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Methodenartikel

Das Nagetier Psychomotorik Vigilance Test (rPVT): Eine Methode zur Beurteilung der Neuropsychologische Leistung bei Ratten und Mäusen

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DOI:

10.3791/54629

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29. Dezember 2016

 ,  , 
1Division of Behavioral Biology, Department of Psychiatry and Behavioral Sciences, The Johns Hopkins University School of Medicine, 2Applied Behavior Biology Unit, Institutes for Behavior Resources

In diesem Artikel

Zusammenfassung

Eine Ratte Version des menschlichen Psychomotorik Vigilance Test (PVT) beschrieben, die mit dem menschlichen PVT gemessen Aspekte der Aufmerksamkeit ähnlich denen Maßnahmen, einschließlich der Aspekte der menschlichen Wachsamkeit wie Leistungsgenauigkeit, Motordrehzahl, vorzeitige reagiert und Verfehlungen in der Aufmerksamkeit.

Zusammenfassung

Der menschliche Psychomotorische Vigilance Test (PVT) ist ein weit verbreitetes Verfahren für Änderungen der Ermüdung und anhaltende Aufmerksamkeit zu messen. Der vorliegende Artikel beschreibt ein Nagetier - Version des PVT-bezeichnet die "rPVT" , dh ähnliche Aspekte der Aufmerksamkeit misst (dh Leistungsgenauigkeit, Motordrehzahl, vorzeitige reagiert und Verfehlungen in der Aufmerksamkeit). Die Daten werden präsentiert, die sowohl die kurz- und langfristigen Nutzen des rPVT zeigen, wenn sie mit Laborratten eingesetzt. Ratten lernen leicht die rPVT, und das Erlernen der grundlegenden Vorgang auszuführen dauert weniger als zwei Wochen Training. Einmal erworben, Ratte Leistungen in der rPVT zeigen einen hohen Grad der Ähnlichkeit zu diesen gleichen Performance - Maßnahmen im menschlichen PVT, einschließlich Ähnlichkeiten bei Verfehlungen in der Aufmerksamkeit, Reaktionszeiten, Wachsamkeit Dekremente über Sitzungszeit (dh der Mensch "time-on- task "Effekte), und die Antwort-Stimulus-Intervall (RSI) Wirkung beim Menschen beschrieben. So ist die rPVT kann ein äußerst wertvolles Werkzeug für die Beurteilung der Auswirkungen von einer Vielzahl von Variablen auf nachhaltige Aufmerksamkeit ganz ähnlich wie die menschliche PVT Leistungen sein und kann somit für die Entwicklung neuer Therapien für Neuropsychologische Störungen nützlich sein.

Einleitung

Der menschliche psycho Vigilanz - Test (PVT) ist ein weit verbreitetes, gut validierten Werkzeug für Menschen in Wachsamkeit und anhaltende Aufmerksamkeit zu messen, und wurde ursprünglich von Dinges et al entwickelt. 1-3 für die Stabilität der Reaktionszeiten und die Aufmerksamkeit der Bewertung (zB Fehler in Bezug auf die vorzeitige Reaktionen und Verfehlungen in der Aufmerksamkeit), die beide innerhalb von Sitzungen als Ganzes und über die Zeit in den einzelnen Sitzungen. Im Laufe der Jahre hat der Mensch PVT modifiziert und aktualisiert 4-11 zeitlichen Änderungen in verschiedenen Aspekten Aufmerksamkeit zu verfolgen, und wurde gezeigt, auf Veränderungen in Schlafentzug und Ermüdung empfindlich zu sein und wird durch Drogenkonsum und Alter der Patienten 12 betroffen , 13. Die PVT ist ein scheinbar einfaches Verfahren, bei dem ein Gegenstand kurz einen Bildschirm berührt, wenn ein Stimulus (typischerweise eine LED-Nummernanzeige) zufällig in der Zeit erscheint, in der Regel nach 2 bis 10 s. In der menschlichen Variante wird die Nummernanzeige in ms inkrementiert, und angehalten, wenn ter Bildschirm berührt wird, damit die Reaktionszeit des unter Angabe von Gegenstand (RT). Abnahmen der Wachsamkeit sind mit 1 bezeichnet) verlangsamte Reaktionszeiten, 2) eine Erhöhung der Verfehlungen (bezeichnet als "Fehler der Unterlassung" in der menschlichen Literatur, und in der Regel als RTs definiert, die> 500 ms lang), und 3) eine Erhöhung der (bezeichnet als "Fehler der Kommission" oder "Fehlstarts" in der menschlichen Literatur) vorzeitig zu reagieren. Andere Maßnahmen können auch mit dem PVT für die Prüfung solcher Variablen wie Geschlecht und Altersunterschiede erhalten werden; eine Überprüfung dieser Maßnahmen finden Basner und Dinges 4. Schließlich hat die PVT in den allgemeinen Bereich der Risikobewertung beim Menschen eingesetzt worden, und wurde unter einer Vielzahl von Einsatzgebieten erfolgreich eingesetzt, die das Militär, Luft- und Eisenbahnindustrie, Ersthelfer und extreme Umgebungen wie NASA Extreme Environment Missionen umfassen Operationen (NEEMO), der internationale Mars500 - Projekt 14, und auf der internationalen Space Station (ISS). Auf der ISS wird die PVT die "Reaktion Selbsttest" genannt und wird verwendet , Astronauten mit individualisierten ermüdungsbedingten Feedback (zB Änderungen in RTS- oder Verfehlungen in der Aufmerksamkeit) zur Verfügung zu stellen.

