בדיקת Metacognitive להגיב באמצעות מבוסס על ריח מושהית מבחן התאמה-כדי-Sample בחולדות
18 ביוני 2018
פרוטוקול זה מתאר שיטה של חוקרים את האפשרות של metamemory, או זיכרון המודעות, מכרסמים. ריח מושהית-התאמת-כדי-sample שצורת הוא הרומן, רלוונטי מבחינה אקולוגית התנהגותית מבחן שימושי לקביעת היקף אשר מכרסמים הקטן להגיב בהתבסס על קוגניטיבית ניטור הכוח של מדינות הזיכרון שלהם.
המטרה הכוללת של ניסוי זה היא לקבוע את המידה שבה מכרסמים מגיבים מטא-קוגניטיבית על ידי הצגת מבחני זיכרון שניתן לדחות את הנבדקים. שיטה זו יכולה לעזור לענות על שאלות מפתח בתחום הפסיכולוגיה ההשוואתית כמו קביעת המידה שבה חולדות מנטרות את הזיכרון. היתרון העיקרי של טכניקה זו הוא שקל יחסית לחולדות ללמוד מכיוון שהיא מנצלת את התנהגות המזון הטבעית של החולדה ואת חוש הריח הראשוני
.טכניקה זו נוצרה בקפידה כך שתוצאות מבדיקות התנהגותיות יהיו תקפות ואמינות. לדוגמה, איזנו את המרווח בין הניסוי עם הגודל המוגדר שממנו נלקחו ריחות הדגימה כך שתהיה הפרעה אופטימלית לזיכרון. קיבלנו את הרעיון לשיטה הזו מפרדיגמות דומות שמשתמשות בגירויים חזותיים בקופים, יחד עם ניסויים לא קשורים שבהם מציגים לחולדות ריחות שצריך לזכור על ידי חפירה בכוסות מלאות בחול.
פרוטוקול הטקסט מתאר את הרכבת מנגנון הבדיקה, הרגלת חולדות למנגנון הבדיקה וחפירה בכוסות חול לתגמולי מזון. לאחר שנקבעה העדפה משמעותית למזון, החולדה יכולה להמשיך לאימון התאמה לדגימה. לבדיקה זו יש להכין כבר ארבע כוסות שונות של חול ריחני ולא יותר משבוע.
אחסן את החול הריחני במכלי זכוכית אטומים היטב. כל מפגש מבחן התאמה לדגימה מורכב משישה ניסויים עם מרווחים של ארבע דקות בין ניסויים. כדי שבעל חיים יעבור את האימון הזה, החולדה חייבת לזהות נכון את התגמול הנסתר בשלושה ניסויים לפחות בשני מבחנים רצופים.
כדי להגדיר את מבחן ההתאמה לדגימה, שפכו חצי מכל חול ריחני לארבע כוסות. לאחר מכן, בעקבות המיקום שהוקצה באופן אקראי על ידי התוכנה, סדר את הכוסות במרחק שווה מדלת הכניסה באזור המשימה של המכשיר. לאחר מכן, קברו חתיכה שלמה של פרס בכוס הריחנית הנכונה שנבחרה באופן אקראי.
רק אל תשתמשי באותה גביעונית יותר מפעמיים ברציפות. כמו כן, קברו חצי חתיכת פרס בכוס דגימה עם ריח זהה. קברו את התגמולים לפחות באמצע הדרך לתחתית החול.
התחל את הבדיקה על ידי הצגת ריח הדגימה לחולדה. הנח את החולדה בתא הדגימה, עבר את תא העיכוב המתערב. לאחר מכן הורד את הכוס המכילה את חצי התגמול לתוך החדר בעזרת מרית כפופה.
ברגע שהחולדה מתחילה לאכול את התגמול, הסר את הכוס. לאחר שהחולדה סיימה לאכול את התגמול, הרם את מחיצת חדר הקרטון לתא העיכוב ואת המחלק לאזור המשימה MTS. ברגע שהחולדה מקבלת החלטה ומשיגה פרס אם קיים, הוציאו את החולדה מהתא והניחו אותה בכלוב ההעברה.
החולדה עשויה וסביר להניח שתרחרח כל, אך תאפשר לחולדה לחפור רק בכוס אחת. אם הוא בוחר בצורה לא נכונה, הסר אותו במהירות כדי למנוע בחירות חלופיות של כוסות. ברגע שנכנסים לכלוב ההעברה, התחילו ITI של ארבע דקות וכדי לעוור את החולדה מלראות את מערך הניסוי הבא, הגנו על הכלוב.
במהלך תקופת המנוחה, שואבים את כל החול שעלול להישפך, נקו את החדר עם 70% אלכוהול איזופרופיל, הסירו תגמולים שלא נאכלו וחידשו את כוסות החול לפי הצורך. לאחר מכן הכינו את הדגימה הבאה שנבחרה באקראי עם חצי הפרס. הגדר את אזור המשימה ובצע את הניסיון הבא.
