Name: מכרסמים אוויר פרוטוקול אוטומטי לחלוטין עבור הסנסורית אינטגרציה וניסויי בקרה קוגניטיבית (וידאו) | JoVE Journal
Uploaded: 2014-04-15T18:00:00.000+00:00
Duration: 9 min 43 s
Description: חקור מסגרת התנהגותית אוטומטית לקונדיציונר אופרנטי בעכברים לבחינת משימות קוגניטיביות מורכבות. השיטה משתמשת בעיצוב חמש חורים לאף עם רמזים שמעיים מדויקים לחקירת מנגנוני זיכרון עבודה וקבלת החלטות נוירונליים.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

עבודה זו נתמכה על ידי מענק # NS054148 NINDS.

כל ההליכים כרוכים בבעלי חיים אושרו על ידי ועדת אוניברסיטת מישיגן המוסדית טיפול בבעלי חיים ושימוש (IACUC). 1. ניסיוני התקנה <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> השתמש בתיבת התניה אופרנטית אשר מורכבת מקיר חמש גומות nosepoke בצד אחד ושוקת אספקת מזון בצד השני. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חור nosepoke המרכז נחשב כחור &quot;קיבעון&quot; וארבעת חורים אחרים (שתיים בכל צד של חור הקיבעון) נחשבים חורי יעד מוטורי. כל חור הוא מצויד במערכת קרן אינפרא אדומה פולט גלאי שמזהה כאשר החיה נכנסה וחזרה בו מחור הקיבעון LED ושלושה צבעים. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> השתמש במחולל טון לתכנות כדי לייצר צלילים בתדר אחד עם דיוק של האלפית שני ולחבר אותו לרמקול המותקן בתוך הקופסה אופרנטית. לשלוט על גנרטור הטון וnosepokes באמצעות מערכת מעקב התנהגותי באמצעות התוכנה המתאימה. השתמש בחומרה וsoftwהם מערכת המספקת ניטור זמנים אלפית שנייה של אירועים ושליטה של ​​רמזים ותגובות התנהגותיות. הערה: המשרעת של שני טון ורמזי רעש צריכה להישמר סביב 60 ± 3 dB SPL. </li></ol></li></ol> 2. הרגלה מוקדם <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הגבל את צריכת המזון של הנושא למשקלו של הנושא הרגיל (לדוגמא: במשך 3 ימים) 100 גרם בהדרגה ל~ 5 גרם. הנושא צריך לשמור על 85-90% מהמשקל כרצונך מודעה שלהם. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להרגיל את הנושא לטיפול על ידי הנסיין וקרא את הנושא עם המכשיר מהיום הראשון של הפעלת פרוטוקול מניעת מזון. התחל טיפול בבעלי החיים ומניחים אותו בתיבת התניה אופרנטית, תוך מתן כדורי מזון בשוקת גלולה כדי לעודד את הנושא כדי לחקור את הכלוב ולהכיר את מיקום משלוח הפרס. </li></ol> 3. הדרכה נושא <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הערות כלליות<ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> המשימה הציעה כאן צריכה תיאום מדויק בין התפיסה של קיו שמיעה, צמצום תנועות בתקופת האיחור וביצוע תנועה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בהדרגה להכשיר את הצעד, שלב אחר הנושא כדי להכין אותם להתנהגות הרצויה הסופית. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ודא כי בסוף כל שלב, בכפוף שומר&gt; 75% ביצועים התנהגותיים לפחות שלושה מפגשים רצופים לפני שממשיכים לשלב הבא. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ברגע שהוא הגיע לשלב הסופי, לשמור את הנושא בפרוטוקול במשך שבוע, כדי להבטיח את הביצועים נשמר ברמה הרצויה. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> התחל: הכר את הנושא עם חורי nosepoke, יציאת משלוח מזון ואת הקשר בין החורים והתגמול המהבהבים. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בחר באחד מתוך ארבע המטרות על לוח זמנים אקראיים. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> שחק את אות Go (רעש שמיעתי לבן) ולשמור LED בתוך החור מהבהב (משך דופק 0.3 שניות). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הגדרה שלoftware לתגמל את הנושא על ביקורים לחור. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> פסק זמן המשפט לאחר 30 שניות אם החור הוא לא ביקר ולהתחיל משפט חדש. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לא לתגמל את כל ביקורים לחורים נכונים. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בחירת יעד: להעניש ביקורים שגויים לחורי nonselected. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> על ביקורי חורים שגויים, לסיים את המשפט ואחריו 5 שניות של שחור החוצה. הערה: במהלך עידן האפלה, LED חור קיבעון כבוי בכלוב. משמעות דבר היא כי הנושא לא יכול ליזום משפט וצריכה לחכות עד שחור הקיבעון LED מתחיל להבהב. