Name: Un sistema totalmente automatizado Protocolo acondicionado Roedor de Sensorimotor Integración y control de los experimentos cognitivos (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2014-04-15T18:00:00.000+00:00
Duration: 9 min 43 s
Description: Aprende un protocolo automatizado de condicionamiento operante en roedores para estudiar la integración sensoriomotora y el control cognitivo. Este método utiliza señales auditivas y control temporal preciso para investigar los mecanismos neuronales de la memoria de trabajo y la toma de decisiones.

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Este trabajo fue apoyado por el NINDS subvención # NS054148.

Todos los procedimientos con animales fueron aprobados por el Cuidado de Animales y el empleo Comisión Institucional de la Universidad Estatal de Michigan (IACUC). 1. Configuración Experimental <ol><li> Utilice una caja de condicionamiento operante que consiste en una pared nosepoke de cinco orificios en un lado y un canal de suministro de alimentos en el lado opuesto. <ol><li> El centro del agujero nosepoke se considera como una &quot;fijación&quot; agujero y los otros cuatro orificios (dos en cada lado del orificio de fijación) se consideran agujeros objetivo del motor. Cada agujero está equipado con un LED de tres colores y un sistema emisor-detector de haz de infrarrojos que detecta cuando el animal entra y se retrae desde el orificio de fijación. </li><li> Utilice un generador de tonos programables para generar tonos de frecuencia individuales con una precisión de milisegundos y conectarlo a un altavoz montado dentro de la caja operante. Controlar el generador de tonos y nosepokes a través del sistema de seguimiento del comportamiento con el software adecuado. Utilice un hardware y softwson sistema que proporciona monitoreo escala de tiempo de milisegundos de eventos y el control de las señales y las respuestas conductuales. Nota: La amplitud de tono y las señales de ruido debe mantenerse alrededor de 60 ± 3 dB SPL. </li></ol></li></ol> 2. Habituación temprana <ol><li> Restringir el consumo de alimentos de la materia gradualmente hasta ~ 5 g por 100 g de peso normal del sujeto (por ejemplo, en el transcurso de 3 días). El sujeto debe mantener 85-90% de su peso ad libitum. </li><li> Habituar al sujeto a la manipulación por el experimentador y familiarizar al sujeto con el aparato de la primera días de iniciar el protocolo de privación de alimentos. Inicie el manejo del animal y lo coloca en el cuadro de condicionamiento operante mientras que proporciona bolitas de comida en el comedero de pellets para fomentar el tema de explorar la jaula y familiarizarse con la ubicación de entrega recompensa. </li></ol> 3. Sin perjuicio de Formación <ol><li> Indicaciones generales<ol><li> La tarea se sugiere aquí necesita una coordinación precisa entre la percepción de una señal auditiva, minimizando los movimientos durante el período de demora y ejecución del movimiento. </li><li> Poco a poco entrenar al paso paso a objeto de prepararlos para el comportamiento final deseado. </li><li> Asegúrese de que al final de cada etapa, el sujeto mantiene&gt; 75% el rendimiento de comportamiento durante al menos tres sesiones consecutivas antes de pasar a la siguiente etapa. </li><li> Una vez que se alcanza la etapa final, mantener el tema en el protocolo durante una semana para asegurar el rendimiento se mantiene en el nivel deseable. </li></ol></li><li> Inicio: Familiarizar al sujeto con los orificios nosepoke, puerto de la entrega de alimentos y la asociación entre los agujeros intermitentes y recompensa. <ol><li> Seleccione uno de los cuatro objetivos en un horario aleatorio. </li><li> Juega el cue Buscar (un ruido auditivo blanco) y mantener el LED en el interior del agujero intermitente (0,3 seg duración del pulso). </li><li> Establezca los software para recompensar el tema sobre las visitas al hoyo. </li><li> Tiempo de espera del juicio después de 30 segundos si el agujero no es visitada e iniciar un nuevo