Bewertung von Stresseffekten auf die kognitive Flexibilität anhand eines operanten Strategiewechsel-Paradigmas

Stressige Lebensereignisse beeinträchtigen die kognitive Funktion und erhöhen das Risiko psychiatrischer Störungen. Dieses Protokoll veranschaulicht, wie Stress die kognitive Flexibilität beeinflusst, indem ein automatisiertes paradigmatisches Paradigma der operanten Strategie bei männlichen und weiblichen Sprague-Dawley-Ratten verwendet wird. Spezifische Gehirnbereiche, die bestimmten Verhaltensweisen zugrunde liegen, werden diskutiert und die translationale Relevanz der Ergebnisse untersucht.

Dieses Protokoll integriert eine automatisierte Operation und Strategiewechselaufgabe mit einem flexiblen Stressparadigma, das es den Experimentatoren ermöglicht, die Auswirkungen von Stress auf die Kognition effizient zu testen. Die Vorteile dieser Technik bzw. ihre Effizienz liegen in der Automatisierung der kognitiven Aufgabe und ihrer Flexibilität, da sie mit vielen anderen Stressparadigmen gekoppelt werden kann. Diese Methode gibt Aufschluss über das Zusammenspiel von Stress und Kognition.

Es könnte auch erweitert werden, um andere Variablen wie die Wirkung der Drogenexposition auf die Kognition zu bewerten. Die visuelle Demonstration stellt sicher, dass Neulinge in dieser Technik wissen, wie sie die Funktion der operanten Kammern richtig testen können, bevor sie Probanden ausführen, um Störungen zu vermeiden. Verwenden Sie operante Kammern für Verhaltenstraining und -tests.

Stellen Sie sicher, dass die Kammern mindestens zwei einziehbare Hebel mit zwei Reizleuchten darüber enthalten. Ein Hauslicht und ein Spender zur Verstärkung dieser Aufgaben. Stellen Sie sicher, dass sich die Hebel auf beiden Seiten des zentralen Verstärkungsabgabebereichs befinden und über jedem Hebel eine Reizleuchte angebracht ist.

Verwenden Sie dann das Hauslicht, um die Kammer zu beseitigen, ohne die Erkennung des Lichtreizes zu beeinträchtigen. Verwenden Sie staubfreie Futterpellets zur Verstärkung bei Ratten, die nur wenig Nahrung haben. Achten Sie darauf, dass die Pellets nicht reich an Saccharose oder Fett sind, und steuern Sie die Darstellung der Reize, die Hebelbetätigung und die Datenerfassung mit einer Software, die die Kammer bedienen kann.

Füllen Sie die untere Schale jeder Operant-Box mit frischer Einstreu, um den Abfall zu sammeln. Kippen Sie nach jeder Sitzung jedes Tablett aus, reinigen Sie es mit Alkoholtüchern und fügen Sie frische Einstreu hinzu, bevor Sie ein neues Tier in die Kammer setzen. Entscheiden Sie, ob die Stressprozedur vor, während oder nach einem Training zum Paradigmenwechsel der operanten Strategie durchgeführt werden soll und führen Sie die Stressprozedur täglich zur gleichen Zeit in Bezug auf das operante Training durch.

In einem separaten Raum, der weder der Kolonieraum noch der Strategiewechsel-Paradigmenraum ist, lege die Ratte in ein durchsichtiges Fesselrohr im Besenstil und verschließe die Öffnung. Achten Sie darauf, dass die Gliedmaßen oder der Schwanz nicht eingeklemmt werden, je nachdem, wie viele operante Kammern zur Verfügung stehen. Bevor Sie die Ratte in die Kammer setzen, stellen Sie sicher, dass sich genügend Futterpellets im Spender befinden und dass die operanten Boxen ordnungsgemäß funktionieren.

Tun Sie dies, indem Sie ein Programm in eine leere Kammer laden und starten und manuell testen, ob der richtige Hebel eine Belohnung pro Hebeldruck liefert. Bevor Sie die Ratte für den ersten Trainingstag in die Box legen, stellen Sie manuell ein Futterpellet auf den richtigen Hebel, der beim Laden des Trainingsverfahrens in jeder Kammer angegeben ist. Trainieren Sie die Ratte mit einem festen Verhältnisplan, so dass jeder korrekte Hebeldruck mit einer Verstärkung belohnt wird.

Gleichen Sie den richtigen Hebel pro Tag für Probanden oder Versuchsbedingungen aus. Lassen Sie die Ratte den Hebel drücken, bis sie das Kriterium erreicht, indem Sie den richtigen Hebel 50 Mal drücken, was normalerweise zwischen 30 und 45 Minuten dauert. Zwingen Sie die Ratte am nächsten Tag, diese Aufgabe am gegenüberliegenden Hebel mit demselben Programm auszuführen und den gegenüberliegenden Hebel als den richtigen zu kennzeichnen.

