Una caja de herramientas de tareas de tiempo de reacción en serie de 5 opciones de código abierto y totalmente personalizable para el entrenamiento conductual automatizado de roedores

El protocolo proporciona una caja de herramientas personalizable de código abierto para la capacitación y la realización de la tarea de tiempo de reacción en serie de 5 opciones. Esta es una prueba de comportamiento bien establecida para estudiar la atención visuoespacial y la impulsividad en roedores. La principal ventaja de la caja de herramientas es su bajo costo y personalización.

Proporciona una alta flexibilidad con respecto a los parámetros de estímulo específicos y la configuración de recompensa y fomenta los diseños de prueba no estándar. La tarea de tiempo de reacción en serie de 5 opciones proporciona información sobre los procesos atencionales, la impulsividad y la compulsividad en roedores. Nuestra caja de herramientas permite una fácil adaptación a otros modelos animales no roedores.

También permite el entrenamiento semiautomatizado de animales mediante un procedimiento de escalera opcional. En el video, proporcionamos una introducción paso a paso a su uso. El procedimiento será demostrado por Eva Strippelmann, estudiante de biología de nuestro laboratorio.

Comience por abrir el entorno de desarrollo integrado disponible gratuitamente o el software IDE. Vaya a las pestañas Archivo y Abrir y haga clic en el script para el control de hardware. A continuación, conecte el microcontrolador USB a la computadora.

En la mitad superior izquierda de la pantalla, navegue hasta Herramientas para comprobar si la información de la placa y el procesador elegidos automáticamente corresponden a la placa del microcontrolador conectada. Después de confirmar la información correspondiente de la placa y el procesador, haga clic en la pestaña Puerto para elegir el puerto disponible. En la mitad superior izquierda de la pantalla, haga clic en el botón Verificar para asegurarse de que no haya errores de script.

Cuando haya terminado, haga clic en la pestaña Cargar con una flecha para cargar el script en la placa del microcontrolador. Después de asegurarse de que los cuatro scripts y funciones para el control del experimento se encuentran en la misma carpeta, abra la plataforma de programación y haga clic en la barra de herramientas Inicio y Establecer ruta. A continuación, vaya al botón Agregar carpeta para seleccionar la carpeta que contiene todos los scripts de control del experimento.

Cuando haya terminado, haga clic en el botón Guardar y cierre la ventana Establecer ruta. En la pestaña De la barra de herramientas Inicio, presione Abrir para abrir los scripts y las funciones. Para preparar la caja de herramientas para la habituación, seleccione el script de usuario abierto.

Después de confirmar que la variable de habituación en la línea siete está establecida en true, escriba un número en minutos en la línea ocho para establecer un límite de tiempo para la habituación. En la línea nueve, escriba un número entre 0.01 y uno para elegir un nivel de brillo para la luz de estímulo. Para preparar la caja de herramientas para la sesión de experimento, seleccione el script de usuario abierto y compruebe que la variable de la línea siete está definida como false.

En la línea 12, escriba la ruta del directorio para guardar automáticamente los datos del experimento. Asegúrese de que existe un directorio con el nombre exacto. A continuación, escriba la identificación del sujeto en la línea 13.

A continuación, asegúrese de que las variables de las líneas 14 y 15 se definan como verdaderas. Cuando haya terminado, escriba un número en la línea 16 para establecer una prueba, y en la línea 17, para establecer un límite de tiempo en minutos para detener el programa automáticamente. Para la configuración de los parámetros para una tarea de tiempo de reacción serie estándar de 5 opciones o un paradigma 5CSRTT, introduzca un valor numérico en la línea 45 que corresponda al número de aperturas que se pueden iluminar.

La variable de la línea 46 debe definirse como pseudoaleatoria o aleatoria. Establezca la duración del estímulo en la línea 47 en segundos. Compruebe si la variable de la línea 48 se denota como única y el valor numérico de la línea 49 es uno.

En la línea 50, defina el brillo del estímulo objetivo en un número. La variable en la línea 64 debe ser binaria, mientras que en la línea 65, no debe ser dependiente. A continuación, introduzca un valor numérico en la línea 71 correspondiente al número de gránulos de alimentos que se liberarán después de un golpe de nariz correcto.

Alternativamente, se pueden definir diferentes procedimientos de escalera que permiten el entrenamiento conductual automatizado. Compruebe si la variable de la línea 26 está definida como true. Luego, en la línea 29, escriba el nombre del primer o segundo grupo.

