Name: Un operante intra / extra-dimensionale Set-shift attività per Mice (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2016-01-22T14:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 35 s
Description: Impara a valutare le funzioni esecutive nei topi con un compito automatizzato di set-shifting intra/extra-dimensionale. Questo metodo offre validità traslazionale per studi cognitivi e screening farmacologici sui disturbi psichiatrici.

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Ringraziamo G. Pruzzo per la sua eccellente assistenza tecnica e l'officina meccanica IIT per l'aiuto nella costruzione del nostro nuovo apparato. Questa ricerca è stata sostenuta dall'Istituto Italiano di Tecnologia, dal Marie Curie FP7-Reintegration-Grant N°268247 e dal Ministero della Salute italiano (GR-2010-2315883).

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Gli autori dichiarano di non avere conflitti di interesse finanziari.

In questo studio presentiamo un romanzo automatizzato bicamerale ID ED compito / &quot;Operon&quot; per topi che è in grado di misurare in modo affidabile la flessibilità cognitiva attraverso l&#39;apprendimento di inversione, formazione insieme attentivo e spostamento. Questo paradigma è analogo al WCST e ID compiti / ED comunemente utilizzati nei primati umani e non umani e supera i principali limiti delle versioni precedenti per i roditori. Questo paradigma Operon può essere utilizzato come un nuovo strumento efficace per la grande droga e / o screening genetici relativi alla cognitive (dis) funzioni in topi con alta rilevanza per la medicina traslazionale. Questo compito automatizzato ha i seguenti vantaggi rispetto ID utilizzato precedentemente compito / ED per i roditori: (1) ha procedure di alta intensità di lavoro in meno rispetto alla versione manuale (ad esempio, il software regola tutte le fasi del compito, notevolmente diminuendo interventi da parte. sperimentatore); (2) elimina qualsiasi fonte di soggettività nella para misuratoTERS (ad esempio, lo sperimentatore non è richiesto di stabilire se l&#39;animale è effettivamente fatto una risposta scelta); (3) elimina ogni possibilità che i topi possano seguire spunti rinforzo correlati, al fine di dare una risposta (ad esempio, la ricompensa è sempre fornito automaticamente sulla rivista al centro); (4) evita le condizioni ambientali arbitrarie (per esempio, l&#39;uso di labirinti e apparecchi di diverse dimensioni / materiali, l&#39;uso di stimoli cue preparati manualmente); (5) consente la manipolazione di tre dimensioni distinte con una vasta gamma di diversi stimoli, conformemente ai compiti umani equivalenti utilizzati nella pratica clinica. Qui vi presentiamo i dati solo dai topi, ma i vantaggi simili potrebbe essere previsto anche per i ratti. Ci sono passaggi critici nel compito, che sono i parametri costrutto-validità interna che possono essere utilizzati al fine di individuare le prestazioni set-shifting attentivo areliable: i) la peggiore performance nel compar EDSed a fasi precedenti ii) un miglioramento generale da IDS per IDS2; iii) un miglioramento specifico in fasi di inversione consecutive, come più di un animale è addestrato in-impostate inversioni, il meglio deve eseguire sul successivo, nel set rigiri 20; iv) una migliore prestazione nel EDSRe rispetto alla EDS. Questo romanzo compito operon ID / ED presenta tutte queste caratteristiche, in linea con gli studi precedenti nei primati che utilizzano il compito Cantab ID / DE e nei roditori che utilizzano il manuale &quot;scavare&quot; versione 12,13. Inoltre, ogni fase di questa operazione automatica è appreso in un numero equivalente di prove a prescindere dalla relativa dimensione / irrilevanti utilizzato (ad esempio, l&#39;odore, la consistenza e la luce) 19. Questo dimostrato che tutti gli stimoli utilizzati hanno rilevanza simile e sono adatti per attentional set-formazione e / o di spostamento. I nostri esperimenti dimostrano che la difficoltà nel risolvere il EDS è anche evidenziata dall&#39;aumento delle latenze di risposta. Tempo di elaborazioneaumenti per mantenere una precisione ottimale durante le discriminazioni più duri 21. Così, considerando la latenza di rispondere come un indice di velocità di elaborazione delle informazioni, il processo decisionale e di problem solving 18, le latenze più lenta nella EDS potrebbe riflettere una strategia adottata per affrontare la difficoltà di risolvere il set-shifting. Abbiamo dimostrato che il nostro apparato romanzo può essere usato efficacemente con più di paradigma set-shifting attentivo &#39;classica&#39; impiegando solo due dimensioni per tutto il test (cioè, il bidimensionale) o con un stuck-in-set paradigma, che implica l&#39;uso di tre dimensioni. A seconda del dominio cognitivo di interesse, è possibile scegliere il protocollo più appropriato. Entrambi questi paradigmi sono stati precedentemente utilizzati in esseri umani, primati e roditori 7,12-17. Tuttavia, la procedura stuck-in-set è in grado di distinguere tra le diverse componenti del set-shifting ed è amORE misura selettiva di funzionamento del lobo frontale in pazienti umani 7,22. Inoltre, un problema che potrebbe verificarsi nel paradigma due dimensione è l&#39;irrilevanza appreso che potrebbero falsare i risultati. Imparato perseverazione irrilevanza si riferisce alla incapacità di occuparsi e conoscere le informazioni che in precedenza era irrilevante 7. Questa situazione può verificarsi in fase EDS del paradigma bidimensionale, come il soggetto deve spostare l&#39;attenzione alla dimensione precedenza irrilevante. In questo caso, è praticamente impossibile discernere se un deficit EDS è dovuta alla incapacità di spostare l&#39;attenzione da una dimensione precedentemente rilevante e / o l&#39;impossibilità ad ora spostare l&#39;attenzione ad una dimensione precedentemente irrilevante. Compromissione può poi basta riflettere l&#39;inibizione attiva di rispondere ad una dimensione fatta in precedenza irrilevante dalla sua associazione casuale di rinforzo feedback. Al contrario, nella con stuck-in-setcondizione, mancata a spostarsi verso la nuova dimensione in questione non può essere attribuito a qualsiasi dell&#39;apprendimento precedente su questa dimensione, dato che non era stato sperimentato in precedenza. Fallimento, quindi, riflette perseveration alla dimensione precedenza rilevante. In conclusione, anche se in condizioni normali topi wild-type il &#39;stuck-in-set&#39; e la &#39;bidimensionale&#39; attentivo set-shifting paradigmi potrebbe produrre risultati simili, abbiamo espressamente preferiscono la stuck-in-set perseverazione per le ragioni discusse al di sopra.

