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.

Aşağıdaki eğitim paradigması ortalama yetişkin Sprague-Dawley sıçan faz ayarlamaları analizini kullanır. Burada tarif edilen protokolü kurumsal hayvan bakımı kurallarına uygun olduğundan emin olun. Bu çalışmada tüm işlemler Tıp Batı Virginia Üniversitesi Okulu&#39;nda Laboratuvarı Hayvan Refahı (OLAW) için Kurumsal Hayvan Bakım ve Kullanım Komitesi (IACUC) ve Office uyarınca gerçekleştirilen ve deneysel kullanımı için Sağlık kılavuzların Ulusal Sağlık Enstitüleri tarafından riayet edildi Hayvanlar. 1. Ekipman Ayar <ol><li> Alüminyum çaprazlı üstü açık bir plastik kutu 155 cm x 104 cm (Şekil 1) ölçümü, her köşede destekler asimetrik geçit Construct. Aynı tarafta her ardışık PEG adım uzunluğu tanımlar, böylece kutu çevresi boyunca, alternatif bir mandal yerleştirilmesine izin vermek için her iki tarafta oluklu alüminyum çubuklar ile kutunun üst kenarlarını gerin. </li&gt; <li> Her bir tarafında edilen koşullar ayıran her bir köşe (toplam dört) bir 20 cm x 20 cm&#39;lik bir platformun yerleştirin. Bu mesafe, tek bir sıçan adımdan oluşan bir döngü tarafından geçilen mesafe dahil edilmesi için yeterli olması gerekmektedir. <ol><li> 20 cm x 1 cm x 0,5 cm boyutlarında alüminyum mandal kullanın. Viraj her üst ayak yerleştirme platformu üretmek için ucundan 2,5 cm peg. </li><li> Seviye yatay yerleşimi sağlamak için aynı mesafede işlenmiş deliklerden içeriye parantez kayar kullanarak yivli barlara mandal sabitleyin. Bir tornavida ve bir cetvel kullanarak pozisyonlarını ayarlayın. Ortalama sıçan pençe boyutu yaklaşık olarak tekabül 1 cm mandal genişliğini kullanın; Tiner veya daha geniş mandal ya rahatsız veya ayak yerleştirme değişkenliği artırabilir. </li></ol></li><li> Üç hassas step meydan koşullardan biri üretmek için her iki tarafta peg yerleştirme işleyin. <ol><li> Sol i ayarlayarak 15 cm adım uzunluğu (SL15) ile simetrik bir lokomotor görev üretinnter-adım uzunluğu (l ISL) ve adım uzunluğu (7.5 cm) yarısı sağ arası adım uzunluğu (r ISL). </li><li> 6.0 cm l ISL ve r ISL uzunluklarını değiştirerek ek simetrik koşul (SL12) uygulamaktadır. </li><li> Sol ve sağ tarafta mandal arasındaki mesafeyi değiştirerek asimetrik görevleri üretin arası adım uzunluğunu nitelendirdi. Asimetrik motor sistemi meydan, kısa arası adım uzunluklarını ya sol (L6R9 koşulu) ya da sağ tarafta (L9R6) yan dayatmaya% 20 oranında l ISL ve r ISL değiştirin. 1,5 cm düzensizliklerin bir 6 cm l ISL ve L6R9 durum için 9 cm r ISL veya 9 cm l ISL ve L9R6 durum için 6 cm r ISL empoze </li></ol></li><li> Sıçan için, tercih edilen bir 15 cm SL12 haricinde tüm koşullar için adım uzunluğu tutar. </li><li> Kolaylık sağlamak için, geçit her uzun tarafı sol veya r ya lehine asimetrik durumu atamaKonunun ight tarafı, simetrik kontrol koşulu için iki kısa tarafı saklı tutarak. </li><li> Böylece Kur en az 60 Hz örnekleme oranı ile yüksek çözünürlüklü kamera kazıklar üzerinde bacaklarda yerleştirme kamera yaklaşık 7 adımları kapsayan bir görüş alanı ile geçit dik bakacak şekilde engelsiz olduğunu. Platformlarda yakınlığı ilk ve son adım göz ardı edilir. </li></ol> Aparat 2. Eğitim <ol><li> Örneğin., Laboratuvar Rats Temel Biomethodology içinde NIH Eğitim, kemirgenler genel davranış eğitimi ile tanıtmak için standart eğitim kaynakları, kullanın. </li><li> Eğitimin başında, yerleştirme ve en az 5 dakika boyunca 20 x 20 cm platform üzerinde onları ödüllendirerek konuları alıştırıldı. Sonra, bir gıda ödül sunumu sonraki platforma 1 cm arası adım uzunluğuna sahip bir peg düzenlemesi karşısında hayvanların kılavuz. Sözlü ve platformu ulaşmak için sevişme hayvanları ödüllendirin. </li><li> After 5 eğitim çalışır, uzay fazladan 1 mandal - 2 cm arayla ve önümüzdeki 5 antrenman çalışır gerçekleştirin. (- 35 adım 20), burada listelenen tekrar sayısı istatistiksel uygun örneklem büyüklüğü üretmek için yeterlidir. <ol><li> Hayvan daha yavaş adımlama (durmak) ve postür (geri kemerli) tutarlılığı ile değerlendirildiği gibi görev