תגובת 5-Choice הסידורי זמן משימה: משימה של תשומת לב ודחף בקרה למכרסמים
10 באוגוסט 2014
פרוטוקול זה מתאר את משימת 5-בחירת סדרתי זמן תגובה, אשר היא משימה מבוססת אופרנטית משמשת ללמוד את תשומת לב ושליטה בדחפים במכרסמים. אתגרי יום מבחן, שהם שינויים של המשימה סטנדרטית, להגדיל את הגמישות של המשימה ויכולים להיות משולב עם מניפולציות אחרות כדי לאפיין את ההתנהגות באופן מלא יותר.
המטרה הכוללת של הליך זה היא לאמן ולבדוק חולדות במשימת זמן תגובה סדרתי של חמש אפשרויות, או חמש משימת CS RTTA של קשב מרחבי ושליטה בדחפים. זה מושג על ידי אימון ראשון של חולדות לאחזר כדורי סוכר ממגזין מזון. בשלב השני, החולדות מאומנות לתקוע את האף לתוך פתח מואר כדי להוציא פרס כדורי סוכר מהמחסנית.
לאחר מכן, קושי המשימה מוגבר על ידי קיצור משך הגירוי והגדלת הזמן בין הניסויים. בסופו של דבר, ניתן לפרש שינויים בביצועים של פרמטרים ספציפיים של משימה כדי לקבוע אם תשומת לב או שליטה בדחפים מושפעים ממניפולציה מסוימת. היתרון העיקרי של משימה זו הוא שניתן לשלב אותה עם מניפולציות נוירוכימיות, גנטיות או נוירו-אנטומיות כדי להשיג הבנה טובה יותר כיצד גורמים אלה מעורבים בוויסות הקשב ובקרת הדחפים.
לצורך ההדגמה, אנו משאירים את דלתות תא הנחתת הקול פתוחות. כשאתה מאמן את החולדות שלך, תרצה לסגור את הדלתות. חמשת מכשירי ה-CS RTT שוכנים בתוך תא מיזוג אופרנטי מוחלש קול מאוורר עם שני דפנות פרספקס ורצפת רשת נירוסטה.
הקיר הקדמי מאלומיניום מעוגל ומכיל חמישה פתחי אף, כל אחד מצויד ב-DDE פולט אור וחיישן אינפרא אדום המסוגל לזהות את החדרת האף של החולדה. הקיר האחורי מאלומיניום מכיל את מחסנית המזון, המחוברת למתקן גלולות ומצוידת בחיישן אינפרא אדום ונורת ליבון קטנה. תאורת בית הליבון, קבועה בסמוך לחלק העליון של הקיר האחורי מסוגלת להאיר את החדר כולו.
וחמשת מכשירי ה-CS RTT מחוברים למחשב השולט בתא האופרנטי ואוסף את הנתונים אימון במשימת זמן התגובה הסדרתי של חמש האפשרויות מתרחש על פני מספר שלבים ואורך מספר שבועות כמתואר בטבלה. אלף את בעלי החיים בשעה סטנדרטית בכל יום למשך חמישה ימים בשבוע לפחות. באותו תא אופרנטי לפני הפגישה הראשונה, הכניסו 45 מיליגרם של כדורי סוכר לחולדות בכלוב הביתי שלהן.
כדי למזער ניאו פוביה ולהבטיח שבעלי החיים ישלפו כדורי סוכר ממגזין המזון. כדי להתחיל את האימון, הניחו תחילה את החולדות בתא האופרנטי עם המאווררים וחורי הצמצם חסומים. אפשר לחולדות להתרגל לתא למשך חמש דקות.
לאחר מכן, העבירו כדורי סוכר למגזין בהתאם ללוח הזמנים הניסיוני המתאים בסוף מפגש הדרכה יומי במגזין. שימו לב אם כדורי הסוכר נצרכו. לאחר שבעלי החיים שולטים בשליפת כדורים.
התחל את חמשת הכשרות ה-RTT של מדעי המחשב. ראשית, אפשר לבעל החיים להתרגל לתא עם המאווררים כפי שהודגם זה עתה. לאחר מכן האירו את אור המגזין והעבירו כדור סוכר אחד.
בימים הראשונים של האימון, ייתכן שיהיה צורך לעודד את חיטוט האף בפתחים על ידי הכנסת כדורי סוכר לכל אחד מהחורים. המשפט הראשון מתחיל עם אחזור הערעור. בתחילת כל ניסוי, יש מרווח בין ניסויים שבמהלכו מואר רק אור הבית.
