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

המטרה הכוללת של פרוטוקול זה היא להדגים תהליכי עיצוב ואימון אופטימליים למשימות קוגניטיביות חזותיות אוטומטיות לחלוטין ורכישת נתונים עצביים בו זמנית בחולדות באמצעות מבוך הקרנת רצפה. זה מושג על ידי שילוב מעקב וידאו ומערכות רכישת נתונים עצביים עם מערכת בקרה התנהגותית המסוגלת לספק גירויים רלוונטיים למשימה ותגמול תוך גולגולתי בהתאם להתנהגות החיה. לאחר שהחולדות לומדות להחזיק עמדה מוכנה נייחת במרכז הזירה, מופיעות תמונות מטרה הדורשות תגובה התנהגותית רלוונטית בהתאם לכללי המשימה.

נתונים עצביים עם חותמת זמן לניתוחי אירועים פרי מראים מתאמים עצביים למיקום המוכן, לתחילת הצגת תמונת היעד ולאירועים רלוונטיים אחרים למשימה. מה שגרד בטכניקה זו הוא שמרוץ הקרנת הרצפה מנצל ראיות התנהגותיות ואנטומיות לכך שחולדות מעבדות מידע חזותי בהמישדה הראייה התחתון שלהן. כמו כן, משימות שתוכננו במנגנון זה מנצלות את השכירות הטבעית של החולדה כדי לחקור את הסביבה.

לבסוף, ניתן לתכנן מספר שלם של משימות קוגניטיביות מונחות חזותית כדי לחקור תפקוד קוגניטיבי במודלים של מכרסמים, פיתחנו את מבוך הקרנת הרצפה לתוקף טוב יותר ורלוונטיות תרגומית למחקרים שנערכו בבני אדם ובפרימטים שאינם אנושיים. לטכניקה זו יש יישום טוב יותר להבנת הפרעות זיכרון וקשב אנושיות. מכיוון שהפרעות אלו כרוכות בעיבוד מידע חזותי.

מבוך הקרנת הרצפה הוא שדה פתוח ללא קירות. מסך הקרנה אחורי משמש כרצפת המנגנון. ניתן להציב כל צורה של זירת מאזו על הרצפה, או להקרין גבולות חזותיים וירטואליים.

רצפת מסך ההקרנה האחורית בנויה משלוש שכבות. בד ראייה כפולה נמתח על פיסת פרספקס מלבנית עבה. שכבה דקה של פרספקס מונחת על הבד כדי להגן על כריך חומר המסך.

חומר המסך בין פרספקס עבה מתחת לפרספקס דק למעלה מספק את הקרנת התמונה היעילה ביותר מתחת ובצד המבוך נמצא מקרן להקרנה קצרה, אשר מאחור מקרין תמונות על החלק התחתון של רצפת המבוך. מצלמה עילית המחוברת למחשב עם מודול ההתנהגות הבסיסית של Cineplex מספקת מעקב וידאו וניתוח מקוון של נתוני מיקום. כדי לעקוב אחר מיקום החולדה, חבר נוריות LED לשלב הראש של החולדה או עקוב אחר ה-OID של קווי המתאר של החולדות עם מערכת מעקב הווידאו, זירת הבדיקה למשימות התנהגותיות המונחות על הפרספקס צריכה להיות בנויה מחומר מחצלת.

בעת שימוש במערכת רכישת הנתונים העצבית, ודא שמבוך הקרנת הרצפה ומערכת ה-ICS מקורקעים למגבר המקדים כדי למזער רעש חשמלי. תחילה הרגילו את החולדה לחדר ההתנהגות למשך 10 דקות כשהציוד מופעל, ואז החזירו את החולדה למושבה למחרת. חזור על זה.

צעד ביום השלישי, חבר את ה-ICS ואת קשירה של שלב הראש לחולדה והרגיל את החולדה לזירת הבדיקה למשך 10 דקות. ביום הרביעי, קבע את משרעת ה-ICS הנמוכה ביותר כדי לקבוע העדפת מקום. שימוש בפרוטוקול התניה לא רשמי של העדפת מקום.