edinirse, (uzun adımlarla eğitimi devam etmeden önce kısa adım uzunlukları (S12) de bu becerilerin güçlendirilmesi konusunda eğitim odak S15) sonunda istenen adım uzunluğunu yaklaşıyor. </li><li> Yeni aralık görev ile anksiyete veya rahatsızlık uyarır, önceki ayara mandal yeniden düzenlemek ve eğitim paradigmasını tekrarlayın. </li><li> Uygun arası adım uzunlukları dört koşulları ve lokomotor standartları karşılandığı için elde edilene kadar bu eğitim ile devam edin. Bizim tecrübelerimize göre, fareler bir deneme başlatmak için ipuçları olarak vokal teşvik iyi yanıt verir. Eğitim sağlanan test aynı gün yapılabilirkonular görevi gerçekleştirmek için motive etmektedir. Not: aşağıdaki gibi lokomotor standartları: yürüme tutarlı ve durak veya missteps içermez; Baş-sallanan az; geri kemerli ve kuyruk lokomosyon sırasında yükseltilir; Her uzuv açıkça başlangıcında geçit bir ortogonal görünümü görünür ve duruş fazının ofset. Bu çalışmada, diğer gaiting davranışı yerine yürüme sadece duruluyor gibi bu seçim süreci esastır. </li></ol></li></ol> 3. Test ve Veri Analizi <ol><li> Randomize oturum tasarımı kullanarak (bölüm 1.3 anlatılmıştır) S12, S15, L9R6 ve L6R9 görevler Test hayvanları. Bir görevin içinde adaptasyon önlemek için molalar kullanın. </li><li> En az 60 Hz örnekleme oranı ile yüksek çözünürlüklü kamera ile Tutanak oturumları. Video düzenleme yazılımı içine yeniden örnekleme ve daha fazla analiz için sadece yürüyüş nöbetleri seçmek olmadan İthalat video kayıtları. </li><li> Mark sergilenir ve kinematik fazların uzaklıklarher konu video kayıtlarında. </li><li> Burada, el duruşu başlama zamanını belirlemek ve duruşu başlangıcı üzerindeki uzuv yerleştirme ile ilgili motion blur kaybı ile gösterilen bir kare-kare bazında her uzuv için ofset Matlab yazılı özel yazılım olarak adlandırılan videoa kullanın uzuv asansör-off başlangıcında meydana gelen ofset peg ve duruşu, motion blur ilk kanıt gösterilir. </li><li> Iki ardışık kinematik duruş başlangıç ​​ve bitiş noktalarının arasında kalan süre olarak salınım fazının süresini hesaplayın. Yürüme Devam gelen çift salıncak fazı (yerden her iki ön ayakları veya arka ayaklarında), ihtiva ettiği zaman üstü dört ayaklı yürüyüş değil tutarlı bir davranış dışlamak gibi. Analizleri. </li><li> Karşılık gelen adım çevrim süresinin bir fonksiyonu olarak, her bir fazının süresinin çizilir. (Tphase = B1 + B2 * Tc) Tc çevrim süresi her uzuv, elde, Tphase e lineer regresyon modeli ile ilişkisini yakalayınither Te ekstansör ilgili duruş ya da Tf, fleksör ilgili salıncak ve B1 ve B2 regresyon modeli ampirik sabitleri (ofset ve eğim) bulunmaktadır. Not: eğimi (B2) hareketin hızı değişikliği ile faz süresi değişim miktarını temsil eder. </li><li> Asimetri indeksi hesaplamak için her bacak (AI) için Denklem 1 ve 2 (Şekil 2C) kullanın. Her iki denklem kendi toplamına iki değer arasındaki farkı normalleştirir basit bir oran aynı form var. <ol><li> Denklem 1 kullanılarak, sol duruş modülasyonu (l) ve sağ (r) bacaklarda yamaçları arasındaki farkı kullanan yatay fark (AI h) hesaplayın. Benzer şekilde, ön / ön (a) ve arka / arka (p) bacaklarda yamaçlarında kullanarak dikey asimetri (AI v) hesaplayın. Bu iki denklem uygulanması sonucu &lt;1 tekabül 4 XY noktaları) ön ayakları asimetri, bir veri kümesi iseem&gt; AAI saat; 2) hindlimb asimetri, Pai saat; 3) ön ayakları-arka bacak asimetri sol Lai v; 4) Doğru ön ayakları-arka bacak asimetrisi, RAI v. </li><li> Tüm uzuvlar arasında asimetri görsel temsili için bir yama (Şekil 2B) olarak bu değerleri çizilir. </li></ol></li><li> Hesaplayın diagonality endeksleri (DI) bir ön ayakları parametreleri ve kontralateral hindlimb (Denklem 3, Şekil 2C) arasında diyagonal bağlantıyı değerlendirmek için. </li><li> Araçlar analizi 19 post-hoc karşılaştırma ile tek yönlü ANOVA kullanılarak istatistiksel anlamlılık için | - | (AIL6R9 AIL9R6 ΔAI =) DI yanı sıra asimetri karşı koşulları arasında dört ais farkını test </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.

