Name: Un completamente automatizzata Roditore condizionata Protocollo per Sensomotoria Integrazione e esperimenti di controllo cognitive (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2014-04-15T18:00:00.000+00:00
Duration: 9 min 43 s
Description: Scopri un protocollo automatizzato di condizionamento operante per roditori che studia l'integrazione sensorimotoria e i processi cognitivi. Questo metodo utilizza segnali uditivi per guidare il comportamento e analizzare i meccanismi neurali della memoria di lavoro.

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Tutte le procedure che coinvolgono gli animali sono stati approvati dalla Institutional Animal Care ed uso commissione Michigan State University (IACUC). 1. Setup sperimentale <ol><li> Utilizzare una scatola condizionamento operante che consiste di una parete nosepoke cinque fori su un lato e un trogolo consegna cibo sul lato opposto. <ol><li> Il foro nosepoke centro è considerato come un &quot;fissaggio&quot; buco e gli altri quattro fori (due per ogni lato del foro di fissaggio) sono considerati fori bersaglio motore. Ciascun foro è dotato di un LED a tre colori e un raggio infrarosso sistema emettitore-rilevatore che rileva quando l&#39;animale entra e si ritrae dal foro di fissaggio. </li><li> Utilizzare un generatore di suono programmabile per generare i toni di frequenze con precisione al millisecondo e collegarlo a un altoparlante montato all&#39;interno della scatola operante. Controllare il generatore di suono e nosepokes attraverso il sistema di monitoraggio comportamentale utilizzando il software appropriato. Utilizzare un hardware e softwsono sistema che consente il monitoraggio temporale millisecondo di eventi e controllo di spunti e risposte comportamentali. Nota: L&#39;ampiezza sia di tono e spunti di rumore deve essere mantenuta intorno a 60 ± 3 dB SPL. </li></ol></li></ol> 2. Assuefazione precoce <ol><li> Limitare l&#39;assunzione di cibo del soggetto gradualmente ~ 5 g per 100 g di peso normale del soggetto (ad esempio nel corso di 3 giorni). Il soggetto deve mantenere il 85-90% del loro peso ad libitum. </li><li> Abituare l&#39;oggetto di trattamento dallo sperimentatore e conoscere il soggetto agli apparecchi dal primo giorno di iniziare il protocollo privazione di cibo. Avviare la manipolazione l&#39;animale e metterlo nel box condizionamento operante, fornendo pellet cibo nel trogolo pellet per incoraggiare il soggetto a esplorare la gabbia e familiarizzare con il luogo di consegna ricompensa. </li></ol> 3. Oggetto Formazione <ol><li> Note generali<ol><li> Il compito proposto qui ha bisogno di un coordinamento preciso tra la percezione di una stecca uditivo, riducendo al minimo i movimenti durante il periodo di ritardo e l&#39;esecuzione del movimento. </li><li> Gradualmente formare il passo step-by-soggetto a prepararli per il comportamento finale desiderato. </li><li> Assicurarsi che al termine di ogni fase, il soggetto mantiene&gt; 75% prestazioni comportamentali per almeno tre sedute consecutive prima di passare alla fase successiva. </li><li> Una volta raggiunta la fase finale, tenere il soggetto sul protocollo per una settimana per assicurare le prestazioni è mantenuto al livello desiderabile. </li></ol></li><li> Inizio: Familiarizzare il soggetto con i fori nosepoke, porta consegna del cibo e l&#39;associazione tra i fori lampeggianti e ricompensa. <ol><li> Selezionare uno dei quattro obiettivi su un programma casuale. </li><li> Gioca il cue Go (un rumore uditivo bianco) e mantenere il LED all&#39;interno del foro lampeggiante (durata dell&#39;impulso 0.3 sec). </li><li> Impostare le software per premiare il soggetto su visite al foro. </li><li> Time-out la prova dopo 30 secondi se il foro non viene visitato e avviare un nuovo processo. </li><li> Non premiare le visite ai fori