ال 5 اختيار رد الفعل التسلسلي التوقيت المهمة: مهمة من الاهتمام والسيطرة على الانفعالات للقوارض
August 10th, 2014
يصف هذا البروتوكول مسلسل المهمة وقت رد الفعل 5 الخيارات، وهي مهمة تستند استثابي تستخدم لدراسة الانتباه والسيطرة على الانفعالات في القوارض. التحديات يوم الاختبار، وهي التعديلات المهمة القياسية، وزيادة المرونة المهمة ويمكن الجمع بين معالجات أخرى لتوصيف السلوك بشكل كامل.
الهدف العام من هذا الإجراء هو تدريب واختبار الفئران على مهمة وقت رد الفعل التسلسلي ذات الخمسة خيارات ، أو خمس مهام CS RTTA للانتباه المكاني والتحكم في الانفعالات. يتم تحقيق ذلك عن طريق تدريب الفئران الأولى على استرداد كريات السكر من مجلة طعام. في الخطوة الثانية ، يتم تدريب الفئران على كزة الأنف في فتحة مضيئة لاسترداد مكافأة حبيبات السكر من المجلة.
بعد ذلك ، تزداد صعوبة المهمة عن طريق تقصير مدة التحفيز وزيادة الوقت بين التجارب. في النهاية ، يمكن تفسير التغييرات في أداء معلمات مهمة محددة لتحديد ما إذا كان التحكم في الانتباه أو الانفعالات يتأثر بمعالجة معينة. الميزة الرئيسية لهذه المهمة هي أنه يمكن دمجها مع التلاعب العصبي الكيميائي الجيني أو التشريحي العصبي لاكتساب فهم أفضل لكيفية مشاركة هذه العوامل في تنظيم الانتباه والتحكم في الانفعالات.
لأغراض العرض التوضيحي ، نترك أبواب غرفة تخفيف الصوت مفتوحة. عندما تقوم بتدريب الفئران ، سترغب في إغلاق الأبواب. يقع جهاز CS RTT الخمسة داخل غرفة تكييف تعمل بصوت مخفف مع جدارين جانبيين من زجاج شبكي وأرضية شبكية من الفولاذ المقاوم للصدأ.
الجدار الأمامي المصنوع من الألومنيوم مستدير ويحتوي على خمس فتحات وخز للأنف ، كل منها مزود ب DDE ينبعث منه الضوء ومستشعر الأشعة تحت الحمراء القادر على اكتشاف إدخال أنف الفئران. يحتوي الجدار الخلفي المصنوع من الألومنيوم على مجلة الطعام المتصلة بموزع الحبيبات ومجهزة بمستشعر الأشعة تحت الحمراء وضوء متوهج صغير. ضوء المنزل المتوهج ، المثبت بالقرب من الجزء العلوي من الجدار الخلفي قادر على إضاءة الغرفة بأكملها.
ويتم توصيل جهاز CS RTT الخمسة بجهاز كمبيوتر يتحكم في غرفة التشغيل ويجمع البيانات ، ويحدث التدريب على مهمة وقت التفاعل التسلسلي ذات الخيارات الخمسة على عدة مراحل ويستغرق عدة أسابيع كما هو موضح في الجدول. قم بتدريب في وقت قياسي كل يوم لمدة لا تقل عن خمسة أيام في الأسبوع. في نفس الغرفة الفعالة قبل الجلسة الأولى ، أدخل 45 ملليغرام من كريات السكر إلى الفئران في قفص منزلهم.
لتقليل الرهاب الجديد ولضمان استعادة كريات السكر من مجلة الطعام. لبدء التدريب ، ضع الفئران أولا في غرفة التشغيل مع تشغيل المراوح وانسداد فتحات الفتحة. اسمح للفئران بالتعود على الغرفة لمدة خمس دقائق.
بعد ذلك ، قم بتسليم كريات السكر إلى المجلة وفقا للجدول الزمني التجريبي المناسب في نهاية جلسة تدريبية يومية في المجلة. لاحظ ما إذا كانت كريات السكر قد تم استهلاكها. بمجرد أن تتقن استرجاع الحبيبات.