Hayatta kalan nüfusun inme sonrası morbidite hem insanlarda hem de kantitatif değerlendirme için bir sorun teşkil nörolojik bozukluk 1 inme ve hayvan modelleri sonrası kaba motor bozuklukları içermektedir. Klinik ortamda, bu motor bozukluk hastaların çoğunluğu tarafından sergilenen ağır ziyade ılımlı düşüklüğü daha duyarlı olan subjektif kriterler kullanılarak ölçülür. Benzer şekilde, hayvanlarda post-yaralanma motor davranışları gibi subjektif değerlendirmeler, örneğin., Basso, Beattie ve Bresnahan (BBB) ​​lokomotor ölçek yöntemi 2,3, yaygındır. Bu subjektif değerlendirme yöntemleri Urfa&#39;daki hayvan modellerinde ve insanlarda yürüme rehabilitasyon çalışmaları arasındaki çeviri yardım ederken, ayrı kas gruplarının aktivitesi ile ilişkili motorlu açıklarının ayrıntıları değerlendirilmemektedir. Ayrıca, serebrovasküler motor açığının olası suçlu olarak hareketin motor kortikal katkısının değerlendirilmesi,Onlar açık alanda veya doğrusal yürüyüş görevleri güveniyor sadece dolaylı bile en yeni otomatik sayısal yöntemler 4,5 kullanılarak elde edilebilir. Bu görevler kortikal katkı gerekmez ve omurilik nöral mekanizmalar, yani sinir hasarının en hayvan modellerinde bağışladı merkezi desen üreteci (CPG), ağ, örneğin, spinalized hayvanlar 6 ile yapılabilir -.. 8 . Bu omurga mekanizmaların Essential kortikal katkı deneysel postural ayarlamalar 9 ve 10 ulaşan yanı sıra hassas 10 adım beklenen gerektiren görevler dahil olmuştur. Ayrıca, çoğu nörolojik hasar asimetriktir; örneğin, felç, hemiparezi neden, yani asimetrik bir yürüme 11 ile sonuçlanan vücudun bir tarafında zayıf -. 14. Hemiplejik yürüme asimetri asimetrik spatiotempor tarafından üretilenal kas aktivasyonu en önemlisi ekstansör ilişkili duruş fazının kısaltılması ve paretik tarafta 15,16 adım döngüsünün fleksör ilişkili salınım fazının uzamasına tezahür. Bu eğilim henüz sağlıklı veya paretic hayvanlarda lokomotor hızları aralığında keşfedilmeyi olmamıştır. Bu çalışmada, her adımda döngü süresi bir fonksiyonu olarak swing veya duruş fazları süresi arasındaki ilişkiyi açıklar faz süresi özelliklerinin 17 analizini kullandı. Elde edilen doğrusal regresyon modeli, daha sonra tüm uzuvların genelinde asimetri analizi ile tanımlanmıştır. Biz kesin bir adım lokomotor görev dayalı dört ayaklı hayvanların motor sisteminde kortikal girdileri azalan aktivitesini değerlendirmek için yeni bir düşük maliyetli bir yöntem sunduk. Bu görev yürüme hızları doğal aralığında ayak yerleştirme talepleri empoze motor korteks meydan okumak için tasarlanmıştır. Ek olarak, Ayak yerleştirme gereksinimleri tercihen motor sistemi sol veya sağ tarafına meydan manipüle. Benzer bir lokomotor görevi, Metz &amp; (2009) Whishaw sıçanlarda başarısızlık oranları, düzensiz basamak geçit üzerinde cevapsız adım sayısını incelenmiştir. Bizim yöntemi bu önceki çalışmada ücretsiz olduğunu ve &quot;başarılı&quot; faz denetimi kalitesini ayrıntıları 18 adımları.

