Name: オペラ戦略シフトパラダイムを用いた認知の柔軟性に対するストレス効果の評価 (動画) | JoVE Journal
Uploaded: 2020-05-04T15:00:00.000+00:00
Duration: 7 min 26 s
Description: 学ぶ、オペラ戦略シフトパラダイムを用いた認知の柔軟性に対するストレス効果の評価法。Sprague Dawleyラットを使用し、神経科学と行動心理学の研究に応用可能です。

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著者たちは、ハンナ・ザモア、エミリー・サックス、ジョシュ・サールが、グラーフ研究所でパラダイムを変えるこのオペラ戦略を確立する手助けをしてくれたことに感謝したいと考えています。彼らはまた、分析のためのMATLABコードに彼の助けをしてくれたケビン・スナイダーに感謝したいと思います。

著者らは開示するものは何もない。

プロトコルは、認知機能に対するストレスの影響を測定する方法を示しています。具体的には、修正されたオペラ戦略シフトパラダイムは、認知の柔軟性(人間のウィスコンシンカードソーティングタスクに似ています)を測定するげっ歯類で使用されます1.認知の柔軟性は、環境の新しい条件に直面する認知処理戦略を適応させる能力を示し、それは正常な毎日の機能2のために重要です。認知の柔軟性に関する人間の研究は、主に脳イメージング11に限定されるため、動物におけるこのパラダイムの使用は、脳と認知に対するストレスの影響の理解を大幅に進める。
ストレスは認知機能40を損なう可能性があります。実際、これは、PTSDやMDD3、41などのストレス関連疾患の中で最も一般的な表現型の1つです。さらに、ストレス関連精神...

人間では、ストレスの多いライフイベントは、認知機能(すなわち、認知の柔軟性1)を損なう可能性があり、これは認知処理戦略を環境の新しい条件に直面するように適応する能力を意味する2。認知障害は、心的外傷後ストレス障害(PTSD)および大うつ病障害(MDD)3,4などの多くの精神疾患を引き起こし、悪化させる。これらの疾患は女性5、6、7、8の2倍の流行であるが、この格差の生物学的根拠は不明のままである。人間のエグゼクティブ機能の側面は、ウィスコンシンカードソーティングタスク、認知柔軟性のデモンストレーション2を使用して評価することができます。このタスクにおけるパフォーマンスは、PTSD9およびMDD10を有する患者において損なわれるが、この変化の神経基盤は脳イメージング11によってしか調べることができない。
ストレスが脳にどのような影響を与えるかを理解する上での進歩は、動物モデル、特にげっ歯類の使用を通じて行われてきた。認知の柔軟性はストレス関連疾患に影響を受けるので、げっ歯類を調べるのは非常に関連性の高い表現型です。現在までに、ほとんどのストレス神経生物学の文献は、代替認知柔軟性パラダイム(掘り出し作業とも呼ばれます)12、13、14、15を使用しています。このタスクは広範囲に検証されていますが、げっ歯類を訓練するには実験者によってより多くの時間と労力が必要です。適応し、ここで説明は、様々なストレスモデル17、18を使用して男性と女性のスプレイグドーレーラットの認知の柔軟性を評価するために確立された自動セットシフトプロトコル16です。この手順は、実験者による最小限の監視を必要とし、複数のラットを同時にテストすることができます。さらに、この自動化されたタスク19の他のバージョンとは異なり、このパラダイムの適応は3日間のトレーニングを必要とし、効率的なプログラムされたデータ分析を含みます。
ストレスが認知機能を増強するか、または損なうかは、ストレータの種類、強度、および持続時間、ならびに認知タスク20,21の学習または実行に関連するストレータのタイミングに依存する。したがって、プロトコルは、オペラントトレーニングの前後の両方のストレス手順を組み込んでいます。また、ストレス研究の代表的な結果を調べます。また、セットシフトの特定の側面の基礎となる脳領域は、2、16、22を確立されています。したがって、この報告書はまた、ストレスおよび戦略シフト手順の間または後に特定の脳領域を標的にして評価する方法を説明する。
認知の柔軟性の性差を直接調べる研究は限られています18,23. プロトコルは、1)実験的パラダイムに男性と女性の両方のラットを組み込む方法を説明し、その後2)自由にサイクリング女性の手順の前後にエストルースサイクルを追跡する。以前の研究では、オペラントトレーニング前のストレスは、ラット17の認知柔軟性における性特異的な欠陥につながる可能性があることを示している。特に、雌ラットはストレス後の認知の柔軟性に混乱を示し、一方、認知の柔軟性はストレス17後の雄ラットで改善する。興味深いことに、ヒトの性に偏った発生率を有するストレス関連精神疾患の主な特徴は、認知的柔軟性の不足である。これらの結果は、女性が男性よりもこのタイプの認知障害に対してより脆弱である可能性があることを示唆している。動物モデルにおけるこれらの技術の使用は、脳に対するストレスの影響と、それがヒトの精神疾患における認知を損なう方法に光を当てる。

