여러인지 기능을 테스트 및 설치류에의 연결 활동을 녹음하기위한 완전 자동화된 고도 다목적 시스템

이 절차의 전반적인 목표는 여러 뇌 기능을 조사할 수 있는 일련의 작업을 수행하도록 쥐를 훈련시키는 것입니다. 이것은 먼저 쥐를 행동 챔버에 적응시킴으로써 달성됩니다. 두 번째 단계는 쥐가 레버를 눌러 보상으로 음식 알갱이를 얻도록 훈련시키는 것입니다.

다음으로, 쥐는 코 찌르기 구멍에 머리를 찔러 숨겨진 레버를 드러내도록 훈련합니다. 마지막 단계는 쥐가 감각 신호를 인식하도록 훈련시킨 다음 대기열에 표시된 올바른 레버를 누르는 것입니다. 궁극적으로 쥐는 보상을 얻기 위해 목표로하는 작업의 전체 순서를 학습합니다.

우리는 올바른 행동 테스트 및 신경 활동 기록을 위한 완전 자동화된 시스템을 개발했습니다. 이 시스템을 사용하여 여러 뇌 기능을 조사할 수 있습니다. 이 시스템의 독특한 미래는 청각 작업 교육에 이상적인 음향적으로 투명한 챔버를 고객이 제작하는 것입니다.

이 시스템의 또 다른 특징은 다양한 작동 장치를 쉽게 추가할 수 있어 시스템을 매우 다재다능하게 만들어 다양한 청각, 시각 및 시청각 행동 작업을 구현할 수 있다는 것입니다. 이 시스템은 이중벽 방음실, 다중 채널 전기 생리학 기록 시스템 및 완전 자동화된 행동 테스트 시스템의 세 가지 주요 구성 요소로 구성됩니다. 맞춤형으로 디자인된 챔버 내 오페라가 방음실 내부에 있습니다.

챔버는 음향적으로 투명한 3개의 벽과 1개의 모듈식 조작 패널로 구성되어 동작을 모니터링하고 기록합니다. 비디오 카메라는 챔버의 오페라 위에 장착됩니다. 인터페이스 박스는 챔버와 컴퓨터 사이에서 신호를 주고받습니다.

청각적 신호는 보정된 프로그래밍 가능한 오디오 생성기에 의해 생성되며 시각적 신호를 위해 조작 패널에 있는 3개의 스피커, 자극 조명 및 중간 및 측면 패널에 있는 2개의 삼중 자극 디스플레이를 통해 전달됩니다. 3가지 색상의 LED 조명이 있는 노즈 포크 장치는 중간 패널 하단에 장착됩니다. 노즈 포크 유닛 내에 설치된 적외선 감지기는 코를 찌르고 유지하는 것을 기록합니다.

기간 2개의 탈착식 개폐식 응답 레버가 작동의 각 측면에 장착됩니다. 패널 보상은 펠릿 용기에 음식을 떨어뜨리는 두 개의 펠릿 디스펜서에 의해 제공됩니다. 4쌍의 적외선 빔이 챔버 바닥에 배치되어 동물의 위치를 표시하고 동물의 위치에 따라 장치를 제어합니다.

마지막으로, 헤드 스테이지의 케이블은 뉴런 활동을 기록하기 위해 정류자에 연결됩니다. 실험 프로토콜은 Med PC four 소프트웨어 플랫폼 내에서 생성된 프로그램을 통해 완전히 자동화됩니다. 동작 데이터는 저장되고 Microsoft Excel 파일로 변환된 다음 MATLAB으로 가져와서 분석됩니다.

훈련하기 전에 동물의 체중이 기준치의 90%가 될 때까지 음식 섭취를 제한하십시오. 챔버가 적응할 수 있도록 준비하려면 레버를 집어넣고 고무 마개로 코 찌르기 구멍을 막고 각 펠릿에 약 20개의 음식 펠릿을 넣습니다. 이제 수용체는 순진한 동물을 격리실에 넣어 적응시킵니다.

쥐는 곧 음식 컵을 탐색하고 펠릿을 먹기 시작할 것입니다. 두 음식 컵이 모두 비어 있으면 소프트웨어를 사용하여 각 트레이에 단일 펠릿을 분배합니다. 그렇게 함으로써 쥐는 음식을 컵과 연관시키는 법을 배우게 됩니다.

각 음식 컵에 펠릿을 무작위로 분배하여 쥐가 챔버의 양쪽으로 이동하도록 합니다. 일반적으로 한 세션이면 푸드 컵 협회를 설립하기에 충분합니다 새 세션에서는 두 레버를 챔버 안으로 확장하고 푸드 컵을 비워 둡니다. 다음으로 순응한 쥐를 방에 넣습니다.

