Name: マウス用オペラントイントラ/エクストラ次元セットシフトタスク (動画) | JoVE Journal
Uploaded: 2016-01-22T14:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 35 s
Description: 学ぶマウスのオペラントイントラ/エクストラ次元セットシフトタスクによる認知機能評価法。この自動化手法は、精神疾患における遂行機能障害の診断と治療研究に有用なツールを提供します。

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私たちは、G. Pruzoの優れた技術支援と、新しい装置の構築を支援してくださったIIT機械工房に感謝します。本研究は、Istituto Italiano di Tecnologia、Marie Curie FP7-Reintegration-Grant N°268247、およびイタリア保健省若手研究者助成金(GR-2010-2315883)の支援を受けて行われました。

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<li>Gilmour, G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Measuring+the+construct+of+executive+control+in+schizophrenia%3A+Defining+and+validating+translational+animal+paradigms+for+discovery+research%5BTitle%5D)+AND+%22Neuroscience+and+biobehavioral+reviews%22%5BJournal%5D)">Measuring the construct of executive control in schizophrenia: Defining and validating translational animal paradigms for discovery research.</a> Neuroscience and biobehavioral reviews. , 1-16 (2012).</li>
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<li>Owen, A. M., Roberts, A. C., Polkey, C. E., Sahakian, B. J., Robbins, T. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Extra-dimensional+versus+intra-dimensional+set+shifting+performance+following+frontal+lobe+excisions%2C+temporal+lobe+excisions+or+amygdalo-hippocampectomy+in+man%5BTitle%5D)+AND+%22Neuropsychologica%22%5BJournal%5D)">Extra-dimensional versus intra-dimensional set shifting performance following frontal lobe excisions, temporal lobe excisions or amygdalo-hippocampectomy in man.</a> Neuropsychologica. 29 (10), 993-1006 (1991).</li>
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<li>Scheggia, D., Bebensee, A., Weinberger, D. R., Papaleo, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+ultimate+intra-%2Fextra-dimensional+attentional+set-shifting+task+for+mice%5BTitle%5D)+AND+%22Biological+psychiatry%22%5BJournal%5D)">The ultimate intra-/extra-dimensional attentional set-shifting task for mice.</a> Biological psychiatry. 75 (8), 660-670 (2014).</li>
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</ol>

