January 22nd, 2016
Les anomalies cognitives de décalage attentionnel sont une caractéristique centrale de nombreuses maladies psychiatriques. Ici, nous présentons le développement d’un nouveau système automatique pour l’étude efficace des capacités de décalage attentionnel, des fonctions exécutives et d’autres capacités cognitives chez la souris avec une validité translationnelle élevée pour les études humaines.
L’objectif global de cette expérience est de créer une tâche automatisée qui est utilisée pour évaluer les fonctions exécutives chez la souris et qui imite également les tests neuropsychologiques humains originaux. Cette méthode peut aider à répondre à des questions clés dans le domaine des neurosciences cognitives. Par exemple, comment un traitement sélectif, cognitif ou pharmacologique peut avoir un impact sur les fonctions cognitives d’ordre supérieur pertinentes pour les troubles psychiatriques.
Les principaux avantages de cette technique sont qu’elle est entièrement automatisée. Il évite toute source de subjectivité. C’est très souple, et on obtient un certain nombre de résultats qui sont très sélectifs.
L’implication de cette technique s’étend au diagnostic et au traitement des dysfonctionnements exécutifs dans les troubles psychiatriques, car elle permet de grands dépistages médicamenteux et génétiques pertinents pour les symptômes cognitifs dans les troubles psychiatriques. La démonstration visuelle de cette méthode est essentielle car la configuration correcte de cette tâche est cruciale pour le succès de l’expérience. Préparez les souris à l’expérience en les acclimatant à un seul logement et en les privant légèrement de nourriture avant le test, comme décrit dans le protocole de texte ci-joint.
De plus, avant de procéder à l’essai, assurez-vous que chaque chambre de l’appareil comporte deux trous de nez équipés de faisceaux photographiques infrarouges et entre eux, un magasin alimentaire avec des faisceaux photographiques où un distributeur de granulés fournit le renfort alimentaire. Ensuite, préparez des stimuli changeants qui varient dans trois dimensions perceptuelles différentes. Une liste de stimuli suggérés se trouve dans le tableau un du protocole de texte d’accompagnement.
Choisissez cinq paires d’exemplaires pour chaque dimension. Pour délivrer des stimuli olfactifs dans les trous du nez, utilisez un olfactomètre à dilution. Installez un olfactomètre pour contrôler deux trous de nez, puis chargez-le en remplissant les flacons de parfums avec des parfums dilués de un à vingt dans de l’huile minérale.
Connectez la pompe à air à l’entrée de l’olfactomètre et le vide aux sorties montées sur le dispositif de poke nose. Ensuite, connectez la sortie pour la diffusion des odeurs à chaque entrée de nez et ajustez le débit à 1,5 litre par minute. Pour les stimuli visuels, placez des diodes électroluminescentes sur le dessus de chaque trou de nez et fixez-les dans le panneau métallique de la chambre.
Connectez chaque diode à l’interface de sortie. Pour les stimuli tactiles, placez des textures de sol modifiables sur un support coulissant sous une ouverture de trois centimètres sur trois devant chaque trou de nez. Montez les différentes textures de manière à ce qu’elles puissent être déplacées à l’aide de cadres sous le sol.
Avant le test, assurez-vous de suivre les séances d’entraînement décrites dans les protocoles textuels ci-joints pour habituer les souris à la chambre et à la procédure d’essai. À chaque étape du test proprement dit, mesurez le temps qu’il faut à la souris pour faire un choix dans chaque présentation, ainsi que le temps qu’il lui faut pour faire huit choix corrects sur dix essais consécutifs pour terminer chaque étape. Arrêtez la session quotidienne après 40 minutes, ou si une souris ne répond pas pendant cinq minutes consécutives.
Terminez la session et reprenez la session le lendemain, avec la souris sur la même scène qu’elle s’est arrêtée. Pour le test de discrimination simple, présentez aux souris une odeur, une lumière ou une texture qui est pertinente dans toutes les tâches jusqu’au changement extra-dimensionnel. Dans cet exemple, deux odeurs, la vanille et la lavande, sont présentées, et la vanille est sélectionnée comme la réponse correcte.
Pour la discrimination composée, introduisez une deuxième dimension, telle que la lumière, qui n’indique pas où se trouve la réponse correcte. Faites en sorte que l’état de la lumière n’ait aucun rapport avec le résultat et conservez la vanille comme réponse correcte. Testez cette discrimination afin que la vanille soit associée à la fois à la lumière bleue et à la lumière jaune dans les tests ultérieurs.
Pour l’inversion de la discrimination composée, faites apprendre aux animaux que le stimulus précédemment correct est maintenant incorrect. Pour cet exemple, sélectionnez lavande comme réponse correcte, la vanille étant désormais le mauvais choix. Encore une fois, associez le bon parfum à la lumière bleue et à la lumière jaune lors de tests ultérieurs.
