Een abonnement op JoVE is vereist om deze inhoud te bekijken. Log in of start vandaag met uw gratis proefperiode.

Methodenartikel

De knaagdieren Psychomotorische Waakzaamheid Test (rPVT): Een methode voor het beoordelen van Neurobehavioral bij ratten en muizen

12K weergaven

⸱

DOI:

10.3791/54629

⸱

29 december 2016

 ,  , 
1Division of Behavioral Biology, Department of Psychiatry and Behavioral Sciences, The Johns Hopkins University School of Medicine, 2Applied Behavior Biology Unit, Institutes for Behavior Resources

In dit artikel

Samenvatting

Een rat versie van het menselijk Psychomotorische Waakzaamheid Test (PVT) wordt beschreven dat de aspecten van de aandacht vergelijkbaar met die gemeten met de menselijke PVT, met inbegrip van aspecten van de menselijke waakzaamheid zoals nauwkeurigheid prestaties, snelheid van de motor, voorbarig reageren, en vervalt in de aandacht meet.

Samenvatting

De menselijke Psychomotorische waakzaamheid Test (PVT) is een veel gebruikte werkwijze voor het meten van veranderingen in vermoeidheid en volgehouden aandacht. Het onderhavige artikel beschrijft een knaagdier versie van de PVT aangeduid als de "rPVT" -dat meet vergelijkbare aspecten van de aandacht (dat wil zeggen, nauwkeurigheid prestaties, snelheid van de motor, voorbarig reageren, en vervalt in aandacht). De gegevens worden gepresenteerd dat zowel de korte als de lange termijn nut van het rPVT demonstreren indien toegepast met laboratoriumratten. Ratten gemakkelijk leren de rPVT, en het leren van de fundamentele procedure uit te voeren duurt minder dan twee weken van de opleiding. Eenmaal verworven, rat optredens in de rPVT vertonen een hoge mate van overeenkomst met dezelfde prestatie-indicatoren in het menselijk PVT, met inbegrip van overeenkomsten in, vervalt in de aandacht, reactietijden, waakzaamheid verlaagt tegenover sessie tijd (dat wil zeggen, de menselijke 'time-on- task "effecten), en de respons-stimulus interval (RSI) effect beschreven voor de mens. Dus de rPVT kan een zeer waardevol instrument voor de beoordeling van de effecten van een groot aantal variabelen op volgehouden aandacht vrij gelijkaardig aan de menselijke PVT optredens, en kan dus nuttig zijn voor de ontwikkeling van nieuwe behandelingen voor neurogedragsontwikkeling disfuncties zijn.

Inleiding

De menselijke psychomotorische waakzaamheid proef (PVT) is een veel gebruikte en goed gevalideerde meetgereedschap waakzaamheid en voortdurende aandacht in mensen en oorspronkelijk ontwikkeld door Dinges et al. 1-3 voor de beoordeling van de stabiliteit in reactietijden en aandacht (bijvoorbeeld fouten vlak door vroegtijdige reacties en vervalt in aandacht), zowel in sessies als geheel en in de tijd in afzonderlijke sessies. Over de jaren is de menselijke PVT gewijzigd en aangepast 4-11 temporele veranderingen in verschillende aspecten verder volgen, en is aangetoond gevoelig voor slaapgebrek en vermoeidheid te zijn, en wordt beïnvloed door drugsgebruik en leeftijd van de patiënten 12 , 13. De PVT is een schijnbaar eenvoudige procedure waarbij een patiënt wordt kort een scherm als na 2 een stimulus (kenmerkend een aantal LED-display) verschijnt willekeurig in de tijd, meestal - 10 s. In de menselijke versie wordt de nummerweergave hoger is ms en gestopt wanneer tHij scherm wordt aangeraakt, hetgeen wijst op het onderwerp reactietijd (RT). Afname van waakzaamheid zijn aangeduid met 1) vertraagde reactietijden, 2) een verhoging van vervalt (genaamd "onjuiste nalatigheid" in de menselijke literatuur en meestal gedefinieerd als RTs die> 500 ms lang) zijn, en 3) een verhoging van premature reageert (aangeduid als "fouten van de commissie" of "valse start" in het menselijk literatuur). Andere maatregelen kunnen ook worden verkregen met de PVT voor de behandeling van variabelen zoals geslacht en leeftijd verschillen; een herziening van deze maatregelen, zie Basner en Dinges 4. Ten slotte heeft de PVT toegepast in de algemene ruimte van de menselijke risicobeoordeling, en is met succes gebruikt in het kader van een breed scala van operationele gebieden die het leger, de luchtvaart en de spoorwegindustrie, first responders, en extreme omgevingen zoals NASA Extreme Milieu missies omvatten Operations (NEEMO), de internationale Mars500 Project 14, en op de internationale Space Station (ISS). Op het ISS, is de PVT de "Reaction Self-Test" genoemd en wordt gebruikt om astronauten met geïndividualiseerde-vermoeidheidsgerelateerde feedback te geven (bijvoorbeeld veranderingen in de RT's of vervalt in aandacht).

