Name: Die Aufmerksamkeits Set Shifting Aufgabe: Eine Messung der kognitiven Flexibilität bei Mäusen (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2015-02-04T13:00:00.000+00:00
Duration: 9 min 15 s
Description: Lernen Sie die Attentional Set Shifting Task zur Messung kognitiver Flexibilität bei Mäusen. Diese Methode untersucht die Rolle des präfrontalen Kortex bei der Verhaltensanpassung.

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Diese Forschung wurde unterstützt durch Zuschüsse R01-MH090127, P30-MH089868 vom National Institute of Mental Health und Verleihungsnummer UL1TR001120 vom National Center for Advancing Translational Sciences unterstützt. Der Inhalt ist allein in der Verantwortung der Autoren und nicht unbedingt die offizielle Meinung des NIMH oder NCATS. Darüber hinaus möchten wir danken Dr. David Morilak für seine wertvolle Know-how bei der Führung des frühen Methodenentwicklung.

HINWEIS: Tiere in dieser Studie verwendet werden, sind männliche C57BL / 6J-Mäusen zwischen 4 und 6 Monaten für optimale Ergebnisse. Mäuse werden auf einer Umkehrlichtzyklus, um während der aktiven (dunkel) Phase bequem testen sie erhalten. Wenn das Verhalten in einem Raum getrennt vom Gehäuse durchgeführt werden Mäuse erlaubt mindestens 1 Stunde zu folgenden Transport in den Testraum akklimatisieren. Verhaltenstests unter Rotlichtbedingungen durchgeführt Ausfälle zu minimieren die normale Aktivität der Mäuse so wenig wie möglich, solange noch die Versuchsleiter eine ausreichende Beleuchtung, um visuell die Testsitzung überwachen. HINWEIS: Alle Aspekte des hier beschriebenen Versuchsdurchführung wurden in Übereinstimmung mit dem Leitfaden für die Pflege und Verwendung von Labortieren, 8. Auflage (NRC) durchgeführt und wurden von der Institutional Animal Care und Verwenden Committee an der University of Texas Health Science zugelassen Center in San Antonio. <ol><li> Füllen Keramik Förmchen (nicht-porösen, 1.5 &quot;Tiefe x 2.5&quot; Durchmesser), den inneren Rand mit Graben Medium (ca. 1 &quot;von unten); Filterpapier Runden in zwei Hälften geschnitten und nach innen Rückseite ramekin abgeklebt (Abbildung 1A) </li><li> Brechen leicht gesüßte trockenen Frühstücksflocken (Futterbelohnung) - Honey Nut oder Zucker überzogen Sorten, in etwa 20 mg Stücke für Akklimatisierung, Training und Testphasen. </li><li> Machen Sie ein Aufmerksamkeits Satz Verschiebung Aufgabe (AST) Kammer (1B): Akklimatisieren Zug und testen Sie jede Maus in einzelnen Kammern; empfehlen Produktion von mindestens 8 Kammern. <ol><li> Bauen Sie ein 12 &quot;x 8&quot; x 7 &quot;AST Kammer; Wände und Starttor von Deckweiß Acryl die leicht zu reinigen mit 70% Ethanol ist gemacht. Die Guillotine-Stil, abnehmbare Starttor trennt Kammer in einem Wartebereich (5 &quot;x 8&quot;) und Testbereich (7 &quot;x 8&quot;). </li><li> Beinhalten eine klare 5221; x7 &quot;Trennwand, die zwei Seiten einer Testfläche gleichmäßig trennt; Schnitt drei ¼ &quot;Durchmesser Löcher in unteren Teil der Trennwand, damit Sniffing-Zugang, Abstand 1&quot; auseinander und 1 &quot;von der