juicio. </li><li> No recompense a ninguna de las visitas a los agujeros incorrectos. </li></ol></li><li> Selección de destino: Sancionar visitas erróneas a los agujeros no seleccionados. <ol><li> Tras las visitas a los agujeros incorrectos, terminar el juicio seguido por 5 segundos de negro-out. Nota: Durante una época negro de salida, el LED de orificio de fijación se apaga en la jaula. Esto significa que el sujeto no puede iniciar un juicio y tiene que esperar hasta que el orificio de fijación LED comienza a parpadear. </li><li> Seleccione un nuevo agujero y empezar un nuevo juicio. </li></ol></li><li> Nosepoke: Capacitar al sujeto a hurgar en el interior del agujero de fijación para iniciar un juicio. <ol><li> Flash de un LED amarillo en el interior del agujero de fijación. </li><li> Al visitar el agujero de fijación reproducir inmediatamente el cue Go y comenzar un nuevo juicio. </li><li> Penalizar visitas incorrectas por 5 seg; De negro-out. </li></ol></li><li> Delay: Enseñar al sujeto para mantener la nariz en el interior del agujero de fijación por un período determinado de tiempo (período de demora) que se incrementa gradualmente a medida que progresa el entrenamiento. <ol><li> Espere a que el objeto de visitar el agujero de fijación. </li><li> Terminar el juicio si el sujeto se retrae dentro de los 500 ms. De lo contrario, jugar el cue Go. </li><li> Penalizar retracciones prematuros por un periodo negro de salida durante 7 s. </li><li> Premiar las visitas correctas mediante la entrega de una bolita de comida. </li></ol></li><li> Dos Cues (con luz): Aumentar y aleatoriamente la longitud del periodo de demora e introducir el taco instrucción auditiva. <ol><li> Aumentar la longitud del período de retardo a un promedio de 1,5 seg. </li><li> Seleccione un tiempo de longitud periodo aleatorio en cada ensayo basado en una densidad uniforme entre 1.3 a 1.8 seg. </li><li> Introducir la señal de instrucción como un tono auditivo sola frecuencia pulsada en tripletes, con una duración de pulso de 150 mseg yintervalo entre de 100 ms. <ol><li> Juega el cue instrucción inmediatamente después de que el sujeto entra en el agujero de fijación. </li><li> Asigne dos señales de instrucción a cada uno de los objetivos. </li><li> Utilice únicamente una señal asociada para cada objetivo en esta etapa. </li></ol></li><li> Deje que el sujeto utilice ambas señales auditivas y visuales para seleccionar el agujero blanco. </li></ol></li><li> Dos Cues (sin luz): entrenar a los sujetos a sólo utilizan señales auditivas. <ol><li> Apagar los LEDs parpadeantes dentro de los agujeros de destino para que el sujeto sólo utilizar claves de instrucciones auditivas. </li></ol></li><li> Cuatro Cues: Introducir las otras dos señales a la secuencia de las señales de instrucción presentados aleatoriamente y repetir secciones 3.5.3-3.6.1. </li></ol> 4. Análisis de los datos de comportamiento <ol><li> Porcentaje de éxito: definir la tasa de éxito como el porcentaje de visitas correctas a las metas, dividido por el número total de ensayos. <ol><li&gt; Medir la tasa de éxito en cada etapa de la formación. </li></ol></li><li> Tipos de errores: <ol><li> Retracción prematura: medir el porcentaje de ensayos oportuna debido a primeras retracciones del agujero de fijación. </li><li> Error Comisión: Calcular el porcentaje de ensayos fallidos cuando el sujeto visita un destino sin instrucción </li><li> Error Omisión: Calcular el porcentaje de errores cuando el sujeto no visita alguno de los blancos después de la iniciación del juicio. </li></ol></li><li> Las variables medidas: <ol><li> Tiempo de reacción (RT): Para cada ensayo, medir el retraso entre el inicio de la señal Go y la retracción tema desde el orificio de fijación. </li><li> Tiempo a Target (TT): Mide la duración entre la retracción tema desde el agujero de la fijación y de entrar en el agujero blanco. </li></ol></li></ol>

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</ol>

Los autores declaran no tener intereses financieros en competencia.

