Ein Operante Intra- / Extra-dimensionalen Set-Shift-Aufgabe für Mäuse

Das übergeordnete Ziel dieses Experiments ist es, eine automatisierte Aufgabe zu erstellen, die zur Beurteilung der exekutiven Funktionen bei Mäusen verwendet wird und auch die ursprünglichen neuropsychologischen Tests des Menschen nachahmt. Diese Methode kann helfen, Schlüsselfragen im Bereich der kognitiven Neurowissenschaften zu beantworten. Zum Beispiel, wie sich eine selektive, kognitive oder pharmakologische Behandlung auf kognitive Funktionen höherer Ordnung auswirken kann, die für psychiatrische Störungen relevant sind.

Die Hauptvorteile dieser Technik bestehen darin, dass sie vollständig automatisiert ist. Sie vermeidet jede Quelle der Subjektivität. Es ist sehr flexibel, und wir erhalten eine Reihe von Ergebnissen, die sehr selektiv sind.

Die Implikation dieser Technik erstreckt sich auf die Diagnose und Behandlung von exekutiven Dysfunktionen bei psychiatrischen Störungen, da sie große medikamentöse und genetische Screenings ermöglicht, die für kognitive Symptome bei psychiatrischen Störungen relevant sind. Die visuelle Demonstration dieser Methode ist von entscheidender Bedeutung, da der korrekte Aufbau dieser Aufgabe entscheidend für ein erfolgreiches Ergebnis des Experiments ist. Bereiten Sie die Mäuse auf das Experiment vor, indem Sie sie an die Einzelhaltung gewöhnen und ihnen vor dem Test leicht Futter entziehen, wie im begleitenden Textprotokoll beschrieben.

Stellen Sie auch vor dem Test sicher, dass jede Kammer des Geräts über zwei Nasenlöcher verfügt, die mit Infrarot-Fotostrahlen ausgestattet sind, und dazwischen ein Lebensmittelmagazin mit Fotostrahlen, in dem ein Pelletspender die Lebensmittelverstärkung abgibt. Bereiten Sie als Nächstes veränderliche Reize vor, die in drei verschiedenen Wahrnehmungsdimensionen variieren. Eine Liste der vorgeschlagenen Stimuli finden Sie in Tabelle Eins des begleitenden Textprotokolls.

Wählen Sie für jede Dimension fünf Beispielpaare aus. Um olfaktorische Reize in die Löcher der Nase zu bringen, verwenden Sie ein Verdünnungs-Olfaktometer. Richten Sie ein Olfaktometer ein, um zwei Nasenlöcher zu kontrollieren, und füllen Sie es dann, indem Sie die Duftflaschen mit Geruchsdüften füllen, die von eins bis zwanzig in Mineralöl verdünnt sind.

Schließen Sie die Luftpumpe an den Einlass des Olfaktometers und das Vakuum an die an der Nasenstichvorrichtung montierten Auslässe an. Schließen Sie dann den Auslass für die Geruchsabgabe an jeden Nasensticheinlass an und stellen Sie die Durchflussmenge auf 1,5 Liter pro Minute ein. Platzieren Sie für visuelle Reize Leuchtdioden auf jedem Nasenloch und befestigen Sie sie in der Metallplatte der Kammer.

Schließen Sie jede Diode an die Ausgangsschnittstelle an. Für haptische Reize platzieren Sie veränderliche Bodentexturen auf einer Schiebestütze unter einer drei mal drei Zentimeter großen Öffnung vor jedem Nasenloch. Montieren Sie die verschiedenen Texturen so, dass sie mit Hilfe von Rahmen unter dem Boden verschoben werden können.

Achten Sie vor dem Test darauf, die Trainingseinheiten zu befolgen, wie in den begleitenden Textprotokollen beschrieben, um die Mäuse an die Testkammer und das Verfahren zu gewöhnen. Messen Sie in jeder Phase des eigentlichen Tests die Zeit, die die Maus benötigt, um in jeder Präsentation eine Auswahl zu treffen, sowie wie lange sie benötigt, um acht richtige Entscheidungen aus zehn aufeinanderfolgenden Versuchen zu treffen, um jede Phase abzuschließen. Stoppen Sie die tägliche Sitzung nach 40 Minuten oder wenn eine Maus fünf aufeinanderfolgende Minuten lang keine Antwort ausführt.

Beenden Sie die Sitzung und fahren Sie am nächsten Tag fort, wobei sich die Maus an der gleichen Stelle befindet, an der sie aufgehört hat. Für den einfachen Unterscheidungstest führst du die Mäuse einem Geruch, Licht oder einer Textur aus, die in allen Aufgaben bis zur extradimensionalen Verschiebung relevant ist. In diesem Beispiel werden zwei Gerüche, Vanille und Lavendel, dargestellt, und Vanille wird als richtige Antwort ausgewählt.

Führen Sie für die zusammengesetzte Unterscheidung eine zweite Dimension ein, z. B. Licht, die nicht anzeigt, wo sich die richtige Reaktion befindet. Machen Sie den Lichtstatus irrelevant für das Ergebnis und behalten Sie Vanilla als die richtige Reaktion bei. Testen Sie diese Unterscheidung so, dass Vanille in nachfolgenden Tests sowohl mit dem blauen als auch mit dem gelben Licht gepaart wird.

