نظام آلي بالكامل وذات استخدامات متعددة لاختبار متعدد الوظائف المعرفية وتسجيل أنشطة الخلايا العصبية في القوارض

الهدف العام من هذا الإجراء هو تدريب الفئران على أداء سلسلة من المهام التي يمكن من خلالها التحقيق في وظائف الدماغ المتعددة. يتم تحقيق ذلك عن طريق تأقلم الفئران أولا مع الغرفة السلوكية. الخطوة الثانية هي تدريب الفئران على دفع رافعة للحصول على كريات الطعام كمكافآت.

بعد ذلك ، يتم تدريب الفئران على الكشف عن رافعة مخفية عن طريق دس رؤوسها في ثقب كزة الأنف. الخطوة الأخيرة هي تدريب الفئران على التعرف على إشارة حسية ثم دفع الرافعة الصحيحة التي تشير إليها قائمة الانتظار. في النهاية ، تتعلم الفئران التسلسل الكامل للمهام التي تهدف إلى الحصول على المكافآت.

لقد طورنا نظاما مؤتمت بالكامل للاختبار السلوكي الصحيح وتسجيل النشاط العصبي. باستخدام هذا النظام ، يمكن التحقيق في وظائف الدماغ المتعددة. المستقبل الفريد لهذا النظام هو غرفة شفافة صوتيا مصنوعة من قبل العميل ، وهي مثالية للتدريب على المهام السمعية.

ميزة أخرى لهذا النظام هي أنه يمكن إضافة أجهزة تشغيل مختلفة بسهولة ، مما يجعل النظام متعدد الاستخدامات ، مما يسمح بتنفيذ مجموعة متنوعة من المهام السلوكية السمعية والبصرية والسمعية والبصرية. يتكون النظام من ثلاثة مكونات رئيسية ، وغرفة عازلة للصوت مزدوجة الجدران ، ونظام تسجيل فيزيولوجي كهربائي متعدد القنوات ، ونظام اختبار سلوكي مؤتمت بالكامل. توجد أوبرا مصممة خصيصا في الغرفة داخل الغرفة العازلة للصوت.

تتكون الغرفة من ثلاثة جدران شفافة صوتيا ولوحة تشغيل معيارية واحدة لمراقبة السلوك وتسجيله. يتم تركيب كاميرا فيديو فوق الأوبرا في الغرفة. ينقل صندوق الواجهة الإشارات ذهابا وإيابا بين الغرفة والكمبيوتر.

يتم إنشاء الإشارات السمعية بواسطة مولد صوت قابل للبرمجة معاير ويتم تسليمها عبر ثلاثة مكبرات صوت موجودة على لوحة التشغيل للحصول على إشارات بصرية ، ويوجد ضوء تحفيز وشاشتا تحفيز ثلاثيتان على اللوحات الوسطى والجانبية. يتم تركيب جهاز كزة الأنف بثلاثة أضواء LED ملونة في الجزء السفلي من اللوحة الوسطى. كاشف الأشعة تحت الحمراء المثبت داخل وحدة كزة الأنف يسجل وخز الأنف ووضعه.

الفترة: يتم تركيب ذراعي استجابة قابلين للإزالة على كل جانب من جوانب العملية. يتم توفير مكافآت اللوحة بواسطة موزعين للحبيبات يسقطان الطعام في أوعية الحبيبات. يتم وضع أربعة أزواج من أشعة الأشعة تحت الحمراء في الجزء السفلي من الغرفة للإشارة إلى موضع وللتحكم في الأجهزة بناء على موضع.

أخيرا ، يتم توصيل الكابلات من مرحلة الرأس بمبدل لتسجيل النشاط العصبي. البروتوكول التجريبي مؤتمت بالكامل عبر البرامج التي تم إنشاؤها داخل منصة برامج Med PC four. يتم حفظ البيانات السلوكية وترجمتها إلى ملفات Microsoft Excel ثم يتم استيرادها وتحليلها باستخدام matlab.

قبل التدريب ، قلل من تناول الطعام حتى يصل وزن إلى 90٪ من خط الأساس. لتحضير الغرفة للتأقلم ، اسحب الرافعات ، وسد فتحة كزة الأنف بسدادة مطاطية ، وضع حوالي 20 حبة من الطعام في كل حبيبات. يضع الوعاء الآن ساذجا في الغرفة للتأقلم.

سيبدأ الجرذ قريبا في استكشاف أكواب الطعام وأكل الكريات. عندما يكون كلا كوبين الطعام فارغين ، استخدم البرنامج لتوزيع حبيبات واحدة في كل صينية. عند القيام بذلك ، سيتعلم الجرذ ربط الطعام بالكوب.

أجبر الجرذ على التحرك إلى جانبي الغرفة عن طريق توزيع الكريات بشكل عشوائي في كل كوب طعام. عادة ما تكون جلسة واحدة كافية لإنشاء جمعية كأس الطعام في جلسة جديدة ، قم بتمديد كلتا الرافعتين في الغرفة واترك كوب الطعام فارغا. بعد ذلك ، ضع فأرا متأقلما في الغرفة.

