrained walking task that directly examines precise stepping behavior.

Serie: Asymmetric Walkway: A Novel Behavioral Assay for Studying Asymmetric Locomotion

Behavioral Phenotyping of Murine Disease Models with the Integrated Behavioral Station (INBEST)

Due to rapid advances in genetic engineering, small rodents have become the preferred subjects in many disciplines of biomedical research. In studies of chronic CNS disorders, there is an increasing demand for murine models with high validity at the behavioral level. However, multiple pathogenic mechanisms and complex functional deficits often impose challenges to reliably measure and interpret behavior of chronically sick mice. Therefore, the assessment of peripheral pathology and a behavioral profile at several time points using a battery of tests are required. Video-tracking, behavioral spectroscopy, and remote acquisition of physiological measures are emerging technologies that allow for comprehensive, accurate, and unbiased behavioral analysis in a home-base-like setting. This report describes a refined phenotyping protocol, which includes a custom-made monitoring apparatus (Integrated Behavioral Station, INBEST) that focuses on prolonged measurements of basic functional outputs, such as spontaneous activity, food/water intake and motivated behavior in a relatively stress-free environment. Technical and conceptual improvements in INBEST design may further promote reproducibility and standardization of behavioral studies.

Behavioral Phenotyping of Murine Disease Models with the Integrated Behavioral Station INBEST

Prolonged and comprehensive monitoring of mice in a home-cage environment provides a deeper understanding of aberrant behavior in murine models of brain diseases. This paper describes the Integrated Behavioral Station (INBEST) as the key component of contemporary behavioral analysis.

Behavioral Phänotypisierung von murinen Krankheitsmodelle mit dem Integrated Behavioral Station (INBEST)

Due to rapid advances in genetic engineering, small rodents have become the preferred subjects in many disciplines of biomedical research. In studies of ...

Forschung

Verhalten

A Procedure to Observe Context-induced Renewal of Pavlovian-conditioned Alcohol-seeking Behavior in Rats

Environmental contexts in which drugs of abuse are consumed can trigger craving, a subjective Pavlovian-conditioned response that can facilitate drug-seeking behavior and prompt relapse in abstinent drug users. We have developed a procedure to study the behavioral and neural processes that mediate the impact of context on alcohol-seeking behavior in rats. Following acclimation to the taste and pharmacological effects of 15% ethanol in the home cage, male Long-Evans rats receive Pavlovian discrimination training (PDT) in conditioning chambers. In each daily (Mon-Fri) PDT session, 16 trials each of two different 10 sec auditory conditioned stimuli occur. During one stimulus, the CS+, 0.2 ml of 15% ethanol is delivered into a fluid port for oral consumption. The second stimulus, the CS-, is not paired with ethanol. Across sessions, entries into the fluid port during the CS+ increase, whereas entries during the CS- stabilize at a lower level, indicating that a predictive association between the CS+ and ethanol is acquired. During PDT each chamber is equipped with a specific configuration of visual, olfactory and tactile contextual stimuli. Following PDT, extinction training is conducted in the same chamber that is now equipped with a different configuration of contextual stimuli. The CS+ and CS- are presented as before, but ethanol is withheld, which causes a gradual decline in port entries during the CS+. At test, rats are placed back into the PDT context and presented with the CS+ and CS- as before, but without ethanol. This manipulation triggers a robust and selective increase in the number of port entries made during the alcohol predictive CS+, with no change in responding during the CS-. This effect, referred to as context-induced renewal, illustrates the powerful capacity of contexts associated with alcohol consumption to stimulate alcohol-seeking behavior in response to Pavlovian alcohol cues.

A procedure to study the capacity of an alcohol associated environmental context to trigger the renewal of alcohol-seeking behavior in rats is described.

Eine Vorgehensweise, um Context-induzierte Erneuerung der Pawlowschen Anlage Alkoholsucht bei Ratten Verhalten beobachten

Environmental contexts in which drugs of abuse are consumed can trigger craving, a subjective Pavlovian-conditioned response that can facilitate ...