Après cela, sélectionnez un décalage intra-dimensionnel, dans lequel un changement total de conception se produit. Utilisez la fraise et la cannelle comme odeurs, et passez aux lumières orange et blanches. Assurez-vous que les sujets testés suivent la même dimension pertinente afin de trouver la bonne réponse, c’est-à-dire la fraise.
Associez le parfum aux lumières orange et blanche lors de tests ultérieurs. Ensuite, demandez aux souris d’effectuer l’inversion du changement intra-dimensionnel et de changer l’odeur correcte en cannelle. Encore une fois, associez le parfum aux lumières orange et blanche.
Pour un changement intra-dimensionnel, utilisez les mêmes conditions que précédemment, mais changez les paires d’exemples avec les nouvelles odeurs et lumières. Maintenant, effectuez le changement extra-dimensionnel en introduisant des textures en tant que nouvelle dimension pertinente. Ajoutez du papier de verre grossier dans l’ouverture sous l’un des trous de perforation du nez et du papier de verre fin sous la deuxième ouverture.
En même temps, présentez-leur deux nouvelles odeurs, comme le citron et l’abricot. Réglez le trou avec le papier de verre grossier correspondant comme réponse correcte. Associez le papier de verre grossier aux parfums de citron et d’abricot lors des tests ultérieurs.
Enfin, inversez la réponse correcte afin que le papier de verre fin indique la position du trou avec la bonne réponse. Associez le papier de verre fin aux parfums de citron et d’abricot lors des tests ultérieurs. Pour le protocole bidimensionnel, répétez la procédure de blocage jusqu’au décalage extra-dimensionnel.
Au lieu de passer à la texture et à l’odeur à ce stade, changez la dimension appropriée afin que la lumière soit pertinente et que l’odeur ne soit pas pertinente. Configurez le nouveau décalage extra-dimensionnel de sorte que les lumières soient maintenant rouges et vertes, la lumière verte agissant maintenant comme la réponse correcte. L’odeur est maintenant la dimension non pertinente.
Testez la lumière verte associée aux deux odeurs dans les étapes suivantes. Pour l’inversion, utilisez les mêmes odeurs mais changez pour que le voyant rouge soit maintenant la bonne réponse. Associez la lumière rouge aux deux odeurs dans les étapes suivantes.
Une fois qu’une souris a terminé la session, essuyez la configuration avec de l’éthanol à 70 % pour la préparer pour la souris suivante. Effectuez toujours les tests dans le même ordre, mais modifiez les stimuli dans différents tests afin que chacun des stimuli choisis soit représenté de manière égale dans l’étude. Assurez-vous également de contrebalancer de manière égale les dimensions perceptuelles utilisées au sein de chaque groupe expérimental et entre eux.
Les discriminations visuelles, tactiles et olfactives dans ce nouvel appareil ont nécessité un temps et un nombre similaire d’essais pour atteindre le critère, ce qui suggère que les animaux sont capables d’effectuer des discriminations simples quelle que soit la dimension présentée. Lors de l’utilisation du protocole de blocage dans un ensemble, l’analyse des performances des souris révèle que l’effet de discrimination chez les souris nécessitait plus d’essais et plus de temps pour résoudre l’étape de décalage extra-dimensionnel par rapport à la discrimination composée, au décalage intra-dimensionnel, au décalage intra-dimensionnel 2 et aux étapes d’inversion de décalage extra-dimensionnel. C’était également le cas dans le protocole à deux dimensions.
Une fois maîtrisée, cette expérience peut être réalisée en 10 à 12 jours incluant toute la préparation et la séance d’entraînement.
Cette étude présente un nouveau système automatisé conçu pour évaluer le changement d'ensemble attentionnel et les fonctions exécutives chez les souris, offrant une grande validité translationnelle pour les études cognitives humaines. La méthode vise à améliorer la compréhension des dysfonctionnements cognitifs dans les troubles psychiatriques.
This automated operant set-shift task addresses a critical gap in preclinical neuropsychiatric research by providing an objective, high-throughput platform for assessing cognitive flexibility in mice. By closely mimicking the human ID/ED paradigm, it enables translational screening of compounds and genetic models relevant to executive dysfunction in disorders such as schizophrenia and ADHD. The system supports mechanistic de-risking and predictive confidence in early discovery by quantifying attentional set formation, shifting, and reversal learning with high stimulus flexibility across perceptual dimensions.
The task fits within the discovery continuum from target validation to lead identification, offering a standardized behavioral assay that bridges basic mechanism and phenotypic screening. Its automation and quantifiable outputs support integration into multi-modal assessment pipelines for neuropsychiatric drug discovery.