corretti. </li></ol></li><li> Selezione Obiettivo: punire erronei visite ai fori non selezionate. <ol><li> Dopo visite a fori errate, terminare il processo seguito da 5 secondi di black-out. Nota: Durante un&#39;epoca black-out, il LED foro di fissaggio è spento nella gabbia. Ciò significa che il soggetto non può avviare un processo e deve attendere fino a quando il foro di fissaggio LED inizia a lampeggiare. </li><li> Selezionare un nuovo foro e iniziare un nuovo processo. </li></ol></li><li> Nosepoke: Addestrare il soggetto a colpire all&#39;interno del foro di fissaggio per avviare un processo. <ol><li> Flash a LED all&#39;interno del foro di fissaggio gialla. </li><li> Visitando il foro di fissaggio riprodurre immediatamente il cue Go e iniziare un nuovo processo. </li><li> Penalizzare visite errati da 5 sec, Di black-out. </li></ol></li><li> Delay: Insegnare al soggetto di mantenere il loro naso all&#39;interno del foro di fissaggio per un determinato periodo di tempo (periodo di ritardo) che viene aumentata gradualmente come progredisce la formazione. <ol><li> Attendere che il soggetto a visitare il foro di fissaggio. </li><li> Termina il processo se il soggetto si ritrae entro 500 msec. In caso contrario, il gioco del Go stecca. </li><li> Penalizzare ritrattazioni premature da un periodo di black-out per 7 sec. </li><li> Premiare le visite corretti, fornendo una pallina di cibo. </li></ol></li><li> Due Cues (con luce): Aumentare e casuale di ritardo durata del periodo e introdurre l&#39;istruzione cue uditivo. <ol><li> Aumentare la lunghezza del periodo di ritardo di una media di 1,5 sec. </li><li> Scegli un ritardo di durata del periodo casuale ad ogni prova sulla base di una densità uniforme tra 1,3-1,8 sec. </li><li> Introdurre la stecca istruzione come un tono acustico singola frequenza pulsata in terzine, con una durata di impulso di 150 msec eintervallo dell&#39;impulso di 100 msec. <ol><li> Gioca subito la stecca istruzione dopo che il soggetto entri nel foro di fissaggio. </li><li> Assegnare due stecche di istruzioni per ciascuno degli obiettivi. </li><li> Utilizzare un solo spunto associato per ogni bersaglio in questa fase. </li></ol></li><li> Lasciate che il soggetto usa sia segnali uditivi e visivi per selezionare il foro di destinazione. </li></ol></li><li> Due Cues (senza luce): Treno al soggetto di utilizzare solo segnali uditivi. <ol><li> Spegnere i led lampeggianti all&#39;interno dei fori di destinazione in modo che il soggetto avrebbe utilizzato solo spunti di istruzione uditivi. </li></ol></li><li> Quattro Cues: Introdurre gli altri due spunti per la sequenza di spunti istruzioni presentate in modo casuale e ripetere sezioni 3.5.3-3.6.1. </li></ol> 4. Behavioral Analysis <ol><li> Tasso di successo: Definire tasso di successo come la percentuale di visite corrette agli obiettivi diviso per il numero totale di prove. <ol><li&gt; Misurare il tasso di successo in ogni fase della formazione. </li></ol></li><li> Tipi di errore: <ol><li> Retrazione precoce: misurare la percentuale di prove cronometrate a causa di prime ritrattazioni dal foro di fissaggio. </li><li> Errore Comission: Calcolare la percentuale di prove fallite quando il soggetto visita un obiettivo uninstructed </li><li> Errore Omissione: Calcolare la percentuale di errori quando il soggetto non visita nessuno dei bersagli dopo il processo di iniziazione. </li></ol></li><li> Variabili misurate: <ol><li> Tempo di reazione (RT): Per ogni prova, misurare il ritardo tra l&#39;inizio della stecca Go e il riavvolgimento argomento dal foro di fissaggio. </li><li> Time to target (TT): Misurare la durata tra la retrazione soggetto dal foro di fissaggio e di entrare nel foro di destinazione. </li></ol></li></ol>

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</ol>

Gli autori dichiarano interessi finanziari concorrenti.

