הגרסאות החדשות של אסטרטגיה Set-הסטה בחולדה

סיכום

Set-הסטה, צורה של גמישות התנהגותית, דורש שינוי קשב מממד גירוי אחד למשנהו. הארכנו מכרסם הוקם להגדיר-הסטת משימת ¹ על ידי דרישת לב לגירויים שונים בהתאם להקשר. המשימה הייתה בשילוב עם נגעים ספציפיים לזהות תת נוירון שבבסיס משמרת מוצלחת.

תקציר

גמישות התנהגותית היא קריטית להישרדות לשינויים סביבתיים. בהגדרה רחבה, גמישות התנהגותית דורשת שינוי של אסטרטגיה התנהגותית המבוסס על שינוי שלטון כללים. אנו מתארים אסטרטגיה להגדיר-הסטה מטלה שדורשת משמרת קשב מממד גירוי אחד למשנהו. הפרדיגמה משמש לעתים קרובות לבדיקת גמישות מחשבתית אצל הפרימטים. עם זאת, הגרסה המכרסמת לא פותחה באופן נרחב. הרחבנו משימה-הסטת סט הוקמה לאחרונה בחולדת ¹ על ידי דרישת לב לגירויים שונים בהתאם להקשר. כל תנאי הניסוי נדרשים חיות כדי לבחור שמאלה או ידית נכונה. בתחילה, כל החיות היו צריכות לבחור על בסיס המיקום של המנוף. בהמשך לכך, שינוי הכלל התרחש, אשר נדרש שינוי סט משלטון מבוסס מיקום לכלל שבו המנוף הנכון היה מצוין על ידי אות אור. השווינו את ביצועי על threדואר הגירסות שונות של המשימה, שבו גירוי האור היה גם רומן, רלוונטי בעבר, או בעבר לא רלוונטי. מצאנו כי נגעים הנוירוכימיים ספציפיים באופן סלקטיבי ביכולתם לעשות סוגים מסוימים של משמרת סט כפי שהיא נמדדת על ידי הביצועים על הגירסות השונות של המשימה.

מבוא

גמישות התנהגותית היא דרישת מפתח להישרדות בעולם משתנה. אחת הפרדיגמות התנהגותי הוקמה לבדיקת יכולת זו מוגדרת-הסטה, שבו הסטת הקשב מממד גירוי אחד למשנהו יש צורך לשינוי אסטרטגיות פעולה לאחר שינוי כלל. אזורים במוח כמה כגון קליפת המוח הקדם חזיתית בסטריאטום מעורבים סט-הסטה ^{2, 3, 4, 5.} מנגנונים עצביים עבור פונקציה זו נחקרו על פני כמה מינים כולל בני אדם ^5, קופים ⁶ וחולדות ^{1, 7, 8, 9.} עם זאת, גרסות החולדה של משימות-הסטת סט שלא היו כפי שפותחו בהרחבה. העלות-תועלת של חולדות, המתאים שלהם גודל לניתוח stereotaxic, ואת הזמינות של שיטות גנטיות שפותחו לאחרונה ^10, להניע פיתוח נוסף של פרדיגמות הסטה-סט לשימוש אצל חולדות.

פרדיגמה טיפוס הסטה-סט לחולדות דורש שינוי בין שתי אסטרטגיות התנהגותיות: למשל, אסטרטגיה בתגובה ואסטרטגיה ויזואלית-קיו. חולדות בתחילה צריכות לבחור באחת משתי אפשרויות זמינות (כגון מנופים שמאלה או ימינה בגרסה אוטומטי אופרנטית ¹ או שמאלה או ימינה נשק גרסת T-מבוך ^{7, 8, 9, 11).} אחרי משמרת סט, הם צריכים לעבור באמצעות אסטרטגיה ויזואלית-קיו, כגון אות אור המציינת את הצד הנכון. באותם משימות הכנת הסטה קונבנציונליות, יש צורך להסיט את תשומת לב מממד לגירוי אחד לממד אחר שהיה בעבר לא רלוונטי.

ontent "> בנוסף לשינוי על ממד היו נושאים לא רלוונטים בעבר, יש גם את האפשרות ההגיונית שגירוי היה רלוונטי בעבר, או נעדר בעבר ועכשיו הרומן. מצבים הלקוחים מהחיים בטבע עלולים להיות כרוכים לב רומן, או היסטורית רלוונטי אך לא מכריע קיו. לכן, שקלנו תת אלה של משמרת להגדיר, ב וריאציה חדשה של מכרסם בשינויי מצבים מבוססים על משימת הסטה-סט אוטומטי הוקמה בעבר ^1.

