الآلي المهام البصرية المعرفي للتسجيل العصبية آخر باستخدام الإسقاط الطابق المتاهة

نحن تصف بروتوكولات لتدريب الفئران للالتسجيلات الكهربية المزمنة في المهام الإدراكية مؤتمتة بالكامل على إسقاط الدور المتاهة.

الهدف العام من هذا البروتوكول هو إظهار إجراءات التشكيل والتدريب المحسنة للمهام المعرفية البصرية المؤتمتة بالكامل والحصول على البيانات العصبية المتزامنة في الفئران باستخدام متاهة إسقاط الأرضية. يتم تحقيق ذلك من خلال دمج أنظمة تتبع الفيديو والحصول على البيانات العصبية مع نظام التحكم السلوكي القادر على تقديم المحفزات ذات الصلة بالمهمة والمكافأة داخل الجمجمة وفقا لسلوك. بعد أن تتعلم الفئران الاحتفاظ بوضع ثابت جاهز في وسط الساحة ، تظهر الصور المستهدفة التي تتطلب استجابة سلوكية ذات صلة وفقا لقواعد المهمة.

تظهر البيانات العصبية المختومة زمنيا لتحليلات الأحداث المحيطة ارتباطات عصبية بالموضع الجاهز ، وبداية عرض الصورة المستهدفة ، والأحداث الأخرى ذات الصلة بالمهمة. ما يتم كشطه في هذه التقنية هو أن سباق إسقاط الأرضية يستفيد من الأدلة السلوكية والتشريحية على أن الفئران تعالج المعلومات المرئية في نصف الحقل البصري السفلي. أيضا ، تستفيد المهام المصممة في هذا الجهاز من الإيجار الطبيعي للفئران لاستكشاف البيئة.

أخيرا ، يمكن تصميم مجموعة كاملة من المهام المعرفية الموجهة بصريا لاستكشاف الوظيفة المعرفية في نماذج القوارض ، قمنا بتطوير متاهة إسقاط الأرضية من أجل صحة أفضل وأهمية انتقالية للدراسات التي أجريت على البشر والرئيسيات غير البشرية. هذه التقنية لها تطبيق أفضل لفهم اضطرابات الذاكرة والانتباه البشري. لأن هذه الاضطرابات تنطوي على معالجة المعلومات المرئية.

متاهة الإسقاط الأرضية عبارة عن حقل مفتوح بدون جدران. تعمل شاشة العرض الخلفية كأرضية للجهاز. يمكن وضع أي شكل من الساحة مازو على الأرض ، أو يمكن عرض حدود بصرية افتراضية.

أرضية شاشة العرض الخلفية مكونة من ثلاث طبقات. نسيج الرؤية المزدوجة ممتد فوق قطعة مستطيلة سميكة من زجاج شبكي. يتم وضع طبقة رقيقة من زجاج شبكي فوق القماش لحماية شطيرة مادة الشاشة.

مادة الشاشة بين زجاج شبكي سميك تحتها وزجاج شبكي رفيع في الأعلى إسقاط الصورة الأكثر فاعلية أدناه وإلى جانب المتاهة يوجد جهاز عرض قصير المدى ، والذي يعرض الصور على الجانب السفلي من أرضية المتاهة. توفر الكاميرا العلوية المتصلة بجهاز كمبيوتر مع وحدة السلوك الأساسية Cineplex تتبع الفيديو وتحليلا عبر الإنترنت للبيانات الموضعية. لمتابعة موضع الفئران ، قم إما بإرفاق مصابيح LED بمرحلة رأس الفئران أو تتبع OID لمحيط الفئران باستخدام نظام تتبع الفيديو ، يجب أن تكون ساحة الاختبار للمهام السلوكية الموضوعة على زجاج شبكي مصنوعة من مادة حصيرة.

عند استخدام نظام الحصول على البيانات العصبية ، تأكد من تأريض متاهة الإسقاط الأرضية ونظام ICS على مكبر الصوت المسبق لتقليل الضوضاء الكهربائية. تعويد الجرذ أولا على الغرفة السلوكية لمدة 10 دقائق مع تشغيل الجهاز ، ثم أعد الجرذ إلى المستعمرة في اليوم التالي. كرر هذا.

خطوة في اليوم الثالث ، قم بتوصيل ICS والحبال المسرحية بالجرذ وتعويد الجرذ على ساحة الاختبار لمدة 10 دقائق. في اليوم الرابع ، حدد أدنى سعة ICS لتحديد تفضيل المكان. استخدام بروتوكول تكييف تفضيل المكان غير الرسمي.