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בחר חור חדש ולהתחיל במשפט חדש. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> Nosepoke: רכבת כפופה ללתקוע בתוך חור הקיבעון להתחיל משפט. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> תהבהב נורה צהובה בתוך חור הקיבעון. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לאחר ביקור חור הקיבעון לשחק מייד את הרמז ללכת ולהתחיל משפט חדש. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להעניש ביקורים שגויים על ידי 5 שניות; של האפלה. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> עיכוב: למד את הנושא כדי לשמור על האף שלהם בתוך חור הקיבוע לתקופה קצובה של זמן (תקופת עיכוב), כי הוא גדל בהדרגה כאימון מתקדם. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חכה לנושא לבקר חור הקיבעון. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לסיים את המשפט אם הנושא חוזר בטווח של 500 אלפיות שניים. אחרת, לשחק קיו Go. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להעניש את ההכחשות מוקדמות על ידי התקופה האפלה למשך 7 שניות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> תגמל את הביקורים הנכונים על ידי מתן גלולה מזון. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> שני רמזים (עם אור): עלייה ואקראי אורך תקופת האיחור ולהציג אות ההוראה השמיעתית. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להגדיל את אורכה של תקופת העיכוב לממוצע של 1.5 שניות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בחר באורך אקראי עיכוב התקופה בכל ניסוי המבוסס על צפיפות אחידה בין 1.3-1.8 שניות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להציג את אות הוראת כצליל שמיעתי תדר אחד פעמו בשלישיות, עם משך פעימה של 150 אלפיות ומרווח interpulse של 100 אלפיות שניים. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> שחק קיו ההוראה מייד לאחר הנושא נכנס לחור הקיבעון. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הקצאת שני רמזי הוראה לכל אחד מהיעדים. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> השתמש אך ורק אות אחת קשורה לכל יעד בשלב זה. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בואו הנושא להשתמש בשני רמזים שמיעתיים וחזותיים כדי לבחור את חור היעד. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> שני רמזים (ללא אור): רכבת הנושא להשתמש רק רמזים שמיעתיים. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> כבה את הנוריות מהבהבות בתוך חורי היעד כדי שהנושא יהיה להשתמש רק ברמזי הוראה שמיעתיים. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ארבעה רמזים: הציגו את שני הרמזים אחרים לרצף של רמזי הוראה הוצגו באופן אקראי ולחזור על סעיפים 3.5.3-3.6.1. </li></ol> 4. ניתוח התנהגות נתונים <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> שיעור הצלחה: הגדרת שיעור הצלחה כאחוז ביקורים נכונים למטרות מחולקים במספר הכולל של ניסויים. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li&gt; למדוד את שיעור הצלחה בכל שלב של אימון. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> סוגי שגיאה: <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> נסיגה מוקדמת: למדוד את אחוז הניסויים בעתו החוצה בשל הכחשות מוקדמות מחור הקיבעון. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> שגיאת עמלה: חישוב אחוז מניסויים נכשלו כאשר הנושא מבקר יעד מיודע </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> שגיאת השמטה: לחשב את אחוז הטעויות כאשר הנושא לא לבקר בכל המטרות לאחר תחילת משפט. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> משתנים שנמדדו: <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> זמן תגובה (RT): לכל ניסוי, למדוד את העיכוב בין הופעת רמז Go וחוזר בה הנושא מחור הקיבעון. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> זמן ליעד (TT): מדוד את משך הזמן בין נסיגת הנושא מחור הקיבעון ונכנס לחור היעד. </li></ol></li></ol>