בסוף המרווח בין הניסוי, אחד מנורות הצמצם מואר באופן אקראי לתקופת הגירוי שנקבעה, והחולדה רשאית להגיב למשך ההחזקה המוגבלת הנכונה. תגובות ניסוי של תקיעות אף לתוך הצמצם המואר מתוגמלות במשלוח של כדור מזון אחד והארת המחסנית. עם שליפת הכדורים כבה את אור המחסנית והתחל את הניסוי הבא.
תגובות ניסוי שגויות של האף חודרות לפתחים והשמטות לא מוארות. כלומר, כישלון להגיב במהלך ההמתנה המוגבלת נענש על ידי כיבוי האור הביתי לפסק זמן. סיום פסק הזמן ותחילת המשפט הבא מסומנים על ידי הארת הבית. אור.
תגובות במהלך המרווח בין הניסויים נקבעות כתגובות מוקדמות ונענשות בפרק זמן קצוב ובכל אימון לאחר 90 ניסיונות או 30 דקות, המוקדם מביניהם. לוקח כמה שבועות לעבור את שלבי ההכשרה השונים. החולדות עוברות משלב אימון אחד למשנהו רק אם הן מגיעות לביצועי הקריטריון של שלב האימון הזה.
ניסויים עם אתגרי יום המבחן יכולים להתחיל רק לאחר שבעלי החיים הגיעו לביצועים יציבים. בשלב האחרון של ההכשרה, השתמש באתגרי יום המבחן כמפורט בטבלה. כדי לחקור עוד יותר את התנהגות החיה, חשב את ביצועי הבסיס של החולדה על ידי חישוב ממוצע הביצועים בשלושת עד חמשת המפגשים האחרונים.
גישה אחת לשינוי דרישות הקשב של המשימה היא לשנות את משך הגירוי. ככל שמשך הגירוי יורד, אחוז הדיוק יורד ואחוז המחדלים עולה. לפיכך, משכי גירוי קצרים יותר מגדילים את דרישות הקשב של המשימה, ומשכי גירוי ארוכים יותר מפחיתים את דרישות הקשב של המשימה.
גישה אחרת היא לחקור את ביצועי החיה. על ידי שינוי המרווח בין הניסויים, הקטנת מרווח הניסוי מפחיתה את אחוז הדיוק ומגדילה את אחוז ההשמטות בגלל משך הזמן הקצר של מרווח בין הניסויים. גם מספר התגובות המוקדמות נוטה לרדת כפי שמוצג בגרפים אלה.
ניתן גם לאתגר באופן שיטתי את עיכוב התגובה או האימפולסיביות בחמשת ה-CS RTT על ידי הגדלת משך המרווח בין הניסוי. הגדלת מרווח בין הניסויים מגדילה באופן אמין את מספר התגובות המוקדמות שבוצעו מבלי שתהיה לה השפעה שיטתית על מדדי ביצועים אחרים. נתונים אלה ממחישים כי חסימת סינתזת GABA בקליפת המוח עם עירוי קליפת המוח הקדם-מצחית של מעכב החומצה הגלוטמית דקרבוקסילאז L allo glycine מגדילה את ההשמטות אך אינה משפיעה על אחוז הדיוק ב-5 CS RTT סטנדרטי על מנת להשיג הבנה טובה יותר של גורמים התורמים להגברת ההשמטות .
בניסוי זה, למשל, ביצועי החיה הוערכו לראשונה בגרסה קשה יותר של המשימה שבה משך הגירוי הופחת מ-1.0 ל-0.5 שניות. לאחר מכן הוערכו הביצועים בגרסה קלה יותר של המשימה שבה משך הגירוי הוגדל מ-1.0 לחמש שניות. מכיוון שההשמטות גדלו באותה מידה בכל שלוש הגרסאות של המשימה, ומכיוון שהדיוק לא הושפע מעירוי גליצין בכל שלוש הגרסאות של המשימה, ניתן היה לקבוע שהעלייה במחדלים ככל הנראה לא שיקפה הפרעת קשב.
האפשרות שהשינוי בהשמטות שיקף ירידה במוטיבציה נשללה גם היא מכיוון שהשהיית אחזור התגמול לא הושפעה באופן שיטתי מעירוי l alle glycine. למרות שלוקח לחולדות מספר שבועות להשיג ביצועי קריטריון בשלב הסופי של משימת זמן התגובה הסדרתי של חמש האפשרויות. ברגע שבעלי החיים למדו את המשימה, ביצועיהם בדרך כלל יציבים למדי.
כתוצאה מכך, ניתן לבדוק נבדקים בודדים שוב ושוב. זה יכול להפחית את מספר החיות הדרושות לכל ניסוי אחד.