Vorderseite der Trennwand (1C). </li></ol></li></ol> 2. Verfahren Übersicht (Abbildung 2) <ol><li> Vor der AST, Hausmäuse einzeln und es ihnen ermöglichen, zu einem umgekehrten Lichtzyklus für mindestens eine Woche ein. </li><li> Akklimatisieren, trainieren und testen jedes Tier in den einzelnen Testkammern. Weisen Sie jeder Kammer zu einer Maus und sauber mit 70% Ethanol nach Beendigung der letzten Testtag. Dadurch wird Stress während der Prüfung, indem sie die Kammer Geruch wie &quot;home-Käfig&quot; oder &quot;Selbst&quot; zu minimieren. </li><li> Duft der Testtöpfen 2 Tage vor der Prüfung, damit der Duft zu zerstreuen; Mäuse werden nicht in Töpfen, die einen sehr starken Geruch haben zu graben. Unter Verwendung einer Spritze mit einer 25 G-Nadel, gibt man etwa 0,1 mlätherisches Öl auf die Oberseite des Filterpapiers. </li></ol> 3. Handhabung (Tage 1-8) <ol><li> Hand Mäusen ab 8 Tage vor dem ersten Tag des Nahrungsmittelbeschränkung. Dadurch wird Stress mit der Handhabung während des Tests zu reduzieren. </li><li> Wiegen und Plattenkörpergewicht pro Tag der Behandlung. Fassen Maus 2-3 Minuten pro Tag. </li><li> Wenn mehrere Experimentatoren sind bei der Untersuchung einer Reihe von Mäusen beteiligt sein, sicherzustellen, dass jeder Experimentator beteiligt sich an der Verarbeitungsprozess, um die Vertrautheit mit Experimentatoren zu erhöhen und Stress und Angst erlebt auf die Ausbildung oder Testtagen. </li><li> Weiter Handhabung und Aufzeichnungsgewichte während der gesamten Dauer der Prüfung. </li></ol> 4. Lebensmittelbeschränkung (Tage 9-12) <ol><li> Ab 4 Tage vor dem Beginn der Akklimatisierung, statt Mäuse auf einer eingeschränkten Diät Mäusen bei 80-85% ihrer freien Fütterung Körpergewicht zu halten. Geben Sie 1 Gramm Nahrung pro Maus pro Tag. Wenn das Körpergewicht unterschreitetder angegebene Bereich, wobei 2 Gramm pro Tag, bis sie an den entsprechenden Bereich zurückzukehren. </li><li> Platzieren 2 ramekins an der Vorderseite jedes Heimkäfig, damit Mäusen auf die Testtöpfe akklimatisieren. Dies sind die gleichen Stellen verwendet, um die Maus zu trainieren, um für eine Futterbelohnung zu graben. </li><li> Fügen Sie 2 Gramm Nahrung und ein Stück von Lebensmitteln Belohnung (ein halbes Stück von Getreide in jedem) in den Förmchen jeden Tag für 4 Tage. </li><li> Wenn Verhalten ist in einem separaten Raum als dem, in dem die Mäuse untergebracht sind, ausgeführt werden, beginnend an Tag 1 des Nahrungsmittelbeschränkung und Verkehrs Mäusen auf den Testraum für mindestens 1 Stunde pro Tag vor der Rückkehr in den Gehäuseraum zu ermöglichen, sie auf den Testraum akklimatisieren. </li><li> Am letzten Tag von Lebensmitteln Einschränkung, vor Beginn der Akklimatisierung, ändern Sie den Heimkäfig Betten. Der Käfig Bettwäsche wird erst wieder nach dem Test abgeschlossen ist, um Stress oder Angst erlebt während der Ausbildung und Prüfung (wenn es unbedingt notwendig) zu reduzieren geändert werden. </li><li> PflegenMäuse auf Nahrungsmittelbeschränkung bis zum Ende des Tests. An den Tagen 13-17, geben Mäuse Essen nach