<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

Davranış deneyler genellikle merkezi sinir sisteminde (MSS) sensorimotor bozukluğu değerlendirilmesinde kullanılmaktadır. Kemirgenler lokomotor açıkları miktarının en sofistike yöntemler kısıtsız yürüyüş overground bir dakika bozukluklarını ölçmek için (örneğin., Manuel BBB puanı veya otomatik CatWalk). Bununla birlikte, kortikal girişler spinal merkezi desen üreteci (CPG) tarafından üretilen bazik lokomosyon üretimi için gerekli değildir. Böylece, kısıtsız yürüyüş görevleri sadece dolaylı nedeniyle motor kortikal bozulma lokomotor açıkları test edin. Bu çalışmada, spinal CPG kortikal girdileri değerlendiren bir roman, hassas ayak yerleştirme lokomotor görev öneriyorum. Bir aletli peg-yollu lateralizan hareket açıklarının taklit simetrik ve asimetrik lokomotor görevleri empoze etmek için kullanılmıştır. Biz pref ile hareket sırasında ön ayakları duruşu faz özellikleri% 20 üretmek değişiklikleri eşit arası adım uzunlukları o vardiya göstermekerred adım uzunluğu. Ayrıca, asimetrik geçit kortikal kontrol sinyalleri tarafından üretilen davranışsal sonuçlar ölçümleri için izin verdiğini öneriyorum. Bu önlemler kortikal hasar sonrasında düşüklüğü değerlendirmesi için geçerlidir.

