Name: The Dig Aufgabe: A Simple Scent Discrimination enthüllt Defizite Nach Frontal Brain Damage (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2013-01-04T13:00:00.000+00:00
Duration: 11 min 16 s
Description: Lernen Sie die Dig-Geruchsdiskrimination bei Ratten zur Bewertung kognitiver Defizite nach Hirnverletzungen. Diese einfache, wirtschaftliche Methode lässt sich leicht in bestehende Verhaltensbatterien integrieren.

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Finanzierung für dieses Projekt wurde von ARRA Mittel aus NINDS Gewährung NS045647 vorgesehen.

Ein. Materialien für Training und Testing erforderlich <ol><li> Prüfkammer. Jeder Container groß genug, um ein Tier und zwei Duft cups unterzubringen. Unser Labor genutzt modifiziert operante Kammern (Med Associates Inc.) mit Boden Bars entfernt, um Platz für Duft Tassen (Abbildung 1) zu machen. </li><li> Scent Tassen und Becherhalter. Cups ausreichend breit und tief zu graben und einen Mechanismus / Halter, um sie (Abbildung 2) stabilisieren können. </li><li> Scented Sand. Unsere Tests verwendete Protokoll Düfte zuvor gegründet, um nicht zeigen Antwort Bias bei Ratten (Kakao, Basilikum, Kümmel, Kaffee) 4. Jeder Duft Sand wurde bei einem Verhältnis von 1 g Duftstoff 110 g unscented, sauber Spielplatz &quot;sand box&quot; Sand vermischt und in luftdicht verschlossenen Behältnissen für bis zu 6 Monate gelagert werden. </li><li> Reinforcer. Wir verwendeten Obst-Schleife Cerealienstücke als Verstärker. Wir empfehlen auszusetzen Tiere zum Verstärker (via Platzierung in ihre Käfige) 3 bis 5 Tage vor training um neophobic Reaktionen zu überwinden. </li><li> Stoppuhr oder Timer. </li></ol> 2. Umgang mit Tieren vor dem Training <ol><li> Handhabung. Da die Tiere in platziert werden und aus den Kammern wiederholt über Schulung / Prüfung, empfehlen wir den Umgang mit Tieren drei bis fünf Tage vor dem Training, um sie mit Menschen in Kontakt vertraut zu machen. </li><li> Motivierend. Um Tiere zu motivieren, an dieser Aufgabe durchzuführen, ist ein gewisses Maß an Nahrungsentzug notwendig. Lebensmittel Einschränkung sollte initiiert mindestens drei Tage vor Training und Tests und Tiere können bei 90% der free-Fütterung Gewicht gehalten werden. Typischerweise Mengen von 15-20 g chow pro Tag sind ausreichend, aber Tiergewichte sollte jeden zweiten Tag, während Lebensmitteln einzuschränken. </li></ol> 3. Dig Ausbildung Ausbildung ein Tier im Sand graben können in durchschnittlich acht Sitzungen über einen Zeitraum von vier Tagen Zeit erreicht werden. Während dig training, sollte die Kammer bis indem zwei Duft Becher in den Mechanismus / Halter und platzieren Sie den Duft Tasse Setup in der Kammer eingestellt werden. Das allgemeine Verfahren wird unten mit dem Ziel der Formung des Tieres, von dem Konsum der Ansporner vollständig Graben im Sand um es abzurufen detailliert. <ol><li> Session 1 - Kammer Gewöhnung und Magazin Training. Vollständig ausfüllen Duft Tassen mit dem Verstärker (kein Sand). Platzieren des Tieres in die Vorrichtung 30 min erlaubt, das Tier frei zu verbrauchen den Verstärker. </li><li> Session 2 - sand Gewöhnung. Vollständig ausfüllen Duft Tassen mit dem Verstärker und gießen Sie eine kleine Menge von unscented Sand in jede Tasse, Füllung nicht mehr als die Hälfte der Tasse. Platzieren des Tieres in die Vorrichtung 30 min erlaubt, das Tier frei zu verbrauchen den Verstärker. </li><li> Session 3 - Oberfläche graben. Füllen Sie die Duft Tassen mit einem noch Mischung aus Verstärker und unscented sand, so dass mehrere Verstärker ausgesetzt. Platzieren das Tier in der Vorrichtung zum30 min erlaubt, das Tier frei verbrauchen die Verstärker. In dem Prozess des Verzehrs der freiliegenden Verstärkungsmittel, sollte das Tier zusätzliche Aussteifungen unterhalb der Oberfläche des Sandes aufzudecken. Das Tier sollte von der Verwendung ihrer Mund über seine Vorderpfoten jeden Verstärker aus dem Sand zu entfernen verschieben. </li><li> Session 4 - graben. Füllt die Duft Tassen mit einem Gemisch aus 1 Teil bis 3 Teilen Ansporner unscented Sand, 1-2 Verlassen Verstärker ausgesetzt. Platzieren des Tieres in die Kammer für 30 min erlaubt, das Tier frei zu verbrauchen den Verstärker. Das Tier sollte beginnen, mit seinen Vorderpfoten zu graben, um zusätzliche Verstärker aufzudecken und entfernen Sie sie aus dem Sand. Tiere, die nicht anfangen, die Verstärker nach 10 min Zeit aufzudecken sollten unterstützt werden (sollte der Forscher ein Verstärker zu einem Zeitpunkt, zu entdecken, bis das Tier lernt) werden. </li><li> Session 5 - full Graben. Füllen Sie die Duft Becher mit einer Mischung aus 1 Teil Verstärker auf 3 Teile unscented Sand, so dass keine Verstärker ausgesetzt. Place das Tier in die Apparatur für 30 min erlaubt, das Tier frei zu verbrauchen den Verstärker. Die Tiere sollten unterstützt je nach Bedarf. Einige Tiere müssen mehrere Instanzen dieser Sitzung, um zu zeigen, graben Verhalten. </li><li> Session 6 - trial Struktur Gewöhnung. Platz drei Verstärker in der tiefen, mittleren und flachen Positionen in den Sand in jedem Duft Tasse. Legen Sie das Tier in der Kammer, bis alle drei aus jeder Tasse abgerufen werden, die Unterstützung nach Bedarf. Sobald alle abgerufen wurden, legen Sie das Tier in einer Haltevorrichtung für 15-30 sec und setzen Sie die Duft Becher wie in diesem Schritt beschrieben. Dann legen Sie das Tier in die Kammer zurück und wiederholen Sie den Vorgang, bis das Tier insgesamt vier Studien abgeschlossen hat. Das Tier sollte sich gewöhnt, in der Haltevorrichtung