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.

הפרדיגמה האימון הבאה מעסיקה הניתוח של התאמות שלב של עכברוש Sprague-Dawley הבוגר הממוצע. ודא שהפרוטוקול המתואר במסמך זה בהתאם להנחיות הטיפול בבעלי החיים המוסדיים שלך. כל הנהלים במחקר זה בוצעו בהתאם לועדה המוסדית הטיפול בבעלי חיים והשימוש (IACUC) ומשרד למעבדת צער בעלי חיים (OLAW) בבית הספר לאוניברסיטת וירג&#39;יניה המערבית לרפואה ופועל לפי המכון הלאומי לבריאות הנחיות לשימוש בניסוי בעלי חיים. 1. התקנת ציוד <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לבנות את שביל סימטרי כמו קופסא פלסטיק פתוחה העליונה אימצה עם אלומיניום תומכת בכל פינת מדידה 155 סנטימטרים X 104 סנטימטר (איור 1). תתרגש הקצוות העליונים של התיבה עם ברים אלומיניום מחורץ משני הצדדים כדי לאפשר למיקום חלופי יתד, לאורך ההיקף של התיבה, כך שכל יתד ברציפות באותו הצד מגדירה את אורך הצעד. </li&gt; <li style=";text-align:right;direction:rtl"> מניחים 20 סנטימטרים X 20 סנטימטרים פלטפורמה בכל פינה (ארבעה בסך הכל) שהפרידה בין התנאים מיוצגים בכל צד. מרחק זה צריך להיות מספיק להכללת המרחק נחצים על ידי מחזור צעד חולדה אחת. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> השתמש ביתדות עשויות אלומיניום עם ממדים של 20 סנטימטר 1 ס&quot;מ על 0.5 ס&quot;מ. בנד החלק העליון של כל יתד 2.5 סנטימטר מהקצה כדי לייצר פלטפורמת מיקום רגל. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> אבטח את היתדות לברים מחורץ באמצעות הזזה סוגריים בתוך דרך חורים במכונה באותו המרחק, כדי להבטיח רמת מיקום אופקי. התאם את עמדות באמצעות מברג ושליט. השתמש ברוחב 1 סנטימטר יתד שמבטא בקירוב את גודל כף חולדה הממוצע; יתדות דקות יותר או רחבות יותר הם או לא נוחים או להגדיל את השתנות מיקום רגל. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מניפולציות מיקום היתד בכל צד כדי לייצר אחד משלושה תנאי אתגר דריכה מדויקים. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לייצר משימה של תנועה סימטרית באורך 15 סנטימטר צעד (SL15) על ידי הגדרת השמאל אניnter-צעד אורך (ISL יב) ואורך נכון בין-צעד (ISL r) למחצית מאורך צעד (7.5 סנטימטרים). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להטיל תנאי נוסף סימטרי (SL12) על ידי שינוי אורכי ISL אני וISL r 6.0 סנטימטר. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לייצר משימות סימטריות על ידי שינוי המרחק בין יתדות בצדדים השמאל וימין, כינה את האורך בין-צעד. לאתגר את המערכת המוטורית סימטרי, לשנות את ISL אני וISL r ב -20% להטיל אורכים בין-מרחק קצר מכל צד (L9R6) על (מצב L6R9) עזב או מימין. 1.5 הפרעות סנטימטר להטיל ISL l של 6 סנטימטר וISL r של 9 סנטימטר למצב L6R9, או ISL l של 9 סנטימטר וISL r של 6 סנטימטר למצב L9R6 </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לחולדות, לשמור על אורך הצעד לכל התנאים למעט SL12 ב15 סנטימטר מועדף. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לנוחיותכם, להקצות לכל צד של שביל ארוך מצב א-סימטרי העדפת שמאל או rצד ight של הנושא, תוך שמירת שני הצדדים הקצרים למצב השליטה הסימטרי. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> התקנת מצלמה בחדות גבוהה עם קצב דגימה של לפחות 60 הרץ, כך שהמיקום של גפיים ביתדות היא בלא הפרעה עם המצלמה מצביעה בניצב לשביל עם שדה הראייה ומכסה כ 7 שלבים. הצעדים הראשונים ואחרונים בסמוך לפלטפורמות הם התעלמו. </li></ol> 2. הדרכה על מכשירים <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> אנא השתמש במשאבי הדרכה סטנדרטיים, למשל., NIH ההדרכה ביסוד Biomethodology לחולדות מעבדה, לקראה עם אימון התנהגותי כללי של מכרסמים. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בתחילת אימון, להסתגל נושאים על ידי הצבת ומתגמל אותם על פלטפורמת סנטימטר 20 x 20 לפחות 5 דקות. לאחר מכן, להנחות את בעלי החיים על פני הסדר יתד עם אורך בין-צעד 1 סנטימטר לפלטפורמה הבאה על ידי ההצגה של גמול מזון. Reward חיות מילוליים ועם ליטוף להגיע הפלטפורמה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> Afte5 ריצות r הכשרה, מרחב יתדות 1 נוסף - מלבד 2 סנטימטר ולבצע 5 ריצות האימון הבאות. מספר החזרות מופיעים במסמך זה מספיק כדי לייצר גודל מדגם סטטיסטי מתאים (20 - 35 צעדים). <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> אם בעלי החיים רוכש את המשימה יותר לאט כמו להישפט על ידי עקביות של דריכה (אין עצירה) ויציבה (קימר את גבה), ואז להתמקד באימוני חיזוק מיומנויות אלה באורכי מרחק הקצרים (S12) לפני חידוש אימונים בצעדים הארוכים ( S15) סופו של דבר מתקרב אורך הצעד הרצוי. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> אם המרווח החדש גורם חרדה או אי נוחות עם המשימה, להתקין מחדש את היתדות להגדרה הקודמת ולחזור על הפרדיגמה אימונים. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להמשיך עם אימונים זה עד האורכים בין-הצעד המתאימים מושגות לארבעת תנאים וסטנדרטים של תנועה הם נפגשו. מניסיוננו, החולדות מגיבות היטב לעידוד קולני כרמזים לייזום משפט. הבדיקה יכולה להיעשות באותו היום כמו אימון בתנאיהנושאים מונעים לבצע את המשימה. הערה: הסטנדרטים של תנועה הם כדלקמן: ההליכה היא עקבית ואינו כרוכים בעצירות או משגים; ראש קיצוץ הוא מינימאלי; הגב הוא קמור והזנב מורם בזמן תנועה; כל איבר הוא ברור לעין ממבט מאונך של השביל בתחילת וקיזוז של שלב העמדה. תהליך בחירה זו הוא חיוני כמו המחקר הנוכחי מתמקד רק בהליכה ולא התנהגות gaiting אחרת. </li></ol></li></ol> 3. בדיקה וניתוח נתונים <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בעלי חיים מבחן על משימות S12, S15, L9R6, וL6R9 (שתוארו בסעיף 1.3) באמצעות עיצוב פגישה אקראי. השתמש בהפסקות כדי למנוע הסתגלות בתוך משימה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> שיא מפגשים עם מצלמה בחדות גבוהה עם קצב דגימה של לפחות 60 הרץ. יבוא וידאו הקלטות ללא דגימה חוזרת לתוכנת עריכת וידאו ובחר את התקפי הליכה בלבד לניתוח נוסף. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מארק onsets וקיזוז של שלבי kinematicבהקלטות וידאו מכל נושא. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הנה, להשתמש videoa נקרא התוכנה המותאמת אישית נכתב Matlab לזהות באופן ידני את זמן תחילת עמדה וקוזז לכל איבר על בסיס מסגרת לפי מסגרת, שבו תחילת עמדה מצויינים על ידי האובדן של תנועה לטשטש הקשורים למיקום האיבר ב יתד, ועמדה בקיזוז, המתרחשת בתחילת איבר ההמראה, הוא הצביע על ידי הראיות הראשונות של הצעה לטשטש. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חשב את משך הזמן של שלב תנופה כזמן שנותר בין שני onsets עמדת kinematic רצוף. תכלול כל התנהגות לא עולה בקנה אחד עם הליכה ארבע רגליים עיליות, למשל., כאשר הליכה מכילה שלב כפול נדנדה (שני forelimbs או hindlimbs מעל הקרקע), מהליך ניתוחי. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> עלילה משך הזמן של כל שלב כפונקציה של משך מחזור הצעד המקביל. ללכוד את מערכת היחסים עם מודל רגרסיה ליניארית (Tphase = B1 + B2 * TC) התקבל לכל איבר, שבו TC הוא משך מחזור, Tphase הוא דוארעמדה הפכה למה טה-קשור פושטי או TF, שהיא הקשורה למכופף הנדנדה, וB1 ו- B2 הם קבועים אמפיריים (בקיזוז ושיפוע) של מודל רגרסיה. הערה: המדרון (B2) מייצג את סכום שינוי במשך שלב עם השינוי במהירות של תנועה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> השתמש במשוואות 1 ו -2 (איור 2 ג) לכל איבר לחישוב מדד סימטריה (AI). לשניהם יש משוואות אותה צורה של יחס פשוט שמנרמל את ההבדל של שני ערכים לסכום שלהם. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> שימוש במשוואה 1, לחשב את ההפרש האופקי (h AI) שמשתמש בהבדל בין מורדות אפנון עמדת שמאל (L) ונכונים גפיים (r). באופן דומה, לחשב את הסימטריה האנכית (AI v) באמצעות המדרונות מקדמיים / קדמי (א) ובחזרה / אחורי גפיים (עמ &#39;). התוצאה של יישום שתי המשוואות הללו היא בסיס הנתונים של 4 נקודות XY המתאימות 1) סימטריה forelimb, &lt;em&gt; h AAI; 2) א-סימטריה hindlimb, h פאי; 3) עזב את הסימטריה forelimb-hindlimb, Lai נ; 4) חוסר סימטריה תקין forelimb-hindlimb, RAI נ. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> עלילה ערכים אלה ככתם (איור 2) לייצוג החזותי של א-סימטריה בכל הגפיים. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חישוב מדדי אֲלַכסוֹנִיוּת (DI) כדי להעריך צימוד אלכסוני בין פרמטרים של forelimb וhindlimb הנגדית שלה (המשוואה 3, איור 2C). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בדוק את DI, כמו גם ההבדל של ארבעה AIS בין התנאים של התנגדות סימטריה (ΔAI = | AIL9R6 - AIL6R9 |) למובהקות סטטיסטיות באמצעות ANOVA חד כיווני עם ההשוואה פוסט-הוק של ניתוח אמצעי 19 </li></ol>

