מערכת אוטומטי לחלוטין תכליתי מאוד עבור בדיקת ריבוי פונקציות קוגניטיביות ורישום פעילות עצבית במכרסמים

המטרה הכוללת של ההליך הזה היא לאמן חולדה לבצע רצף של מטלות שבאמצעותן ניתן לחקור תפקודים מוחיים מרובים. זה מושג על ידי התאקלמות החולדות תחילה לחדר ההתנהגות. השלב השני הוא לאמן את החולדה ללחוץ על מנוף כדי להשיג כדורי מזון כפרס.

לאחר מכן, החולדות מאומנות לחשוף מנוף נסתר על ידי תקיעת ראשן לתוך חור הדקירה באף. השלב האחרון הוא לאמן את החולדות לזהות רמז חושי ואז ללחוץ על הידית הנכונה שמסומנת על ידי התור. בסופו של דבר, החולדות לומדות את כל רצף המשימות שמטרתן להשיג את התגמולים.

פיתחנו מערכת אוטומטית לחלוטין לבדיקות התנהגות נכונות ורישום פעילות עצבית. באמצעות המערכת הזו אפשר לחקור תפקודים מוחיים מרובים. העתיד הייחודי של מערכת זו הוא תא שקוף אקוסטית המיוצר על ידי הלקוח, שהוא אידיאלי לאימון משימות שמיעתיות.

תכונה נוספת של מערכת זו היא שניתן להוסיף בקלות מכשירים אופרנטיים שונים, מה שהופך את המערכת למגוונת למדי, ומאפשרת יישום של מגוון משימות התנהגותיות שמיעתיות, חזותיות ואורקוליות. המערכת מורכבת משלושה רכיבים עיקריים, חדר אטום לרעש בעל קירות כפולים, מערכת הקלטה אלקטרופיזיולוגית רב-ערוצית ומערכת בדיקות התנהגות אוטומטית לחלוטין. אופרה קאמרית מעוצבת בהתאמה אישית יושבת בתוך החדר האטום לרעש.

החדר מורכב משלושה קירות שקופים אקוסטית ולוח הפעלה מודולרי אחד לניטור ותיעוד התנהגות. מצלמת וידאו מותקנת מעל האופרה בחדר. תיבת ממשק מעבירה אותות הלוך ושוב בין החדר למחשב.

רמזים שמיעתיים נוצרים על ידי מחולל אודיו מכויל הניתן לתכנות ומועברים באמצעות שלושה רמקולים הממוקמים בלוח ההפעלה לרמזים חזותיים, נורית גירוי ושני תצוגות גירוי משולשות ממוקמות בלוחות האמצעיים והצדדיים. מכשיר תקיעת אף עם שלוש נורות LED צבעוניות מותקן בתחתית הפאנל האמצעי. גלאי אינפרא אדום המותקן בתוך יחידת האף מתעד, חיטוט ואחיזה באף.

תקופה שני מנופי תגובה נשלפים נשלפים מותקנים בכל צד של הפעולה. תגמולי הפאנל ניתנים על ידי שני מכשירי גלולות שמפילים מזון לתוך כלי הגלולה. ארבעה זוגות של קרני אינפרא אדום ממוקמים בתחתית החדר כדי לציין את מיקום החיה ולשלוט במכשירים המבוססים על מיקום החיה.

לבסוף, כבלים משלב ראש מחוברים לקומוטטור לרישום פעילות עצבית. הפרוטוקול הניסיוני אוטומטי לחלוטין באמצעות תוכנות שנוצרו בתוך פלטפורמת התוכנה Med PC 4. נתוני התנהגות נשמרים ומתורגמים לקבצי Microsoft Excel ולאחר מכן מיובאים ומנותחים באמצעות matlab.

לפני האילוף, הגבילו את צריכת המזון עד שמשקל החיה יהיה 90% מקו הבסיס. כדי להכין את החדר להתאקלמות, משוך את המנופים, חסום את חור האף עם פקק גומי והנח כ-20 כדורי מזון בכל כדור. כלי קיבול מכניסים כעת חיה נאיבית לחדר להתאקלמות.

החולדה תתחיל בקרוב לחקור את כוסות האוכל ולאכול את הכדורים. כאשר שתי כוסות המזון ריקות, השתמש בתוכנה כדי להוציא כדור בודד לכל מגש. בכך, החולדה תלמד לקשר מזון עם הספל.

הכריח את החולדה לנוע לשני צידי החדר על ידי חלוקת כדורים באופן אקראי לכל מזון. מפגש אחד בדרך כלל מספיק להקמת איגוד כוסות המזון במושב חדש, הושיטו את שני המנופים לתוך החדר והשאירו את המזון ריקה. לאחר מכן, הכניסו חולדה שהתאקלמה לחדר.