gelegt und graben beginnen sofort, wenn in die Kammer gelegt. Das Tier sollte auch zeigen, voller Graben Verhalten und Abrufen der Verstärker an der Unterseite des Duftes Tasse. </li><li>Session 7 - single Verstärker. Legen Sie eine einzelne Verstärker bei der Hälfte der Tiefe des Sandes in jede Tasse. Legen Sie das Tier in der Kammer und lassen Sie es beide Verstärker abzurufen, und dann legen Sie sie in die Haltevorrichtung für 30 sec. Wiederholen Sie diesen Vorgang für insgesamt vier Studien. Das Tier sollte anfangen, schneller zu graben und erfordern nur minimale Unterstützung der Forscher. </li><li> Session 8 - Mock Diskriminierungstests. Füllen Becher als in der Sitzung 7 beschrieben. Geben Sie das Tier 30 Sek., um beide Verstärker abzurufen. Legen Sie das Tier in der Haltevorrichtung, wenn beide abgerufen wurden oder 30 sec abgelaufen ist. Wiederholen Sie dies für die Anzahl der Studien, die in der Testphase verwendet werden. Die Tiere sollten lernen, schnell zu graben, wenn in die Kammer zurück gelegt. </li><li> Weitere Sitzungen. Je nach anfänglichen Diskriminierungstests kann der Experimentator wollen zusätzliche Sitzungen durchzuführen, um das Tier mit den gegebenen Duft vertraut. Rats wird dazu neigen, zunächst weisen Neophobie und bevorzugen dievertrauten Düfte zuvor mit Verstärkung 10 zugeordnet. </li></ol> 4. Diskriminierung Testing <ol><li> Der Forscher sollten Sie einen Duft Paarung, darunter die Duft wird mit dem Verstärker geködert werden (korrekte Diskriminierung) und welche nicht. Weitere Entscheidungen, wie die Anzahl der Diskriminierungen und Umkehrungen, maximale Anzahl von Tagen und Tests, und ob vor der Verletzung Pretest wird sich weitgehend auf experimentelle Frage (siehe zusätzliche Hinweise unten) basieren. </li><li> Ratten können getestet werden und Daten von Hand durch den Forscher aufgezeichnet. Der Forscher sollte für jeden Versuch aufzuzeichnen: richtig oder falsch Wahl, die Latenzzeit bis zum Graben zu initiieren, und Studien, in denen eine Ratte Zeiten auf. <ol class="lalpha"><li> Die Zahl der Studien verabreicht sollte im Ermessen des Forschers sein (siehe zusätzliche Hinweise unten). </li><li> Die Länge des Verfahrens sollte im Ermessen des Forschers sein (siehe zusätzliche Hinweise unten). </li><li> Die researcher sollte zufälliger Prozess-Struktur (links-rechts Lage der Duft Tassen), mit dem Vorbehalt, dass nicht mehr als drei Versuche in einer Reihe auf einer bestimmten Seite sind. Dies wird dazu beitragen Seite Bias. </li></ol></li><li> Um jede Studie zu initiieren, legen Sie das Tier in die Kammer mit Blick auf die Rückseite, gleich weit entfernt von jeder Tasse. Platzieren eines Tieres näher an eine Tasse erhöhen die Chance der Entwicklung einer Vorspannung. </li><li> Wenn das Tier richtig diskriminiert, lassen Sie es abrufen und verbrauchen die Verstärker und entfernen Sie sie dann an der Haltevorrichtung für 30 sec. Wenn es mal aus oder wählt falsch, entfernen Sie es sofort, bevor es &quot;korrigiert&quot; selbst, und legen Sie sie in die Haltevorrichtung für 30 sec. </li><li> Wiederholen Sie diesen Vorgang für die gewählte Anzahl von Versuchen. </li><li> Sobald ein Tier erreicht eine vorgegebene Kriterium (dh&gt; 80% Genauigkeit pro Tag an drei aufeinanderfolgenden Tagen), kann das Tier zu bewegen auf die nächste Diskriminierung / Umkehr und wiederholen Sie den Vorgang. </li></ol&gt; 5. Zusätzliche Hinweise <ol><li> Testen in unserem Labor festgestellt, dass Ausbildung und Prüfung der Arbeit am besten mit einer Hälfte einer Frucht loop Cerealienprodukt bis zur Sättigung zu vermeiden. </li><li> Während des Trainings können manche Tiere brauchen mehr Hilfe als andere. Wir empfehlen zu tun, was notwendig ist, um zu graben Verhalten. Allerdings, sobald der Test beginnt, haben wir nie versuchen, zu intervenieren und zu verbessern einer Ratte Graben Verhalten. </li><li> Variieren der Gesamtzahl der Versuche kann ausreichen für verschiedenen Labors. Testing in unserem Labor haben 6, 8 verwendet, und 12 Versuche pro Sitzung 1 Sitzung pro Tag und haben eine Vorliebe für die 8 Versuchsaufbau gefunden. </li><li> Variation der Länge der Studie kann in einigen Versuchsaufbauten erforderlich (z. B. Tiere unter einem Stress-Paradigma kann erhöht Studie Zeiten oder insgesamt weniger Studien müssen). </li><li> Eine voreingestellte Kriterium zu verwenden, um zu bestimmen, wenn ein Tier eine Diskriminierung beherrscht werden. Testen in unserem Labor haben eine Accurac erforderlichy größer als 80% (5/6 Versuche, 7/8 Studien oder 10/12 Studien) pro Tag an 3 aufeinanderfolgenden Tagen. Jedoch könnte eine höhere Kriterium (85%) eingesetzt werden. </li><li> Voreingestellten Schwellenwerte / Maxima sollte für die maximale Anzahl von Tagen auf einem gegebenen Duft verbracht werden. Dies wird im Wesentlichen durch Fragestellung diktiert werden. Zum Beispiel sind unsere Laborstudien TBI und ab durch die progressive Natur der TBI, Ratten, die nicht Kriteriums getroffen haben auf einem Roman von Diskriminierung / Auflösung nach 12 Testtagen verschoben. </li><li> Die Entscheidung, ob Pretest oder nur Nachtest ist eine Frage, die weitgehend durch experimentelle Richtung bestimmt. Vortests erlaubt es, einen Speicher Beurteilung auf dem Tier nach der Verletzung, die relevant sein können abhängig von der Art der Schädigung führen. Allerdings ermöglicht Beitrag Tests ein, um Unterschiede in Erfassungsrate auf die Diskriminierung zwischen den Gruppen zu untersuchen. Unser Labor hat und wird auch weiterhin beide verwenden. </li></ol>