Der menschliche PVT ist seit Jahrzehnten im Einsatz, als Nagetier-Versionen von einfachen Reaktionszeitaufgaben haben (was ein wenig ähnlich sind). Es wurde jedoch erst vor kurzem, dass ein direkter Nagetier Gegenstück zum menschlichen PVT wurde in der Literatur berichtet. Christie und Kollegen beschrieben , eine Version des menschlichen PVT für Ratten und berichtete Abnahme der Wachsamkeit folgenden Schlafentzug 15,16. Weitere neuere Studien haben Versionen des rPVT 17-19 berichtet. Diese Berichte haben beschriebenen Veränderungen in Daueraufmerksamkeit nach verschiedenen Techniken Schlafentzug; jedoch haben die Daten aus diesen Studien berichtet hohe vorzeitige Reaktion (beispielsweise in einigen Fällen mehr als 40% der Gesamtzahl der respoNSEs); solche Leistungen sind ganz anders als alle PVT Auftritte mit den Menschen. Solch ein großer Unterschied in rodent gegen menschliche Leistungen aufgrund der Unterschiede in spezifischen Parameter im menschlichen gegenüber den Nagetieren Versionen der PVT eingesetzt wahrscheinlich; zum Beispiel al die Christie et. Studie beschäftigte sich zufällig ändernde 3 - 7 s Vorperiode, während ein Mensch PVT normalerweise ein 2 beschäftigt - 10 s Vorperiode (obwohl siehe Basner et al 5 für eine 3-min - Version des menschlichen PVT , die eine 1 verwendet -. 4 s Vorperiode) . Die Verwendung von relativ kurzen Vorperiode Werte können häufig bei Tieren "Timing" ihre Reaktionen zur Folge haben, und können so zu fördern, über zufällige Verstärkung, die Zahl der vorzeitigen Reaktionen erhöht, wie sie in den aktuellen Nagetier rPVT Studien berichtet worden.

Die Version des rPVT hier beschriebenen basiert auf unserer früher veröffentlichten Artikel 20, und enthält eine detaillierte Beschreibung der Techniken und -verfahren. es unterscheidetvon bisher veröffentlichten Versionen des rPVT in folgenden Punkten: 1) Ratten mit variabler Vorperiode Werte von 3 ausgebildet wurden - 10 s und 2) Ratten schnell reagieren musste, bezeichnet, da nur Antworten innerhalb einer kurzen Antwortfenster (auch eine "begrenzte halten ") nach Beginn des Stimulus verstärkt wurden (1,5 s in der vorliegenden Studie, 3,0 s in den vorherigen veröffentlichten Versionen des rPVT). Mit diesen Änderungen sowie kurze Timeouts für falsch in einem höheren Niveau der Stimuluskontrolle führte Ansprechend, wie durch deutliche Verbesserungen in der Genauigkeit und reduzierte Mengen an vorzeitiger Reaktion angezeigt. Der vorliegende Bericht beschreibt auch vorhersehbare Veränderungen in Leistungsvariablen (zB Verfehlungen in der Aufmerksamkeit, EZS) , die wie beim Menschen parallel bei der Prüfung der Wachsamkeit 21 dekrementiert, und bei der Prüfung anderer Performance - Maßnahmen , einschließlich der menschlichen "Zeit auf Aufgabe" -Effekt und die response- Reizintervall (RSI) Wirkung, die im menschlichen PVT beobachtet 22.

Die endgültige Version des rPVT hier beschrieben beginnt , indem Sie auf ein Haus Licht drehen (siehe Abbildung 1). Nach einem variablen Intervall (Vorperiode) von 3 bis 10 s abgelaufen ist, wird die Nasen Poke Schlüssel für maximal 1,5 s belichtet. (Um eine gleichmäßige Verteilung der Vorperioden Dauer zu gewährleisten, werden die Werte zufällig generiert, ohne Ersatz aus einer Liste von 36 möglichen Werte, die von 3 bis 10 s liegen, bezogen auf 200 ms-Schritten.) Beleuchtung des nosepoke Schlüssel ist das Signal für ein Tier reagieren und eine Antwort, die zwischen 150 bis 1500 ms nach dem Beginn der hell~~POS=TRUNC tritt mit einer 45-mg-Pellet verstärkt wird. Nach einer verstärkten Reaktion, die beide die Nase Poke Schlüssellicht und das Haus Licht ausgeschaltet und ein 1 s Inter-trial-Intervall (ITI, Haus Licht aus) erfolgt. Nose-Pokes bei vor Licht Beginn erzeugen ein 8 s Timeout (TO) aus den experimentellen Eventualitäten, die durch Löschen des Hauses Licht signalisiert wird. Wenn keine Antworten treten innerhalb der 1,5 s response Fenster sowohl das nosepoke Licht und Haus Licht ausgeschaltet sind, und ein 1 s ITI erfolgt. Die nächste geplante Vorperiode Wert für die nachfolgende Studie beginnt nach entweder die 1 s ITI oder die 8 s TO, je nachdem, was während der vorangegangenen Studie aufgetreten. Die Sitzungen werden täglich durchgeführt (5 Tage / Woche), in der Regel von etwa 200 Studien, bestehen und nach 30 Minuten beendet. Dies führt bei jedem Versuch eine Dauer von etwa 7,5 s mit durchschnittlich.