Las ratas han sido ampliamente utilizados en la investigación en neurociencias durante más de un siglo. Desde la introducción de Thorndike del concepto de la ley del efecto en los gatos 34, el condicionamiento operante ha sido el método estándar para probar diferentes aspectos del comportamiento animal. Muchos experimentos de neurociencia que implican la toma de decisiones y la preparación del motor incluyen un período de retraso entre las señales de instrucción y el intervalo de la acción. Es deseable reduci...

<html> El estudio de la relación entre la neurofisiología y la conducta es el objetivo final de la neurociencia de sistemas. Históricamente, ha habido un equilibrio entre la elección del modelo animal y de repertorio conductual 1-5. Mientras que los organismos simples como babosas de mar 6 o 7 calamares se han utilizado ampliamente para estudiar las propiedades de los canales de iones sola, las neuronas y los circuitos neurales simples, se necesitan las especies de orden superior para estudiar funciones más complejas tales como la navegación espacial, de toma de decisiones 8-11 y cognitiva controlar 12-14. A pesar de ser un modelo animal estándar para el consumo humano como el comportamiento, el uso de primates no humanos solicita consideraciones de costo y éticos que se opone a su uso en una amplia gama de experimentos en un solo establecimiento de 15-18 laboratorio. Modelos animales más simples, tales como roedores son generalmente preferidos 19, siempre que tengan sustratos neurales que subyacen a los comportamientos similares de interés. &quot;&gt; Hay amplia evidencia que sugiere que los roedores comparten estructuras corticales y subcorticales similares a los encontrados en los primates 20-22. Los roedores también son conocidos por integrar la información a través de múltiples modalidades sensoriales para guiar su acción 23 a 25, por ejemplo, mediante la coordinación de bate y olfateando durante la conducta exploratoria 26 o mediante la integración de eventos auditivos y visuales / olfativos 25,27. Aquí se describe un marco para el condicionamiento operante de roedores utilizados para probar las tareas cognitivas 28-32. En este marco, se pidió a los sujetos a fijar la vista en el interior de un agujero nosepoke y mantener su hocico dentro del agujero hasta la presentación de un taco de marcha. La tarea de comportamiento es un diseño nosepoke cinco hoyos que se utiliza convencionalmente para estudios de tarea de tiempo de reacción en serie 5-elección. Durante el período de retardo, una serie de señales de instrucción se presenta para orientar el objeto de realizar una acción. Este marco se puede modificar fácilmente para adaptarsese necesita una amplia gama de experimentos en los que la formación de la materia para minimizar su movimiento abierta durante un breve intervalo. Esto permite estudiar el grado en que la actividad Rematar de las neuronas individuales se ve afectada por señales específicas durante este intervalo. El protocolo se puede reducir al mínimo el tiempo de entrenamiento y puede reducir a través de La variabilidad de aprendizaje. Un diagrama de flujo esquemático de la tarea se muestra en la Figura 1.

<table><tbody><tr><td>Llave de nariz de 5 agujeros con 3 Stim Cue Light Rat Cage</td><td>Coulbourn</td><td>H21-06M/R</td><td></td></tr><tr><td>Jaula de prueba</td><td>Coulbourn</td><td>H10-11R-TC</td><td>&nbsp;</td></tr><tr><td>Software de estado gráfico</td><td>Coulbourn</td><td></td><td>&nbsp;</td></tr><tr><td>Generador de tono/ruido programable</td><td>Coulbourn</td><td>A12-33</td><td>&nbsp;</td></tr><tr><td>Pellets de precisión sin polvo</td><td>Bio-Serv</td><td>F0165</td><td></td></tr><tr><td>Módulo de altavoz</td><td>Coulbourn</td><td>H12-01R</td><td>&nbsp;</td></tr></tbody></table>

un sistema totalmente automatizado protocolo acondicionado roedor de sensorimotor integración y control de los experimentos cognitivos