צפו בתמליל המלא וקבלו גישה לאלפי סרטונים מדעיים
סקירה כללית
פרוטוקול זה מתאר את מטלת זמן התגובה הסדרתי עם 5 אפשרויות (5-choice serial reaction time task), מטלה מבוססת תגובה אופרנטית המשמשת לחקר קשב ובקרת דחפים במכרסמים. ניתן לשנות את המטלה באמצעות אתגרים ביום הבדיקה כדי להגביר את הגמישות ולאפיין טוב יותר את ההתנהגות.
מרכיבי מפתח של המחקר
תחום המדע
- מדעי העצבים
- פסיכולוגיה התנהגותית
- מודלים של מכרסמים
רקע
- מטלת זמן תגובה סדרתית עם 5 אפשרויות (The 5-choice serial reaction time task) מעריכה קשב מרחבי ובקרה על דחפים.
- חולדות מאומנות לשלוף תגמולים, דבר המאפשר מדידה של תגובות התנהגותיות.
- ניתן להתאים את רמת הקושי של המטלה כדי להעריך היבטים שונים של קשב ובקרה על דחפים.
- ניתן לשלב משימה זו עם מניפולציות שונות כדי לבחון גורמים נוירוכימיים וגנטיים בבסיס התהליך.
מטרת המחקר
- לאמן ולבדוק חולדות במטלה של זמן תגובה סדרתי עם 5 אפשרויות (5-choice serial reaction time task).
- לחקור את ההשפעות של מניפולציות שונות על קשב ובקרת דחפים.
- להגביר את ההבנה של המנגנונים הנוירוביולוגיים המווסתים התנהגויות אלו.
שיטות שנעשה בהן שימוש
- אימון חולדות לשליפת כופתי סוכר ממגש האכלה.
- אימון חולדות לדחיפת האף לתוך פתחים מוארים לצורך קבלת תגמולים.
- שינוי פרמטרים של המטלה, כגון משך הגירוי ומרווחי הזמן בין ניסויים.
- שילוב המטלה עם מניפולציות נוירוכימיות וגנטיות.
תוצאות עיקריות
- שינויים בביצועי המטלה מעידים על ההשפעה של מניפולציות ספציפיות על קשב ובקרת דחפים.
- המטלה מאפשרת ניתוח מפורט של תגובות התנהגותיות במכרסמים.
- גמישות בתכנון המטלה מסייעת בהבנת תכונות התנהגותיות מורכבות.
- התובנות שניתן להפיק יכולות להנחות מחקרים עתידיים על הפרעות הקשורות לקשב.
מסקנות
- מטלת זמן התגובה הסדרתית עם 5 אפשרויות היא כלי בעל ערך לחקר קשב ובקרת דחפים במכרסמים.
- שינויים במטלה משפרים את התועלת ממנה במחקר התנהגותי.
- שילוב מטלה זו עם מניפולציות אחרות יכול להעמיק את ההבנה של מנגנונים נוירוביולוגיים.
שאלות נפוצות
רלוונטיות תעשייתית לדרג הניהולי
מטלת זמן התגובה לסדרייה עם 5 אפשרויות בחירה (5CSRTT) מספקת בדיקה התנהגותית כמותית להערכת קשב ובקרת דחפים במודלי מכרסמים, ובכך תומכת בתיקוף מטרות בתהליך גילוי תרופות נוירופסיכיאטריות. על ידי מתן אפשרות למניפולציה סיסטמטית של פרמטרי המטלה, הבדיקה מאפשרת הפחתת סיכונים מכניסטית של תרכובות המשפיעות על תחומים קוגניטיביים הרלוונטיים להפרעות כגון ADHD וסכיזופרניה. התאימות שלה להתערבויות פרמקולוגיות, גנטיות ונוירוכימיות מאפשרת את שילובה בתהליכי גילוי מוקדמים לשיפור רמת הביטחון החזויית במעורבות המטרה ובתוצאות התפקודיות.
יישומים אסטרטגיים במחקר ופיתוח בביופארמה
גילוי מוקדם ותיקוף מטרה
- ערך מדעי: מאפשר בחינה של היפותזות טיפוליות הקשורות למסלולים של בקרה קשבית ועכבית באמצעות מדדים התנהגותיים מדידים.
- ערך תפעולי: תומך בהפחתת סיכונים ביולוגיים על ידי בידוד השפעות על תחומים קוגניטיביים ספציפיים, ללא השפעה של גורמים מבלבלים כגון סדציה או שינויים במוטוריקה.
- ערך ניבוי: משפר את תעדוף תיקי הפיתוח על ידי הבחנה בין השפעות ספציפיות לקשב לבין השפעות ספציפיות לבקרת דחפים של מניפולציות פרמקולוגיות.