בסיום הפגישה, החזירו את החולדה לכלוב הבית שלה והתחילו לבדוק את החולדה הבאה. לאחר מעבר משימת MTS התקדמו למבחן התאמה לדגימה מושהית או DMTS כדי לקבוע קריטריון עיכוב. משימה זו דומה ל-MTS, אך בעצם מוסיפה מרווח שמירה בין מתן הדגימה לחולדה לבין מתן החולדה לבצע את הבדיקה.
כאשר לחולדות יש שיעור הצלחה בין 40 ל-70%, מרווח העיכוב מספיק כדי לקדם את החולדות לניסוי הכפוי לעומת הבחירה. לפני שתתחיל את הניסויים הכפויים לעומת הבחירה, ערכו תחילה שני ניסויים שבהם החולדה מוצאת רק את הירידה בחדר המשימות. הירידה עמוסה בחול בצבע ומרקם שונים.
הוא טעון בפרס בגודל רבע גודל. מסלולי כפייה לעומת בחירה הם כמו מבחני DMTS, אבל בשמונה מתוך 12 מבחנים, הדחיתה מוצעת בצד הנגדי של החדר מארבעת כוסות ה-MTS. ערכו 10 מפגשים כפויים לעומת בחירה לכל חולדה.
במהלך כל ניסוי, כאשר החולדה נכנסת לתא ההשהיה, שימו לב אם החולדה פונה בתחילה שמאלה לכיוון הירידה או ימינה כדי לבצע את מבחן ה-MTS. זוהי בחירת המטא-זיכרון של הפרספקטיבה. לאחר שני מפגשים, חשב את דיוק החולדה בניסויים הכפויים.
אם דיוק החולדה עולה מעל 70% או יורד מתחת ל-40%, הפסק את הבדיקה הכפויה לעומת הבחירה וחזור לבדיקת DMTS. ברגע שהדיוק של החולדה הוא שוב בין 40 ל-70% בשני מפגשי DMTS רצופים, אז חזור למפגשי השביל הכפוי לעומת הבחירה. כמו כן, קבע אם במהלך שני מפגשים בחירת הדחייה מתקרבת לאפס או ל-100%במקרה זה, השהה את הבדיקה ושקול לשנות את גודל התגמול בכוס הדחייה.
המטרה היא ירידה בשיעור הבחירה בין 10 ל-40%לאורך הבדיקה הכפויה לעומת הבחירה, ודא שהעדפות החולדה יישארו זהות על ידי ביצוע בדיקות העדפה פעם בשבוע כמתואר בפרוטוקול הטקסט. ודא תמיד כי תא הבדיקה מנוקה עם איזופרופנול לאחר כל ניסוי. בהתאם לעיכוב הקריטריון שלהם, ייתכן שניתן יהיה לבדוק שתיים או שלוש חולדות בו זמנית, מה שיהפוך את הניקוי היסודי לקריטי במיוחד.
על מנת לחקור את התגובה המטא-קוגניטיבית של הנבדק, משווים את שיעור הניסויים הכפויים הנכונים לשיעור הניסויים או הניסויים הנכונים שנבחרו בהם קיימת אפשרות ירידה. תוצאה חיובית מסומנת על ידי דיוק גבוה משמעותית בניסויים שנבחרו בהשוואה לניסויים כפויים. אם הביצועים אינם מדויקים יותר באופן משמעותי בניסויים שנבחרו מאשר בניסויים כפויים, התוצאות אפסיות.
היעדר היפותטי זה של ראיות למטא-זיכרון בחולדות מצביע על אי שימוש באפשרות מבחן הירידה כאשר זה היה אדפטיבי לעשות זאת בניסויים שבמהלכם הדגימה נשכחה. אחרי הצפייה בסרטון הזה, אתם אמורים להבין היטב כיצד לבחון חולדות לתגובה מטא-קוגניטיבית באמצעות מבחן התאמה לדגימה מושהה עם חול ריחני. לאחר השליטה, ניתן לבדוק חולדה בסשן של התאמה לדגימה תוך כ-45 דקות, תלוי בעיכוב של החולדה אם היא מבוצעת כראוי.
בזמן ניסיון הליך זה, חשוב לזכור כי חולדות חייבות להיות מורגלות למנגנון, להיות בעלות העדפה חזקה לתגמולים ומרווח שמירה שנבחר ומנוטר באופן אינדיבידואלי.
סקירה כללית
פרוטוקול זה מתאר שיטה לחקירת מטא-זיכרון במכרסמים באמצעות פרדיגמה מבוססת ריח של התאמה מושהית לדגימה. בדיקה התנהגותית זו, הרלוונטית מבחינה אקולוגית, בוחנת כיצד מכרסמים מנטרים מבחינה קוגניטיבית את מצבי הזיכרון שלהם.
מרכיבי מחקר מרכזיים
תחום המדע
- פסיכולוגיה השוואתית
- נוירו-מדע התנהגותי
- מטא-קוגניציה
רקע
- מטא-זיכרון מתייחס למודעות ליכולות הזיכרון של האדם.
