Nuevas variaciones de Estrategia Conjunto de desplazamiento de la Rata

Resumen

Set-desplazamiento, una forma de flexibilidad de comportamiento, requiere un cambio atencional de una dimensión de estímulo a otro. Hemos ampliado establece que cambia de un roedor establecida ^la tarea ^1, exigiendo atención a diferentes estímulos según el contexto. La tarea se combinó con lesiones específicas para identificar subtipos neuronales que subyacen a un cambio exitoso.

Resumen

flexibilidad de comportamiento es crucial para la supervivencia en entornos cambiantes. En sentido amplio, la flexibilidad de comportamiento requiere un cambio de la estrategia de comportamiento basados ​​en un cambio en el gobierno de reglas. Se describe una estrategia establecida de cambio de tarea que requiere un cambio atencional de una dimensión de estímulo a otro. El paradigma se utiliza a menudo para probar la flexibilidad cognitiva en los primates. Sin embargo, la versión de roedores no ha sido tan ampliamente desarrollado. Recientemente hemos ampliado una tarea conjunto cambiante establecido en la rata ¹ al exigir la atención a estímulos diferentes según el contexto. Todas las condiciones experimentales requieren animales que elegir ya sea a la izquierda o la palanca derecha. Inicialmente, todos los animales tuvieron que elegir sobre la base de la ubicación de la palanca. Posteriormente, un cambio en la regla ha producido, lo que requiere un cambio en el conjunto de regla basada en la localización a una regla en la que la palanca correcta se indica mediante una señal de luz. Se comparó el rendimiento en three diferentes versiones de la tarea, en la que el estímulo de luz era ya sea novela, previamente relevante, o previamente irrelevante. Se encontró que las lesiones neuroquímicos específicos afectada selectivamente la capacidad de hacer determinados tipos de cambio de conjunto, medido por el rendimiento en las diferentes versiones de la tarea.

Introducción

flexibilidad de comportamiento es un requisito clave para la supervivencia en un mundo cambiante. Uno de los paradigmas de comportamiento establecidas para las pruebas de esta habilidad es puesta cambiante, en el que un desplazamiento de la atención de una dimensión a otra estímulo es necesario para cambiar las estrategias de acción después de un cambio en la regla. Varias regiones del cerebro tales como la corteza prefrontal y el cuerpo estriado están implicados en conjunto de desplazamiento de ^{2, 3, 4, 5.} Mecanismos neurales para esta función se han investigado través de varias especies, incluyendo seres humanos, monos ^{5 6} y las ratas ^{1, 7, 8, 9.} Sin embargo, las versiones de rata de tareas de ajuste desplazamiento no han sido tan ampliamente desarrollado. La relación coste-eficacia de las ratas, su adecuada tamaño para la cirugía estereotáxica, y la disponibilidad de métodos genéticos recientemente desarrollados ^10, motivan un mayor desarrollo de los paradigmas de ajuste de desplazamiento para el uso en ratas.

Un paradigma configuración habitual de desplazamiento para las ratas requiere un cambio de comportamiento entre dos estrategias: por ejemplo, una estrategia de respuesta y una estrategia visual-cue. Las ratas inicialmente tienen que elegir una de las dos opciones disponibles (tales como palancas izquierda o derecha en una versión automatizada operante ¹ o los brazos de izquierda o derecha en una versión laberinto en T ^{7, 8, 9, 11).} Después de un cambio de conjunto, tienen que pasar a utilizar una estrategia visual-cue, tales como una señal de luz que indica el lado correcto. En las tareas de ajuste de desplazamiento convencionales, es necesario cambiar la atención de una dimensión de estímulo a otra dimensión que previamente había sido irrelevante.

ontenido "> Además de cambiar a una dimensión que anteriormente había sido irrelevante, también existe la posibilidad lógica de que un estímulo antes era relevante, o que no tenía anteriormente y ahora situaciones de la vida real novela. en la naturaleza pueden implicar la atención sobre una novela, o en el pasado cue relevante, pero no es crucial. por lo tanto, se consideró que estos subtipos de establecer turnos, en una nueva variación de roedor set-Shifting basado en un conjunto de tareas de desplazamiento automatizado previamente establecida ^1.

Recientemente hemos demostrado el uso de la nueva versión de los paradigmas de ajuste de desplazamiento en un experimento para determinar el efecto de las lesiones neuroquímicamente específicas del cuerpo estriado ^12. En nuestro estudio anterior, nos centramos en las interneuronas colinérgicas que liberan acetilcolina (ACh) del estriado ventral dorsomedial o desde la ACh y esas subregiones se han implicado en la flexibilidad conductual. Todas las condiciones experimentales exigieron los mismos bu cambio estratégicot cada uno diferentes tipos de cambio atencional involucradas: a una novela, previamente relevante o previamente señal irrelevante. Se describen procedimientos detallados de los paradigmas, y poner de relieve los resultados representativos que sugieren que los sistemas colinérgicos del cuerpo estriado desempeñan un papel fundamental en la puesta a punto de cambio, que es disociable entre las diferentes subregiones del cuerpo estriado en función de los contextos de comportamiento ^12.