قم بزيادة النبض ببطء واحد والنبض بسعة اثنين حتى يتم تكييف الجرذ بالمكان الذي تحدث فيه مكافأة ICS. تتراوح قيم السعة النموذجية بين 20 و 80 ميكرو أمبير. في اليوم الخامس وما بعده ، قم بتسليم مكافأة ICS لتدريب الفئران على المنطقة الجاهزة والدخول إلى مناطق الصورة الشرقية والغربية.

استمر في التدريب حتى يتناوب الجرذ بين منطقتي الصورة. من الأهمية بمكان تدريب الفئران على الحفاظ على وضع جاهز ثابت في المنطقة الجاهزة. يتحكم الوضع الجاهز في الاتجاه الذي يقترب منه الجرذ من الصور المستهدفة والمسافات التي يشاهد منها الجرذ الصور المعروضة.

بالنسبة للمرحلة المتوسطة، أدخل 50 ديسيبل من الضوضاء البيضاء للإشارة إلى بدء التجربة. قم بإيقاف تشغيل الضوضاء البيضاء عندما يدخل الجرذ إلى المنطقة الجاهزة. أتمتة تسليم مكافأة ICS للفأر لدخول المنطقة الجاهزة وإكمال المواضع الجاهزة بنجاح.

قلل تدريجيا احتمالات المكافأة لدخول المنطقة الجاهزة والإكمال الناجح للمراكز الجاهزة إلى ما بين صفر و 10٪ في نفس الوقت ، قم بتقليل الوضع الجاهز. زمن انتقال في خطوات 100 مللي ثانية لتدريب الفئران على التوقف والانتظار في وضع الاستعداد. في هذه المرحلة من التدريب ، من المهم عدم المبالغة في مكافأة الفئران في وضع الاستعداد لأن التدريب الزائد سيؤدي إلى تأخير الانتقال إلى التشكيل المتأخر والقواعد الخاصة بالمهام.

إذا كسر الجرذ الوضع الجاهز قبل الأوان ، فقم بتشغيل الضوضاء البيضاء. يجب على الجرذ إعادة تشغيل التجربة على الجانب الآخر من الساحة. انتقل إلى التشكيل المتأخر عندما يمكن للفأر الحفاظ على الوضع الجاهز بشكل موثوق لمدة تصل إلى 1200 مللي ثانية لكل تجربة.

تحدد مدة الموضع الجاهز الجديدة المدة التي يجب أن يظل فيها الجرذ ثابتا قبل ظهور الصور المستهدفة. التدريب أثناء التشكيل المتأخر خاص بالمهمة ويتم تشغيله آليا في جميع معلمات المهمة. مع المرونة في تقديم مكافآت ICS يدويا للتدريب الأولي في مهمة التمييز المرئي عن طريق التمييز المشروط ، قم بتدريب الفئران على تمييز بسيط للشكل والإضاءة.

ابدأ التجربة بتشغيل الضوضاء البيضاء. قم بتغيير المدة المطلوبة لبقاء الفئران في وضع جاهز بين التجارب. إذا لم يحافظ الفئران على وضع جاهز ثابت بشكل موثوق ، فقم بتقديم مكافأة ICS.

قم بتقديم زوج من الصور يدويا في منطقة عرض الصورة ، وقم بتقديم الصورة الصحيحة بشكل عشوائي على الجانب الأيسر أو الأيمن من منطقة الصورة. قدم مكافأة ICS. عندما يقترب الجرذ من الصورة الصحيحة في اليوم الأول من التدريب.

قم فقط بإصدار انفجار 75 ديسيبل من الضوضاء البيضاء كرادع لمشكلة استجابة غير صحيحة. تجربة تصحيحية بعد محاكمة غير صحيحة. يتم إجراء تجارب التصحيح على الجانب الآخر من الساحة.

استخدم نفس الجانب الأيسر أو الأيمن الصحيح وزمن انتقال الموضع الجاهز مثل الإصدار التجريبي السابق غير الصحيح. بمجرد أن ينفذ الجرذ بنجاح تمييز الإنارة البسيط ، أدخل مهمة التمييز المشروط bicon. لا تصدر رشقات متتابعة للضوضاء للتجارب غير الصحيحة.

بالنسبة لمهمة التمييز الشرطي الثنائي ، يتم تحديد الصورة الصحيحة من خلال نمط الأرضية. على سبيل المثال ، يكون النجم الأسود صحيحا عندما تكون الأرضية مخططة والدائرة البيضاء صحيحة. عندما تكون الأرضية رمادية ، تتناوب التجارب بين الجانبين الشرقي والغربي مع تقديم الصورة الصحيحة.