Zur Umkehrung der zusammengesetzten Unterscheidung lassen Sie die Tiere lernen, dass der zuvor richtige Reiz nun falsch ist. Wählen Sie in diesem Beispiel Lavendel als richtige Antwort aus, wobei Vanille jetzt die falsche Wahl ist. Kombinieren Sie auch hier den richtigen Duft in nachfolgenden Tests sowohl mit dem blauen als auch mit dem gelben Licht.

Wählen Sie danach eine intradimensionale Verschiebung aus, bei der eine vollständige Änderung des Designs stattfindet. Verwenden Sie Erdbeere und Zimt als Gerüche und wechseln Sie zu orangefarbenem und weißem Licht. Stellen Sie sicher, dass die Testpersonen der gleichen relevanten Dimension folgen, um die richtige Antwort zu finden, nämlich Erdbeere.

Kombinieren Sie den Duft in nachfolgenden Tests sowohl mit dem orangefarbenen als auch mit dem weißen Licht. Lassen Sie dann die Mäuse die Umkehrung der intradimensionalen Verschiebung durchführen und schalten Sie den richtigen Duft auf Zimt um. Kombinieren Sie den Duft wieder mit dem orangefarbenen und dem weißen Licht.

Für eine intradimensionale Verschiebung verwenden Sie die gleichen Bedingungen wie zuvor, aber ändern Sie die Exemplarpaare mit den neuen Gerüchen und Lichtern. Führen Sie nun die extradimensionale Verschiebung durch, indem Sie Texturen als neue relevante Dimension einführen. Geben Sie grobes Schleifpapier in die Öffnung unter einem der Nasenlöcher und feines Schleifpapier unter die zweite Öffnung.

Präsentieren Sie ihnen gleichzeitig zwei neue Düfte, wie Zitrone und Aprikose. Setzen Sie das Loch mit dem entsprechenden groben Schleifpapier als richtige Reaktion ein. Kombinieren Sie das grobe Schleifpapier in nachfolgenden Tests sowohl mit dem Zitronen- als auch mit dem Aprikosenduft.

Kehren Sie abschließend die korrekte Reaktion um, sodass das feine Schleifpapier die Position des Lochs mit der richtigen Reaktion anzeigt. Kombinieren Sie das feine Schleifpapier in nachfolgenden Tests sowohl mit dem Zitronen- als auch mit dem Aprikosenduft. Wiederholen Sie für das zweidimensionale Protokoll die Stuck-in-Set-Prozedur bis zur extradimensionalen Verschiebung.

Anstatt an dieser Stelle auf Textur und Geruch umzuschalten, wechseln Sie die relevante Dimension, so dass Licht relevant und Geruch irrelevant ist. Richten Sie die neue extradimensionale Verschiebung so ein, dass die Lichter jetzt rot und grün sind, wobei das grüne Licht jetzt als die richtige Reaktion fungiert. Der Geruch ist jetzt die irrelevante Dimension.

Testen Sie das grüne Licht gepaart mit beiden Gerüchen in den folgenden Schritten. Verwenden Sie für die Umkehrung die gleichen Gerüche, schalten Sie jedoch so, dass das rote Licht jetzt die richtige Reaktion ist. Koppeln Sie das rote Licht in den folgenden Schritten mit beiden Gerüchen.

Sobald eine Maus mit der Sitzung fertig ist, wischen Sie das Setup mit 70 % Ethanol ab, um es für die nächste Maus vorzubereiten. Führen Sie die Tests immer in der gleichen Reihenfolge durch, aber ändern Sie die Stimuli in verschiedenen Tests, so dass jeder der gewählten Stimuli in der Studie gleich repräsentiert ist. Stellen Sie außerdem sicher, dass die Wahrnehmungsdimensionen, die innerhalb und zwischen den einzelnen Versuchsgruppen verwendet werden, gleichermaßen ausgeglichen sind.

Visuelle, taktile und Geruchsunterscheidungen in diesem neuartigen Gerät erforderten eine ähnliche Menge an Zeit und eine ähnliche Anzahl von Versuchen, um das Kriterium zu erreichen, was darauf hindeutet, dass Tiere in der Lage sind, einfache Unterscheidungen unabhängig von der präsentierten Dimension durchzuführen. Bei Verwendung des Stuck-in-Set-Protokolls zeigt die Analyse der Leistung der Mäuse, dass der Diskriminierungseffekt darin besteht, dass Mäuse im Vergleich zur zusammengesetzten Diskriminierung, der intradimensionalen Verschiebung, der intradimensionalen Verschiebung 2 und den extradimensionalen Verschiebungsstufen mehr Versuche und mehr Zeit benötigten, um die extradimensionale Verschiebungsphase zu lösen. Dies galt auch für das zweidimensionale Protokoll.

Sobald dieses Experiment gemeistert ist, kann es in 10 bis 12 Tagen durchgeführt werden, einschließlich der gesamten Vorbereitung und der Trainingseinheit.