A Fully Automated Rodent Conditioning Protocol for Sensorimotor Integration and Cognitive Control Experiments

Los roedores se han utilizado tradicionalmente como un modelo animal estándar en experimentos de laboratorio con una gran variedad de tareas sensoriales, cognitivas y motoras. Funciones cognitivas superiores que requieren un control preciso sobre las respuestas sensoriomotoras, como la toma de decisiones y la modulación atencional, sin embargo, suelen ser evaluados en los primates no humanos. A pesar de la riqueza de la conducta de los primates que permite múltiples variantes de estas funciones para ser estudiados, el modelo de roedores sigue siendo una alternativa atractiva y rentable para los modelos de primates. Además, la capacidad de automatizar completamente el condicionamiento operante en roedores añade ventajas únicas sobre la formación mano de obra intensiva de los primates no humanos, mientras que el estudio de una amplia gama de estas funciones complejas. Aquí, presentamos un protocolo para operantemente acondicionado ratas en la realización de tareas de memoria de trabajo. Durante épocas críticos de la tarea, el protocolo garantiza que el movimiento explícito del animal se minimiza por requiring que el animal &#39;Fixate&#39; hasta que se entrega una señal Go, similar al diseño experimental de primates no humanos. Un sencillo de dos alternativas tarea de elección forzada se implementa para demostrar el rendimiento. Se discute la aplicación de este paradigma para otras tareas.

El marco propuesto permite la formación de la materia en una serie de tareas cognitivas. Aquí hemos implementado una tarea demora instruido diseñado para investigar los mecanismos de acciones dirigidas a un objetivo en la corteza prefrontal de los roedores. Figura 1 muestra un diagrama de flujo del diseño experimental. Para asegurarse de que el sujeto entiende la exigencia de tareas a cada paso, las medidas de desempeño deben ser evaluados continuamente. Figura 2</st...

Se propone un protocolo totalmente automatizado para roedores condicionamiento operante. El protocolo se basa en el control temporal preciso de eventos conductuales para investigar el grado en que las influencias de este control de la actividad neural subyacente de integración sensoriomotora y control cognitivo experimentos.

Un sistema totalmente automatizado Protocolo acondicionado Roedor de Sensorimotor Integración y control de los experimentos cognitivos

Rodents have been traditionally used as a standard animal model in laboratory experiments involving a myriad of sensory, cognitive, and motor tasks. ...

El objetivo general del siguiente experimento consiste en presentar un marco conductual automatizado para el condicionamiento operante de roedores, destinado a evaluar tareas cognitivas complejas. La tarea conductual es un diseño de cinco orificios para introducir el hocico, que se utiliza convencionalmente en estudios de la tarea de tiempo de reacción seriada de cinco opciones. Los sujetos deben mantener su hocico dentro de un orificio de fijación hasta la presentación de una señal de inicio tras un breve período de retardo.Se presenta una cola de instrucciones auditivas durante el episodio de fijación para guiar al sujeto a elegir un blanco motor futuro para recibir una recompensa. El uso de una cola auditiva permite transiciones bien definidas entre diferentes episodios de la tarea y posibilita estudiar múltiples aspectos del comportamiento, así como los mecanismos neuronales de la memoria de trabajo, la toma de decisiones y la planificación motora. La ventaja principal de esta técnica frente a métodos existentes, como los experimentos de navegación en laberintos, es que se minimiza el comportamiento motor manifiesto, que podría verse confundido por variaciones sistemáticas en l

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Investigación

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Behavior

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En este informe, presentamos un sistema totalmente automatizado y altamente versátil capaz de probar simultáneamente múltiples comportamientos cognitivos y el registro de las actividades neuronales de los roedores.

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En este video, realizamos la prueba de la varilla giratoria acelerada o rotarod para evaluar la coordinación motora y el aprendizaje en sujetos con ratón.