<ol>
	<li>Curzon, P., Zhang, M., Radek, R. J., Fox, G. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> The Behavioral Assessment of Sensorimotor Processes in the Mouse: Acoustic Startle, Sensory Gating, Locomotor Activity, Rotarod, and Beam Walking. Methods of Behavior Analysis in Neuroscience.. , (2009).</li><li>Basso, D. M., Beattie, M. S., Bresnahan, J. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+sensitive+and+reliable+locomotor+rating+scale+for+open+field+testing+in+rats.">A sensitive and reliable locomotor rating scale for open field testing in rats.</a> Journal of Neurotrauma. 12 (1), 1-21 (1995).</li><li>Basso, D. M., Beattie, M. S., Bresnahan, J. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Graded+histological+and+locomotor+outcomes+after+spinal+cord+contusion+using+the+NYU+weight-drop+device+versus+transection.">Graded histological and locomotor outcomes after spinal cord contusion using the NYU weight-drop device versus transection.</a> Experimental Neurology. 139 (2), 244-256 (1996).</li><li>Li, S., Shi, Z., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Assessing+gait+impairment+after+permanent+middle+cerebral+artery+occlusion+in+rats+using+an+automated+computer-aided+control+system.">Assessing gait impairment after permanent middle cerebral artery occlusion in rats using an automated computer-aided control system.</a> Behavioural Brain Research. 250, 174-191 (2013).</li><li>Vandeputte, C., Taymans, J. -. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Automated+quantitative+gait+analysis+in+animal+models+of+movement+disorders.">Automated quantitative gait analysis in animal models of movement disorders.</a> BMC Neuroscience. 11, 92 (2010).</li><li>Yakovenko, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Chapter+10+-+A+hierarchical+perspective+on+rhythm+generation+for+locomotor+control.">Chapter 10 - A hierarchical perspective on rhythm generation for locomotor control.</a> Progress in Brain Research. 188, 151-166 (2011).</li><li>Giszter, S. F., Hockensmith, G., Ramakrishnan, A., Udoekwere, U. I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=How+spinalized+rats+can+walk:+biomechanics,+cortex+and+hindlimb+muscle+scaling+-+implications+for+rehabilitation.">How spinalized rats can walk: biomechanics, cortex and hindlimb muscle scaling - implications for rehabilitation.</a> Annals of the New York Academy of Sciences. 1198, 279-293 (2010).</li><li>Smith, J. L., Edgerton, V. R., Eldred, E., Zernicke, R. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+chronic+spinalized+cat:+a+model+for+neuromuscular+plasticity.">The chronic spinalized cat: a model for neuromuscular plasticity.</a> Birth Defects Original Article Series. 19 (4), 357-373 (1983).</li><li>Yakovenko, S., Drew, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+motor+cortical+contribution+to+the+anticipatory+postural+adjustments+that+precede+reaching+in+the+cat.">A motor cortical contribution to the anticipatory postural adjustments that precede reaching in the cat.</a> Journal of Neurophysiology. 102 (2), 853-874 (2009).</li><li>Yakovenko, S., Krouchev, N., Drew, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Sequential+Activation+of+Motor+Cortical+Neurons+Contributes+to+Intralimb+Coordination+During+Reaching+in+the+Cat+by+Modulating+Muscle+Synergies.">Sequential Activation of Motor Cortical Neurons Contributes to Intralimb Coordination During Reaching in the Cat by Modulating Muscle Synergies.</a> Journal of Neurophysiology. 105, 388-409 (2011).</li><li>Pizzi, A., Carlucci, G., Falsini, C., Lunghi, F., Verdesca, S., Grippo, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Gait+in+hemiplegia:+Evaluation+of+clinical+features+with+the+Wisconsin+Gait+Scale.">Gait in hemiplegia: Evaluation of clinical features with the Wisconsin Gait Scale.</a> Journal of Rehabilitation Medicine. 39 (9), 170-174 (2007).</li><li>Bohannon, R. W., Horton, M. G., Wikholm, J. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Importance+of+four+variables+of+walking+to+patients+with+stroke.">Importance of four variables of walking to patients with stroke.</a> International Journal of Rehabilitation Research. 14 (3), 246-250 (1991).</li><li>Richards, C., Malouin, F., Dumas, F., Tardif, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Gait+velocity+as+an+outcome+measure+of+locomotor+recovery+after+stroke.">Gait velocity as an outcome measure of locomotor recovery after stroke.</a> Gait Analysis. Theory and Application. , 355-364 (1995).</li><li>Thaut, M. H., McIntosh, G. C., Rice, R. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Rhythmic+facilitation+of+gait+training+in+hemiparetic+stroke+rehabilitation.">Rhythmic facilitation of gait training in hemiparetic stroke rehabilitation.</a> Journal of the Neurological Sciences. 151, 207-212 (1997).</li><li>Hsu, A. -. L., Tang, P. -. F., Jan, M. -. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Analysis+of+impairments+influencing+gait+velocity+and+asymmetry+of+hemiplegic+patients+after+mild+to+moderate+stroke.">Analysis of impairments influencing gait velocity and asymmetry of hemiplegic patients after mild to moderate stroke.</a> Archives of Physical Medicine and Rehabilitation. 84 (8), 1185-1193 (2003).</li><li>Jansen, K., De Groote, F., Duysens, J., Jonkers, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Muscle+contributions+to+center+of+mass+acceleration+adapt+to+asymmetric+walking+in+healthy+subjects.">Muscle contributions to center of mass acceleration adapt to asymmetric walking in healthy subjects.