<ol><li>Goldstein, E. B. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aGoldstein%2C+EB+%22Cognitive+psychology%3A+Connecting+mind%2C+research%2C+and+everyday+experience%22">Cognitive psychology: Connecting mind, research, and everyday experience</a>. , Wadsworth Publishing Company. (2008).</li>
<li>Kandel, E. R., Schwartz, J. H., Jessell, T. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((4th+edition%5BTitle%5D)+AND+%22Principles+of+neural+science%22%5BJournal%5D)">4th edition.</a> Principles of neural science. , McGraw-Hill. New York. (2000).</li>
<li>Cisek, P., Kalaska, J. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Neural+mechanisms+for+interacting+with+a+world+full+of+action+choices%5BTitle%5D)+AND+%22Ann.+Rev.+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Neural mechanisms for interacting with a world full of action choices.</a> Ann. Rev. Neurosci. 33, 269-298 (2010).</li>
<li>Kalat, J. W. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aKalat%2C+JW+%22Biological+psychology%22">Biological psychology</a>. , Wadsworth Publishing Company. (2012).</li>
<li>Banich, M. T., Compton, R. J. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aBanich%2C+MT+%22Cognitive+neuroscience%22">Cognitive neuroscience</a>. , Wadsworth Publishing Company. (2010).</li>
<li>Carew, T. J., Pinsker, H. M., Kandel, E. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Long-term+habituation+of+a+defensive+withdrawal+reflex+in+aplysia%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Long-term habituation of a defensive withdrawal reflex in aplysia.</a> Science. 175, 451-454 (1972).</li>
<li>Hodgkin, A. L., Huxley, A. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+quantitative+description+of+membrane+current+and+its+application+to+conduction+and+excitation+in+nerve%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Physiol%22%5BJournal%5D)">A quantitative description of membrane current and its application to conduction and excitation in nerve.</a> J. Physiol. 117, 500(1952).</li>
<li>Romo, R., Salinas, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Flutter+discrimination%3A+neural+codes%2C+perception%2C+memory+and+decision+making%5BTitle%5D)+AND+%22Nat.+Rev.+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Flutter discrimination: neural codes, perception, memory and decision making.</a> Nat. Rev. Neurosci. 4, 203-218 (2003).</li>
<li>Romo, R., de Lafuente, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Conversion+of+sensory+signals+into+perceptual+decisions%5BTitle%5D)+AND+%22Prog.+Neurobiol%22%5BJournal%5D)">Conversion of sensory signals into perceptual decisions.</a> Prog. Neurobiol. 10, (2012).</li>
<li>Shadlen, M. N., Britten, K. H., Newsome, W. T., Movshon, J. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+computational+analysis+of+the+relationship+between+neuronal+and+behavioral+responses+to+visual+motion%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Neurosci%22%5BJournal%5D)">A computational analysis of the relationship between neuronal and behavioral responses to visual motion.</a> J. Neurosci. 16, 1486-1510 (1996).</li>
<li>Beck, J. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Probabilistic+Population+Codes+for+Bayesian+Decision+Making%5BTitle%5D)+AND+%22Neuron%22%5BJournal%5D)">Probabilistic Population Codes for Bayesian Decision Making.</a> Neuron. 60, 1142-1152 (2008).</li>
<li>Goldman-Rakic, P. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Circuitry+of+primate+prefrontal+cortex+and+regulation+of+behavior+by+representational+memory%5BTitle%5D)+AND+%22Compr.+Physiol%22%5BJournal%5D)">Circuitry of primate prefrontal cortex and regulation of behavior by representational memory.</a> Compr. Physiol. , (1987).</li>
<li>Miller, E. K., Erickson, C. A., Desimone, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Neural+mechanisms+of+visual+working+memory+in+prefrontal+cortex+of+the+macaque%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Neural mechanisms of visual working memory in prefrontal cortex of the macaque.</a> J. Neurosci. 16, 5154-5167 (1996).</li>
<li>Fuster, J. M., Alexander, G. E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Neuron+activity+related+to+short-term+memory%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Neuron activity related to short-term memory.</a> Science. 173, 652-654 (1971).</li>
<li>Fetz, E. E., Baker, M. A. Operantly Conditioned Patterns of Activity and Correlated Responses Cells and Contralateral Muscles. , (1973).</li>
<li>Carmena, J. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Learning+to+control+a+brain--machine+interface+for+reaching+and+grasping+by+primates%5BTitle%5D)+AND+%22PLoS+Biol%22%5BJournal%5D)">Learning to control a brain--machine interface for reaching and grasping by primates.</a> PLoS Biol. 1, e42(2003).</li>
<li>Georgopoulos, A. P., Schwartz, A. B., Kettner, R. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Neuronal+population+coding+of+movement+direction%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Neuronal population coding of movement direction.</a> Science. 233, 1416-1419 (1986).</li>
<li>Donoghue, J. P., Sanes, J. N., Hatsopoulos, N. G., Gaál, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Neural+discharge+and+local+field+potential+oscillations+in+primate+motor+cortex+during+voluntary+movements%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Neurophysiol%22%5BJournal%5D)">Neural discharge and local field potential oscillations in primate motor cortex during voluntary movements.</a> J. Neurophysiol. 79, 159-173 (1998).</li>
