ラットにおける試合のサンプル テストを延期臭ベースを使用してメタ認知的応答のテスト
2018年6月18日
このプロトコルでは、メタ記憶、または齧歯動物でのメモリ認識の可能性を調査するためのメソッドについて説明します。臭気に基づく遅延マッチング-見本パラダイム小説、生態学的に関連した行動テストです役に立つ応答先となる齧歯動物適応的認知のメモリ状態の強さを監視に基づいて範囲を決定するため。
この実験の全体的な目標は、拒否できる記憶テストを被験者に提示することにより、げっ歯類がメタ認知的にどの程度反応するかを判断することです。この方法は、ラットが記憶をどの程度監視しているかを判断するなど、比較心理学の分野における重要な質問に答えるのに役立ちます。この技術の主な利点は、ラットの自然な採餌行動と主要な嗅覚を利用するため、ラットが比較的簡単に習得できることです。
この手法は、行動テストの結果が有効で信頼できるものになるように、慎重に作成されました。例えば、試行間の間隔とサンプルの臭気が抽出される設定サイズとのバランスを取り、最適なメモリ干渉が得られるようにしました。この方法のアイデアは、サルの視覚刺激を使用した同様のパラダイムと、砂で満たされたカップを掘ることによってラットに記憶する匂いを提示するという無関係な実験から生まれました。
テキストプロトコルは、試験装置の組み立て、ラットの試験装置への慣れ、および食物報酬のための砂のカップを掘ることを説明しています。有意な食物嗜好が確立されると、ラットはサンプルへの適合訓練に進むことができます。このテストでは、4つの異なるカップの香りの砂がすでに準備されており、1週間以内に準備されている必要があります。
香りのよい砂は、密閉されたガラス容器に保管してください。各サンプル間テストセッションは、4分間の試行間インターバルを持つ6回の試行で構成されます。動物がこのトレーニングに合格するには、ラットは、2つの連続したテストセッションで少なくとも3回の試行で隠れた報酬を正しく識別する必要があります。
サンプルとの一致テストを設定するには、各香りの砂の半分のカップを4つのカップに注ぎます。次に、ソフトウェアによってランダムに割り当てられた位置に従って、装置のタスクエリアの入り口ドアから等距離にカップを配置します。次に、報酬のフルピースを疑似ランダムに選択された正しい香りのカップに埋めます。
ただし、同じカップを2回以上連続して使用しないでください。また、同じ香りのサンプルカップに報酬の半分を埋めます。報酬をサンドカップの底まで少なくとも半分埋めます。
サンプルの臭気をラットに提示してテストを開始します。ラットをサンプルチャンバーに入れ、介在する遅延チャンバーを通過します。次に、半分の報酬が入ったカップを曲げたヘラを使用してチャンバーに下げます。
ネズミが報酬を食べ始めたらすぐに、カップを取り外してください。ラットが報酬を食べ終えたら、段ボールの部屋の仕切りを遅延チャンバーに持ち上げ、仕切りをMTSタスクエリアに持ち上げます。ラットが選択を行い、報酬がある場合は回収したらすぐに、ラットをチャンバーから取り出し、トランスファーケージに入れます。
ネズミは各カップの匂いを嗅ぐかもしれませんが、ネズミが1つのカップにしか食い込むことを許しません。誤って選択された場合は、すぐに取り外して、カップが別の選択をしないようにします。トランスファーケージに入ったら、4分間のITIを開始し、ラットが次の試験セットアップを見るのを盲目にするために、ケージをシールドします。
休息期間中は、こぼれた可能性のある砂を掃除機で吸い取り、70%イソプロピルアルコールでチャンバーを清掃し、食べ残しの報酬を取り除き、必要に応じてサンドカップを補充します。次に、半額の報酬で次の疑似ランダムに選択されたサンプルカップを準備します。タスクエリアを設定し、次のトライアルを実施します。
セッションが完了したら、ラットをホームケージに戻し、次のラットのテストを開始します。MTS タスクに合格したら、Delayed Match-To-Sample または DMTS テストに進み、遅延基準を確立します。このタスクはMTSと似ていますが、基本的にはラットにサンプルを与えてからラットにテストを実行させるまでの保持間隔を追加します。
ラットの成功率が40〜70%の場合、遅延間隔はラットを強制対選択試験に進むのに十分です。強制試験と選択試験を開始する前に、まず、ラットがタスクルームで減少カップのみを見つける2つの試験を実施します。デクダウンカップには、色も食感も異なる砂がたっぷり入っています。
4分の1サイズの報酬がロードされています。強制トレイルと選択トレイルはDMTSテストに似ていますが、12のテストのうち8つでは、4つのMTSカップとはチャンバーの反対側に衰退カップが用意されています。ラットごとに10回の強制セッションと選択セッションを実施します。
各試行中、ラットが遅延チャンバーに入るときに、ラットが最初に衰退カップに向かって左に曲がったか、右に曲がってMTSテストを受けたかに注意してください。これがパースペクティブメタメモリの選択です。2回のセッションの後、強制試行でのラットの精度を計算します。
ラットの精度が70%を超えるか、40%未満に低下する場合は、強制テストと選択テストを中止し、DMTSテストに戻ります。ラットの精度が2つの連続したDMTSセッションで再び40〜70%になったら、強制対選択のトレイルセッションに戻ります。また、2 回のセッションで辞退の選択肢が 0 に近づくか 100% に近づくかを判断しますこの場合は、テストを一時停止し、辞退カップの報酬サイズを変更することを検討してください。
目標は、10〜40%の選択率の低下です強制対選択テストを通じて、テキストプロトコルに記載されているように、週に一度好みチェックを実行することにより、ラットの好みが同じままであることを確認してください。各試験後には、必ず試験チャンバーがイソプロパノールで洗浄されていることを確認してください。その基準の遅延によっては、2匹または3匹のラットを同時にテストすることが可能であり、徹底的な洗浄が特に重要になります。