عندما يدخل بالقرب من رافعة ، قم بتوزيع الحبيبات. قدم أيضا مكافآت عندما يبدي الجرذ اهتماما بالرافعة ، مثل الاستنشاق أو اللمس أو التسلق. يجب أن يؤدي دفع الرافعة العرضي أيضا إلى مكافأة.

لتشجيع دفع الرافعة وفرض استكشاف كلتا الرافعتين ، اسمح للحيوان بدفع كل رافعة على التوالي لعدد محدود من المرات عند الوصول إلى الحد الأقصى ، وسحب الرافعة. قم بتمديد كلتا الرافعتين لتكرار الإجراء. قلل الحد تدريجيا حتى تتراجع الرافعة في كل مرة يتم دفعها.

عادة ما تكون جلسة أو جلستين كافية لإنشاء الرافعة. دفع جمعية مكافآت الطعام. في جلسة جديدة ، اسحب الرافعات.

قم بإزالة السدادة المطاطية من فتحة كزة الأنف ، وضع العديد من حبيبات الطعام في الأنف. جهاز كزة. أعد إدخال إلى الغرفة وقم بتمديد إحدى الرافعتين بشكل عشوائي.

عندما يشم الجرذ ثقب كزة الأنف بحثا عن كريات الطعام ، ويرى الرافعة الممتدة ، يقترب الجرذ ويدفع الرافعة للحصول على حبيبات طعام. بعد الضغط على الرافعة وتوزيع المكافأة ، اسحب الرافعة لتشجيع الفئران على استكشاف جهاز كزة الأنف. عادة ما يستغرق الأمر جلسة واحدة مدتها 30 دقيقة حتى يتعلم الفئران تسلسل المهام ، والأنف ، والوخز ، والرافعة ، ومكافآت الدفع.

في جلسة جديدة أخرى ، ضع في الغرفة لبدء تدريب Q. بعد أن يقوم بحدث وخز الأنف ، قم بتشغيل إشارة سمعية مميزة. قم بتمديد كل من الرافعات اليمنى واليسرى.

بعد كل عرض تقديمي للإشارة السمعية ، كافئ الجرذ فقط عندما يدفع الرافعة التي يشار إليها في الإشارة السمعية ، سيتعلم تدريجيا ربط إشارة سمعية معينة. برافعة واحدة. يجب أن يكون الآن قادرا على أداء التسلسل الكامل المقصود من التدريب ، أو الأنف ، أو الوخز ، أو الإشارة ، أو الرافعة ، أو الدفع ، أو المكافأة ، أو عدم وجود مكافأة.

اسمح للفأر بممارسة المهمة المكتسبة حديثا حتى يتم الوصول إلى مستوى أداء ثابت. تقتصر مدة الجلسة على 30 دقيقة. يمكن استخدام هذا النظام لأداء مهمة تمييز درجة الصوت البديلة ، والتي تفحص عتبة تمييز التردد للفئران.

بعد تدريب الفئران على دفع الرافعة الصحيحة المشار إليها بواسطة إشارة سمعية بسرعة ، يتم الحصول على منحنى التعلم السمعي. يمثل كل خط ملون اختلافات تردد التمييز لحيوان فردي. يمثل الخط المظلم منحنى التعلم المتوسط.

في المتوسط ، استغرق الأمر حوالي سبع جلسات من التدريب للوصول إلى معدل النجاح البالغ 75٪. معيار. يمكن أيضا تمييز سلوك في هذه المهمة كميا بعدة قياسات ، بما في ذلك وقت رد الفعل بالنسبة لبداية قائمة الانتظار السمعية ، والفاصل الزمني بين التجارب ، والديناميكيات الزمنية للأداء. يمكن أيضا التحقيق في وظائف الدماغ المعرفية المتعددة باستخدام هذا النظام.

تصف التسميات التوضيحية العلوية كل إجراء في تسلسل تجربة واحدة. تشير التسميات التوضيحية السفلية إلى الوظائف السلوكية المعرفية التي يمكن دراستها عند دمجها مع الفيزيولوجيا الكهربية. يمكن أيضا دراسة تسجيل الأساس العصبي للوظائف السلوكية المعرفية.

تظهر هذه المؤامرة خلية عصبية مسجلة في مساحة النواة لفأر يؤدي مهمة تمييز درجة الصوت البديلتين. في حين تظهر هذه المؤامرة خلية عصبية مسجلة في المنطقة القطاعية البطنية ، عند محاولة هذا الإجراء من المهم إيلاء اهتمام وثيق للاختلافات بين الفئران وخصائصها السلوكية ، والقدرة المعرفية ، يجب أن تكون إجراءات التدريب والمعلمات فردية للحصول على أفضل نتائج التدريب. على الرغم من أننا قمنا بتطوير هذا النظام بشكل أساسي لنظام المدقق للدراسة ، إلا أنه يمكن تكييفه بسهولة من خلال أبحاث أخرى لدراسة نظام بصري ووظائف دماغية معرفية متعددة مثل الدافع والانتباه والمرضى والمكافآت.