Een Volledig geautomatiseerd en zeer veelzijdige systeem voor het testen van meerdere cognitieve functies en opnemen Neuronale Activiteiten in Knaagdieren

Zheng, W., Ycu, E. A. A Fully Automated and Highly Versatile System for Testing Multi-cognitive Functions and Recording Neuronal Activities in Rodents. J. Vis. Exp. (63), e3685, doi:10.3791/3685 (2012).

We hebben een volledig geautomatiseerd systeem voor het operante gedrag testen en neuronale activiteit van de opname door die meerdere cognitieve functies van de hersenen kan worden onderzocht in een enkele taak volgorde. Het unieke van dit systeem is een op maat gemaakte, akoestisch transparante kamer dat veel van de kwesties in verband met auditieve cue controle in de meeste commercieel beschikbare kamers elimineert. Het gemak waarmee operante apparaten kunnen worden toegevoegd of vervangen maakt dit systeem zeer veelzijdig, waardoor voor de uitvoering van een verscheidenheid van auditieve, visuele en olfactorische gedrag taken. Automatisering van het systeem zorgt ervoor dat fijne tijd (10 ms) en nauwkeurige tijd-afstempelen van elk evenement in een vooraf gedefinieerde gedrag volgorde. In combinatie met een multi-channel elektrofysiologie registratiesysteem, meerdere cognitieve hersenfuncties, zoals motivatie, aandacht, besluitvorming, geduld, en beloningen, worden kan sequentieel of onafhankelijk van elkaar onderzocht.

Overzicht van het systeem

Het systeem bestaat uit drie hoofdcomponenten: (1) een dubbelwandige geluiddichte kamer (Industrial Akoestische Company, Bronx, New York), (2) een veelvoud kanaal elektrofysiologische opname systeem (Neuralynx, Bozeman, MT), en (3) een volledig geautomatiseerde, op maat gemaakte gedrag testen systeem van de Med Associates Inc (St. Albans, VT).

Zoals weergegeven in figuur 1A is de operant kamer zich in de geluidwerende kamer. Een collector (Model SL-36, Dragonfly onderzoek en ontwikkeling, Inc, Ridgeley, West Virginia) voor het aansluiten van kabels van headstage naar de elektrofysiologische opname systeem (Figure1A-a), en een video-camera voor het bewaken en registreren van dieren gedragingen worden gemonteerd boven de operante kamer (Figure1A-b).

Op maat gemaakte Operante Kamer

De op maat ontworpen en akoestisch transparant Operant kamer (Figure1A-d) bestaat uit drie akoestisch transparante wanden en een modulaire-bedieningspaneel (Figuur 1B). Drie sprekers (Cage tweeter, ENV_224BM, Med Associates) gemonteerd op de bovenkant van het midden en twee zijpanelen worden gebruikt voor het uitzenden auditieve cues. Auditieve signalen worden gegenereerd door een geijkte, programmeerbare audio generator (ANL-926). Een stimulans licht (ENV_221M) en twee triple-stimulus LED-displays (ENV_222M) bevinden zich op de midden-en zijpanelen, respectievelijk. Deze stimulus lampen kunnen worden gebruikt voor auditief-visuele multi-zintuiglijke gedragstesten. Een neus poke-apparaat met drie kleuren LED-verlichting (ENV_114M) is gemonteerd aan de onderkant van de middelste paneel. Een infrarood detector geïnstalleerd in de neus poke eenheid wordt gebruikt om aan te geven neus steken en vasthouden periode. De LED-lampjes in de neus poke kan worden gebruikt voor de opleiding van de neus-hold in het gat. Een beweegbare reactie hefboom (ENV_112CM) is aangebracht aan elke zijde van de operant paneel. De mobility van deze hefbomen een flexibele controle op de aanwezigheid van de hendels die effectief gebruikt kan worden voor zowel de initiële taak opleidingen en de studie van een aantal belangrijke cognitieve functies van de hersenen (zie hieronder). Vier paar infraroodstraal bronnen en detectoren (EVN_253SD) gestuurd door een vier kanalen IR controller (ENV_253) zijn geplaatst op de bodem van de kamer zowel de posities van het dier en andere apparaten is gebaseerd op een dier kunnen bedienen (figuur 1A- e). Twee pellet dispensers elk met een ingebouwde infrarood wacht (ENV_203M-45IR) worden gebruikt voor het afgeven punten in de pellet houders (figuur 1A-c). De infrarood schildwacht wordt gebruikt voor de controle falen van pellet dispenser en het verstrekken van waarschuwingssignalen.