ابدأ تدريب CS RTT الخمسة. أولا ، اسمح للحيوان بالتعود على الغرفة مع تشغيل المراوح كما هو موضح للتو. ثم قم بإضاءة ضوء المجلة وقم بتسليم حبيبات سكر واحدة.
في الأيام القليلة الأولى من التدريب ، قد يكون من الضروري تشجيع وخز الأنف في الفتحات عن طريق وضع كريات السكر في كل ثقوب. تبدأ المحاكمة الأولى عند استرداد الاستئناف. في بداية كل تجربة ، هناك فاصل زمني بين المحاكمات يتم خلاله إضاءة المنزل فقط.
في نهاية الفاصل الزمني بين المحاكمات ، يضيء أحد أضواء الفتحة بشكل عشوائي زائف لفترة التحفيز المحددة ، ويسمح للفأر بالاستجابة طوال مدة التعليق المحدود الصحيح. تكافأ الاستجابات التجريبية لكزات الأنف في الفتحة المضيئة بتسليم حبيبات طعام واحدة وإضاءة المجلة. عند استرجاع الحبيبات ، أطفئ ضوء المجلة لبدء التجربة التالية.
الاستجابات التجريبية غير الصحيحة للأنف تكدس في الفتحات والسهو غير المضاء. أي أن الفشل في الاستجابة أثناء التعليق المحدود يعاقب عليه بإطفاء ضوء المنزل لبعض المهلة. يتم الإشارة إلى نهاية المهلة وبداية التجربة التالية من خلال إضاءة المنزل. ضوء.
يتم تسجيل الردود خلال الفترة الفاصلة بين المحاكمات على أنها استجابات سابقة لأوانها ويعاقب عليها بفترة مهلة وكل جلسة تدريبية بعد 90 تجربة أو 30 دقيقة ، أيهما يأتي أولا. يستغرق الأمر عدة أسابيع لاجتياز مراحل التدريب المختلفة. تتخرج الفئران من مرحلة تدريب إلى أخرى فقط إذا وصلت إلى الأداء المعياري لمرحلة التدريب تلك.
لا يمكن أن يبدأ الاختبار مع تحديات يوم الاختبار إلا بعد وصول إلى أداء مستقر. في المرحلة الأخيرة من التدريب ، استخدم تحديات يوم الاختبار كما هو موضح في الجدول. لمزيد من التحقيق في سلوك ، احسب الأداء الأساسي للفئران عن طريق حساب متوسط الأداء خلال الجلسات الثلاث إلى الخمس الماضية.
تتمثل إحدى طرق تغيير متطلبات الانتباه للمهمة في تغيير مدة التحفيز. مع انخفاض مدة التحفيز ، تنخفض النسبة المئوية للدقة وتزداد النسبة المئوية للسهو. وبالتالي ، فإن فترات التحفيز الأقصر تزيد من متطلبات الانتباه للمهمة ، وتقلل فترات التحفيز الأطول من متطلبات الانتباه للمهمة.
طريقة أخرى هي التحقيق في أداء. وبتغيير الفاصل الزمني بين التجارب، يؤدي تقليل الفاصل الزمني بين التجارب إلى تقليل الدقة المئوية وزيادة النسبة المئوية للسهو بسبب قصر مدة الفاصل الزمني بين التجارب. يميل عدد الاستجابات المبكرة أيضا إلى الانخفاض كما هو موضح في هذه الرسوم البيانية.
يمكن أيضا تحدي تثبيط الاستجابة أو الاندفاع بشكل منهجي في CS RTT الخمسة عن طريق زيادة مدة الفاصل الزمني بين التجارب. تؤدي زيادة الفاصل الزمني بين التجارب إلى زيادة عدد الاستجابات المبكرة المرتكبة بشكل موثوق دون أن يكون لها تأثيرات منهجية على مقاييس الأداء الأخرى. توضح هذه البيانات أن منع تخليق GABA القشري مع حقن قشرة الفص الجبهي لمثبط ديكاربوكسيلاز حمض الجلوتاميك L allo glycine يزيد من الإغفالات ولكنه لا يؤثر على النسبة المئوية للدقة في خمسة CS RTT قياسية من أجل اكتساب فهم أفضل للعوامل التي تساهم في زيادة الإغفالات.