Akklimatisierung, Ausbildung oder Prüfung auf der Basis einer Schätzung der Menge der Nahrung Belohnung verbraucht (in der Regel &lt;1 g Futterpellet). </li></ol> 5. Akklimatisierung (Tage 13-14) <ol><li> Ab 2 Tage vor dem Beginn der Ausbildung, führen Akklimatisierung während der Dunkel-Zyklus unter Rotlicht. </li><li> Verteilen Sie eine kleine Menge an schmutzigen Einstreu aus dem Käfig in der Kammer, wird dies den Druck, sich in einer neuen Umgebung, indem eine bekannte &quot;home-Käfig&quot; oder &quot;Selbst&quot; Geruch der Testkammer zu reduzieren (die gleiche Kammer werden für eine einzelne Maus für die Dauer der Ausbildung und Prüfung) verwendet. </li><li> Ein sauberes ramekin mit Wasser im Wartebereich der Kammer; Mäuse sind in der Regel nicht zu essen, wenn sie keinen Zugang zu Wasser. </li><li> Legen Sie die beiden Förmchen, die für die Nahrungsmittelbeschränkung im Testbereich mit einer Futterbelohnung verwendet wurden (~ 20mg Getreide Stück) in jedem. </li><li> Platzieren Sie die Maus im Wartebereich; entfernen Sie das Starttor und lassen Sie die Maus, um die Kammer für 1 Stunde zu erkunden. </li><li> Kontinuierlich hinzufügen Futterbelohnungen (~ 20 mg Getreide Stück), um die leeren Förmchen, um die Mäuse zu ermutigen, den Testbereich und die Töpfe häufig zu erkunden. </li><li> Sicherzustellen, dass die Maus den Experimentator gesamten Akklimatisierungszeit zu sehen, so dass die Anwesenheit des Experimentators nicht ein zusätzlicher Stressor während des Tests. </li></ol> 6. Training (Tag 15) <ol><li> Platzieren Sie die Maus im Wartebereich. </li><li> Legen Sie die leere Förmchen, die jeweils eine Futterbelohnung (~ 20 mg Getreide Stück) enthält, in den Testbereich und heben Sie die Startrampe. Lassen Maus 3 min, beide Essen Belohnungen zu erhalten. Wiederholen Sie diesen Vorgang mehrmals. </li><li> Nach und Sägemehl / Maus Käfig Betten zu den Töpfen in nachfolgenden Studien hinzuzufügen. Lassen Sie die Maus 3 min, um die Futterbelohnung von jedem Topf vor dem Ende der drei abrufenal. Sobald die Maus den Futterbelohnung von jedem Topf abgerufen wird, gehen Sie zum nächsten Versuch. Wenn die Maus Versuche zu graben, wenn der Futterbelohnung wird zum Teil abgedeckt nicht machen kann Hinweise zur Verfügung gestellt werden (dh, streuen Getreidestaub über Bereich der Futterbelohnung, vereinbaren Sie einen Einzug im Sägemehl auf Gebiet der Lebensmittel Belohnung, aufzudecken Teil der Futterbelohnung). </li><li> Weiter Sägemehl / Bettwäsche Zugabe nach jedem Versuch, bis die Futterbelohnung ist komplett abgedeckt und die Maus zuverlässig zeigt die Fähigkeit, in einem vollen Topf zu graben, um die Futterbelohnung zu finden. </li><li> Wenn eine Maus nicht zuverlässig die Fähigkeit gezeigt, eine Futterbelohnung in einem vollen Topf innerhalb von 2 h nach Beginn der Ausbildung zu finden, weiterhin einen zweiten Tag des Trainings. Pflegen Sie die Maus auf Nahrungsmittelbeschränkung und wiederholen Sie den Vorgang am nächsten Tag. </li><li> Wenn die Maus nicht für eine Futterbelohnung nach zwei aufeinanderfolgenden Tagen zu graben, schließt