הגדל לאט את הדופק הראשון והדופק שתי משרעות עד שהחולדה מותנית למקום בו מתרחש תגמול ICS. ערכי משרעת אופייניים הם בין 20 ל -80 מיקרו אמפר. ביום החמישי ואילך, העבירו פרס ICS כדי לאמן את החולדות לאזור המוכן ולהיכנס לאזורי התמונה המזרחית והמערבית.

המשך באימון עד שהחולדה עוברת לסירוגין בין שני אזורי התמונה. זה קריטי לאמן חולדות לשמור על עמדה מוכנה נייחת באזור המוכן. המיקום המוכן שולט מאיזה כיוון החולדה מתקרבת לתמונות המטרה והמרחקים מהם החולדה צופה בתמונות המוצגות.

לשלב הביניים, הכניסו 50 דציבלים של רעש לבן כדי לסמן את תחילת הניסוי. כבה את הרעש הלבן כאשר החולדה נכנסת לאזור המוכן. אוטומציה של מסירת תגמול ICS לחולדה על כניסה לאזור המוכן ועל השלמת העמדות המוכנות בהצלחה

הפחת בהדרגה את הסתברויות התגמול על כניסה לאזור המוכן והשלמה מוצלחת של עמדות מוכנות בין אפס ל-10%במקביל, צמצם את העמדה המוכנה. השהיה בצעדים של 100 אלפיות השנייה כדי לאמן את החולדה לעצור ולהמתין במצב מוכן. בשלב זה של האימון, חשוב לא לתגמל יתר על המידה חולדות במצב מוכן מכיוון שאימון יתר יגרום למעבר מאוחר לעיצוב מאוחר ולכללים ספציפיים למשימה.

אם החולדה שוברת בטרם עת את המצב המוכן, הפעל את הרעש הלבן. החולדה צריכה להתחיל מחדש את הניסוי בצד הנגדי של הזירה. עברו לעיצוב מאוחר כאשר החולדה יכולה לשמור באופן אמין על מצב מוכן עד 1200 אלפיות השנייה לכל ניסוי.

משך מיקום מוכן חדש קובע כמה זמן החולדה חייבת להישאר ללא תנועה לפני שתמונות היעד מופיעות. אימון במהלך עיצוב מאוחר הוא ספציפי למשימה ואוטומטי בכל פרמטרי המשימה. עם הגמישות לספק באופן ידני תגמולי ICS עבור האימון הראשוני במשימת ההבחנה החזותית על ידי מותנית, אמן חולדות על אפליית צורה ובהירות.

התחל את הניסיון על ידי הפעלת הרעש הלבן. שנה את משך הזמן הנדרש כדי שהחולדה תישאר במצב מוכן בין הניסויים. אם חולדה אינה שומרת באופן אמין על עמדה מוכנה נייחת, ספק תגמול ICS.

הצג באופן ידני זוג תמונות באזור הצגת התמונה, הצג באופן אקראי את התמונה הנכונה בצד שמאל או ימין של אזור התמונה. ספק פרס ICS. כאשר החולדה מתקרבת לתמונה הנכונה ביום הראשון לאימון.

להוציא רק פרץ של רעש לבן בעוצמה של 75 דציבלים כהרתעה לבעיית תגובה שגויה. משפט תיקון לאחר משפט שגוי. משפטי תיקון מתבצעים בצד הנגדי של הזירה.

השתמש באותו צד שמאל או ימין נכון ובהשהיית מיקום מוכנה כמו בגירסת הניסיון השגויה הקודמת. לאחר שהחולדה ביצעה בהצלחה את הבחנת ההארה הפשוטה הציגו את משימת ההבחנה המותנית של הביקון. אל תנפיק פרצי רעש עבור ניסויים שגויים.

עבור משימת האפליה הדו-מותנית, התמונה הנכונה נקבעת על ידי תבנית הרצפה. לדוגמה, הכוכב השחור נכון כאשר הרצפה מפוספסת והעיגול הלבן נכון. כאשר הרצפה אפורה, הניסויים מתחלפים בין הצד המזרחי והמערבי עם התמונה הנכונה המוצגת.

