Un open source, completamente personalizzabile, 5-Choice Serial Reaction Time Task Toolbox per l'addestramento comportamentale automatizzato dei roditori

Il protocollo fornisce una cassetta degli attrezzi open source personalizzabile per l'addestramento e l'esecuzione dell'attività del tempo di reazione seriale a 5 scelte. Questo è un test comportamentale ben consolidato per studiare l'attenzione visuospaziale e l'impulsività nei roditori. Il vantaggio principale della cassetta degli attrezzi è il suo basso costo e la personalizzazione.

Fornisce un'elevata flessibilità per quanto riguarda i parametri di stimolo specifici e la configurazione della ricompensa e incoraggia progetti di test non standard. L'attività del tempo di reazione seriale a 5 scelte fornisce informazioni sui processi attenzionali, sull'impulsività e sulla compulsività nei roditori. La nostra cassetta degli attrezzi consente un facile adattamento ad altri modelli animali non roditori.

Consente inoltre l'addestramento semi-automatizzato degli animali mediante una procedura opzionale di scala. Nel video, forniamo un'introduzione passo passo al suo utilizzo. La procedura sarà dimostrata da Eva Strippelmann, una studentessa di biologia del nostro laboratorio.

Inizia aprendo l'ambiente di sviluppo integrato o il software IDE liberamente disponibile. Vai alle schede File e Apri e fai clic sullo script per il controllo hardware. Quindi, collegare il microcontrollore USB al computer.

Nella metà superiore sinistra dello schermo, passare a Strumenti per verificare se le informazioni sulla scheda e sul processore scelte automaticamente corrispondono alla scheda del microcontroller collegata. Dopo aver confermato le informazioni corrispondenti sulla scheda e sul processore, fare clic sulla scheda Porta per scegliere la porta disponibile. Nella metà in alto a sinistra dello schermo, fai clic sul pulsante Verifica per assicurarti che non ci siano errori di script.

Al termine, fare clic sulla scheda Carica con una freccia per caricare lo script sulla scheda del microcontroller. Dopo esserti assicurato che tutti e quattro gli script e le funzioni per il controllo dell'esperimento si trovino nella stessa cartella, apri la piattaforma di programmazione e fai clic sulla barra degli strumenti Home e su Imposta percorso. Quindi vai al pulsante Aggiungi cartella per selezionare la cartella contenente tutti gli script di controllo dell'esperimento.

Al termine, fare clic sul pulsante Salva e chiudere la finestra Imposta percorso. Nella scheda Home della barra degli strumenti premere Apri per aprire gli script e le funzioni. Per preparare la casella degli strumenti per l'assuefazione, selezionare lo script utente aperto.

Dopo aver confermato che la variabile di assuefazione sulla riga sette è impostata su true, scrivi un numero in minuti sulla riga otto per impostare un limite di tempo per l'assuefazione. Sulla linea nove, scrivi un numero compreso tra 0,01 e uno per scegliere un livello di luminosità per la luce di stimolo. Per preparare la casella degli strumenti per la sessione dell'esperimento, selezionare lo script utente aperto e verificare che la variabile sulla riga sette sia definita false.

Nella riga 12, digitare il percorso della directory per salvare automaticamente i dati dell'esperimento. Assicurarsi che esista una directory con il nome esatto. Quindi digitare l'identificazione del soggetto sulla riga 13.

Quindi, assicurarsi che le variabili sulle righe 14 e 15 siano definite come vere. Al termine, digitare un numero sulla riga 16 per impostare una prova e sulla riga 17, per impostare un limite di tempo in minuti per interrompere automaticamente il programma. Per la configurazione dei parametri per un'attività standard a 5 scelte di tempo di reazione seriale o un paradigma 5CSRTT, immettere un valore numerico sulla riga 45 che corrisponda al numero di aperture che possono essere illuminate.

La variabile sulla riga 46 dovrebbe essere definita come pseudocasuale o casuale. Impostare la lunghezza della durata dello stimolo sulla linea 47 in secondi. Verificare se la variabile alla riga 48 è indicata come singola e il valore numerico sulla riga 49 è uno.

Sulla riga 50, definire la luminosità dello stimolo target in un numero. La variabile sulla riga 64 dovrebbe essere binaria, mentre sulla riga 65, essere non dipendente. Quindi inserire un valore numerico sulla riga 71 corrispondente al numero di pellet di cibo da rilasciare a seguito di un corretto colpo al naso.

In alternativa, è possibile definire diverse procedure di scala che consentono una formazione comportamentale automatizzata. Verificare se la variabile alla riga 26 è definita come true. Quindi, sulla riga 29, digitare il nome del primo o del secondo gruppo.