被験者のメタ認知的反応を研究するために、正しい強制的な試行の割合を、正しい選択された試験または拒否オプションが存在する試験の割合と比較します。肯定的な結果は、強制試行と比較して、選択した試行で有意に高い精度によって示されます。選択した試行で、強制試行よりもパフォーマンスの精度が大幅に高くない場合、結果は null になります。
ラットにおけるメタメモリーの証拠がこのように仮説的に欠如していることは、サンプルが忘れられた試験では適応性があったはずの衰退試験オプションを使用しなかったことによって示されています。このビデオを見れば、香りのよい砂を使った遅延マッチ・トゥ・サンプル・テストを使用して、ラットのメタ認知反応を試験する方法を十分に理解できるはずです。習得すると、ラットは、適切に実行された場合、ラットの遅延にもよりますが、約45分でサンプル間の一致セッションでテストできます。
この手順を試みる際には、ラットが装置に慣れ、報酬を強く好み、個別に選択および監視された保持間隔が必要であることを覚えておくことが重要です。
概要
このプロトコルは、臭気ベースの遅延一致サンプル法を用いて、げっ歯類のメタメモリを調査する手法を記述しています。この生態学的に関連した行動テストは、げっ歯類が認知的にどのように記憶状態をモニタリングするかを評価します。
主要な研究構成要素
科学分野
- 比較心理学
- 行動神経科学
- メタ認知
背景
- メタメモリとは、自分の記憶能力の認識を指します。
- げっ歯類の記憶を理解することで、認知プロセスへの洞察が得られます。
- この研究は、学習を促進するためにラットの自然な採餌行動を利用しています。
- 過去の研究では、霊長類で類似のパラダイムを探索してきました。
研究目的
- げっ歯類のメタ認知反応の範囲を決定すること。
- ラットが意思決定タスク中に記憶をどのようにモニタリングするかを評価すること。
- 動物モデルの記憶認識を評価するための信頼性の高い方法を確立すること。
使用した方法
- 臭気ベースの遅延一致サンプルタスクの開発。
- 香りつき砂のカップに隠された報酬を識別するようにラットを訓練すること。
- 記憶保持を最適化するための試行間隔の実施。
- メタメモリを評価するために、強制試行と選択試行の間の正確さを比較すること。
主な結果
- ラットは記憶状態をモニタリングする能力を示しました。
- 選択試行と強制試行の間に正確さに有意な違いが見られました。
- この研究はテスト方法の妥当性を確認しました。
- 結果は、ラットがメタ認知的行動を示すことができることを示唆しています。
結論
- この発見はげっ歯類にメタメモリが存在することを支持しています。
- この方法は動物の認知プロセスをさらに探索するために使用できます。
- 将来の研究は、これらの発見を他の種に拡張する可能性があります。
よくある質問
Executive Industry Relevance
Assessing metacognitive capacity in preclinical models supports target validation by clarifying cognitive mechanisms underlying neuropsychiatric disorders. This odor-based delayed match-to-sample test enables mechanistic de-risking of therapeutic hypotheses related to memory monitoring and decision-making. The method provides translational biomarker alignment for evaluating pro-cognitive compounds in disease-relevant systems.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Scientific Value: Enables interrogation of therapeutic hypotheses involving memory monitoring and metacognitive control in rodent models.
- Operational Value: Utilizes natural foraging behavior and olfaction, reducing training complexity and improving assay readiness.
- Predictive Value: Supports biological de-risking by distinguishing between memory presence and absence through behavioral responding.
Screening & Assay Development
- Scientific Value: Generates quantitative dependent variable measurements (accuracy on forced vs. chosen trials) to evaluate compound effects on metacognitive responding.
- Operational Value: Ensures assay standardization through individually titrated retention intervals maintaining 40-70% baseline performance.