Protocolo

Todos los procedimientos para el uso de animales fueron aprobados por el Cuidado de Animales y el empleo en el Instituto de Okinawa de Ciencia y Tecnología.

1. Los animales

1. Obtener ratas macho Long-Evans (250-300 g a la llegada).
2. A su llegada, la casa de un grupo de dos o tres ratas juntos por una semana y luego separarlos en jaulas individuales. Tenga en cuenta que este diseño experimental implica la restricción alimenticia y necesita mantener un animal en cada jaula para controlar la comida cantidad consumida.
3. Proporcionar a todos los animales con comida y agua ad libitum, y alojarlos en condiciones estándar (12 horas / 12 horas de luz / oscuridad ciclo, a 23 ° C).
4. 5 días antes del comienzo de los experimentos de comportamiento, los alimentos restringir los animales en aproximadamente 85% de su peso medio con libre acceso al agua a lo largo de los experimentos.
5. Manipular los animales durante 5 minutos al día durante un mínimo de 5 días antes del comienzo de los experimentos con el fin de familiarizar a los tdobladillo con un experimentador.

2. Hardware y software para pruebas de comportamiento y análisis

1. Hardware
   1. Utilice una cámara operante equipado con una caja de atenuación del sonido.
   2. La cámara se incorpora con varios archivos adjuntos adicionales: dos palancas de receptáculo en el panel frontal, dos pistas de luz justo por encima de las palancas, una mancha revista con un sensor para la detección de la entrada de la cabeza entre las dos palancas, un dispensador de comida, un generador de tonos puros y una luz de la casa en el panel posterior.
2. Software
   1. Control de todos los eventos de comportamiento bajo un código programado escrito por el software Trans IV. Utilizar el software de PC Med-IV para señalizar y detectar todos los eventos de comportamiento durante el entrenamiento y una prueba.
   2. Utilice Trans IV para escribir código para las pruebas de comportamiento. Abrir un nuevo archivo para escritura.
   3. Una vez que el programa está escrito, traducir y compilarlo dentro del software. Modificar el código si los errores sondetectado y vuelva a intentarlo.
   4. Tras la depuración con éxito de un programa, compruebe si el código de usuario funciona correctamente mediante la realización de un ensayo de gestión antes del inicio real de los experimentos.
   5. El uso de MED-IV PC, ejecutar experimentos de comportamiento. Abra el software, haga clic en "sesión abierta" y asignar un único programa para cada caja.
   6. Después de que todos los programas han sido debidamente asignado a cada cuadro, enviar señales necesarias para iniciar los experimentos.
   7. Después de la finalización de la tarea, guardar los datos como hacer clic en "Guardar Datos" o código de escritura para guardar automáticamente los datos (para más detalles, consulte el manual del programador para MED-PC IV).
   8. Una vez que los datos se exportan a una carpeta designada, cambiar el nombre de los datos como fecha de adquisición y los números de identificación de los animales para su uso posterior. Los datos recogidos se importa en Matlab para el análisis de comportamiento se describen a continuación (Protocolo, 3.7).

