Operante Verfahren zur Bewertung der Verhaltensflexibilität bei Ratten

Das übergeordnete Ziel des folgenden Experiments ist es, die Verhaltensflexibilität zu bewerten, einschließlich Mengenverschiebung und Umkehrlernen bei Ratten mit einer automatisierten operanten Methode. Dies wird erreicht, indem die Tiere zunächst auf das Hebeldruckverhalten vortrainiert werden, um sie mit dem Aus- und Einfahren der Hebel vertraut zu machen und eine konsistente Berichterstattung zu gewährleisten. Als nächstes werden die Tiere auf die erste Aufgabe der gewünschten Sequenz getestet.

Zum Beispiel die Unterscheidung durch den visuellen Hinweis in der Warteschlange-zu-Antwort-Sequenz, die die Fähigkeit des Tieres zum Erlernen einer Unterscheidungsregel festlegt. Dann werden die Tiere auf die zweite Aufgabe der gewünschten Sequenz getestet, um die Verhaltensflexibilität der Tiere zu beurteilen, d. h. ihre Fähigkeit, von einer Regel zur anderen zu wechseln. Die Ergebnisse zeigen Auswirkungen auf verschiedene Aspekte der Verhaltensflexibilität, die auf verschiedenen pharmakologischen oder anatomischen Manipulationen basieren.

Der Hauptvorteil dieser Technik gegenüber bestehenden Methoden wie labyrinthbasierten oder Grabungsaufgaben besteht darin, dass es eine bessere Stimuluskontrolle und -standardisierung gibt und die Geschwindigkeit der Datenerfassung stark erhöht wird. Bradley Roberts, ein Student aus meinem Labor für die Durchführung von Verhaltensflexibilitätstests an Ratten, wird das Verfahren demonstrieren. Verwenden Sie operante Kammern, die mit mindestens zwei einziehbaren Hebeln ausgestattet sind, die auf beiden Seiten eines zentralen Verstärkungsabgabebereichs angeordnet sind, zwei Stimulusleuchten, von denen sich eine über jedem Hebel befindet, einem Hauslicht und einem Verstärkungsspender.

Stellen Sie sicher, dass das Hauslicht die gesamte Kammer beleuchtet, ohne die Erkennung der Reizleuchten zu beeinträchtigen. Verwenden Sie schmackhaftes Futter zur Verstärkung, z. B. 45 Milligramm Saccharosepellets. Steuern Sie die Reizdarstellung, die Hebelbetätigung und die Datenerfassung über eine Schnittstelle mit einem Computer.

Weitere Informationen zum Vortraining der Ratten finden Sie im Textprotokoll. Befolgen Sie die Richtlinien im Textprotokoll und geben Sie den Ratten Schulungen mit einziehbaren Hebeln, um sie mit dem Ein- und Ausfahren der Hebel vertraut zu machen und sicherzustellen, dass die Ratten relativ wenige Auslassungen machen, wenn sie zu den Haupttestphasen der Aufgabe übergehen. Bestimmen Sie während jedes Versuchs, welcher Hebel die alternativen Hebelverlängerungen in einer pseudozufälligen Reihenfolge verlängern soll, so dass es 45 Versuche mit dem linken Hebel und 45 Versuche mit dem rechten Hebel gibt, aber nicht mehr als zwei aufeinanderfolgende Versuche.

Verlängern Sie denselben Hebel, fahren Sie den ausgewählten Hebel aus. Verstärken Sie das Tier, nachdem es innerhalb von 10 Sekunden auf den Hebel gedrückt hat, danach wird der Hebel zurückgezogen. Wenn das Tier innerhalb von 10 Sekunden nicht reagiert, ziehen Sie den Hebel ein und notieren Sie eine Auslassung.

Setzen Sie 30-minütige Trainingseinheiten mit einziehbarem Hebel für eine festgelegte Anzahl von Tagen fort oder bis die Tiere ein Mindestkriterium von fünf oder weniger Auslassungen an zwei aufeinanderfolgenden Tagen erfüllen, um Tiere in der Queue-to-Response-Sequenz zu testen, die eine der beiden möglichen Testsequenzen für einen Strategiewechsel darstellt. Beginnen Sie mit Tierversuchen für die Q-Aufgabe. Diese Aufgabe verstärkt die Tiere, auf den Hebel unter dem beleuchteten Reizlicht zu reagieren, und ist die festgelegte Aufgabe in der Sequenz.

