È richiesta un abbonamento a JoVE per visualizzare questo contenuto. Accedi o inizia la tua prova gratuita.

Articolo metodologico

Il roditore psicomotorio vigilanza Test (rPVT): un metodo per la valutazione delle prestazioni neurocomportamentali in ratti e topi

11.9K visualizzazioni

⸱

DOI:

10.3791/54629

⸱

29 dicembre 2016

 ,  , 
1Division of Behavioral Biology, Department of Psychiatry and Behavioral Sciences, The Johns Hopkins University School of Medicine, 2Applied Behavior Biology Unit, Institutes for Behavior Resources

In questo articolo

Sommario

Una versione topo dell'umano psicomotorio vigilanza Test (PVT) è descritto che misura gli aspetti di attenzione simili a quelli misurati con la PVT umana, compresi gli aspetti di vigilanza umana come la precisione le prestazioni, la velocità del motore, rispondendo prematura, e cali di attenzione.

Abstract

L'umano psicomotorio vigilanza Test (PVT) è una procedura ampiamente usato per misurare le variazioni di fatica e attenzione sostenuta. Il presente articolo descrive una versione roditore della PVT-definito il "rPVT" -che misura aspetti simili di attenzione (ad esempio, la precisione le prestazioni, la velocità del motore, prematuro rispondere, e cali di attenzione). I dati sono presentati che dimostrano sia a breve che a lungo termine utilità del rPVT quando impiegato con ratti di laboratorio. Ratti facilmente imparare il rPVT, e imparare a eseguire la procedura di base richiede meno di due settimane di allenamento. Una volta acquisite, le prestazioni di ratto nel rPVT mostrano un alto grado di somiglianza a queste stesse misure di performance nel PVT umana, compresa similitudini, vuoti di attenzione, i tempi di reazione, decrementa di vigilanza attraverso il tempo della sessione (cioè, l'umano "time-on compito "effetti), e l'effetto intervallo di risposta-stimolo (RSI) descritto per gli esseri umani. Così il rPVT può essere uno strumento estremamente prezioso per valutare gli effetti di una vasta gamma di variabili sul attenzione sostenuta del tutto simili a spettacoli PVT umani, e quindi possono essere utili per lo sviluppo di nuovi trattamenti per le disfunzioni neurocomportamentali.

Introduzione

Il test di vigilanza psicomotoria umana (PVT) è uno strumento ben convalidato ampiamente utilizzato per misurare vigilanza e attenzione sostenuta negli esseri umani, ed è stato originariamente sviluppato da Dinges et al. 1-3 per la valutazione della stabilità dei tempi di reazione e l'attenzione (ad esempio, gli errori in termini di risposte e cali di attenzione precoce), sia all'interno sessioni nel suo complesso e in tutto il tempo all'interno delle singole sessioni. Nel corso degli anni, la PVT umana è stata modificata e aggiornata 4-11 per monitorare cambiamenti temporali nei vari aspetti attenzione, ed è stato dimostrato di essere sensibile ai cambiamenti di privazione del sonno e la stanchezza, ed è influenzata dal consumo di droghe e l'età dei soggetti 12 , 13. La PVT è una procedura apparentemente semplice in cui un soggetto tocca brevemente una schermata quando uno stimolo (di solito un display numero di LED) appare in modo casuale nel tempo, in genere dopo 2 - 10 s. Nella versione umana, la visualizzazione del numero viene incrementato in ms e si fermò quando tegli schermo viene toccato, indicando così il tempo di reazione del soggetto (RT). Riduzioni di vigilanza sono indicati da 1) ha rallentato i tempi di reazione, 2) un aumento della decade (definito "errori di omissione" nella letteratura umana, e di solito definita come RT che sono> 500 ms di lunghezza), e 3) l'aumento rispondendo prematura (definito "errori di commissione" o "false partenze" nella letteratura umana). Altre misure possono essere ottenuti anche con la PVT per l'esame delle variabili come genere e di età differenze; per una revisione di tali misure, vedi Basner e Dinges 4. Infine, la PVT è stato impiegato nella zona generale di valutazione del rischio per l'uomo, ed è stato utilizzato con successo in una vasta gamma di aree operative che includono le industrie militari, aereo e ferroviario, di primo intervento, e ambienti estremi, come missioni estreme Ambiente della NASA operazioni (NEEMO), l'international Mars500 Progetto 14, e sul Spac internazionalee Station (ISS). Sulla ISS, la PVT è chiamato "Reazione Self-Test" ed è impiegato per fornire gli astronauti con individualizzato valutazioni legate alla fatica (ad esempio, i cambiamenti nella RTS o cali di attenzione).