I ratti sono stati ampiamente utilizzati nella ricerca delle neuroscienze da oltre un secolo. Dall&#39;introduzione di Thorndike del concetto di legge di effetto nei gatti 34, condizionamento operante è stato l&#39;approccio standard per testare diversi aspetti del comportamento animale. Molti esperimenti di neuroscienze che coinvolgono il processo decisionale e la preparazione del motore includono un periodo di ritardo tra i segnali d&#39;istruzione e l&#39;intervallo di azione. È desiderabile minimizzare mo...

<html> Studiare la relazione tra neurofisiologia e il comportamento è l&#39;obiettivo finale dei sistemi neuroscienze. Storicamente, c&#39;è stato un compromesso tra modello animale scelta e repertorio comportamentale 1-5. Mentre organismi semplici come i nudibranchi 6 o 7 calamari sono stati ampiamente utilizzati per studiare le proprietà dei canali ionici singolo, neuroni e semplici circuiti neurali, sono necessari specie di ordine superiore per studiare funzioni più complesse come la navigazione spaziale, il processo decisionale 8-11 e cognitiva controllare 12-14. Nonostante sia un modello animale standard per umano come il comportamento, l&#39;uso di primati non umani richiede considerazioni di costo ed etici che preclude il loro uso in una vasta gamma di esperimenti in una singola impostazione 15-18 laboratorio. Modelli animali più semplici come i roditori sono generalmente preferiti 19, a condizione che abbiano substrati neurali analoghe alla base dei comportamenti di interesse. &quot;&gt; C&#39;è ampia evidenza che suggerisce che i roditori parti strutture corticali e sottocorticali simili, come quelle che si trovano nei primati 20-22. Roditori sono anche noti per integrare le informazioni tra più modalità sensoriali per guidare la loro azione 23-25, per esempio, coordinando sbattere e annusando durante il comportamento esplorativo 26 o integrando eventi uditivi e visivi / olfattive 25,27. Qui si descrive un quadro per condizionamento operante di roditori utilizzati per testare compiti cognitivi 28-32. In questo contesto, i soggetti sono tenuti a fissare all&#39;interno di un foro nosepoke e mantenere il loro muso all&#39;interno del foro fino alla presentazione di una stecca andare. Il compito comportamentale è un disegno nosepoke cinque buche che viene convenzionalmente utilizzato per studi di attività il tempo di reazione di serie 5 a scelta. Durante il periodo di ritardo, una serie di spunti di istruzione è presentata per guidare il soggetto a eseguire un&#39;azione. Questa struttura può essere facilmente modificato per soddisfareoccorre un&#39;ampia gamma di esperimenti in cui la formazione del soggetto per minimizzare il suo movimento palese in un breve intervallo. Questo permette studiando la misura in cui l&#39;attività spiking dei singoli neuroni è influenzato da stimoli specifici durante questo intervallo. Il protocollo può ridurre al minimo il tempo di allenamento e può ridurre tutta soggetto variabilità apprendimento. Un diagramma di flusso schematico del task è mostrato in Figura 1.

<table><tbody><tr><td>Nose Poke a 5 fori con 3 Stim Cue Light Rat Cage</td><td>Coulbourn</td><td>H21-06M/R</td><td></td></tr><tr><td>Gabbia di prova</td><td>Coulbourn</td><td>H10-11R-TC</td><td>&nbsp;</td></tr><tr><td>Software per lo stato grafico</td><td>Coulbourn</td><td></td><td>&nbsp;</td></tr><tr><td>Generatore di tono/rumore programmabile</td><td>Coulbourn</td><td>A12-33</td><td>&nbsp;</td></tr><tr><td>Pellet di precisione senza polvere</td><td>Bio-Serv</td><td>F0165</td><td></td></tr><tr><td>Modulo altoparlante</td><td>Coulbourn</td><td>H12-01R</td><td>&nbsp;</td></tr></tbody></table>

un completamente automatizzata roditore condizionata protocollo per sensomotoria integrazione e esperimenti di controllo cognitive