Şekil 2, tek bir temsili konu için lokomotor görevleri sırasında asimetri analizini göstermektedir. (- 400 gr, Şekil 3 250) değerleri ayrı ayrı tüm bireylerden (Şekil 2) Denklem 1 ve 2 kullanarak tüm koşullar için ve 8 dişi Sprague-Dawley sıçanların kompozit verilerinden hesaplanmıştır. Genellikle, ön ayakları duruş fazının modülasyonu tercih tarafına (uzun ISL) üzerindeki duruş fazı büyük bir bölümünü işgal eğiliminde olduğu, kavramı ile tutarlı lokomosyon koşulu tercih edildiği tarafa (kısa ISL) için daha az oldu lokomosyon azalır hızı tercih bacak ile karşılaştırıldığında adım döngüsü. Koşullar L9R6 ve L6R9 (ΔAI) elde edilen karşılık gelen asimetri endeksleri arasındaki farkın conservativ ile tek yönlü ANOVA (a = 0.05) ve post-hoc t-testi ile test edildi<html> Matlab anova1 ve multcompare fonksiyonları kullanarak e Bonferroni düzeltmesi (düzeltilmiş α = 0.0125). Genel olarak, gruplar arasındaki fark (p = 0.002) anlamlı idi. Ön ayakları arasındaki asimetri, ilgili ön yatay asimetri indeksi (Δa AI h) belirgin bir sol tercih (L6R9) arasındaki mesafeye (= p = 0.006) farklı ve sağ gözetilen (L9R6) koşullarında (Şekil 4A) idi. Sağ dikey asimetri indeksi (Ír AI v) koşulları arasındaki fark bir eğilim gösterdi, ama sıfır (p = 0.031, α = 0.0125) anlamlı olarak farklı değildi. Benzer şekilde, iki asimetrik koşullar (Şekil 4B) arasındaki diagonality indeksinde önemli bir fark (p = 0.020, α = 0.05). ANOVA testi farklı görevler DI arasında fark bulundu, ancak hiçbir ek alfa düzeltme gereken tek bir post-hoc t-testi vardı. 1 &quot;&gt; bu yöntem asimetrik ayak yerleştirme çözmek için hayvanların doğal yeteneğine dayanıyor gibi bazı hayvanların arka bacaklarda hızıyla aynı anda vardı dörtnala benzeri davranışlar gösterebilir:&quot; keep-together.within-sayfa = fo &quot;t. Bu yürüyüş 3 hayvanlarda gözlendi ve davranış daha analizler çıkarıldı. <img alt="figür 1" src="/files/ftp_upload/52921/52921fig1.jpg" /> 1. Yürüme Yolu Modeli Şekil. Simetrik ve asimetrik yürüyüş görevler için kullanılan geçit (A) şematik. (B) sağ (r ISL) ayarını Peg düzenlemesi ve sol (l ISL) adım uzunluğu (SL) göre arası adım uzunlukları. Dört koşulları 15 cm (SL15), sl% 20 azalma gösteren bir simetrik lokomotor görevin adım uzunluğu (SL) simetrik kontrol lokomotor görev ve tercih edilen hız (SL12), sol kol tercih (L9R6) ve hakkı bulunmaktadıruzuv tercih (L6R9) lokomotor görev. <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/52921/52921fig1large.jpg" target="_blank">Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.</a> <img alt="Şekil 2," src="/files/ftp_upload/52921/52921fig2.jpg" /> Asimetri ve Diagonality Endekslerin Şekil 2. hesaplanması. (A) duruş veya salınım fazı süresi (y-ekseni) ve sol ekstremite tercih yürüyüşü için döngü süresi (x-ekseni) (L6R9) arasındaki ilişki regresyon analizi ve veri noktası yoğunluğu ısı haritası ile temsil edilmektedir. Faz karakteristikleri eğim-kesişim denklemleri kullanarak duruş fazı doğrusal regresyonları ile temsil edildi. Insets sol ön ayakları (LF), sağ ön ayakları (RF), sol hindlimb (LH) ve sağ hindlimb (RH) ısı haritaları karşılık gelmektedir. (B) Asimetri indeksi hesaplandı Denklem gösterildiği gibi (1) ve (2), nerede r, l, a ve p -<html> sırasıyla ön ve arka bacaklarda, hakkı için (A) &#39;da gösterilen sol duruş fazı doğrusal regresyon yamaçları Lai v RAI v AAI h ve Pai h -.-sol dikey, sağ dikey, ön-yatay ve . arka-yatay asimetrisi endeksleri sırasıyla Denklem gösterildiği gibi hesaplanır Şekil 1 (C) Diagonality endeksleri (DGD) açıklanan tüm dört koşullar için hesaplanan (3) Şekil 1 Lf, RF, sol ve sag açıklanan dört koşullar için. - Sol ön ayakları, sağ ön ayakları, sol ve sağ arka bacak hindlimb duruş fazı lineer regresyon yamaçları. <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/52921/52921fig2large.jpg" target="_blank">Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.</a> &quot;&gt; <img alt="Şekil 3," src="/files/ftp_upload/52921/52921fig3.jpg" /> Asimetri ve Diagonality Tüm 8 Konular gelen Faz Özellikleri kullanarak 3. Kompozit Verilerini Şekil. (A) duruş dağılımını temsil eden veya sol bacak tercih yürüyüşü (L9R6) için döngü süresi karşısında salıncak Isı haritası. Duruş fazı doğrusal regresyon faz karakteristikleri Şekil 1A olarak hesaplandı ve eğim-kesişim formülü içerlek tarafından temsil edilmektedir. (B) Asimetri indeksi hesaplandı Şekil 1B. ΔlAI v, ΔrAI v, ΔaAI h ve ΔpAI h görüldüğü gibi -, sol dikey doğru dikey ön yatay ve arka yatay asimetri indeksi farkı sırasıyla Denklem 3 de tarif edildiği gibi, karşılık gelen asymm çıkarılarak dört koşulları için hesaplananSol gözetilen yürüyüş (L9R6) koşullarından sağ tercih yürüyüşü (L6R9) bir Etry endeksleri. Asterisk -. Bootstrap yöntemi ile hesaplanan istatistiksel anlamlılık <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/52921/52921fig3large.jpg" target="_blank">bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.</a> <img alt="Şekil 4," src="/files/ftp_upload/52921/52921fig4.jpg" /> Asimetrik Tedbirlerinin Şekil 4. analizi. Koşullar L9R6 ve L6R9 arasındaki asimetrik indeksleri (AI) (A). Mutlak fark birden testler için Bonferroni düzeltmesi ile ayarlanabilir post-hoc t-testi analizi tek yönlü ANOVA ile test edilmiştir. L9R6 ile L6R9 ile ön ayakları asimetri (Δ AAI h) değişiklik anlamlıydı. (B) analiz koşullarının diagonality indeksi (Di) dağılımının S15, S12, L9R6 ve L6R9 post-hoc t olan tek-yönlü ANOVA kullanılarak testAsimetrik görevler (siyah) arasındaki fark. <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/52921/52921fig4large.jpg" target="_blank">Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.</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.