Attentional set-shifting è una misura di flessibilità cognitiva e funzioni esecutive 1. Si riferisce alla possibilità di passare da regole interne arbitrarie (&quot;set cognitivo-attenzionale&quot;). I compiti neuropsicologici più utilizzati per la misurazione dell&#39;attenzione set-shifting e flessibilità cognitiva negli esseri umani sono il Wisconsin Card Sorting Test (WCST) 2 e una versione più recente e più raffinata: il intra ed extra-dimensionale attentivo set-shifting (ID / DE) della Cambridge neuropsicologica Automated Test Batteria (Cantab) 3,4. Questi compiti sono stati utilizzati per identificare specifiche anomalie cognitive in una vasta gamma di disturbi mentali, tra cui l&#39;autismo, la schizofrenia 5 6, disturbi del morbo di Parkinson 7, disturbi ossessivo compulsivo 8 e da deficit di attenzione / iperattività 9. La rilevanza clinica e solido approccio metodologico del WCST e l&#39;ID / test DE hanno attl&#39;interesse racted nella realizzazione di test simili in ricerca preclinica 10,11. Queste attività consentono la misurazione selettiva all&#39;interno dello stesso soggetto di diverse abilità cognitive quali l&#39;apprendimento discriminativo, apprendimento inversione, formazione di un set attenzionale, spostando l&#39;attenzione all&#39;interno della stessa dimensione (. Cioè spostamento intra-dimensionale: IDS) e tra i diversi dimensioni percettive (cioè turno extra-dimensionale:. EDS). Questo è fondamentale perché i circuiti cerebrali distinte, così come neuropatologia potrebbero alterare le funzioni cognitive distinte in modi diversi. Ad esempio, è stata dimostrata una doppia dissociazione o l&#39;effetto di specializzazione funzionale tra il laterale (nelle scimmie e nell&#39;uomo) / mediale (in roditori) e nelle regioni orbitali del PFC nelle attività di set-shifting di attenzione. Mentre la corteccia orbitofrontale è più coinvolto nelle fasi di inversione di tali compiti, il / regione PFC mediale laterale disciplina le fasi di spostamento extra-dimensionali12-14. Versioni roditore di questi test di set-shifting di attenzione per i primati sono stati generati con successo 13-16. Tuttavia, alcuni aspetti di queste versioni di roditori sono state limitando le loro applicazioni e l&#39;utilizzo. Ad esempio, queste operazioni vengono eseguite manualmente e quindi altamente e difficile da standardizzare intensità di lavoro. Inoltre, la presenza di rinforzi alimentari all&#39;interno stimoli potrebbe comportare un&#39;interpretazione ambigua di risposte animali e potenziale di polarizzazione in scelta fabbricazione 10. Queste caratteristiche hanno limitato il throughput di test e, soprattutto, la loro applicazione in larga scala studi genetici e / o droghe-screening. Per superare queste limitazioni e per migliorare le potenziali applicazioni di paradigmi turno ID / DE nei roditori, presentiamo qui un romanzo bicamerale basato su attività operante a testare la flessibilità cognitiva nei topi. Questo compito romanzo imita da vicino il compito ID / DE utilizzata nell&#39;uomo e nonprimati non umani e aggira i problemi delle versioni precedenti. roditori