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

I roditori sono stati tradizionalmente utilizzati come modello animale di serie in esperimenti di laboratorio che coinvolgono una miriade di compiti sensoriali, cognitive e motorie. Funzioni cognitive superiori che richiedono un controllo preciso su risposte senso-motori come il processo decisionale e modulazione attentiva, tuttavia, sono in genere valutate nei primati non umani. Nonostante la ricchezza di comportamento dei primati, che consente a più varianti di queste funzioni da studiare, il modello roditore rimane un attraente e conveniente alternativa ai modelli di primati. Inoltre, la capacità di automatizzare completamente condizionamento operante nei roditori aggiunge vantaggi unici rispetto del lavoro formazione intensiva di primati non umani, mentre lo studio di una vasta gamma di queste funzioni complesse. Qui, vi presentiamo un protocollo per operantly condizionamento ratti in esecuzione di compiti di memoria di lavoro. Durante epoche critiche del compito, il protocollo garantisce che il movimento palese dell&#39;animale viene minimizzato requIring l&#39;animale a &#39;fissarsi&#39; fino a quando un cue Go viene consegnato, simile al non umano disegno sperimentale primate. Una semplice due alternative compito scelta forzata è implementato per dimostrare le prestazioni. Discutiamo l&#39;applicazione di questo paradigma ad altri compiti.

Il quadro proposto consente la formazione del soggetto su una serie di compiti cognitivi. Qui abbiamo implementato un compito ritardo incaricato progettato per studiare i meccanismi delle azioni goal-directed nella corteccia prefrontale roditore. Figura 1 mostra un diagramma di flusso del disegno sperimentale. Per garantire che il soggetto comprende il requisito compito ad ogni passo, dovrebbero essere valutati regolarmente misure di prestazione. Figura 2 mo...

Viene proposto un protocollo completamente automatizzato per roditori condizionamento operante. Il protocollo si basa su un preciso controllo temporale degli eventi comportamentali per indagare in che misura influenza il controllo dell&#39;attività sottostante neurale integrazione sensomotoria e di controllo cognitivo esperimenti.

Un completamente automatizzata Roditore condizionata Protocollo per Sensomotoria Integrazione e esperimenti di controllo cognitive

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

L'obiettivo generale del seguente esperimento è introdurre un framework comportamentale automatizzato per la condizionamento operante di roditori, utile per testare compiti cognitivi complessi. Il compito comportamentale è un design a cinque fori per poke nasale comunemente utilizzato negli studi sulla prova del tempo di reazione seriale a cinque scelte. I soggetti devono mantenere il muso all'interno di un foro di fissazione fino alla presentazione di un segnale di avvio dopo un breve periodo di attesa.Viene presentata una coda di istruzioni uditive durante l'episodio di fissazione per guidare il soggetto nella scelta di un obiettivo motorio futuro al fine di ricevere una ricompensa. L'uso di una coda uditiva consente transizioni ben definite tra diversi episodi della prova e permette lo studio di molteplici aspetti del comportamento, nonché dei meccanismi neuronali della memoria di lavoro, del processo decisionale e della pianificazione motoria. Il vantaggio principale di questa tecnica rispetto ai metodi esistenti, come gli esperimenti di navigazione in labirinto, è che il comportamento motorio manifesto, che potrebbe essere confuso da variazioni sistematiche nella traiettoria d

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In questo rapporto, presentiamo un sistema completamente automatico ed estremamente versatile in grado di testare contemporaneamente multi-cognitive comportamenti e registrare le attività neuronali per i roditori.

Un sistema completamente automatizzato ed altamente versatile per test multi-funzioni cognitive e di registrare le attività neuronali in roditori

In questo video, eseguiamo il test dell'asta rotante accelerata o del rotarod per valutare la coordinazione motoria e l'apprendimento nei soggetti del topo.

Il test dell'asta rotante accelerata o il test del rotarod: un metodo per testare la coordinazione motoria e l'apprendimento nei topi

Sistema completamente automatico di misura di proprietà fisiologicamente significativi dei meccanismi che mediano la localizzazione spaziale, localizzazione temporale, la durata, il tasso e la stima di probabilità, la valutazione del rischio, impulsività e l'accuratezza e la precisione della memoria, al fine di valutare gli effetti delle manipolazioni genetiche e farmacologiche su meccanismi fondamentali della cognizione nei topi.

