El Grupo atencional Set Shifting: una medida de la flexibilidad cognitiva en ratones

El objetivo de este protocolo es llevar a cabo un ensayo de comportamiento tales como el conjunto de atención el cambio de tareas (AST) para evaluar la flexibilidad cognitiva corteza prefrontal mediada en ratones.

El objetivo general de este procedimiento es medir la flexibilidad cognitiva mediada por la corteza prefrontal en un modelo de ratón. Esto se logra enseñando primero a un ratón de prueba a cavar una pequeña olla para recuperar una recompensa de comida en el segundo paso. La recompensa de comida enterrada se asocia con una cola contextual específica, de modo que el ratón puede localizar y recuperar correctamente la recompensa en ocho intentos consecutivos sin errores.

A continuación, a través de una serie de cambios en el emparejamiento de recompensas de cola dentro de la dimensión relevante. El ratón aprende a prestar atención a la dimensión relevante de la cola mientras ignora la dimensión irrelevante para localizar y recuperar la recompensa. En el paso final, el emparejamiento de recompensas de la cola se cambia para que la dimensión que antes era irrelevante ahora sea relevante para facilitar la localización y recuperación exitosas de la recompensa.

En última instancia, un aumento en el número medio de ensayos para alcanzar el criterio entre los grupos experimentales en las etapas de reversión se interpreta como inflexibilidad cognitiva. Aunque este método puede proporcionar información sobre la neurociencia básica de la función cognitiva mediada por la corteza prefrontal, también se puede aplicar a muchos otros sistemas modelo, como los modelos transgénicos o de enfermedades crónicas, con el beneficio de una excelente validez traslacional. Por lo general, los individuos nuevos en este método tendrán dificultades porque los ratones no han sido adecuadamente habituados o entrenados antes del inicio de las pruebas.

La demostración del procedimiento estará a cargo de Jillian Heisler, una recién graduada de doctorado de mi laboratorio, asistida por Lainey Ritas y Juan Morales, ambos asistentes de investigación en el laboratorio antes de comenzar. La restricción de alimentos manipula cada ratón de dos a tres minutos al día durante ocho días para reducir el estrés asociado con la manipulación durante las pruebas. Si varios experimentadores van a participar en las pruebas de un conjunto de ratones, asegúrese de que cada experimentador participe en el proceso de manipulación.

Pesar y registrar los pesos corporales de cada animal para cada día de manejo. Luego, a partir de cuatro días antes del inicio de la aclimatación, coloque dos moldes en la parte delantera de cada jaula doméstica para permitir que los ratones se aclimaten a las macetas de prueba. Agregue dos gramos de alimento y una pieza de recompensa de alimento en los moldes cada día durante cuatro días para mantener a los ratones entre el 80 y el 85% de su peso corporal libre de alimentación.

Luego, el día antes del procedimiento de aclimatación, cambie la ropa de cama de la jaula doméstica dos días antes del inicio del entrenamiento y durante el ciclo de oscuridad bajo luz roja, extienda una pequeña cantidad de ropa de cama sucia de la jaula doméstica por toda la cámara para introducir un olor familiar y reducir el estrés de estar en un entorno nuevo. Coloque un molde limpio con agua en el área de espera de la cámara y los dos moldes que se han utilizado para la restricción de alimentos en el área de prueba con aproximadamente 20 miligramos de recompensa de alimentos en cada recipiente. A continuación, transfiera el ratón a la zona de espera y retire la puerta de inicio.

Permita que el ratón explore la cámara durante una hora. Agregar continuamente trozos de cereal a los moldes vacíos para alentar a los ratones a explorar con frecuencia el área de prueba y las macetas. Tenga cuidado de que el ratón también pueda ver al experimentador durante todo el período de aclimatación, de modo que la presencia del experimentador no sea un factor estresante adicional.

Durante las pruebas. Comience el entrenamiento el día 15 colocando el mouse en la sala de espera. A continuación, coloque los moldes vacíos, cada uno con una recompensa de comida, en la zona de prueba y levante la puerta de salida.

Permita que el ratón recupere ambas recompensas de comida después de repetir esta recuperación de recompensa de comida varias veces. Agregue gradualmente ropa de cama de jaula limpia a las macetas en cada prueba subsiguiente. Continuando permitiendo que el ratón recupere la recompensa de comida de cada bote antes de finalizar la prueba.