סריקה ופיתוח מבחן (Assay)
- מוכנות הבדיקה: מייצר מדדי ביצועים סטנדרטיים הניתנים לשחזור, כולל דיוק, השמטות ותגובות מוקדמות, עבור סריקת תרכובות.
- قابליות הרחבה: תואם לבדיקות התנהגותיות בעלות תפוקה גבוהה כאשר מיושם איסוף נתונים אוטומטי.
- פלט כמותי: מספק זרמי נתונים רב-ממדיים המאפשרים הבחנה בין ליקויים קשביים, דחף ומשתנים מתערבים מוטיבציוניים.
מחקר תרגומי וטרום-קליני
- רלוונטיות למחלה: מדמה אנדופנוטיפים קוגניטיביים הקשורים להפרעת קשב, ריכוז והיפראקטיביות ולסכיזופרניה, ובכך תומך בהתאמה של ביומרקרים תרגומיים.
- המשכיות פרה-קלינית: מאפשר הערכה ארוכה של יציבות קוגניטיבית במכרסמים, ומסייע בקבלת החלטות על קידום הפיתוח בהתאם לסיכון.
- הפחתת סיכונים מנגנונית: חושף האם שינויים התנהגותיים שנצפו משקפים השפעות קוגניטיביות ממשיות או פגיעות מוטוריות או מוטיבציוניות משניות.
שילוב תהליכי עבודה וצנרת עיבוד (Pipeline)
מבחן ה-5CSRTT משמש כבדיקה התנהגותית בשלב הגילוי, המספקת מידע לזיהוי מולקולות מובילות (lead identification) על ידי מתן תובנות מוקדמות לגבי פגיעה קוגניטיבית או יעילות של תרכובות חדשות המכוונות לרשתות של קשב ובקרת דחפים.
- ביולוגיה של התגליות: תומכת בבדיקת היפותזות של מטרות נוירוכימיות המעורבות בוויסות קליפתי של קשב ועיכוב תגובה.
- סריקה: מספקת פלטים התנהגותיים כמותיים הניתנים לשחזור, המתאימים לסטנדרטיזציה של בדיקות בין מעבדות.
- אנליזה: מייצרת מספר משתנים תלויים (דיוק, השמטות, תגובות מוקדמות, זמן תגובה), המאפשרים ניתוח רב-משתני של תחומים קוגניטיביים.
- מחקר תרגומי: תואמת לנקודות סיום קוגניטיביות קליניות באמצעות תקפות מבנית במידול של תכונות קשביות ואימפולסיביות.
- שימוש חוזר ארגוני: מהווה פלטפורמה מתוקתקת וניתנית להעברה להערכה קוגניטיבית חוצת-פרויקטים בפיתוח תרופות למערכת העצבים המרכזית (CNS).
השפעה תפעולית וארגונית
- ערך מדעי: מספק ביטחון חיזוי בתיקוף המטרה על ידי בידוד מנגנוני קשב ובקרת דחפים ממשתעלים לא ספציפיים של ביצועים.
- ערך תפעולי: מבטיח שחזוריות באמצעות פרוטוקולי אימון סטנדרטיים ואיסוף נתונים אוטומטי, ובכך מפחית שונות בין מעבדות.
- ערך אסטרטגי: משפר את קבלת ההחלטות של go/no-go באמצעות זיהוי מוקדם של ליקויי קוגניציה, ובכך מפחית נשירה בשלבים מאוחרים בתוכניות CNS.
- השפעה על הפורטפוליו: מאפשר תיעדוף של תרכובות מותאם-סיכון על בסיס פרופילים קוגניטיביים ספציפיים לתחום, במקום דיכוי התנהגותי גלובלי.
שיקולי יישום
- דורש מומחיות במדעי המוח ההתנהגותיים של מכרסמים ובטכניקות של התניה אופרנטית.
- תלוי בתאי עבודה אופרנטיים בעלי בידוד אקוסטי המצוידים בגלאי נגיעות אף (nose-poke), נורות גירוי ומספקי כופתיות.
- מחייב סטנדרטיזציה בין צוותים של לוחות הזמנים לאימון ושל קריטריוני הביצוע כדי להבטיח השוואתיות של הנתונים.
- כולל שיקולי התאמה בעת העברת פרוטוקולים בין זני מכרסמים או מינים שונים.
- מוגבל בשל משך האימון הממושך (מספר שבועות) הנדרש להשגת ביצועי בסיס יציבים לפני שניתן להחיל את אתגרי יום הבדיקה.