<table><tbody><tr><td>Pareti in plexiglas e pavimento in alluminio</td><td>Su</td><td></td> misura <td>(16 x 16 x 16 cm per ogni camera)</td></tr><tr><td>Porta in plexiglas</td>PC <td>su misura</td><td></td><td></td></tr><tr><td></td><td>Dell Inc.</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Software MED-PC IV&NBSP;</td><td>(Med Associates, St. Albans, VT, USA)</td><td>custom made</td><td>Utilizza un codice operante per controllare automaticamente la presentazione degli stimoli e la sequenza delle fasi</td></tr><tr><td>Nose-poke hole&nbsp;</td><td>Med Associates, St. Albans, VT, USA)</td><td>ENV-314M</td><td></td></tr><tr><td>Rivista alimentare&nbsp;</td><td>Med Associates, St. Albans, VT, USA)</td><td>ENV-303M</td><td></td></tr><tr><td>Distributore di pellet per rinforzo alimentare&nbsp;</td><td>Med Associates, St. Albans, VT, USA)</td><td>ENV-203-14P</td><td></td></tr><tr><td>Luce domestica&nbsp;</td><td>Med Associates, St. Albans, VT, USA)</td><td>ENV-315M</td><td></td></tr><tr><td>Olfattometro di diluizione&nbsp;</td><td>(Med Associates, St. Albans, VT, USA)</td><td>PHM-275</td><td></td></tr><tr><td>Odoranti liquidi</td> <td>(Sigma Aldrich, Dorset, Regno Unito)</td><td></td><td>(vedi Tabella 1)</td></tr><tr><td>Olio minerale</td> <td>(Sigma Aldrich, Dorset, Regno Unito)</td><td>M5904</td><td></td></tr><tr><td>Pompa ad aria e vuoto</td><td>(Med Associates, St. Albans, VT, USA)</td><td>PHM-280</td><td>Il vuoto è consigliato per la rimozione dei profumi alla fine di ogni prova</td></tr><tr><td>Diodi emettitori di luce (LED)</td><td></td><td></td><td>Gemma trasparente ad alta intensità, 3 mm</td></tr><tr><td>Texture del</td><td></td><td></td> pavimento <td>3x3 cm</td></tr><tr><td>Pellet di rinforzo</td><td>TestDiet</td><td>5TUL 14mg</td><td>Per topi</td></tr></tbody></table>

un operante intra / extra-dimensionale set-shift attività per mice

An Operant Intra-/Extra-dimensional Set-shift Task for Mice

Le alterazioni del controllo esecutivo e della flessibilità cognitiva, come le capacità di spostamento dell'attenzione, sono caratteristiche fondamentali di diverse malattie neuropsichiatriche. I test neuropsicologici più utilizzati per la valutazione del set-shifting attenzionale nei soggetti umani sono il Wisconsin Card Sorting Test (WCST) e il CANTAB Intra-/Extra-dimensional set shift task (ID/ED). Questi compiti hanno dimostrato rilevanza clinica e sono stati modificati e adattati con successo per la ricerca su modelli animali. Tuttavia, le attività attualmente disponibili per i roditori presentano diverse limitazioni, principalmente a causa delle loro procedure di test manuali, che stanno ostacolando i progressi traslazionali nella medicina psichiatrica. Per superare queste limitazioni e per imitare meglio la versione originale nei primati, presentiamo lo sviluppo di un nuovo compito "Operon" ID/ED a due camere basato su operanti per i roditori. Abbiamo dimostrato l'efficacia di questo nuovo compito per misurare diversi aspetti della flessibilità cognitiva nei topi, tra cui la formazione e lo spostamento dell'insieme attentivo e l'apprendimento inverso. Inoltre, mostriamo l'elevata flessibilità di questo compito in cui tre diverse dimensioni percettive possono essere manipolate con un numero elevato di stimoli per ciascuna dimensione. Questo nuovo compito dell'operone ID/ED può essere un efficace strumento preclinico per test farmacologici e/o screening genetici di grandi dimensioni rilevanti per lo studio della disfunzione esecutiva e dei sintomi cognitivi riscontrati nei disturbi psichiatrici.