<ol><li>Birrell, J. M., Brown, V. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Medial+frontal+cortex+mediates+perceptual+attentional+set+shifting+in+the+rat%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Medial frontal cortex mediates perceptual attentional set shifting in the rat.</a> J. Neurosci. 20, 4320-4324 (2000).</li>
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<li>Burkett, E. E., Bunnell, B. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Septal+lesions+and+the+retention+of+DRL+performance+in+the+rat%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Comp.+Physiol.+Psychol%22%5BJournal%5D)">Septal lesions and the retention of DRL performance in the rat.</a> J. Comp. Physiol. Psychol. 62, 468-471 (1966).</li>
<li>Porter, M. C., Burk, J. A., Mair, R. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+comparison+of+the+effects+of+hippocampal+or+prefrontal+cortical+lesions+on+three+versions+of+delayed+non-matching-to-sample+based+on+positional+or+spatial+cues%5BTitle%5D)+AND+%22Behav.+Brain+Res%22%5BJournal%5D)">A comparison of the effects of hippocampal or prefrontal cortical lesions on three versions of delayed non-matching-to-sample based on positional or spatial cues.</a> Behav. Brain Res. 109, 69-81 (2000).</li>
<li>Walton, M. E., Bannerman, D. M., Alterescu, K., Rushworth, M. F. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Functional+specialization+within+medial+frontal+cortex+of+the+anterior+cingulate+for+evaluating+effort-related+decisions%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Functional specialization within medial frontal cortex of the anterior cingulate for evaluating effort-related decisions.</a> J. Neurosci. 23, 6475-6479 (2003).</li>
</ol>

Keine Interessenskonflikte erklärt.

In diesem Video haben wir gezeigt, wie die Dig Aufgabe durchgeführt wird, kann mit relativ preiswerten Materialien und mit einiger Erfahrung werden, kann die Prüfung ziemlich schnell durchgeführt werden (~ 10 min / Tier). Dies ermöglicht die Aufgabe problemlos in bestehende Test-Batterien für TBI, Schlaganfall und anderen Hirnschädigungen integriert werden. The Dig Aufgabe ist auch robust, dass es verschiedene Aspekte der Kognition, darunter Auswertungen von früheren Lernens, Auflösungen und neue Akquisitionen (zB Shifter) zu beurteilen. Am wichtigsten ist, hat die Dig Aufgabe erwiesen sich als wirksam bei der Beurteilung frontal Funktion nach Hirnschäden. Darüber hinaus hat eine ähnliche dig Paradigma verwendet worden, um Wertübertragung in Ratten nach hippocampalen Schaden 4 studieren, und somit könnte leicht untersucht nach TBI werden. Die Hauptvorteile von Aufgaben wie diesem sind die Fähigkeit, andere Formen der Erkenntnis als das, was üblicherweise in den meisten Hirnverletzung Bolzen getestet beurteilenies. Zur Zeit besteht ein Mangel an einfachen, schnell erworbenen Aufgaben für die Beurteilung der frontal-vermittelte Erkenntnis nach Hirnschäden. Im Bereich der experimentellen TBI, gibt es eine starke Abhängigkeit von Labyrinthen als alleinige Beurteilung des Erkennens 9. Diskriminierung und Wahlverhalten sind wichtige Aspekte der frontal-vermittelte Erkenntnis, die ausgewertet folgenden Hirnschäden werden müssen. Diese haben unter vielen verschiedenen Paradigmen (verzögert Matching-to-sample, differentielle Verstärkung der niedrigen reagiert, Aufwand-basierten Entscheidungsfindung, usw.) auf dem Gebiet der experimentellen Analyse des Verhaltens untersucht, sind aber in Studien von Hirnverletzungen fehlt 14-16. Die Entwicklung neuartiger Therapeutika zur Behandlung von Hirnschäden erfordert Validierung über mehrere Modalitäten der sensorischen, motorischen und kognitiven Funktionen. Aufgaben wie könnte dies unerlässlich geworden voll Beurteilung der kognitiven Funktion unter therapeutischer Behandlung. Während die Dig Aufgabe rezeigt einen Schritt in die richtige Richtung zur Beurteilung Gehirnfunktion nach Verletzung, gibt es noch Einschränkungen darauf. Es ist beabsichtigt, dass sie einfach zu konstruieren, zu verwalten und zu analysieren, aber dies bedeutet, dass es obere Grenzen gesetzt, was es messen kann. Derzeit sind zwei Möglichkeiten alles, was unter den gegebenen Paradigmas beurteilt werden kann. Darüber hinaus ist die Dig Aufgabe nicht empfindlich genug, um andere Aspekte der frontalen Dysfunktion, wie Impulsivität, dass mit einem Tier Entscheidungsfähigkeit beeinträchtigen können behandeln. Während die Dig Aufgabe gezeigt worden ist, erfolgreich zu sein für uns bei der Beurteilung Hirnschäden bei jungen Tieren, es gibt noch einige Dinge, die mit der Aufgabe getan werden, um weiter zu verfeinern und zu verbessern kann. Dazu gehören die Beurteilung speziellen Patientengruppen (Alter, Geschlecht, Stamm) und vergleicht sie direkt an die operante Paradigmen aus angepasst ist, Durchführen einer direkten Vergleich dieser Aufgabe mit anderen Aufgaben, die frontal Dysfunktion beurteilen nach der Verletzung, und die Erforschung additional Wege zur Analyse und zum Vergleich der Daten von der Aufgabe generiert. Diese Aufgabe wird entworfen, um einige der Probleme in unserem Bereich durch Testen frontal Funktion in mehrfacher Hinsicht nach Schädigungen des Gehirns anzusprechen. Allerdings kann eine Aufgabe nicht messen alle kognitiven Prozesse, die von einer Hirnverletzung betroffen sind. So befürworten wir, dass die Menschen zu entwickeln und auf Aufgaben wie die in diesem Protokoll beschriebenen besser einschätzen können Funktionsbeeinträchtigungen nach Hirnverletzungen weiter verbessern. Dabei können wir die Wirksamkeit von Medikamenten und Therapie-Entwicklung für Hirn-Verletzungen durch die Beurteilung über mehrere Maßnahmen zu erhöhen.