אנחנו הוכחנו את השימוש לאחרונה של הגרסה החדשה של פרדיגמות הסטה-סט בניסוי לקבוע את ההשפעה של נגעי neurochemically ספציפיים של הסטריאטום ^12. במחקר הקודם שלנו, אנו ממוקדים interneurons כולינרגית שחרור אצטילכולין (ACH) של הסטריאטום dorsomedial או הגחון מאז אח ו אזורי משנה אלה היו מעורבים גמישות התנהגותית. כל תנאי הניסוי דרש באותו bu שינוי אסטרטגיt כל סוגים שונים מעורבים המשמרת קשב: אל רומן, בעבר רלוונטי או קיו רלוונטית בעבר. אנחנו כאן לתאר נהלים מפורטים של פרדיגמות, ולהאיר תוצאות נציג טוענים כי מערכות כולינרגית striatal לשחק תפקיד בסיסי-הסטת סט, שהיא קשורה זה בין אזורי משנה של הסטריאטום שונה בהתאם בהקשרים התנהגותיים ^12.

פרוטוקול

כל הנהלים עבור השימוש בבעלי חיים אושרו על ידי טיפול בבעלי חיים ועדת שימוש במכון אוקינאווה המדע והטכנולוגיה.

1. בעלי חיים

1. השג זכר חולדות לונג-אוונס (250-300 גרם על הגעה).
2. עם ההגעה, לשכן קבוצה של שניים או שלושה עכברושים יחד במשך שבוע ולאחר מכן פרד אותם בכלובים בודדים. שים לב עיצוב ניסיוני זה כרוך הגבלת מזון ועליו להחזיק חיה בכלוב אחד להגביל את צריכת המזון הכמות הנצרכת.
3. לספק את כל החיות עם כרצונך מזון ומים, ולשכן אותם בתנאים סטנדרטיים (12 שעות / 12 אור hr / חושך מחזור, ב 23 מעלות צלזיוס).
4. 5 ימים לפני תחילת ניסויים התנהגותיים, מזון-להגביל חיות כ -85% ממשקל הממוצע שלהם עם גישה חופשית למים לאורך ניסויים.
5. טפל חיות במשך 5 דקות ביום למשך תקופה מינימלית של 5 ימים לפני תחילת הניסויים כדי להכיר tשולי עם הנסיין.

2. חומרה ותוכנה עבור בדיקות התנהגותיות ו ניתוח

1. חוּמרָה
   1. השתמש קאמרית אופרנטית מצויד בתיבת ניחות קול.
   2. התא משולב עם קבצים מצורפים נוספים מספר: שתי ידיות קיבול בלוח הקדמי, שני רמזי אור ממש מעל המנופים, נקודת מגזין עם חיישן לגילוי של כניסת ראש בין שתי ידיות, מנפק מזון, גנרטור צליל טהור וכן אור הבית בפאנל האחורי.
2. תוֹכנָה
   1. הבקרה כל האירועים התנהגותי תחת קוד מתוכנת נכתב על ידי תוכנה החוצה IV. השתמש בתוכנת IV Med-PC לאותת וכדי לזהות את כל האירועים התנהגותי באימונים, מבחן.
   2. השתמש חוצה IV לכתיבת קוד לבדיקה התנהגותית. פתיחת קובץ חדש לכתיבה.
   3. לאחר התכנית כתובה, לתרגם ולעבד אותו בתוך התוכנה. שנה את הקוד אם שגיאות הןמאותרים שוב.
   4. עם באגים מוצלח של תכנית, לבדוק אם הקוד של המשתמש עובד כמו שצריך על ידי מנהלת-משפט להפעיל לפני תחילת בפועל של ניסויים.
   5. שימוש IV MED-PC, להריץ ניסויים התנהגותיים. פתח את התוכנה, לחץ על "הפעלה פתוחה" ולהקצות תוכנה אחידה בכל קופסא.
   6. אחרי כל התוכניות שויכו כהלכה זה תיבה, לשלוח אותות דרושים כדי להתחיל ניסויים.
   7. לאחר השלמת המשימה, לשמור את הנתונים כמו לחיצה על "נתונים שמור" או קוד כתיבה לשמור את הנתונים באופן אוטומטי (לפרטים, עיין במדריך של מתכנת עבור IV MED-PC).
   8. לאחר הנתונים מיוצאים לתיקייה ייעודית, לשנות את הנתונים כפי במועד הרכישה ומספרי זהות חיה לשימוש מאוחר יותר. הנתונים הנאספים מיובא לתוך Matlab עבור ניתוחים התנהגות כמתואר להלן (פרוטוקול, 3.7).