es aus dem Rest des Experiments, und mit Anmerkungen als &quot;ausgefallen zu graben&quot; im experimental Rekord. </li></ol> 7. Prüfung (16-17 Tage): <ol><li> Am ersten Tag, testen Sie einfach Diskriminierung (SD), Verbindung Diskriminierung (CD), Auflösung (R1) und Intra-Dimensionswechsel (IDS). </li><li> Am zweiten Tag, testen Sie die intra-Dimensionswechsel 2 (IDS2), intra-Dimensionswechsel 3 (IDS3), Umkehr 2 (R2; optional), extra-dimensionale Verschiebung (EDS). </li><li> Pair Medien und Düfte, wie in Tabelle 1 dargestellt. </li><li> Zum Zeitpunkt der Behandlung auf Testtag, geben Mäusen eine Futterbelohnung einen Mangel an Konzentration durch Hunger zu vermeiden, während des Tests. Von diesem Punkt bis zum Ende des Testtages, bieten keine Nahrung außer Belohnungen für richtige Entscheidungen. </li><li> Zu Beginn des Tests, mit einer Pinzette (begrenzt die Ausbreitung von Gerüchen zwischen Töpfen), legen Sie ein Stück des Futterbelohnung in den Topf, der eine richtige Wahl anzeigt. Das Essen Belohnung sollten in vollem Umfang von den Medien (siehe Abbildung 3) abgedeckt werden. Um einen Duft Stichwort von der Futterbelohnung zu vermeiden, streuen Getreidestäube over alle Töpfe zu Beginn der Stufe. </li><li> Platzieren Sie die Maus in den Wartebereich mit der Start Tor geschlossen. Stellen Sie die Töpfe auf beiden Seiten der Testkammer. Der Prozess beginnt, wenn das Startgate entfernt und der Timer gestartet. Lassen Sie jede Maus 3 min pro Versuch, eine Wahl zu treffen. Notieren Sie die Wahl (richtig oder falsch) und die Zeit, bis die Maus machte eine Wahl für jeden Versuch. HINWEIS: Eine &quot;Wahl&quot; wird von einem Versuch, in jedem Topf graben angezeigt. Ein Seitenhieb wird nur als Wahl angesetzt, wenn die Maus den Medien verdrängt und steckte seine Nase weit genug in den Raum schafft, um die Nahrung Belohnung oder verdrängt genug von den Medien, um die Futterbelohnung zu entdecken finden. Wenn eine Maus nicht eine Wahl innerhalb von 3 min hergestellt, wird dies als keine andere Wahl (falschen) aufgezeichnet. </li><li> Sobald eine Wahl hat für beide Topf gemacht, entfernen Sie den Topf, die nicht von der Testkammer gewählt. Wenn eine richtige Wahl getroffen wurde, damit die Maus, um die Futterbelohnung, bevor Sie die Maus wieder in beendender Wartebereich. Wenn eine falsche Auswahl getroffen haben, damit die Maus, um den Pot zu erforschen, um zu zeigen, dass es keine Futterbelohnung für diese Wahl vor der Rückkehr mit der Maus in den Wartebereich. </li><li> Am Ende jeder Studie, die Maus wieder in den Wartebereich und ersetzen Sie die Startrampe. </li><li> Sicherzustellen, dass die Maus erfüllt das Kriterium 8 korrekten Versuche nacheinander an die nächste Stufe der AST voranzutreiben. Wenn eine Maus nicht nacheinander erhalten 8 richtigen Entscheidungen innerhalb von 50 Studien, schlägt es dieses Stadium und kann nicht weitergehen, um den Test zu beenden. 6 aufeinanderfolgenden keine Entscheidungen (3 min ohne Wahl) ist ein Ausfall zu beteiligen und verbietet die Maus bewegt auf die nächste Stufe. </li></ol>