La PVT umana è stato in uso per decenni, come hanno fatto le versioni di roditori di compiti tempi di reazione semplici (che sono in qualche modo simile). E 'stato solo di recente, tuttavia, che una controparte roditore al PVT umano è stato riportato in letteratura. Christie e colleghi hanno descritto una versione del PVT umana per i ratti, e hanno riportato diminuzioni di vigilanza seguenti privazione del sonno 15,16. Recenti studi inoltre hanno riportato versioni del rPVT 17-19. Questi rapporti hanno descritto cambiamenti attenzione sostenuta in seguito a diverse tecniche di privazione del sonno; alti livelli tuttavia, i dati di questi studi hanno anche riportato di prematura rispondenti (ad esempio, in alcuni casi, più del 40% del numero totale di respons); tali prestazioni sono molto diverso da tutti gli spettacoli PVT con gli esseri umani. Tale una grande differenza di roditore vs. prestazioni umane sono probabilmente a causa di differenze nei parametri specifici impiegati nella umana contro le versioni roditore della PVT; per esempio, la Christie et al. studio ha impiegato un caso che varia 3-7 s foreperiod, mentre un PVT umano impiega normalmente 2-10 s foreperiod (anche se vedi Basner et al 5 per una versione a 3 min del PVT umana che utilizza un 1 -. 4 s foreperiod) . L'uso di valori foreperiod relativamente brevi può spesso causare negli animali "timing" le loro risposte, e quindi in grado di promuovere, attraverso il rinforzo accidentale, aumento del numero di risposte premature, come sono stati riportati negli studi di roditori rPVT correnti.

La versione del rPVT qui descritto è basato sulla nostra dell'articolo precedentemente pubblicato 20, e fornisce una descrizione dettagliata delle tecniche e procedure. differiscerispetto alle versioni precedentemente pubblicate del rPVT per i seguenti aspetti: 1) ratti sono stati addestrati con i valori foreperiod variabili di 3 - 10 s, e 2) ratti dovevano rispondere rapidamente, in quanto solo le risposte all'interno di una finestra di risposta breve (anche definito un "limitata hold ") a seguito di insorgenza stimolo sono state rafforzate (1,5 s nel presente studio, 3,0 s nelle precedenti versioni pubblicate del rPVT). Usando queste modifiche così come brevi timeout per errato rispondendo portato a maggiori livelli di controllo dello stimolo, come indicato da significativi miglioramenti nella precisione e livelli di risposta precoce ridotta. Il presente rapporto descrive inoltre i cambiamenti prevedibili delle variabili di performance (ad esempio, difficoltà di attenzione, RTS) che sono parallele a quelle osservate nell'uomo in sede di esame di vigilanza decrementa 21, e in sede di esame altre misure di performance, tra cui l'effetto umano "il tempo sul compito" e il response- intervallo di stimolo (RSI) effetto che si osserva nel PVT umana 22.

La versione finale del rPVT descritto qui inizia accendendo una luce casa (vedi Figura 1). Dopo un intervallo variabile (foreperiod) di 3 - 10 s è trascorso, la chiave del naso-Poke è illuminato per un massimo di 1,5 s. (Per assicurare un'equa distribuzione delle foreperiods durate, i valori sono generati in modo casuale senza sostituzione da un elenco di 36 possibili valori che vanno da 3 a 10 s, sulla base di incrementi di 200 ms.) Illuminazione della chiave nosepoke è il segnale per un animale rispondere, e una risposta che si verifica tra 150 a 1.500 ms seguito all'insorgenza di luce è rinforzato con un pellet di 45 mg. Dopo una risposta rinforzata, sia la luce chiave naso-Poke e la luce casa siano spenti e un 1 s inter-trial intervallo (ITI; casa luce fuori) ne consegue. Nose-poke a prima dell'inizio luce producono un 8 s timeout (TO) dalle contingenze sperimentali che viene segnalata da spegnere la luce casa. Se non risposte si verificano entro le s res 1.5finestra ponse, sia la luce e la luce nosepoke casa sono spenti, e un 1 s ITI ne consegue. Il valore successivo foreperiod programmata per il successivo processo inizia dopo che sia l'1 s ITI o gli 8 s per, a seconda di quale si sono verificati durante il processo precedente. Le sessioni sono condotte al giorno (5 giorni / settimana), di solito sono costituiti da circa 200 prove, e finiscono dopo 30 min. Ciò risulta con ogni prova avente una durata di circa 7,5 s, in media.

Un progetto per prestazioni di base stabile sulla rPVT si ottiene 1) inizialmente adattamento di un topo per prendere pellet cibo dal vassoio di cibo nella camera, 2) un ratto di rispondere su un tasto Poke naso rafforzando approssimazioni successive alla finale-shaping mano il naso colpire risposta, e 3) lo svolgimento di sedute giornaliere dove i parametri della procedura rPVT (vale a dire, foreperiod, ITI, AD, e tempi di-illuminazione dei tasti) vengono gradualmente adeguato nel corso di una sessione, a seconda di quanto bene ogni ratto sta eseguendo durante ogni sessione (descritto in dettaglio nel seguito).

Accesso limitato. Accedi o avvia una prova gratuita per visualizzare questo contenuto.

Protocollo

Laboratorio cura degli animali era in base al Public Health Service (PHS) Politica sulla cura umana e Uso di animali da laboratorio. Tutte le procedure sono state eseguite in stretta conformità con le raccomandazioni contenute nella Guida per la cura e l'uso di animali da laboratorio del National Institutes of Health. La cura e l'uso Comitato Istituzionale di animali della Johns Hopkins University ha approvato il protocollo e tutte le procedure. Johns Hopkins mantiene anche l'accreditamento del loro programma dall'Associazione per la valutazione e l'accreditamento del laboratorio Animal Care (AAALAC).