<table><tbody><tr><td>3インチガラスピペット点眼器アマゾン</td><td></td><td>4306-30-012LC</td><td>膣洗浄用</td></tr><tr><td>アルコールワイプVWR</td><td></td><td>15648-990</td>ラット<td>間のシフトボックスセット内のトレイを洗浄するにはビ</td></tr><tr><td>オチン-SP共役AffiniPureロバアンチマウスlgG(H + L)、ウシ、チキン、ヤギ、モルモット、ハムスター、ウマ、ヒト、ウサギ、ヒツジ血清タンパク質ジャ</td><td>クソン免疫研究</td><td>715-065-150</td><td>他のすべてのDABプロトコル染色材料は標準的なバッファー/DABであり、ここでは指定されていません、これはメソッド論文</td></tr><tr><td>C-fosマウスモノクローナル一次抗体の主な焦点ではないため、ここでは指定されていません C-fosマウスモノクローナル一次抗体</td><td>AbCam</td><td>ab208942</td><td>シフト後の脳領域の神経活性化を染色するには</td></tr><tr><td>ダストレスフードペレット</td><td>バイオサーブ</td><td>F0021</td><td>セットシフトボックス用(報酬用ディスペンサー)</td></tr><tr><td>GraphPad プリズム</td><td></td><td></td><td>データ分析に使用</td></tr><tr><td>ライカ DM4 B 顕微鏡および関連するイメージングソフトウェア</td><td>ライカ</td><td></td><td>顕微鏡およびワークステーション用のさまざまな部品がたくさんあり、イメージング洗浄液および/またはcfos</td></tr><tr><td>MatLab</td><td></td><td></td><td>ソフトウェア; セットシフトデータの分析に役立つコード、ご要望に応じて利用可能。</td></tr><tr><td>Med-PCソフトウェアスイート</td><td>Med Associates</td><td>SOF-736</td>ソフトウェア<td>;オペラントチャンバーを操作するためのコードを使用</td></tr><tr><td>オペラントチャンバー</td><td>Med PC</td><td>MED-008-B2</td><td>チャンバーのセットアップとそれで動作するソフトウェアのための多くの異なる部品;我々はまた、要求に応じて利用可能なセットシフトのための別のコードを書きました。</td></tr><tr><td>ラット寝具</td><td>Envigo</td><td>T.7097</td><td></td></tr><tr><td>Rat Chow</td><td>Envigo</td><td>T.2014.15</td><td></td></tr><tr><td>拘束装置</td><td>ブリンマー大学</td><td>当店製</td><td>ストレスにさらされるため、ご要望に応じて仕様をご用意しています。</td></tr><tr><td>落書き3Dファブリックペイント</td><td></td><td>Amazon54139</td>膣<td>洗浄用</td></tr><tr><td>スプレイグドーリーラットエン</td><td>ビゴ</td><td></td><td>少なくともD65男性と女性</td></tr><tr><td>VWRスーパーフロストプラスマイクロスライド</td><td></td>VWR48311-703<td></td><td>膣洗浄および/または脳スライス/c-fosの染色用</td></tr></tbody></table>

オペラ戦略シフトパラダイムを用いた認知の柔軟性に対するストレス効果の評価

Assessment of Stress Effects on Cognitive Flexibility using an Operant Strategy Shifting Paradigm