<li>Abbott, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Laboratory+animals%3A+the+Renaissance+rat%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Laboratory animals: the Renaissance rat.</a> Nature. 428, 464-466 (2004).</li>
<li>Fuster, J. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aFuster%2C+J+%22The+prefrontal+cortex%22">The prefrontal cortex</a>. , Academic Press. (2008).</li>
<li>Britten, K. H., Shadlen, M. N., Newsome, W. T., Movshon, J. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+analysis+of+visual+motion%3A+a+comparison+of+neuronal+and+psychophysical+performance%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Neurosci%22%5BJournal%5D)">The analysis of visual motion: a comparison of neuronal and psychophysical performance.</a> J. Neurosci. 12, 4745-4765 (1992).</li>
<li>Abbott, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Neuroscience%3A+The+rat+pack%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Neuroscience: The rat pack.</a> Nature. 465, 282-283 (2010).</li>
<li>Uchida, N., Mainen, Z. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Speed+and+accuracy+of+olfactory+discrimination+in+the+rat%5BTitle%5D)+AND+%22Nat.+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Speed and accuracy of olfactory discrimination in the rat.</a> Nat. Neurosci. 6, 1224-1229 (2003).</li>
<li>Jaramillo, S., Zador, A. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+auditory+cortex+mediates+the+perceptual+effects+of+acoustic+temporal+expectation%5BTitle%5D)+AND+%22Nat.+Neurosci%22%5BJournal%5D)">The auditory cortex mediates the perceptual effects of acoustic temporal expectation.</a> Nat. Neurosci. 14, 246-251 (2010).</li>
<li>Cohen, L., Rothschild, G., Mizrahi, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Multisensory+integration+of+natural+odors+and+sounds+in+the+auditory+cortex%5BTitle%5D)+AND+%22Neuron%22%5BJournal%5D)">Multisensory integration of natural odors and sounds in the auditory cortex.</a> Neuron. 72, 357-369 (2011).</li>
<li>Deschênes, M., Moore, J., Kleinfeld, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Sniffing+and+whisking+in+rodents%5BTitle%5D)+AND+%22Curr.+Opin.+Neurobiol%22%5BJournal%5D)">Sniffing and whisking in rodents.</a> Curr. Opin. Neurobiol. 22, 243-250 (2012).</li>
<li>Raposo, D., Sheppard, J. P., Schrater, P. R., Churchland, A. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Multisensory+decision-making+in+rats+and+humans%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Multisensory decision-making in rats and humans.</a> J. Neurosci. 32, 3726-3735 (2012).</li>
<li>Bari, A., Dalley, J. W., Robbins, T. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+application+of+the+5-choice+serial+reaction+time+task+for+the+assessment+of+visual+attentional+processes+and+impulse+control+in+rats%5BTitle%5D)+AND+%22Nat.+Protoc%22%5BJournal%5D)">The application of the 5-choice serial reaction time task for the assessment of visual attentional processes and impulse control in rats.</a> Nat. Protoc. 3, 759-767 (2008).</li>
<li>Brasted, P. J., Dunnett, S. B., Robbins, T. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Unilateral+lesions+of+the+medial+agranular+cortex+impair+responding+on+a+lateralised+reaction+time+task%5BTitle%5D)+AND+%22Behav.+Brain+Res%22%5BJournal%5D)">Unilateral lesions of the medial agranular cortex impair responding on a lateralised reaction time task.</a> Behav. Brain Res. 111, 139-151 (2000).</li>
<li>Gage, G. J., Stoetzner, C. R., Wiltschko, A. B., Berke, J. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Selective+activation+of+striatal+fast-spiking+interneurons+during+choice+execution%5BTitle%5D)+AND+%22Neuron%22%5BJournal%5D)">Selective activation of striatal fast-spiking interneurons during choice execution.</a> Neuron. 67, 466-479 (2010).</li>
<li>Erlich, J. C., Bialek, M., Brody, C. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+cortical+substrate+for+memory-guided+orienting+in+the+rat%5BTitle%5D)+AND+%22Neuron%22%5BJournal%5D)">A cortical substrate for memory-guided orienting in the rat.</a> Neuron. 72, 330-343 (2011).</li>
<li>Mohebi, A., Oweiss, K. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Neural+ensemble+correlates+of+working+memory+in+the+rat+medial+prefrontal+cortex%5BTitle%5D)+AND+%2241+st+Ann.+Meet.+Soc.+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Neural ensemble correlates of working memory in the rat medial prefrontal cortex.</a> 41 st Ann. Meet. Soc. Neurosci. , (2011).</li>
<li>Oweiss, K. G. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aOweiss%2C+KG+%22Statistical+signal+processing+for+neuroscience+and+neurotechnology%22">Statistical signal processing for neuroscience and neurotechnology</a>. , Academic Press. (2010).</li>
<li>Thorndike, E. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Animal+intelligence%3A+An+experimental+study+of+the+associative+processes+in+animals%5BTitle%5D)+AND+%22Psychol.+Monographs%3A+Gen.+Appl%22%5BJournal%5D)">Animal intelligence: An experimental study of the associative processes in animals.</a> Psychol. Monographs: Gen. Appl. 2, 1-109 (1898).</li>
</ol>