Brain damage aus Schädel-Hirn-Trauma (SHT) und Schlaganfall ist eine der führenden Ursachen für Tod und Behinderung in den Vereinigten Staaten. Zusammen sind diese Erkrankungen führen zu einem insgesamt fast 2,5 Millionen Fälle mit fast 500.000 mit Todesfolge oder Beeinträchtigung 6-7. Trotz dieser hohen Tribut auf die Gesellschaft haben nur sehr wenige Therapien entwickelt worden, um entweder TBI oder Schlaganfall zu behandeln. Bis zu einem gewissen Grad kann der Mangel an verfügbaren Behandlungsoptionen zu einer unzureichenden Verhaltens Einschätzungen von neuartigen Medikamenten und Therapien 8 zugeschrieben werden. Insbesondere gibt es einen Mangel an Aufgaben genau und feinfühlig die Wirkungen der Behandlungen auf die verschiedenen kognitiven Defiziten im Anschluss Hirnverletzung in der präklinischen Literatur. Derzeit wird der Großteil der kognitiven Einschätzungen dar, die durchgeführt werden, evaluieren räumlichen Gedächtnisses mit einem Labyrinth Aufgabe wie der Morris Water Maze 9. Es gibt mehrere Gründe für diesen Mangel an Tests, einschließlich der Zeit es braucht, umvollständig zu charakterisieren und zu bewerten kognitive Defizite, die schwere Vertrauen auf teure Ausrüstung und Know-how, um operante Aufgaben zu nutzen, und die Geschwindigkeit, mit der diese Auswertungen durchgeführt werden können. Zu diesem Zweck haben wir eine grundlegende Duft Diskriminierung Aufgabe, die Dig Aufgabe angepasst, zur Erkenntnis folgenden Hirnverletzung zu beurteilen. The Dig Aufgabe ist entworfen, um eine billige, schnelle und effektive Werkzeug zur Beurteilung kognitiver Dysfunktion folgenden Hirnverletzung von einem TBI oder Schlaganfall. The Dig Aufgabe beruht auf den grundlegenden operante Prinzipien des Lernens und der Entscheidungsfindung. Da ist es nur ein zwei-entscheidung Paradigma, stellt diese Aufgabe eine der einfachsten Unterscheidungen, die gemacht werden können. In dem Protokoll unten die Details für den Aufbau der Aufgabe sowie die Trainings-Methodik beschrieben werden. Wir haben festgestellt, dass diese Aufgabe am stärksten ist bei der Beurteilung frontal vermittelten kognitiven Defizite gegenüber einseitigen parietalen Defiziten, jedoch hat es noch unter einem Modell getestet werdenHippocampus Schaden 5. Idealerweise würden diese Aufgabe zur Bewertung der Wirksamkeit einer Behandlung oder Therapie auf Rückgewinnung von frontalen Defizite nach einer Verletzung geeignet sein. Jedoch ist es möglich, daß mit Modifikationen dieser Aufgabe könnte auch verwendet werden, um komplexere Entscheidungs-Verhalten wie Impulsivität und generalisierte Matching erkunden.