في هذه التجربة ، على سبيل المثال ، تم تقييم أداء لأول مرة في نسخة أكثر صعوبة من المهمة حيث تم تقليل مدة التحفيز من 1.0 إلى 0.5 ثانية. ثم تم تقييم الأداء على نسخة أسهل من المهمة حيث تمت زيادة مدة التحفيز من 1.0 إلى خمس ثوان. نظرا لزيادة الإغفالات بنفس الدرجة في جميع الإصدارات الثلاثة للمهمة ، ولأن الدقة لم تتأثر بحقن ll o glycine في جميع الإصدارات الثلاثة للمهمة ، يمكن تحديد أن الزيادة في الإغفالات من المحتمل ألا تعكس نقصا في الانتباه.
كماتم استبعاد احتمال أن يعكس التغيير في الإغفالات انخفاضا في الدافع لأن زمن انتقال استرجاع المكافأة لم يتأثر بشكل منهجي بحقن l alle glycine. على الرغم من أن الأمر يستغرق عدة أسابيع حتى تحقق الفئران أداء معياريا في المرحلة النهائية من مهمة وقت رد الفعل التسلسلي الخماسة. بمجرد أن تتعلم المهمة ، يكون أداؤها مستقرا بشكل عام.
نتيجة لذلك ، من الممكن اختبار الموضوعات الفردية بشكل متكرر. هذا يمكن أن يقلل من عدد اللازمة لأي تجربة واحدة.
View the full transcript and gain access to thousands of scientific videos
نظرة عامة
يصف هذا البروتوكول مهمة الاختيار من 5 خيارات لقياس وقت رد الفعل المتسلسل، وهي مهمة قائمة على التعلم المستخدمة لدراسة الانتباه والتحكم في الاندفاع في القوارض. يمكن تعديل المهمة مع تحديات يوم الاختبار لتعزيز المرونة وتحديد السلوك بشكل أفضل.
مكونات الدراسة الرئيسية
مجال العلم
- علم الأعصاب
- علم النفس السلوكي
- نماذج القوارض
الخلفية
- تقييم مهمة الاختيار من 5 خيارات لقياس وقت رد الفعل المتسلسل الانتباه المكاني والتحكم في الاندفاع.
- يتم تدريب الفئران على استرداد المكافآت، مما يسمح بقياس الاستجابات السلوكية.
- يمكن تعديل صعوبة المهمة لتقييم جوانب مختلفة من الانتباه والتحكم في الاندفاع.
- يمكن دمج هذه المهمة مع تلاعبات مختلفة لاستكشاف العوامل العصبية الكيميائية والجينات الكامنة.
هدف الدراسة
- لتدريب واختبار الفئران على مهمة الاختيار من 5 خيارات لقياس وقت رد الفعل المتسلسل.
- للتحقيق في تأثيرات التلاعبات المختلفة على الانتباه والتحكم في الاندفاع.
- لتعزيز فهم الآليات العصبية الحيوية التي تنظم هذه السلوكيات.
الطرق المستخدمة
- تدريب الفئران على استرداد كريات السكر من مجلة الطعام.
- تدريب الفئران على التدخل بالأنف في الفتحات المضاءة للحصول على المكافآت.
- تعديل معلمات المهمة مثل مدة التحفيز وفترات الراحة بين المحاولات.
- دمج المهمة مع التلاعبات العصبية الكيميائية والجينات.
النتائج الرئيسية
- تشير التغييرات في أداء المهمة إلى تأثير التلاعبات المحددة على الانتباه والتحكم في الاندفاع.
- تسمح المهمة بتحليل مفصل للاستجابات السلوكية في القوارض.
- تساعد المرونة في تصميم المهمة في فهم السمات السلوكية المعقدة.
