ErasmusLadder手続き

ErasmusLadderテストでは、74ペアの横棒からなる水平のはしごを歩くマウスが必要です。 各側では、高段と低位の間で段が交互に切り替わります。各段は低段とは逆であり、逆も同様です。 ラングにはタッチセンシティブセンサーが装備されているため、システムはラダー上のマウスの位置を検出し、フロントの足の位置を決定することができます。

はしごを歩く

ラングは戦略的に特定の距離離れて配置され、野生型マウスには十分に挑戦しますが、極端な運動機能障害を有するマウスではそれほど難しくありません。 原則として、マウスが高い方のラングを使用してはしごを横切ることが最も便利です。 したがって、ミスステップは、ロー・ラングの1つを使用するものとして定義されます。 Cupido et al。 野生型マウスおよび突然変異マウスが誤った段階を踏む間に、いくつかのトレーニングセッションの後、突然変異マウスは常に課題を完了することができたことを示しています。

ErasmusLadder

ゴールボックスからはしごへの入り口のクローズアップ。
ErasmusLadder

ここで、高低に配置されたラングが表示されます。

マウスの動機づけ

水平ラダーはゴールボックスで始まり、ゴールボックスで終わります。 明るい光があれば、フォトフォビックマウスは現在のゴールボックスを離れて、もう一方の、まだ暗いゴールボックスに走り、そうするためにはしごを横切るように促す。 Cupido et al。 これは十分な動機ではないことを示しています – マウスは自分のデバイスに残しておくと、一時停止し、はしごや逆方向を探索します。 これに対処するために、ErasmusLadder装置には加圧式エアーアウトレットも含まれています。吹き抜けにより、確実にマウスが動いてラダーを一貫して横切るようになり、まだ座っていません。

ErasmusLadderによるテスト手順

ErasmusLadderテストの標準プロトコールは、Erasmus Medical Center(オランダ、ロッテルダム)で開発され、各動物について、1日に1回の8回のセッションが含まれています。 各セッションには42のランが含まれています。 これらのうちの半分は、運動能力および運動学習を経時的に評価するものであり、残りの半分は、具体的には、チャレンジテストにおける連合運動学習を評価するものである。 プロトコルについては以下で説明しますが、ライトやエアキューのタイミングを調整するなど、試行の回数や試行の構成を変更してテストをカスタマイズできます。

ErasmusLadder

マウスは、ガラス板の間ではしごを横切る(緑色と赤色の線)。
ErasmusLadder

Rungには感圧センサーがあり、ErasmusLadderはマウスのステップパターンを記録することができます。

セッションの様子

各試行は、ErasmusLadderソフトウェアによって完全に制御されます。 実験計画がソフトウェア内で行われると、ソフトウェア内から取得が開始されます。 装置は、どのマウスがディスプレイ上の次のセッションのために予定されているかを示す。 ゴールボックスの1つにマウスを置くと、セッションが自動的に開始されます。

ゴールボックスから離れる

セッションの開始時に、キューライトがオンになる前にマウスに「タイムアウト」があります。 マウスがキューの後の一定の時間(5秒間を示す標準的なErasmus MCプロトコル)の後にゴールボックスを離れることがない場合、加圧空気が床を横切って吹き付けられて動物をはしごに向かって押しつける。 「タイムアウト」期間中、動物はゴールボックスを離れてはいけません。 エスケープしようとすると、反対方向からの空気の流れは、それをゴールボックスに戻します。

最初の4つのセッション:効果的に交差することを学ぶ

通常、最初のセッション(Erasmus MCプロトコルでは4つ)を使用して、マウスが効率的にラダーを横断し、モーター性能を測定するように教えています。

動物がゴールボックスを離れ、はしご上で検出されるとすぐに、第2の空気の流れがマウスの逆風をもたらし、連続的な問題ではしごを横切るように刺激します。 一定の逆風を確実にするために、空気流の圧力は、距離に対して調整されます。 走りは反対側のダークゴールボックスに動物が入ると終了します。 その後、空気は停止し、反対方向の次の走行の前に「タイムアウト」期間を開始します。

取得された1つのセッションからのすべてのデータが処理された後、データは処理のためにErasmusLadderソフトウェアに送り返されます。 ソフトウェアは自動的に装置をリセットし、次のマウスが始動する準備ができます。

モーター性能と運動学習のテスト

ミスステップの回数とこれが連続した試行を通してどのように変化するかは、運動学習の尺度です。 Cupido et al。 野生型マウスの歩行時間が長くなることを示しています。彼らはよりゆっくり歩き、足をより注意深く置いています。 これは、モーターチャレンジされたマウス(Cupidoのケースでは、神経変性疾患である脆弱なX関連震え/運動失調症のモデルであった)と比較して、誤解を少なくしています。 結局、脆弱なXマウスは、野生型マウスと比較して、運動能力(ラダーを横切ることの学習効率)の差を示す、誤った段階のパーセンテージを示しました。

最後の4セッション:リフレクティブモーター学習のテスト

ErasmusLadderを使用すると、反射的な運動学習のパラダイムが実行され、小脳の学習の評価が可能になります。 パラダイムは、実行中にチャレンジ(障害物)を導入することを含みます。 このパラダイムでは、条件付き刺激と無条件刺激を使用します。 CSは、米国を発表するトーンから構成されています。これは、足を入れる予定の横丁のすぐ前に、マウスの歩行面の12mm上に障害物(高層階段)が突然現れることです。 標準のErasmus MCプロトコールでは、4回の無刺激セッションで訓練された後、4回のセッションでマウスにチャレンジします。

小脳の検査

Erasmus MCプロトコルでは、トーンと障害物の間のタイミングは250msです。つまり、トーンが聞こえるまでに次のラングに向かって動き出しています。 障害物を避けるために、動物はその動きを変えなければならない。 このためには、小脳の適切な機能が重要です。

個人に固有の

このパラダイムの重要な特長は、障害ラングを上げることは、その特定の試行でその特定のマウスの個々のステップパターンに基づいていることです。 このソフトウェアは、リアルタイムでデータを処理し、実行の開始時に動物がどのように動いているかを計算し、その結果、その足をいつどこに配置するかを予測します。 このようにして、1つのラングが正確な時刻に上げられます。 事前に、このイベントのトーンがマウスに警告されます。 このソフトウェアは、同じバリアが連続して実行されないようにします。

再び、データは各セッションの後にコンピュータに送り返されます。 そこでは、選択、視覚化、分析、保存、およびエクスポートが可能です。

連合運動学習における機能障害

正常な連合運動学習スキルを持つマウスは、障害を避けることができないと試行錯誤し、それに応じて足踏みパターンを調整します。 Cupido et al。 野生型マウスは、音を聞いた直後にステップタイムを減少させる(彼らの速度を増加させる)ことを示している。 これは連合運動学習能力の証拠です。 彼らの研究では、これらの結果を、脆弱X症候群のモデルである突然変異株由来の結果と比較しました。 脆弱なXマウスは、摂動した(挑戦した)セッションにおいて、ErasmusLadder上で明らかな運動学習障害を示しましたが、訓練セッション中のステップ時間または誤ったステップには有意な差はありませんでした。

ErasmusLadderで測定できること

  • モーター性能:ステップの持続時間とステップのタイプ(例えば、ミスステップ)
  • 運動学習:連続した試行にわたってパラメータの変化
  • 連合運動学習:条件付き刺激と対になる障害物を動物がどのように扱うか学習する