La Figura 2 mostra un esempio del compito ID / ED. Coppie di stimoli (o &#39;discriminazione 1&#39; o &#39;Discriminazione 2&#39;) sono presentate a caso in ogni fase, e il mouse devono scegliere il giusto stimolo di ogni coppia. In questa tabella esempio, l&#39;esemplare corretto è riportato in grassetto. Nella prima fase (SD o discriminazione semplice), gli stimoli presentati nei due fori naso-Poke differivano in una delle tre dimensioni (ad esempio, O1: Vaniglia vs. O2: Lavanda) e il mouse viene premiato per la scelta del modello corretto (ad esempio, O1). Una volta che il soggetto raggiunga il criterio in questa fase, la fase successiva (CD o discriminazione composto) inizia, dove gli stessi esemplari della dimensione corrispondente sono presentati sovrapposto a caso dal esemplari di secondo, ma dimensione irrilevante, introdotto come fattore di confusione ( ad esempio, L1:. luce blu vs.L2: luce gialla). Due discriminazioni differenti sono possibili in questa fase (either &#39;Discriminazione 1&#39; o &#39;Discriminazione 2&#39;). Nella fase successiva (CDRE o discriminazione composti inversione), le contingenze ricompensa sono invertiti, ma gli esemplari e alla dimensione rilevanti sono invariati: il mouse deve imparare che lo stimolo precedentemente corretta è ora corretto (ad esempio, lavanda odore è ora ricompensato). Nella fase successiva (IDS o spostamento intra-dimensionale), nuovi esemplari (sia gli odori e luci) sono introdotte, ma la dimensione rilevante (odore in questo esempio) rimane la stessa (ad esempio, fragola è la scelta corretta). Nella fase successiva (IDR o inversione intra-dimensionale), le contingenze ricompensa sono invertiti. Dopo un secondo turno intra-dimensionale (IDS2 e la sua inversione), nuovi esemplari vengono introdotti per testare il turno extra-dimensionale (EDS) in cui la dimensione corrispondente viene modificato. Nel &#39;stuck-in-set&#39; EDS, il mouse deve concentrarsi sulla nuova dimensione (ad esempio, la trama, T1: grossa carta vetrata vs T2: sa benendpaper), mentre la dimensione precedentemente rilevante (in questo caso, odore) è ora la dimensione irrilevante. Nella &#39;bidimensionale&#39; EDS, la dimensione precedenza irrilevante (in questo caso, la luce) è ora la dimensione rilevante. Nella fase finale (EDSRe o extra-dimensionale inversione), le contingenze ricompensa sono invertiti. Al fine di ottenere risultati affidabili, le dimensioni di stimolo utilizzati nel compito dovrebbe essere altrettanto ben appresi-. Come mostrato in figura 3, visivo, tattile e discriminazioni odore in questo romanzo apparato richiesto tempo simile (F (2,64) = 0.36; p = 0,69) e simili numero di prove (F (2,64) = 0,059; p = 0,94) per raggiungere il criterio, suggerendo che gli animali sono in grado di eseguire semplici discriminazioni a prescindere della dimensione presentato. Se un set attenzionale affidabile è stato sviluppato nel corso delle fasi di collaudo del compito, il performance di un normale topo wild-type dovrebbe essere più povero in fase di EDS rispetto alle fasi precedenti e successive, come riportato in precedenti studi nei roditori e primati 12,13. In particolare, un robusto aumento del tempo e le prove necessarie per raggiungere criteri dovrebbe essere trovato nel EDS rispetto alle fasi IDS. Come illustrato nella figura 4, nel nostro esperimento con il protocollo &#39;stuck-in-set&#39;, analisi delle prestazioni dei topi ha rivelato un effetto discriminazione per il numero di prove (F (8.168) = 9.23; p &lt;0,0001) e tempo ( F (8168) = 8.62; p &lt;0.0001) necessaria per raggiungere criteri. Infatti, i topi necessarie più prove e più tempo per risolvere il palco EDS rispetto alle fasi di CD, IDS, IDS2 e EDSRe (p &lt;0.05, figura 4A-B). Analogamente, analisi delle prestazioni testato con il protocollo &#39;bidimensionale&#39; (Figura 5) ha mostrato un effetto significativo discriminazione per il numero di prove (F (8,72) = 30,66; p &lt;0.005) e il tempo (F (8,72) = 4.65; p &lt;0,0005) necessari per raggiungere criteri. Infatti, abbiamo dimostrato che i topi necessarie più prove (p &lt;0,05) e più tempo (p &lt;0,05) per risolvere il EDS rispetto al CD, IDS, IDS2 e EDSRe (Figura 5A-B). Nessuna differenza nella capacità di spostamento devono essere osservate tra i topi testati con diverse dimensioni. In un normale topo wild-type, l&#39;apprendimento della prima inversione (es., CDRE) è più difficile che la discriminazione iniziale (ossia, CD). D&#39;accordo, come