</a> Gait &amp; Posture. 38 (4), 739-744 (2013).</li><li>Halbertsma, J. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+stride+cycle+of+the+cat:+the+modelling+of+locomotion+by+computerized+analysis+of+automatic+recordings.">The stride cycle of the cat: the modelling of locomotion by computerized analysis of automatic recordings.</a> Acta physiologica Scandinavica. 521, 1-75 (1983).</li><li>Metz, G. A., Whishaw, I. Q. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+ladder+rung+walking+task:+a+scoring+system+and+its+practical+application.">The ladder rung walking task: a scoring system and its practical application.</a> Journal of Visualized Experiments : JoVE. (28), 4-7 (2009).</li><li>Hogg, R. V., Ledolter, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Engineering+Statistics.">Engineering Statistics.</a> , (1987).</li><li>Brown, T. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+intrinsic+factors+in+the+act+of+progression+in+the+mammal.">The intrinsic factors in the act of progression in the mammal.</a> Proceedings of the Royal Society of London. Series B, Containing Papers of a Biological Character. 84 (572), 308-319 (1911).</li><li>Kiehn, O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Locomotor+circuits+in+the+mammalian+spinal+cord.">Locomotor circuits in the mammalian spinal cord.</a> Annual Review of Neuroscience. 29, 279-306 (2006).</li><li>Blitz, D. M., Nusbaum, M. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=State-dependent+presynaptic+inhibition+regulates+central+pattern+generator+feedback+to+descending+inputs.">State-dependent presynaptic inhibition regulates central pattern generator feedback to descending inputs.</a> The Journal of Neuroscience. 28 (38), 9564-9574 (2008).</li><li>Martin, J. H., Ghez, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Red+nucleus+and+motor+cortex:+parallel+motor+systems+for+the+initiation+and+control+of+skilled+movement.">Red nucleus and motor cortex: parallel motor systems for the initiation and control of skilled movement.</a> Behavioural Brain Research. 28 (1-2), 271-223 (1998).</li><li>Drew, T., Jiang, W., Kably, B., Lavoie, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Role+of+the+motor+cortex+in+the+control+of+visually+triggered+gait+modifications.">Role of the motor cortex in the control of visually triggered gait modifications.</a> Canadian Journal of Physiology and Pharmacology. 74 (4), 426-442 (1996).</li><li>Drew, T., Andujar, J. -. E., Lajoie, K., Yakovenko, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cortical+mechanisms+involved+in+visuomotor+coordination+during+precision+walking.">Cortical mechanisms involved in visuomotor coordination during precision walking.</a> Brain Research Reviews. 57 (1), 199-211 (2008).</li><li>Longa, E. Z., Weinstein, P. R., Carlson, S., Cummins, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Reversible+middle+cerebral+artery+occlusion+without+craniectomy+in+rats.">Reversible middle cerebral artery occlusion without craniectomy in rats.</a> Stroke. 20 (1), 84-91 (1989).</li><li>Ulu&#231;, K., Miranpuri, A., Kujoth, G. C., Akt&#252;re, E., Ba&#351;kaya, M. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Focal+Cerebral+Ischemia+Model+by+Endovascular+Suture+Occlusion+of+the+Middle+Cerebral+Artery+in+the+Rat.">Focal Cerebral Ischemia Model by Endovascular Suture Occlusion of the Middle Cerebral Artery in the Rat.</a> Journal of Visualized Experiments : JoVE. 48, e1978 (2011).</li><li>Hackney, D. B., Finkelstein, S. D., Hand, C. M., Markowitz, R. S., Black, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Postmortem+Magnetic+Resonance+Imaging+of+Experimental+Spinal+Cord+Injury+Magnetic+Resonance+Findings+versus+In+Vivo+Functional+Deficit.">Postmortem Magnetic Resonance Imaging of Experimental Spinal Cord Injury Magnetic Resonance Findings versus In Vivo Functional Deficit.</a> Neurosurgery. 35 (6), 1104-1111 (1994).</li><li>Kjaerulff, O., Kiehn, O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Distribution+of+Networks+Generating+and+Coordinating+Locomotor+Activity+in+the+Neonatal+Rat+Spinal+Cord+In+Vitro:+A+Lesion+Study.">Distribution of Networks Generating and Coordinating Locomotor Activity in the Neonatal Rat Spinal Cord In Vitro: A Lesion Study.</a> The Journal of Neuroscience. 16 (18), 5777-5794 (1996).</li><li>Liddell, E. G. T., Phillips, C. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Striatal+and+pyramidal+lesions+in+the+cat.">Striatal and pyramidal lesions in the cat.</a> Brain. 69 (4), 264-279 (1946).</li><li>Beloozerova, I. N., Sirota, M. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+Role+of+the+Motor+Cortex+in+the+Control+of+Accuracy+of+Locomotor+Movements+in+the+Cat.">The Role of the Motor Cortex in the Control of Accuracy of Locomotor Movements in the Cat.</a> Journal of Physiology. 461, 1-25 (1993).</li><li>Hill, K. D., Goldie, P. A., Baker, P. A., Greenwood, K. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Retest+reliability+of+the+temporal+and+distance+characteristics+of+hemiplegic+gait+using+a+footswitch+system.">Retest reliability of the temporal and distance characteristics of hemiplegic gait using a footswitch system.</a> Archives of Physical Medicine and Rehabilitation. 75 (5), 577-583 (1994).</li><li>Hillyer, J. E., Joynes, R. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+new+measure+of+hindlimb+stepping+ability+in+neonatally+spinalized+rats.">A new measure of hindlimb stepping ability in neonatally spinalized rats.</a> Behavioural Brain Research. 202 (2), 291-302 (2009).</li></ol>