<table border="1"><tr><td> Material Name </td><td> Firma </td><td> Katalog-Nummer </td><td> Kommentare </td></tr><tr><td></td><td></td><td></td><td> EQUIPMENT </td></tr><tr><td> Operante Kammer </td><td> Med Associates </td><td> ENV-008CT </td><td> Betrag: 1 Standard operante Kammer, keine externen Geräte. </td></tr><tr><td> Plexiglas </td><td> Lokale Hardware Store </td><td> N / A </td><td> Menge: 1 Blatt in die richtige Größe geschnitten, um in die Kammer passen. </td></tr><tr><td> PVC-Rohr End Caps </td><td> Lokale Hardware Store </td><td> N / A </td><td> Betrag: 2 / Duft Tasse Setup. </td></tr><tr><td></td><td></td><td></td><td> REAGENZIEN</td></tr><tr><td> Sand </td><td> Lokale Hardware Store </td><td></td><td></td></tr><tr><td> Verschiedene Gewürze </td><td> Lokale Lebensmittelgeschäft </td><td></td><td></td></tr><tr><td> Reinforcer </td><td> Lokale Lebensmittelgeschäft </td><td></td><td></td></tr><tr><td></td><td></td><td></td><td> * Ausstattung ist für den Bau pro Kammer aufgeführt. </td></tr></table>

the dig aufgabe: a simple scent discrimination enthüllt defizite nach frontal brain damage

The Dig Task: A Simple Scent Discrimination Reveals Deficits Following Frontal Brain Damage

Kognitive Beeinträchtigungen ist die häufigste Ursache für Behinderungen bei Menschen nach Schädigungen des Gehirns, doch die Verhaltensweisen Aufgaben zur Kognition in Tiermodellen der Hirnschädigung zu beurteilen fehlt. In Anlehnung an die operante Literatur unserem Labor verwendet eine grundlegende Duft Diskriminierung Paradigma 1-4 um Defizite in der frontal verletzt Ratten zu beurteilen. Bisher haben wir kurz die Dig Aufgabe beschrieben und gezeigt, dass Ratten, die mit frontalen Hirnschädigungen schwere Defizite in mehreren Tests innerhalb der Task 5 zeigen. Hier präsentieren wir Ihnen eine detaillierte Protokoll für diese Aufgabe. Ratten werden in eine Kammer eingebracht und zwischen zwei duftenden Sanden, von denen einer einen Verstärker enthält diskriminieren. Der Versuch endet nach der Ratte entweder richtig diskriminiert (definiert als das Graben in der richtigen Duft Sand), falsch diskriminiert oder 30 sec abgelaufen ist. Ratten, die richtig diskriminieren dürfen sich zu erholen und verbrauchen die Verstärker. Rats, dass discriminate fälschlicherweise werden sofort aus der Kammer entfernt. Dies kann durch eine Vielzahl von Auflösungen und neue Düfte fortzusetzen. Die primäre Analyse ist die Genauigkeit für jeden Duft-Paarung (kumulative Anteil richtige für jeden Duft). Die allgemeinen Erkenntnisse aus dem Dig Aufgabe legen nahe, dass es eine einfache experimentelle Präparat, Defizite bei Ratten mit bilateralen frontalen kortikale Schädigung im Vergleich zu Ratten mit einseitigen parietalen eintreten kann beurteilen. The Dig Aufgabe kann auch einfach in eine bestehende kognitive Testbatterie integriert werden. Die Verwendung von mehr Aufgaben wie diesem kann eine genauere Prüfung von frontalen Funktion folgenden Verletzungen, die therapeutischen Möglichkeiten bei der Behandlung führen können führen. Alle tierischen Einsatz wurde in Übereinstimmung mit den Protokollen von der Institutional Animal Care und Formate gebilligten durchgeführt.