著者らは、金銭的な利益相反はないことを宣言します。

本研究では、確実に逆転学習、注意セットの形成とシフトを通じて認知の柔軟性を測定することができるマウスのための新規の自動化された二室のID / ED「オペロン」タスクを提示します。このパラダイムは、一般的に、ヒトおよびヒト以外の霊長類で使用WCSTとID / EDタスクに類似しており、げっ歯類のための以前のバージョンの主な限界を克服します。このオペロンのパラダイムは、大きな薬物および/ ​​または翻訳薬に高い関連性を有するマウスにおける認知（DYS）に関連する機能の遺伝的スクリーニングのための新しい効果的なツールとして使用することができます。 この自動化されたタスクは、げっ歯類のために以前に使用されるID / EDタスクに対して以下の利点があります：（1）それは、マニュアルのバージョン（例えばより少ない労働集約手順を持って、ソフトウェアを大幅により介入を減らす、タスクのすべての段階を調節します。実験者）; （2）これは、測定されたパラメにおける主観性の任意のソースを排除しますター（例えば、実験者は、動物が実際に選択応答を行っているか否かを判断する必要はありません）。 （3）それはマウスが（ すなわち、報酬は常に自動的に中央雑誌で配信される）応答を行うために、強化関連の手がかりをたどるかもしれないという可能性を排除します。 （4）それは、任意の環境条件（例えば、迷路と異なるサイズ/素材の装置、手動で作成したキュー刺激の使用を使用することを）回避します。 （5）それは、臨床現場で使用される同等の人間のタスクに応じて、異なる刺激の大規模な範囲を持つ三つの異なる次元の操作を可能にします。ここでは、唯一のマウスからのデータを提示したが、同様の効果をラットでも期待されることがあります。 EDS比較例におけるI）劣った性能：areliable注意セット・シフティング性能を識別するために使用することができ、内部構造物、有効なパラメータであるタスクでの重要なステップがあり、以前の段階II）IDS2にIDSからの一般的な改善にエド。 III）の連続逆転段階で具体的な改善、より多くの動物は内・セット逆転で訓練されているように、より良い、それがその後の内セット20を反 ​​転部に実行する必要があります。 EDSに比べEDSReにおけるIV）より良い性能。この新規のID / EDオペロンタスクはCANTAB ID / EDタスクを使用して、霊長類およびバージョン12,13を 「掘る」マニュアルを使用するげっ歯類の以前の研究と一致して、これらすべての機能を提供します。また、この自動化されたタスクの各段階にかかわらず使用される関連/無関係の寸法の試験と同等の数（ すなわち、匂い、質感と光）19に学習されました。これは、使用される全ての刺激が類似の顕著性を有し、注意セットの形成及び/又は移動するのに適していることを実証しました。我々の実験では、EDSの解決の難しさは、応答待ち時間の増加によって強調されることを実証しています。処理時間難しい差別21の間に最適な精度を維持するために増加します。このように、情報処理、意思決定や問題を解決する18の速度の指標として対応する遅延を考慮して、EDSの間遅いレイテンシがセットシフトを解くことの困難に直面して採用した戦略を反映する可能性があります。 私たちは、新規な装置が効果的に使用することを示唆し、テスト（ すなわち、二次元）を通じて、またはスタック・イン・セットパラダイムと2次元のみを採用し、より「古典的」注意セットシフトパラダイムで使用することができることを示しました三次元の。関心の認知領域に応じて、最も適切なプロトコルを選択することが可能です。これらのパラダイムの両方が以前にヒト、霊長類およびげっ歯類7,12-17で使用されてきました。しかし、 スタック・イン・セットの手順は、セット・シフトの異なる構成要素を区別することができ、午前でヒト患者7,22に前頭葉機能の選択基準を鉱石。また、2次元パラダイムにおいて発生する可能性のある一つの問題は、バイアスの結果を学んだかもしれない無関係です 。学んだ見当違いの固執は、に出席し、7以前は無関係だった情報を知ることができないことを指します。被験体は、以前に無関係な寸法に注意をシフトするために必要とされるこの状況は、2次元パラダイムのEDS段階で起こり得ます。この場合には、EDS赤字が離れ以前に関連する寸法および/または今以前に無関係な寸法に注意をシフトすることができないことから注目をシフトすることができないことに起因するものであるかどうかを見分けることは基本的に不可能です。減損は、その後、直前のフィードバックを強化とのランダム会合により、無関係製の次元への対応の活性阻害を反映することができます。これとは対照的に、 スタック・イン・セット詐欺でそれは以前に経験されていなかったので、新しい関連の次元に移行するdition、失敗は、この次元についての事前学習に起因することはできません。失敗は、そのため、以前に関連するディメンションに固執を反映しています。結論として、通常の野生型マウスでは「スタック・イン・セット」場合でも、および「二次元」注意セットシフトパラダイムは、同様の結果が生じる可能性があり、我々は明確に論じた理由のために立ち往生インセット保続を好みます上記。