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 spinal, sensory feedback, and descending commands are tightly integrated in the generation of locomotor behavior1
The asymmetric precise foot placement task presented herein is designed to functionally challenge the control systems responsible for the dexterous asymmetric control of stepping known to require cortical inputs23,24. This performance was assessed relative to the symmetric tasks that are less reliant on the descending cortical and brainstem control. Thus, we have an opportunity to discern the contributions of the spinal and descending pathways. Since the motor cortex is directly involved in the modulation of muscle phases during locomotion, reaching and postural adjustments9,10,25, the analysis of phase modulation in response to imposed asymmetric precise stepping tasks provides a basis for describing changes in volitional control. This is evident in the significant lateralized phase modulation between left- and right-favored tasks, characterized by the differences in asymmetry indices. We have also observed changes in whole body coordination that required diagonal coupling between contralateral forelimbs and hindlimbs, characterized by differences in the diagonal index.
Both focal stroke26,27 and spinal cord hemilesion28,29 animal models cause mild to moderate movement deficits akin to those observed clinically. In animal models, cortical lesioning of the corticospinal tract impedes or prevents precise stepping30,31. The application of our methodology to the characterization of cortical impairment in stroke models is yet to be described, though some of our preliminary data on rats with middle cerebral artery occlusions showed increased AI, and even a negative slope of the stance phase with increasing cycle duration for the limb on the side contralateral to stroke. This may correspond to a delay in the onset of consecutive locomotor phases, which is consistent with an asymmetry in both the step length ratio and the single limb support time observed in post-stroke patients15,32.
One limitation of this method is that it is inappropriate for the analysis of severely affected animals. However, this subgroup is not necessarily the focus of attention in studies of hemiparetic animals. Furthermore, subjective tracking of this type of deficit requires additional sub scales that may also be associated with high inter-rater variability, creating demand for gross computational methodology33. Thus, the challenge remains not in the assessment of deficits in the severely affected animals, but in the assessment of the mild to severe subgroup. Moreover, the ability to distinguish damage to specific hierarchical areas has been virtually impossible in a non-invasive method. The experimental setup presented herein is an effective tool for the evaluation of moderate impairment by monitoring modulatory activity of the motor antagonistic phases that drive the CPG with different speed demands, presumably contributed by higher order factors of the motor control hierarchy6.