- يمكن أن تساعد الرؤى المكتسبة في توجيه البحث المستقبلي حول الاضطرابات المتعلقة بالانتباه.
الاستنتاجات
- تعتبر مهمة الاختيار من 5 خيارات لقياس وقت رد الفعل المتسلسل أداة قيّمة لدراسة الانتباه والتحكم في الاندفاع في القوارض.
- تعزز التعديلات على المهمة فائدتها في البحث السلوكي.
- يمكن أن يؤدي دمج هذه المهمة مع التلاعبات الأخرى إلى تعميق فهم الآليات العصبية الحيوية.
الأسئلة الشائعة
Executive Industry Relevance
The 5-choice serial reaction time task (5CSRTT) provides a quantitative behavioral assay for evaluating attention and impulse control in rodent models, supporting target validation in neuropsychiatric drug discovery. By enabling systematic manipulation of task parameters, the assay facilitates mechanistic de-risking of compounds affecting cognitive domains relevant to disorders such as ADHD and schizophrenia. Its compatibility with pharmacological, genetic, and neurochemical interventions allows integration into early discovery workflows to improve predictive confidence in target engagement and functional outcomes.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Scientific Value: Enables interrogation of therapeutic hypotheses related to attentional and inhibitory control pathways through quantifiable behavioral readouts.
- Operational Value: Supports biological de-risking by isolating effects on specific cognitive domains independent of confounding factors like sedation or locomotor changes.
- Predictive Value: Enhances portfolio triage by distinguishing attention-specific from impulse control-specific effects of pharmacological manipulations.
Screening & Assay Development
- Assay Readiness: Generates standardized, reproducible performance metrics including accuracy, omissions, and premature responses for compound screening.
- Scalability: Compatible with high-throughput behavioral testing when automated data collection is implemented.
- Quantitative Output: Delivers multidimensional data streams that allow discrimination between attentional deficits, impulsivity, and motivational confounds.
Translational & Preclinical Research
- Disease Relevance: Models cognitive endophenotypes associated with attention deficit/hyperactivity disorder and schizophrenia, supporting translational biomarker alignment.
- Preclinical Continuity: Enables longitudinal assessment of cognitive stability in rodents, facilitating risk-adjusted advancement decisions.
- Mechanistic De-risking: Reveals whether observed behavioral changes reflect true cognitive effects or secondary motivational or motor impairments.
Pipeline & Workflow Integration
The 5CSRTT functions as a discovery-phase behavioral assay that informs lead identification by providing early insight into cognitive liability or efficacy of novel compounds targeting attention and impulse control networks.
- Discovery Biology: Supports hypothesis testing of neurochemical targets involved in cortical regulation of attention and response inhibition.
- Screening: Delivers reproducible, quantitative behavioral outputs suitable for assay standardization across laboratories.
- Analytics: Generates multiple dependent variables (accuracy, omissions, premature responses, latency) enabling multivariate analysis of cognitive domains.
- Translational Research: Aligns with clinical cognitive endpoints through construct validity in modeling attentional and impulsive traits.
- Enterprise Reuse: Represents a validated, transferable platform for cross-project cognitive assessment in CNS drug development.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Provides predictive confidence in target validation by isolating attentional and impulse control mechanisms from nonspecific performance confounds.
- Operational Value: Ensures reproducibility through standardized training protocols and automated data collection, reducing inter-laboratory variability.
- Strategic Value: Improves go/no-go decision-making by identifying cognitive liabilities early, reducing late-stage attrition in CNS programs.
- Portfolio Impact: Enables risk-adjusted prioritization of compounds based on domain-specific cognitive profiles rather than global behavioral suppression.
Implementation Considerations
- Requires expertise in rodent behavioral neuroscience and operant conditioning techniques.
- Dependent on sound-attenuated operant chambers equipped with nose-poke detectors, stimulus lights, and pellet dispensers.
- Necessitates cross-team standardization of training schedules and performance criteria to ensure data comparability.
- Involves adaptation considerations when translating protocols across rodent strains or species.
- Limited by the extended training duration (several weeks) required to achieve stable baseline performance before test day challenges can be administered.