Shaping stabile Basisleistung auf der rPVT erfolgt zunächst durch 1) eine Ratte Anpassung aus dem Nahrungsmittelbehälter zu nehmen Futterpellets in der Kammer, 2) von Hand Gestaltung einer Ratte auf einer Nase Poke Schlüssel zu reagieren, indem sie schrittweise Annäherungen an die letzte Verstärkung Nase stecken Antwort, und 3) die Durchführung von täglichen Sitzungen , in denen die Parameter des rPVT Verfahren (dh Vorperiode, ITI, TO, und Schlüsselbelichtungszeiten) werden schrittweise während einer Sitzung angepasst, je nachdem , wie gut jede Ratte während jeder Sitzung ausführt (unten im Detail beschrieben).

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Protokoll

Labortierhaltung war nach Public Health Service (PHS) Politik auf der Humane Pflege und Verwendung von Labortieren. Alle Verfahren wurden in strikter Übereinstimmung mit den Empfehlungen im Leitfaden für die Pflege und Verwendung von Labortieren der National Institutes of Health durchgeführt. Die Institutional Animal Care und Use Committee der Johns-Hopkins-Universität genehmigt das Protokoll und alle Verfahren. Johns Hopkins unterhält auch Akkreditierung ihres Programms von der Vereinigung für die Bewertung und Zulassung von Labortierpflege (AAALAC).

1. Tiere

  1. Verwenden erwachsenen männlichen Long Evans-Ratten (ca. 10 bis 12 Wochen alt zu Beginn der Verhaltenstraining), obwohl auch andere geeignete Stämme sind, einschließlich Inzuchtratten.
  2. Bei der Ankunft in der Kolonie, Hausratten einzeln in zugelassenen Caging und Zimmer, wegen der Nahrungsmittelbeschränkung muss weiter unten beschrieben. Akklimatisieren Tiere in die Wohnsituation sowie die Abwicklung für mehrere days vor dem Essen Beschränkungsverfahren (ca. 7 Tage) zu starten.
  3. Geben Sie Rattenfutter ad libitum für 1 - 2 Wochen Ratten zu ermöglichen , eine "freie Ernährung" Gewicht zu erreichen. Wenn bei diesem Gewicht, beschränken Nahrung Zugang zu Ratten Gewichte reduzieren, mehr als 1 - 2 Wochen, zu 85 bis 90% des freien Ernährung Gewicht. Pflegen Tiere 85-90% ihrer freien Ernährung Gewichte während Verhaltenstraining und Prüfung. Beginnen mit 15-18 g Futter pro Tag und passen diese Menge auf Basis, ob eine Rate seine Zielgewicht wird beibehalten.
    HINWEIS: Lebensmittel Beschränkung erfordert normalerweise Genehmigung eines institutionellen ACUC oder andere Aufsichtsbehörde vor , die Einschränkung zu starten.
  4. Wiegen Tiere täglich und notieren Sie das Gewicht auf Gewicht Blätter. Sicherzustellen Wägung wird zur gleichen Zeit und im gleichen Maßstab jeden Tag vor dem Beginn jeder Verhaltenstraining oder Fütterung durchgeführt.
    HINWEIS: Nur starten Vortraining (unten) , wenn die Tiere habenerreicht ihre Zielgewichte. Diese Praxis ermöglicht sofortige Korrekturen Lebensmittel Mengen für Tiere, die entweder unter oder über ihre Zielgewichte sind. Es stellt auch ein Verfahren zur Bestimmung, ob Ratten Gewichte bei 24-h-Intervalle werden beibehalten. Vermeiden Sie auch Ratten zu verschiedenen Zeiten des Tages mit einem Gewicht; es wird in der drastischen Unterschiede in Gewicht, falsche Fütterungen und schlechte Verhaltensleistungen zur Folge haben.
  5. Geben Sie frisches Wasser zu allen Zeiten im Käfig durch die Verwendung von Glas- oder Plastikflaschen mit Gummistopper Tops und sipper Rohre.
  6. Wenn Sitzungen nicht durchgeführt werden (zB Wochenenden, Feiertage), ziehen die Ratten ihre normale Zuteilung von Rattenfutter Gewichtsstabilität zu gewährleisten. Wiegen Ratten zu bestimmen, ob mehr Nahrung benötigt wird, Gewicht während dieser Zeit aufrecht zu erhalten.