המחברים מצהירים שום אינטרסים כלכליים מתחרים.

חולדות היו בשימוש נרחב במחקר במדעי מוח ליותר ממאה שנה. מאז ההשקה של תורנדייק של המושג של החוק לתוקף בחתולים 34, התניה אופרנטית כבר הגישה סטנדרטית לבדיקת היבטים שונים של התנהגות בעלי חיים. ניסויי מדעי המוח רבים מעורבים בקבלת החלטות ובהכנת מנוע כוללים תקופת עיכוב בין רמזי ההוראה ומרווח הפעולה. רצוי לצמצם את התנועות בתקופות עיכוב אלה כדי להפחית את כל בלבול לנתונים העצביים הנרכשים. בעוד ניסויי ניווט מבוך קונבנציונליים במכרסמים לנצל את הקיבולת הגדולה של המכרסמים כדי לצאת ללק...

<html> לומד את הקשר בין נוירופיזיולוגיה וההתנהגות הוא המטרה הסופית במדעי המוח מערכות. מבחינה היסטורית, יש כבר איזון בין בחירת מודל החיה ורפרטואר התנהגותי 1-5. בעוד אורגניזמים פשוטים כמו שבלולי ים 6 או קלמרי 7 נעשו שימוש נרחב כדי לחקור את התכונות של תעלות יונים בודדים, תאי עצב ומעגלים עצביים פשוטים, יש צורך במינים מסדר גבוה יותר ללמוד פונקציות מורכבות יותר, כגון ניווט מרחבית, קבלת החלטות 8-11 וקוגניטיביות לשלוט 12-14. למרות היותו מודל חיה סטנדרטי לאדם כמו התנהגות, שימוש בפרימטים לא אנושיים מנחה שיקולי עלות ואתיים שמונעים את השימוש בם על פני מגוון רחב של ניסויים במעבדה אחת הגדרת 15-18. מודלים של בעלי חיים פשוטים כגון מכרסמים בדרך כלל העדיפו 19, ובלבד שיש להם מצעים עצביים דומים עומדים בבסיס ההתנהגויות של עניין. &quot;&gt; יש ראיות רבות המצביעות על כך מכרסמים לשתף מבנים בקליפת המוח וקורטיקליים דומים לאלה שנמצאו בפרימטים 20-22. מכרסמים ידועים גם לשלב מידע על פני מערכות חוש מרובות כדי להדריך את פעולתם 23-25, למשל, על ידי התיאום הנעים במהירות ומרחרח במהלך התנהגות 26 גישוש או על ידי שילוב אירועים שמיעתיים וחזותיים / חוש הריח 25,27. כאן אנו מתארים מסגרת לתניה אופרנטית של מכרסמים המשמשים לבדיקת משימות קוגניטיביות 28-32. במסגרת זו, נבדקים נדרשים לקבע בתוך חור nosepoke ולשמור על חוטמם בתוך החור עד להצגת אות דרכים. המשימה התנהגותית היא עיצוב nosepoke חמישה חור המשמש כמקובל ללימודי משימת זמן תגובת סדרה 5 ברירה. בתקופת האיחור, מגוון של רמזי הוראה מוצג להנחות את הנושא כדי לבצע פעולה. במסגרת זו יכולה בקלות להיות שונה כדי להתאיםיש צורך במגוון רחב של ניסויים שבהם הכשרה בנושא כדי למזער את התנועה הגלויה שלה על פני פרק זמן קצר. זה מאפשר לימוד שלפעילות spiking של נוירונים בודדים מושפעת רמזים מסוימים בפרק זמן זה במידה. הפרוטוקול יכול לצמצם את זמן אימון ויכול להפחית את ההשתנות פני למידה בנושא. תרשים זרימה סכמטי של המשימה מוצגת באיור 1.

<table><tbody><tr><td>תקע אף 5 חורים עם 3 Stim Cue Light Rat Cage</td><td>Coulbourn</td><td>H21-06M/R</td><td></td></tr><tr><td>כלוב בדיקה</td><td>Coulbourn</td><td>H10-11R-TC</td><td>&nbsp;</td></tr><tr><td>תוכנת מצב גרפי</td><td>Coulbourn</td><td></td><td>&nbsp;</td></tr><tr><td>מחולל צלילים/רעשים הניתן לתכנות</td><td>Coulbourn</td><td>A12-33</td><td>&nbsp;</td></tr><tr><td>כדורי דיוק ללא אבק</td><td>Bio-Serv</td><td>F0165</td><td></td></tr><tr><td>מודול רמקול</td><td>Coulbourn</td><td>H12-01R</td><td>&nbsp;</td></tr></tbody></table>

מכרסמים אוויר פרוטוקול אוטומטי לחלוטין עבור הסנסורית אינטגרציה וניסויי בקרה קוגניטיבית

A Fully Automated Rodent Conditioning Protocol for Sensorimotor Integration and Cognitive Control Experiments

מכרסמים שימשו באופן מסורתי כמודל חיה סטנדרטי בניסויים במעבדה כרוכים במספר עצום של משימות חושיות, קוגניטיבית ומוטוריות. תפקודים קוגניטיביים גבוהים יותר הדורשים שליטה מדויקת תגובות הסנסורית כגון קבלת החלטות ואפנון קשב, לעומת זאת, נבחנים בדרך כלל בפרימטים לא אנושיים. למרות העושר של התנהגות קופים המאפשרת לגרסות מרובות של פונקציות אלה כדי להיחקר, המודל המכרסם נשאר אלטרנטיבה למודלים הפרימטים אטרקטיבית, יעיל וחסכונית. יתר על כן, היכולת למכן התניה אופרנטית באופן מלא במכרסמים מוסיפה יתרונות ייחודיים על פני הכשרת העבודה אינטנסיבית של פרימטים לא אנושיים בזמן לימודים במגוון רחב של פונקציות מורכבות אלה. כאן, אנו מציגים פרוטוקול לחולדות אוויר operantly על ביצוע משימות זיכרון עבודה. במהלך תקופות קריטיות של המשימה, הפרוטוקול מבטיח כי התנועה הגלויה של החיה ממוזערת ידי requiring בעלי החיים כדי &#39;לקבע&#39; עד אות עבור מועברת, בדומה לתכנון ניסוי בקופים לא אנושי. משימה פשוטה שתי חלופית נאלצה בחירה מיושמת כדי להדגים את הביצועים. אנחנו דנים ביישום של פרדיגמה זו למשימות אחרות.

המסגרת המוצעת מאפשרת אימון בנושא במגוון רחב של משימות קוגניטיביות. כאן אנו מיושמים משימת עיכוב הורה שנועדה לחקור את המנגנונים של פעולות מכוונות מטרה בקליפת מוח הקדם חזיתית המכרסם. איור 1 מציג תרשים זרימה של עיצוב ניסיוני. כדי להבטיח שהנושא מבין את דרישת המשימה בכל שלב, מדדי ביצוע יש לבחון באופן רציף. איור 2 מראה ביצועי דוגמא לנושא אחד על פני פגישות מרובות. ברגע שהנושא רכש את המשי...