1. Gli animali

  1. Utilizzare ratti maschio adulto lungo Evans (circa 10 - 12 settimane all'inizio della formazione comportamentale), anche se altri ceppi sono adatti, tra cui ratti inbred.
  2. Al suo arrivo nella colonia, ratti casa singolarmente in gabbie approvato e sale, a causa della restrizione alimentare ha bisogno di seguito descritte. Ambientarsi animali per la situazione abitativa, così come la gestione per diversi dAYS prima di avviare la procedura di restrizione alimentare (circa 7 giorni).
  3. Fornire ratto chow ad libitum per 1 - 2 settimane per consentire ratti di raggiungere un peso "senza alimentazione". Una volta a questo peso, limitare l'accesso al cibo per ridurre i pesi dei ratti, oltre 1 - 2 settimane a 85 - 90% del peso senza alimentazione. Mantenere gli animali a 85 - 90% del loro peso senza alimentazione durante la formazione comportamentale e test. Inizia con 15 - 18 g di alimento al giorno e regolare tale importo sulla base o meno di un tasso è mantenere il suo peso bersaglio.
    NOTA: restrizione alimentare richiede normalmente l'approvazione del proprio ACUC istituzionale o altro organismo di regolamentazione prima di iniziare la restrizione.
  4. Pesare animali quotidianamente e registrare il peso su fogli peso. Assicurare pesatura avviene contemporaneamente e sulla stessa scala ogni giorno prima dell'inizio di qualsiasi formazione comportamentale o l'alimentazione.
    NOTA: iniziare solo pretraining (sotto), quando gli animali hannoraggiunto i loro pesi nominali. Questa pratica permette di correzioni immediate alle quantità di cibo per gli animali che sono o sotto o sopra il loro peso di destinazione. Esso fornisce anche un metodo per determinare se i ratti sono mantenendo pesi a intervalli di 24 h. Anche evitare di ratti in diversi momenti della giornata di pesatura; il risultato sarà drammatiche differenze di peso, alimentazioni non corrette e scarsa performance comportamentali.
  5. Fornire acqua fresca in ogni momento nella gabbia casa mediante l'uso di bottiglie di vetro o di plastica con piani tappo di gomma e tubi di aspirazione.
  6. Quando le sessioni non sono condotte (ad esempio, week-end, vacanze), nutrire i topi loro normale assegnazione di ratto chow per mantenere la stabilità del peso. Pesare i ratti per determinare se è necessario più cibo per mantenere il peso durante questi periodi.

2. attrezzature e software

  1. Utilizzare camere operante modulari standard dotate di una chiave il naso poke, una luce casa, e un distributore di pellet (vale a dire, alimentatore).
  2. Posizionare la chiave naso Poke modulare su entrambi i lati del dispenser pellet situato in posizione centrale; garantendo che questo posizionamento rimane costante in altre camere operante e da uno studio all'altro. Qui, la chiave del naso stoccata è sul lato sinistro del dispenser pellet.
  3. Posizionare il faro modulare alto sulla parete posteriore della camera in modo da non interferire con altri comportamenti.
  4. Pellet cibo Usa ratto (ad esempio, pellets Noyes 45 mg o simili) per il rinforzo. Il modello di alimentatore determina cibo dimensioni del pellet, ma la maggior parte alimentatori ratto usare pellet cibo 45-mg (alimentatori del mouse utilizzano in genere pellet alimentare-20-mg). Utilizzare pellet chow standard, ma altri pellet possono essere acquistati (ad esempio, saccarosio) per le diverse manipolazioni sperimentali.
  5. Controllo dello stimolo presentazioni, ingressi a risposta naso Poke, consegna rinforzo, e la raccolta di dati tramite un'interfaccia collegata a un computer. Contattare gli autori per informazioni specifiche per quanto riguarda i programmi scritti con comportamentaliun linguaggio di programmazione specifico per il test comportamentale (vedi Tabella dei Materiali e reagenti).
    NOTA: E 'importante registrare variabili indipendenti e dipendenti a titolo di prova-by-trial, tra cui i tipi animali di risposta (ad esempio, le risposte corrette, risposte premature, perde colpi), la latenza di risposta, e numero di prove presentate. Quando si utilizzano diversi ceppi, sesso o specie, queste variabili possono essere facilmente modificati per massimizzare la formazione in quasi tutti i tipi di roditori.