תחלואת שבץ הודעה באוכלוסייה ששרדה כוללת ליקויים מוטוריים גסים שמהווים אתגר להערכה כמותית בשני בני האדם לפרסם דגמי שבץ ובעלי החיים של ירידת ערך נוירולוגית 1. במסגרת הקלינית, ליקויים המוטוריים אלה נמדדים תוך שימוש בקריטריונים סובייקטיביים אשר רגישים יותר לפגיעה קשה ולא מתונה הוצגה על ידי רוב החולים. באופן דומה, ערכות סובייקטיביות כזה של התנהגות מוטורית לאחר פציעה בבעלי חיים הן נפוצות, למשל., 2,3 השיטה בקנה מידה של תנועה באסו, ביטי, וBresnahan (BBB). בעוד שיטות הערכה סובייקטיבית אלה עוזרות תרגום בין מחקרי שיקום הליכה במודלים של בעלי חיים ובני אדם על ארבעה, הפרטים של גירעונות מנוע הקשורים לפעילות של קבוצות שרירים נפרדות לא העריכו. יתר על כן, ההערכה של תרומה בקליפת המוח המוטורית לתנועה, כאשם המשוער של גירעון מוטורי בתאונת כלי דם במוח,ניתן להשיג רק באופן עקיף גם באמצעות השיטות כמותיות האוטומטיות הרומן ביותר 4,5, כפי שהם מסתמכים על שטח פתוח או משימות הליכה ליניארי. משימות אלה אינם דורשות תרומת קליפת המוח ויכולות להתבצע על ידי המנגנונים העצביים של חוט השדרה, בעלי החיים, כלומר, גנרטור הדפוס המרכזי ברשת (CPG) שחסך ברוב המודלים של בעלי החיים של נזק עצבי, לדוגמא, spinalized 6 -.. 8 . תרומת קליפת המוח חיונית למנגנוני השדרה אלה היו מעורבות בניסוי במשימות שדורשות התאמות צפויות יציבה 9 והגיעו 10, כמו גם מדויק דריכה 10. יתר על כן, רוב נזק נוירולוגים הוא א-סימטרי; למשל, שבץ גורם hemiparesis, כלומר, חולשה בצד אחד של הגוף, מה שגורם הליכה סימטרית 11 -. 14. אסימטריה של הליכה משותקת מופקת על ידי spatiotempor סימטריהפעלת השרירים אל באה לידי ביטוי באופן משמעותי ביותר בקיצור שלב העמדה הקשורים פושטי וההתארכות של שלב הנדנדה הקשורים המכופף של מחזור הצעד בצד שתקונית 15,16. מגמה זו עדיין לא נחקרה על פני מגוון של מהירויות של תנועה בבעלי חיים בריאים או שתקונית. במחקר הנוכחי, שהועסקנו הניתוח של מאפייני משך שלב 17 שמתאר את מערכת היחסים בין משך שלבי עמדת נדנדה או כפונקציה של משך מחזור בכל שלב. מודל רגרסיה ליניארית הושג תואר אז עוד יותר עם ניתוח של א-סימטריה בכל הגפיים. אנו מדווחים על שיטת עלות נמוכה רומן להערכת הפעילות של תשומות יורדים בקליפת המוח במערכת המוטורית של בעלי חיים על ארבעה המבוססים על משימה של תנועה דריכה מדויקת. משימה זו נועדה לאתגר את הקורטקס המוטורי על ידי הטלת דרישות על מיקום רגל על ​​פני טווח טבעי של מהירויות הליכה. בנוסף, דרישות רגל-מיקום הן מניפולציה לקרוא תיגר על צד השמאל או ימין של המערכת המוטורית מועדף. במשימה של תנועה דומה, מץ וWhishaw (2009) בחן את שיעורי כישלון, את מספר צעדים שלא נענו על שביל שלב לא סדיר, בחולדות. השיטה שלנו היא ללא תשלום למחקר קודם זה, ומפרט את איכות בקרת פאזות ב&quot; מוצלח &quot;על שלבים 18.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="1007">
	<tbody>
		<tr height="20">
			<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