2. Geräte und Software

  1. Verwenden Sie Standard - Modul operant Kammern ausgestattet mit einer Nase Poke Schlüssel, ein Haus Licht und einen Pelletspender (dh Zuführung).
  2. Legen Sie die modulare Nase Poke-Taste auf beiden Seiten des zentral gelegenen Pellet Spender; sicherzustellen, dass diese Platzierung in anderen operant Kammern und zwischen den Studien konsistent bleibt. Hierbei ist die Nase Poke-Taste auf der linken Seite des Pelletspender.
  3. Legen Sie das modulare Hauslicht hoch auf der Rückwand der Kammer, um nicht mit anderen Verhaltensweisen stören.
  4. Verwenden Rattenfutter - Pellets (zB Noyes 45-mg - Pellets oder ähnliches) zur Verstärkung. Die Feeder-Modell bestimmt Lebensmittel Pelletgröße, aber die meisten Ratten Zubringer verwenden 45 mg Futterpellets (Maus Feeder verwenden in der Regel 20-mg Futterpellets). Verwenden Sie Standardfutter - Pellets, aber auch andere Pellets erworben werden kann (zB Saccharose) für verschiedene experimentelle Manipulationen.
  5. Kontrolle Reiz Präsentationen, Nase Poke Antwort Eingänge, Verstärkung Lieferung und zur Datenerfassung über eine Schnittstelle an einen Computer angeschlossen. Kontaktieren Sie die Autoren für spezifische Informationen in Bezug auf Verhaltensprogramme geschrieben miteine Programmiersprache für Verhaltenstests (siehe Tabelle von Materialien und Reagenzien) entwickelt.
    HINWEIS: Es ist wichtig , unabhängige und abhängige Variablen auf einem Trial-by-Versuchsbasis zu erfassen, einschließlich der Tiere 'Antworttypen (zB korrekte Antworten, vorzeitige Reaktionen, verluste), die Antwortlatenzzeit und die Anzahl der Studien vorgestellt. Wenn verschiedene Stämme, Geschlechter oder Arten verwenden, können diese Variablen leicht in die Ausbildung zu maximieren geändert werden, um fast jede Art von Nagetier.