אימון התנהגותי 3. בדיקה

1. הרגלה והדרכת מגזין.
   1. להציג שום מנופים לבעלי חיים במהלך שלבים אלה.
   2. בשלב הרגלה, למקם חיות בתא אופרנטית במשך 20 דקות ביום. באותו היום, לתת 10 כדורי סוכרוז (45 מ"ג) לבעלי חיים בכלוב בביתם, אשר להכיר אותם גמול סוכרוז.
   3. לאחר מכן, להתחיל אימון מגזין. מניחי חיות בתא ולתת 20 כדורי סוכרוז (גלולת 1 לכל דקה) לבעלי החיים, מתן הזדמנות ללמוד את המיקום של מגש האוכל ורכישה של הכדורים.
      שימו לב, אלה שלבים ניתן לדלג בשל בלבול אפשרי של חיות על קבלת גלולה ללא תגובה אופרנטית, למרות אימצנו אותם לעשות חיות להכיר עם תא ואכילה ממגש האוכל.
2. לוח זמני חיזוק רציף
   1. רכבת חיות על פי לוח זמני חיזוק מתמשך להשיג גמול על ידי לחיצה על ידית. מפגש של אימון זה נמשך עד שיש 60 כדורים דבורהn קיבל (60 ידית מכבשים) או 40 דקות שחלף.
   2. הווה או את הידית ימינה או שמאלה לאורך כל המחצית הראשונה באתר (עד 30 כדורי מתקבלים), ואחריו את המצגת של המנוף מול במחצית השנייה. הצו לסירוגין על בסיס יומי.
   3. המשיך לוח זמני חיזוק זה עד חיות שהשיגו בהצלחה 60 תגמולים עבור לפחות 2 ימים רצופים. שימו לב שיכול להיות שונה גבוה בין חיות של כמה מהר הם עושים את ידית העיתונאים הראשונים והדבר עלול להשפיע על ההתקדמות של חיזוק. במקרה זה, לשים כמה כדורי סוכרוז על מנוף מוצג להניע אותם להתקרב לעבר המנוף כאשר אין תגובה שנצברה במשך הפגישה הראשונה.
      הערה: חלופה אפשרית היא לשים כדורי סוכרוז כשהמחסום מוצג הראשון חיים, כדי להפוך את השלמת השלב הזה מהר.
3. לוח זמנים עבור ניסוי הדרכה ובחינות ידית עיתונות.
   1. התחל במשפט יחיד עם צליל 3 שניות (s).
   2. שניות 2 לאחר סיום טון, שתי ידיות הנוכחיות ולאפשר חיות ללחוץ או מנוף בתוך 10 שניות. במקרה כזה אין תגובה נעשית בתוך 10 שניות, לחזור בו שתי הידיות ולספור המשפט הזה כמו ניסוי השמטה.
   3. במקרה של אימון מנוף לחץ, ההווה רק ידית אחת מכל צד.
   4. ברוב של תנאי ניסוי, חל גירוי אור מעל אחד מנופה. סובב את קיו האור מייד לאחר הישמע הצליל מפסיק וכבה כאשר יש חיות או עושה תשובה או 10 שניות לאחר כניסת מנוף כאשר אין תגובה כבר עשתה.
   5. להגדיר מרווחים בין משפט ב 20 ~ 30 שניות.
4. אימון מנוף העיתונות
   1. בשלב זה אימון, להציג שום אור לבעלי חיים.
   2. לאמן חיות תחת הדרכה מנוף העיתונות במשך 5-8 פגישות עם אותו לוח זמנים למשפט כמו הפעלות בדיקות כמתואר להלן.
   3. בשנת האימון הוא, בהווה או שמאלה או ימינה מנוף באופן אקראי, ואת המנוף צריך להיות לחוץ תוך 10 שניות לאחר המנוף מוצג, או במשפט נחשב השמטה ללא תגובה. מפגש להכשרת מנוף לחץ מורכב 80 ניסויים.
   4. לאחר החיות קלעו פחות מ -10% של מחדלים מתוך 80 ניסויים, להזיז אותם במבחן הצד-ההטיה הבאה.
5. מבחן Side-הטיה
   1. בצע בדיקה בצד-משוא פנים כדי לקבוע את ההעדפה של הבהמה או שמאלה או ימינה מנוף ^1. ניסוי כרוך בשני מנוף מכבשים משני הצדדים.
   2. מניחים חיות בתא אופרנטית ולאפשר להם לבחור מנוף. בשנת הניסיון הבא, חיות צריכות לבחור את הידית הפוכה על מנת לקבל פרס. אם הניסיון השני של החיה הוא באותו צד של התגובה הראשונה, לתת שום גמול ולהמשיך את המשפט עד תגובה נעשית בצד הנגדי.