Es gibt zwei wesentliche Variablen, die im Dig Aufgabe aufgezeichnet werden kann: Richtig / Falsch und Latenz. Allerdings können nicht-Antworten ebenfalls aufgezeichnet und analysiert werden, da sie möglicherweise wichtig, wenn man Motivation. Diese können verwendet werden, um Maßnahmen für die Analyse, wie Genauigkeit (# richtig / insgesamt Studien), als Reaktion Bias 11 und Latenz erzeugen. Diese Maßnahmen können verwendet werden, um verschiedene Arten von Lernen, je nach Ausführung des Experiments (siehe zusätzliche Anmerkungen oben) zu beurteilen. Pretesting von Tieren ermöglicht ein Forscher, um Speicher für einen gelernten Diskriminierung zu bewerten. Auflösungen von gelehrten Diskriminierungen ermöglichen ein Forscher, um zu sehen, wie gut ein Tier auf eine sich verändernde Kontingenz anzupassen. Lernen von neuen Diskriminierungen ermöglicht es den Forschern zu vergleichen Lernen über verschiedene Duft-Paarungen sowie die Auswertung Kapazitäten für neue Lernen. Je nach Design der Studie (siehe zusätzliche Anmerkungen oben), können diese Maßnahmen werdenanalysiert in einem wiederholten Messungen Design oder kann in einer einzigen Variablen zusammengeklappt werden. Zuvor brach wir genau in eine Maßnahme der kumulative Anteil richtige, um jeden Duft Diskriminierung separat 5 analysieren. Diese durch Summieren der Anzahl der richtigen Unterscheidungen und Dividieren durch die Anzahl der Versuche für jede Diskriminierung aufgetreten. Eine Reihe von Einweg-between-subjects Analyse der Varianzen (ANOVA), dann wurden verwendet, um Unterschiede zwischen den Gruppen für jeden Post-Verletzungen Duft Diskriminierung zu untersuchen. Jedoch kann mehr Macht für die Analyse durch den Einsatz fortschrittlicher statistischer Techniken wie gemischte Effekte Modellierung erzielt werden. Eine andere Alternative ist, um das Signal-Detection-Theorie für die Datenanalyse nutzen. Dies ist ein beliebter Ansatz in der menschlichen Entscheidungsfindung Literatur und erlaubt dem Forscher, die meisten Daten aus einem bestimmten Thema in einer einzigen Grafik zu untersuchen und schnell die Genauigkeit, Bias, und Defizite 12. Wahl des analytischen Ansatz la werdenrgely durch experimentelle Frage getrieben, ob man über Arten des Lernens vergleichen will, bewerten eine einzige Art des Lernens oder wendet eine Entscheidungsfindung Zugang zu den Daten. Nach bilateralen frontalen Hirn-Trauma, hat unser Labor herausgefunden, dass Ratten großen Defiziten leiden unter praktisch allen Arten des Lernens bei dieser Aufgabe. Frontal verletzte Tiere zeigten ein Defizit im Speicher für eine zuvor gelernten Diskriminierung sowie Schwierigkeiten beim Lernen die Umkehrung dieser Duft Paarung (Abbildung 3). Frontal Tieren hatte auch Schwierigkeiten Erlernen neuer Diskriminierungen (Abbildung 3). In Übereinstimmung mit früheren Untersuchungen 13, gab es auch eine große Zunahme der Variabilität in den frontal verletzte Tiere (Abbildung 3). Im Gegensatz dazu haben einseitige parietalen Verletzungen in unserem Labor keine Defizite in allen Unterscheidungen in dieser Aufgabe dargestellt. Einseitige Ratten zeigten keine Defizite in mirmory für eine zuvor gelernt Diskriminierung und erwarb auch die Umkehrung der Diskriminierung sehr schnell (Abbildung 4). Sie lernten neue Duft-Paarungen sehr schnell sowie (Abbildung 4). Darüber hinaus war die Variabilität innerhalb der einseitig-verletzt Fraktion sehr niedrig, wobei die meisten Ratten Durchführen optimal auf die Aufgabe. <img alt="Abbildung 1" src="/files/ftp_upload/50033/50033fig1.jpg" /> Abbildung 1. Tests in unserem Labor wurde in einer Reihe von Standard-operante Kammern (Med Associates Inc.), die für die Verwendung in dieser Aufgabe, indem vier aufeinanderfolgenden Boden-Bars zu öffnen Platz für zwei Duft Becher angepasst wurden durchgeführt. <img alt="Abbildung 2" src="/files/ftp_upload/50033/50033fig2.jpg" /> Abbildung 2. Testen in unserem Labor genutzt PVC-Rohr-Endkappen (6 cm hoch und 5,5 cm im Durchmesser) wie der Duft cHöhen und ein Stück Plexiglas (10 x 22 cm) mit zwei kreisförmigen Löcher gebohrt (5,5 cm Durchmesser) als Duft Becherhalter. <img alt="Abbildung 3" fo:content-width="5in" fo:src="/files/ftp_upload/50033/50033fig3highres.jpg" src="/files/ftp_upload/50033/50033fig3.jpg" /> Abbildung 3. Diese Grafik zeigt das typische Verhalten von Schein (blau) vs frontal verletzt (rot) Ratten über mehrere unterschiedliche Phasen des Testens in zwei verschiedenen Formaten. In Panel A, werden die Daten als Balkendiagramm mit weißen Punkten repräsentieren Datenpunkte für einzelne Ratten in jeder Gruppe vertreten. In Tafel B, werden die gleichen Daten in einem Liniendiagramm grafisch dargestellt. Es gab keinen Unterschied auf der vor der Verletzung Diskriminierung Akquisition. Jedoch nach Verletzungen und am selben Diskriminierung durchführen Sham-Ratten bei 93% kumulativer Prozent korrekt während verletzten Ratten bei 65% kumulativer Prozent durchzuführen richtig. Wenn eine Umkehr der Diskriminierung verabreicht wurde, injured Ratten unterschreiten Chance Leistung. Ebenso auf einer neuartigen Duft Diskriminierung frontal verletzt Ratten hatten Schwierigkeiten das Erlernen der neuartigen Paarung und blieb unterhalb Chance Leistung. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/50033/50033fig3large.jpg" target="_blank">Klicken Sie hier, um größere Zahl anzuzeigen</a> . <img alt="Abbildung 4" fo:content-width="5in" fo:src="/files/ftp_upload/50033/50033fig4highres.jpg" src="/files/ftp_upload/50033/50033fig4.jpg" /> Abbildung 4. Diese Grafik zeigt das typische Verhalten von Schein (blau) vs einseitige parietal-verletzten Ratten (grün) über mehrere unterschiedliche Phasen des Testens in zwei verschiedenen Formaten. In Panel A, werden die Daten als Balkendiagramm mit weißen Punkten repräsentieren Datenpunkte für einzelne Ratten in jeder Gruppe vertreten. In Tafel B, werden die gleichen Daten in einem Liniendiagramm grafisch dargestellt. Es besteht kein Unterschied zwischen den Gruppen auf eine der Diskriminierung. Einseitig-inverletzten Ratten durchgeführt oder, in einigen Fällen etwas höher als sham Ebenen nach einer Verletzung. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/50033/50033fig4large.jpg" target="_blank">Klicken Sie hier für eine größere Abbildung zu sehen</a> .

In diesem Protokoll wird eine neuartige Anwendung der Duft der Diskriminierung beschrieben. The Dig Aufgabe ist eine relativ kostengünstige Aufgabe, die verwendet werden, um frontal vermittelte Erkenntnis nach Schädigungen des Gehirns beurteilt werden kann.

The Dig Aufgabe: A Simple Scent Discrimination enthüllt Defizite Nach Frontal Brain Damage

Cognitive impairment is the most frequent cause of disability in humans following brain damage, yet the behavioral tasks used to assess cognition in ...