פרוטוקול אוטומטי לחלוטין לתניה אופרנטית מכרסמים מוצע. הפרוטוקול מסתמך על שליטה זמנית מדויקת של אירועים התנהגותיים לחקור כדי שניסויי השפעות שליטה זו אינטגרציה עצבית שבבסיס פעילות הסנסורית ושליטה קוגניטיבית המידה.

Rodents have been traditionally used as a standard animal model in laboratory experiments involving a myriad of sensory, cognitive, and motor tasks. ...

המטרה הכללית של הניסוי הבא היא להציג מסגרת התנהגותית אוטומטית להתניית אופרנט של מכרסמים לצורך בדיקת משימות קוגניטיביות מורכבות. המשימה ההתנהגותית מבוססת על תכנון של חמישה חורי דחיפת אף, המשמש באופן קונבנציונלי למחקרי משימות זמן תגובה סדרתי עם חמישה חלופות. הנבדקים נדרשים להחזיק את חרטומם בתוך חור קיבוע עד להצגת רמז "צא" (go queue) לאחר תקופת השהיה קצרה.תור של הוראות שמיעתיות מוצג במהלך תקופת הקיבוע כדי להנחות את הנבדק לבחור מטרה מוטורית עתידית כדי לקבל גמול. השימוש בתור שמיעתי מאפשר מעברים מוגדרים היטב בין תקופות שונות של המטלה ומאפשר לחקור היבטים מרובים של התנהגות, כמו גם מנגנונים עצביים של זיכרון עבודה, קבלת החלטות ותכנון מוטורי. היתרון המרכזי של טכניקה זו על פני שיטות קיימות, כגון ניסויי ניווט במבוך, הוא שהתנהגות מוטורית גלויה, שעלולה להיות מושפעת מהשפעות מטעות של שינויים סיסטמטיים במסלול הנבדק, ממוזערת במהלך התקופה הקריטית של המטלה.למרות ששיטה זו יכולה לספק תובנות לגבי בקרה מוטורית, ניתן להשתמש במחקרים אלו גם כדי לחקור תהליכים קוגניטיביים ברמה גבוהה יותר, כגון תפיסה, קשב ויצירת זיכרון. את הפרוצדורה ידגים דילן מילר, סטודנט לתואר ראשון מהמעבדה שלי. המחקר הבא מבוצע בתיבת התניה אופרנטית, הכוללת קיר עם חמישה חורי דחיפת אף בצד אחד ואת תושבת אספקת המזון בצד הנגדי.חור דחיפת האף המרכזי נחשב לחור קיבוע, וארבעת החורים האחרים, שניים בכל צד של חור הקיבוע, נחשבים לחורי מטרה מוטוריים. כל חור מצויד ב-LED תלת-צבעי ובמערכת פולט-גלאי קרן אינפרה-אדומה המזהה מתי בעל החיים נכנס לחור הקיבוע ונסיב ממנו. מחולל צלילים ניתן לתכנות יוצר צליל בתדר יחיד בדיוק של מילישניות, המחובר לרמקול המותקן בתוך תיבת ה-opera.מחולל הצלילים וחורי דחיפת האף נשלטים באמצעות מערכת המעקב ההתנהגותית. במהלך תקופת ההרגלה, השתמש בתוכנה ייעודית כדי לטפל בבעלי החיים מדי יום ולאפשר להם לחקור את תא ההתנייה האופרנטית ואת מיכל המזון; הגבל בהדרגה את צריכת המזון שלהם לאורך תקופה של שלושה ימים עד שיגיעו ל-85 עד 90% ממשקל גופם המקורי. השלב הראשון הוא להכיר לנבדק את חורי דחיפת האף, פתח אספקת המזון ואת הקשר בין החורים המהבהבים לבין התגמול.לביצוע פעולה זו, בחרו את אחד משני המטרות בלוח זמנים אקראי והשמיעו את תור הסימנים (go queue), רעש שמיעתי לבן, בזמן שה-LED בתוך החור מהבהב. הגדירו את התוכנה להעניק תגמול לנבדק עם הגעתו לחור. סיימו את הניסוי לאחר 30 שניות אם החור לא ביקר, והתחילו ניסוי חדש כדי לסייע בבחירת המטרה.הענש ביקורים בחורים שגויים על ידי סיום הניסוי, ולאחריו חמישה שניות של מחשכה. לאחר מכן, בחר חור חדש והתחל ניסוי חדש עד להגעה לרמת הביצועים הרצויה. כדי לאמן את הנבדק לדחוף את אפו לתוך חור הקיבוע.