3. pretraining

  1. Assegnare ciascun animale ad una camera operante dove sarà testato ogni giorno, e circa alla stessa ora del giorno, tutto l'esperimento.
  2. Pesare il ratto e metterlo nella sua specifica camera operante con pellet di cibo nel dispensatore pellet. Mettere 10 - 20 palline dell'alimento nel recipiente per il ratto di mangiare.
  3. Per preformazione, impostare i seguenti parametri per bassi, valori fissi:valore foreperiod = 2 s, valore di timeout = 2 s, tenere limitata = 10 s.
  4. Avviare il programma del computer per controllare la presentazione della luce casa, illuminazione dei tasti nosepoke, e la consegna automatica di cibo a pellet.
    NOTA: E 'preferibile che il programma comportamentale impostato ad un livello che permette di rinforzi frequenti per la maggior parte delle risposte prodotte dall'animale, tale che la chiave naso stoccata viene illuminato per lungo periodo di tempo (ad esempio, 10 s) . Questo aumenta la probabilità che il ratto colpire il tasto mentre è illuminato, con conseguente consegna di un rinforzo cibo dal programma per computer.
  5. Una volta che il topo finisce il pellet di cibo, avviare il processo di modellatura rafforzando il ratto quando si avvicina il ricettacolo cibo o il tasto del naso Poke. Qui, la forma manualmente ogni ratto, il che significa che uno sperimentatore osserva il comportamento del ratto (lasciando l'attenuazione del rumore porte cubicolo aperto) e fornisce pellets dall'alimentatoreil più rapidamente possibile dopo il ratto emette il comportamento desiderato. Invia pellets da un pulsante sull'alimentatore stesso, attraverso un interruttore manuale che è collegato all'alimentatore, o attraverso il software utilizzato per controllare contingenze comportamentali cliccando sul uscita appropriata sull'interfaccia.
  6. Utilizzando il metodo di formatura per approssimazioni successive, fornire un rinforzo cibo per cambiamenti di comportamento che sono successive approssimazioni il comportamento desiderato finale 23. Ad esempio, una volta che il ratto recupera affidabile pellet cibo dal ricettacolo cibo, avviare rinforzo unico movimento verso o intorno al tasto stoccata naso, e non più di rafforzare approcci al ricettacolo cibo. Qui, i ratti di forma per spostare a sinistra dopo aver recuperato un pellet di cibo, dal momento che la chiave del naso Poke si trova alla sinistra del recipiente cibo nelle camere operante.
    NOTA: Anche se lo sperimentatore è fornire rinforzi alimentari durante l'inizio della PrEtrAining, il programma per computer è ancora in esecuzione e il controllo della casa di luce, chiave nosepoke, e l'alimentatore. Se un ratto sporge la chiave, il programma per computer rafforzerà automaticamente. Comportamenti sperimentatore rinforzato sono solo quelli che porta il ratto di colpire la chiave illuminata, come ad esempio annusando il tasto o intorno ad esso, muovendo la testa vicino al tasto o verso di esso, ecc.
  7. Determinare la quantità di cibo guadagnato durante la sessione di preformazione contando il numero di pellet consegnati manualmente più eventuali pellet consegnati automaticamente dal software per computer (vale a dire, pellet consegnati perché il topo infilò la chiave illuminato). Moltiplicate questo numero per 0,045 g per determinare alimentare totale guadagnato (ad esempio, 30 pellet x 0,045 g = 1,35 g).
  8. Rimuovere il ratto e rimetterlo nella sua gabbia casa. Sottrai, a mano, la quantità di cibo ha guadagnato (vedi 3.7) nella sessione del comportamento da riparto cibo quotidiano del ratto. Far passare il resto della assegnazione cibo nel ratto dopola sessione di formazione comportamentale. Alimentare ad un minimo di 30 minuti dopo la conclusione della sessione di comportamento per evitare gabbia a casa rinforzo cibo subito dopo le sessioni non produttive.
  9. Pulire la camera operante tutti i giorni con un disinfettante delicato (ad esempio, acqua e sapone). Utilizzare il 70% EtOH con parsimonia, dato che può danneggiare le camere operante. Controllare la chiave naso Poke giornaliera al fine di mantenere una corretta condizione di lavoro e pulito con un disinfettante quando necessario, dal momento che una chiave che si attacca o viene bloccato in posizione interromperà le prestazioni di un animale se non riparato in fretta.
  10. Forma ogni ratto in questo modo fino a quando il ratto emette 40 - 50 risposte corrette del computer rinforzato (non manualmente o sperimentatore-rinforzato) sulla chiave illuminato, richiama ogni pellet cibo, e ritorna e colpisce la chiave Poke naso senza shaping aggiuntivo. Tipicamente, i ratti richiedono circa 2 - 3 30 min sessioni per raggiungere questi criteri (vedere Figura 2).
    NOTA:consegna manuale di pellet cibo non è necessario dopo che il ratto è colpendo in modo affidabile la chiave e la ricezione di rinforzo cibo consegnato dal programma per computer.