Systeemconfiguratie

Het overzicht van koppelingen en hardware componenten is geïllustreerd in figuur 2. Functioneel gezien, is twee parallelle, interactievesub-systemen: een voor het gedrag van training en de andere voor elektrofysiologische opname. De twee sub-systemen worden gesynchroniseerd door middel van de MED-PC IV software platform (SOF-735). De computer stuurt commando's naar gedrags-apparaten en TTL-pulsen om neurale opnamesysteem (signaal stromen aangegeven met de rode pijlen in figuur 2), en ontvangt signalen gegenereerd door het dier de reacties en neurale activiteiten (signaal stromen aangegeven met de groene en blauwe pijlen, respectievelijk, in figuur 2). Deze parallelle, interactieve systemen maken het mogelijk opnames van gesynchroniseerde gedrags / neuronale data en laat manipuleren van het gedrag van dier op basis van neurale activiteit, of vice versa.

Gedrag training sub-systeem Een SmartCtrl aansluitpaneel (SG-716B) fungeert als een twee-weg communicatie panel: dat wil zeggen het verzenden van de stuursignalen (rode pijl in figuur 2) van de computer naar de gedrags-apparaten (die in rode doos) en transmit dier de reactie van signalen (groene pijl in figuur 2) terug naar de computer. De uitgangen van de vier kanaals IR controller (ENV_253) worden ook gefreesd in het aansluitpaneel. Een interface kaart (SmartCtrl interface kaart, DIG-716B) en een decode kaart (DIG-700F) communiceren de signalen van de verbinding paneel om een ​​PCI-kaart (DIG-704PCI) geïnstalleerd in de computer. De auditieve signalen worden gegenereerd door de Stimulus Generator (ANL-926), die ook wordt gecontroleerd door de MED-PC IV software via het decoderen kaart (DIG-700F). Zoals weergegeven in figuur 2, worden alle interfacekaarten ondergebracht in een tafelblad Interface Cabinet (SG-6080D). Dit kabinet levert ook bevoegdheden voor al het gedrag apparaten.

Elektrofysiologische opname subsysteem dieren reageren signalen ontvangen door de computer worden direct verzonden naar de neurale opname systeem via de SuperPort TTL-kaart (DIG-726) en de Cheetah Digital Interface Box (Neuralynx, Bozeman, MT) (figuur 2). Deze gebeurtenissen zijn gedrag tijdstempel en tegelijkertijd opgenomen met neurale activiteiten. Neural pieken waargenomen online de Neuralynx opname systeem kan worden gebruikt als ingangssignalen de gedragscontrole subsysteem voor het manipuleren of storende dier gedrag. Omgekeerd kan het dier de reactie signalen als indicatoren voor het manipuleren of storende neuronale activiteiten combinatie met elektrische of optogenetic stimulatie technieken. Deze benaderingen zijn waardevol voor het ophelderen van causale verbanden tussen neuronale activiteiten en gedragingen.

Programmering en verwerking van gegevens De gedragscontrole programma's zijn geschreven met Trans IV software (Thomas A. Tatham en MED Associates) en gecompileerd met Pascal compiler. Automatisering van elke training stap wordt gerealiseerd door het laden van de Trans IV-programma in de MED-PC IV Software. Training parameters kunnen ook online worden aangepast door trainers while de MED-pc IV software actief is. De Trans IV codes specifiek moeten zijn voor zowel de systeem-setup-en gedragsproblemen taak. Standaard trainingsprogramma's zijn echter vrij verkrijgbaar bij de MED Associates en worden aangepast aan de individuele laboratorium specifieke behoeften. Opleidingen die in onze opstellingen zijn ook vrij beschikbaar op aanvraag.

Behavioral gegevens worden automatisch opgeslagen door het MED-PC IV Software. De opgeslagen gegevens kunnen worden vertaald in Microsoft Excel-bestanden met behulp van de MED-PC naar Excel-programma (MPC2XL, Thomas A. Tatham en MED Associates). De vertaalde Excel-bestanden kunnen vervolgens worden geïmporteerd en geanalyseerd in een MATLAB-omgeving (MathWorks, Natick, MA). De neurale gegevens samen met de gedrags-evenement tijdstempels opgenomen met de Cheetah software (Cheetah 5, Neuralynx, Bozeman, MT) kunnen ook worden geïmporteerd in MATLAB voor analyse.