注意セットシフトは、認知の柔軟性と執行1の尺度です。これは、任意の内部規定（「認知-注意セット」）を切り替えるする能力を指します。ヒトでの注意セットシフトと認知の柔軟性を測定するための最も広く使用されている神経心理学のタスクがあるウィスコンシンカード分類検査（WCST）2はより最近のもので、より洗練されたバージョン：内および余分な次元の注意セットシフト（ID /ケンブリッジ神経心理学的テスト自動バッテリー（CANTAB）3,4のED）。これらのタスクは、パーキンソン病、9 7、強迫性障害8および注意欠陥/多動性障害、統合失調症6、自閉症5を含む精神障害の広い範囲の特定の認知異常を識別するために使用されています。臨床的意義とWCSTの固体方法論的アプローチとID / EDテストATTを持っています前臨床研究10,11で同様の試験を実施することに関心をracted。これらのタスクは、同じディメンション内の注意のシフトは、そのような識別学習、逆転学習、注意セットの形成など、さまざまな認知能力の同一被験者内で選択的測定を可能にする（ すなわち 、内寸法シフト：IDS）との間で異なります知覚的大きさ（ すなわち 、余分な次元シフト：EDS）。明確な脳の回路と同様に、神経病理学は、さまざまな方法でこれらの明確な認知機能が変更される場合がありますので、これは非常に重要です。例えば、二重解離または機能特化効果は（げっ歯類における）/内側（サルおよびヒトにおける）横と注意セットシフトタスクにおけるPFCの軌道領域間実証されています。眼窩前頭皮質は、これらのタスクの反転段階でより複雑ですが、内側/外側PFC領域は、余分な次元の変速段を支配します12-14。 霊長類のためにこれらの注意セットシフトテストのげっ歯類のバージョンが正常に13-16を生成されています。しかし、これらの齧歯類のバージョンのいくつかの側面は、アプリケーションや使用が制限されています。例えば、これらのタスクは手動で実行されるため、非常に労働集約と標準化が難しいです。また、刺激の内側食品強化剤の存在は、選択作り10における動物の応答と潜在的バイアスの曖昧な解釈になる可能性があります。これらの特性は、テストのスループットと、より重要なことには、大規模な遺伝的および/または薬物スクリーニング研究におけるその適用を制限しています。 これらの制限を克服し、げっ歯類でのID / EDシフトパラダイムの潜在的なアプリケーションを強化するために、我々はここでは、マウスの認知の柔軟性をテストするための新規な二室のオペラント・ベースのタスクを提示します。この新規タスクが密接に人間と非で使用されるID / EDタスクを模倣ヒト霊長類およびそれ以前の齧歯類のバージョンの問題を回避します。

<table><tbody><tr><td>プレキシガラスの壁とアルミ床</td><td>カスタムメイド</td><td></td><td>(各チャンバー16 x 16 x 16 cm)</td></tr><tr><td>プレキシガラスドア&nbsp;</td><td>カスタムメイド</td><td></td><td></td></tr><tr><td>PC</td><td>Dell Inc.</td><td></td><td></td></tr><tr><td>MED-PC IVソフトウェア&nbsp;</td><td>(Med Associates, St. Albans, VT, USA)</td><td>カスタムメイド</td><td>オペラントコードを使用して、刺激の提示とステージの順序を自動的に制御</td></tr>します <tr><td>ノーズポークホール&nbsp;</td><td>Med Associates、セントオールバンズ、バーモント州、米国)</td><td>ENV-314M</td><td></td></tr><tr><td>フードマガジン&nbsp;</td><td>Med Associates、セントオールバンズ、バーモント州、米国)</td><td>ENV-303M</td><td></td></tr><tr><td>強化食品用ペレットディスペンサー&nbsp;</td><td>Med Associates、セントオールバンズ、バーモント州、米国)</td><td>ENV-203-14P</td><td></td></tr><tr><td>ハウスライト&nbsp;</td><td>Med Associates、セントオールバンズ、バーモント州、米国)</td><td>ENV-315M</td><td></td></tr><tr><td>希釈嗅覚計&nbsp;</td><td>(Med Associates, St. Albans, VT, USA)</td><td>PHM-275</td><td></td></tr><tr><td>液体臭気物質</td><td>(Sigma Aldrich, Dorset, UK)(</td><td></td><td>表1参照)</td></tr><tr><td>Mineral oil</td><td>(Sigma Aldrich, Dorset, UK)</td><td>M5904</td><td></td></tr><tr><td>Air pump and vacuum</td><td>(Med Associates, St. Albans, VT, USA)</td><td>PHM-280</td><td>Vacuumは、各トライアルの終了時に香りを除去するために推奨</td></tr>されます <tr><td>発光ダイオード(LED)</td><td></td><td></td><td>高強度、透明な宝石、3 mm</td></tr><tr><td>、床のテクスチャ、</td><td></td><td></td><td>3x3 cm</td></tr><tr><td>、補強ペレット、</td><td>TestDiet</td><td>5TUL 14mg</td><td>、マウス用</td></tr></tbody></table>