Performing Behavioral Tasks in Subjects with Intracranial Electrodes

Patients having stereo-electroencephalography (SEEG) electrode, subdural grid or depth electrode implants have a multitude of electrodes implanted in different areas of their brain for the localization of their seizure focus and eloquent areas. After implantation, the patient must remain in the hospital until the pathological area of brain is found and possibly resected. During this time, these patients offer a unique opportunity to the research community because any number of behavioral paradigms can be performed to uncover the neural correlates that guide behavior. Here we present a method for recording brain activity from intracranial implants as subjects perform a behavioral task designed to assess decision-making and reward encoding. All electrophysiological data from the intracranial electrodes are recorded during the behavioral task, allowing for the examination of the many brain areas involved in a single function at time scales relevant to behavior. Moreover, and unlike animal studies, human patients can learn a wide variety of behavioral tasks quickly, allowing for the ability to perform more than one task in the same subject or for performing controls. Despite the many advantages of this technique for understanding human brain function, there are also methodological limitations that we discuss, including environmental factors, analgesic effects, time constraints and recordings from diseased tissue. This method may be easily implemented by any institution that performs intracranial assessments; providing the opportunity to directly examine human brain function during behavior.

Patients implanted with intracranial electrodes provide a unique opportunity to record neurological data from multiple areas of the brain while the patient performs behavioral tasks. Here, we present a method of recording from implanted patients that can be reproducible at other institutions with access to this patient population.

Darstellende Behavioral Aufgaben bei Patienten mit Hirnelektroden

Patients having stereo-electroencephalography (SEEG) electrode, subdural grid or depth electrode implants have a multitude of electrodes implanted in ...

Combined Shuttle-Box Training with Electrophysiological Cortex Recording and Stimulation as a Tool to Study Perception and Learning

Shuttle-box avoidance learning is a well-established method in behavioral neuroscience and experimental setups were traditionally custom-made; the necessary equipment is now available by several commercial companies. This protocol provides a detailed description of a two-way shuttle-box avoidance learning paradigm in rodents (here Mongolian gerbils; Meriones unguiculatus) in combination with site-specific electrical intracortical microstimulation (ICMS) and simultaneous chronical electrophysiological in vivo recordings. The detailed protocol is applicable to study multiple aspects of learning behavior and perception in different rodent species.
Site-specific ICMS of auditory cortical circuits as conditioned stimuli here is used as a tool to test the perceptual relevance of specific afferent, efferent and intracortical connections. Distinct activation patterns can be evoked by using different stimulation electrode arrays for local, layer-dependent ICMS or distant ICMS sites. Utilizing behavioral signal detection analysis it can be determined which stimulation strategy is most effective for eliciting a behaviorally detectable and salient signal. Further, parallel multichannel-recordings using different electrode designs (surface electrodes, depth electrodes, etc.) allow for investigating neuronal observables over the time course of such learning processes. It will be discussed how changes of the behavioral design can increase the cognitive complexity (e.g. detection, discrimination, reversal learning).

Shuttle-box avoidance learning is well-established in behavioral neuroscience. This protocol describes how shuttle-box learning in rodents can be combined with site-specific electrical intracortical microstimulation (ICMS) and simultaneous chronical in vivo recordings as a tool to study multiple aspects of learning and perception.

Kombinierte Shuttle-Box-Training mit Elektrophysiologische Cortex Ableitung und Stimulation als ein Instrument zur Wahrnehmung und Lernen Studie

Shuttle-box avoidance learning is a well-established method in behavioral neuroscience and experimental setups were traditionally custom-made; the ...

Novel Object Exploration as a Potential Assay for Higher Order Repetitive Behaviors in Mice

Restricted, repetitive behaviors (RRBs) are a core feature of autism spectrum disorder (ASD) and disrupt the lives of affected individuals. RRBs are commonly split into lower-order and higher-order components, with lower order RRBs consisting of motor stereotypies and higher order RRBs consisting of perseverative and sequencing behaviors. Higher order RRBs are challenging to model in mice. Current assays for RRBs in mice focus primarily on the lower order components, making basic biomedical research into potential treatments or interventions for higher-order RRBs difficult. Here we describe a new assay, novel object exploration. This assay uses a basic open-field arena with four novel objects placed around the perimeter. The test mouse is allowed to freely explore the arena and the order in which the mouse investigates the novel objects is recorded. From these data, patterned sequences of exploration can be identified, as can the most preferred object for each mouse. The representative data shared here and past results using the novel object exploration assay illustrate that inbred mouse strains do demonstrate different behavior in this assay and that strains with elevated lower order RRBs also show elevated patterned behavior. As such, the novel object exploration assay appears to possess good face validity for higher order RRBs in humans and may be a valuable assay for future studies investigating novel therapeutics for ASD.

Higher order restricted, repetitive behaviors (RRBs) disrupt the lives of affected individuals. These behaviors are challenging to model in rodents, making basic biomedical research into potential treatments or interventions for RRBs difficult. Here we describe novel object exploration as a potential assay for higher order RRBs in mice.