Formazione 4. rPVT

  1. Una volta a forma, avviare il ratto a una, relativamente breve intervallo foreperiod fisso e sul valore (ad esempio, 2 s) sulla prossima sessione di 30 minuti fino a quando il topo completa 8 su 10 prove corrette. Per ciascuno di questi processi durante l'allenamento, illuminare il tasto colpire naso per un periodo di tempo sufficientemente lungo per un topo per dare una risposta. Qui, tenere premuto il tasto illuminato per 9 secondi; questa finestra di risposta è anche chiamata la presa limitata (LH).
  2. Utilizzare un tempo relativamente breve out (TO, ad esempio, 2 s) come punizione per le risposte premature, o rispondere prima l'illuminazione della chiave del naso Poke. Durante il TO, i ratti non hanno alcuna possibilità di guadagnare il cibo. Qui, il TO e il valore foreperiod sono la stessa durata durante queste sessioni di formazione e cambiamento alla stessa velocità.
  3. Una volta che il ratto completato 8 su 10 prove corrette, aumentare la foreperiod e TO di 0,1 s (ad esempio, a 2,1), mentre accorciando il LH di 0,1 s (vale a dire, a 8,9). E 'meglio utilizzare un programma per computer che può fare automaticamente queste regolazioni durante una sessione.
    NOTA: Quando la formazione topi sulla rPVT, una più lunga ITI è impiegato da topi richiedono più tempo per consumare pellet cibo. Qui, usare a 30 s ITI per la formazione e la sperimentazione maschi C57BL / 6J. Inoltre, dal momento che un mouse può pesare ~ 20 g, si consumerà un numero significativamente inferiore pellet durante una sessione. Pertanto, ridurre una tipica sessione da averlo fine quando sono guadagnati un massimo di 50 pellets; il criterio per aumentare la foreperiod e TO è cambiato anche per essere 4 su 5 prove corrette prima di aumentare la foreperiod e TO di 0,1 s.
  4. Una volta che la sessione di 30 min è finita, registrare il foreperiod finale ratto raggiunta durante la sessione di formazione (ad esempio, 4,2 s), sia in quantopreadsheet oa mano su un foglio di dati, e la quantità di cibo ottenuto, che viene calcolato moltiplicando il numero di prove corrette volte 0,045 g (ad esempio, 100 prove corrette x 0.045 g = 4,5 g). Sottrarre tale importo cibo dal riparto quotidiana del ratto e nutrire il ratto il cibo rimanente nella gabbia casa.
    NOTA: I file di dati Daily Record l'foreperiod finale raggiunta da ogni ratto. Il calcolo per determinare la quantità di cibo guadagnato nella sessione può essere fatto automaticamente dal programma per computer oa mano usando l'equazione di cui sopra. Il cibo guadagnato viene sottratto a mano da ogni ratto è l'assegnazione cibo quotidiano.
  5. Il giorno dopo, iniziare la sessione di allenamento di 30 minuti con un foreperiod che è di 300 ms inferiore al valore del ratto si è concluso il nella sessione precedente. Ad esempio, se il ratto chiuso al 4,2 s, questa sessione inizia a 3.9 s. Continuiamo ad aumentare i foreperiod di 0,1 s, come il topo completa 8 su 10 prove corrette ad ogni foreperiod, uratti ino raggiungono un foreperiod di 10 s. In questo modo, i ratti sperimenteranno tutte le possibili foreperiods.
    NOTA: quando i ratti raggiungono un foreperiod di 9,7 - 10 s, il TO rimane a 8 s e l'LH è di 1,5 s.
  6. Alla fine di ogni sessione, controlla performance giornaliera del ratto durante questo tempo esaminando la percentuale delle prove corrette, prove prematuri, e manca. Ratti comunemente mantengono una media di 40 - 90% di risposte corrette durante queste sessioni di formazione, con la percentuale media corretta in costante aumento in tutta la formazione. Qui, esportare i dati giornalieri per ogni ratto di un foglio di calcolo che calcola queste percentuali, al fine di tenere traccia delle prestazioni sessione giornaliera.
  7. Una volta che il ratto raggiunge un foreperiod di 10 s, avviare la prossima sessione successiva 30 minuti con i foreperiods presentate a intervalli casuali, iniziando con foreperiods tra 7 - 10 s. Assicurarsi che il TO e LH rimangono a 8 e 1,5 s, rispettivamente. Qui, il programma per computer che controlla il behavioraL contingenze passa automaticamente dal presentare foreperiods ascendenti a foreperiods variabili una volta ogni ratto raggiunge il 8 su 10 criterio al 10 s foreperiod.
  8. Una volta che il ratto mantiene corretta almeno il 70% con foreperiods presentati in modo casuale tra 7 - 10 sec, modificare il programma di presentare foreperiods a intervalli casuali, iniziando con foreperiods tra 5 - 10 s. Esaminare rendimento giornaliero di ogni ratto durante questo tempo, perché questo cambiamento avviene spesso all'interno di una sessione.
  9. Dopo il ratto mantiene corretta 70%, cambiare nuovamente il programma di presentare l'intera gamma di foreperiods (3 - 10 s) ad intervalli casuali durante la sessione di 30 min. In un modo simile a 4,8, esaminare performance giornaliera di ogni ratto durante questo tempo perché questo cambiamento avviene spesso all'interno di una sessione.
    NOTA: Il software che controlla automaticamente le contingenze del comportamento rende questi cambiamenti in base alle prestazioni di ogni ratto (ad esempio, 4,7-4,9).È importante fare solo il cambiamento in 4,9 quando il tasso di successo di un ratto è elevata (> 70% corretta), poiché ratti adottano frequentemente la strategia di rispondere in modo casuale nel tempo, anziché correttamente attesa e partecipare allo stimolo. Se il successo del ratto di un topo è basso, ripetere 4,7-4,9.
  10. Per i criteri di acquisizione, definire le prestazioni di base stabile quando, 4 di 5 sessioni giornaliere entro una settimana, percentuale di risposte corrette topi è 75% o superiore durante una sessione e la percentuale di risposte premature è inferiore al 30%.

