Name: Évaluation des effets du stress sur la flexibilité cognitive à l’aide d’une stratégie opérante qui change de paradigme (Vidéo) | JoVE Journal
Uploaded: 2020-05-04T15:00:00.000+00:00
Duration: 7 min 26 s
Description: Découvrez une méthode automatisée d'évaluation de la flexibilité cognitive chez les rats Sprague Dawley soumis au stress. Cette technique révèle les différences sexuelles dans les performances cognitives et les régions cérébrales impliquées.

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Les auteurs tiennent à remercier Hannah Zamore, Emily Saks et Josh Searle pour leur aide dans l’établissement de ce paradigme de changement de stratégie opérant dans le laboratoire Grafe. Ils remercient également Kevin Snyder pour son aide avec le code MATLAB pour l’analyse.

Les auteurs n’ont rien à divulguer.

Le protocole montre comment mesurer les effets du stress sur la fonction cognitive. Plus précisément, un paradigme de changement de stratégie opérant modifié est utilisé chez les rongeurs, qui mesure la flexibilité cognitive (analogue à la tâche de tri des cartes du Wisconsin chez l’homme)1. La flexibilité cognitive désigne la capacité d’adapter les stratégies de traitement cognitif pour faire face à de nouvelles conditions dans l’environnement, et elle est cruciale pour le fonctionnement quotidie...

Chez l’homme, les événements stressants de la vie peuvent altérer la fonction cognitive (c’est-à-dire la flexibilité cognitive1), ce qui dénote la capacité d’adapter les stratégies de traitement cognitif pour faire face à de nouvelles conditions dans l’environnement2. L’altération de la cognition précipite et exacerbe de nombreux troubles psychiatriques, tels que le trouble de stress post-traumatique (SSPT) et le trouble dépressif majeur(TDM) 3,4. Ces troubles sont deux fois plus fréquents chez les femmes5,6,7,8, mais la base biologique de cette disparité reste inconnue. Les aspects du fonctionnement exécutif chez l’homme peuvent être évalués à l’aide de la tâche de tri des cartes du Wisconsin, une démonstration de la flexibilité cognitive2. La performance dans cette tâche est altérée chez les patients atteints de SSPT9 et MDD10, mais la base neuronale de ce changement ne peut être examinée que par imagerie cérébrale11.
Des progrès dans la compréhension de la façon dont le stress affecte le cerveau ont été réalisés grâce à l’utilisation de modèles animaux, en particulier les rongeurs. Comme la flexibilité cognitive est affectée dans les maladies liées au stress, c’est un phénotype exceptionnellement pertinent à examiner chez les rongeurs. À ce jour, la plupart de la littérature sur la neurobiologie du stress a utilisé un paradigme alternatif de flexibilité cognitive (parfois appelé tâche de creusement)12,13,14,15. Bien que cette tâche ait été largement examinée, elle nécessite plus de temps et d’efforts de la part de l’expérimentateur pour former les rongeurs. Adapté et décrit ici est un protocole automatisé bien établi de changement de décor16 pour évaluer la flexibilité cognitive chez les rats Sprague Dawley mâles et femelles en utilisant divers modèles de stress17,18. La procédure nécessite une surveillance minimale de la part de l’expérimentateur et permet à plusieurs rats d’être testés simultanément. De plus, contrairement à d’autres versions de cette tâche automatisée19,l’adaptation de ce paradigme ne nécessite que 3 jours de formation et comprend une analyse efficace des données programmées.
Que le stress améliore ou altère la fonction cognitive dépend du type, de l’intensité et de la durée du facteur de stress, ainsi que du moment du facteur de stress par rapport à l’apprentissage ou à l’exécution d’une tâche cognitive20,21. Ainsi, le protocole intègre des procédures de stress avant et après l’entraînement opérant. Il examine également les résultats représentatifs des études sur le stress. En outre, les régions cérébrales sous-jacentes à des aspects particuliers du décalage des ensembles ont été bienétablies2,16,22; Ainsi, le rapport décrit également comment cibler et évaluer des régions cérébrales particulières pendant ou après le stress et les procédures de changement de stratégie.
Il y a eu peu de recherches sur l’examen direct des différences entre les sexes dans la flexibilité cognitive18,23.  Le protocole décrit comment 1) incorporer des rats mâles et femelles dans le paradigme expérimental, puis 2) suivre les cycles œstrous avant et pendant les procédures chez les femelles qui font librement du vélo. Des études antérieures ont indiqué que le stress avant l’entraînement opérant peut entraîner des déficits spécifiques au sexe dans la flexibilité cognitive chez les rats17. En particulier, les rats femelles présentent des perturbations de la flexibilité cognitive après le stress, tandis que la flexibilité cognitive s’améliore chez les rats mâles après le stress17. Fait intéressant, une caractéristique majeure des troubles psychiatriques liés au stress, qui ont une incidence biaisée par le sexe chez les humains, est l’inflexibilité cognitive. Ces résultats suggèrent que les femmes peuvent être plus vulnérables à ce type de déficience cognitive que les hommes. L’utilisation de ces techniques dans des modèles animaux permettra de mettre en lumière les effets du stress sur le cerveau et la façon dont il altère la cognition dans les troubles psychiatriques chez l’homme.