3. Vortraining

  1. Zuordnen jedes Tier einem operant Kammer, wo sie jeden Tag geprüft wird, und ungefähr zur gleichen Tageszeit während des gesamten Experiments.
  2. Wiegen Sie die Ratte und legen Sie sie in ihrer spezifischen operant Kammer mit Futterpellets in der Pelletspender. Legen Sie 10 - 20 Futterpellets in der Aufnahme für die Ratte zu essen.
  3. Für Vortraining, die folgenden Parameter zu niedrig, feste Werte:Vorperiode Wert = 2 s, Timeout-Wert = 2 s, begrenzt halten = 10 s.
  4. Starten Sie das Computerprogramm zur Steuerung Präsentation des Hauses Licht, nosepoke Tastenbeleuchtung und automatische Futterpellet Lieferung.
    HINWEIS: Es ist am besten , das Verhaltensprogramm auf ein Niveau gesetzt zu haben , die für die Mehrheit der Antworten für den häufigen Verstärkungen können durch das Tier erzeugt, so dass die Nase Poke Schlüssel für eine relativ lange Dauer der Zeit beleuchtet wird (zB 10 s) . Dies erhöht die Wahrscheinlichkeit, dass die Ratte den Schlüssel wird stoßen, während es ausgeleuchtet wird, was zur Abgabe eines Nahrungsmittel reinforcer durch das Computerprogramm.
  5. Sobald die Ratte die Futterpellets beendet ist, starten Sie das Formgebungsverfahren durch die Ratte verstärkt, wenn es die Lebensmittelbehälter oder die Nase Poke Taste nähert. Hier formen manuell jede Ratte, was bedeutet, dass ein Experimentator das Verhalten der Ratten beobachtet (durch die Klang verlassen Abschwächen Kabine Türen offen) und liefert Pellets aus der feederso schnell wie möglich, nachdem die Ratte emittiert das gewünschte Verhalten. Liefern Sie Pellets aus einer Taste auf dem Zubringer selbst, durch einen Handschalter, der mit der Speise verdrahtet ist, oder durch die Computer-Software, die Verhaltens Eventualitäten durch einen Klick auf den entsprechenden Ausgang an der Schnittstelle zu steuern.
  6. Mit der Methode der durch schrittweise Annäherungen der Gestaltung, sie stellen die Nahrung Bestärkung für die Verhaltensänderungen , die 23 aufeinanderfolgende Annäherungen an die endgültige gewünschte Verhalten sind. Zum Beispiel, wenn die Ratte zuverlässig Futterpellets aus der Lebensmittelbehälter abrufen, starten nur Bewegung in Richtung oder um die Nase Poke Schlüssel zu verstärken, und nicht mehr verstärken Ansätze für die Lebensmittelbehälter. Hier Form Ratten nach links zu bewegen, nachdem ein Futterpellet Abrufen, da die Nase Poke Taste links von der Nahrungsaufnahme in die operanten Kammern befindet.
    HINWEIS: Auch wenn der Experimentator Nahrung Bestärkung während des Beginns der pretr liefertaining wird das Computerprogramm noch läuft und das Haus Licht, nosepoke Schlüssel zu steuern, und Feeder. Wenn eine Ratte den Schlüssel steckt, wird das Computerprogramm automatisch verstärken. Experimentator verstärkte Verhaltensweisen sind nur diejenigen , die Ratte führt auf die leuchtende Taste zu stecken, wie der Schlüssel Sniffing oder um ihn herum, Bewegen des Kopfes in der Nähe der Taste oder in Richtung zu ihm, usw.
  7. Bestimmen Sie die Menge der Nahrung während der Vortraining Sitzung durch Zählen der Anzahl von Pellets geliefert manuell , zuzüglich Granulat geliefert automatisch durch den Computer - Software erworben (dh gelieferten Pellets , da die Ratte auf die leuchtende Taste stocherte). Multiplizieren Sie diese Zahl von 0,045 g zu bestimmen Gesamt Essen verdient (zB 30 Pellets x 0.045 g = 1,35 g).
  8. Entfernen Sie die Ratte und legen Sie sie in ihre Heimat Käfig zurück. Subtrahieren, mit der Hand, verdient die Menge der Nahrung (siehe 3.7) in der Verhaltenssitzung von der täglichen Nahrung Zuteilung der Ratte. Führen Sie den Rest der Lebensmittelzuteilung an die Ratte nachdie Verhaltenstraining. Ziehen bei einem Minimum von 30 Minuten nach dem Abschluss des Verhaltenssitzung Heimkäfig Nahrung Verstärkung unmittelbar nach unproduktiven Sitzungen zu vermeiden.
  9. Reinigen Sie die operant Kammer täglich mit einem sanften Desinfektionsmittel (zB Wasser und Seife). Verwenden Sie 70% EtOH sparsam, da sie die operant Kammern beschädigen können. Schauen Sie sich die Nase Poke Taste täglich um technisch einwandfreiem Zustand und sauber mit Desinfektionsmittel zu halten, wenn nötig, da ein Schlüssel, der an Ort und Stelle wird Sticks oder gesperrt wird ein Tier Leistung stören, wenn nicht schnell repariert.
  10. Form jede Ratte auf diese Weise, bis die Ratte 40 emittiert - 50 richtigen Computer verstärkte (nicht manuell oder Experimentator verstärkt) Antworten auf die beleuchtete Taste, ruft jedes Futterpellet und kehrt zu und stößt die Nase Poke Schlüssel ohne zusätzliche Formgebung. Typischerweise erfordern Ratten etwa 2 - 3 30-Minuten - Sitzungen , diese Kriterien zu erreichen (siehe Abbildung 2).
    HINWEIS:Manuelle Abgabe von Futterpellets ist nicht erforderlich, nachdem die Ratte zuverlässig ist der Schlüssel Stossen und Nahrungsmittelverstärkung durch das Computerprogramm zugeführt erhält.