Una vez que el ratón haya recuperado la recompensa de comida de cada bote, continúe con la siguiente prueba. Si el ratón no hace intentos de cavar, una vez que la recompensa de comida esté parcialmente cubierta, se le puede proporcionar. Continúe agregando ropa de cama después de cada prueba hasta que la recompensa de comida esté completamente cubierta y el ratón demuestre de manera confiable la capacidad de cavar en una olla llena.

Para encontrar la recompensa de comida en el momento de la manipulación en el día de la prueba, dele a cada ratón una recompensa de comida para evitar la falta de concentración durante la prueba debido al hambre. En la etapa de discriminación de símbolos, solo está presente una dimensión Q. El ejemplo aquí es un sustrato de excavación, cubra completamente la recompensa de comida con medios y espolvoree polvo de cereal sobre todas las macetas.

Tenga en cuenta que cuando el olor es la dimensión Q relevante, el lecho de aserrín es el sustrato de excavación en ambas macetas. A continuación, coloque un ratón en la zona de espera con la puerta de salida cerrada y las macetas a ambos lados de la cámara de pruebas. Ahora retire la puerta e inicie el temporizador para comenzar la prueba.

Permitir que el ratón dure tres minutos por intento de hacer una elección, registre si se ha hecho un intento correcto o incorrecto de excavar o elegir, y el tiempo hasta que el ratón hizo la elección para cada intento. Si un ratón no ha hecho una elección en tres minutos, registre esta elección como incorrecta también. Una vez que se haya hecho una elección para cualquiera de las macetas, retire la maceta que no se eligió de la cámara de prueba.

Si se hace sentir una elección correcta, en este ejemplo, permita que el mouse termine la recompensa de comida. Si se hace una elección incorrecta en papel, en este ejemplo, permita que el ratón explore la olla para mostrar que no hay recompensa de comida por esa elección. Independientemente de la elección.

Al final de cada prueba, vuelva a colocar el mouse en la sala de espera y vuelva a colocar la puerta de inicio. Luego, en ensayos subsiguientes, usando medios emparejados y sentido común como se muestra en la tabla, use fórceps para colocar un trozo de comida en la olla que indique una elección correcta siguiendo el mismo procedimiento que se acaba de demostrar. Como nota, asegúrese de enviar POTS con mucha anticipación para que el fuerte olor inicial se disipe antes de la prueba. Ensayo.

En este gráfico, se muestra el número promedio de ensayos que cumplen el criterio en cada etapa en ratones C 57 black six J no tratados. Se muestra el uso de la tarea de cambio de conjunto atencional o un ST. Las diferencias en la etapa de discriminación simple se reflejan en un mayor número de ensayos para cumplir con el criterio cuando el olor es una cola relevante.

Como se ilustra aquí, la normalización de los datos de rendimiento reduce la variabilidad asociada con el aprendizaje de la cola inicialmente relevante y mejora la visualización del rendimiento mejorado en las siguientes etapas de cambio interdimensional. Un aumento significativo en los ensayos necesarios para cumplir con el criterio durante el cambio extradimensional en relación con el cambio interdimensional anterior es una medida de control importante de la validez de la prueba. Antes de la etapa de cambio extradimensional, los ratones aprendieron a prestar atención a una sola dimensión Q relevante para localizar la recompensa.

Curiosamente, el análisis de los cambios intra y extradimensionales dentro de los datos brutos revela un aumento significativo en el número de ensayos necesarios para alcanzar el criterio entre los segundos cambios intra y extra dimensionales. Además, se observó un cambio intradimensional significativo entre el segundo y el tercer cambio interdimensional en comparación con el cambio extradimensional cuando los datos se normalizaron al rendimiento en la etapa de discriminación simple Una vez dominada, esta técnica se puede completar en menos de tres semanas por ratón de prueba y cada investigador prueba hasta dos ratones al mismo tiempo si se realiza correctamente. Al intentar este procedimiento, es importante recordar minimizar las distracciones ambientales, como el tráfico peatonal, el interior cerca del área de prueba, los olores molestos como el perfume fuerte o los cambios de jaula durante las fases de entrenamiento y prueba.

Después de ver este video, debería tener una buena comprensión de cómo ejecutar la tarea de cambio de conjunto atencional en ratones utilizando materiales fácilmente alcanzables y suministros de laboratorio comunes.