כאשר החיה נכנסת לקרבת מנוף, חלקו גלולה. ספקו גם תגמולים כאשר החולדה מגלה עניין במנוף, כגון רחרוח, נגיעה או טיפוס. גם דחיפה מקרית של מנוף אמורה לעורר פרס.

כדי לעודד דחיפת מנוף וכדי לאלץ חקירה של שני המנופים, אפשר לבעל החיים לדחוף כל מנוף ברציפות מספר מוגבל של פעמים כאשר מגיעים לגבול, למשוך את הידית. הרחב את שני המנופים כדי לחזור על ההליך. הקטן בהדרגה את הגבול עד שהידית נסוגה בכל פעם שהיא נדחפת.

מפגש אחד עד שניים מספיקים בדרך כלל להקמת הידית. דחף את איגוד תגמול המזון. בפגישה חדשה, משוך את המנופים.

הסר את פקק הגומי מחור תקיעת האף, והנח מספר כדורי מזון באף. מכשיר תקיעה. הכניסו מחדש את החיה לתא והאריכו את אחד משני המנופים באופן אקראי.

כאשר החולדה מרחרחת את חור האף לכדורי מזון, רואה את הידית המורחבת, החולדה תתקרב ותדחוף את הידית כדי להשיג כדור מזון. לאחר לחיצה וחלוקת הפרס, משוך את הידית כדי לעודד את החולדה לחקור את מכשיר הדקירה באף. בדרך כלל לוקח לחולדה מפגש אחד של 30 דקות ללמוד את רצף המשימות, האף, הדחיפה, המנוף, הדחיפה.

בפגישה חדשה נוספת, הכניסו את החיה לחדר כדי להתחיל באימון Q. לאחר שהחיה מבצעת אירוע של דקירת אף, השמיעו רמז שמיעתי מובהק. הרחב את הידית הימנית והשמאלית.

לאחר כל הצגת רמז שמיעתי, תגמלו את החולדה רק כאשר היא לוחצת על הידית המסומנת על ידי הרמז השמיעתי, החיה תלמד בהדרגה לשייך רמז שמיעתי מסוים. עם מנוף אחד. החיה אמורה כעת להיות מסוגלת לבצע את הרצף המלא המיועד של אימון, אף, תקיעה, רמז, מנוף, דחיפה, תגמול או ללא תגמול.

אפשרו לחולדה לתרגל את המשימה החדשה שנלמדה עד שתגיע לרמת ביצועים עקבית. המפגש מוגבל ל-30 דקות. ניתן להשתמש במערכת זו לביצוע שתי משימת אפליית גובה הבחירה החלופית, הבוחנת את סף אפליית התדירות של חולדה.

אחרי אימון החולדות ללחוץ במהירות על הידית הנכונה שמסומנת על ידי רמז שמיעתי, מתקבלת עקומת למידה שמיעתית. כל קו צבעוני מייצג את וריאציות תדירות ההבחנה של בעל חיים בודד. הקו הכהה מייצג את עקומת הלמידה הממוצעת.

בממוצע, נדרשו כשבעה מפגשי אימון כדי להגיע לשיעור הפגיעה של 75%. קריטריון. התנהגות בעלי חיים במשימה זו יכולה להיות מאופיינת גם כמותית על ידי מספר מדידות, כולל זמן התגובה ביחס לתחילת התור השמיעתי, המרווח בין הניסויים והדינמיקה הזמנית של הביצועים. ניתן גם לחקור תפקודים קוגניטיביים מרובים של המוח באמצעות מערכת זו.

הכיתובים העליונים מתארים כל פעולה ברצף של משפט אחד. הכיתובים התחתונים מציינים את התפקודים הקוגניטיביים ההתנהגותיים שניתן לחקור בשילוב עם אלקטרופיזיולוגיה. ניתן גם ללמוד רישום הבסיס העצבי של התפקודים הקוגניטיביים ההתנהגותיים.

תרשים זה מציג תא עצב שהוקלט בחלל הגרעין של חולדה המבצע את משימת הבחנת גובה הצליל של שתי האפשרויות האלטרנטיביות. בעוד שתרשים זה מראה נוירון שנרשם באזור הגחון, כאשר מנסים הליך זה חשוב לשים לב היטב, להבדלים בין חולדות ומאפייני ההתנהגות שלהן, ויכולת קוגניטיבית, נהלי אימון ופרמטרים צריכים להיות אינדיבידואליים לתוצאות האימון הטובות ביותר. למרות שפיתחנו את המערכת הזו בעיקר עבור חקר מערכת האודיטור, מחקר אחר יכול להתאים אותה בקלות לחקר מערכת ראייה ותפקודים קוגניטיביים מרובים של המוח כגון מוטיבציה, קשב, מטופלים ותגמולים.