<table><tbody><tr><td>Pipette en verre de 3 pouces compte-gouttes</td><td>Amazon</td><td>4306-30-012LC</td><td>Pour le lavage vaginal</td></tr><tr><td>Lingettes alcoolisées</td><td>VWR</td><td>15648-990</td><td>Pour nettoyer les plateaux dans les boîtes de déplacement entre rats</td></tr><tr><td>Biotine-SP-conjugué AffiniPure Donkey Anti-Mouse lgG (H + L), réaction croisée minimale chez les bovins, les poulets, les chèvres, les cochons d’Inde, les hamsters, les chevaux, les protéines sériques humaines, lapines, brebis</td><td>Jackson ImmunoResearch</td><td>715-065-150</td><td>Tous les autres matériaux de coloration du protocole DAB sont des tampons standard/DAB et ne sont pas spécifiés ici, car ce n’est pas l’objectif principal de l’article sur les méthodes</td></tr><tr><td>C-fos anticorps primaire monoclonal de souris</td><td>AbCam</td><td>ab208942</td><td>Pour colorer l’activation neuronale dans les zones du cerveau après le déplacement de l’ensemble</td></tr><tr><td>Granulés alimentaires sans poussière</td><td>Bio Serv</td><td>F0021</td><td>Pour les boîtes de changement d’ensemble (distributeur de récompense)</td></tr><tr><td>GraphPad Prism</td><td></td><td></td><td>Utilisé pour l’analyse des données</td></tr><tr><td>Microscope Leica DM4 B et logiciel d’imagerie associé</td><td>Leica</td><td></td><td>De nombreuses pièces différentes pour le microscope et le poste de travail, pour l’imagerie de lavage et/ou le logiciel</td></tr><tr><td>CFOS MatLab</td><td></td><td></td><td>; code pour aider à analyser les données de décalage de l’ensemble, disponible sur demande.</td></tr><tr><td>Med-PC Software Suite</td><td>Med Associates</td><td>SOF-736</td><td>Logiciel ; utilise des codes pour faire fonctionner les chambres opérantes</td></tr><tr><td>Chambres opérantes Med PC</td><td></td><td>MED-008-B2</td><td>De nombreuses pièces différentes pour la configuration de la chambre et des logiciels pour fonctionner avec elle ; nous avons également écrit un code séparé pour le décalage des ensembles, disponible sur demande.</td></tr><tr><td>Rat Bedding</td><td>Envigo</td><td>T.7097</td><td></td></tr><tr><td>Rat Chow</td><td>Envigo</td><td>T.2014.15</td><td></td></tr><tr><td>Dispositifs de retenue</td><td>Bryn Mawr College</td><td>Fabriqué par notre magasin</td><td>Pour l’exposition au stress ; spécifications disponibles sur demande.</td></tr><tr><td>Scribbles 3d peinture tissu</td><td>Amazon</td><td>54139</td><td>Pour le lavage vaginal</td></tr><tr><td>Sprague Dawley Rats</td><td>Envigo</td><td></td><td>Au moins D65 Mâles et Femelles</td></tr><tr><td>VWR Superfrost Plus Micro Slide</td><td>VWR</td><td>48311-703</td><td>Pour le lavage vaginal et/ou les tranches/taches de cerveau pour c-fos</td></tr></tbody></table>

Évaluation des effets du stress sur la flexibilité cognitive à l’aide d’une stratégie opérante qui change de paradigme