Más tarde, seleccione la función de escalera abierta. Escriba el nombre del primer grupo en la línea cuatro y escriba el nombre del segundo grupo en la línea 77. Para cambiar los criterios del primer grupo para el segundo nivel de entrenamiento, escriba uno de los parámetros calculados en la comprobación de rendimiento y un valor numérico elegido en la línea 17.

Los criterios se pueden agregar o reemplazar. Para cambiar los parámetros del primer grupo que se actualizará en el segundo nivel de entrenamiento, por ejemplo, la duración de un tiempo de espera, escriba el parámetro y un valor numérico elegido en la línea 19. Proceda en consecuencia si se define el segundo grupo de un sujeto.

Antes de comenzar las sesiones de entrenamiento conductual, los animales deben habituarse a la cámara. La caja de herramientas proporciona un protocolo de habituación. Para comenzar la sesión de habituación, prepare la cámara operante colocando dos gránulos de alimentos de recompensa en cada una de las aberturas.

Pega con cinta adhesiva la puerta de la solapa del cargador para que permanezca abierta durante la primera etapa de habituación. En la segunda etapa de habituación, retire la cinta adhesiva de la puerta de la solapa del cargador. Prepare la cámara operante colocando cinco gránulos de comida en la puerta del cargador.

Antes de comenzar las sesiones de entrenamiento experimental, limpie las paredes y el piso de la cámara operante. Cuando la configuración esté lista, seleccione el script de usuario abierto, asegúrese de que la descripción COM en la línea 75 coincida con el puerto disponible elegido. Si la descripción no coincide, cambie el valor numérico en el script de control experimental.

Coloque la rata en la cámara. En el script de usuario abierto, haga clic en la pestaña de la barra de herramientas del Editor antes de seleccionar el botón verde de reproducción Ejecutar. Compruebe si el programa se está ejecutando correctamente leyendo la información de la ventana de comandos.

La caja de herramientas iniciará la tarea según lo definido previamente por el usuario. La sesión del experimento se detendrá automáticamente después de la prueba o el límite de tiempo especificados. Si el animal alcanza un nivel de rendimiento preespecificado antes de que finalice la sesión y el usuario ha definido un procedimiento de escalera, la caja de herramientas cargará el siguiente nivel de entrenamiento y continuará el entrenamiento con la nueva configuración.

El nivel se cargará automáticamente al inicio de la siguiente sesión de entrenamiento. Para detener el experimento, presione la tecla Escape en el teclado de la computadora. Cuando aparezca el mensaje en la pantalla de la ventana de comandos, escriba Y y presione la tecla Intro en el teclado de la computadora para detener la sesión actual y guardar los datos adquiridos.

Luego, se mostrará automáticamente un gráfico simple con la descripción general de la sesión. Se entrenaron 10 ratas con capucha Lister utilizando la caja de herramientas de tareas de tiempo de reacción en serie de 5 opciones. Se analizó el número de sesiones dedicadas por nivel de entrenamiento por cada rata y se determinó el promedio en todos los sujetos.

La varianza entre los sujetos fue más significativa en los niveles iniciales y disminuyó en los niveles posteriores. En el nivel cuatro, cuando los criterios cambiaron para incluir un umbral para las medidas de rendimiento, el número promedio de sesiones dedicadas y la varianza entre ratas aumentaron, con dos ratas que tardaron cinco y seis días en concluir el nivel. Sin embargo, todas las ratas alcanzaron el octavo nivel dentro de 14 a 22 sesiones.

El análisis representativo muestra el rendimiento medio de los sujetos por nivel de entrenamiento y a lo largo de todos los días de entrenamiento en el aparato 5CSRTT. Se calculó el porcentaje de precisión y el porcentaje de emisión y se determinó el número total promedio de respuestas correctas en todos los ensayos en cada nivel. Todos los sujetos lograron una precisión final en los niveles de entrenamiento octavo y final de más del 60%Muchos sujetos lograron aproximadamente el 80% de precisión.

La caja de herramientas de tareas de tiempo de reacción en serie de 5 opciones es totalmente personalizable y de acceso abierto. Proporciona muchas opciones adicionales para especificar la configuración del estímulo y el diseño de la tarea y un conjunto completo de datos de comportamiento registrados. La caja de herramientas permite investigar versiones no estándar del paradigma de tiempo de reacción en serie de 5 opciones, por ejemplo, para obtener información más profunda sobre los procesos de toma de decisiones o recompensar el comportamiento relacionado.