ストレスは認知機能に影響を与えます。ストレスが認知機能を高めるか損なうかは、1)タイプ、強度、ストレータの持続時間を含むいくつかの要因に依存します。2)研究中の認知機能の種類;そして3)認知タスクの学習または実行に関連するストレータのタイミング。さらに、ストレスが認知機能に及ぼす影響の性差が広く文書化されている。ここでは、ストレスの変動が男性と女性のスプレイグ・ドーリーラットの認知柔軟性にどのような影響を与えるかを評価するための自動化されたオペラ戦略シフトパラダイムの適応です。具体的には、拘束ストレスは、ストレスが男女の認知能力にどのような影響を与えるかを調べるために、このオペラベースのタスクのトレーニングの前後に使用されます。この自動化されたパラダイムにおける各タスクに関連する特定の脳領域は、十分に確立されている(すなわち、内側前頭前野および眼窩前頭皮質)。これにより、パラダイムの完了時に、実験中の標的操作や、これらの領域の特定の遺伝子およびタンパク質の評価が可能になります。このパラダイムは、ストレスの後に発生するさまざまなタイプのパフォーマンスエラーを検出することを可能にし、それぞれが神経基質を定義しています。また、繰り返し拘束ストレスパラダイムの後の忍耐エラーにおける明確な性差も同定される。前臨床モデルでこれらの技術を使用すると、ストレスが脳にどのような影響を与え、心的外傷後ストレス障害(PTSD)や大うつ病性障害(MDD)などの精神疾患の認知を損なう可能性があります。

上記で概説した適応された自動化されたオペラ戦略シフトパラダイムは、繰り返し拘束ストレスが男性および女性のスプレイグ・ドーリーラットの認知に影響を与えるかどうかを判断するために使用された。代表的な行動データは、以下の 図2 に記載されています。要するに、制御と繰り返し抑制されたラットは、一連のタスクで構成されたこのオペラ戦略シフトテストを行いました:サイド差別、サイド反転、光差別。
各タスクの基準を判断する試行は 、図 2Aに示されています。通常、各タスクのパフォーマンスが向上し、基準に対する試行回数が減少します。これらのデータは、急性拘束に続いて、男性がストレスを受けていないよりも有意に少ない試験で側逆転タスクを完了したことを示し、男性を制御する。逆に、ストレスを受けた女性は、サイドリバースタスクを完了するためにかなり多くの試験を必要としました。これらの結果は、男性がストレスに続いて改善されたパフォーマンスを示したのに対し、女性はパフォーマンス障害を示したことを示...

ストレスの多い生命事象は認知機能を損ない、精神疾患のリスクを高める。このプロトコルは、男性と女性のスプレイグ・ドーリーラットのパラダイムをシフトする自動化されたオペラ戦略を使用して、ストレスが認知の柔軟性にどのような影響を与えるかを示しています。特定の行動の根底にある特定の脳領域について議論し、結果の翻訳関連性を探求する。

Stress affects cognitive function. Whether stress enhances or impairs cognitive function depends on several factors, including the 1) type, intensity, and ...

