Die Aufmerksamkeits Set Shifting Aufgabe: Eine Messung der kognitiven Flexibilität bei Mäusen

Das Ziel des Protokolls ist es, eine Verhaltenstest wie Aufmerksamkeits Satz Schaltaufgabe (AST) und präfrontalen Kortex vermittelten kognitiven Flexibilität bei Mäusen beurteilt auszuführen.

Das übergeordnete Ziel dieses Verfahrens ist es, die kognitive Flexibilität, wie sie durch den präfrontalen Kortex vermittelt wird, in einem Mausmodell zu messen. Dies wird erreicht, indem man zunächst einer Testmaus beibringt, einen kleinen Topf zu graben, um im zweiten Schritt eine Futterbelohnung zu holen. Die Belohnung für vergrabene Nahrung ist mit einer bestimmten kontextuellen Warteschlange verknüpft, so dass die Maus die Belohnung in acht aufeinanderfolgenden Versuchen fehlerfrei korrekt lokalisieren und abrufen kann.

Als Nächstes durch eine Reihe von Änderungen an der Warteschlangenbelohnungspaarung innerhalb der relevanten Dimension. Die Maus lernt, auf die relevante Dimension der Warteschlange zu achten, während sie die irrelevante Dimension ignoriert, um die Belohnung zu finden und abzurufen. Im letzten Schritt wird die Belohnungspaarung in der Warteschlange umgeschaltet, so dass die zuvor irrelevante Dimension nun relevant ist, um das erfolgreiche Auffinden und Abrufen der Belohnung zu erleichtern.

Letztendlich wird eine Erhöhung der mittleren Anzahl von Versuchen zum Erreichen des Kriteriums zwischen den Versuchsgruppen in den Umkehrstadien als kognitive Inflexibilität interpretiert. Obwohl diese Methode Einblicke in die grundlegenden Neurowissenschaften der kognitiven Funktion geben kann, die durch den präfrontalen Kortex vermittelt wird, kann sie auch auf viele andere Modellsysteme wie transgene oder chronische Krankheitsmodelle angewendet werden, mit dem Vorteil einer hervorragenden translationalen Validität. Im Allgemeinen haben Personen, die mit dieser Methode noch nicht vertraut sind, Schwierigkeiten, da die Mäuse vor Beginn der Tests nicht ausreichend daran gewöhnt oder trainiert wurden.

Jillian Heisler, eine kürzlich promovierte Absolventin meines Labors, wird das Verfahren vorführen, unterstützt von Lainey Ritas und Juan Morales, beide Forschungsassistenten im Labor Before Beginning. Die Futterrestriktion fasst jede Maus acht Tage lang zwei bis drei Minuten pro Tag an, um den Stress zu reduzieren, der mit der Handhabung während des Tests verbunden ist. Wenn mehrere Experimentatoren an der Untersuchung einer Gruppe von Mäusen beteiligt sein sollen, stellen Sie sicher, dass jeder Experimentator an der Handhabung teilnimmt.

Wiegen und notieren Sie das Körpergewicht jedes Tieres für jeden Tag der Handhabung. Platzieren Sie dann vier Tage vor Beginn der Akklimatisierung zwei Förmchen an der Vorderseite jedes Heimkäfigs, damit sich die Mäuse an die Testtöpfe gewöhnen können. Geben Sie vier Tage lang täglich zwei Gramm Futter und ein Stück Futterbelohnung in die Förmchen, um die Mäuse bei 80 bis 85 % ihres Körpergewichts zu halten.

Wechseln Sie dann am Tag vor der Akklimatisierung die Einstreu des Heimkäfigs zwei Tage vor Beginn des Trainings und verteilen Sie während des Dunkelzyklus unter rotem Licht eine kleine Menge schmutziger Einstreu aus dem Heimkäfig in der Kammer, um einen vertrauten Selbstgeruch einzuführen und den Stress in einer neuen Umgebung zu reduzieren. Stellen Sie ein sauberes Förmchen mit Wasser in den Wartebereich der Kammer und die beiden Förmchen, die für die Lebensmittelbeschränkung verwendet wurden, in den Testbereich mit ca. 20 Milligramm Futterbelohnung in jedem Behälter. Setze dann die Maus in den Wartebereich und entferne das Starttor.

Lass die Maus eine Stunde lang die Kammer erkunden. Kontinuierliches Hinzufügen von Müslistücken zu den leeren Förmchen, um die Mäuse zu ermutigen, den Testbereich und die Töpfe häufig zu erkunden. Achten Sie darauf, dass die Maus den Experimentator auch während der gesamten Eingewöhnungsphase sehen kann, damit die Anwesenheit des Experimentators keinen zusätzlichen Stressfaktor darstellt.

Während des Tests. Beginnen Sie das Training an Tag 15, indem Sie die Maus in den Wartebereich legen. Lege dann die leeren Förmchen mit jeweils einer Futterbelohnung in den Testbereich und hebe das Starttor an.

Warten Sie der Maus drei Minuten, um beide Nahrungsbelohnungen abzurufen, nachdem Sie diese Nahrungsbelohnung mehrmals wiederholt haben. Geben Sie bei jedem weiteren Versuch nach und nach saubere Käfigeinstreu in die Töpfe. Lass der Maus weiterhin drei Minuten Zeit, um die Futterbelohnung aus jedem Topf zu holen, bevor du den Versuch beendest.