Asimetrik Yürüme Yolu: Asimetrik Locomotion incelenmesi için Yeni Bir Davranış Testi

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 Görüntüleme.  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.

Entegre Davranış İstasyonu ile Kemirgen Hastalık Modellerinin Davranış Fenotiplendirme (INBEST)

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

Davranış

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.

Usulü Sıçanlar Pavlovyan klimalı Alkol arayan Davranış Bağlam kaynaklı Yenileme İnceleyecek

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.

İntrakraniyal Elektrotlarla Bireylerde Davranış Görevler Sahne

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.

Algı ve Öğrenme Eğitim bir aracı olarak Elektrofizyolojik Cortex Kayıt ve Stimülasyon ile Servisi-Box Eğitim Kombine

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.

Farelerde Yüksek mertebeden Tekrarlanan Davranışlar için bir potansiyel Testi olarak yeni nesne Keşif

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.

Kemirgen Psikomotor teyakkuz Testi (rPVT): Sıçan ve Farelerde Nörodavranışsal Performans değerlendirilmesi için bir yöntem

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.

Batarya-in davranış değerlendirilmesi genel hareket, kas gücü ve koordinasyon farelerde testleri

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.

Kablosuz, Vivo içinde kayıt ve fareler serbestçe davranışlar içinde sinirsel aktivite uyarılması için çift yönlü arayüzü

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.

Fareler içgüdüsel savunma sırasında kayma bellek rolünün araştırılması için davranışsal bir tahlil

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.

Otomatik, Alzheimer hastalığının IntelliCage kullanarak, birden çok genetik modellerinde bilişsel işlevler için uzun vadeli davranış tahlil

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