Automatizzato, Quantitative cognitivo / comportamentale Proiezione di topi: per la genetica, farmacologia, Animal Cognition e istruzione laurea

Descriviamo i protocolli per la formazione di ratti per le registrazioni elettrofisiologiche croniche in compiti cognitivi completamente automatizzate su una proiezione Piano Maze.

Automated compiti cognitivi visivi per la registrazione Neural all&#39;attività utilizzando una proiezione Piano Maze

La capacità di valutare le funzioni esecutive come la flessibilità comportamentale nei ratti è utile per studiare la neurobiologia della cognizione sia negli animali intatti che nei modelli di malattia. Qui descriviamo le attività automatizzate per valutare il cambiamento di strategia e l'apprendimento inverso, che sono particolarmente sensibili alle interruzioni nelle reti corticali prefrontali.

Procedure operante per la Valutazione di flessibilità comportamentale in Rats

Le anomalie cognitive di spostamento dell'insieme attentivo sono una caratteristica fondamentale di molte malattie psichiatriche. Qui, presentiamo lo sviluppo di un nuovo sistema automatico per lo studio efficace delle capacità di set-shifting attenzionale, delle funzioni esecutive e di altre abilità cognitive nei topi con un'elevata validità traslazionale per gli studi sull'uomo.

Un operante intra / extra-dimensionale Set-shift attività per Mice

Questo articolo introduce un apparato di t-labirinto automatizzato che abbiamo inventato e un protocollo basato su questo apparecchio per l'analisi decisionale basato su ritardo e sforzo processo decisionale nei roditori di movimento liberi.

Un t-labirinto automatizzato basato apparato e protocollo per l'analisi basate su ritardo e sforzo decisionale nei roditori in movimento libero

Un'analisi costi-benefici è un approccio di scala di pesatura che il cervello esegue nel corso del processo decisionale. Qui, vi proponiamo un protocollo per addestrare i ratti su un paradigma decisionale basato su operant dove ratti scegliere premi più elevati, a scapito in attesa per 15 s a riceverli.

Protocolli dell'operatore per valutare l'analisi costi-benefici durante la risoluzione rinforzato dai roditori

Questo articolo descrive un protocollo di valutazione cognitiva per i modelli genetici dell'Alzheimer utilizzando il sistema di IntelliCage, che è un sistema di monitoraggio del comportamento di elevato throughput automatizzato con condizionamento operante.

Automatizzato, a lungo termine l'analisi comportamentale per funzioni Cognitive in più modelli di genetici del morbo di Alzheimer, utilizzando IntelliCage

Presentiamo tre protocolli che valutano le diverse forme di impulsività nei ratti e altri piccoli mammiferi. Le procedure intertemporali valutano la tendenza a sconto il valore dei risultati in ritardo. Rinforzo differenziale di tassi bassi e caratteristica negativa discriminazione valutare capacità di inibizione di risposta con e senza punizione per risposte inadeguate, rispettivamente.

Tre procedure di laboratorio per valutare diverse manifestazioni di impulsività in ratti

Abbiamo sviluppato un'unica piattaforma per tracciare il comportamento degli animali durante due attività di apprendimento associativo dipendenti dalla fibra di arrampicata. Il design a basso costo consente l'integrazione con esperimenti optogenetici o di imaging diretti verso l'arrampicata dell'attività cerebellare associata alle fibre.

Una piattaforma flessibile per il monitoraggio dell'apprendimento associativo sensoriale dipendente dal cervelletto

Scopri un protocollo automatizzato di condizionamento operante per roditori che studia l'integrazione sensorimotoria e i processi cognitivi. Questo metodo utilizza segnali uditivi per guidare il comportamento e analizzare i meccanismi neurali della memoria di lavoro.

Un completamente automatizzata Roditore condizionata Protocollo per Sensomotoria Integrazione e esperimenti di controllo cognitive (Video) | JoVE Journal

Un completamente automatizzata Roditore condizionata Protocollo per Sensomotoria Integrazione e esperimenti di controllo cognitive

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