タッチ スクリーンの持続的注意課題 (土) ラット

タッチスクリーン型オペラントチャンバーを用いたこの行動課題の全体的な目的は、ラットの持続的注意能力を測定することです。この手法は、時間の経過に伴う断続的で予測不能なイベントの監視である、適切な持続的注意に不可欠な神経生物学的メカニズムを解明するのに役立ちます。この技術の主な利点は、十分に検証されたげっ歯類用持続的注意課題をタッチスクリーン型オペラントチャンバーに適応させた点にあります。

多くの認知タスクに対してプログラム可能性を持つため、普及が進んでいる装置です。この手法の応用範囲は、注意力の低下を特徴とする神経精神疾患および神経変性疾患の研究にまで及びます。本手法を用いることで、それらの疾患に対する治療法の検証が可能です。

一般的に、この手法を初めて行う方は、ラットを正確に追跡し、データを適切に記録するためのシステム構築に苦労することがあります。本実験では、遮音キュービクル内にタッチスクリーンチャンバーを準備する必要があります。チャンバーには、室灯、トーンジェネレーター、上部に設置したカメラ、タッチスクリーン、および給餌報酬エリアを備えたペレットディスペンサーを装備してください。

フィーダー報酬エリアは照らすことができます。45 milligramの報酬ペレットをロードする前に、粉ふるいを用いてペレットの粉塵を落としてください。この粉塵が原因でフィーダーが詰まる可能性があります。

ラットにヘッドインプラントが装着されている場合は、開口部の大きいフィーダーを使用してください。タッチスクリーンの反応領域を制限するため、各チャンバーに黒色アクリルのマスクを取り付けます。中央に光刺激用の円形の穴を1つ、その下の中心位置に正方形の反応用穴を2つ開けてください。

使用時は、チャンバーを遮音キュービクル内で操作してください。これでチャンバーの準備は完了です。テキストプロトコルには、実験のパラメータの設定方法が記載されています。

この実験では、ラットを個別に、または群で飼育することができます。研究を開始する前に、5日間連続で、1日5分間ラットのハンドリングを行ってください。常に個人用保護具を着用してください。

行動形成を開始する3日前に食事制限を開始します。1日目に、各ラットの自由摂食時の体重を記録し、その85%にあたる目標体重を算出します。形成の前に、ホームケージ内で15個の報酬ペレットをラットに提示し、慣らしておきます。

最初の食事制限後、目標体重を維持するように食事摂取量を調整し、時間の経過とともに緩やかな体重増加を許容します。新しいスケジュールを開始する前には、モチベーションを高めるために、通常よりも少し多めにラットの食事制限を行ってください。ラットがタスクを行わなかった日は、ペレット報酬を受け取れなかった分を補うため、食事量を少なくとも1 g増やしてください。

各セッションの後、試験の連続性と給餌時間を関連付けないようにするため、給餌まで少なくとも30分間待機してください。ラットを群飼育している場合は、再び合流させる前に1時間個別に給餌してください。準備として、装置の電源を入れておきます。

ペレットディスペンサーにペレットが充填されていること、およびタッチスクリーンの前面にマスクが配置されていることを確認してください。次に、各ボックスの機能を点検します。ペレットディスペンサー、スクリーン、ライト、およびトーンジェネレーターをテストしてください。

毎日、開始時にチャンバーの機能をテストすることは極めて重要です。わずかな不具合であっても、動物が混乱し、タスクの学習や通常レベルでのパフォーマンスに支障をきたす可能性があるためです。次に、ボックスのロードスケジュールを確認してください。テストグループに細心の注意を払い、動物ID、性別、実験条件、ユーザーのイニシャル、およびその他のメモに関する関連情報を入力してください。

すべての準備が整ったら、被験体を連れてきます。通常、ラットの暗期に入ってから少なくとも30分後にテストを行います。暗所でラットを扱う際は、ヘッドマウント式の赤色灯を使用してください。

暗期にラットを輸送する際は、ケージを黒いタオルで覆ってください。行動解析室に到着後、ラットを適切なボックスに入れ、持続的注意課題（sustained attention task）のセッションを開始します。持続的注意課題では、ラットに信号試行と非信号試行を区別するように訓練させます。

信号試行では、可変持続時間の光フラッシュに続いて可聴トーンが鳴り、その後4秒間の反応ウィンドウが設けられます。この4秒間に、ラットが画面上の正解領域（この場合は右側の反応領域）に位置した場合、食餌ペレットによる報酬が与えられ、これを「ヒット」と呼びます。

ラットが別の反応領域をポークした場合、これはミスとみなされ、報酬は与えられません。非信号試行ではライトが点灯せず、報酬を得るためには、信号が検出されなかったことを示すためにスクリーン上の異なる部分をポークする必要があります。非信号試行における正解反応は、正答拒絶と呼ばれます。

信号なし試行においてラットがもう一方の反応領域を突き当たった場合は、偽アラームと見なされ、報酬は与えられません。信号試行と信号なし試行における正解の反応領域は、被験者間でカウンターバランスをとる必要があります。信号試行および信号なし試行において、反応ウィンドウ内にいかなる反応もなかった場合は「ミス（no mission）」としてカウントされ、報酬は与えられません。

持続的注意タスクには、3つの試行ブロックのうち2番目のブロックでハウスライトが点滅するディストラクター（妨害刺激）バージョンもあります。セッションを開始した後、すべてが適切に機能していることを確認するため、最初の数分間はラットをモニターしてください。その後、断続的にパフォーマンスを確認します。

セッションが終了したら、要約データと発生した問題をノートに記録します。試行の間は、各チャンバーを10% ethanolで拭き、床材を交換します。その日のすべての試行が終了した後、チャンバーを10% ethanolで徹底的に洗浄し、フロアグリッドが可能な限り清潔な状態であることを確認してください。

次に、敷材を交換します。セッションごとにスプレッドシートを完全に更新し、別のサーバーにバックアップを取ることが推奨されます。SATの基準に到達するまでの日数の中央値は、雄ラットで54.5日、雌ラットで62日であり、有意な差は見られませんでした。

SATタスクのパフォーマンス測定の結果、ヒット率および正解拒否率に基づくと、男性と女性において、シグナルあり試行およびシグナルなし試行の正答率は同程度であることが示されました。意図的なパフォーマンスの総合的な指標である警戒指数（VI）においても、男女間で同様の結果が得られました。また、記録された低い見落とし率についても、性差は見られませんでした。

タスク中、視覚信号は500、50、25ミリ秒の間で変化し、信号が短くなるにつれてパフォーマンスは低下しました。性別による主効果は認められませんでした。注意への要求を高めるため、ラットの一部の群において、3つの試行ブロックのうち2番目のブロックでハウスライトを妨害刺激として点滅させました。

予想通り、試行ブロックの主効果が認められました。パフォーマンスはブロック2で低下し、ブロック3で回復しました。予想に反して、女性は男性よりも有意に低いパフォーマンスを示しました。

このビデオを視聴することで、タッチスクリーンオペラントチャンバーを用いてラットの持続的注意力を測定する方法について十分に理解することができます。この手順を行う際は、個々の動物のパフォーマンスを追跡し、タスクをできるだけ早く習得できるよう、必要に応じて給餌量を調整することが重要です。また、げっ歯類を扱う場合は、プロトコルが事前にIACUCによって承認されており、常に個人用保護具を着用していることを忘れないでください。