동물이 레버 근처에 들어가면 펠릿을 분배하십시오. 또한 쥐가 지렛대에 관심을 보일 때 냄새를 맡거나, 만지거나, 기어오르는 것과 같은 보상을 제공하십시오. 실수로 레버를 밀었을 때도 보상이 주어집니다.

레버를 밀도록 장려하고 두 레버를 모두 탐색하도록 하려면 동물이 한계에 도달했을 때 제한된 횟수만큼 각 레버를 연속으로 밀도록 하고 레버를 집어넣습니다. 두 레버를 모두 확장하여 절차를 반복합니다. 레버를 누를 때마다 레버가 후퇴할 때까지 한계를 점차적으로 줄이십시오.

일반적으로 1-2개의 세션으로 레버를 설정하기에 충분합니다. 푸시 푸드 보상 협회. 새 세션에서 레버를 집어넣습니다.

코 찌르기 구멍에서 고무 마개를 제거하고 코에 여러 개의 음식 알갱이를 놓습니다. 찌르는 장치. 동물을 방으로 다시 들여오고 두 레버 중 하나를 무작위로 뻗습니다.

쥐가 음식 알갱이의 코 찌르기 구멍 냄새를 맡고 확장된 레버를 보면 쥐는 다가가 레버를 밀어 음식 알갱이를 얻습니다. 를 누르고 보상이 분배된 후 레버를 집어넣어 쥐가 코 찌르기 장치를 탐색하도록 장려합니다. 쥐가 작업 순서, 코, 찌르기, 레버, 푸시 보상을 배우는 데 일반적으로 30분 세션이 걸립니다.

또 다른 새로운 세션에서는 동물을 방에 넣고 Q 훈련을 시작합니다. 동물이 코 찌르기 이벤트를 수행한 후 뚜렷한 청각 신호를 재생합니다. 오른쪽 및 왼쪽 레버를 모두 확장합니다.

각 청각 신호 발표 후, 청각 신호로 표시된 레버를 밀 때만 쥐에게 보상하며, 동물은 점차적으로 특정 청각 신호를 연결하는 방법을 배웁니다. 레버 1개로. 이제 동물은 의도한 전체 훈련 순서, 코, 찌르기, 신호, 레버, 밀기, 보상 또는 보상 없음 등을 수행할 수 있어야 합니다.

쥐가 일관된 성능 수준에 도달할 때까지 새로 학습한 작업을 연습하도록 합니다. 세션은 30분으로 제한됩니다. 이 시스템은 쥐의 빈도 구별 임계값을 검사하는 두 가지 대안 선택 피치 판별 작업을 수행하는 데 사용할 수 있습니다.

청각 신호로 표시된 올바른 레버를 빠르게 누르도록 쥐를 훈련시킨 후 청각 학습 곡선을 얻습니다. 각 컬러 라인은 개별 동물의 구별 빈도 변화를 나타냅니다. 어두운 선은 평균 학습 곡선을 나타냅니다.

평균적으로 75%의 적중률을 달성하는 데 약 7회의 훈련이 필요했습니다. 표준. 이 작업에서 동물의 행동은 청각 대기열의 시작에 대한 상대적인 반응 시간, 재판 간 간격 및 수행의 시간적 역학을 포함한 여러 측정으로 정량적으로 특성화할 수도 있습니다. 이 시스템을 사용하여 여러 인지 뇌 기능도 조사할 수 있습니다.

위쪽 캡션은 한 번의 시도 순서대로 각 작업을 설명합니다. 하단 캡션은 전기생리학과 결합할 때 연구할 수 있는 인지 행동 기능을 나타냅니다. 인지 행동 기능의 신경 기초를 기록하는 것도 연구할 수 있습니다.

이 플롯은 두 가지 대안 선택 피치 구별 작업을 수행하는 쥐의 핵 공간 sus에 기록된 뉴런을 보여줍니다. 이 플롯은 복부 분절 영역에 기록된 뉴런을 보여주지만, 이 절차를 시도할 때 쥐와 그들의 행동 특성, 인지 능력, 훈련 절차 및 매개변수는 최상의 훈련 결과를 위해 개별화되어야 합니다. 우리는 주로 연구 감사 시스템을 위해 이 시스템을 개발했지만 시각 시스템과 동기 부여, 주의, 환자 및 보상과 같은 여러 인지 뇌 기능을 연구하기 위해 다른 연구에서 쉽게 적용할 수 있습니다.