Opleiding

Om de werking van dit systeem illustreren beschrijven we hier eenTwee alternatieve keuze Pitch Discriminatie Taak, ontwikkeld om de frequentie discriminatie drempel van een rat te onderzoeken. Een schematische weergave van de taak in figuur 3.

1. Pre-training

1. Begin met naïeve volwassen man, Sprague-Dawley, ratten, leeftijd ~ 60 dagen.
2. Voor de training, beperken de inname van voedsel tot het dier het gewicht is ~ 90% van de uitgangswaarde advertentie libidum gewicht.

2. Cage Acclimatisering

1. Om de kamer voor te bereiden op acclimatisatie, trekken de hendels en blokkeren de neus poke gat met een rubberen stop (gemaakt van de zuiger van een 60 cc spuit) van dieren te voorkomen dat het activeren van de neus-poke-apparaat.
2. Plaats ~ 20 volledig voedings-pellets (45 mg, Product # F0021, BioServ, Frenchtown, NJ) in elk pellet vat (voedsel beker).
3. Plaats een naïeve dier in de kamer voor acclimatisatie. De rat zal binnenkort beginnen met het eten kopjes te verkennen en de pellets te eten.
4. Dwing de rat om aan beide zijden van de kamer te verplaatsen door het afgeven van pellets willekeurig in elkaar eten beker. Een 30 minuten durende sessie is meestal genoeg voor het vaststellen van de voedsel-cup vereniging. In een 30 minuten durende sessie, de rat krijgt meestal 200 tot 300 pellets, die genoeg zijn om hun lichaamsgewicht in een constant niveau van ~ 90% van de uitgangswaarde te handhaven.

3. Lever-push Training

1. In een nieuwe sessie, het uitbreiden van beide hendels in de kamer en laat het voedsel beker leeg.
2. Plaats vervolgens een geacclimatiseerde rat in de kamer. Wanneer het dier de nabijheid van een hefboom gaat, handmatig breng een pellet door de Med-PC IV software. Ook bieden beloningen bij de rat toont interesse in de hendel, zoals snuiven, aanraken, of klimmen. Een toevallige hendel knopje moeten ook leiden tot een beloning automatisch door het programma.
3. Om de hendel te duwen aan te moedigen en om de verkenning van beide hefbomen te forceren, waarop het dier kan elke hendel te duwen na elkaar een beperkt aantal keren. Wanneer de limiet wordt bereikt, trekken aan de hendel. Wanneer beide hendels hebben teruggetrokken, uit te breiden naar de procedure te herhalen.
4. Geleidelijk af de grens tot aan de hendel trekt elke keer dat het wordt gedrukt. Een tot twee 30 minuten durende sessies zijn meestal voldoende voor het vaststellen van de hefboom push - voedsel beloning vereniging.

4. Neus-poke Training

1. In een nieuwe sessie, trekken de hendels en verwijder de rubberen stop van de neus poke. Plaats een aantal pellets in de neus porren om rat's interesse in het verkennen van de neus-poke-apparaat aan te moedigen.
2. Opnieuw het dier in de kamer. Uitbreiding van een van de twee hendels willekeurig bij de rat de neus-poke gat voor voedsel pellets snuift.
3. Het zien van de verlengde hendel, zal de rat te benaderen en druk op de hendel om een ​​levensmiddel pel te verkrijgente laten. Na de hendel wordt ingedrukt en de beloning is afgegeven, trekken aan de hendel om de rat te moedigen om de neus poke-toestel. Het duurt meestal ongeveer 20 tot 30 minuten om te leren van de task sequence: Neus-poke → Lever uitbreiding → ​​Lever push → Rewards.