מבחני התנהגות משמשים בדרך כלל להערכת ירידת הערך הסנסורית במערכת העצבים המרכזית (CNS). השיטות המתוחכמות ביותר לכימות גירעונות של תנועה במכרסמים היא למדוד הפרעות דקות של הליכה עילית מאולצת (למשל., ציון מדריך לBBB או מסלול אוטומטי). עם זאת, תשומות בקליפת המוח אינן נדרשות עבור הדור של תנועה בסיסית המיוצרת על ידי גנרטור השדרה המרכזי הדפוס (CPG). כך, משימות הליכה בלתי מוגבלות לבדוק גירעונות של תנועה בשל ירידת ערך בקליפת המוח מוטורית רק בעקיפין. במחקר זה, אנו מציעים רומן, משימה של תנועה רגל-מיקום מדויקת שמעריך תשומות בקליפת המוח לCPG השדרה. וו-דרך instrumented שימשה להטיל משימות של תנועה סימטריות וא-סימטריים מחקה גירעונות תנועת לטרלית. אנו מראים כי משמרות מאורכים בין-צעד במרחק שווה של 20% שינויי תוצרת במאפייני שלב עמדת forelimb בזמן תנועה עם עדיפויותאורך צעד טעה. יתר על כן, אנו מציעים שביל א-סימטרי מאפשר למדידות של תוצאות התנהגותיות המיוצרות על ידי אותות בקרה בקליפת המוח. אמצעים אלה הם רלוונטיים להערכת ירידת הערך לאחר נזק בקליפת המוח.