マウス用オペラントイントラ/エクストラ次元セットシフトタスク

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

注意セットシフト能力など、実行制御と認知の柔軟性の変化は、いくつかの神経精神疾患の中核的な特徴です。ヒト被験者の注意セットシフトの評価に最も広く使用されている神経心理学的テストは、ウィスコンシンカードソーティングテスト(WCST)とCANTABイントラ/エクストラディメンションセットシフトタスク(ID / ED)です。これらの課題は臨床的関連性が証明されており、動物モデルでの研究に修正され、成功裏に適応されています。しかし、現在利用可能なげっ歯類のタスクには、主に手動ベースの検査手順のためにいくつかの制限があり、これが精神医学のトランスレーショナルな進歩を妨げています。これらの制限を克服し、霊長類の元のバージョンをよりよく模倣するために、げっ歯類のための新しいオペラントベースの2チャンバーID / ED「オペロン」タスクの開発を紹介します。私たちは、注意セットの形成とシフト、逆転学習など、マウスの認知柔軟性のさまざまな側面を測定するためのこの新しいタスクの有効性を実証しました。さらに、このタスクの高い柔軟性を示し、3つの異なる知覚次元を各次元の多数の刺激手がかりで操作できることを示しています。この新しいID/EDオペロンタスクは、精神疾患に見られるエグゼクティブ機能障害および認知症状の研究に関連する薬物検査および/または大規模な遺伝子スクリーニングのための効果的な前臨床ツールになる可能性があります。