على الجانب الأيسر أو الأيمن من منطقة الصورة ، قم بتنفيذ تجارب التصحيح بعد التجارب غير الصحيحة. بالنسبة لمهمة الانتباه المكاني المرئي، قم بتقديم دوائر رمادية في مواقع مكانية محددة. ابدأ التجربة بضوضاء بيضاء وقم بإيقاف تشغيلها عندما يدخل الجرذ إلى المنطقة الجاهزة.

بعد أن يحتفظ الجرذ بالوضع الجاهز للمدة المطلوبة ، قم بإضاءة الدائرة المستهدفة عن طريق تحويلها إلى اللون الأبيض. يتم تعيين المواقع الصحيحة بشكل عشوائي زائف. بعد أن يكمل الجرذ الوضع الجاهز بنجاح ، قم بإضاءة دائرة مستهدفة وقدم مكافأة ICS.

عندما يقترب الجرذ من الدائرة الصحيحة في غضون خمس ثوان ، إذا اقترب الجرذ من دائرة مختلفة ، فلن يتم تسليم أي مكافأة. يبدأ الجرذ تجربة جديدة على الجانب الآخر من الساحة. إذا فشل الجرذ في الاقتراب من أي دائرة في غضون خمس ثوان ، فقم بتسجيل هذا كتجربة إغفال.

بإضاءة الأرضية بأكملها ولا تقدم مكافأة في البداية. حافظ على الدائرة المستهدفة مضاءة حتى يقترب منها الفئران. مع تقدم التعلم تدريجيا ، قلل مقدار الوقت الذي تظل فيه الدائرة المستهدفة مضاءة.

عندما يصل الجرذ إلى 80٪ من الدقة ، قلل وقت الإضاءة على الدائرة المستهدفة إلى ثانية واحدة ولا قم بإجراء أي تغييرات أخرى. عندما يحقق الجرذ 80٪ صحيحا في حالة الإضاءة لمدة ثانية واحدة ، قلل وقت الإشارة إلى 500 مللي ثانية. يتطلب التشكيل المبكر عادة من 100 إلى 150 تجربة للفئران للتناوب بين مناطق الصورة الشرقية والغربية للساحة.

أثناء التشكيل المبكر ، عادة ما تمر الفئران عبر المنطقة الجاهزة في وسط الساحة وتقضي معظم وقتها في استكشاف محيط الساحة. للتشكيل المتوسط ، تتطلب الفئران 600 إلى 700 تجربة للحفاظ على الوضع الجاهز المطلوب بشكل موثوق. مساراتهم عبارة عن حلقات نمطية من المنطقة الجاهزة إلى منطقة الصورة.

مع قضاء وقت أقل في استكشاف محيط الساحة. بحلول نهاية التشكيل الوسيط ، تحافظ الفئران بشكل موثوق على وضع جاهز ثابت في المنطقة الجاهزة. قبل الاقتراب من الحافز البصري المستهدف ، يبدأ الجرذ بعد ذلك التجربة التالية على الجانب الآخر من الساحة.

في نهاية التشكيل المتأخر ، تم جمع وحدة واحدة ونشاط محتمل في المجال المحلي بواسطة نظام الحصول على البيانات العصبية. في القشرة البريدية للفئران التي تؤدي خلايا مهام VBCD ، زادت من معدل إطلاق النار في بداية العرض المستهدف وانخفضت في بداية عرض نمط الأرضية. في القشرة الجدارية الخلفية للفئران التي تؤدي خلايا مهمة VSA ، زادت معدل إطلاق النار استجابة لإضاءة الدائرة.

وعندما اقترب الجرذ من الدائرة المستهدفة في مهمة VSA ، بينما كانت الفئران في وضع جاهز قبل إضاءة الدائرة ، نشاط محتمل للمجال المحلي في القشرة الجدارية الخلفية. أثناء الأداء في مهمة VSA أظهرت قوة قوية في نطاق ثيتا عند حوالي ثمانية هرتز. باتباع بروتوكولات التشكيل والتدريب هذه ، يمكن للمرء تصميم العديد من المهام لاستكشاف الوظيفة المعرفية والمعالجة البصرية في نماذج القوارض.

توفر هذه التقنية نموذجا سلوكيا متطورا للباحثين في مجال تعلم الذاكرة والانتباه الذي يوفر أهمية انتقالية أفضل للنتائج في نماذج القوارض للبشر.