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</ol>

Keine Interessenskonflikte erklärt.

Defizite in der kognitiven Flexibilität durch die PFC vermittelt einen wesentlichen Behinderung mit einer Vielzahl von neurologischen und neuropsychiatrischen Störungen verbunden sind, und kann einen großen Einfluss auf die Ergebnisse und die Lebensqualität von Personen, die unter diesen Erkrankungen haben. Optimierung der AST für den Einsatz in Mäusen ist von entscheidender Bedeutung, um die Untersuchung der genetischen Grundlagen von Krankheiten verbunden ist, um kortikale vermittelte kognitive Dysfunktion präfrontale...

Die Aufmerksamkeits Satz Verschiebung Aufgabe (AST) wurde als Maß der Aufmerksamkeit und der kognitiven Flexibilität bei Ratten vor über einem Jahrzehnt 1,2 entwickelt. AST ist nach dem intradimensional / extradimensional Komponente der Cambridge neuropsychologischen Testmated Batterie (CANTAB), die verwendet wird, um die kognitive Dysfunktion bei Menschen und nicht-menschlichen Primaten 3,4 identifizieren modelliert. Während die Fähigkeit, einfache Regeln zu lernen intakt bleibt, Defizite in Lernen, um eine Antwort, wenn die Regeln bei Patienten mit einer Vielzahl von neuropsychiatrischen Störungen (zB, Schizophrenie, Zwangsstörungen, Depressionen) geändert zu finden sind, neurodegenerative Erkrankungen zu modifizieren (dh Parkinson-Krankheit) und bei Patienten mit Verletzungen an den präfrontalen Kortex 5. Ganz allgemein werden diese Patienten mit der Defizite der kognitiven Flexibilität beschrieben. Analog Defizite in sowohl nicht-menschlichen Primaten und Nagetieren, wenn Läsionen t gezeigto präfrontalen Kortex wurden induzierte 1,6-8. Diese Defizite zeigen einen Zustand kognitiver Inflexibilität oder eine gestörte Fähigkeit zur Aufmerksamkeits Satz verschieben. Ein Aufmerksamkeits Satz gebildet wird, wenn ein Thema erfährt, dass ein Satz von Regeln können komplexe Reize, um von irrelevanten Signale unterscheiden relevanten angewendet werden. Zum Beispiel in der AST, Tiere lernen, darauf zu achten und reagieren auf die jeweiligen Cue (dh Graben mittel) und ignorieren eine irrelevante Cue (dh, Geruch), indem Sie nach einer Futterbelohnung mit dem Medium. Diese Zuordnung wird dann in nachfolgenden Aufgaben verstärkt, wo die Art der Graben Medium und Geruchsveränderungen, aber die paarweise Verbindung zwischen Mittel- und Belohnung bleibt. Dies verstärkt Regel bildet eine kognitive Set. Zwei Stufen innerhalb der AST-Protokoll Maßnahme Aspekte der kognitiven Flexibilität: Umkehr und der extraDimensionsWechsel. Am Wendephase der zuvor negativen Impulse innerhalb eines dimension (Medium in diesem Beispiel) ist jetzt positiv, was das Tier herausfordert, die positiven Impulse aus der vorherigen Stufe zu ignorieren. Wenn beispielsweise Filz Graben Medium war die positiven Impulse in der vorherigen Stufe und Papier war die negativen Impulse, nun umgekehrt ist. Das fordert Flexibilität des Tieres, dass es muss die Aufmerksamkeitssatz pflegen (dh ist mittel die entsprechende Dimension), während die Änderung der Regel gelernt, für Anregung und Belohnung Paar innerhalb einer Dimension. Die Bildung einer Aufmerksamkeitssatz am extradimensionalen Schaltstufe, wenn die Dimension irrelevant (Geruch in diesem Beispiel) wird die entsprechende Dimension in Frage gestellt. Ein kehr Antwort, wie durch eine anhaltende Wahl mit Hilfe der zuvor gelernten Regel angegeben ist, an jeder Bühne spiegelt ein Defizit in der kognitiven Flexibilität. Läsionsstudien sowohl in nicht-menschlichen Primaten und Nagern spezifischen Regionen des präfrontalen Cortex nachgewiesen werden kann, die Fähigkeit, Perf zurückzuführenorm bestimmten Phasen des AST 1,9. Läsionen an den orbitofrontalen Kortex (OFC), ein Teilbereich des präfrontalen Kortex (PFC), haben gezeigt, dass Defizite in der Umkehrung Lernen am AST 8 induzieren. Zusätzlich Läsionen an den medialen präfrontalen Kortex (MPFC) führen zu besonderen Schwierigkeiten bei der Durchführung des außerDimensionsWechsel. Während zahlreiche Studien mit dem AST wurden an Ratten und nicht-menschlichen Primaten durchgeführt wurden, sind relativ wenige AST als Maß für kognitive Funktion in Mäusen verwendet. Angesichts der Leichtigkeit der Genmanipulation von Mäusen, und die kritische Notwendigkeit, präfrontalen Kortex-Funktion bei der Untersuchung eine Reihe von Krankheiten, die Anpassung und die Validierung dieses Verhaltensmaßnahme bei Mäusen zu messen, ist eine wichtige Ergänzung der Erforschung von Krankheiten mit PFC Dysfunktion. Die hier aufgeführten Protokoll ist eine Modifikation des Verfahrens von Birrell und Brown 1, die für die Anwendung in Mäusen optimiert ist und spiegelt viele der Maus-spezific Anpassungen, die zuvor berichtet 2,6,10-13 wurden.

