January 22nd, 2016
التشوهات المعرفية المتغيرة للانتباه هي سمة أساسية للعديد من الأمراض النفسية. هنا ، نقدم تطوير نظام آلي جديد للدراسة الفعالة لقدرات تحويل مجموعة الانتباه والوظائف التنفيذية والقدرات المعرفية الأخرى في الفئران ذات الصلاحية الانتقالية العالية للدراسات البشرية.
الهدف العام من هذه التجربة هو إنشاء مهمة آلية تستخدم لتقييم الوظائف التنفيذية في الفئران وتحاكي أيضا الاختبارات النفسية العصبية البشرية الأصلية. يمكن أن تساعد هذه الطريقة في الإجابة على الأسئلة الرئيسية في مجال علم الأعصاب المعرفي. على سبيل المثال ، كيف يمكن للعلاج الانتقائي أو المعرفي أو الدوائي أن يؤثر على الوظائف المعرفية ذات الترتيب الأعلى ذات الصلة بالاضطرابات النفسية.
المزايا الرئيسية لهذه التقنية هي أنها مؤتمتة بالكامل. يتجنب أي مصدر للذاتية. إنه مرن للغاية ، ونحصل على عدد من النتائج الانتقائية للغاية.
يمتد تأثير هذه التقنية على تشخيص وعلاج الاختلالات التنفيذية في الاضطرابات النفسية لأنها تسمح بإجراء فحوصات كبيرة للأدوية والوراثية ذات الصلة بالأعراض المعرفية في الاضطرابات النفسية. يعد العرض المرئي لهذه الطريقة أمرا بالغ الأهمية لأن الإعداد الصحيح لهذه المهمة أمر بالغ الأهمية لتحقيق نتيجة ناجحة للتجربة. قم بإعداد الفئران للتجربة عن طريق تأقلمها مع سكن فردي وحرمانها قليلا من الطعام قبل الاختبار كما هو موضح في بروتوكول النص المصاحب.
قبل الاختبار أيضا ، تأكد من أن كل غرفة من الأجهزة بها فتحتان للأنف مجهزتين بأشعة صور بالأشعة تحت الحمراء وبينهما مجلة طعام مزودة بأشعة صور حيث يقوم موزع الحبيبات بتوصيل تقوية الطعام. بعد ذلك ، قم بإعداد محفزات قابلة للتغيير تختلف في ثلاثة أبعاد إدراكية مختلفة. يمكن العثور على قائمة بالمحفزات المقترحة في الجدول الأول من بروتوكول النص المصاحب.
اختر خمسة أزواج من النماذج لكل بعد. لتوصيل محفزات حاسة الشم في ثقوب وخز الأنف ، استخدم مقياس الرائحة المخفف. قم بإعداد مقياس رائحة واحد للتحكم في فتحتين لكزة الأنف ، ثم قم بتحميله عن طريق ملء زجاجات الرائحة برائحة الرائحة المخففة من واحد إلى عشرين في الزيت المعدني.
قم بتوصيل مضخة الهواء بمدخل مقياس الرائحة والفراغ بالمنافذ المثبتة على جهاز كزة الأنف. بعد ذلك ، قم بتوصيل منفذ توصيل الرائحة بكل مدخل كزة للأنف واضبط معدل التدفق على 1.5 لتر في الدقيقة. للحصول على محفزات بصرية ، ضع الثنائيات الباعثة للضوء فوق كل فتحة كزة في الأنف وثبتها في اللوحة المعدنية للغرفة.
قم بتوصيل كل صمام ثنائي بواجهة الإخراج. بالنسبة للمنبهات اللمسية ، ضع قوام أرضي قابل للتغيير على دعامة منزلقة تحت فتحة ثلاثة × ثلاثة سنتيمترات أمام كل فتحة كزة أنف. قم بتركيب القوام المختلف بحيث يمكن تحريكها باستخدام إطارات أسفل الأرض.
قبل الاختبار ، تأكد من اتباع الجلسات التدريبية كما هو موضح في بروتوكولات النص المصاحبة لتعويد الفئران على غرفة الاختبار والإجراء. في كل مرحلة أثناء الاختبار الفعلي ، قم بقياس الوقت الذي يستغرقه الماوس لاتخاذ قرار في كل عرض تقديمي ، بالإضافة إلى المدة التي يستغرقها لاتخاذ ثمانية خيارات صحيحة من أصل عشر تجارب متتالية لإكمال كل مرحلة. أوقف الجلسة اليومية بعد 40 دقيقة ، أو إذا فشل الماوس في إجراء أي استجابة لمدة خمس دقائق متتالية.
قم بإنهاء الجلسة واستمر في اليوم التالي ، مع وضع الماوس في نفس المرحلة التي توقفت عنها. بالنسبة لاختبار التمييز البسيط ، قم بتعريف الفئران برائحة أو ضوء أو نسيج ذي صلة بجميع المهام حتى التحول خارج الأبعاد. في هذا المثال ، يتم تقديم رائحتين ، الفانيليا والخزامى ، ويتم اختيار الفانيليا كاستجابة صحيحة.
بالنسبة للتمييز المركب ، أدخل بعدا ثانيا ، مثل الضوء ، والذي لا يشير إلى مكان وجود الاستجابة الصحيحة. اجعل حالة الضوء غير ذات صلة بالنتيجة وحافظ على الفانيليا كاستجابة صحيحة. اختبر هذا التمييز بحيث يتم إقران الفانيليا بكل من الضوء الأزرق والضوء الأصفر في الاختبارات اللاحقة.