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Automatizado, cuantitativa Cognitiva / Screening de comportamiento de los ratones: Para Genética, Farmacología, Animal Cognition and Instruction Pregrado

Se describen los protocolos para la formación de las ratas para registros electrofisiológicos crónicas en tareas cognitivas totalmente automatizados en una proyección del suelo Maze.

Tareas Cognitivas Visuales automatizadas para grabación Neural actividad utilizando una proyección del suelo Maze

La capacidad de evaluar las funciones ejecutivas, como la flexibilidad conductual en ratas, es útil para investigar la neurobiología de la cognición tanto en animales intactos como en modelos de enfermedades. Aquí describimos las tareas automatizadas para evaluar el cambio de estrategia y el aprendizaje de reversión, que son particularmente sensibles a las interrupciones en las redes corticales prefrontales.

Procedimientos operantes para la evaluación de la flexibilidad conductual en ratas

Las anormalidades cognitivas atencionales que cambian de conjunto son una característica central de muchas enfermedades psiquiátricas. Aquí, presentamos el desarrollo de un nuevo sistema automático para el estudio efectivo de las habilidades de cambio de configuración atencional, las funciones ejecutivas y otras habilidades cognitivas en ratones con alta validez traslacional para estudios en humanos.

Una operante intra / extra-dimensional Conjunto de cambio de tareas para ratones

Este artículo presenta un aparato automatizado de T-laberinto que hemos inventado, y un protocolo basado en este aparato para el análisis basado en el retraso de la toma de decisiones y decisiones basadas en el esfuerzo en roedores de movimiento libres.

Un T-laberinto automatizado basado en aparato y protocolo para el análisis de decisiones basado en el retraso y el esfuerzo en roedores en movimiento gratis

Un análisis de costo-beneficio es un enfoque de balanza que el cerebro lleva a cabo durante el curso de la toma de decisiones. Aquí, proponemos un protocolo para entrenar a las ratas en un paradigma de toma de decisiones basado en la operante en ratas elegir recompensas más altas a costa de esperar 15 s para recibirlos.

Operante protocolos para evaluar el análisis de costo-beneficio en decisiones reforzadas por roedores

Presentamos tres protocolos que evalúan diferentes formas de la impulsividad en las ratas y otros pequeños mamíferos. Procedimientos de Elección intertemporal evaluación la tendencia a descontar el valor de los resultados de retraso. Refuerzo diferencial de tasas bajas y característica negativa discriminación evaluar capacidad de inhibición de la respuesta con y sin castigo por respuestas inadecuadas, respectivamente.

Tres procedimientos de laboratorio para la evaluación de diversas manifestaciones de la impulsividad en las ratas

Hemos desarrollado una plataforma única para rastrear el comportamiento animal durante dos tareas de aprendizaje asociativo dependientes de la fibra de escalada. El diseño de bajo costo permite la integración con experimentos optogenéticos o de imágenes dirigidos a la actividad cerebelosa asociada a la fibra de escalada.

Una plataforma flexible para monitorear el aprendizaje asociativo sensorial dependiente del cerebelo

En este artículo se presenta un protocolo que permite una evaluación no invasiva y automatizada del rendimiento de la motricidad fina, así como el aprendizaje motor adaptativo y asociativo ante retos, utilizando un dispositivo denominado Escalera Erasmus. La dificultad de la tarea se puede ajustar para detectar el deterioro motor que va desde grados mayores hasta sutiles.

Monitorización del aprendizaje motor fino y asociativo en ratones mediante la escalera Erasmus

Aprende un protocolo automatizado de condicionamiento operante en roedores para estudiar la integración sensoriomotora y el control cognitivo. Este método utiliza señales auditivas y control temporal preciso para investigar los mecanismos neuronales de la memoria de trabajo y la toma de decisiones.

Un sistema totalmente automatizado Protocolo acondicionado Roedor de Sensorimotor Integración y control de los experimentos cognitivos (Video) | JoVE Journal

Un sistema totalmente automatizado Protocolo acondicionado Roedor de Sensorimotor Integración y control de los experimentos cognitivos

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