evidente dalle figure 4 e 5, i topi necessari altri studi (p &lt;0.05; Figura 4-5A) e più tempo (p &lt;0.05; Figura 4-5B) per completare questa fase. Inoltre, le prestazioni inversione dovrebbe migliorare da CDRE a IDSRe a IDS2Re, come mostriamo nel nostro esperimento con entrambi i protocolli &#39;stuck-in-set&#39; e &#39;bidimensionali. Questi results rafforzare ulteriormente le prove della formazione di un insieme attenzionale attraverso il compito. In tutto il compito, i topi dovrebbero migliorare la loro velocità per rispondere in fasi successive. Di conseguenza, l&#39;analisi della latenza di rispondere mostrato un effetto significativo discriminazione (F (8,200) = 42.59; p &lt;0,0001). In particolare, come dimostrato da risultati rappresentativi nella Figura 4C la latenza per colpire nella fase IDS2 è diminuita rispetto a quella nelle fasi IDS, CD e SD (p &lt;0,0005). Inoltre, la latenza di rispondere aumentata durante la fase di EDS rispetto al precedente IDS2 e IDS2Re e fasi successive EDSRe (p &lt;0.05). In linea con questi risultati, l&#39;analisi della latenza di rispondere durante il compito &#39;bidimensionale&#39; anche mostrato un significativo effetto di discriminazione (F (7,63) = 9.98; p &lt;0,0005). Come mostrato nella figura 5C, la latenza di fare una scelta wcome un aumento durante la EDS rispetto al precedente e IDS2Re IDS2 e EDSRe successiva (p &lt;0,05). Poiché la latenza di rispondere è stato considerato un indice di trasformazione decisionale 18, questi risultati suggeriscono inoltre che i topi incontrato alcuni problemi elaborazione della nuova regola discriminante durante la EDS. Sulla base del rendimento del comportamento di topi wild-type (Figura 4-5), abbiamo stabilito che il numero minimo di dimensione del campione (da analisi di potenza R) per ogni gruppo deve essere di 8. <img alt="Figura 3" src="/files/ftp_upload/53503/53503fig3.jpg" /> Figura 3. Semplici discriminazioni di luce, odore e consistenza sono equivalenti. (A) Numero di prove e (B) il tempo necessario per raggiungere il criterio discriminazioni semplici con solo la luce, odore o struttura stimoli. I valori rappresentano media ± SEM tutta figure 2-4. Ori dei datiginally pubblicato &#39;Il massimo intra ed Extradimensional attenzionale Set-Shifting attività per topi&#39; 19. <img alt="Figura 4" src="/files/ftp_upload/53503/53503fig4.jpg" /> Figura 4. Wild-tipo C57BL6J prestazioni topi maschi nel tempo &#39;stuck-in-set&#39; ID / ED Operon compito. (A) Trials, (B) (in minuti) e giorni necessari per raggiungere il criterio nelle diverse fasi di l&#39;ID / compito ED Operon utilizzando un paradigma ID / ED &#39;stuck-in-set&#39;. (C) Tempo (in secondi) trascorso tra l&#39;apertura della porta divisore e una risposta naso Poke (latenza rispondere) durante le diverse fasi del compito. Un totale di 26 topi sono stati testati; Sono stati esclusi 4 topi perché non erano colpendo in modo affidabile per recuperare il rinforzo cibo durante la formazione o non sono stati in grado di terminare la postaProcedura ntire. A: * p &lt;0.05 rispetto al CD, IDS, IDS2, IDS2Re e EDSRe; B: * p &lt;0.05 rispetto al CD, IDS2, IDS2Re e EDSRe. A e B: #p &lt;0.05, ## p &lt;0,005 vs CD, IDSRe e IDS2Re. C: * p &lt;0.05 vs IDS2, IDS2Re e EDSRe. Si noti che i topi sono stati in grado di completare l&#39;intera attività in 5-9 giorni in tutti gli esperimenti riportati nelle Figure 3-4. I dati originariamente pubblicato in &#39;Il massimo intra ed Extradimensional attenzionale Set-Shifting attività per topi&#39; 19. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/53503/53503fig4large.jpg" target="_blank">Clicca qui per vedere una versione più grande di questa figura.</a> <img alt="Figura 5" src="/files/ftp_upload/53503/53503fig5.jpg" /> Figura 5. Wild-tipo C57BL6J prestazioni topi maschi nel &#39;bidimensionale&#39; ID / EDCompito Operon. (A) prove, (B) Tempo (in minuti) e giorni necessari per raggiungere il criterio nelle diverse fasi del compito / DE Operon ID utilizzando un paradigma a due dimensioni. (C) Tempo (in secondi) trascorso tra l&#39;apertura della porta divisore e una risposta naso Poke (latenza rispondere) durante le diverse fasi del compito. Un totale di 13 topi sono stati testati; Sono stati esclusi 3 topi perché non erano colpendo in modo affidabile per recuperare il rinforzo cibo durante la formazione o non sono stati in grado di terminare l&#39;intera procedura. A e B: #p &lt;0.05 rispetto al CD e IDS2Re, * p &lt;0.05 vs CD, IDS, IDS2, EDSRe. C: * p &lt;0.05 vs IDS2, IDS2Re e EDSRe. I dati originariamente pubblicato in &#39;Il massimo intra ed Extradimensional attenzionale Set-Shifting attività per topi&#39; 19. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/53503/53503fig5large.jpg" target="_blank">Clicca qui per</a>visualizzare una versione più grande di questa figura. <img alt="Figura 6" src="/files/ftp_upload/53503/53503fig6.jpg" /> Figura 6. Timeline di tutta la procedura del protocollo per testare ID compito / ED. <table fo:keep-together.within-page="1"><tbody><tr><td> Palcoscenico </td><td> Descrizione </td><td> Note aggiuntive </td><td> Riferimenti </td></tr><tr><td> Semplice discriminazione (SD) </td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td> Compound Discriminazione (CD) </td><td> Gli stimoli variano in due dimensioni percettive, come il colore e la forma per stimoli visivi nel compito umano, o tra consistenza e odore stimoli per i roditori </td><td></td><td></td></tr><tr><td> Inversione di apprendimento (CDRE - IDSRe - IDS2Re - EDSRe) </td><td> Due esemplares all&#39;interno di una dimensione percettiva hanno le contingenze di rinforzo invertiti in modo che ciò che prima era corretta è quindi errato e viceversa) </td><td> Nell&#39;apprendimento inversione di serie, le prestazioni migliorano con consecutivi all&#39;interno inversioni-set. Così, le fasi di inversione (es., CDRE, IDSRe, IDS2Re) non solo la funzione di diverse aree corticali valutare, ma servono anche 1) per formare il gruppo attenzionale cognitivo contestato dalla fase EDS, e 2) per evitare condizionata superstiziosa per non intenzionale aspetti dello stimolo </td><td> - Lesioni della corteccia orbitofrontale nel topo (Bissonette et al., 2008) e monkyes compromessa apprendimento Reversal (Dias et al., 1996) - FMRI durante l&#39;esecuzione sull&#39;apprendimento Storno ha mostrato l&#39;attivazione della corteccia orbitofrontale (Hampshire e Owen, 2006) </td></tr><tr><td> Spostamento Intradimensional (IDS - IDS2) </td><td> Esemplari Novel vengono introdotti, ma la stessa dimensione è rinforzata </td><td> IDS fasi sErve come un controllo interno cruciale (es., EDS dovrebbe essere più difficile di quanto IDS), e anche contribuire a formare il set cognitivo-attentivo </td><td> La dopamina esaurimento nel PFC compromessa formazione insieme attenzionale (Robbins e Roberts, 2007). 6-OHDA scimmie lesionati non hanno mostrato la riduzione classica la riduzione degli errori dal primo (IDS1) all&#39;ultimo (IDS5) discriminazione, che deve riflettere l&#39;acquisizione di un insieme attentional </td></tr><tr><td rowspan="2"> Spostamento extradimensionale (EDS) </td><td> &#39;stuck-set in&#39; protocollo: precedentemente dimensione stimolo irrilevante viene sostituito da una nuova dimensione stimolo che diventa subito rilevanti </td><td> fallimento a spostarsi verso la nuova dimensione in questione non può essere attribuito a qualsiasi dell&#39;apprendimento precedente su questa dimensione, dato che non era stato precedentemente sperimentato. Fallimento, quindi, riflette perseveration alla dimensione precedentemente rilevante </td><td> - Lesioni del HAV mPFCe stato spettacolo compromettere EDS nel topo (Bissonette et al., 2008), e mokeys (Dias et al., 1996) - I pazienti lobo frontale sono alterate nel &#39;perseveranza&#39; stato bloccato-in-set, ma non è nella condizione di &#39;due dimensioni&#39; (. Owen et al, 1993) - La dopamina nel mPFC modulato prestazioni EDS nel topo (Papaleo et al, 2008;.. Scheggia et al, 2014) e ratti (Tunbridge et al., 2004) </td></tr><tr><td> protocollo &#39;due dimensioni &quot;: la dimensione precedentemente irrilevante è rinforzata </td><td> un apparente fallimento di spostare insieme attentivo può verificarsi quando un soggetto è in grado di spostare l&#39;attenzione da una dimensione rilevante in precedenza (quando diventa irrilevante) ma è, comunque, in grado di riportare l&#39;attenzione sulla dimensione nuova rilevante </td><td> - Lesione del mPFC nei ratti (Birrell e Brown, 2000) compromessa EDS turno Attivazione fMRI durante l&#39;esecuzione sul EDS ha dimostrato di ventro-laterale PFC (Hampshire e Owen, 2006) -60; </td></tr></tbody></table> Tabella 2: Stadi del ID / ED O una persona compito Descrizione delle fasi del compito, tra riferimenti a lesioni e studi farmacologici affrontare il ruolo delle aree cerebrali coinvolte nei diversi costrutti testati durante il compito..