5. Cue Training

1. In een nieuwe sessie, speel het auditieve signalen na een neus-poke evenement met een korte vertraging (100 tot 250 ms). Verleng de linker en rechter hefboom kort (100 ms) na elke auditieve cue presentatie.
2. Beloon de rat alleen wanneer de hendel die wordt aangegeven door de auditieve cue duwt. Het dier zal geleidelijk leren om een ​​specifieke auditieve cue te associëren met een hendel. Het dier is dan vrij om een nieuw proces met de sequentie te beginnen: Neus-poke → Cue → Lever push → Beloning / Nee Beloning (figuur 3). Vanwege de hoge valse tarief in de eerste leer-sessies, aanvullende FOod moet worden gegeven aan het lichaamsgewicht na elke training te behouden.
3. In de komende 30 minuten sessies, laat de rat de praktijk is de nieuw geleerde taak tot een consistente prestaties bereikt wordt (zie figuur 3A voor een typische leercurve). Zodra de taak is onder de knie, kan een rat te verkrijgen over 200 tot 300 pellets in elke 30 minuten durende sessie, die genoeg is om het lichaamsgewicht te handhaven.

6. Representatieve resultaten

Naar aanleiding van het bovenstaande protocol, we getrainde ratten herkennen twee verschillende patronen van zuivere tonen pulsreeksen bestaande uit zes toon pips met ofwel dezelfde frequentie (F, F, F, F, F, F) of verschillende frequenties (F, F-AF , F, F-AF, F, F-AF) ^1-5. Elke toon pip is 200 ms in duur en de toon pip-interval is 400 ms. In de huidige studie werd F ingesteld op 10 kHz te zijn en AF varieerde van 1 tot 50% van de F (Figuur 3, bovenaan). Meestal betekent dit dat AF ingesteldbij een relatief grote waarde tijdens de training sessies: 5 kHz, 4 kHz, 3 kHz, 2 kHz en 1 kHz, om de opleiding te vergemakkelijken. Elke zuivere toon puls trein met verschillende AF waarde werd willekeurig gepresenteerd in een bepaalde sessie.

De twee alternatieve keuze Pitch Discriminatie Task wordt geïllustreerd in figuur 3. Ratten werden getraind om hun neus steken in de neus gat (Figuur 1B en figuur 3, onderaan) een proces begint. Neus poke leidt tot uitzending van de auditieve cues. Bij de erkenning van de signalen, ratten moet lopen om de juiste kant van de kamer, de hendel benaderen, want de hefboom uit te breiden in de kamer te wachten, en dan de hendel te duwen binnen een bepaalde tijd venster (hendel actieve tijd, 1 tot 2 seconden) beloning (figuur 3) te verkrijgen. De hit werd berekend voor elk AF waarde van het aantal proeven hit gedeeld door het totale aantal proeven voor elke AF waarde. Een criterium van 75%hit rate werd gebruikt om aan te geven dat de rat had de taak geleerd. Een typische leercurve van een rat is weergegeven in figuur 4A. Iedere gekleurde lijn geeft de leervorderingen voor elke puls trein met verschillende AF (ΔF0 staat voor de constante puls trein). Gemiddeld duurde het ongeveer zeven sessies van de opleiding (vanaf de eerste sessie van de auditieve cue presentatie, Stap 5 Cue Training) om de 75% hit rate criterium te bereiken.

Dit systeem maakt het ook mogelijk kwantitatieve karakterisering van het gedrag van dieren in het uitvoeren van de taak, ontworpen door onderzoekers. Drie metingen op grote schaal gebruikt in dieren gedragsstudies worden getoond in Figuur 4 B - D De reactietijd, voornamelijk een dier aandacht aan de taak werd gemeten als tijdsverloop tussen het begin van auditieve keu en hefboom push.. De inter-proces interval, als gevolg van hoe begaan een dier was om de taak waarin het dier geïnitieerd elke proefen werd niet gestraft door de time-out in valse studie werd uitgezet in Figuur 4C. De temporele variaties in de prestaties binnen een sessie, die de dynamische patronen van de totale van een dier prestaties en hetgeen de verbetering / aanpassing die kunnen optreden binnen een enkele sessie, werd uitgezet in figuur 4D. Elke sessie werd verdeeld in vroeg, midden en late fase (10 minuten per fase). Cumulatieve aantal punten in elke fase werden in deze meting.

De neurale basis van verschillende cognitieve gedrag (Figuur 5A en zie Discussie) kunnen ook worden behandeld met dit systeem door registratie van de neurale activiteiten van dieren een taak. Voorbeelden van neurale activiteit tegelijkertijd opgenomen in de nucleus basalis (NB) en ventrale tegmentale gebied (VTA) van een rat hersenen worden weergegeven in figuur 5B en C. De ontslagen van neuronen zijn tijdstempel betrekking te hebben op elk evenement van het onderzoek (zoals als neus-poke,hendel duwen, auditieve cue presentatie en erkenning, en de feitelijke ontvangst van beloning) en geanalyseerd met betrekking tot deze gedrags-gebeurtenissen van de taak. Resultaten van gecombineerde gedrags-en hersenactiviteit opname met dit systeem vruchtbare in het ophelderen van de neurale basis van verschillende cognitieve gedrag.