5. Analisi dei dati per misure di base di risposta

  1. Per valutare le prestazioni comportamentali durante l'acquisizione, utilizzare misure ripetute ANOVA, con il fattore ripetuto di una sessione, Time Task valore, o Foreperiod valore per ciascuna misura le prestazioni di seguito descritto.
    NOTA: Qui, gli studi usano entrambi i modelli Profondo e tra soggetti, in cui mettiamo a confronto tutti gli animali a loro obaseline wn dopo una condizione sperimentale e confronta animali da esperimento per controllare animali seguenti stessa manipolazione. Quando baseline comportamentali stabili sono raggiunti, uso entro soggetti disegni limiterà il numero di ratti necessari.
  2. Definire risposte premature come risposte prima dell'insorgenza della luce chiave o entro i primi 150 ms della luce chiave essendo su.
  3. Definire risposte corrette come risposte effettuate dopo la luce chiave si accende, con una latenza minima maggiore di 150 ms, e una latenza massima della lunghezza della finestra di risposta; qui, 1.500 ms.
  4. Definire miss (o omissioni) come prove in cui il soggetto non riesce a dare una risposta.
  5. Definire latenze di risposta come il tempo trascorso (in ms) dall'esordio luce alla depressione del naso colpire chiave; detto anche tempo di reazione (RT).
  6. Definire prove totali, come il numero di risposte premature più risposte corrette, più manca.
    NOTA: in spettacoli PVT umani, res prematuriristagni e decade di attenzione può essere molto rara, e gli investigatori più spesso riportano solo le frequenze prime reali di tali misure. Tuttavia, questo non è il caso con spettacoli ratti. Per consentire confronti tra diverse versioni del rPVT in letteratura, misure di performance ratti sono qui presentati come percentuale di prove totali. L'uso di un programma per computer in grado di registrare ed etichettare ciascuno di questi elementi a titolo di prova-by-trial per la successiva analisi è preferibile, dal momento che i ratti verranno completare oltre 200 trial per 30 minuti sessione e spesso soddisfare i criteri di trasferirsi in un altro passo nella procedura di formazione all'interno di una sessione.

6. Ulteriori misure di performance calcolate

  1. Per una sessione di 30 minuti comportamentale, definire decade come risposte corrette in cui l'RT era superiore a due volte il tempo di reazione media per la sessione di ogni ratto (fatto dopo una sessione); includere anche le prove perse nel calcolo lapse.
    NOTE: In PVT umana, decade sono tipicamente definiti come i tempi di reazione (RT)> 500 ms 4. Per i roditori, è preferibile eseguire confronti post-hoc per medio RT di ogni ratto - acquisito dal trial-by-trial analisi descritto sopra - invece di confronto ad un valore di soglia, a causa della variabilità RT da singoli ratti. Questo metodo è simile a cali di altre versioni pubblicate del rPVT 15,16. prove qui e in altre versioni pubblicate, vuoti di includere anche perdere (decade = risposte con RT> due volte la media RT per una sessione, oltre a miss), perché le prove perse nella PVT umana sono registrati come decade, pure.
  2. Determinare il tasso di falsi allarmi stimato calcolando la percentuale di risposte premature che si verificano durante l'attuale 3-10 s intervallo quando avrebbe potuto apparire uno stimolo.
    NOTA: Questa misura utilizza un sottoinsieme di risposte prematuri che si verificano solo durante un periodo in cui potrebbe verificarsi lo stimolo,vale a dire, le risposte premature che si verificano entro i 3 - 10 s finestra foreperiod. Questa misura non include le risposte premature prima di 3 s perché la luce di stimolo non sarebbe mai essere illuminato in quel periodo. Ecco, questo sottoinsieme di risposte premature è ordinato automaticamente da tutte le risposte premature in un programma per computer foglio di calcolo.

Accesso limitato. Accedi o avvia una prova gratuita per visualizzare questo contenuto.

Risultati

Baseline Rat rPVT Performances

Con i parametri descritti qui, 86,7% dei 122 ratti maschi ha raggiunto i parametri rPVT finali all'interno di una media di 9,0 (SD = 10.13; n = 122) corsi di formazione informatici automatizzati (descritte in 4.1 - Formazione 4.9 rPVT, nella nostra esperienza, solo approssimativamente 2% dei ratti non acquisirà il rPVT). Utilizzando la metodologia corrente, topi in media 73,4% corretto di rispondere...

Accesso limitato. Accedi o avvia una prova gratuita per visualizzare questo contenuto.

Discussione

La metodologia qui descritta si traduce in prestazioni rPVT in ratti che confrontano favorevolmente in molti aspetti del tipico prestazioni PVT riportati in letteratura umana. Utilizzando le tecniche attuali, si può formare rapidamente ratti per eseguire la rPVT, e le prestazioni ottenute con queste tecniche sono caratterizzati da discriminazioni chiari (cioè elevati livelli di corretta rispondenti, bassi livelli sia di rispondere prematura e decade). Inoltre, le distribuzioni tempo di reazione ottenuti con il ...

Accesso limitato. Accedi o avvia una prova gratuita per visualizzare questo contenuto.

Dichiarazioni

Gli autori non hanno nulla da rivelare.