لعكس التمييز المركب ، اجعل تتعلم أن الحافز الصحيح سابقا غير صحيح الآن. في هذا المثال ، حدد اللافندر كاستجابة صحيحة ، مع كون الفانيليا الآن الخيار غير الصحيح. مرة أخرى ، قم بإقران الرائحة الصحيحة مع كل من الضوء الأزرق والضوء الأصفر في الاختبارات اللاحقة.
بعد ذلك ، حدد تحولا داخل الأبعاد ، يحدث فيه تغيير كلي في التصميم. استخدم الفراولة والقرفة كروائح ، وقم بالتغيير إلى الأضواء البرتقالية والبيضاء. تأكد من أن الأشخاص الخاضعين للاختبار يتبعون نفس البعد ذي الصلة من أجل العثور على الاستجابة الصحيحة ، وهي الفراولة.
قم بإقران الرائحة مع كل من الأضواء البرتقالية والبيضاء في الاختبارات اللاحقة. ثم اطلب من الفئران إجراء انعكاس التحول داخل الأبعاد ، وتحويل الرائحة الصحيحة إلى القرفة. مرة أخرى ، قم بإقران الرائحة مع كل من الأضواء البرتقالية والبيضاء.
للحصول على تحول داخل الأبعاد ، استخدم نفس الظروف كما كان من قبل ، ولكن قم بتغيير الأزواج النموذجية مع الروائح والأضواء الجديدة. الآن ، قم بإجراء التحول الإضافي للأبعاد من خلال إدخال القوام كبعد جديد ذي صلة. أضف ورق الرمل الخشن إلى الفتحة الموجودة أسفل أحد فتحات كزة الأنف وورق الرمل الناعم أسفل الفتحة الثانية.
في الوقت نفسه ، قدم لهم رائحتين جديدتين ، مثل الليمون والمشمش. اضبط الفتحة بورق الرمل الخشن المقابل كاستجابة صحيحة. قم بإقران ورق الصنفرة الخشن برائحة الليمون والمشمش في الاختبارات اللاحقة.
أخيرا ، اعكس الاستجابة الصحيحة بحيث يشير ورق الصنفرة الناعم إلى موضع الفتحة بالاستجابة الصحيحة. قم بإقران ورق الصنفرة الناعم برائحة الليمون والمشمش في الاختبارات اللاحقة. بالنسبة للبروتوكول ثنائي الأبعاد، كرر الإجراء العالق حتى التحول خارج الأبعاد.
بدلا من التبديل إلى الملمس والرائحة في هذه المرحلة ، قم بتبديل البعد ذي الصلة بحيث يكون الضوء مناسبا والرائحة غير ذات صلة. قم بإعداد التحول الجديد ذو الأبعاد الإضافية بحيث تصبح الأضواء الآن حمراء وخضراء ، حيث يعمل الضوء الأخضر الآن كاستجابة صحيحة. الرائحة هي الآن البعد غير ذي الصلة.
اختبر الضوء الأخضر المقترن بكلتا الرائحتين في المراحل اللاحقة. للانعكاس ، استخدم نفس الروائح ولكن قم بالتبديل بحيث يكون الضوء الأحمر هو الاستجابة الصحيحة الآن. قم بإقران الضوء الأحمر بكلتا الرائحتين في المراحل اللاحقة.
بمجرد انتهاء الماوس من الجلسة ، امسح الإعداد بنسبة 70٪ من الإيثانول لإعداده للماوس التالي. قم دائما بإجراء الاختبارات بنفس الترتيب ولكن قم بتغيير المحفزات في اختبارات مختلفة بحيث يتم تمثيل كل من المحفزات المختارة بالتساوي في الدراسة. تأكد أيضا من موازنة الأبعاد الإدراكية المستخدمة داخل كل مجموعة تجريبية وفيما بينها بالتساوي.
تطلب التمييز البصري واللمسي والرائحة في هذا الجهاز الجديد قدرا مماثلا من الوقت وعددا مماثلا من التجارب من أجل الوصول إلى المعيار ، مما يشير إلى أن قادرة على أداء تمييزات بسيطة بغض النظر عن البعد المقدم. عند استخدام بروتوكول المجموعة العالقة ، يكشف تحليل أداء الفئران أن تأثير التمييز في تلك الفئران يحتاج إلى مزيد من التجارب والمزيد من الوقت لحل مرحلة التحول خارج الأبعاد مقارنة بالتمييز المركب ، والتحول داخل الأبعاد ، والتحول داخل الأبعاد 2 ، ومراحل انعكاس التحول خارج الأبعاد. كان هذا صحيحا أيضا في بروتوكول البعدين.
بمجرد إتقان هذه التجربة ، يمكن إجراء هذه التجربة في غضون 10 إلى 12 يوما بما في ذلك جميع الاستعدادات وجلسة التدريب.
تقدم هذه الدراسة نظامًا آليًا جديدًا مصممًا لتقييم تحويل مجموعة الانتباه والوظائف التنفيذية في الفئران، مما يوفر صحة ترجمية عالية للدراسات المعرفية البشرية. تهدف الطريقة إلى تعزيز فهم الاختلالات المعرفية في الاضطرابات النفسية.
This automated operant set-shift task addresses a critical gap in preclinical neuropsychiatric research by providing an objective, high-throughput platform for assessing cognitive flexibility in mice. By closely mimicking the human ID/ED paradigm, it enables translational screening of compounds and genetic models relevant to executive dysfunction in disorders such as schizophrenia and ADHD. The system supports mechanistic de-risking and predictive confidence in early discovery by quantifying attentional set formation, shifting, and reversal learning with high stimulus flexibility across perceptual dimensions.
The task fits within the discovery continuum from target validation to lead identification, offering a standardized behavioral assay that bridges basic mechanism and phenotypic screening. Its automation and quantifiable outputs support integration into multi-modal assessment pipelines for neuropsychiatric drug discovery.