Platzieren Sie die Ratte am Testtag nach Stressverfahren in der operanten Kammer und testen Sie sie nacheinander in den Aufgaben zur Seitenunterscheidung, Seitenumkehr und Lichtunterscheidung. Stellen Sie sicher, dass die Lichtunterscheidungsaufgabe nur das Licht oberhalb des richtigen Hebels beleuchtet. Belohnen Sie die Ratte für die seitliche Unterscheidungsaufgabe dafür, dass sie den Hebel auf der am wenigsten bevorzugten Seite drückt, wie ab dem dritten Trainingstag festgelegt.

Unabhängig vom Lichtsignal endet die Aufgabe, wenn Sie achtmal hintereinander den richtigen Hebel drücken. Verwenden Sie für den Seitenumkehrtest erneut das Programm zur Seitenunterscheidung, aber kennzeichnen Sie den gegenüberliegenden Hebel als den richtigen. Die Ratte sollte dafür belohnt werden, dass sie diesen Hebel drückt, unabhängig vom Lichtsignal.

Er muss den Hebel achtmal hintereinander drücken, um die Aufgabe zu beenden. Um die Lichtunterscheidungsaufgabe auszuführen, belohne die Ratte dafür, dass sie den Hebel drückt, während das Licht oben leuchtet. Auch hier ist jeder operante Test abgeschlossen, wenn der richtige Hebel achtmal hintereinander gedrückt wird.

Dieser angepasste automatisierte operante Strategiewechsel wurde verwendet, um zu bestimmen, ob wiederholter Fixierungsstress die Kognition bei männlichen und weiblichen Sprague Dawley-Ratten beeinflusst. Eine geringere Anzahl von Versuchen oder Kriterien deutete auf eine bessere Leistung bei jeder Aufgabe hin. Nach akuter Fixierung absolvierten die Männchen die Aufgabe der Seitenumkehr in unsignifikant weniger Versuchen als nicht gestresste Kontrollmännchen.

Umgekehrt benötigten gestresste Weibchen eine größere Anzahl von Versuchen, um die Aufgabe zu erledigen. Die Gesamtzahl der Fehler, die für jede Aufmerksamkeitsaufgabe gemacht wurden, wird hier in Übereinstimmung mit der Anzahl der Versuche zum Kriterium angezeigt. Gestresste Männchen machten signifikant weniger Fehler als Kontrollmännchen bei der Seitwärtsumkehr-Aufgabe.

Gestresste Weibchen hingegen machten mehr Fehler. Darüber hinaus machten Frauen in der leichten Unterscheidungsaufgabe auch signifikant mehr Fehler. In einigen deuten diese Daten darauf hin, dass wiederholter Stress die kognitive Leistung bei Männern verbessert, während er die kognitive Leistung bei Frauen beeinträchtigt.

Die Gesamtfehler wurden weiter in perseverative oder regressive Fehler kategorisiert. Gestresste Männchen machten weniger beharrliche Fehler bei der Seitwärtsumkehraufgabe als Kontrollmännchen. Während gestresste Weibchen sowohl bei der Seitenumkehr als auch bei der leichten Unterscheidung eine größere Anzahl von Beharrungsfehlern machten als Kontrollweibchen.

Die Gehirnareale, die der Side-Reversal-Aufgabe zugrunde liegen, wurden untersucht, um festzustellen, ob sie ähnliche Geschlechtsunterschiede in der neuronalen Aktivität aufwiesen. Stress induzierte einen signifikanten Anstieg der neuronalen Aktivierung im orbitalen frontalen Kortex von Männern im Vergleich zu Kontrollen. Bei Frauen wurde jedoch das Gegenteil beobachtet.

Achten Sie beim Versuch dieses Protokolls darauf, welches Subjekt sich in welcher Aufgabe des Paradigmenwechsels befindet. Stellen Sie nach Abschluss dieser Aufgabe manuell sicher, dass sie mit den richtigen Einstellungen zur nächsten Aufgabe verschoben wird. Neben diesem Verfahren können die Experimentatoren weitere Verhaltensstudien über die Auswirkungen der Fixierung durchführen oder direkt zu Perfusions- und immunhistostisch-Techniken übergehen, um festzustellen, welche Gehirnregionen für den Strategiewechsel wichtig waren.

Diese Technik erhöht nicht nur die Effizienz und den Durchsatz des Paradigmas, sondern ermöglicht es uns auch, Arten von Fehlern, die von Probanden gemacht werden, in perseverative, regressive und zufällige Fehler zu unterscheiden.