注意のセットシフトタスク：マウスにおける認知の柔軟性の測定

この手順の全体的な目標は、マウス モデルの前頭前野によって媒介される認知の柔軟性を測定することです。これは、最初にテストマウスに小さな鍋を掘って食べ物の報酬を取り戻すように教えることによって達成されます。埋もれた食べ物の報酬は、マウスがエラーなく 8 回連続して試行して報酬を正しく見つけて取得できるように、特定のコンテキスト キューに関連付けられています。

次に、関連するディメンション内の一連のキュー報酬の組み合わせの変更を通じて。マウスは、キューの関連するディメンションに注意を払うことを学習しますが、無関係なディメンションを無視して報酬を見つけて取得します。最後のステップでは、キュー報酬の組み合わせが切り替えられ、以前は無関係だったディメンションが関連性を持つようになり、報酬の正常な位置特定と取得が容易になります。

最終的に、逆転段階で実験グループ間で基準に到達するための平均試行回数の増加は、認知の柔軟性の欠如と解釈されます。この方法は、前頭前野によって媒介される認知機能の基本的な神経科学への洞察を提供することができますが、トランスジェニックモデルや慢性疾患モデルなど、他の多くのモデルシステムにも適用でき、優れた翻訳妥当性の利点があります。一般に、この方法に不慣れな個体は、マウスが試験の開始前に適切に慣れていないか、または訓練されていないため、苦労するでしょう。

手順をデモンストレーションするのは、私の研究室を最近博士号で卒業したジリアン・ハイスラーで、ラボの研究助手であるレイニー・リタスとフアン・モラレスの支援を受けます。食物制限は、試験中の取り扱いに関連するストレスを軽減するために、各マウスを1日2〜3分間8日間処理します。マウスのセットのテストに複数の実験者が関与する場合は、各実験者が取り扱いプロセスに参加することを確認してください。

取り扱いの日ごとに、各動物の体重を量り、記録します。次に、順応開始の4日前から、マウスがテストポットに順応できるように、各ホームケージの前面に2つのラメキンを配置します。4日間、毎日ラメキンに2グラムの餌と1片の餌の報酬を加えて、マウスを自由摂食体重の80〜85%に維持します。

その後、順応手順の前日に、トレーニング開始の2日前と赤信号の下での暗いサイクル中にホームケージの寝具を交換し、ホームケージから少量の汚れた寝具をチャンバー全体に広げて、馴染みのある自己臭を取り入れ、新しい環境にいるストレスを軽減します。水が入った清潔なラメキンをチャンバーの待合室に入れ、食品制限に使用された2つのラメキンを試験エリアに置き、各容器に約20ミリグラムの食品報酬を入れます。次に、マウスを待合室に移し、スタートゲートを取り外します。

マウスがチャンバーを1時間探索するのを待ちます。空のラメキンにシリアルを絶えず追加して、マウスがテストエリアとポットを頻繁に探索するように促します。マウスが順応期間中も実験者を見ることができるように注意して、実験者の存在が追加のストレス要因にならないように注意してください。

テスト中。15日目にマウスを待合室に置いてトレーニングを開始します。次に、食べ物の報酬が入った空のラメキンをテストエリアに置き、スタートゲートを持ち上げます。

このフード報酬の取得を数回繰り返した後、マウスが両方のフード報酬を取得するのに3分間待ちます。その後の各試行で、清潔なケージ寝具をポットに徐々に追加します。マウスが各ポットから食べ物の報酬を取り戻すのに3分間待ってから、試用を終了する

マウスが各ポットから食べ物の報酬を取り戻したら、次の試行に進みます。マウスが掘ろうとしない場合、餌の報酬が部分的に覆われると、提供される場合があります。餌の報酬が完全にカバーされ、マウスがいっぱいの鍋を掘る能力を確実に示すまで、各試行の後に寝具を追加し続けます。

試験日の取り扱い時に餌の報酬を見つけるには、各マウスに1つの餌の報酬を与えて、空腹による試験中の集中力の欠如を避けます。シンボル識別の段階では、Q 次元は 1 つだけ存在します。ここでの例は、掘削基板を掘り、食品報酬をメディアで完全に覆い、すべてのポットにシリアルのほこりを振りかけます。

臭気が関連するQ次元である場合、おがくずの敷料が両方のポットの掘削基材であることに注意してください。次に、スタートゲートを閉じ、ポットを試験室の両側に置いた状態で、待合室にマウスを置きます。次に、ゲートを取り外し、タイマーを開始してテストを開始します。

試行ごとにマウスが選択を行うのに 3 分間の時間を与え、掘り起こす試みまたは選択の試みが正しいか間違っているか、および各試行でマウスが選択を行うまでの時間を記録します。マウスが3分以内に選択を行わなかった場合は、この選択も不正として記録します。いずれかのポットを選択したら、選択されなかったポットをテストチャンバーから取り出します。

この例では、正しい選択が感じられた場合は、マウスが食べ物の報酬を終えるのを待ちます。間違った選択が紙にされた場合、この例では、マウスが鍋を探索して、その選択に対する食べ物の報酬がないことを示します。選択に関係なく。

各試行の終了時に、マウスを待機エリアに戻し、開始ゲートを交換します。次に、その後の試行では、表に示されているように、ペアになったメディアとセンスを使用して、鉗子を使用して、示したのと同じ手順に従って正しい選択を示す食品報酬の一部をポットに入れます。注意点として、テスト前に強い初期臭いが消えるように、POTSを事前に送ってください。テスティング。

このグラフでは、未処理のC 57黒6 Jマウスにおける各段階で基準を満たすための平均試行回数。アテンションセットシフトタスクまたはSTの使用が示されています。単純な識別段階での違いは、臭気が関連するキューである場合に、基準を満たすための試行回数の増加として反映されます。

ここに示すように、パフォーマンス データの正規化により、最初に関連するキューの学習に関連する変動性が減少し、後続の次元間シフト ステージでの改善されたパフォーマンスの視覚化が強化されます。余分な次元シフト中に基準を満たすために必要な試行回数が、前の次元間シフトと比較して大幅に増加していることは、テストの有効性の重要な制御尺度です。余剰次元シフトの段階に先立って、マウスは報酬を見つけるために単一の関連するQ次元に注意を払うことを学びました。

興味深いことに、生データ内のイントラディメンションシフトとエクストラディメンションシフトを分析すると、2 番目のイントラディメンションシフトとエクストラディメンションシフトの間の基準に到達するために必要な試行回数が大幅に増加していることが明らかになります。さらに、データが単純な識別段階でのパフォーマンスに正規化されたときの余分な次元シフトと比較して、第2および第3の次元間シフトの両方の間で有意な内部余次元シフトが明らかであった。この手順を試行する際は、トレーニングやテスト段階での足の交通量、テストエリアの近く、強い香水やケージの変更などの気を散らす臭いなどの環境の気を散らすものを最小限に抑えることを覚えておくことが重要です。

このビデオを見た後、簡単に入手できる材料と一般的な実験用品を使用して、マウスで注意セットシフトタスクを実行する方法をよく理解できるはずです。