כדי להתחיל ניסוי, נדליק מהרב (פלאש) נורת LED צהובה בתוך חור הקיבוע. עם הגעתו של הנבדק לחור הקיבוע, יש להשמיע מיד את תור ה-go ולהתחיל ניסוי חדש. ברגע שהנבדק ילמד להגיע לחור הקיבוע, יש ללמדו להחזיק את אפו בתוך החור למשך פרק זמן קבוע.כדי לעשות זאת, המתן עד שהנבדק יגיע לחור הקיבוע וסיים את הניסוי. אם הנבדק נסוג בתוך 500 milliseconds, הענש נסיגות מוקדמות באמצעות תקופת חשיכה למשך שבע שניות. אחרת, השמע את תור היציאה (go queue) ותגמל ביקורים נכונים על ידי מתן כדור מזון.השלב הבא הוא להוסיף את תור ההוראות השמיעתי כטון שמיעתי בתדר יחיד, במקצבים של שלשיות עם משך פולס של 150 milliseconds ומרווח בין פולסים של 100 milliseconds. בנוסף, הגדילו את אורך תקופת ההשהיה לממוצע של 1.5 seconds. בחרו אורך תקופת השהיה אקראי בכל ניסוי על בסיס התפלגות אחידה בין 1.3 ל-1.8 seconds.השמיעו את רמז ההוראה מיד לאחר שהנבדק נכנס לחור הקיבוע. הקצו שני רמזי הוראה לכל אחד מהמטרות. עם זאת, בשלב זה השתמשו רק ברמז אחד המשויך לכל מטרה, עד שהנבדקים יהיו מוכרים יותר עם המשימה.יש לאפשר לנבדק להשתמש ברמזים שמיעתיים וחזותיים כאחד כדי לבחור את החור המטרה, עד להגעה לרמת הביצועים הרצויה. כדי לאמן את הנבדק להשתמש ברמזים שמיעתיים בלבד, יש לכבות את נורות ה-LED המהבהבות בתוך חור המטרה, כך שהנבדק יוכל להסתמך על רמזי הוראה שמיעתיים בלבד. כאשר תושג רמת הביצועים הרצויה, יש להוסיף את שני הרמזים האחרים לרצף של רמזי ההוראה המוצגים באופן אקראי, ולחזור על שלבי האימון.ודאו שבסיום כל שלב, הנבדק שומר על ביצועים התנהגותיים של מעל 75% למשך שלושה מפגשים רצופים לפחות לפני המעבר לשלב הבא. לאחר הגעה לשלב הסופי, השאירו את הנבדק בפרוטוקול למשך שבוע כדי להבטיח שהביצועים נשמרים ברמה הרצויה. הגדירו את שיעור ההצלחה כאחוז הביקורים הנכונים ביעדים חלקי מספר הניסיונות הכולל.יש למדוד את שיעור ההצלחה בכל שלב של האימון. סוגי השגיאות השונים כוללים נסיגה מוקדמת, אחוז הניסיונות שנגמרו בזמן בשל נסיגות מוקדמות מחור הקיבוע (שגיאת נשיאה), אחוז הניסיונות שנכשלו כאשר הנבדק מבקר במטרה שלא נבנתה, ושגיאת משימה. אחוז השגיאות כאשר הנבדק אינו מבקר באף אחת מהמטרות לאחר תחילת הניסוי.עבור כל ניסוי, מדוד את זמן התגובה המוגדר כהשהיה שבין תחילת תור ה-go לבין נסיגתו של הנבדק מחור הקיבוע. כמו כן, נמדד הזמן עד למטרה כמשך הזמן שבין נסיגתו של הנבדק מחור הקיבוע לבין כניסתו לחור המטרה. דוגמה זו מציגה את שיעור ההצלחה עבור נבדק בודד לאורך 14 מפגשי הקלטה.סוגי השגיאות נשלטים על ידי נסיגות מוקדמות, בעוד ששגיאות עשייה ושגיאות השמטה מופיעות בתדירות נמוכה יותר. היסטוגרמה זו מציגה את התפלגות זמן התגובה לאורך ניסיונות שונים. כאן מוצגת התפלגות הזמן למטרה לאורך ניסיונות שונים.לאחר שהנבדק רכש את המשימה, הושתל בו מערך מיקרו-אלקטורודות בעל 32 ערוצים. באזור הפרה-לימבי, מוצג דגימת סימן (trace) המיושרת עם תרשים רסטר (raster plot) של 22 יחידות שהוקלטו בו-זמנית; סימנים לאירועים התנהגותיים מסומנים מעל הסימנים.בעת ביצוע פרוצדורה זו, חשוב לזכור לבדוק את ה-Perus לפני כל מפגש אימון ולנטר את ביצועי הנבדק לאחר מכן. ירידה משמעותית במדדים ההתנהגותיים עלולה להיגרם מתקלה בציוד לאחר הפיתוח שלו. טכניקה זו אמורה לסלול את הדרך עבור חוקרים בתחום מדעי העצב הקוגניטיביים לחקור בקרה מלמעלה למטה (top-down control) של התנהגות מכוונת מטרה.