3. Formación del comportamiento y pruebas

1. La habituación y la formación Magazine.
   1. Presentar ninguna palancas a los animales durante esas fases.
   2. Durante la fase de habituación, colocar los animales en una cámara operante durante 20 minutos al día. El mismo día, dar 10 bolitas de sacarosa (45 mg) a los animales en sus jaulas, que los familiaricen con la sacarosa recompensa.
   3. A continuación, comenzar el entrenamiento revista. Coloque los animales en la cámara y dar 20 gránulos de sacarosa (1 de pellets por un minuto) a los animales, proporcionando una oportunidad para aprender la ubicación de la bandeja de alimentación y la adquisición de los pellets.
      NOTA: Estas fases pueden ser omitidos debido a la posible confusión de los animales en la obtención de una pastilla sin una respuesta operante, a pesar de que ellos adoptadas para hacer que los animales familiarizados con una cámara y comiendo de una bandeja de comida.
2. Programa de reforzamiento continuo
   1. Entrenar a los animales en un programa de reforzamiento continuo de obtener una recompensa presionando una palanca. Una sesión de esta formación dura hasta 60 gránulos han de abejasn recibida (60 prensas de palanca) o haya transcurrido 40 min.
   2. Presentar bien la palanca izquierda o hacia la derecha a lo largo de la primera mitad de una sesión (hasta que se obtienen gránulos 30), seguido de la presentación de la palanca opuesto durante el segundo medio. El orden se alterna sobre una base diaria.
   3. Continuar con este programa de refuerzo hasta que los animales han obtenido con éxito 60 recompensas durante al menos 2 días consecutivos. Tenga en cuenta que puede haber una gran variabilidad entre los animales de la rapidez con que hacen la primera palanca de prensa y esto puede afectar el progreso de refuerzo. En este caso, poner unas bolitas de sacarosa en una palanca presentado para motivarles a acercarse hacia la palanca cuando no hay respuesta se ha hecho más de la primera sesión.
      NOTA: Una posible alternativa es poner gránulos de sacarosa cuando la palanca se presenta primero a los animales con el fin de hacer que la finalización de esta fase más rápido.
3. Calendario para un ensayo en el entrenamiento palanca de prensa y las pruebas.
   1. Iniciar un único ensayo con un tono de 3 segundos (s).
   2. 2 segundos después de la terminación de tono, presentan dos palancas y permiten a los animales, pulse cualquiera de las palancas dentro de 10 seg. En caso de que este no es efectivo dentro de los 10 s, retraiga las dos palancas y contar este ensayo como un ensayo omisión.
   3. En el caso de la formación de prensa de palanca, presente sólo una única palanca de cada lado.
   4. En la mayoría de condiciones experimentales, hubo un estímulo de luz por encima de una de las palancas. Girar la señal de luz sobre inmediatamente después del tono cesa y se apagará cuando los animales no se habían hecho una respuesta o en 10 segundos después de la inserción de palanca cuando se ha realizado ninguna respuesta.
   5. Establecer intervalos entre los ensayos a los 20 y 30 segundos.
4. Formación palanca de prensa
   1. En esta fase de entrenamiento, presentar ninguna luz a los animales.
   2. Entrenar a los animales que estén recibiendo formación palanca de prensa durante 5-8 sesiones con el mismo horario para un juicio como sesiones de prueba se describe a continuación.
   3. en THes la formación, la palanca de la izquierda o la derecha de manera aleatoria, y la palanca tiene que ser presionado dentro de 10 segundos después de que se presentó la palanca o el juicio se cuenta como una omisión sin una respuesta. Una sesión de entrenamiento para la palanca de presión compuesto por 80 ensayos.
   4. Una vez que los animales han anotado menos de 10% de las omisiones de los 80 ensayos, moverlos a la siguiente prueba de lado a sesgo.
5. Lado de prueba de polarización
   1. Realizar una prueba de sesgo lateral para determinar la preferencia del animal para cualquiera de las palancas izquierda o hacia la derecha ^1. Un ensayo implica dos prensas de palanca en ambos lados.
   2. Colocar los animales en una cámara operante y les permiten elegir cualquiera de las palancas. En el siguiente intento, los animales tienen que seleccionar la palanca opuesto con el fin de obtener una recompensa. Si el segundo intento de los animales está en el mismo lado de la primera respuesta, dará ninguna recompensa y continuar el proceso hasta que se haga una respuesta en el lado opuesto.
   3. Llevar a cabo un total de 7 pruebaspara determinar la preferencia del lado del animal.
6. Pruebas.
   1. Una sesión diaria consiste en 80 ensayos.
   2. Preparar tres condiciones diferentes para los procedimientos de ajuste de desplazamiento, como se muestra en la Figura 1.
   3. Todas las tres condiciones requieren animales para parecida cambiar las estrategias de comportamiento a partir de la elección de una palanca que es consistentemente en el mismo lado (Fase 1, estrategia de respuesta) a raíz de una señal de luz que indica un lado correcto (Fase 2, la estrategia señal visual).
   4. Comience con el aprendizaje inicial de una estrategia de respuesta (fase 1) durante 4 sesiones, en las que los animales tienen que presionar una palanca basado en la ubicación de las palancas. En esta fase, establecer el lado correcto de la palanca opuesta a su preferencia sobre la base de una prueba de sesgo lateral preliminar como se ha mencionado anteriormente.
   5. A continuación, iniciar el aprendizaje señal visual (Fase 2) durante 10 sesiones. Una señal de luz iluminada por encima de cualquiera de las palancas indica una palanca correcta. En este desplazamiento de fase, tres diferentes patrones de turnos de atención se pueden comparar entre tres condiciones experimentales, como se describe a continuación (3.3.6-3.3.8).
   6. En situación de conexión por desplazamiento 1 (Figura 1A), no dan ninguna luz en la fase 1, pero una señal luminosa indica el lado correcto en la fase 2. En la condición 1, por lo tanto, los animales necesitan para asistir a un estímulo nuevo.
   7. En situación de conexión por desplazamiento 2 (Figura 1B), presentar un taco de luz por encima de la palanca correcta en la fase 1, y de nuevo en la fase 2. En esta condición, la señal de luz había sido relevante, pero no necesariamente se requiere para hacer una elección en la fase 1. Así, los animales tienen que asistir a una señal previamente relevante.
   8. En situación de conexión por desplazamiento 3 (Figura 1C), encender una señal de luz al azar por encima de cualquiera de las palancas izquierda o hacia la derecha en la fase 1. Por lo tanto, tiene que ser ignorado. En la fase 2 animales están obligados a prestar atención al estímulo luminoso que ha sido previamente irrelevante.
7. El análisis del comportamiento.
   1. A lo largo de las sesiones, medir el porcentaje de respuestas correctas en una base diaria, con exclusión de los ensayos de omisión.
   2. Contar errores acumulados durante 10 sesiones de aprendizaje señal visual y clasificarlos en perseverativo, errores regresivos o nunca reforzados como se describe en un estudio previo ^1. Allí, un análisis detallado de los tipos de error sugiere funciones separadas en la configuración de cambio.
   3. Definir los errores de perseveración como respuestas incorrectas a la palanca previamente correcta mientras que el rendimiento del animal estaba todavía por debajo del nivel de azar ^{4, 6, 13, 14, 15.} Criterios similares se han utilizado en estudios anteriores ^{1, 3, 7, 11.}
   4. Sobre la base de una forma de principios, determinar el criteriopara separar entre perseverante y errores regresivos como el punto en el que el animal anotó la primera menos de 8 de cada 10 respuestas incorrectas (probabilidad de cometer errores 8/10 = 0,054 o más, basado en la distribución binomial acumulativa) en una ventana móvil de 10 ensayos .
   5. Con el fin de encontrar este punto, comenzar a calcular una media móvil de la ventana 10 de prueba de ensayo 1 ^st y luego avanzar por un ensayo a la vez hasta se miden <8/10 errores. Llevar a cabo este análisis en todos los ensayos en los que una señal de luz se ilumina por encima de la palanca previamente incorrecta durante estrategia señal visual.
   6. Definir todos los errores cometidos posteriores después de este punto como errores regresivos.
   7. Durante el aprendizaje señal visual, contar los errores no reforzados cuando los animales respondieron a una palanca previamente incorrecta en el que no se ilumina la señal de luz. Dividirlos en una porción temprana o tardía basado en la fase de aprendizaje; los errores cometidos en la primera mitad de 10 sesiones (sessión 1-5) se consideran principios y los de la segunda mitad (6-10 sesiones) son considerados como las tardías.