図2は、ID / EDタスクの例を示しています。刺激（いずれかの「差別1」または「差別2 &#39;）の対は、ランダムに各段階で表示され、マウスは、各ペアの正しい刺激を選択する必要があります。この例のテーブルでは、正しい模範は太字で報告されています。第一段階（SDまたは単純な差別）で、2鼻突く穴に提示刺激は3次元のいずれかで異なって（ 例えば、O1：O2対バニラ：ラベンダー） マウスが正しい模範（例えば、01）を選択するために報われる。対象は、交絡因子として導入し、この段階での基準は、次の段階（CDまたは複合差別）から始まり、関連する次元の同じ手本が第二の手本によってランダムにオーバーレイで表示されていますが、無関係な次元を、（達すると例えば 、L1：青色光vs.L2：黄色光）。二つの異なる差別は、この段階（eithe可能ですR &#39;差別1」または「差別2&#39;）。次のステージ（CDReまたは化合物の弁別逆転）では、報酬の偶発が逆になっているが、手本と関連ディメンションが変更されていません：マウスは、以前に正しい刺激が今（例えば、ラベンダーの匂いが今報われている）不正確であることを学ぶことがあります。次のステージ（IDSまたはイントラ次元シフト）、新しい標本（臭いとライトの両方）が導入されていますが（この例では臭気）関連寸法は同じままである（ 例えば、イチゴは正しい選択です）。次のステージ（IDRまたはイントラ次元反転）では、報酬の偶発が逆になっています。第二の内寸法シフト（IDS2とその反転）した後、新たな標本は、関連する寸法を変化させた余分次元シフト（EDS）をテストするために導入されています。 T2 対粗いサンドペーパー：「スタック・イン・セット「EDSでは、マウスは、新しい次元（例えば、テクスチャ、T1に注力しなければならない細かいSAをndpaper）、以前に関連する寸法（この場合は、臭気が）今は無関係の次元である間。 「二次元」EDSでは、以前に無関係の寸法（この場合は、光）は、現在、関連する寸法です。最終段階（EDSReまたは余分な次元反転）では、報酬の偶発が逆になっています。 信頼できる結果を得るために、タスクに使用される刺激の大きさは、等しく良好に学習されるべきです。 図3に示すように 、この新規な装置における視覚、触覚、臭気の差別は、同様の時間を要した（F（2,64）= 0.36; P = 0.69）と同様の試験の数（F（2,64）= 0.059; p = 0.94）、動物に関わらず寸法が提示単純な弁別を行うことが可能であることを示唆し、基準に到達します。 信頼性の注意セットは、タスク、Pのテストフェーズをかけて開発されている場合げっ歯類と霊長類12,13における以前の研究で報告されたように、通常の野生型マウスのerformanceは、以前と次のステージに比べて、EDS段階で劣っでなければなりません。具体的には、基準に到達するのに必要な時間と試験の強固な増加は、IDSの段階に比べて、EDSで発見されるべきです。 （; p &lt;0.0001 F（8168）= 9.23）および時間（「縮退に設定」プロトコルに我々の実験では、 図4に示すように 、マウスの性能の分析は、識別の試行数の効果を明らかにしましたF（8168）を= 8.62; p &lt;0.0001）が基準に達するのに必要な。確かに、マウスは、CD、IDS、IDS2とEDSRe段階（; 図4A-B P &lt;0.05）に比べて、EDS段階を解決するために、より多くの試験や、より多くの時間を必要としていました。同様に、「二次元」プロトコル（ 図5）を用いて試験性能の分析が試験の数の有意な差別効果を示した（F（8,72）= 30.66; P &lt;0.005）および時間（F（8,72）= 4.65、P &lt;0.0005）が基準に到達するために必要。確かに、我々は、マウスはより試験（P &lt;0.05）、CD、IDS、IDS2とEDSRe（ 図5A-B）と比較して、EDSを解決するために多くの時間（P &lt;0.05）を必要とすることを示しています。シフト能力に差は異なる寸法を用いて試験したマウスの間で観察されるべきではありません。 正常な野生型マウスでは、最初の逆転学習（ すなわち 、CDRe）は、初期の識別（ すなわち、CD）よりも困難です。この段階を完了するために、多くの時間（ 図4-5B p &lt;0.05）、一致して、 図4および図 5から明らかなように、マウスは、より多くの試験（ 図4-5A p &lt;0.05）を必要としました。私たちは「インセットスタック」と「二次元」の両方のプロトコルで、私たちの実験で示したようまた、反転性能は、CDReからIDSReにIDS2Reに改善すべきです。これらresulTSは、さらにタスクを介して設定注意の形成の証拠を強化します。 タスクを通して、マウスは、連続したステージの上に対応するため、その速度を向上させる必要があります。