Nuove Variazioni per strategia Set-shifting nel ratto

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.

La flessibilità comportamentale è fondamentale per la sopravvivenza in questo mondo che cambia. Uno dei paradigmi comportamentali che testano questa capacità è il compito di spostamento del set che viene utilizzato sia per i primati che per i roditori. Questo compito richiede lo spostamento dell'attenzione da una dimensione di stimolo all'altra per cambiare la strategia comportamentale.

In una versione tipica del compito di spostamento del set di ratti, gli animali devono occuparsi di una dimensione di stimolo precedentemente irrilevante. Tuttavia, durante le situazioni di vita reale, spesso cambiamo la nostra strategia d'azione prestando attenzione non solo alla dimensione dello stimolo precedentemente irrilevante, ma anche ad altri stimoli, come spunti completamente nuovi e storicamente rilevanti. In questo articolo, introduciamo una nuova variante del compito di spostamento del set di ratti.

Abbiamo bisogno di tre condizioni diverse per il turno impostato. In tutte e tre le condizioni, è richiesto lo stesso cambiamento nella strategia comportamentale che include due fasi, una strategia di risposta iniziale e un successivo passaggio a una strategia di segnale visivo. Durante la strategia di risposta, viene data una ricompensa quando viene premuta la leva corretta.

La leva rimane la stessa per tutta questa fase. Successivamente, si verifica una modifica alla strategia del segnale visivo quando viene applicata una nuova regola per ottenere una ricompensa, poiché gli animali devono selezionare la leva su cui è illuminato un segnale visivo. Nella prima condizione, non viene data luce in una risposta iniziale e gli animali devono prestare attenzione a un nuovo segnale luminoso.

Nella condizione due, un segnale leggero indica il lato corretto nella strategia di risposta iniziale, ma questo segnale non viene necessariamente utilizzato per fare una scelta. In questo caso, gli animali prestano attenzione a un segnale storicamente rilevante. Nella condizione tre, il segnale visivo appare casualmente sopra una delle leve, indipendentemente dal fatto che sia corretto o meno, quindi deve essere ignorato.

Questo caso richiede che gli animali debbano prestare attenzione al segnale precedentemente irrilevante nella successiva strategia di segnale visivo. All'arrivo degli animali, gruppi di due o tre ratti vengono alloggiati insieme. Dopo una settimana, vengono spostati in gabbie individuali e il cibo è limitato.

Cinque giorni prima degli esperimenti, vengono maneggiati delicatamente ogni giorno per cinque minuti. Ogni camera operante è composta da una luce domestica, un generatore di toni puri, due indicatori visivi identici, due leve e un vassoio per il cibo. Il primo giorno di esperimenti, gli animali vengono messi in una camera operativa per 20 minuti di assuefazione.

Una volta che gli animali sono stati assegnati a una particolare camera, tutti i compiti comportamentali vengono eseguiti lì. Dopo l'assuefazione, vengono somministrati 10-15 pellet quando vengono restituiti alla gabbia di casa, consentendo agli animali di familiarizzare con una ricompensa. Il giorno dopo inizia l'addestramento con le riviste.

Qui, un totale di 20 pellet vengono somministrati a ciascun animale al ritmo di un pellet al minuto. La fase successiva è un programma di rinforzo continuo. Qui gli animali possono ottenere un pellet premendo una volta una leva.

Questo continua fino a quando non ricevono 60 ricompense o 40 minuti di passaggio in ogni sessione. Quando gli animali hanno completato una sessione per almeno due giorni consecutivi, passano alla fase successiva. Qui gli animali vengono addestrati alla prova della pressa a leva.

Il processo inizia con un tono di tre secondi. Due secondi dopo la cessazione del tono, viene visualizzata la leva sinistra o destra. Gli animali devono premere la leva entro dieci secondi per ottenere una ricompensa.

Eseguono 80 prove per sessione con un intervallo tra le prove di 20-30 secondi. Quando fanno meno di dieci omissioni su 80 prove, procedono all'ultima sessione di allenamento. Il test di polarizzazione laterale determina la preferenza dell'animale per entrambe le leve.

Una prova di successo si verifica quando ci sono almeno due pressioni della leva su ciascuna delle leve sinistra e destra. Innanzitutto, gli animali devono scegliere una leva per ricevere una ricompensa. Viene conteggiato il lato selezionato.