Assessment of Stress Effects on Cognitive Flexibility using an Operant Strategy Shifting Paradigm

Le stress affecte la fonction cognitive. La question de savoir si le stress améliore ou altère la fonction cognitive dépend de plusieurs facteurs, y compris le 1) type, l’intensité et la durée du facteur de stress; 2) type de fonction cognitive à l’étude; et 3) le moment du facteur de stress par rapport à l’apprentissage ou à l’exécution de la tâche cognitive. En outre, les différences entre les sexes parmi les effets du stress sur la fonction cognitive ont été largement documentées. Décrit ici est une adaptation d’une stratégie opérante automatisée changeant de paradigme pour évaluer comment les variations du stress affectent la flexibilité cognitive chez les rats Sprague Dawley mâles et femelles. Plus précisément, le stress de contention est utilisé avant ou après l’entraînement dans cette tâche opérante pour examiner comment le stress affecte les performances cognitives chez les deux sexes. Des zones cérébrales particulières associées à chaque tâche dans ce paradigme automatisé ont été bien établies (c’est-à-dire le cortex préfrontal médian et le cortex orbitofrontal). Cela permet des manipulations ciblées au cours de l’expérience ou l’évaluation de gènes et de protéines particuliers dans ces régions à la fin du paradigme. Ce paradigme permet également de détecter différents types d’erreurs de performance qui se produisent après un stress, chacun d’entre eux ayant des substrats neuronaux définis. Des différences distinctes entre les sexes dans les erreurs de persévérance après un paradigme de stress de contention répété sont également identifiées. L’utilisation de ces techniques dans un modèle préclinique peut révéler comment le stress affecte le cerveau et altère la cognition dans les troubles psychiatriques, tels que le trouble de stress post-traumatique (SSPT) et le trouble dépressif majeur (TDM), qui présentent des différences marquées de prévalence entre les sexes.

Le paradigme de changement de stratégie d’opération automatisé adapté décrit ci-dessus a été utilisé pour déterminer si le stress de contention répété affecte la cognition chez les rats Sprague Dawley mâles et femelles. Les données comportementales représentatives sont décrites à la figure 2 ci-dessous. En bref, les rats de contrôle et retenus à plusieurs reprises ont effectué ce test de changement de stratégie opérant, qui consistait en une série de tâches: discrimination latérale, inversio...

Les événements stressants de la vie altèrent la fonction cognitive, ce qui augmente le risque de troubles psychiatriques. Ce protocole illustre comment le stress affecte la flexibilité cognitive à l’aide d’une stratégie opérante automatisée changeant de paradigme chez les rats Sprague Dawley mâles et femelles. Des zones cérébrales spécifiques sous-jacentes à des comportements particuliers sont discutées et la pertinence translationnelle des résultats est explorée.

Stress affects cognitive function. Whether stress enhances or impairs cognitive function depends on several factors, including the 1) type, intensity, and ...

Ce protocole intègre une tâche automatisée d’opéra et de changement de stratégie avec un paradigme de stress flexible, permettant aux expérimentateurs d’évaluer efficacement l’impact du stress sur la cognition. Les avantages de cette technique ou son efficacité avec l’automatisation de la tâche cognitive et sa flexibilité car elle peut être couplée à de nombreux autres paradigmes de stress. Cette méthode donne un aperçu de l’interaction entre le stress et la cognition.Il pourrait également être étendu pour évaluer d’autres variables telles que l’effet de l’exposition aux drogues sur la cognition. La démonstration visuelle permet de s’assurer que les nouveaux venus dans cette technique savent comment tester correctement le fonctionnement des chambres opérantes avant de faire passer des sujets afin d’éviter tout problème. Utilisez des chambres opérantes pour l’entraînement et les tests de comportement.Assurez-vous que les chambres contiennent au moins deux leviers rétractables avec deux voyants de stimulation au-dessus. Une lumière de maison et un distributeur pour renforcer ces tâches. Assurez-vous que les leviers sont de chaque côté de la zone centrale de distribution du renfort av

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L'objectif de ce protocole est de réaliser un test de comportement tels que l'ensemble attentionnel transfert de tâches (AST) pour évaluer la flexibilité cognitive préfrontal cortex médiation chez la souris.