Novel Object Exploration als Potential Assay für höherer Ordnung Repetitive Verhalten bei Mäusen

Restricted, repetitive behaviors (RRBs) are a core feature of autism spectrum disorder (ASD) and disrupt the lives of affected individuals.  RRBs are ...

The Rodent Psychomotor Vigilance Test (rPVT): A Method for Assessing Neurobehavioral Performance in Rats and Mice

The human Psychomotor Vigilance Test (PVT) is a widely used procedure for measuring changes in fatigue and sustained attention. The present article describes a rodent version of the PVT&#8212;termed the &#34;rPVT&#34;&#8212;that measures similar aspects of attention (i.e., performance accuracy, motor speed, premature responding, and lapses in attention). Data are presented that demonstrate both the short- and long-term usefulness of the rPVT when employed with laboratory rats. Rats easily learn the rPVT, and learning to perform the basic procedure takes less than two weeks of training. Once acquired, rat performances in the rPVT show a high degree of similarity to these same performance measures in the human PVT, including similarities in, lapses in attention, reaction times, vigilance decrements across session time (i.e., the human &#34;time-on-task&#34; effects), and the response-stimulus interval (RSI) effect described for humans. Thus the rPVT can be an extremely valuable tool for assessing the effects of a wide range of variables on sustained attention quite similar to human PVT performances, and thus can be useful for developing novel treatments for neurobehavioral dysfunctions.

The Rodent Psychomotor Vigilance Test rPVT: A Method for Assessing Neurobehavioral Performance in Rats and Mice

A rat version of the human Psychomotor Vigilance Test (PVT) is described that measures aspects of attention similar to those measured with the human PVT, including aspects of human vigilance such as performance accuracy, motor speed, premature responding, and lapses in attention.

Das Nagetier Psychomotorik Vigilance Test (rPVT): Eine Methode zur Beurteilung der Neuropsychologische Leistung bei Ratten und Mäusen

The human Psychomotor Vigilance Test (PVT) is a widely used procedure for measuring changes in fatigue and sustained attention. The present article ...

Battery of Behavioral Tests Assessing General Locomotion, Muscular Strength, and Coordination in Mice

Behavioral testing is used in pre-clinical trials to assess the phenotypic effects and outcomes that a particular disease or treatment has on the animal&#39;s wellbeing and health. There are numerous behavioral tests that may be applied. We selected a test for general locomotion, the open field test (OFT); a test for muscular strength, the mesh test (MT); and a test for coordination, the rotarod test (RR). Testing can be accomplished on a weekly or monthly basis. As a test for general locomotion, the OFT works by objectively monitoring movement parameters while the mouse is in an open field apparatus. The field is generally a 2&#39; x 2&#39; box, and the movements are recorded through laser sensing or through video capture. The mouse is placed in the center of the open field and allowed to move freely for the test. The MT uses the latency for a mouse to fall off an inverted screen as a measure of muscular strength. A mouse is placed on a screen, which is inverted over a clear box, and is timed for their latency to fall. Three trials are performed, with the best of the three trials scored for that day. A score of 60 s is the maximum time a mouse is left inverted. Mice are given a 5-min rest period between mesh test trials. Lastly, an accelerated protocol on the RR assesses motor coordination and endurance. During a trial, a mouse walks on a rotating rod as it increases in speed from 4 rpm to 40 rpm over 5 min. The trial ends when the mouse touches the magnetized pressure sensor upon falling. Each mouse undergoes three trials, and the best trial is scored for that day. This combined behavioral data allows for the global assessment of mobility, coordination, strength, and movement of the test animals. At least two out of the three behavioral testing measures must show improvement for an animal to qualify as having overall improved motor function.

Behavioral testing is used in pre-clinical trials to assess the phenotypic effects of a disease or treatment on an animal's wellbeing. In order to globally assess motor functioning, we selected tests for general locomotion, muscular strength, and coordination: the open field test, the mesh test, and the rotarod test, respectively.

Batterie des Verhaltens testet Beurteilung der allgemeinen Fortbewegung, Muskelkraft und Koordination bei Mäusen

Behavioral testing is used in pre-clinical trials to assess the phenotypic effects and outcomes that a particular disease or treatment has on the ...