従って、対応する待ち時間の分析は、（42.59 = F（8200）; p &lt;0.0001）有意な差別効果を示しました。 図4Cの代表的な結果によって実証されるように、特に、待ち時間が減少した（p &lt;0.0005）、IDS、CDやSD段階におけるものと比較されIDS2段階で突きます。また、対応する待ち時間が以前のIDS2とIDS2Reと連続したEDSRe段階（P &lt;0.05）に比べて、EDS段階で増加しました。これらの結果に沿って、「二次元」タスクの実行中に対応するための待ち時間の分析も差別（; P &lt;0.0005 F（7,63）= 9.98）の有意な効果を示しました。 図5（c）に示すように、待ち時間は、wが選択をすることが以前IDS2とIDS2Reと連続しEDSReた（p &lt;0.05）に比べて、EDSの間に増加しました。対応する待ち時間が。判定処理18の指標と考えられてきたので、これらの結果は、マウスは、EDSの間に新たな差別ルールを処理するいくつかの問題が発生したことを示唆しています。野生型マウスの行動の性能（ 図4-5）に基づいて、我々は、各実験群のための（Rパワー分析による）サンプルサイズの最小数は8であることを決定しました。 <img alt="図3" src="/files/ftp_upload/53503/53503fig3.jpg" /> 光、匂いや質感の図3.単純な差別は等価である。試験の（A）の数だけ光、匂いやテクスチャの刺激と簡単な差別に基準に到達するために必要な（B）の時間。値は、 図2-4全体の平均値±SEMを表します。データORIginally 19 &#39; マウスのための究極の内およびExtradimensional注意のセットシフトタスク&#39;に発表されました。 <img alt="図4" src="/files/ftp_upload/53503/53503fig4.jpg" /> 「スタック・イン・セット」のID / ED オペロンタスク 。（A）試験、（分）（B）時間とのさまざまな段階での基準に到達するのに必要な日数図4.野生型C57BL6J雄マウスのパフォーマンス 「スタック・イン・セット」のID / EDパラダイムを使用してID / ED オペロンタスク 。 （C）時間（秒）は、タスクのさまざまな段階で分周器のドアの開口部と鼻を突き出す応答（応答するレイテンシ）の間の経過。 26匹のマウスの合計を試験しました。 4匹のマウスは、それらが確実にトレーニング中に食品の強化を取得するためにのぞかせていなかったため除外したり、電子を完了することができませんでしたし、ntire手順。 ：* P &lt;CD、IDS、IDS2、IDS2ReとEDSRe対0.05; B：* pの&lt;CD、IDS2、IDS2ReとEDSRe対0.05。 AとB：#P &lt;0.05、## P &lt;CD、IDSReとIDS2Re対0.005。 C：* P &lt;0.05 IDS2、IDS2ReとEDSRe対。マウスは、 図3-4に報告されたすべての実験で5-9日間で全体のタスクを完了することができたことに注意してください。データは、もともと19 &#39; マウスのための究極の内およびExtradimensional注意のセットシフトタスク&#39;に発表された。 <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/53503/53503fig4large.jpg" target="_blank">この図の拡大版をご覧になるにはこちらをクリックしてください。</a> <img alt="図5" src="/files/ftp_upload/53503/53503fig5.jpg" /> 図 5。「二次元」における野生型C57BL6J雄マウスの性能ID / EDオペロンタスク（A）試験、（B）時間（分）と二次元のパラダイムを使用してID / ED オペロンタスクの異なる段階での基準に達するのに必要な日数。 （C）時間（秒）は、タスクのさまざまな段階で分周器のドアの開口部と鼻を突き出す応答（応答するレイテンシ）の間の経過。 13匹のマウスの合計を試験しました。 3匹のマウスは、それらが確実にトレーニング中に食品の強化を取得するためにのぞかせていなかったため除外または全体の手順を完了することができませんでしたしました。 AとB：#P &lt;CDとIDS2Re対0.05、* P &lt;0.05、CD、IDS、IDS2、EDSRe対。 C：* P &lt;0.05 IDS2、IDS2ReとEDSRe対。データは、もともと19 &#39; マウスのための究極の内およびExtradimensional注意のセットシフトタスク&#39;に発表された。 <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/53503/53503fig5large.jpg" target="_blank">こちらをクリックしてください。</a>この図の拡大版を表示します。 <img alt="図6" src="/files/ftp_upload/53503/53503fig6.jpg" /> ID / EDタスクをテストするためのプロトコルの全体の手順を図6のタイムライン。 <table fo:keep-together.within-page="1"><tbody><tr><td> ステージ </td><td> 説明 </td><td> その他の注意事項 </td><td> 参考文献 </td></tr><tr><td> シンプルな差別（SD） </td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td> 複合差別（CD） </td><td>刺激は、ヒューマン・タスク、またはげっ歯類用のテクスチャと匂い刺激間の視覚刺激の色や形などの2つの知覚寸法が異なります</td><td></td><td></td></tr><tr><td> 学習逆転（CDRe - IDSRe - IDS2Re - EDSRe） </td><td>二つの模範何以前正しかったことは、その後、誤った、またはその逆であるように知覚ディメンション内のSは、その補強偶発が逆に持っています） </td><td>シリアル逆転学習では、パフォーマンスが連続する中でセット逆転で改善されます。したがって、反転段は（すなわち、CDReは、IDSRe、IDS2Re）が異なるだけ皮質領域の機能を評価しないだけでなく、EDS段階によって挑戦の認知注意セットを形成するために、1）サービスを提供し、2）意図しないに迷信調節を防ぐために刺激の側面</td><td> - マウスでの眼窩前頭皮質の病変（Bissonetteら、2008）とmonkyes損なわ逆転学習（ディアスら、1996）。 - 逆転学習のパフォーマンス時のfMRIのは、眼窩前頭皮質（ハンプシャーとオーウェン、2006）の活性化を示しました</td></tr><tr><td> Intradimensionalシフト（IDS - IDS2） </td><td>新規手本が導入されているが、同じ次元が強化されます</td><td> IDS段階秒重要な内部コントロールとしてerve（すなわち、EDSはIDSより困難でなければならない）、また、認知注意セットを形成するために貢献します</td><td> PFCでのドーパミンの枯渇は注意セットの形成（ロビンスとロバーツ、2007）障害者。 6-OHDA病変サルは注意セットの取得を反映すべき、最後の（IDS5）差別に古典的な削減最初（IDS1）からのエラーの減少を示さありませんでした</td></tr><tr><td rowspan="2"> Extradimensionalシフト（EDS） </td><td> 「スタック・イン・セット「プロトコル：以前に無関係な刺激次元が新しい刺激次元に置き換えられますが、すぐに関連するなり</td><td>それは以前に経験されていなかったので、新しい関連の次元への移行に失敗すると、この次元についての事前学習に起因することはできません。失敗は、そのため、以前に関連するディメンションに固執を反映しています</td><td> - のmPFC HAVの病変電子なってマウスでは、EDSを損なわショー（Bissonetteら、2008）、およびmokeys（ディアスら、1996） - 前頭葉患者はスタック・イン・セット「固執」状態ではなく「2次元」の条件（オーウェンら、1993）に損なわれています - マウスでのmPFCにおけるドーパミン変調EDS性能（パパレオら、2008;。。Scheggiaら、2014）およびラット（タンブリッジら、2004） </td></tr><tr><td> 「二次元」プロトコル：以前に無関係な次元が強化されています</td><td>被験者が、それにもかかわらず、新たに関連する次元に注意を再び集中することができません離れて（それは無関係となります）以前に、関連するディメンションからの注目をシフトすることが可能ですが、あるときに注意セットをシフトする明らかな失敗が発生する可能性があります</td><td> - ラットでのmPFC（ビレルとブラウン、2000年）の病変が損なわEDSシフト - EDSのパフォーマンス時のfMRIのは、腹横PFC（ハンプシャーとオーウェン、2006）の活性化が示されています60; </td></tr></tbody></table> 表2：タスクの実行中にテスト異なる構築に関わる脳領域の役割に取り組む病変への参照および薬理学的研究を含むタスクの段階の ID / ED O ペロン タスク説明の段階 。