Ringraziamenti

Questa ricerca è stata supportata dalla NASA (da NNX15AC17G a CMD) e dall'accordo di cooperazione della NASA NCC 9-58 (E000010 a CMD, NBPF02802 e NBPF04201 a RDH) con il National Space Biomedical Research Institute.

Accesso limitato. Accedi o avvia una prova gratuita per visualizzare questo contenuto.

Materiali

Elenco dei materiali utilizzati in questo articolo
NomeAziendaNumero di catalogoCommenti
Camera operante modulare per ratti con pavimento a griglia in acciaio inossidabileMed AssociatesENV-008Med Associates Inc.
PO Box 319
St. Albans, Vermont 05478,
USA
Telefono: (802) 527-2343
Camera di attenuazione del suono Med AssociatesENV-022MDCase camera operante per
ratti Houselight per rattoMed AssociatesENV-215M
Chiave di risposta per poke con naso di ratto da 1" di diametroMed AssociatesENV-119M-1
Recipiente per pellet, tipo a trogoloMed AssociatesENV-200R2M
Distributore di pellet modulare per ratto, 45 mgMed AssociatesENV-203M-45
Pacchetto operativo PCI per un massimo di 8 camere operantiMed AssociatesMED-SYST-8
SmartCtrlMed AssociatesDIG-716P1Questo numero di catalogo ha 8 uscite e 4 ingressi, che è il minimo necessario per eseguire l'rPVT; SmartCtrl può anche essere acquistato con 16 uscite e 8 ingressi per una maggiore flessibilità
Software Med-PC IVSOF-735Med Associates
con slot per schede PCIQualsiasi produttore (ad esempio, Dell)L'utilizzo del pacchetto operativo PCI richiede un computer con uno slot per schede PCI. Sono disponibili sistemi che utilizzano PCIe. Contatta Med Associates per i dettagli.
Pellet di precisione senza polvere 45 mg dieta a base di cereali per roditoriBio ServFO165Bio-Serv
One 8th Street, Suite 1
Frenchtown, NJ 08825, USA
Telefono: (800)-996-9908;     I pellet da cibo standard sono comunemente usati. Diversi pellet (ad es. , saccarosio) possono essere acquistati da Bio Serv.
Computer PC di

