استثابي بروتوكولات لتقييم تحليل التكلفة-الفائدة أثناء اتخاذ القرار عززت من القوارض
سبتمبر 10, 2018
إجراء تحليل التكلفة-الفائدة هو نهج مقياس وزنها يقوم الدماغ أثناء عملية صنع القرار. هنا، فإننا نقترح وضع بروتوكول لتدريب الجرذان على نموذج صنع القرار على أساس تكييف هواء فعال حيث تختار الفئران أعلى المكافآت على حساب الانتظار لمدة 15 ثانية لاستقبالهم.
يمكن لهذه التقنية الإجابة على الأسئلة الرئيسية في علوم الأعصاب المعرفية مثل كيف يمكن أن تؤثر مقارنة العواقب والأسباب على اتخاذ القرار. الميزة الرئيسية لهذه التقنية هي أن العناصر الخاصة مثل موقع اللوحة لا تؤثر على قرار. ابدأ بتقييد وصول الفئران البالغة إلى الطعام في غرفة بها دورة إضاءة / ظلام مدتها 12 ساعة.
في الأيام من الأول إلى الثالث ، تعامل مع لمدة خمس دقائق مرتين في اليوم. بعد ذلك ، قم بوزن بعد كل جلسة مناولة لتحديد كمية التغذية الحرة. بعد ذلك ، احصل على متاهة T مجهزة بثلاثة أقسام أو أذرع ، واثنين من مكبرات الصوت التحفيز ، وخمسة أبواب قابلة للسحب ، وخمسة مستشعرات للحركة بالأشعة تحت الحمراء أو مستشعرات شعاع الأشعة تحت الحمراء أو IRB.
انسخ رمز البرنامج التجريبي إلى الكمبيوتر. بعد ذلك ، قم بتنزيل البرنامج التجريبي وتثبيته على جهاز كمبيوتر. قم بتوصيل وحدة التحكم الدقيقة بالكمبيوتر باستخدام منفذ USB.
بعد ذلك ، على الكمبيوتر ، انقر فوق رمز البرنامج ، وانتقل إلى أدوات ثم حدد منفذ. من القائمة المنسدلة ، اختر منفذ COM الذي يربط البرنامج بالكمبيوتر. انتقل إلى الأدوات وحدد اللوحات.
من القائمة المنسدلة ، حدد نوع البرنامج الذي يتحكم في متاهة T. ثم انقر فوق تحميل في الجزء العلوي الأيسر من نافذة الواجهة. حدد كود البرنامج التجريبي ، وانتظر حتى تنتهي العملية.
بعد انتهاء العملية ، انقر فوق Serial Monitor في أعلى يمين نافذة الواجهة. ثم ، في نافذة منبثقة جديدة ، قم بتغيير معدل الباود إلى 115 ، 200. لمدة خمسة أيام قبل اليوم التجريبي ، أحضر إلى غرفة التجربة لمدة ساعة واحدة على الأقل.
اترك 10 حبيبات سكر في كل ذراع هدف واترك جميع الأبواب مفتوحة. خلال الأيام من الأول إلى الثالث ، ضع بشكل فردي في المتاهة لفترات 10 دقائق مرة واحدة يوميا لاستكشاف المتاهة دون قيود. خلال الأيام من الرابع إلى الخامس ، ضع بشكل فردي في المتاهة.
اترك حبيبات في كل ذراع واتركها تذوق الطعام من كلا الجانبين. أخرج من المتاهة مباشرة بعد تناول الكريات من كلا الجانبين أو بعد خمس دقائق من التواجد في المتاهة. أخيرا ، بعد كل جلسة تعويد ، قم بتنظيف أرضيات المتاهة بنسبة 70٪ من الإيثانول وتأكد من تبخر الإيثانول قبل وضع التالي في المتاهة.
في اليوم السادس ، أحضر إلى غرفة التجربة قبل ساعة واحدة على الأقل من التجربة. قم بتشغيل البرنامج وتعيين رقم الإصدار التجريبي على 14 منها التجارب الأربع الأولى ستكون إجبارية على الاختيار والباقي ستكون تجارب اختيار. قبل أن تبدأ كل تجربة, ضع أربع حبيبات في ذراع الهدف والتي سيتم الإشارة إليها على أنها ذراع المكافأة العالية, HRA, واثنين من الكريات في الذراع الأخرى وهو ذراع المكافأة المنخفضة, LRA.