<table><tbody><tr><td>Testkammer</td><td></td><td></td><td>Im eigenen Haus hergestellt, Spezifikationen finden Sie im Protokoll</td></tr><tr><td>3 oz. Förmchen</td><td>BIA Cordon Bleu</td><td>900002S12</td><td>Gekauft auf amazon.com</td></tr><tr><td>Ätherische Öle:</td><td>Fronteir Natural Products Co-op</td><td></td><td>Gekauft auf http://www.frontiercoop.com/prodlist.php?ct=anpceoeo</td></tr><tr><td>Nelkenknospe</td><td></td><td>191114</td><td></td></tr><tr><td>Rot Thymian</td><td></td><td>191140</td><td></td></tr><tr><td>Zitrone</td><td></td><td>190810</td><td></td></tr><tr><td>Zimtblatt</td><td></td><td>191111</td><td></td></tr><tr><td>Rosmarin</td><td></td><td>191133</td><td></td></tr><tr><td>Citronella Java</td><td></td><td>191112</td><td></td></tr><tr><td>Vanille in Jojobaöl</td><td></td><td>191231</td><td></td></tr><tr><td>Anissamen</td><td></td><td>191102</td><td></td></tr><tr><td>Ingwer</td><td></td><td></td><td></td>191121</tr><tr><td>Muskatnuss</td><td></td><td>191161</td><td></td></tr><tr><td>Filterpapier, 9,0 cm Durchmesser</td><td>VWR International</td><td>28310-048</td><td>Gekauft auf https://us.vwr.com/</td></tr> <tr><td>Digging</td><td></td><td></td><td></td></tr> Media <tr><td>Bast</td><td>Ashland 8 oz Bast</td><td></td><td>Gekauft auf http://www.michaels.com/ In 1/2" bis 1" Streifen schneiden</td></tr><tr><td>Grün Filz</td><td>Kreatologie Basic Filz Wald/Dunkelgrün 36 Zoll x 36 Zoll & nbsp;</td><td></td><td>Gekauft am http://www.michaels.com/ geschnitten in 1 cm x 1 cm große Quadrate</td></tr><tr><td>Brauner Schaumstoff</td><td>Creatology Fun Foam 18 x 12 in Bögen (hellbraun/hellbraun)</td><td></td><td>Gekauft am http://www.michaels.com/ geschnitten in 1/2 cm x 2 cm Rechtecke</td></tr><tr><td>Krepppapier (gelb)</td><td>Celebrate It Paper Crinkle 4 oz gelber Jumbo</td><td></td><td>Gekauft am http://www.michaels.com/ In 1/2" bis 1" Streifen geschnitten</td></tr><tr><td>Band (türkis)</td><td>Celebrate It Wide Ribbon 4 in x 10 yd 100% Polyester&nbsp;</td><td></td><td>Gekauft am http://www.michaels.com/ in 1 cm x 1 cm große Quadrate</td></tr><tr><td>geschnitten Metallic&nbsp;</td><td>Celebrate It Metallic Crinkle Gold 2 oz</td><td></td><td>Gekauft am http://www.michaels.com/ In 1/2" bis 1" Streifen geschnitten</td></tr><tr><td>Kulleraugen, 4 mm</td><td></td><td>ME4144</td><td>Gekauft auf http://factorydirectcraft.com/index.php</td></tr><tr><td>Schwarze Pailletten, 3 mm</td><td></td><td>8780BK</td><td></td></tr><tr><td>Rosa Pom Poms, 1/4 Zoll</td><td></td><td>1018221</td><td></td></tr><tr><td>Pfeifenreiniger, rot</td><td></td><td>108430</td><td></td></tr><tr><td>Einstreumaterial/Sägemehl</td><td></td><td></td><td>Gewonnen von hauseigenem Tier resources</td></tr><tr><td>Timer</td><td>Control Company</td><td>5000</td><td>Gekauft am http://www.control3.com/5000p.htm</td></tr><tr><td>Leicht gesüßte trockene Frühstücksflocken Schleifen</td><td>HEB&nbsp;</td><td></td><td>Honig-Nuss-geröstete Haferflocken, die im beschriebenen Protokoll verwendet werden, wird jedes leicht süßlich beschichtete Frühstücksmüsli empfohlen</td></tr></tbody></table>