注意セットシフトの認知異常は、多くの精神疾患の中核的な特徴です。ここでは、ヒト研究への高い翻訳妥当性を持つマウスの注意セットシフト能力、実行機能、およびその他の認知能力を効果的に研究するための新しい自動システムの開発を紹介します。

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

この実験の全体的な目的は、マウスの実行機能を評価し、かつ元のヒト神経心理学的検査を模倣した自動化タスクを作成することです。この手法は、認知神経科学分野における重要な疑問に答えるのに役立ちます。例えば、選択的な認知治療や薬理学的治療が、精神疾患に関連する高次認知機能にどのような影響を与えるかなどが挙げられます。この手法の主な利点は、完全に自動化されていることです。これにより、主観的な要因を排除できます。また、非常に柔軟性が高く、極めて選択性の高い結果を得ることができます。この手法の意義は、精神疾患における認知症状に関連した大規模な薬剤および遺伝学的スクリーニングを可能にするため、精神疾患における実行機能障害の診断および治療にまで及びます。本タスクを正しくセットアップすることが実験の成功に不可欠であるため、本手法を視覚的に提示することが重要です。付属のテキストプロトコルに記載されている通り、単独飼育に慣れさせ、テスト前にわずかに絶食させることで、マウスを実験に備えさせます。また、テストを開始する前に、装置の各チャンバーに赤外線フォトビームを備えた2つのノーズポーク穴があり、その間にペレットディスペンサーから食物強化者が供給されるフォトビーム付きのフードマガジンが設置されていることを確認してください。次に、3つの異なる知覚次元で変化する交換可能な刺激を準備します。推奨される刺激の一覧は、付随するテキストプロトコルの表1に記載されています。各次元について、5組の例示刺激を選択します。鼻突き穴に嗅覚刺激を提示するために、希釈式嗅覚計を使用します。1台の嗅覚計で2つの鼻突き穴を制御するように設定し、臭気ボトルにミネラルオイルで20倍に希釈した臭気刺激を満たしてロードします。エアーポンプを嗅覚計の入口に、真空ポンプをノーズポーク装置に取り付けられた出口に接続します。次に、臭気送出用の出口を各ノーズポーク入口に接続し、流量を1.5 liters per minuteに調整します。視覚刺激用として、各ノーズポーク穴の上に発光ダイオードを配置し、チャンバーの金属パネルに固定します。各ダイオードを出力インターフェースに接続します。触覚刺激については、各ノーズポーク穴の前にある3 cm × 3 cmの開口部の下のスライディングサポートに、変更可能な床面テクスチャを配置します。床下のフレームを用いて移動できるよう、異なるテクスチャを取り付けます。テストを開始する前に、付属のテキストプロトコルに記載されているトレーニングセッションに従い、マウスをテストチャンバーおよび手順に慣れさせてください。実際のテストの各ステージにおいて、提示ごとにマウスが選択を行うまでにかかる時間と、各ステージを完了するために10回連続の試行のうち8回正解するまでにかかる時間を測定します。1日のセッションは40分で終了するか、またはマウスが5分間連続して全く反応しなかった場合に終了してください。セッションを終了し、翌日にマウスを前回終了時と同じステージで継続させます。単純識別テストでは、次元シフトが起こるまでのすべてのタスクに関連する臭い、光、またはテクスチャをマウスに提示します。この例では、バニラとラベンダーの2種類の臭いを提示し、バニラを正解として選択します。複合識別のために、正解の場所を示さない光などの第2の次元を導入します。光の状態が結果に影響しないようにし、バニラを正解として維持します。その後のテストにおいて、バニラが青色の光と黄色の色の光の両方にペアリングされるようにして、この識別能をテストしてください。化合物の識別を反転させるために、以前は正解であった刺激が現在は不正解であることを動物に学習させます。この例では、ラベンダーを正解とし、バニラを不正解として選択します。その後、次に行うテストにおいて、正解の香りを青色光と黄色光の両方で提示し、ペアリングさせます。その後、デザインが完全に変化する次元内シフトを選択します。臭気としてストロベリーとシナモンを使用し、照明をオレンジと白に変更します。被験者が正しい反応であるストロベリーを見つけ出せるよう、同一の関連次元に従わせてください。その後のテストにおいて、その香りをオレンジ色の光と白色の光の両方に関連付けます。次に、マウスに次元内シフトの反転を行わせ、正解の香りをシナモンに変更します。再び、その香りをオレンジ色の光と白色の光の両方に関連付けます。次元内シフトを行うには、以前と同じ条件を用い、例示ペアを新しい臭気と光に変更します。次に、新しい関連次元としてテクスチャを導入し、次元外シフトを行います。一方のノーズポーク穴の下の開口部に粗いサンドペーパーを、もう一方の開口部の下に細かいサンドペーパーを配置します。同時に、レモンやアプリコットなどの2つの新しい臭いを提示します。対応する粗いサンドペーパーが配置された穴を正解として設定してください。その後のテストでは、粗いサンドペーパーをレモンとアプリコットの両方の香りとペアにします。最後に、正解の反応を反転させ、目の細かいサンドペーパーが正解の穴の位置を示すようにします。その後のテストでは、目の細かいサンドペーパーをレモンとアプリコットの両方の香りとペアにします。2次元プロトコルについては、「stuck-in-set」の手順を、extra-dimensional shiftまで繰り返します。この時点でテクスチャと臭いに切り替えるのではなく、光が関連し、臭いが無関連になるように、関連次元を切り替えます。新しい次元シフトを設定し、ライトを赤と緑にし、緑色のライトが正解となるようにします。これにより、臭いが無関連次元となります。その後のステージで、緑色の光を両方の臭気と組み合わせてテストします。逆転学習では、同じ臭気を使用しますが、赤色の光が正解となるように切り替えます。その後のステージで、赤色の光を両方の臭気と組み合わせて提示してください。マウスがセッションを終了したら、次のマウスに備えてセットアップを70% ethanolで拭き上げてください。テストは常に同じ順序で実施しますが、選択した各刺激が研究内で均等に提示されるよう、さまざまなテストで刺激を入れ替えてください。また、各実験群の内および間で、使用する知覚次元が均等にカウンターバランスされるようにしてください。この新しい装置における視覚、触覚、および嗅覚の識別において、基準に達するために必要な時間および試行回数は同程度であり、動物が提示される次元に関わらず単純な識別を行う能力を持つことが示唆されました。stuck-in-setプロトコルを用いたマウスのパフォーマンス解析では、複合識別、次元内シフト、次元内シフト2、および次元外シフト反転の各ステージと比較して、次元外シフトステージの解決により多くの試行回数と時間を要するという識別効果が認められました。これは2次元プロトコルにおいても同様でした。習得後、この実験はすべての準備とトレーニングセッションを含めて10〜12日間で完了できます。

an-operant-intra-extra-dimensional-set-shift-task-for-mice

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