A Wireless, Bidirectional Interface for In Vivo Recording and Stimulation of Neural Activity in Freely Behaving Rats

In vivo electrophysiology is a powerful technique to investigate the relationship between brain activity and behavior at a millisecond and micrometer scale. However, current methods mostly rely on tethered cable recordings or only use unidirectional systems, allowing either recording or stimulation of neural activity, but not at the same time or same target. Here, a new wireless, bidirectional device for simultaneous multichannel recording and stimulation of neural activity in freely behaving rats is described. The system operates through a single portable head stage that both transmits recorded activity and can be targeted in real-time for brain stimulation using a telemetry-based multichannel software. The head stage is equipped with a preamplifier and a rechargeable battery, allowing stable long-term recordings or stimulation for up to 1 h. Importantly, the head stage is compact, weighs 12 g (including battery) and thus has minimal impact on the animal&#180;s behavioral repertoire, making the method applicable to a broad set of behavioral tasks. Moreover, the method has the major advantage that the effect of brain stimulation on neural activity and behavior can be measured simultaneously, providing a tool to assess the causal relationships between specific brain activation patterns and behavior. This feature makes the method particularly valuable for the field of deep brain stimulation, allowing precise assessment, monitoring, and adjustment of stimulation parameters during long-term behavioral experiments. The applicability of the system has been validated using the inferior colliculus as a model structure.

A Wireless, Bidirectional Interface for In Vivo Recording and Stimulation of Neural Activity in Freely Behaving Rats

A wireless, bidirectional system for multi-channel neural recordings and stimulation in freely behaving rats is introduced. The system is light and compact, thus having minimal impact on the animal&#180;s behavioral repertoire. Moreover, this bidirectional system provides a sophisticated tool to assess causal relationships between brain activation patterns and behavior.

Ein kabelloses, bidirektionale Schnittstelle für In Vivo Aufnahme und Stimulation der neuronalen Aktivität in Ratten frei Verhalten

In vivo electrophysiology is a powerful technique to investigate the relationship between brain activity and behavior at a millisecond and micrometer ...

A Behavioral Assay for Investigating the Role of Spatial Memory During Instinctive Defense in Mice

Evolution has selected a repertoire of defensive behaviors that are essential for survival across all animal species. These behaviors are often stereotyped actions elicited in response to innately aversive sensory stimuli, but their success requires enough flexibility for adapting to different spatial environments, which can change rapidly. Here, we describe a behavioral assay to evaluate the influence of learned spatial knowledge on defensive behaviors in mice. We have adapted the widely used Barnes maze spatial memory assay to investigate how mice navigate to a shelter during escape responses to innately aversive sensory stimuli in a novel environment, and how they adapt to acute changes in the environment. This new assay is an ethological paradigm that does not require training and exploits the natural exploration patterns and navigation strategies in mice. We propose that the set of protocols described here are a powerful means of studying goal-directed behaviors and stimulus-triggered navigation, which should be of interest to both the fields of instinctive behaviors and spatial memory.

This protocol describes a behavioral assay, based on the Barnes maze test, to study how instinctive defensive actions are modified by the knowledge of spatial environment.

Ein Verhaltens-Assay für die Untersuchung der Rolle des räumlichen Gedächtnisses während der instinktiven Verteidigung bei Mäusen

Evolution has selected a repertoire of defensive behaviors that are essential for survival across all animal species. These behaviors are often ...

Automated, Long-term Behavioral Assay for Cognitive Functions in Multiple Genetic Models of Alzheimer's Disease, Using IntelliCage

Multiple factors&#8212;such as aging and genes&#8212;are frequently associated with cognitive decline. Genetically modified mouse models of cognitive decline, such as Alzheimer&#39;s disease (AD), have become a promising tool to elucidate the underlying mechanisms and promote the therapeutic advances. An important step is the validation and characterization of expected behavioral abnormality in the models, in the case of AD, cognitive decline. The long-term behavioral investigations of laboratory animals to study the effect of aging demand substantial efforts from researchers. The IntelliCage system is a high-throughput and cost-effective test battery for mice that eliminates the need for daily human handling. Here, we describe how the system is utilized in the long-term phenotyping of a genetic Alzheimer&#39;s disease model, specifically focusing on the cognitive functions. The experiment employs repeated battery of tests that assess spatial learning and executive functions. This cost-effective age-dependent phenotyping allows us to identify the transient and/or permanent effects of genes on various cognitive aspects.

This paper describes a protocol for cognitive assessments for genetic models of the Alzheimer&#39;s disease using the IntelliCage system, which is a high throughput automated behavioral monitoring system with operant conditioning.

Automatisiert, langfristige Verhaltensstörungen Assay für kognitive Funktionen in mehreren genetischen Modellen der Alzheimer-Krankheit, mit IntelliCage

Multiple factors&#8212;such as aging and genes&#8212;are frequently associated with cognitive decline. Genetically modified mouse models of cognitive ...