Successivamente, selezionare la funzione scala aperta. Digitare il nome del primo gruppo sulla riga quattro e digitare il nome del secondo gruppo sulla riga 77. Per modificare i criteri del primo gruppo per il secondo livello di allenamento, digitare uno dei parametri calcolati nel controllo delle prestazioni e un valore numerico scelto sulla riga 17.

I criteri possono essere aggiunti o sostituiti. Per modificare i parametri del primo gruppo da aggiornare nel secondo livello di allenamento, ad esempio la durata di un timeout, digitare il parametro e un valore numerico scelto sulla riga 19. Procedere di conseguenza se è definito il secondo gruppo di un soggetto.

Prima di iniziare le sessioni di allenamento comportamentale, gli animali devono abituarsi alla camera. La casella degli strumenti fornisce un protocollo di assuefazione. Per iniziare la sessione di assuefazione, preparare la camera operante posizionando due pellet di cibo di ricompensa in ciascuna delle aperture.

Nastro adesivo sulla porta a ribalta del caricatore per rimanere aperto per la prima fase di assuefazione. Nella seconda fase di assuefazione, rimuovere il nastro sulla porta a ribalta del caricatore. Preparare la camera operante posizionando cinque pellet di cibo nella porta del caricatore.

Prima di iniziare le sessioni di allenamento sperimentale, pulire le pareti e il pavimento della camera operante. Quando l'installazione è pronta, selezionare lo script utente aperto, assicurarsi che la descrizione COM sulla riga 75 corrisponda alla porta disponibile scelta. Se la descrizione non corrisponde, modificare il valore numerico nello script di controllo sperimentale.

Metti il topo nella camera. Nello script utente aperto, fare clic sulla scheda della barra degli strumenti Editor prima di selezionare il pulsante di riproduzione verde Esegui. Verificare se il programma funziona correttamente leggendo le informazioni della finestra di comando.

La casella degli strumenti avvierà quindi l'attività come precedentemente definito dall'utente. La sessione dell'esperimento verrà automaticamente interrotta dopo la prova o il limite di tempo specificato. Se l'animale raggiunge un livello di prestazioni pre-specificato prima che la sessione venga terminata e l'utente ha definito una procedura di scala, la casella degli strumenti caricherà il livello di allenamento successivo e continuerà l'allenamento con le nuove impostazioni.

Il livello verrà caricato automaticamente all'inizio della sessione di allenamento successiva. Per interrompere l'esperimento, premere il tasto Esc sulla tastiera del computer. Quando il messaggio viene visualizzato sul display della finestra di comando, digitare Y e premere il tasto Invio sulla tastiera del computer per interrompere la sessione corrente e salvare i dati acquisiti.

Quindi verrà visualizzato automaticamente un semplice grafico con la panoramica della sessione. 10 ratti incappucciati Lister sono stati addestrati utilizzando la cassetta degli attrezzi del tempo di reazione seriale a 5 scelte. È stato analizzato il numero di sessioni trascorse per livello di allenamento da ciascun ratto ed è stata determinata la media in tutti i soggetti.

La varianza tra i soggetti è stata più significativa nei livelli iniziali e diminuita nei livelli successivi. Nel livello quattro, quando i criteri sono cambiati per includere una soglia per le misurazioni delle prestazioni, il numero medio di sessioni trascorse e la varianza tra i ratti sono aumentati, con due ratti che impiegano cinque e sei giorni per concludere il livello. Tuttavia, tutti i ratti hanno raggiunto l'ottavo livello entro 14-22 sessioni.

L'analisi rappresentativa mostra le prestazioni medie dei soggetti per livello di allenamento e in tutti i giorni di allenamento nell'apparato 5CSRTT. Sono state calcolate la percentuale di accuratezza e la percentuale di emissione ed è stato determinato il numero totale medio di risposte corrette in tutte le prove in ciascun livello. Tutti i soggetti hanno raggiunto una precisione finale sull'ottavo e ultimo livello di allenamento di oltre il 60% Molti soggetti hanno raggiunto circa l'80% di precisione.

La cassetta degli attrezzi delle attività a 5 scelte per il tempo di reazione seriale è completamente personalizzabile e ad accesso aperto. Fornisce molte opzioni aggiuntive per specificare la configurazione dello stimolo e la progettazione delle attività e un set completo di dati comportamentali registrati. La cassetta degli attrezzi consente di indagare versioni non standard del paradigma del tempo di reazione seriale a 5 scelte, ad esempio, per ottenere informazioni più approfondite sui processi decisionali o sul comportamento relativo alla ricompensa.