Resultados

Se utilizó la estrategia de puesta a cambio de tareas se ha descrito anteriormente para investigar el papel de las interneuronas colinérgicas en flexibilidad de comportamiento. Se comparó el efecto sobre la tarea de una lesión selectiva inmunotoxina inducida de las interneuronas colinérgicas en dorsomedial (DMS), el cuerpo estriado ventral (VS) y el control de solución salina inyectada. Todos los animales tuvieron que pasar de la elección de una palanca basado en el lado (izquierdo o derecho), para la elección de la bas...

Discusión

Hemos desarrollado nuevas variaciones sobre el paradigma conjunto de desplazamiento conocido para su uso en las ratas. El uso de estos paradigmas, se encontraron lesiones colinérgicas del cuerpo estriado a poner en peligro la configuración de desplazamiento, lo que sugiere un papel específico de las interneuronas colinérgicas estriatales en la configuración cambiante: supresión de una vieja regla y la facilitación de la exploración de una nueva regla. Los efectos fueron diferentes entre cuerpo estriado dorsomedial...

Materiales

Lista de materiales utilizados en este artículo

Nombre	Empresa	Número de catálogo	Comentarios
Cámara de prueba modular estándar	Med Associates	ENV-008
Palanca de respuesta retráctil de perfil bajo	ENV-112CM		de
estímulo para Rat	Med Associates	ENV-221M
Receptáculo de doble pellet/balde conmutable para ratas	Med Associates	ENV-202RM-S
Detector de entrada de cabeza para receptáculos de ratas	Med Associates	ENV-254-CB
Dispensador Modular de Pellets; 45 mg para Ratas	Med Associates	ENV-203M-45
Módulo Sonalert para Rat	Med Associates	ENV-223AM	4.5 kHz disponible (ENV-223HAM)
Luz de casa para cámaras de ratas	Med Associates	ENV-215M
Módulo de interfaz SmartCtrl, 8 entradas/16 salidas	Med Associates	DIG-716B
Panel de conexión SmartCtrl, 8 entradas/16 salidas	Med Associates	SG-716B
45 mg Tableta-Ponche de Frutas	TestDiet		1811255 Varios sabores disponibles