איור 2 מציג את הניתוח של א-סימטריה במשימות של תנועה לנושא הנציג יחיד. הערכים חושבו לכל תנאי שימוש במשוואה 1 ו- 2 מכל הנושאים בנפרד (איור 2) ומנתונים מורכבים של חולדות נקבות 8 Sprague-Dawley (250-400 גר &#39;, איור 3). בדרך כלל, האפנון של שלב עמדת forelimb היה פחותה לצד שמצב התנועה היה מועדף (ISL הקצר), עולה בקנה אחד עם הרעיון ששלב העמדה בצד המועדף (ISL הארוך) נטה לכבוש חלק גדול יותר של מחזור צעד בהשוואה לאיבר המועדף כמו המהירות של ירידות תנועה. ההבדל בין מדדי סימטריה המקביל המתקבל מתנאי L9R6 וL6R9 (ΔAI) נבדק עם כיוון אחד ANOVA (α = 0.05) ומבחני t פוסט הוק-עם conservativ<html> תיקון הדואר Bonferroni (α המתואם = .0125) באמצעות anova1 ופונקציות multcompare בMatlab. בסך הכל, ההבדל בין הקבוצות היה מובהק (p = 0.002). המדד הקדמי אופקי הסימטריה (h AI Δa) המקביל לחוסר הסימטריה בין forelimbs היה שונה באופן משמעותי (p = 0.006) בין מועדף השמאל (L6R9) ותנאי (L9R6) (איור 4 א) מועדף תקין. ההבדל בין התנאים למדד הסימטריה האנכי תקין (נ AI Δr) הראה מגמה, אבל זה לא היה שונה באופן משמעותי מאפס (p = 0.031, α = .0125). כמו כן, מצאנו הבדל מובהק (p = 0.020, α = 0.05) במדד אֲלַכסוֹנִיוּת בין שני תנאים סימטריים (איור 4). בדיקות ANOVA לא מצאו הבדלים בין DI במשימות שונות, אבל לא היה מבחן t רק בהודעה בודד הוק-, שלא נדרש תיקון אלפא נוסף. לא &quot;FO: לשמור-together.within עמודים =&quot; 1 &quot;&gt; כשיטת זו מסתמכת על היכולת הטבעית של החיות כדי לפתור את מיקום הרגל סימטרי, חלק מבעלי החיים עשויים להפגין התנהגות דמוית דהירה בי הגפיים האחוריים היו בו זמנית בתנופה. הליכה זו נצפתה בבעלי חיים 3, וההתנהגות לא נכללה ניתוחים נוספים. <img alt="איור 1" src="/files/ftp_upload/52921/52921fig1.jpg" /> איור 1. טיילת דגם. () סכמטי של שביל משמש למשימות הליכה סימטריות וא-סימטריות. (ב) הסדר פג הגדרה הנכונה (ISL r) ועזב (ISL יב) אורכים בין-צעד ביחס לאורך הצעד (SL). ארבעה התנאים כוללים משימה סימטרית של תנועה שליטה של ​​אורך צעד (SL) של 15 סנטימטר (SL15), משימה של תנועה סימטרית מייצגת ירידה של 20% בSL ומהירות העדיפה (SL12), (L9R6) איבר שמאלי מועדף ונכונהמשימה של תנועה העדיפה (L6R9) איבר. <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/52921/52921fig1large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.</a> <img alt="איור 2" src="/files/ftp_upload/52921/52921fig2.jpg" /> איור 2. חישוב של א-סימטריה ומדדי אֲלַכסוֹנִיוּת. (א) מערכת היחסים בין משך עמדה או נדנדת שלב (ציר y) ומשך מחזור (ציר x) להליכה חביבה שמאל-איבר (L6R9) מיוצגת על ידי ניתוח רגרסיה ומפת החום של צפיפות נקודת נתונים. מאפייני השלב היו מיוצגים עם רגרסיות ליניארי שלב עמדה באמצעות משוואות המדרון ליירט. ריבועי מתאים לforelimb השמאל, hindlimb שמאלה (LH) ומפות חום hindlimb תקין (RH) (LF), forelimb ימין (RF). (ב) מדד אסימטריה מחושב כפי שמוצגים במשוואות (1) ו- (2), שבו R, L, ו- p -<html> מדרונות של רגרסיות ליניארי שלב עמדה, כפי שמוצג ב() לימין, שמאל, קדמי ואחוריים גפיים, בהתאמה לאל נ &#39;, RAI נ&#39;, ח &#39;ו-ח AAI פאי -. שמאל-אנכיים, נכון אנכיים, הקדמיים אופקית ו מדדי סימטריה אחוריות-אופקיים, בהתאמה, מחושבים לכל ארבעת התנאים מתוארים באיור 1 (C) מדדי אֲלַכסוֹנִיוּת (DIS) מחושבים כפי שמוצג במשוואה (3) לכל ארבעת התנאים המתוארים בFigure1 LF, RF, LH וRH.. - forelimb שמאל, forelimb תקין, hindlimb עזבה ומדרונות רגרסיה ליניארית שלב עמדת hindlimb תקין. <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/52921/52921fig2large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.</a> &quot;&gt; <img alt="איור 3" src="/files/ftp_upload/52921/52921fig3.jpg" /> איור 3. Composite נתונים לאסימטריה ואֲלַכסוֹנִיוּת באמצעות מאפייני שלב מכל 8 הנושאים. () מפת חום המייצגת את חלוקת העמדה או לעומת משך מחזור להליכת שמאל-איבר מועדף (L9R6) נדנדה. מאפייני השלב של רגרסיה ליניארית שלב העמדה חושבו כבאיור 1 א, ומיוצגים על ידי הבלעה נוסחת המדרון ליירט. מדד אסימטריה (ב) מחושב כפי שמוצגים באיור 1. ΔlAI נ &#39;, ΔrAI נ, ח ΔaAI וh ΔpAI - שמאל-אנכי, נכון הבדלי מדד סימטריה אנכיים, קדמי-אחורי אופקיים ו- אופקיים, בהתאמה, מחושב לכל ארבעת תנאים כפי שמתואר במשוואה 3 על ידי הפחתת asymm המקבילהמדדי אופטומטריסטים של ההליכה מועדפת תקין (L6R9) מתנאי הליכה מועדף שמאל (L9R6). כוכבית -. מובהקות סטטיסטיות כפי שמחושב על ידי שיטת Bootstrap <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/52921/52921fig3large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.</a> <img alt="איור 4" src="/files/ftp_upload/52921/52921fig4.jpg" /> איור 4. ניתוח של אמצעי א-סימטרי. (). הבדל מוחלט במדדים סימטריים (AI) בין תנאי L9R6 וL6R9 נבדק עם כיוון אחד ANOVA עם ניתוח מבחן t פוסט הוק-מותאם עם תיקון Bonferroni לבדיקות מרובות. השינוי בסימטרית forelimb (h Δ AAI) בין L9R6 וL6R9 היה משמעותי. (ב) ניתוח של חלוקת מדדי אֲלַכסוֹנִיוּת (DI) של תנאי S15, S12, L9R6 וL6R9 באמצעות כיוון אחד ANOVA עם פוסט-הוק T- מבחןהבדל בין משימות סימטריות (שחור). <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/52921/52921fig4large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.</a>