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

Alterations in executive control and cognitive flexibility, such as attentional set-shifting abilities, are core features of several neuropsychiatric ...

L'obiettivo generale di questo esperimento è creare un compito automatizzato utilizzato per valutare le funzioni esecutive nei topi, che inoltre imita i test neuropsicologici umani originali. Questo metodo può aiutare a rispondere a domande fondamentali nel campo delle neuroscienze cognitive. Ad esempio, come trattamenti selettivi, cognitivi o farmacologici possano influenzare funzioni cognitive di ordine superiore rilevanti per i disturbi psichiatrici.I principali vantaggi di questa tecnica sono che è completamente automatizzata. Evita qualsiasi fonte di soggettività. È molto flessibile e otteniamo una serie di risultati molto selettivi.Le implicazioni di questa tecnica riguardano la diagnosi e il trattamento dei disturbi esecutivi nei disturbi psichiatrici, poiché consente ampie schermate farmacologiche e genetiche rilevanti per i sintomi cognitivi nei disturbi psichiatrici. La dimostrazione visiva di questo metodo è fondamentale, poiché l'impostazione corretta di questo compito è cruciale per un esito positivo dell'esperimento. Preparare i topi per l'esperimento abituandoli all'allevamento singolo e sottoponendoli a una lieve privazione di cibo prima del test, come descritto nel protocollo testuale allegato.Anche prima del test, assicurarsi che ogni camera dell'apparato disponga di due fori per la presentazione del naso dotati di fasci fotoelettrici a infrarossi e, tra questi, di una food magazine con fasci fotoelettrici in cui un distributore eroga il rinforzo alimentare. Successivamente, preparare stimoli modificabili che variano in tre diverse dimensioni percettive. Un elenco di stimoli suggeriti è riportato nella Tabella Uno del protocollo testuale allegato.Scegliere cinque coppie di esemplari per ogni dimensione. Per somministrare stimoli olfattivi nei fori per il muso, utilizzare un olfattometro a diluizione. Configurare un olfattometro per controllare due fori per il muso, quindi caricarlo riempiendo le bottiglie degli odori con aromi diluiti uno a venti in olio minerale.Collegare la pompa d'aria all'ingresso dell'olfattometro e il vuoto alle uscite montate sul dispositivo di inserimento del naso. Successivamente, collegare l'uscita per la somministrazione degli odori a ciascun ingresso del dispositivo di inserimento del naso e regolare la portata a 1,5 litri al minuto. Per gli stimoli visivi, posizionare dei diodi a emissione luminosa in cima a ciascun foro di inserimento del naso e fissarli al pannello metallico della camera.Collegare ciascun diodo all'interfaccia di uscita. Per gli stimoli tattili, posizionare texture del pavimento intercambiabili su un supporto scorrevole al di sotto di un'apertura di tre per tre centimetri davanti a ciascun foro per la nose poke. Montare le diverse texture in modo che possano essere spostate mediante telai posizionati al di sotto del pavimento.Prima del test, assicurarsi di seguire le sessioni di addestramento descritte nei protocolli testuali allegati per abituare i topi alla camera di prova e alla procedura. A ogni fase del test effettivo, misurare il tempo impiegato dal topo per effettuare una scelta in ciascuna presentazione, nonché il tempo necessario per ottenere otto scelte corrette su dieci prove consecutive per completare ciascuna fase. Interrompere la sessione giornaliera dopo 40 minuti o se un topo non effettua alcuna risposta per cinque minuti consecutivi.Terminare la sessione e proseguire il giorno successivo, posizionando il topo allo stesso stadio in cui era stato interrotto. Per il test di discriminazione semplice, presentare ai topi un odore, una luce o una texture che risulterà rilevante in tutti i compiti fino allo spostamento extradimensionale. In questo esempio, vengono presentati due odori, vaniglia e lavanda, e la vaniglia viene scelta come risposta corretta.Per la discriminazione del composto, introdurre una seconda dimensione, come la luce, che non indica dove si trova la risposta corretta. Rendere lo stato della luce irrilevante rispetto al risultato e mantenere la vaniglia come risposta corretta. Testare questa discriminazione in modo che la vaniglia venga associata sia alla luce blu che alla luce gialla nei test successivi.Per l'inversione della discriminazione del composto, fate in modo che gli animali imparino che lo stimolo precedentemente corretto ora è errato. Per questo esempio, selezionate la lavanda come risposta corretta, mentre la vaniglia diventa la scelta errata. Ancora una volta, abbinate l'odore corretto sia alla luce blu che alla luce gialla nei test successivi.In seguito, selezionare uno shift intradimensionale, in cui si verifica un cambiamento totale nel design. Utilizzare fragola e cannella come odori e passare alle luci arancione e bianca. Assicurarsi che i soggetti sottoposti al test seguano la stessa dimensione rilevante per individuare la risposta corretta, ovvero fragola.Accoppiare l'odore sia alla luce arancione che a quella bianca nei test successivi. Quindi far eseguire ai topi l'inversione dello spostamento intra-dimensionale e sostituire l'odore corretto con quello di cannella. Nuovamente, accoppiare l'odore sia alla luce arancione che a quella bianca.Per uno spostamento intra-dimensionale, utilizzare le stesse condizioni di prima, ma modificare le coppie di esemplari con i nuovi odori e luci. Ora, eseguire lo spostamento extra-dimensionale introducendo le texture come nuova dimensione rilevante. Aggiungere carta vetrata grossolana all'apertura sotto uno dei fori per il nose poke e carta vetrata fine sotto la seconda apertura.Nello stesso tempo, presentare due nuovi odori, come limone e albicocca. Impostare il foro con la carta vetrata grossolana corrispondente come risposta corretta. Abbinare la carta vetrata grossolana sia all'odore di limone che a quello di albicocca nei test successivi.Infine, invertire la risposta corretta in modo che la carta vetrata fine indichi la posizione del foro associato alla risposta corretta. Associare la carta vetrata fine con entrambi gli odori di limone e albicocca nei test successivi. Per il protocollo bidimensionale, ripetere la procedura di blocco fino allo spostamento extradimensionale.Invece di passare alla texture e all'odore in questo momento, modificare la dimensione pertinente in modo che la luce sia pertinente e l'odore sia irrilevante. Impostare il nuovo passaggio extradimensionale in modo che le luci siano ora rosse e verdi, con la luce verde che funge ora da risposta corretta. L'odore è ora la dimensione irrilevante.Verificare la luce verde abbinata a entrambi gli odori nelle fasi successive. Per l'inversione, utilizzare gli stessi odori ma invertire in modo che la luce rossa sia ora la risposta corretta. Abbinare la luce rossa a entrambi gli odori nelle fasi successive.Una volta che un topo ha terminato la sessione, pulire l'allestimento con etanolo al 70% per prepararlo per il topo successivo. Eseguire sempre i test nello stesso ordine, ma variare gli stimoli nei diversi test in modo che ciascuno degli stimoli scelti sia rappresentato in modo equo all'interno dello studio. Inoltre, assicurarsi di bilanciare in modo equo le dimensioni percettive utilizzate all'interno e tra ciascun gruppo sperimentale.Le discriminazioni visive, tattili e olfattive in questo nuovo apparato hanno richiesto un tempo simile e un numero simile di prove per raggiungere il criterio, suggerendo che gli animali sono in grado di eseguire discriminazioni semplici indipendentemente dalla dimensione presentata. Quando si utilizza il protocollo stuck-in-set, l'analisi delle prestazioni dei topi rivela un effetto di discriminazione per cui i topi hanno avuto bisogno di più prove e più tempo per superare la fase dello spostamento extra-dimensionale rispetto alle fasi della discriminazione composta, dello spostamento intra-dimensionale, dello spostamento intra-dimensionale 2 e del recupero dello spostamento extra-dimensionale. Lo stesso si è verificato nel protocollo a due dimensioni.Una volta padroneggiato, questo esperimento può essere eseguito in 10-12 giorni, comprese tutte le preparazioni e la sessione di addestramento.