Beginnen Sie jeden Versuch mit eingefahrenen Hebeln und leuchten Sie entweder das linke oder das rechte Stimuluslicht drei Sekunden lang auf. Schieben Sie dann beide Hebel 10 Sekunden lang in die Kammer hinein oder bis eine Reaktion erfolgt. Verstärken Sie nur eine korrekte Reaktion auf den signalisierten Hebel, wenn Sie auf einen der beiden Hebel reagieren.

Ziehen Sie die Hebel ein. Starten Sie während der gesamten Sitzung alle 20 Sekunden mit der Testphase. Pseudozufällig bestimmen die Reihenfolge der Versuche so, dass nicht mehr als zwei aufeinanderfolgende Versuche mit demselben Stimulus auftreten.

Licht beleuchtet. Die Versuche sind so lange fortzusetzen, bis ein Tier 10 aufeinanderfolgende richtige Antworten und mindestens 30 Versuche abgeschlossen hat oder bis 150 bis 200 Versuche abgeschlossen sind, ohne das Kriterium zu erreichen. Am nächsten Tag, nachdem das Kriterium der Q-Aufgabe erreicht ist, verschieben Sie die Tiere in die Antwortaufgabe, die die Verschiebungsaufgabe in der Sequenz darstellt und die Tiere darin bestärkt, auf den Hebel zu reagieren, der ihrer Seitenpräferenz entgegengesetzt ist.

Unabhängig vom Hinweis, der mit eingefahrenen beiden Hebeln beginnt, leuchten Sie pseudozufällig drei Sekunden lang eines der beiden Stimuluslichter auf, dann fahren Sie beide Hebel für 10 Sekunden in die Kammer hinein oder bis eine Reaktion erfolgt. Verstärken Sie nur eine Reaktion auf den Hebel in der richtigen Position gegenüber der Seite des Tieres, bevorzugen Sie eine Reaktion auf einen der beiden Hebel. Ziehen Sie die Hebel ein und setzen Sie die Versuche fort, bis das Tier das Kriterium von 10 aufeinanderfolgenden richtigen Antworten erreicht hat.

Ein effizienter Strategiewechsel hängt vom medialen präfrontalen Kortex ab. Am ersten Tag der Behandlung beeinträchtigte die präfrontale Inaktivierung die Leistung bei der Q-Set-Aufgabe nicht. Die präfrontale Inaktivierung am zweiten Tag beeinträchtigte jedoch die Leistung bei der Response-Shift-Aufgabe signifikant, da die Tiere mehr Versuche benötigten, um die Kriteriumsleistung zu erreichen.

Im Vergleich dazu zeigte die Umkehrung der Reaktion und die Diskriminierung keine Abhängigkeit vom medialen präfrontalen Kortex. Tiere, die am Tag der Umkehrung eine Inaktivierung des präfrontalen Kortex erhielten, unterschieden sich nicht von Tieren, die mit Kochsalzlösung infundiert wurden, was frühere Forschungen unterstützt, die zeigen, dass der orbitale frontale Kortex, nicht der mediale präfrontale Kortex, das Umkehrlernen bei einer Vielzahl von Aufgaben reguliert. Um zu demonstrieren, wie Erinnerungsversuche bei der Dateninterpretation helfen können, erwarben Ratten am ersten Tag eine Visual Q-Regel.

Am zweiten Tag erhielten die Ratten Vehikel oder Hallal Peritol und erhielten dann vom ersten Tag an 20 Erinnerungsversuche, bevor sie zur Reaktionsdiskriminierung übergingen. Die Ergebnisse zeigen, dass Hallal-Peritol das Abrufen des visuellen Hinweises während der Erinnerungsversuche beeinträchtigte. In der Folge benötigten die mit Hallal-Peritol behandelten Ratten weniger Versuche, um das Kriterium zu erreichen, ein Ergebnis, das als Verbesserung der Mengenverschiebung interpretiert worden wäre, wenn keine Erinnerungsversuche verfügbar gewesen wären, die darauf hindeuteten, dass das Gedächtnis für die vorherige Regel tatsächlich beeinträchtigt war.

Andere Methoden wie anatomische, umweltbedingte oder genetische Manipulationen sowie physiologische oder chemische Aufzeichnungstechniken können zu diesem Verfahren hinzugefügt werden, um die neurobiologischen Grundlagen der Verhaltensflexibilität und der exekutiven Funktion zu erforschen.