Watch this Scientific Journal Video about Asymmetric Walkway: A Novel Behavioral Assay for Studying Asymmetric Locomotion at JoVE.com

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.

א-סימטרי טיילת: רומן התנהגות Assay עבור לימוד אסימטרית תנועה

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

asymmetric-walkway-novel-behavioral-assay-for-studying-asymmetric

Nanyang Technological University

Research

JoVE Journal

Behavior

8.7K Views.  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.

Video: 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.

ההתנהגות phenotyping של מודלי Murine מחלות עם ההתנהגות המשולבת התחנה (INBEST)

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

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.

נוהל ללב התחדשות מושרה הקשר של התנהגות אלכוהול מחפשי מיזוג הפבלובית בחולדות

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.

ביצוע משימות התנהגות בנושאים עם אלקטרודות תוך גולגולתי

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.

שילוב הסעות-Box הדרכה עם אלקטרו Cortex הקלטה וגירוי ככלי לחקר תפיסה ולמידה

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.

חיפושי אובייקט רומן בתור Assay פוטנציאל התנהגויות חוזרות מסדר גבוה של עכברים

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.

מבחן הערנות Psychomotor המכרסם (rPVT): שיטה להערכת ביצועי נוירו-התנהגותיות אצל חולדות ועכברים

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.

סוללה של התנהגות בדיקות להערכת גנרל גפיים, כוח השרירים, תיאום בעכברים

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.

חיבור אלחוטי, ממשק דו-כיווני ההקלטה In Vivo גירוי של פעילות עצבית להתנהג בחופשיות חולדות

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.

וזמינותו התנהגותית עבור חוקרים את התפקיד של זיכרון מרחבי במהלך ההגנה אינסטינקטיבית בעכברים

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.

אוטומטית, וזמינותו התנהגות לטווח ארוך עבור פונקציות קוגניטיביות במודלים גנטיות מרובות של מחלת אלצהיימר, באמצעות IntelliCage

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