このプロトコルは、自動化されたオペラと戦略のシフトタスクを柔軟なストレスパラダイムと統合し、実験者がストレスが認知に与える影響を効率的に分析できるようにします。この手法の利点、または認知タスクの自動化によるその効率性、および他の多くのストレスパラダイムと組み合わせることができるための柔軟性。この方法は、ストレスと認知の相互作用についての洞察を提供します。また、薬物曝露が認知に及ぼす影響など、他の変数を評価するために拡張することもできる。視覚的なデモンストレーションにより、この手法の初心者は、被験者を走らせる前にオペラントチャンバーの機能を適切にテストして不具合を回避する方法を知っていることが保証されます。オペラントチャンバーは、行動トレーニングとテストに使用します。チャンバーに少なくとも2つの格納式レバーがあり、上に2つの刺激ライトがあることを確認してください。これらのタスクを強化するためのハウスライトとディスペンサー。レバーが中央の補強デリバリーエリアの両側にあり、各レバーの上に1つの刺激ライトがあることを確認してください。次に、ハウスライトを使用して、光刺激の検出を妨げることなくチャンバーを排除します。食物制限ラットの補強には、ほこりのない食品ペレットを使用してください。ペレットにショ糖や脂肪が多く含まれていないことを確認し、刺激の提示、レバー操作、およびチャンバーを操作できるソフトウェアでデータ収集を制御します。各オペラントボックスの底部トレイに新鮮な寝具を入れて、廃棄物を収集します。各セッションの後、各トレイを捨て、アルコールワイプできれいにし、新しい寝具を追加してから、新しい動物をチャンバーに入れます。オペラント戦略シフトパラダイムに関するトレーニングの前、最中、または後にストレス手順を実行するかどうかを決定し、オペラントトレーニングに関して毎日同時にストレス手順を実行します。コロニールームでも戦略シフトパラダイムルームでもない別室で、ネズミをほうきスタイルの透明な拘束チューブに入れ、開口部を密閉します。手足を挟んだり、尻尾を挟んだりしないように注意しながら、被験者のストレス手順をずらすと、利用可能なオペラントチャンバーの数によって異なります。ラットをチャンバーに入れる前に、ディスペンサーに十分な食物ペレットがあり、オペラントボックスが適切に機能していることを確認してください。.これを行うには、空のチャンバーでプログラムをロードして開始し、正しいレバーがレバーを押すたびに1つの報酬が得られることを手動でテストします。初日のトレーニングのためにラットを箱に入れる前に、各チャンバー内でトレーニング手順をロードするときに指定された正しいレバーに1つのフードペレット報酬を手動で設定します。固定比率のスケジュールを使用してラットを訓練し、正しいレバーを押すたびに1回の補強が報われるようにします。被験者や実験条件全体で1日あたり正しいレバーを釣り合わせます。ラットが基準に達するまでレバーを押すのを50回(通常は30〜45分かかります)で押します。翌日、同じプログラムを使用して、反対側のレバーを正しいレバーとして指定して、ラットに反対側のレバーでこのタスクを実行させます。試験日には、ストレス手順に従ってラットをオペラントチャンバーに置き、側面弁別、側反転、および光弁別タスクで連続してテストします。ライト識別タスクが、正しいレバーの上のライトのみを照らすことを確認します。側面識別タスクでは、トレーニングの3日目から決定された最も好ましくない側のレバーを押したラットに報酬を与えます。軽い合図に関係なく、正しいレバーを8回連続して押すとタスクが終了します。側面反転試験では、側面識別プログラムを再度使用しますが、反対側のレバーを正しいレバーとして指定します。ラットは、光の合図に関係なく、このレバーを押すことで報酬を得る必要があります。タスクを終了するには、レバーを8回連続して押す必要があります。光の識別タスクを実行するには、上に照らされたライトでレバーを押したラットに報酬を与えます。繰り返しになりますが、各オペラントテストは、正しいレバーを8回連続して押すと完了します。この適応された自動オペラント戦略シフトパラダイムを使用して、反復的な拘束ストレスが雄と雌のSprague Dawleyラットの認知に影響を与えるかどうかを決定しました。試行回数や基準数が減ったほど、各タスクのパフォーマンスが向上することが示されました。急性拘束後、男性はストレスを受けていない対照男性よりも有意に少ない試行でサイドリバースタスクを完了しました。逆に、ストレスを感じた女性は、タスクを完了するためにより多くの試行を必要としました。各注意タスクで発生したエラーの総数は、基準までの試行回数と一致してここに示されています。ストレスを受けたオスは、サイドリバーサルタスクでコントロールオスよりもエラーが有意に少なかった。一方、ストレスを感じている女性はより多くの間違いを犯しました。さらに、軽い識別課題では、女性の方がミスがかなり多かった。一部のデータでは、これらのデータは、ストレスを繰り返すと男性の認知能力が向上するが、女性の認知能力が損なわれることを示唆しています。総エラーは、さらに永続性エラーまたは回帰エラーに分類されました。ストレスを受けたオスは、対照群のオスよりもサイドリバースタスクでの固執的なエラーが少なかった。一方、ストレスを感じた女性は、対照の女性よりも、側反転と軽い識別の両方の課題で、より多くの固執的なエラーを犯しました。サイドリバーサル課題の根底にある脳領域を調べて、神経活動に同様の性差が見られるかどうかを調べました。ストレスは、対照群と比較して、男性の眼窩前頭皮質におけるニューロンの活性化に有意な増加を誘発した。しかし、女性では逆のことが観察されました。このプロトコルを試みるときは、どの主題が戦略シフトパラダイムのどのタスクにあるかに注意してください。そのタスクが終了したら、正しい設定で次のタスクに移動することを手動で確認します。この手順に加えて、実験者は拘束の影響に関する他の行動研究を行ったり、灌流や免疫組織化学技術に直接進んで、戦略のシフトにどの脳領域が重要であったかを特定したりできます。この手法により、パラダイムの効率とスループットを向上させるだけでなく、被験者が行うエラーのタイプを、永続性エラー、回帰エラー、ランダムエラーに区別することができます。

assessment-stress-effects-on-cognitive-flexibility-using-an-operant

Research

JoVE Journal

Behavior

行動

このプロトコルの目的は、マウスにおける前頭前野媒介認知の柔軟性を評価するためにタスク（AST）をシフト注目セットとして行動アッセイを実施することである。...

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オペラ戦略シフトパラダイムを用いた認知の柔軟性に対するストレス効果の評価

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