- Scalability: Supports screening readiness with 45-minute sessions and potential for parallel testing of multiple rats.
Translational & Preclinical Research
- Translational Continuity: Connects discovery-phase metacognitive assessment to preclinical evaluation of pro-cognitive therapeutics.
- Disease-Relevant System: Models metacognitive deficits relevant to schizophrenia, Alzheimer’s, and other cognitive disorders.
- Mechanistic De-risking: Clarifies whether test compounds improve memory monitoring rather than just memory performance.
Pipeline & Workflow Integration
This method fits within the discovery continuum from target hypothesis testing through lead identification to preclinical efficacy evaluation, particularly for cognitive disorder indications.
- Discovery Biology: Supports hypothesis testing by measuring adaptive use of decline responses as an index of metacognitive awareness.
- Screening: Delivers reproducible quantitative outputs (choice vs. forced trial accuracy) enabling reliable compound evaluation.
- Analytics: Requires statistical comparison of correct trial proportions to determine significant metacognitive responding.
- Translational Research: Aligns with biomarker development by assessing cognitive process modulation beyond simple memory enhancement.
- Enterprise Reuse: Represents a scalable, standardized platform for longitudinal assessment of cognitive therapeutics across discovery projects.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Predictive confidence in target engagement via direct assessment of memory state monitoring.
- Operational Value: Standardized protocol with built-in performance titration and decline option calibration.
- Strategic Value: Informs go/no-go decisions by differentiating compounds that enhance metacognitive control from those that only affect memory strength.
- Portfolio Impact: Enables risk-adjusted prioritization of candidates based on mechanistic specificity for cognitive processes.
Implementation Considerations
- Requires expertise in rodent behavioral testing and olfactory-based task design.
- Dependence on apparatus for sample, delay, and task chambers with precise odor delivery.
- Needs cross-team standardization of reward preferences, retention interval titration, and decline option validation.
- Must account for individual variability in olfactory discrimination and digging behavior across rat strains.
- Limited to assessing metacognitive responding; does not measure non-memory-related motivational or attentional confounds without additional controls.