- הבנת זיכרון מכרסמים יכולה לספק תובנות לגבי תהליכים קוגניטיביים.
- המחקר משתמש בהתנהגויות חיפוש מזון טבעיות של חולדות כדי לאפשר למידה.
- מחקרים קודמים חקרו פרדיגמות דומות בפרימטים.
מטרת המחקר
- לקבוע את היקף התגובות המטא-קוגניטיביות במכרסמים.
- להעריך כיצד חולדות מנטרות את זכרונן במהלך משימות קבלת החלטות.
- לבסס שיטה אמינה להערכת מודעות לזיכרון במודלי בעלי חיים.
שיטות ששימשו
- פיתוח משימה מבוססת ריח של התאמה מושהית לדגימה.
- אימון חולדות לזהות פרסים מוסתרים בכוסות חול מבושם.
- יישום מרווחים בין ניסויים כדי לייעל את שמירת הזיכרון.
- השוואת הדיוק בין ניסויים כפויים לבין ניסויים עם בחירה כדי להעריך מטא-זיכרון.
תוצאות עיקריות
- חולדות הוכיחו יכולת לנטר את מצבי הזיכרון שלהן.
- הבדלים משמעותיים בדיוק נצפו בין ניסויים שנבחרו לבין ניסויים כפויים.
- המחקר אישר את תוקף שיטת הבדיקה.
- התוצאות מצביעות על כך שחולדות יכולות להפגין התנהגויות מטא-קוגניטיביות.
מסקנות
- התוצאות תומכות בקיומו של מטא-זיכרון במכרסמים.
- שיטה זו יכולה לשמש לחקירה נוספת של תהליכים קוגניטיביים בבעלי חיים.
- מחקר עתידי עשוי להרחיב את הממצאים הללו כדי לכלול מינים אחרים.
שאלות נפוצות
Executive Industry Relevance
Assessing metacognitive capacity in preclinical models supports target validation by clarifying cognitive mechanisms underlying neuropsychiatric disorders. This odor-based delayed match-to-sample test enables mechanistic de-risking of therapeutic hypotheses related to memory monitoring and decision-making. The method provides translational biomarker alignment for evaluating pro-cognitive compounds in disease-relevant systems.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Scientific Value: Enables interrogation of therapeutic hypotheses involving memory monitoring and metacognitive control in rodent models.
- Operational Value: Utilizes natural foraging behavior and olfaction, reducing training complexity and improving assay readiness.
- Predictive Value: Supports biological de-risking by distinguishing between memory presence and absence through behavioral responding.
Screening & Assay Development
- Scientific Value: Generates quantitative dependent variable measurements (accuracy on forced vs. chosen trials) to evaluate compound effects on metacognitive responding.
- Operational Value: Ensures assay standardization through individually titrated retention intervals maintaining 40-70% baseline performance.
- Scalability: Supports screening readiness with 45-minute sessions and potential for parallel testing of multiple rats.
Translational & Preclinical Research
- Translational Continuity: Connects discovery-phase metacognitive assessment to preclinical evaluation of pro-cognitive therapeutics.
- Disease-Relevant System: Models metacognitive deficits relevant to schizophrenia, Alzheimer’s, and other cognitive disorders.
- Mechanistic De-risking: Clarifies whether test compounds improve memory monitoring rather than just memory performance.
Pipeline & Workflow Integration
This method fits within the discovery continuum from target hypothesis testing through lead identification to preclinical efficacy evaluation, particularly for cognitive disorder indications.
- Discovery Biology: Supports hypothesis testing by measuring adaptive use of decline responses as an index of metacognitive awareness.
- Screening: Delivers reproducible quantitative outputs (choice vs. forced trial accuracy) enabling reliable compound evaluation.
- Analytics: Requires statistical comparison of correct trial proportions to determine significant metacognitive responding.
- Translational Research: Aligns with biomarker development by assessing cognitive process modulation beyond simple memory enhancement.
- Enterprise Reuse: Represents a scalable, standardized platform for longitudinal assessment of cognitive therapeutics across discovery projects.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Predictive confidence in target engagement via direct assessment of memory state monitoring.
- Operational Value: Standardized protocol with built-in performance titration and decline option calibration.
- Strategic Value: Informs go/no-go decisions by differentiating compounds that enhance metacognitive control from those that only affect memory strength.
- Portfolio Impact: Enables risk-adjusted prioritization of candidates based on mechanistic specificity for cognitive processes.
Implementation Considerations
- Requires expertise in rodent behavioral testing and olfactory-based task design.
- Dependence on apparatus for sample, delay, and task chambers with precise odor delivery.
- Needs cross-team standardization of reward preferences, retention interval titration, and decline option validation.
- Must account for individual variability in olfactory discrimination and digging behavior across rat strains.
- Limited to assessing metacognitive responding; does not measure non-memory-related motivational or attentional confounds without additional controls.