Sobald die Maus die Futterbelohnung aus jedem Topf geholt hat, fahren Sie mit der nächsten Prüfung fort. Wenn die Maus keine Versuche unternimmt zu graben, kann die Futterbelohnung einmal teilweise abgedeckt werden. Fügen Sie nach jedem Versuch weitere Einstreu hinzu, bis die Futterbelohnung vollständig bedeckt ist und die Maus zuverlässig die Fähigkeit demonstriert, in einem vollen Topf zu graben.

Um die Futterprämie zum Zeitpunkt der Handhabung am Testtag zu finden, geben Sie jeder Maus eine Futterbelohnung, um einen Konzentrationsmangel während des Tests aufgrund von Hunger zu vermeiden. In der Phase der Symbolunterscheidung ist nur eine Q-Dimension vorhanden. Das Beispiel hier ist ein Grabsubstrat, decken Sie die Futterbelohnung vollständig mit Medien ab und streuen Sie Getreidestaub über alle Töpfe

Beachten Sie, dass, wenn der Geruch die relevante Q-Dimension ist, die Sägemehleinstreu das Grabsubstrat in beiden Töpfen ist. Platzieren Sie dann eine Maus mit geschlossenem Starttor und den Töpfen auf beiden Seiten der Prüfkammer in den Wartebereich. Entfernen Sie nun das Tor und starten Sie den Timer, um den Test zu starten.

Wenn Sie der Maus drei Minuten pro Versuch Zeit geben, um eine Wahl zu treffen, notieren Sie, ob ein richtiger oder falscher Grabungsversuch oder eine falsche Wahl getroffen wurde, sowie die Zeit, bis die Maus bei jedem Versuch die Wahl getroffen hat. Wenn eine Maus innerhalb von drei Minuten keine Wahl getroffen hat, notieren Sie diese Wahl ebenfalls als falsch. Sobald Sie sich für einen der beiden Töpfe entschieden haben, nehmen Sie den nicht ausgewählten Topf aus der Prüfkammer.

Wenn in diesem Beispiel eine richtige Wahl getroffen wird, lassen Sie die Maus die Futterbelohnung beenden. Wenn in diesem Beispiel eine falsche Wahl auf Papier getroffen wird, lassen Sie die Maus den Topf erkunden, um zu zeigen, dass es für diese Wahl keine Futterbelohnung gibt. Unabhängig von der Wahl.

Setzen Sie die Maus am Ende jedes Versuchs wieder in den Wartebereich und setzen Sie das Starttor wieder ein. In nachfolgenden Versuchen wird dann unter Verwendung eines gekoppelten Mediums und eines Sinnes, wie in der Tabelle gezeigt, eine Pinzette verwendet, um ein Stück Futterbelohnung in den Topf zu legen, das eine richtige Wahl anzeigt, und zwar nach dem gleichen Verfahren, das gerade gezeigt wurde. Als Hinweis: Achten Sie darauf, POTS rechtzeitig zu senden, damit sich der starke Anfangsgeruch vor dem Test verflüchtigen kann. Testen.

In diesem Diagramm ist die durchschnittliche Anzahl der Versuche, das Kriterium in jedem Stadium an unbehandelten C 57 schwarzen sechs J-Mäusen zu erfüllen. Mit dem Aufmerksamkeitsset wird eine Verschiebungsaufgabe oder ein ST gezeigt. Unterschiede in der einfachen Diskriminationsphase spiegeln sich in einer erhöhten Anzahl von Versuchen wider, um das Kriterium zu erfüllen, wenn Geruch eine relevante Warteschlange darstellt.

Wie hier dargestellt, reduziert die Normalisierung der Performance-Daten die Variabilität, die mit dem Lernen der initial relevanten Queue verbunden ist, und verbessert die Visualisierung der verbesserten Performance auf den nachfolgenden interdimensionalen Shift-Stufen. Eine signifikante Zunahme der Versuche, die erforderlich sind, um das Kriterium während der extradimensionalen Verschiebung im Vergleich zur vorherigen interdimensionalen Verschiebung zu erfüllen, ist ein wichtiges Kontrollmaß für die Validität des Tests. Vor der extradimensionalen Verschiebungsphase lernten die Mäuse, auf eine einzige relevante Q-Dimension zu achten, um die Belohnung zu lokalisieren.

Interessanterweise zeigt die Analyse der intra- und extradimensionalen Verschiebungen innerhalb der Rohdaten einen signifikanten Anstieg der Anzahl der Versuche, die erforderlich sind, um das Kriterium zwischen der zweiten intra- und extradimensionalen Verschiebung zu erreichen. Darüber hinaus war eine signifikante intra-extradimensionale Verschiebung sowohl zwischen der zweiten als auch der dritten interdimensionalen Verschiebung im Vergleich zur extradimensionalen Verschiebung offensichtlich, wenn die Daten auf die Leistung in der einfachen Diskriminierungsphase normalisiert wurden. Einmal gemeistert, kann diese Technik in weniger als drei Wochen pro Testmaus abgeschlossen werden, wobei jeder Forscher bis zu zwei Mäuse gleichzeitig testet, wenn sie richtig durchgeführt wird. Beim Versuch dieses Verfahrens ist es wichtig, daran zu denken, die Ablenkungen durch die Umgebung zu minimieren, wie z. B. Fußgängerverkehr, Innenräume in der Nähe des Testbereichs, störende Gerüche wie starkes Parfüm oder Käfigwechsel während der Trainings- und Testphase.

Nachdem Sie sich dieses Video angesehen haben, sollten Sie ein gutes Verständnis dafür haben, wie Sie die Aufgabe der Aufmerksamkeitsverlagerung bei Mäusen mit leicht zugänglichen Materialien und gängigen Labormaterialien ausführen können.