Avaliando a destreza com tarefas de alcance

Tarefas de alcance são usadas no campo da neurociência comportamental para avaliar a destreza e a aprendizagem motora. Os animais são motivados a alcançar recompensas alimentares apetitosas, como massas ou sementes. Mirar, agarrar, quebrar e recuperar são algumas habilidades novas que os animais adquirem e refinam enquanto aprendem essas tarefas.

Este vídeo aborda as razões pelas quais neurocientistas comportamentais estudam o alcance qualificado e discute um protocolo para a realização de experimentos de alcance. Por fim, o vídeo também revisará alguns experimentos comportamentais específicos envolvendo o uso qualificado de membros dianteiros em vários modelos de lesão cerebral.

Antes de entrar no protocolo de tarefas de alcance, vamos falar sobre o uso de membros dianteiros, que é o que as tarefas de alcance medem. Roedores têm forepaws extremamente hábeis, que eles usam de maneiras semelhantes à forma como usamos nossas mãos. Alcançar tarefas permite que os cientistas observem como os roedores usam suas patas para agarrar e recuperar pedaços de comida. Isso fornece uma medida quantificável de destreza prevista.

Essas tarefas exigem que os animais aprendam novas sequências de movimentos, como flexão e extensão, pronação e supinação e rotação.

Este aprendizado motor está associado à ativação de áreas específicas do cérebro. Sinais neurais para habilidades motoras brutas, bem como finas, motoras são iniciadas em áreas motoras constituídas por cortices motoras e pré-motor, e enviadas através da medula espinhal para os músculos apropriados, que produzem movimentos desejados.

Roedores são um bom modelo para estudos translacionais de motores porque seu sistema motor é organizado de forma semelhante à dos humanos. Os danos a essas áreas motoras perturbam o uso manual em pessoas, e previu o uso em roedores, este último pode ser medido usando tarefas de alcance.

Já que você sabe por que os cientistas usam tarefas de alcance, vamos ver como esses estudos são feitos. Antes dos testes, os animais devem ser manuseados e expostos ao aparelho e recompensas alimentares, a fim de limitar as respostas de estresse e medo. Geralmente, os animais são alimentados com uma dieta restrita, com alimentos fornecidos ao final das sessões diárias de treinamento. Isso garante que os animais não sejam saciados no momento do teste.

As tarefas de alcance são conduzidas em uma câmara especialmente projetada que tem três fendas. Vamos falar sobre a tarefa envolvendo roedores buscando sementes. Para este tipo de experimento, a fenda central é usada para determinar a preferência do membro e este processo é chamado de modelagem. Para fazer isso, os camundongos podem alcançar sementes com ambos os membros por um número limitado de vezes em uma sessão. As sessões de modelagem são realizadas diariamente até que os animais expusem alcance pré-ercial com um membro 70% do tempo. Em seguida, seu membro preferido é treinado para alcançar habilmente as sementes individuais colocadas nos mergulhos para as fendas laterais no estágio de alcance. Cada tentativa de alcance é pontuada como um sucesso, uma queda ou uma falha. O treinamento de alcance deve ser realizado ao longo de muitos dias para que os animais aprendam a tarefa. Ratos geralmente atingem um platô dentro de alguns dias.

Nos casos em que os animais são treinados para alcançar massas em vez de sementes, o experimentador utiliza apenas a fenda central para ambos, treinamento e testes. A matriz de massas, um bloco plástico com furos perfurados por toda a profundidade, é preenchida com massa seca e colocada em frente à câmara. O membro preferido é determinado permitindo que os ratos alcancem com ambos os membros. Em seguida, o treinamento é realizado preenchendo apenas a metade da matriz oposta ao membro preferido. O número e a localização das peças de massas quebradas por sessão de chegada são registrados. Ao longo de algumas semanas, os ratos aprendem a limpar porções maiores e mais distantes da matriz.

Agora que revisamos o protocolo básico para testar o uso de membros dianteiros, vamos discutir alguns experimentos atuais usando essas tarefas.

Os comportamentos de alcance são significativamente prejudicados após um derrame e o tipo de treinamento reabilitatório pode afetar o quão bem o membro afetado pelo derrame recupera a função. Aqui, os cientistas mostram que em um modelo de avc, o treinamento compensatório com o membro não paretico ou "bom" prejudica a capacidade do membro paretico ou "ruim" de recuperar a capacidade de alcançar. No entanto, o treinamento direto do membro paretic resulta em melhorias ao longo do tempo após o derrame.

Além de chegar aos testes, existem outros testes de uso de membros dianteiros em roedores, como testes de manuseio de massas ou cereais que fornecem diferentes medidas mais variadas de destreza de membros dianteiros. Após o derrame, os roedores apresentam déficits nos movimentos das patas usados para manusear massas durante a alimentação. Em um modelo de lesão medular, os padrões de manuseio de cereais, incluindo contato com a previ, movimentos de pulso e contato com dígitos, são alterados.

Semelhante a atingir tarefas em roedores, a placa Brinkman modificada pode ser usada para testar a destreza das mãos em primatas não humanos. Neste teste, os macacos apreendem pelotas de comida colocadas em buracos em uma tábua angular. Após uma lesão medular que prejudica o uso de um braço, o número de pelotas recuperadas pela mão afetada diminui e não melhora com o tempo. Em contraste, após um acidente vascular cerebral no córtex motor, o número de pelotas recuperadas pela mão afetada diminui inicialmente, mas melhora com o tempo.

Você acabou de assistir a introdução de JoVE para alcançar tarefas. Este vídeo abordou os princípios e correlações neurais associados ao uso qualificado de membros dianteiros, o protocolo geral de realização de testes de alcance, e alguns experimentos usando avaliação de destreza de membros dianteiros em modelos de lesão cerebral ou medula espinhal. Como sempre, obrigado por assistir!