Riferimenti

  1. Dinges, D. F., Orne, M. T., Whitehouse, W. G., Orne, E. C. Temporal placement of a nap for alertness: contributions of circadian phase and prior wakefulness. Sleep. 10, 313-329 (1987).
  2. Dinges, D. F., Powell, J. W. Microcomputer analyses of performance on a portable, simple visual RT task during sustained operations. Behav Res Method Inst Comp. 17, 652-655 (1985).
  3. Kribbs, N. B., et al. Effects of one night without nasal CPAP treatment on sleep and sleepiness in patients with obstructive sleep apnea. Am Rev Respir Dis. 147, 1162-1168 (1993).
  4. Basner, M., Dinges, D. F. Maximizing sensitivity of the psychomotor vigilance test (PVT) to sleep loss. Sleep. 34, 581-591 (2011).
  5. Basner, M., Mollicone, D., Dinges, D. F. Validity and Sensitivity of a Brief Psychomotor Vigilance Test (PVT-B) to Total and Partial Sleep Deprivation. Acta Astronaut. 69, 949-959 (2011).
  6. Dinges, D. F., et al. Cumulative sleepiness, mood disturbance, and psychomotor vigilance performance decrements during a week of sleep restricted to 4-5 hours per night. Sleep. 20, 267-277 (1997).
  7. Drummond, S. P., et al. The neural basis of the psychomotor vigilance task. Sleep. 28, 1059-1068 (2005).
  8. Jewett, M. E., Dijk, D. J., Kronauer, R. E., Dinges, D. F. Dose-response relationship between sleep duration and human psychomotor vigilance and subjective alertness. Sleep. 22, 171-179 (1999).
  9. Lim, J., Dinges, D. Sleep deprivation and vigilant attention. Ann N Y Acad Sci. 1129, 305-322 (2008).
  10. Van Dongen, H. P., Dinges, D. F. Sleep, circadian rhythms, and psychomotor vigilance. Clin Sports Med. 24 (2), 237-249 (2005).
  11. Van Dongen, H. P., et al. Caffeine eliminates psychomotor vigilance deficits from sleep inertia. Sleep. 24 (7), 813-819 (2001).
  12. Blatter, K., et al. Gender and age differences in psychomotor vigilance performance under differential sleep pressure conditions. Behav Brain Res. 168 (2), 312-317 (2006).
  13. Lim, J., Dinges, D. F. Sleep deprivation and vigilant attention. Annals of the New York Academy of Sciences. 1129, 305-322 (2008).
  14. Basner, M., et al. Mars 520-d mission simulation reveals protracted crew hypokinesis and alterations of sleep duration and timing. Proc Natl Acad Sci U S A. 110, 2635-2640 (2013).
  15. Christie, M. A., et al. Microdialysis elevation of adenosine in the basal forebrain produces vigilance impairments in the rat psychomotor vigilance task. Sleep. 31, 1393-1398 (2008).
  16. Christie, M. A., McKenna, J. T., Connolly, N. P., McCarley, R. W., Strecker, R. E. 24 hours of sleep deprivation in the rat increases sleepiness and decreases vigilance: introduction of the rat-psychomotor vigilance task. J. Sleep Res. 17, 376-384 (2008).
  17. Oonk, M., Davis, C. J., Krueger, J. M., Wisor, J. P., Van Dongen, H. P. Sleep deprivation and time-on-task performance decrement in the Rat Psychomotor Vigilance Task. Sleep. 38, 445-451 (2015).
  18. Loomis, S., McCarthy, A., Edgar, D., Tricklebank, M., Gilmour, G. Behavioural evidence that modafinil and amphetamine do not produce equivalent qualities of wake promotion in sleep-restricted rats. Sleep Medicine. 14, Supplement 1 185(2013).
  19. Deurveilher, S., Bush, J. E., Rusak, B., Eskes, G. A., Semba, K. Psychomotor vigilance task performance during and following chronic sleep restriction in rats. Sleep. 38, 515-528 (2015).
  20. Davis, C. M., Roma, P. G., Hienz, R. D. A rodent model of the human psychomotor vigilance test: Performance comparisons. J Neurosci Methods. 259, 57-71 (2016).
  21. Lim, J., et al. Imaging brain fatigue from sustained mental workload: an ASL perfusion study of the time-on-task effect. Neuroimage. 49, 3426-3435 (2010).
  22. Tucker, A. M., Basner, R. C., Stern, Y., Rakitin, B. C. The variable response-stimulus interval effect and sleep deprivation: an unexplored aspect of psychomotor vigilance task performance. Sleep. 32, 1393-1395 (2009).
  23. Skinner, B. F. The behavior of organisms: an experimental analysis. , Appleton-Century-Crofts. (1938).
  24. Warm, J. S., Parasuraman, R., Matthews, G. Vigilance requires hard mental work and is stressful. Hum Factors. 50, 433-441 (2008).
  25. Blatter, K., et al. Gender and age differences in psychomotor vigilance performance under differential sleep pressure conditions. Behav Brain Res. 168, 312-317 (2006).
  26. Raymann, R. J., Van Someren, E. J. Time-on-task impairment of psychomotor vigilance is affected by mild skin warming and changes with aging and insomnia. Sleep. 30, 96-103 (2007).
  27. Beijamini, F., Silva, A. G., Peixoto, C. A., Louzada, F. M. Influence of gender on psychomotor vigilance task performance by adolescents. Braz J Med Biol Res. 41, 734-738 (2008).
  28. Davis, C. M., DeCicco-Skinner, K. L., Hienz, R. D. Deficits in Sustained Attention and Changes in Dopaminergic Protein Levels following Exposure to Proton Radiation Are Related to Basal Dopaminergic Function. PLoS One. 10, 0144556(2015).
  29. Stebbins, W. C. Response latency as a function of amount of reinforcement. J Exp Anal Behav. 5, 305-307 (1962).
  30. Stebbins, W. C., Lanson, R. N. Response latency as a function of reinforcement schedule. J Exp Anal Behav. 5, 299-304 (1962).
  31. Christie, M. A., McCarley, R. W., Strecker, R. E. Twenty-four hours, or five days, of continuous sleep deprivation or experimental sleep fragmentation do not alter thirst or motivation for water reward in rats. Behav Brain Res. 214, 180-186 (2010).
  32. Koban, M., Sita, L. V., Le, W. W., Hoffman, G. E. Sleep deprivation of rats: the hyperphagic response is real. Sleep. 31, 927-933 (2008).
  33. Moody, D. B. Animal Psychophysics, The Design and Conduct of Sensory Experiments. Stebbins, W. C. , Appleton-Century-Crofts. 277-302 (1970).
  34. Pfingst, B. E., Hienz, R. D., Kimm, J., Miller, J. M. Reaction-time procedure for measurement of hearing I. Suprathreshold functions. J Acoust Soc Am. 57, 421-430 (1975).
  35. Stebbins, W. C. Auditory reaction time and the derivation of equal loudness contours for the monkey. J Exp Anal Behav. 9, 135-142 (1966).
  36. Hienz, R. D., Weerts, E. M. The Baboon in Biomedical Research. VandeBerg, J. L., Williams-Blanger, S., Tardif, S. D. , Springer. (2009).
  37. May, B. J., Huang, A. Y., Aleszczyk, C. M., Hienz, R. D. Methods of Comparative Acoustics. Klump, G. M., Dooling, R. J., Fay, R. R. , Birkhauser Verlag. 95-108 (1995).

Accesso limitato. Accedi o avvia una prova gratuita per visualizzare questo contenuto.

Ristampe e permessi

Tag

Valutazione delle prestazioni neurocomportamentaliMisurazione dell attenzione sostenutaAddestramento in camera operanteRinforzo con pellet di ciboRisposta tramite nose pokeAnalisi dell intervallo di pre periodoMisurazione dei tempi di reazioneMonitoraggio del decremento della vigilanzaMonitoraggio delle risposte premature
Il roditore psicomotorio vigilanza Test (rPVT): un metodo per la valutazione delle prestazioni neurocomportamentali in ratti e topi
Contattaci
Consiglia alla biblioteca

Privacy

Termini di utilizzo

Politiche

Copyright © 2026 MyJoVE Corporation. Tutti i diritti riservati.