Figuur 1. De hoofdcomponenten van het systeem (A) en een schematische tekening van de maat auditieve operant kamer (B). A. De operateur kamer is gelegen in een dubbelwandige geluidsdichte kamer. Anechoische schuim wiggen zijn gemonteerd in de muren van de kamer om het geluid verstrooiing en doorbuiging te elimineren a:. Commutator voor de routering van draden aan neuronale activiteit opnamesysteem; b: Video camera voor het bewaken en registreren van het gedrag van dieren; c: Pellet dispensers, d: Operante kamer . e:Infrarood-ontvangers. B. De operante kamer bestaat uit drie akoestisch transparante wanden en een modulaire-bedieningspaneel. Zie tekst voor gedetailleerde beschrijvingen.

Figuur 2. Schematisch overzicht van het systeem. Het systeem bestaat uit twee subsystemen: gedragstraining en neurale activiteit opnamesysteem. De twee subsystemen interactief communiceren met elkaar via TTL pulsen (zie System Configuration voor details). De rode pijlen staan ​​voor commando's en / of gedragsproblemen gebeurtenissen uit de computer verzonden, de groene pijlen duiden dieren reactie signalen terugkeren naar de computer, en de blauwe pijl geeft signaal ingangen van neurale spike gebeurtenissen gedetecteerd online met de Neuralynx opnamesysteem.

Figuur 3. Twee-Alternatief Choice Frequentie Discriminatie taak. Top, blokdiagram dat de fundamentele taak volgorde. Bottom, Schematische weergave van de belangrijkste gedrags-acties. Groene pijlen geven de opeenvolgende stroom van de taak.

Figuur 4 vertegenwoordiger resultaten van twee alternatieve keuze Frequentie Discriminatie Task A. leercurves:.. Elke gekleurde lijn geeft de leervorderingen van een rat te discrimineren elke frequentie variatie (ΔFs). De donkere lijn geeft de gemiddelde leercurve voor frequentie variaties. B. Verdeling van de reactietijd gemeten als de tijd ronden voor het begin van de cue als hefboom om push. C. Verspreiding van de inter-proces interval. D. Temporele dynamieken van de prestaties binnen gemeten een sessie met de geaccumuleerde beloningen verkregen in het begin, midden en late fase van een sessie. Eenzal de gegevens in B - D werd verkregen in de laatste fase toen de rat de prestatie was meer dan de 75% hit rate.

Figuur 5. Voorbeeld van cognitieve gedrag en hersenfuncties die kunnen worden onderzocht met behulp van het systeem. A. Cognitieve gedrag. De top bijschriften beschrijven elke actie in een opeenvolging van een proces. De onderste onderschriften geven de cognitieve gedrag dat kan worden bestudeerd. Merk op dat beide hendels werden geëxtraheerd in alle foto's behalve in d, waar de hendel in de verwerking van de uitbreiding in de kamer. B. Firing patronen van een neuron opgenomen in de NB van een rat het uitvoeren van de twee-keuze auditieve taak. Top, Rasterafbeelding perceel van het afvuren over elke proef. Elke gekleurde rechthoek staat voor het afvuren van de cel en het werkingsveld is gecodeerd door de kleur. Bottom, Peri-event histogram van de vuren tarief. Let op de opbouw van het afvuren voor de actie (duwen hendel op het tijdstip nul microseconden, aangegeven door de rode gestippelde verticale lijn) en de geleidelijke verspreiding van het afvuren na de actie. C. Firing patronen van een neuron opgenomen in de VTA van de een rat het uitvoeren van de twee-keuze auditieve taak. Top, Rasterafbeelding perceel van het afvuren van een VTA neuron over elke proef. Elke gekleurde rechthoek staat voor het afvuren van de VTA neuron en het afvuren tarief wordt gecodeerd door kleur. Bottom, Peri-event histogram van het werkingsveld weergegeven in het raster afbeelding. Onmiddellijk Let op de schaarse vuren voordat de actie van het duwen van de hendel (op het tijdstip nul microseconden, aangegeven door de verticale rode stippellijn) en een krachtige vuren tijdens de periode wanneer de rat is de beloning het verkrijgen van. De activiteit van dit neuron is vrijwel geruisloos tussen deze twee acties. Tungsten stereotrodes geïmplanteerd in de hersenen werden gebruikt om recOrd neurale activiteiten gelijktijdig uit de NB en VTA, terwijl de rat was het uitvoeren van de taak. Spike-sortering werd uitgevoerd off-line met behulp van SpikeSort 3D Software (Neuralynx, Bozeman, MT).