Das übergeordnete Ziel dieses Verfahrens ist es, Defizite in einer zwei-Choice-Disputationsaufgabe bei Ratten zu erkennen. Dies wird erreicht, indem die Ratten zunächst an die Trainings- und Testmaterialien gewöhnt werden. Der zweite Schritt besteht darin, die Ratten darauf zu trainieren, Verstärker aufzuspüren und zu verzehren, die in unparfümiertem Spielsand vergraben sind.Als nächstes werden die Ratten darauf trainiert, zwischen zwei verschiedenen Düften zu unterscheiden, die in den Sand gemischt wurden. Der letzte Schritt besteht darin, die Ratten auf eine Reihe von zwei Auswahlgeruchsunterscheidungen zu testen. Letztendlich kann die Dig Scent Discrimination Task verwendet werden, um Leistungsdefizite in jeder der Duftpaarungen bei verletzten Ratten aufzuzeigen.Der Hauptvorteil der Dig-Aufgabe gegenüber anderen Verhaltensbewertungsmaßnahmen für Hirnverletzungen besteht darin, dass es sich um eine einfache, wirtschaftliche Aufgabe handelt, die leicht in jede vorhandene Batterie integriert werden kann. Die Implikationen dieser Aufgabe erstrecken sich auf die Therapie von traumatischen Hirnverletzungen, da sie die kognitive Dysfunktion bewertet, die eines der am weitesten verbreiteten Defizite nach Hirnverletzungen ist. Beginnen Sie mit dem Aufbau des Prüfgeräts.Die Kammer sollte groß genug sein, um ein Tier und zwei Duftbecher aufzunehmen, wie hier zu sehen. Die Duftbecher sollten breit und tief genug sein, um das Graben zu ermöglichen, und eine Halterung zur Stabilisierung haben. Wählen Sie Düfte, die zuvor etabliert wurden, um keine Reaktionsverzerrung zu zeigen, und mischen Sie sie in einem Verhältnis von einem Gramm Geruchsstoff zu 110 Gramm sauberem, unparfümiertem Spielplatzsand. Hier.Fruit Loop Getreidestücke werden als Verstärker verwendet. Es wird empfohlen, die Tiere drei bis fünf Tage vor dem Training in ihren Heimkäfigen dem Verstärker auszusetzen. Eine Futterrestriktion ist erforderlich, um die Tiere zur Ausführung der Aufgabe zu motivieren, und sollte mindestens drei Tage vor dem Training und den Tests eingeleitet werden.Und das Gewicht der Tiere sollte jeden zweiten Tag überprüft werden: Füllen Sie die Duftbecher vollständig mit dem Verstärker, setzen Sie die Ratte in die Kammer und lassen Sie sie die Kammer erkunden und sich daran gewöhnen. 30 Minuten lang sollte das Tier den Verstärker frei fressen dürfen. Der nächste Schritt besteht darin, die Duftbecher vollständig mit dem Verstärker zu füllen und eine kleine Menge unparfümierten Sand in jeden Becher zu gießen, wobei nicht mehr als die Hälfte des Bechers gefüllt wird, so dass der Verstärker nur teilweise bedeckt ist.Setzen Sie das Tier für weitere 30 Minuten in das Gerät und lassen Sie es sich an den Sand gewöhnen, um das Graben an der Oberfläche zu fördern. Füllen Sie die Duftbecher mit einer gleichmäßigen Mischung aus Verstärker und unparfümiertem Sand, so dass mehrere Verstärker freiliegen. Setzen Sie das Tier für 30 Minuten in das Gerät.Beim Verzehr der freiliegenden Verstärker sollten die Tiere zusätzliche Verstärker unter der Oberfläche des Sandes freilegen. Ermutigen Sie zum weiteren Graben, indem Sie die Duftbecher mit einer Mischung aus einem Teil Verstärker und drei Teilen unparfümiertem Sand füllen, wobei ein bis zwei Verstärker freiliegen. Legen Sie das Tier für 30 Minuten in die Kammer.Das Tier sollte anfangen, mit seinen vier Pfoten zu graben, um zusätzliche Verstärker freizulegen und sie aus dem Sand zu entfernen. Fördern Sie als Nächstes das vollständige Graben, indem Sie die Duftbecher mit einer Mischung aus einem Teil Verstärker und drei Teilen unparfümiertem Sand füllen, ohne dass Verstärker freiliegen. Setzen Sie das Tier für 30 Minuten in das Gerät.Wenn das Tier innerhalb von fünf bis 10 Minuten keinen Verstärker entdeckt und frisst, helfen Sie, indem Sie einen einzelnen Verstärker freilegen und dem Tier Zeit geben, ihn zu fressen. Einige Tiere benötigen möglicherweise mehrere Instanzen dieser Sitzung, um ihr vollständiges Grabverhalten zu demonstrieren. Sobald das Grabverhalten etabliert ist, platzieren Sie drei Verstärker in tiefen, mittleren und flachen Positionen im Sand.Setzen Sie das Tier in jedem Duftbecher in die Kammer, bis alle drei aus jedem Becher entnommen sind, und helfen Sie bei Bedarf. Sobald alle Verstärker herausgeholt wurden, setzen Sie das Tier für 15 bis 30 Sekunden in eine Haltevorrichtung und setzen Sie die Duftbecher wieder ein. Setzen Sie dann das Tier wieder in die Kammer und wiederholen Sie den Vorgang, bis das Tier insgesamt vier Versuche abgeschlossen hat.Im Idealfall beginnt das Tier sofort mit dem Graben, wenn es in die Kammer gesetzt wird. Demonstrieren Sie volles Grabverhalten und holen Sie den Verstärker zurück, der am Boden des Duftbechers platziert ist. Platzieren Sie dann einen einzelnen Verstärker in der Hälfte der Tiefe des Sandes in jedem Becher.Setzen Sie das Tier in die Kammer und lassen Sie es beide Verstärker herausholen und setzen Sie es dann in die Haltevorrichtung. Setzen Sie die Duftbecher 30 Sekunden lang zurück und wiederholen Sie diesen Vorgang. Bei insgesamt vier Versuchen sollte das Tier schneller zu graben beginnen und nur minimale Hilfe vom Forscher benötigen. Der nächste Schritt ist der Scheindiskriminierungstest.Füllen Sie den Becher wie in der letzten Sitzung beschrieben und geben Sie dem Tier 30 Sekunden Zeit, um beide Verstärker