   3. לנהל סך של 7 מחקריםכדי לקבוע העדפה בצד של חיה.
6. בדיקה.
   1. מפגש יומי מורכב 80 ניסויים.
   2. להכין שלושה תנאים שונים נהלים-הסטת סט כפי שמוצג באיור 1.
   3. כל השלושה התנאים דורשים חיות לשנות אסטרטגיות התנהגותיות דומה מלבחור מנוף אחד כי הוא עקבי באותו הצד (שלב 1, אסטרטגיה בתגובה) כדי בא אות אור המצביעה על צד נכון (שלב 2, אסטרטגית רמז חזותית).
   4. להתחיל עם למידה ראשונית של אסטרטגיה בתגובה (שלב 1) עבור 4 מפגשים, בם חיות צריכות ללחוץ על ידית המבוססת על מיקומו של מנופים. בשלב זה, להגדיר את הצד הנכון אל מול המנוף העדיף על בסיס מבחן הצד-משוא פנים ראשוני כאמור לעיל.
   5. לאחר מכן, להתחיל רמז חזותי למידה (שלב 2) עבור 10 מפגשים. אות אור האירה מעל לכל אחת מהנוף מצביעה על מנוף נכון. בשלב הסטה זו, שלוש diדפוסי fferent של משמרות קשב ניתן להשוות בין שלושה תנאי הניסוי כמתואר להלן (3.3.6-3.3.8).
   6. במצב סט משמרת 1 (איור 1 א), לא לתת אור בשלב 1, אבל אות אור מציינת את הצד הנכון בשלב 2. במצב 1, ולכן, חיות צריכות להשתתף לגירוי רומן.
   7. במצב סט משמרת 2 (איור 1 ב), להציג אות אור מעל המנוף הנכון בשלב 1, ושוב בשלב 2. במצב זה, קיו האור הייתה רלוונטית, אבל לא חובה בהכרח עבור ביצוע בחירה בשלב 1. לפיכך חיות צריכות לטפל אות רלוונטית בעבר.
   8. במצב סט משמרת 3 (איור 1 ג), להפעיל אות אור אקראי מעל הידית ימינה או שמאלה בשלב 1. לכן זה חייב להיות התעלם. בשלב 2 חיות נדרשות לשים לב לגירוי האור כי כבר בעבר לא רלוונטי.
7. ניתוח התנהגות.
   1. במהלך מפגשים, מודד את אחוז התשובות הנכונות על בסיס יומי, למעט ניסויי השמטה.
   2. רוזן שגיא שנצבר במהלך 10 מפגשים של למידת רמז חזותית ולסווג אותם עקשן, רגרסיביות או לא מחוזק שגיאות כמתוארות במחקר קודם ^1. יש, ניתוח מפורט של סוגי השגיאה מציע פונקציות נפרדות-הסטה להגדיר.
   3. גדר שגיאות עקשניות כתגובות נכון את הידית בעבר הנכונה בזמן שהביצועים של החיה היו עדיין מתחת סיכוי ברמה ^{4, 6, 13, 14, 15.} קריטריונים דומים שימשו במחקרים קודמים ^{1, 3, 7, 11.}
   4. בהתבסס על דרך עקרונית, לקבוע את הקריטריוןלהפריד בין חוזרים ושגיאות רגרסיביות כמו הנקודה שבה חית הבקיע ראשונה פחות מ 8 מתוך 10 תגובות שגויות (הסתברות של ביצוע 8/10 שגיאות או יותר = 0.054, מבוסס על התפלגות הבינומית מצטברת) בחלון נע של 10 מחקרים .
   5. כדי למצוא את הנקודה הזו, להתחיל חישוב ממוצע נע של Windows 10 המשפט ממשפט ^-1 ולאחר מכן לקדמו ידי ניסוי אחד בכל פעם, עד <8/10 שגיאות נמדדות. לבצע ניתוח זה בכל הניסויים שבם אות אור מוארת מעל המנוף בעבר השגוי במהלך אסטרטגית רמז חזותית.
   6. הגדר את כל השגיאות הבאות שנעשו לאחר נקודה זו כשגיאות רגרסיביות.
   7. במהלך למידה רמז חזותית, למנות את טעויות לא מחוזקות כשבעלי חיים הגיבו מנוף שגוי בעבר שעליו קיו האור לא הייתה מוארת. מחלקים אותם לתוך החלק מוקדם או מאוחר מבוסס על שלב הלמידה; טעויות שנעשו במחצית הראשונה של 10 מפגשים (sessיון 1-5) נחשב מוקדם ואלה במחצית השנייה (המושב 6-10) נחשבים אלה מאוחר.