die aufmerksamkeits set shifting aufgabe: eine messung der kognitiven flexibilität bei mäusen

The Attentional Set Shifting Task: A Measure of Cognitive Flexibility in Mice

Kognitive Beeinträchtigungen, insbesondere im Zusammenhang mit einer Dysfunktion der Schaltkreise innerhalb des präfrontalen Kortex (PFC), stellen ein Kernmerkmal vieler neuropsychiatrischer und neurologischer Entwicklungsstörungen dar, einschließlich Depressionen, posttraumatischer Belastungsstörungen, Schizophrenie und Autismus-Spektrum-Störungen. Defizite in der kognitiven Funktion stellen auch die am schwierigsten zu behandelnde Symptomdomäne dar, da Serotonin-Wiederaufnahmehemmer und trizyklische Antidepressiva nur eine bescheidene Wirkung haben. Funktionelle Neuroimaging-Studien und postmortale Analysen von menschlichem Hirngewebe deuten darauf hin, dass der PFC eine primäre Region der Dysregulation bei Patienten mit diesen Erkrankungen ist. Präklinische Verhaltensassays, die zur Bewertung dieser Defizite in Mausmodellen verwendet werden, die genetisch leicht manipuliert werden können und die Grundlage für Studien zu neuen Behandlungswegen bilden könnten, wurden jedoch zu wenig genutzt. Hier beschreiben wir die Adaption eines Verhaltensassays, der Attentional Set Shifting Task (AST), der bei Mäusen durchgeführt werden soll, um präfrontale Kortex-vermittelte kognitive Defizite zu bewerten. Die neuronalen Schaltkreise, die dem Verhalten während der AST zugrunde liegen, sind bei Menschen, nichtmenschlichen Primaten und Nagetieren hochgradig konserviert und bieten eine hervorragende Gesichts-, Konstrukt- und Vorhersagevalidität.

Die typische abhängig Maßnahme in diesem Test ist die Anzahl der Versuche pro Stufe zu Kriterium (oder 8 aufeinanderfolgenden richtigen Entscheidungen) zu erfüllen. 4A zeigt die durchschnittliche Anzahl von Versuchen, um Kriterium in jeder Phase in unbehandelten C57BL / 6J mit dem AST erfüllen. Mäuse sind ein Aufmerksamkeits Satz auf der entsprechenden Cue Dimension (Geruch oder Medien), wird die Leistung zu verbessern, wie durch eine Verringerung der Versuche angezeigt, um Kriterium in aufeinander intr...

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

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

Cognitive impairment, particularly involving dysfunction of circuitry within the prefrontal cortex (PFC), represents a core feature of many ...

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.

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