Een cruciaal aspect in het ontwerp van een auditieve gedrag taak is de eliminatie van ongewenste geluiden als gevolg van verstrooiing en de doorbuiging van de testomgeving. Slecht geluid controle kan een belangrijke invloed op het gedrag getest en zal produceren misleidend of zelfs niet te interpreteren resultaten. De gedrags-kamer in het systeem hier beschreven is speciaal ontworpen om akoestisch transparant, om het geluid doorbuiging van de wanden te voorkomen. Inderdaad, gemeten vanuit het midden van de kamer, geluid vervorming was effectief detecteerbaar (gegevens niet getoond).

Hoewel we dit systeem ontwikkeld, vooral voor het bestuderen van het auditieve systeem, kan deze gemakkelijk worden aangepast door andere onderzoekers naar andere sensorische systemen te bestuderen. Wijzigingen kunnen eenvoudig worden gemaakt op zowel software als hardware voor verschillende taken, zonder dat de totale configuratie van het systeem. De modulaire bedieningspaneel maakt het systeem bijzonder versatile doordat voor toevoeging en / of vervanging van verschillende inrichtingen voor nieuwe gedragstaken. Zo kan olfactorische gedragstaken worden geïmplanteerd leveren olfactorische stimulus in de neus zak apparaat. De vijf keuze verlichte neus poke muur met olfactorische stimulans van de MED Associates (ENV-115A-OF) kan eenvoudig worden geïnstalleerd op het bedieningspaneel voor complexe geur taken. Bovendien kan de operant inrichtingen eenvoudig worden vervangen door die welke zijn ontworpen voor muizen zonder de configuratie van het systeem.

Precieze tijdelijke controle van elk operante apparaat, evenals een hoge resolutie opname van enkele gebeurtenissen in een bepaald proces, zodat nauwkeurige manipulatie van de apparaten voor het aanpassen van het ontwerp van gedrags-taken aan verschillende cognitieve functies van de hersenen aan te pakken (zie hieronder). In combinatie met de neuronale activiteit opnemen, kan een rijke verscheidenheid aan onderwerpen op het gebied van neurowetenschappen bestudeerd worden met dit systeem. Bijvoorbeeld in de auditory taak hierboven beschreven, kunnen de volgende vragen met betrekking tot de hersenen cognitieve functies te worden onderzocht in een studie:

(1). Motivatie: Omdat elke proef is een initiatief van dier "gemotiveerd" nose-poke actie (Figuur 5A-a en figuur 3), motivatie kan dus kwantitatief worden bepaald door het meten van het totale aantal proeven uitgevoerd door een dier in een bepaalde sessie, of het aantal opeenvolgende proeven uitgevoerd ^6,7.

(2). Let op: De sleutel voor het verkrijgen van een beloning in een rechtszaak is het correct herkennen van de auditieve cues. In ongeveer 25% van de ratten die niet konden worden opgeleid om de taak uit te voeren, het ontbreken van het bijwonen van de auditieve signalen was de belangrijkste factor. In tegenstelling, in de ratten die leerde de taak, een kortstondige pauze van gedrag was duidelijk tijdens de auditieve cue presentatie (zie Figuur 5A-b en figuur 3). Door dit systeem is het dus mogelijk om (i) screen ratten "attention defiCIT "en (ii) te bestuderen neurale mechanismen van aandacht in combinatie met neuronale opnames terwijl het dier is het bijwonen van de auditieve signalen ^8-10.

(3). Besluit: Bij de erkenning van de auditieve cues, het dier heeft om te beslissen welke richting in te schakelen om de juiste hefboom te benaderen binnen een beperkte tijd venster (Figuur 5A-c). Het is dus ook een effectieve paradigma voor het bestuderen van de besluitvorming ^11,12.