zu holen. Nehmen Sie das Tier aus der Kammer, wenn beide geborgen wurden oder nach 30 Sekunden. Wiederholen Sie diesen Vorgang für die Anzahl der Versuche, die in der Testphase verwendet werden.Die Tiere sollten lernen, schnell zu graben, wenn sie wieder in die Kammer gesetzt werden. Das Tier ist nicht in der Lage, beide Verstärker innerhalb von 30 Sekunden zu holen. Geben Sie dem Ganzen noch etwas Zeit oder Versuche.Irgendwann wird das Tier schneller werden. Wenn das Tier jedoch weiterhin sehr langsam arbeitet, legen Sie es für eine Pause von etwa fünf bis 10 Minuten in das gesamte saubere Gerät. Setzen Sie das Tier nach der Pause wieder in die Box und versuchen Sie es erneut.Wenn das Tier immer noch nur langsam oder gar nicht reagiert, kann es sein, dass es für den Tag gesättigt oder satt ist und die Tests fortgesetzt werden müssen. Um mit dem Unterscheidungstest zu beginnen, wählen Sie den Aufstieg, der mit dem Verstärker gekoppelt werden soll, und einen anderen, der nicht den Sand vorbereitet, wie zuvor gezeigt. Richten Sie dann die Kammer wie zuvor gezeigt ein und legen Sie den Verstärker in einen der Becher mit parfümiertem Sand.Die Daten für jeden Versuch können von Hand aufgezeichnet werden und sollten die richtige oder falsche Auswahl der Latenz enthalten. Um Grabungen und Versuche zu starten, bei denen eine Ratte eine Zeit überschreitet, um einen Versuch zu beginnen, setzen Sie das Tier in die Kammer, die nach hinten zeigt, gleich weit von jedem Becher entfernt. Wenn Sie ein Tier näher an einer Tasse platzieren, kann dies die Wahrscheinlichkeit erhöhen, dass sich eine Verzerrung entwickelt.Wenn das Tier richtig unterscheidet, lassen Sie es den Verstärker einholen und verzehren, und bringen Sie ihn dann für 30 Sekunden in den Halteapparat. Wenn es eine Zeitüberschreitung hat oder falsch wählt, entfernen Sie es sofort, bevor es sich selbst korrigiert, und legen Sie es in die Haltevorrichtung. Wiederholen Sie diesen Vorgang für die gewählte Anzahl von Versuchen, setzen Sie den Verstärker zurück und randomisieren Sie seine Position zwischen den einzelnen Versuchen, bis das Tier ein vorgegebenes Kriterium erreicht.Die typische Leistung von Scheinkontrollratten und frontal verletzten Ratten über mehrere verschiedene Testphasen hinweg wird hier gezeigt. In diesem Beispiel werden die Daten als Balkendiagramm mit weißen Punkten dargestellt, die Datenpunkte für einzelne Ratten in jeder Gruppe darstellen. Die gestrichelte Linie stellt die Leistung auf Zufallsebene dar.Hier werden die gleichen Daten in einem Liniendiagramm dargestellt. Es gab keinen Unterschied in Bezug auf den Erwerb von Diskriminierung vor der Verletzung. Nach einer Verletzung führen Scheinratten die Aufgabe jedoch im Vergleich zu verletzten Ratten mit größerer Genauigkeit aus.Wenn eine Umkehrung der Diskriminierung verabreicht wurde, fiel die Zahl der verletzten Ratten auf eine Leistung unter dem Zufallsniveau. In ähnlicher Weise hatten frontal verletzte Ratten bei einer neuartigen Geruchsunterscheidung Schwierigkeiten, die neuartige Paarung zu erlernen und blieben bei einer unterdurchschnittlichen Leistung. Diese Grafik zeigt die typische Leistung von scheingeschädigten Ratten im Vergleich zu einseitig parietal geschädigten Ratten über mehrere verschiedene Phasen.Die Daten werden hier als Balkendiagramm mit weißen Punkten dargestellt, die Datenpunkte für einzelne Ratten darstellen. In jeder Gruppe hier werden dieselben Daten in einem Liniendiagramm dargestellt. Es gibt keinen Unterschied zwischen den Gruppen bei den Diskriminierungen, die einseitig verletzte Ratten nach der Verletzung durchführten oder in einigen Fällen leicht über den Scheinwerten lagen.Der Schulungsteil dieser Aufgabe kann in nur vier Stunden abgeschlossen werden. Während die Tests so viel Zeit in Anspruch nehmen können, wie der Forscher für angemessen hält, sollten Sie nach dem Ansehen dieses Videos ein gutes Verständnis dafür haben, wie Sie eine vereinfachte Unterscheidungsaufgabe zur Beurteilung von Defiziten nach Hirnverletzungen durchführen können.

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Neuroscience

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Wir präsentieren einen einfachen und unvoreingenommenen Geruchstest an Mäusen. Mit diesem Protokoll können die olfaktorische Unterscheidung, Präferenz, Vermeidung und Empfindlichkeit gegenüber einem neuen Geruch im Vergleich zu Wasser in einzelnen Verhaltenssitzungen beurteilt werden. Diese Methode ist für einen einzelnen Experimentator indiziert und die Analyse basiert auf computergestützter Videoverarbeitung.

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Das Ziel der hier vorgestellten Verhaltens Tests ist es, funktionelle Defizite bei Ratten nach Schädel-Hirn-Verletzung zu erkennen. Vier spezielle Tests werden vorgestellt, die Defizite im Verhalten zu reflektieren die Schäden an bestimmte Hirnareale zeitweise Verlängerung bis zu einem Jahr nach Verletzung zu erkennen.

Erkennung von Verhaltensstörungen Defizite bei Ratten nach Schädel-Hirn-Verletzung

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Lernen Sie die Dig-Geruchsdiskrimination bei Ratten zur Bewertung kognitiver Defizite nach Hirnverletzungen. Diese einfache, wirtschaftliche Methode lässt sich leicht in bestehende Verhaltensbatterien integrieren.

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