פסאודו באופן אקראי בצד שמאל או ימין של אזור התמונה מיישמים ניסויי תיקון לאחר ניסויים שגויים. למשימת תשומת הלב המרחבית החזותית הצג עיגולים אפורים במיקומים מרחביים מוגדרים. התחל את הניסוי ברעש לבן וכבה אותו כאשר החולדה נכנסת לאזור המוכן.

לאחר שהחולדה מחזיקה במצב מוכן למשך הזמן הנדרש, האירו את מעגל המטרה על ידי הפיכתו ללבן. המיקומים הנכונים מוקצים באופן אקראי לכאורה. לאחר שהחולדה השלימה בהצלחה את העמדה המוכנה, האירו מעגל מטרה והעבירו תגמול ICS.

כאשר החולדה מתקרבת למעגל הנכון תוך חמש שניות, אם החולדה מתקרבת למעגל אחר, לא מועבר תגמול. החולדה מתחילה ניסוי חדש בצד הנגדי של הזירה. אם החולדה לא מצליחה להתקרב למעגל כלשהו תוך חמש שניות, ציינו זאת כניסיון השמטה.

האירו את כל הרצפה ואל תספקו פרס בהתחלה. שמור על מעגל המטרה מואר עד שהחולדה מתקרבת אליו. ככל שהלמידה מתקדמת מקטינה בהדרגה את משך הזמן שמעגל המטרה נשאר מואר.

כאשר החולדה מגיעה לדיוק של 80%, צמצם את זמן ההארה במעגל המטרה לשנייה אחת ואל תבצע שינויים אחרים. כאשר החולדה משיגה 80% נכון בתנאי הארה של שנייה אחת, הפחיתו את זמן הרמז ל-500 אלפיות השנייה. עיצוב מוקדם דורש בדרך כלל 100 עד 150 ניסיונות כדי שהחולדות יתחלפו בין אזורי התמונה המזרחי והמערבי של הזירה.

במהלך העיצוב המוקדם, החולדות בדרך כלל רצות דרך האזור המוכן במרכז הזירה ומבלות את רוב זמנן בחקר היקף הזירה. לעיצוב ביניים, חולדות דורשות 600 עד 700 ניסויים כדי לשמור באופן אמין על המיקום הנייח הנדרש. הנתיבים שלהם הם לולאות סטריאוטיפיות מהאזור המוכן לאזור התמונה.

עם פחות זמן שהושקע בחקר היקף הזירה. בסוף עיצוב הביניים, חולדות שומרות באופן אמין על עמדה מוכנה נייחת באזור המוכן. לפני שהיא מתקרבת לגירוי הוויזואלי של המטרה, החולדה יוזמת את הניסוי הבא בצד הנגדי של הזירה.

בסוף העיצוב המאוחר נאספה פעילות פוטנציאלית של יחידה בודדת ושדה מקומי על ידי מערכת איסוף הנתונים העצבית. בקליפת הדואר של חולדות שביצעו את תאי המשימה של VBCD הגדילו את קצב הירי שלהם בתחילת הצגת המטרה וירדו בתחילת הצגת דפוס הרצפה. בקליפת המוח הקודקודית האחורית של חולדות שביצעו את המשימה VSA, תאי המשימה הגדילו את קצב הירי שלהם בתגובה לתאורת המעגל.

וכאשר החולדה התקרבה למעגל המטרה במשימת VSA, בזמן שהחולדות היו במצב מוכן לפני פעילות פוטנציאלית של השדה המקומי בקליפת המוח הקודקודית האחורית. במהלך הביצועים במשימת VSA הראתה כוח חזק בטווח התטא בסביבות שמונה הרץ. על ידי ביצוע פרוטוקולי עיצוב ואימון אלה, ניתן לתכנן מספר רב של משימות לחקר תפקוד קוגניטיבי ועיבוד חזותי במודלים של מכרסמים.

טכניקה זו מספקת פרדיגמה התנהגותית מתוחכמת לחוקרים בתחום למידה, זיכרון וקשב המספקים רלוונטיות תרגומית טובה יותר של ממצאים במודלים של מכרסמים לבני אדם.