بالنسبة للتدريب على تجربة الاختيار القسري ، قم بحظر ذراع واحدة بشكل عشوائي قبل كل تجربة حتى يضطر إلى اختيار الذراع الأخرى. ضع في صندوق البداية. بعد خمس إلى سبع ثوان ، افتح بوابة البدء في نفس الوقت وانقر فوق ابدأ في نافذة واجهة البرنامج.
اجمع مباشرة بعد تناول الكريات أو بعد خمس دقائق من التواجد في المتاهة واترك في قفص المنزل لمدة دقيقتين. قبل كل تجربة ، أغلق الباب B في الذراع الذي يتم تحديده بواسطة البرنامج ليكون HRA. اترك الباب A مفتوحا في الذراع المقابل ، جيش الرب للمقاومة.
ثم ضع في صندوق البداية. بعد خمس إلى سبع ثوان، افتح بوابة البداية في نفس الوقت وانقر فوق ابدأ. دع يختار بحرية أي من ذراعيه.
إذا اختار HRA ، فافتح الباب A ، ودع يدخل الغرفة ، وأغلق الباب A وافتح الباب B على الفور لمنح إمكانية الوصول إلى الطعام المحدد جيدا. إذا اختار جيش الرب للمقاومة ، فافتح الباب B لتمكين من الوصول إلى الطعام جيدا. بعد ذلك ، قم بإزالة بعد أن يأكل كل الطعام في الطعام المحدد جيدا واتركه في قفص المنزل لمدة دقيقتين.
أكمل 10 تجارب اختيار لكل وسجل اختيار ، إما HRA أو LRA في كل تجربة. احسب النسبة المئوية لاختيار المكافآت العالية، HRC، لجميع تجارب الاختيار بعد كل جلسة تدريبية. أخيرا ، بعد أن يصل كل إلى 80٪ من HRC في تدريب التمييز ، أكمل تدريب التأخير عن طريق فتح الباب B بعد تأخير لمدة خمس ثوان بمجرد أن يختار HRA.
قم بإجراء 10 تجارب يوميا لكل. أشارت النتائج إلى وجود انخفاض في كل من قوى التردد المنخفض والعالي في ACC من بداية التحفيز إلى نهايته. بمقارنة الوقت الذي يقضيه خارج الغرفة بالوقت في الغرفة ، أظهر التحليل الطيفي عدم وجود تغييرات في الأنشطة التذبذبية في ACC.
علاوة على ذلك ، زادت أنشطة النطاق متوسط إلى عالي التردد في OFC بعد بداية التحفيز. لم يلاحظ أي تغييرات ذات دلالة إحصائية في النوافذ الزمنية للغرفة والساعة عند مقارنتها معا. أثناء محاولة هذا الإجراء ، من المهم إزالة أي مصدر للقلق لأنه يمكن أن يؤثر على قرار ويضعف موثوقية النتيجة.
اعرض النص الكامل واحصل على الوصول إلى آلاف الفيديوهات العلمية
نظرة عامة
تقترح هذه الدراسة بروتوكولًا لتدريب الفئران الذكور البالغة في نموذج صنع القرار القائم على المبدأ الفعال للتحقيق في تحليلات التكلفة والفائدة أثناء اتخاذ القرار. يركز على كيفية ترجيح الدماغ للمكافأة وأوقات الانتظار، مما يسلط الضوء على رؤى علم الأعصاب السلوكي والإدراكي.
مكونات الدراسة الرئيسية
مجال العلوم
- علم الأعصاب المعرفي
- علم النفس السلوكي
الخلفية
- تقييم عمليات صنع القرار لدى الفئران.
- أولوية المكافآت الأعلى مقابل وقت الانتظار.
- تأثير البيئة على صنع القرار.
غرض الدراسة
- فهم العمليات المعرفية الكامنة وراء اتخاذ القرار.