a-fully-automated-rodent-conditioning-protocol-for-sensorimotor

Research

JoVE Journal

Behavior

התנהגות

בדו"ח זה, אנו מציעים מערכת אוטומטי לחלוטין תכליתי מאוד המסוגל בו זמנית בדיקות רב קוגניטיביים התנהגויות ורישום הפעילות העצבית של מכרסמים.

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

בסרטון זה אנו מבצעים את מבחן המוט המסתובב או הרוטרוד המואץ כדי להעריך קואורדינציה מוטורית ולמידה בנבדקי עכבר.

בדיקת מוט מסתובב מואץ או מבחן רוטרוד: שיטה לבדיקת קואורדינציה מוטורית ולמידה בעכברים

מערכת אוטומטית לחלוטין למדידת נכסים משמעותיים מבחינה פיזיולוגית של מנגנוני תיווך לוקליזציה המרחבית, לוקליזציה זמנית, משך, קצב והערכת הסתברות, הערכת סיכונים, אימפולסיביות, ואת הדיוק ואת הדיוק של זיכרון, כדי להעריך את ההשפעות של מניפולציות גנטיות ותרופתיות על מנגנונים בסיסיים של הכרה בעכברים.

אוטומטי, כמותי קוגניטיבי / הקרנת התנהגות של עכברים: לגנטיקה, פרמקולוגיה, בעלי החיים קוגניציה והוראה לתואר ראשון

אנו מתארים פרוטוקולים להכשרת חולדות עבור קלטות אלקטרו כרוניות במשימות קוגניטיביות אוטומטיות לחלוטין בהקרנה מקיר לקיר מבוך.

משימות אוטומטיות חזותית קוגניטיבית להקלטה עצבית פעילות באמצעות הקרנה מקיר לקיר מבוך

היכולת להעריך תפקודים ניהוליים כגון גמישות התנהגותית בחולדות שימושית לחקירת הנוירוביולוגיה של הקוגניציה הן בבעלי חיים שלמים והן במודלים של מחלות. כאן אנו מתארים משימות אוטומטיות להערכת שינוי אסטרטגיה ולמידה הפוכה, הרגישות במיוחד לשיבושים ברשתות קליפת המוח הקדם-מצחיות.

נהלים אופרנטית להערכת גמישות התנהגותית בחולדות

הפרעות קוגניטיביות בשינוי קשב הן מאפיין ליבה של מחלות פסיכיאטריות רבות. כאן, אנו מציגים את הפיתוח של מערכת אוטומטית חדשה למחקר יעיל של יכולות שינוי קשב, תפקודים ניהוליים ויכולות קוגניטיביות אחרות בעכברים עם תוקף תרגומי גבוה למחקרים בבני אדם.

אופרנטית התוך / Set-משמרת Extra-ממדית המשימה לעכברים

מאמר זה מציג את מנגנון T-maze אוטומטיות שהמצאנו, פרוטוקול מבוסס על זה מכשירי ניתוח החלטות המבוססות על עיכוב מאמץ החלטות המבוססות בחולדות לנוע חופשי.

T-maze אוטומטית המבוסס על המנגנון ופרוטוקול לניתוח עיכוב מאמץ מבוססות החלטות בחולדות העברה חינם

ניתוח עלות-תועלת היא גישה שקילה-קנה-מידה שמבצע המוח במהלך הקורס של קבלת החלטות. כאן, אנו מציעים פרוטוקול לאמן חולדות על operant קבלת ההחלטות שצורת בו חולדות לבחור תגמולים גבוהים יותר על חשבון מחכה 15 s כדי לקבל אותם.

פרוטוקולים operant להערכת ניתוח עלות-תועלת במהלך קבלת החלטות מחוזק על ידי מכרסמים

אנו מציגים שלושה פרוטוקולים של להעריך צורות שונות של אימפולסיביות ב עכברים ויונקים קטנים אחרים. שגרות בחירה intertemporal להעריך נטייה הנחה את הערך של תוצאות מושהית. חיזוק דיפרנציאלית של שיעור נמוך ואפליה תכונה-שלילי להעריך קיבולת עיכוב תגובה עם או בלי עונש על תגובות בלתי הולם, בהתאמה.

שלושה הליכים מעבדה לשם הערכת ביטויים שונים של אימפולסיביות אצל חולדות

פיתחנו פלטפורמה אחת למעקב אחר התנהגות בעלי חיים במהלך שתי משימות למידה אסוציאטיביות תלויות סיבים מטפסים. התכנון הזול מאפשר אינטגרציה עם ניסויים אופטוגנטיים או ניסויי הדמיה המכוונים לטיפוס על פעילות המוח הקטן הקשורה לסיבים תזונתיים.

פלטפורמה גמישה לניטור למידה אסוציאטיבית חושית תלוית מוח הקטן

מאמר זה מציג פרוטוקול המאפשר הערכה לא פולשנית ואוטומטית של ביצועי המוטוריקה העדינה, כמו גם למידה מוטורית אדפטיבית ואסוציאטיבית, על אתגרים, באמצעות מכשיר הנקרא סולם ארסמוס. קושי המשימה יכול להיות titrated כדי לזהות ליקוי מוטורי החל גדול עד עדינות.

ניטור למידה מוטורית עדינה ואסוציאטיבית בעכברים באמצעות סולם ארסמוס

חקור מסגרת התנהגותית אוטומטית לקונדיציונר אופרנטי בעכברים לבחינת משימות קוגניטיביות מורכבות. השיטה משתמשת בעיצוב חמש חורים לאף עם רמזים שמעיים מדויקים לחקירת מנגנוני זיכרון עבודה וקבלת החלטות נוירונליים.

מכרסמים אוויר פרוטוקול אוטומטי לחלוטין עבור הסנסורית אינטגרציה וניסויי בקרה קוגניטיבית

גלה סרטונים נוספים