4. rPVT Ausbildung

  1. Einmal geformt, starten Sie die Ratte in einem festen, relativ kurzen Vorperiode Intervall und auf den Wert (zB 2 s) auf der nächsten 30-min-Sitzung, bis die Ratte 8 von 10 richtigen Studien abgeschlossen ist. Für jede dieser Prüfungen während des Trainings, beleuchten die Nase Poke Taste für einen bestimmten Zeitraum lang genug für eine Ratte, eine Antwort zu machen. Hier halten Sie die Taste für 9 Sekunden beleuchtet; Diese Antwort-Fenster wird auch die begrenzte Halte (LH) genannt.
  2. Verwenden Sie eine relativ kurze Zeit aus (TO, zB 2 s) als Strafe für die vorzeitige Reaktionen oder zur Beleuchtung der Nase Poke Taste vor reagieren. Während der zu haben, Ratten keine Gelegenheit Essen zu verdienen. Hier sind die TO und Vorperiode Wert die gleiche Dauer während dieser Trainingseinheiten und Veränderung mit der gleichen Rate.
  3. Sobald die Ratte 8 von 10 richtigen Studien abgeschlossen hat , erhöhen die Vorperiode und durch 0,1 s (dh bis 2,1), während die LH von 0,1 s verkürzt wird (dh auf 8,9). Am besten ist es, ein Computerprogramm zu verwenden, die automatisch diese Anpassungen während einer Sitzung zu machen.
    HINWEIS: Wenn Mäuse auf dem rPVT Ausbildung eine längere ITI wird verwendet , da Mäuse mehr Zeit erfordern Futterpellets zu konsumieren. Hier verwenden ein 30 s ITI für die Ausbildung und Prüfung männlichen C57BL / 6J. Zusätzlich kann, da eine Maus ~ 20 g wiegen kann, wird es deutlich weniger Pellets während einer Sitzung zu konsumieren. Daher verkürzen eine typische Sitzung, indem es Ende, wenn maximal 50 Pellets erworben werden; das Kriterium für die Erhöhung der Vorperiode und TO wird auch als 4 von 5 richtigen Studien vor Erhöhung der Vorperiode und TO um 0,1 s geändert.
  4. Sobald die 30 Minuten - Sitzung vorbei ist, notieren Sie die letzte Vorperiode die Ratte während des Trainings erreicht (zB 4,2 s), entweder in alspreadsheet oder von Hand auf einem Datenblatt, und die Menge der Nahrung verdient, der durch Multiplikation der Anzahl der richtigen Versuche mal 0,045 g (zB 100 korrekte Versuche x 0.045 g = 4,5 g) berechnet wird. Subtrahieren diese Futtermenge aus der täglichen Zuteilung der Ratte und füttern die Ratte das übrig gebliebene Essen im Käfig.
    HINWEIS: Die täglichen Datendateien die endgültige Vorperiode von jeder Ratte erreicht aufzuzeichnen. Die Berechnung der Menge der Nahrung in der Sitzung verdient zu bestimmen können automatisch durch das Computerprogramm oder von Hand unter Verwendung der obigen Gleichung durchgeführt werden. Essen verdient wird von Hand von jeder Ratte abgezogen ist die tägliche Nahrungszuteilung.
  5. Am folgenden Tag, starten Sie die 30 Minuten Training mit einer Vorperiode, die 300 ms niedriger als der Wert ist die Ratte in der vorherigen Sitzung endete am. Zum Beispiel, wenn die Ratte bei 4,2 s beendet ist, beginnt diese Sitzung bei 3,9 s. Fortsetzung der Vorperiode um 0,1 s zu erhöhen, wie die Ratte bei jeder Vorperiode 8 von 10 richtigen Prüfungen abgeschlossen ist, until Ratten erreichen eine Vorperiode von 10 s. Auf diese Weise werden alle Ratten der möglichen Vorperioden erfahren.
    HINWEIS: Bei Ratten , die eine Vorperiode von 9,7 erreichen - 10 s, die TO bleibt bei 8 s und der LH ist 1,5 s.
  6. Am Ende jeder Sitzung, überprüfen Sie die tägliche Leistung der Ratte während dieser Zeit durch den Prozentsatz der richtigen Versuche, vorzeitige Studien untersuchen, und vermisst. Ratten halten häufig einen Durchschnitt von 40 bis 90% richtige Antworten bei diesen Schulungen, mit dem durchschnittlichen Prozent richtig stetig über Ausbildung zu erhöhen. Hier exportieren Sie die Tagesdaten für jede Ratte in eine Tabelle, die diese Prozentsätze, um berechnet täglich Sitzungsleistung zu verfolgen.
  7. Sobald die Ratte eine Vorperiode von 10 s erreicht, starten Sie den nächstfolgenden 30 Minuten-Sitzung mit den Vorperioden in unregelmäßigen Abständen vorgestellt, beginnend mit Vorperioden zwischen 7 bis 10 s. Stellen Sie sicher, dass der TO und LH bleiben bei 8 und 1,5 s, beziehungsweise. Dabei steuert das Computerprogramm die behavioral Eventualitäten schaltet automatisch von aufsteigend Vorperioden auf variable Vorperioden präsentiert einmal jede Ratte, die 8 von 10 Kriterium bei der Vorperiode s 10 erreicht.
  8. Sobald die Ratte zwischen 7 mit zufällig dargestellt Vorperioden mindestens 70% richtig hält - 10 sec, um das Programm zu ändern Vorperioden in zufälligen Intervallen darzustellen, mit Vorperioden ausgehend von 5 - 10 s. Untersuchen jeder täglichen Leistung der Ratte während dieser Zeit, weil diese Änderung in einer Sitzung passiert oft.
  9. Nachdem die Ratte 70% richtig hält, das Programm erneut ändern das gesamte Spektrum der Vorperioden zu präsentieren (3 bis 10 s) in unregelmäßigen Abständen während der 30 Minuten-Sitzung. In ähnlicher Weise wie in 4.8, untersuchen jeden in dieser Zeit tägliche Leistung der Ratte, weil diese oft Änderung innerhalb einer Sitzung geschieht.
    HINWEIS: Die Computer - Software , die Verhaltens Eventualitäten macht diese Änderungen automatisch auf Basis von jeder Ratte Leistung (zB 4,7-4,9) zu steuern.Es ist wichtig, nur die Änderung in 4,9, wenn eine Erfolgsquote der Ratte hoch ist (> 70% richtig), da Ratten häufig die Strategie reagiert zufällig in der Zeit übernehmen, anstatt richtig warten und auf den Reiz teilnehmen. Wenn ein Erfolg Ratte Ratte niedrig ist, wiederholen 4,7-4,9.
  10. Für die Akquisitionskriterien, um die Grundleistungen als stabil definieren, wenn sie auf 4 von 5 täglichen Sitzungen innerhalb einer Woche, Ratten 'Prozentsatz der richtigen Antworten ist 75% oder mehr während einer Sitzung und der Anteil der vorzeitigen Antworten weniger als 30%.