- تقييم كيفية تأثير هياكل المكافآت المختلفة على الاختيارات.
- تطوير بروتوكول موثوق لتحليل السلوك في القوارض.
الطرق المستخدمة
- تم إجراء مهام صنع القرار القائمة على المبدأ الفعال باستخدام متاهة T.
- تم تدريب الفئران الذكور البالغة بعد تقييد الوصول إلى الطعام.
- خضعت الحيوانات لمرحلة تكيف قبل بدء التجارب الرسمية.
- تضمنت الخطوات الرئيسية التعامل مع الحيوانات، واستكشاف المتاهة، وسلسلة من تجارب الاختيار.
النتائج الرئيسية
- أظهرت الإجراءات تغيرات في قوى التردد في القشرة الحزامية الأمامية (ACC).
- لم يتم ملاحظة تغييرات كبيرة في الأنشطة المتذبذبة خلال نوافذ زمنية مختلفة.
- أبرزت النتائج السلوكية تفضيل الحيوانات للمكافآت الأعلى مع أنماط اختيار مثبتة.
الاستنتاجات
- يمكن البروتوكول من التحقيق المنهجي في عمليات صنع القرار في القوارض.
- توفر النتائج رؤى حول الارتباطات العصبية لصنع القرار.
- تساعد هذه الدراسة في فهم الآليات العصبية المشاركة في التقييمات المعرفية.
الأسئلة الشائعة
Executive Industry Relevance
This protocol enables automated assessment of cost-benefit decision-making in rodents, providing a standardized platform for evaluating neural mechanisms underlying reward valuation and impulse control. By quantifying behavioral choices and correlating them with electrophysiological readouts, it supports target validation in neuropsychiatric drug discovery, particularly for disorders involving impaired decision-making such as addiction and depression. The automation and reproducibility enhance translational confidence in early-stage mechanistic de-risking.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Scientific Value: Enables interrogation of neural circuits involved in reward-cost tradeoffs, supporting target hypothesis testing in prefrontal cortical regions.
- Operational Value: Automated T-maze system reduces variability and labor, improving throughput for pharmacological screening.
Screening & Assay Development
- Scientific Value: Generates quantitative choice preference data (High Reward Choice percentage) as a translatable readout for compound effects on decision-making.
- Operational Value: Standardized stimulus delivery and automated data collection improve assay reliability and cross-lab comparability.
Translational & Preclinical Research
- Scientific Value: Links behavior to neural activity (ACC and OFC LFP changes), enabling biomarker-aligned target engagement assessment.
- Operational Value: Supports dose-response and time-course studies to de-risk CNS targets before advanced preclinical investment.
Pipeline & Workflow Integration
The method fits within the discovery biology phase, where it informs target selection by modeling cognitive endophenotypes relevant to psychiatric indications.
- Discovery Biology: Facilitates mechanistic probing of cortical-striatal circuits involved in valuation and impulse control.
- Screening: Enables automated, repeatable measurement of decision biases under varying reward delays or magnitudes.
- Analytics: Provides electrophysiological (LFP power shifts) and behavioral outputs for multimodal target validation.
- Translational Research: Aligns with clinical endpoints in cognitive flexibility and reward processing, supporting go/no-go decisions.
- Enterprise Reuse: Protocol standardization allows reuse across multiple target classes and therapeutic areas in neuropsychiatry.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Improves predictive confidence in target modulation effects on complex cognitive processes.
- Operational Value: Automation via microcontroller reduces operator dependency and increases experimental consistency.
- Strategic Value: Enables early detection of cognitive side effects, reducing late-stage attrition in CNS drug development.
- Portfolio Impact: Supports risk-adjusted prioritization of targets based on functional impact on decision-making networks.
Implementation Considerations
- Requires expertise in rodent behavior, electrophysiology, and microcontroller-based automation.
- Dependent on stable hardware setup including IR sensors, retractable doors, and synchronized software.
- Needs cross-team alignment between behavioral, electrophysiology, and data analysis teams for standardized protocols.
- Adaptation to other models (e.g., mice) may require maze resizing and sensitivity adjustments.
- Environmental controls (e.g., anxiety reduction) are critical to maintain data validity, as noted in source material.