(4). Geduld De timing van de hefboom verlenging zodanig kunnen worden bestuurd dat het dier op de hefboom wachten nadat zij op de plaats waar de hefboom zal uitstrekken (Figuur 5A-d). Door variëren van de lengte van het wachten, kan de mate van geduld een dier worden getest en gekwantificeerd ^13.

(5). Beloningen: Het uiteindelijke doel van de opdracht is het verkrijgen van de beloning (figuur 5A-e en figuur 3). Behavioral taken het gebruik van dit systeem kan dusgemakkelijk kunnen worden ontworpen om vele aspecten van de beloning te beslissen kwesties en de functie van de waardesystemen van de hersenen ^14-17 te bestuderen.

Productie en vrije toegang van deze video-artikel wordt gesponsord door Med Associates, Inc

Dit werk werd ondersteund door de Neurowetenschappen Research Foundation en toelagen van de Blasker-Rose-Miah Fonds van de San Diego Foundation en De G. Harold en Leila Y. Mathers Charitable Foundation.

1. Zheng, W. Auditory map reorganization and pitch discrimination in adult rats chronically exposed to low-level ambient noise. Front. Syst.Neurosci. 6, 65 (2012).
2. Talwar, S.K. & Gerstein, G.L. Auditory frequency discrimination in the white rat. Hear Res. 126, 135 - 150 (1998).
3. Talwar, S.K. & Gerstein, G.L. A signal detection analysis of auditory-frequency discrimination in the rat. J. Acoust. Soc. Am. 105, 1784 - 1800 (1999).
4. Sloan, A.M., Dodd, O.T., & Rennaker, R.L. Frequency discrimination in rats measured with tone-step stimuli and discrete pure tones. Hear Res. 251, 60 - 69 (2009).
5. Syka, J., Rybalko, N., Brozek, G., & Jilek, M. Auditory frequency and intensity discrimination in pigmented rats. Hear Res. 100, 107 - 113 (1996).
6. Eldar, E., Morris, G., & Niv, Y. The effects of motivation on response rate: A hidden semi-Markov model analysis of behavioral dynamics. J. Neurosci. Methods., (2011).
7. Bieszczad, K.M. & Weinberger, N.M. Learning strategy trumps motivational level in determining learning-induced auditory cortical plasticity. Neurobiology of Learning and Memory. 93, 229 - 239 (2010).
8. Sagvolden, T. Impulsiveness, overactivity, and poorer sustained attention improve by chronic treatment with low doses of l-amphetamine in an animal model of Attention-Deficit/Hyperactivity Disorder (ADHD). Behav. Brain Funct. 7, 6 (2011).
9. Sagvolden, T. & Johansen, E.B. Rat Models of ADHD. Curr. Top Behav. Neurosci., (2011).
10. Brown, D.C., 2nd, Nichols, J.A., Thomas, F., Dinh, L., & Atzori, M. Nicotinic modulation of auditory attentional shift in the rat. Behavioural brain research. 210, 273 - 279 (2010).
11. Johnson, K.O. Sensory discrimination: neural processes preceding discrimination decision. J. Neurophysiol. 43, 1793 - 1815 (1980).
12. Johnson, K.O. Sensory discrimination: decision process. J. Neurophysiol. 43, 1771 - 1792 (1980).
13. Fraser, L.M., et al. Measuring anxiety- and locomotion-related behaviours in mice: a new way of using old tests. Psychopharmacology (Berl). 211, 99 - 112 (2010).
14. Hui, G.K., et al. Conditioned tone control of brain reward behavior produces highly specific representational gain in the primary auditory cortex. Neurobiology of Learning and Memory. 92, 27 - 34 (2009).
15. Feduccia, A.A. & Duvauchelle, C.L. Auditory stimuli enhance MDMA-conditioned reward and MDMA-induced nucleus accumbens dopamine, serotonin and locomotor responses. Brain Res. Bull. 77, 189-196 (2008).
16. Kudoh, M. & Shibuki, K. Sound sequence discrimination learning motivated by reward requires dopaminergic D2 receptor activation in the rat auditory cortex. Learning & Memory. 13, 690 - 698 (2006).
17. Shiflett, M.W., et al. Cue-elicited reward-seeking requires extracellular signal-regulated kinase activation in the nucleus accumbens. J. Neurosci. 28, 1434 - 1443 (2008).

2 Comments

You must be signed in to post a comment. Please sign in or create an account.