5. Datenanalyse für Grundreaktionsmaßnahmen

  1. Um bei der Erfassung Verhaltens Leistungen beurteilen zu können, verwenden wiederholte Messungen ANOVAs, mit dem wiederholten Faktor entweder Session, Zeit auf Task-Wert oder Vorperiode Wert für jede Leistungsmessung im Folgenden beschrieben.
    HINWEIS: Hier verwenden die Studien sowohl within- und Zwischensubjektentwürfe, in denen wir alle Tiere ihre o vergleichenwn Basislinien nach einer experimentellen Bedingungen und vergleichen Versuchstiere zu Kontrolltieren die gleiche Manipulation folgen. Wenn stabile Verhaltensgrundlinien erreicht werden, die Verwendung von in-Themen-Designs wird die Anzahl der Ratten benötigt begrenzen.
  2. Definieren vorzeitigen Antworten als Antworten vor dem Beginn des Hauptlicht oder innerhalb der ersten 150 ms des Schlüssellicht ist auf.
  3. Definieren Sie richtige Antworten als Antworten nach dem Schlüssel-Licht gemacht aufleuchtet, mit einer minimalen Latenz von mehr als 150 ms und eine maximale Latenz der Antwort Fensterlänge; hier, 1500 ms.
  4. Definieren Sie verfehlt (oder Unterlassungen) als Versuche, auf dem das Thema eine Antwort nicht leistet.
  5. Definieren Antwortlatenzen, wie die abgelaufene Zeit (in ms) von Licht Beginn an Depression der Nase stecken Schlüssel; auch als Reaktionszeit (RT).
  6. Definieren Gesamt Studien wie die Zahl der vorzeitigen Antworten plus korrekter Antworten und verfehlt.
    HINWEIS: In der menschlichen PVT Leistungen, vorzeitige resPfützenbildung und Verfehlungen in der Aufmerksamkeit kann ziemlich selten sein, und die Ermittler am häufigsten berichten nur die tatsächlichen rohen Frequenzen dieser Maßnahmen. Dies ist jedoch nicht der Fall in Auftritte mit Ratten. Um Vergleiche zwischen den verschiedenen Versionen der rPVT in der Literatur, Ratten 'Performance-Maßnahmen ermöglichen, werden hier als Prozentsatz der gesamten Studien. Die Verwendung eines Computerprogramms, das und beschriften Sie jedes dieser Elemente auf einer Trial-by-Versuchsbasis für die spätere Analyse aufzeichnen kann, wird bevorzugt, da Ratten werden über 200 Studien pro 30 min Sitzung abgeschlossen und wird oft die Kriterien erfüllen, zu einem anderen Schritt zu bewegen in der Trainingsprozedur innerhalb einer Sitzung.

6. Zusätzliche Computed Performance-Kennzahlen

  1. Für eine 30 min Verhaltenssitzung definieren verstreicht richtige Antworten in dem die RT größer als das Doppelte der mittleren Reaktionszeit des für jede Ratte Sitzung war (nach einer Sitzung durchgeführt); auch gehören verpasste Studien in den Ablauf Berechnung.
    NEINTE: Im menschlichen PVT sind hinfällig typischerweise definiert als Reaktionszeiten (RT)> 500 ms 4. Bei Nagern ist es am besten zu erfüllen Post-hoc-Vergleiche zu jedem Mittelwert RT Ratte - aus dem Trial-by-Studie erworbenen Analyse oben beschrieben - statt sie mit einem Schwellenwert zu vergleichen, aufgrund der Variabilität in RTs von einzelnen Ratten. Diese Methode ist ähnlich wie Lücken in anderen veröffentlichten Versionen des rPVT 15,16. Hier und in anderen veröffentlichten Versionen, erlischt auch gehören verpasste Studien (hinfällig = Antworten mit RTs> zweimal die mittlere RT für eine Sitzung, und vermisst), da verpasste Studien im menschlichen PVT als hinfällig aufgezeichnet, wie gut.
  2. Bestimmen Sie die geschätzte Fehlalarmrate durch den Prozentsatz der vorzeitigen Antworten berechnen, die während der eigentlichen 3 auftreten - 10 s Intervall, wenn ein Stimulus erschien haben könnte.
    HINWEIS: Diese Maßnahme eine Untergruppe der vorzeitigen Reaktionen verwendet , die nur während einer Zeit auftreten , wenn der Reiz auftreten könnte,dh vorzeitige Reaktionen , die innerhalb der letzten 3 auftreten - Vorperiode Fenster 10 s. Diese Maßnahme beinhaltet keine vorzeitige Antworten vor der 3 s, weil der Reiz Licht nie während dieser Zeit beleuchtet würde. Hier wird diese Teilmenge von vorzeitigen Reaktionen wird automatisch aus allen vorzeitigen Reaktionen in einem Tabellenkalkulationscomputerprogramm sortiert.