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JoVE Journal

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Comportamento

In questo protocollo si descrive un metodo di apprendimento operante mediante stimoli sensoriali come rinforzo nel topo. Non richiede alcuna formazione precedente o restrizione alimentare, e permette lo studio del comportamento motivato, senza l'utilizzo di un rinforzo farmacologiche o naturali come il cibo.

Sensation operante in Cerco il mouse

Questo articolo presenta un protocollo di T-labirinto test utilizzando un apparecchio modificato automatizzato per la valutazione delle funzioni di apprendimento e di memoria nei topi.

T-labirinto alternanza forzata e sinistra-destra Attività discriminazione per la Valutazione di lavoro e la memoria di riferimento nel Mice

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

L'obiettivo di questo protocollo è quello di effettuare un test comportamentale, come il set attenzionale spostamento compito (AST) per valutare prefrontale flessibilità cognitiva cortex-mediata nei topi.

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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

Set-shifting, una forma di flessibilità comportamentale, richiede uno spostamento dell'attenzione da una dimensione di stimolo all'altro. Abbiamo esteso set-shifting compito 1 richiedendo attenzione a stimoli diversi a seconda del contesto di un roditore stabilita. Il compito è stato combinato con lesioni specifiche per identificare i sottotipi di neuroni sottostanti un cambiamento di successo.

Nuove Variazioni per strategia Set-shifting nel ratto

Qui presentiamo due protocolli passo-passo facili da seguire per i paradigmi delle preferenze dei piazzamenti usando l'optogenetica nei topi. Utilizzando queste due diverse configurazioni, i comportamenti di preferenza ed elusione possono essere valutati saldamente all'interno dello stesso apparato con elevata selettività spaziale e temporale, e in modo semplice.

Due diversi paradigmi di preferenza posto in tempo reale utilizzando l'optogenetica all'interno dell'area tegmentale ventrale del mouse

Con la manipolazione optogenetica di specifiche popolazioni neuronali o regioni cerebrali, il comportamento può essere modificato con alta risoluzione temporale e spaziale in animali in movimento libero. Utilizzando diversi strumenti optogenetici in combinazione con fibre ottiche cronicamente impiantate, è possibile eseguire una varietà di modulazioni neuronali e test comportamentali.

Manipolazione optogenetica dell'attività neuronale per modulare il comportamento nei topi in movimento libero

Il compito di barriera Y-labirinto è un test di comportamento che esamina la motivazione a spendere sforzo per la ricompensa. Qui, discutiamo di testare più fattori di stress cronici ben convalidati tra cui corticosterone cronico e stress di sconfitta sociale con questo comportamento, così come il nuovo stress cronico non discriminatorio di sconfitta sociale (CNSDS), che è efficace nelle femmine.

Lo stress cronico sposta il comportamento di scelta correlato allo sforzo in un'attività di barriera del labirinto Y nei topi

Questo articolo fornisce una descrizione dettagliata di un nuovo protocollo di bias di giudizio del topo. Vengono anche dimostrate le prove della sensibilità di questo compito di scavo olfattivo allo stato affettivo e viene discussa la sua utilità in diversi campi di ricerca.

Valutazione del pregiudizio del giudizio del topo attraverso un'attività di scavo olfattivo

La maggior parte degli esperimenti comportamentali per i roditori sono stati originariamente ideati per i ratti. A causa delle differenze comportamentali tra ratti e topi, a volte sono necessarie modifiche per i topi. Presentiamo un metodo per testare la memoria di lavoro spaziale nei topi, riducendo al minimo lo stress durante il compito di memoria di lavoro.

Un compito di memoria di lavoro spaziale appetitivo per topi in un labirinto radiale semiautomatico a 8 bracci, che riduce l'associazione di memoria paurosa nel labirinto

Impara a valutare le funzioni esecutive nei topi con un compito automatizzato di set-shifting intra/extra-dimensionale. Questo metodo offre validità traslazionale per studi cognitivi e screening farmacologici sui disturbi psichiatrici.

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

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