תוצאות

השתמשנו באסטרטגית הגדרת הסטת משימה שתוארה לעיל כדי לחקור את התפקיד של interneurons כולינרגית ב גמישות התנהגותית. השווינו את ההשפעה על עצמו את המשימה של הנגע סלקטיבית הנגרמת אימונוטוקסין של interneurons כולינרגית ב dorsomedial (DMS), הסטריאטום הגחון (VS) ובקרת מוזרק-מלוחים. כל החיות היו צריך לעבור מלבחור מנוף המבוסס על הצד (ימין או שמאל), בבחירה מבוססת על אור לבן מעל המנוף הנכון. השתמשנו בשלושה תנאי ניסוי של המשמרת להגדיר בה את האור הלבן היה או: (1) רומן, (2) בעבר רלוונטי (המציין א...

דיון

פיתחנו וריאציות חדשות על הפרדיגמה הסטה-סט הוקמה לשימוש אצל חולדות. באמצעות פרדיגמות אלה, נגעים כולינרגית של הסטריאטום נמצאו לפגוע בשינויי מצבים, דבר המצביע על תפקיד ספציפי של interneurons כולינרגית striatal ב-הסטה להגדיר: דיכוי של כלל ישן ואת הנחיה של חיפושים עבור כלל חדש. ההשפעות היו שונות בין בסטריאטום dorsomedial ועל הגחון, בהתאם לתפקיד השונה של מבנים אלה בלמידה.

משימת הסטה-סט כבר בשימוש נרחב לבחון גמישו...

חומרים

רשימת החומרים שנעשה בהם שימוש במאמר זה

שם	חברה	מספר קטלוג	הערות
תא בדיקה מודולרי סטנדרטי	Med Associates	ENV-008
מנוף תגובה נשלף בפרופיל נמוך		ENV-112CM
אור גירוי לחולדות	Med Associates	ENV-221M
שקע גלולה/טבילה כפול להחלפה עבור Rat	Med Associates	ENV-202RM-S
גלאי כניסת ראש לשקעי חולדות	Med Associates	ENV-254-CB
מתקן גלולות מודולרי; 45 מ"ג עבור Rat	Med Associates	ENV-203M-45
מודול Sonalert עבור Rat	Med Associates	ENV-223AM	4.5 קילו-הרץ זמין (ENV-223HAM)
אור בית עבור Rat Chambers	Med Associates	מודול ממשק SmartCtrl ENV-215M
, 8 כניסות/16 פלט	Med Associates	DIG-716B
לוח חיבור SmartCtrl, 8 כניסות/16 פלט	Med Associates	SG-716B
45 מ"ג טבליות-פונץ' פירות	TestDiet	1811255	מספר טעמים זמינים