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Ergebnisse

Baseline Rat rPVT Performances

Mit den Parametern hier detailliert, 86,7% der 122 männlichen Ratten erreichte die letzten rPVT Parameter innerhalb von durchschnittlich 9,0 (SD = 10,13; n = 122) Computer-automatisierte Trainingseinheiten (beschrieben in 4,1-4,9 rPVT Training; in unserer Erfahrung, nur etwa 2% der Ratten wird nicht die rPVT) erwerben. Mit der aktuellen Methodik, Ratten im Durchschnitt 73,4% richtig reagiert, 18,6% ...

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Diskussion

Die Methodik beschriebenen Ergebnisse hierin in rPVT Leistungen in Ratten, die in den menschlichen Literatur berichtet vorteilhaft in vielen Aspekten der typischen PVT Leistung vergleichen. Unter Verwendung der vorliegenden Techniken kann man schnell Ratten trainieren , um die rPVT durchzuführen, und die mit diesen Techniken erhaltenen Leistungen werden durch klare Benachteiligungen gekennzeichnet (dh hohe richtig reagiert, geringe voreilig reagiert und hinfällig). Ferner sind die Reaktionszeitverteilungen mit ...

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Offenlegungen

Die Autoren haben nichts offenzulegen.

Danksagungen

Diese Forschung wurde von der NASA (NNX15AC17G zu CMD) und durch das NASA-Kooperationsabkommen NCC 9-58 (E000010 zu CMD, NBPF02802 und NBPF04201 zu RDH) mit dem National Space Biomedical Research Institute unterstützt.

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Materialien

Liste der in diesem Artikel verwendeten Materialien
NameUnternehmenKatalognummerKommentare
Modulare Rattenkammer mit Gitterboden aus EdelstahlMed AssociatesENV-008Med Associates Inc.
PO Box 319
St. Albans, Vermont 05478,
USA
Telefon: (802) 527-2343
Schalldämpfende Kammer Med AssociatesENV-022MDHäuser operante Rattenkammer
Hausleuchte für RatteMed AssociatesENV-215M
Durchmesser Rattennase Poke Response KeyMed AssociatesENV-119M-1
Pelletbehälter, TrogtypMed AssociatesENV-200R2M
Modularer Pelletspender für Ratten, 45 mgMed AssociatesENV-203M-45
PCI Betriebspaket für bis zu 8 operante KammernMed AssociatesMED-SYST-8
SmartCtrlMed AssociatesDIG-716P1Diese Katalognummer hat 8 Ausgänge und 4 Eingänge, was das Minimum ist, das zum Betrieb des rPVT benötigt wird; SmartCtrl kann auch mit 16 Ausgängen und 8 Eingängen für mehr Flexibilität erworben werden
Med-PC IV SoftwareMed AssociatesSOF-735
mit PCI-KartensteckplatzJeder Hersteller (z.B. , Dell)Die Verwendung des PCI-Betriebssystems erfordert einen Computer mit einem PCI-Kartensteckplatz. Es stehen Systeme zur Verfügung, die PCIe verwenden. Wenden Sie sich für weitere Informationen an Med Associates.
Staubfreie Präzisionspellets 45 mg Nagetierfutter auf GetreidebasisBio-ServFO165Bio-Serv
One 8th Street, Suite 1
Frenchtown, NJ 08825, USA
Telefon: (800)-996-9908;     Standard-Chow-Pellets werden häufig verwendet. Verschiedene Pellets (z.B. , Saccharose) können bei Bio Serv erworben werden.
1"PC-Computer

Referenzen

  1. Dinges, D. F., Orne, M. T., Whitehouse, W. G., Orne, E. C. Temporal placement of a nap for alertness: contributions of circadian phase and prior wakefulness. Sleep. 10, 313-329 (1987).
  2. Dinges, D. F., Powell, J. W. Microcomputer analyses of performance on a portable, simple visual RT task during sustained operations. Behav Res Method Inst Comp. 17, 652-655 (1985).
  3. Kribbs, N. B., et al. Effects of one night without nasal CPAP treatment on sleep and sleepiness in patients with obstructive sleep apnea. Am Rev Respir Dis. 147, 1162-1168 (1993).
  4. Basner, M., Dinges, D. F. Maximizing sensitivity of the psychomotor vigilance test (PVT) to sleep loss. Sleep. 34, 581-591 (2011).
  5. Basner, M., Mollicone, D., Dinges, D. F. Validity and Sensitivity of a Brief Psychomotor Vigilance Test (PVT-B) to Total and Partial Sleep Deprivation. Acta Astronaut. 69, 949-959 (2011).
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