Nel tentativo successivo, devono scegliere il lato opposto alla loro prima scelta per ottenere una ricompensa. Se rispondono allo stesso lato, non viene data alcuna ricompensa e la prova continua fino a quando gli animali non premono dall'altra parte. Questo test ha sette prove e ci permette di definire la preferenza laterale di ogni animale.

Da questo punto in poi, inizia la sessione di test. Una sessione giornaliera prevede 80 prove. In questa sessione, gli animali devono rispondere a un lato delle leve che è l'opposto della loro preferenza.

Simile all'allenamento di prova con la pressione della leva eseguito, due secondi dopo l'erogazione del tono, vengono presentate due leve e gli animali possono fare una scelta. Se è corretto, ottengono una ricompensa. Se rispondono all'altra parte, la prova viene conteggiata come una prova errata e non viene data alcuna ricompensa.

Quando gli animali non rispondono entro dieci secondi, la prova viene conteggiata come un'omissione. Questo apprendimento iniziale della strategia di risposta continua per quattro giorni. In questa fase, ci sono tre diverse condizioni che differiscono nel modo in cui viene presentato un segnale visivo.

Nella condizione uno, non viene dato alcun segnale leggero. Nella seconda condizione, un segnale luminoso viene illuminato sul lato corretto, ma gli animali non devono usare questo segnale perché imparano questa strategia in base alla posizione della leva. Nella condizione tre, un segnale luminoso viene presentato in modo casuale sul lato sinistro o destro, che è un segnale luminoso irrilevante.

Dopo che gli animali hanno appreso una strategia di risposta basata sulla posizione della leva, la regola comportamentale cambia in una strategia di segnale visivo. Nella prima condizione, gli animali devono prestare attenzione a uno stimolo completamente nuovo. Nella seconda condizione, devono prestare attenzione a un segnale precedentemente rilevante.

Nella terza condizione, gli animali devono prestare attenzione a un precedente segnale irrilevante. È importante sottolineare che tutte le condizioni richiedono lo stesso cambiamento nella strategia comportamentale. In questo apprendimento visivo dei segnali, il numero e il tipo di errori vengono analizzati in dettaglio.

In primo luogo, prendendo tutte le prove in cui un segnale luminoso è illuminato sul lato opposto della leva precedentemente corretta, se gli animali rispondono alla leva precedentemente corretta, questo errore è classificato come un errore perseverante o regressivo. Per separare questi errori, il numero di errori in una finestra mobile di dieci prove viene conteggiato facendo avanzare la finestra una prova alla volta. Gli errori perseveranti vengono segnati fino a quando gli animali commettono meno di otto errori su una finestra di prova di dieci.

Dopo questo punto, gli errori successivi sono considerati errori regressivi. Al contrario, gli errori mai rinforzati vengono segnati quando gli animali rispondono alla leva precedentemente errata in cui non esisteva un segnale leggero. Utilizzando queste nuove variazioni nel disegno sperimentale comportamentale, il nostro recente studio ha confrontato ratti intatti con ratti con lesioni selettive degli interneuroni colinergici striatali.

Gli animali in lesione erano intatti nell'acquisizione della strategia di risposta iniziale. Inoltre, non hanno mostrato un calo significativo della percentuale di risposte corrette in tre condizioni e in qualsiasi trattamento dopo il set-shift. Tuttavia, un'attenta analisi dei tipi di errore ha evidenziato differenze.

Quando gli interneuroni colinergici dello striato ventrale sono stati ablati, gli animali hanno ottenuto errori più perseverativi quando hanno dovuto spostare la loro attenzione su un nuovo stimolo. D'altra parte, gli animali con una perdita di interneuroni colinergici dello striato mediale dorsale erano più perseveranti con la vecchia strategia quando dovevano prestare attenzione allo stimolo precedentemente irrilevante. Inoltre, è stata osservata questa condizione e la compromissione associata di una diminuzione del numero di errori mai rinforzati.

Al contrario, nessuna delle due lesioni ha influenzato un cambiamento comportamentale in cui il segnale luminoso è rimasto rilevante. Questi risultati indicano che il sistema colinergico ventrale sembra essere necessario quando è richiesta l'attenzione a un nuovo stimolo, mentre il sistema colinergico dorsale mediale può essere importante quando è necessaria l'attenzione a un segnale precedentemente irrilevante. Qui abbiamo introdotto una nuova variante del compito di set-shifting per testare la flessibilità comportamentale nel ratto.

Crediamo che l'applicazione di questi nuovi paradigmi renda possibile comprendere ulteriormente il meccanismo neurale alla base di un controllo flessibile delle azioni in seguito a un cambiamento delle regole comportamentali.