Le Groupe attentionnel Set Shifting: une certaine flexibilité cognitive chez la souris

La capacité d’évaluer les fonctions exécutives telles que la flexibilité comportementale chez le rat est utile pour étudier la neurobiologie de la cognition chez les animaux intacts et les modèles de maladies. Nous décrivons ici des tâches automatisées pour évaluer le changement de stratégie et l’apprentissage inversé, qui sont particulièrement sensibles aux perturbations des réseaux corticaux préfrontaux.

Procédures opérant pour apprécier la flexibilité comportementale chez le rat

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.

Une opérant intra / extra-dimensionnelle Set-shift Groupe pour souris

Set-shifting, une forme de flexibilité comportementale, nécessite un changement attentionnel d'une dimension de stimulus à l'autre. Nous avons étendu un rongeur établi set-décalant la tâche 1 en exigeant une attention à différents stimuli en fonction du contexte. La tâche a été combinée avec des lésions spécifiques pour identifier les sous-types de neurones qui sous-tendent un changement réussi.

Nouvelles Variations pour stratégie Set-décalage dans le Rat

La tâche de barrière Y-maze est un test de comportement qui examine la motivation à dépenser des efforts pour la récompense. Ici, nous discutons de tester plusieurs facteurs de stress chroniques bien validés, y compris la corticostérone chronique et le stress de défaite sociale avec ce comportement, ainsi que le nouveau stress chronique non discriminatoire défaite sociale (CNSDS), qui est efficace chez les femmes.

Le stress chronique change le comportement de choix lié à l’effort dans une tâche de barrière de Y-Maze chez les souris

Nous introduisons un protocole pour explorer les corrélats neuronaux d’une tâche de régulation cognitive des émotions, à savoir la réévaluation cognitive, à l’aide de l’imagerie par résonance magnétique fonctionnelle. Ce protocole a été utilisé chez des patients atteints de trouble obsessionnel-compulsif et des témoins sains, mais peut également être utilisé dans d’autres échantillons cliniques.

Explorer les corrélats neuronaux de la réévaluation cognitive dans le trouble obsessionnel-compulsif à l’aide de l’imagerie par résonance magnétique fonctionnelle basée sur la tâche

Cet article couvre les procédures pour induire des réponses de stress à l’aide du stress de contention physique chez les souris et les rats. D’autres considérations à prendre en compte lors du choix et de l’utilisation du stress de contention dans les modèles de rongeurs sont abordées.

Contention pour induire un stress chez les souris et les rats

Nous démontrons comment une mesure objective peut être utilisé dans le caoutchouc main illusion paradigme largement utilisée. Cette mesure est obtenue en modifiant la tâche bien établie congruence intermodale. Cette tâche permet d'étudier des processus multi-sensoriels qui sont essentiels pour les modulations des représentations du corps comme dans la main illusion de caoutchouc.

Le groupe de congruence intermodale comme un moyen d&#39;obtenir une mesure comportementale objectif dans le caoutchouc main Illusion Paradigm

Le paradigme de liaison distracteur-réponse est décrit. Il peut être utilisé pour mettre en lumière l’influence que des stimuli non pertinents, en concurrence avec des cibles pour une réponse, peuvent avoir sur l’action humaine. Les effets de récupération de la réponse et les effets d’inhibition du distracteur peuvent être analysés dans le cadre du paradigme.

Stimuli pertinents et de contrôle d&#39;action: analyse de l&#39;influence de stimuli Ignoré par le distracteur-réponse Reliure Paradigm

Utilisation potentiels EEG liés à l'événement (ERP), nous étudions les effets des médicaments antipsychotiques sur anormales activations cérébrales sémantiques chez des sujets sains avec des traits schizotypiques. Nous utilisons ERP pour suivre les changements distincts dans l'activité cérébrale, en versant un aperçu des processus cognitifs associés à la catégorisation sémantique.

Étude des effets des antipsychotiques et schizotypie sur la N400 en fonction des potentiels d&#39;événements liés et catégorisation sémantique

Découvrez une méthode automatisée d'évaluation de la flexibilité cognitive chez les rats Sprague Dawley soumis au stress. Cette technique révèle les différences sexuelles dans les performances cognitives et les régions cérébrales impliquées.

Évaluation des effets du stress sur la flexibilité cognitive à l’aide d’une stratégie opérante qui change de paradigme

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