De menselijke PVT is in gebruik voor decennia, net als knaagdieren versies van eenvoudige reactietijd taken (die enigszins vergelijkbaar zijn). Het is pas onlangs echter dat een rechtstreekse knaagdier tegenhanger van de menselijke PVT is gerapporteerd in de literatuur. Christie en collega's beschreven een versie van het menselijke PVT voor ratten en gerapporteerde afname van waakzaamheid na slaaptekort 15,16. Aanvullende recente studies hebben gemeld versies van de rPVT 17-19. Deze rapporten hebben beschreven veranderingen in volgehouden aandacht na verscheidene slaaptekort technieken; evenwel zijn de gegevens van deze studies ook hoge concentraties van premature reageert (bijvoorbeeld in sommige gevallen meer dan 40% van het totale aantal Responses); zulke optredens zijn heel anders dan alle PVT optredens met de mens. Een dergelijk groot verschil in knaagdier versus humane voorstellingen zijn waarschijnlijk het gevolg van verschillen in de specifieke parameters die in de menselijke vs. knaagdier versies van de PVT; bijvoorbeeld de Christie et al. studie gebruik gemaakt van een willekeurig wisselend 3-7 s foreperiod, terwijl een mens PVT normaal gebruik van een 2-10 s foreperiod (hoewel zie Basner et al 5 voor een 3-minuten-versie van het menselijk PVT dat een 1 gebruikt -. 4 s foreperiod) . Het gebruik van relatief korte foreperiod waarden leidt vaak tot dieren "timing" hun antwoorden, en dus kan bevorderen, via toevallige versterking hoger aantal premature responsen, zoals gerapporteerd in de huidige knaagdieren rPVT studies.

De versie van de hier beschreven rPVT is gebaseerd op eerder gepubliceerde artikel 20, en een gedetailleerde beschrijving van de technieken en procedures betrokken. Het verschiltvan eerder gepubliceerde versie van de rPVT op de volgende punten: 1) ratten werden getraind met variabele foreperiod waarden van 3-10 s, en 2) ratten snel reageren, aangezien slechts antwoorden binnen een korte reactietijd venster (ook aangeduid als een "beperkte hold ") volgende stimulus onset werden versterkt (1,5 s in de huidige studie, 3,0 s in de vorige gepubliceerde versies van de rPVT). Met deze wijzigingen alsmede korte onderbrekingen voor onjuiste reageren, geleid tot een grotere mate van controle stimulus, zoals blijkt uit sterke verbeteringen in nauwkeurigheid en verlaagde voortijdig reageren. Het voorliggende rapport beschrijft ook voorspelbare veranderingen in de prestaties variabelen (bv, vervalt in de aandacht, RT's), die parallel aan die bij de mens bij de behandeling van waakzaamheid verlaagt 21, en bij het onderzoek van andere prestaties maatregelen, waaronder de mens "tijd op de taak" effect en het response- stimulusinterval (RSI) effect dat is waargenomen in de humane PVT 22.

De definitieve versie van de hier beschreven rPVT begint door te draaien op een huis licht (zie figuur 1). Na een variabele interval (foreperiod) van 3-10 s verstreken, is de neus-poke sleutel verlicht maximaal 1,5 s. (Om een ​​gelijkmatige verdeling van foreperiods duur te verzekeren, worden waarden willekeurig gegenereerd zonder vervanging uit een lijst van 36 mogelijke waarden die variëren van 3 tot 10 s, in stappen van 200 ms.) Verlichting van de nosepoke sleutel het signaal voor een dier reageren en een reactie die optreedt tussen 150 tot 1500 ms na het aanzetten van licht wordt versterkt met een 45-mg pellet. Na een versterkte reactie, zowel de neus-poke key licht en het huis licht zijn uitgeschakeld en een 1 s inter-proces interval (ITI; huis licht uit) volgt. Neus-pokes op vóór het begin van licht te produceren een 8 s timeout (TO) uit de experimentele risico's die wordt gesignaleerd door het blussen van het huis licht. Als er geen reactie plaatsvinden binnen de 1,5 s resPonse raam, zowel de nosepoke licht en huis licht zijn uitgeschakeld, en een 1 s ITI volgt. De volgende geplande foreperiod waarde voor de volgende proef begint, nadat de 1 s ITI of 8 s TO, afhankelijk van wat zich tijdens de voorafgaande proef. Sessies worden dagelijks uitgevoerd (5 dagen / week), gewoonlijk bestaan ​​uit ongeveer 200 beproevingen en sluit na 30 min. Dit resulteert met elke proef met een duur van ongeveer 7,5 s, gemiddeld.

Vormgeven stabiele basislijn prestaties op de rPVT wordt bereikt door 1) aanvankelijk het aanpassen van een rat te eten pellets te nemen uit het voedsel lade in de kamer, 2) met de hand vormgeven van een rat om te reageren op een neus poke-toets door het versterken van opeenvolgende benaderingen naar de finale neus poke respons, en 3) het uitvoeren van dagelijkse sessies waar de parameters van de rPVT procedure (dwz foreperiod, ITI, TO, en key-verlichting keer) worden geleidelijk aangepast over een sessie, afhankelijk van hoe goed elke rat presteert tijdens elke sessie (hierna in detail beschreven).

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Protocol

Laboratory Animal Care was volgens Public Health Service (PHS) Beleid inzake de Humane zorg en het gebruik van proefdieren. Alle procedures werden uitgevoerd in strikte overeenstemming met de aanbevelingen in de Gids voor de Zorg en gebruik van proefdieren van de National Institutes of Health uitgevoerd. De Institutional Animal Care en gebruik Comite van de Johns Hopkins University keurde het protocol en alle procedures. Johns Hopkins onderhoudt ook de erkenning van hun programma door de Vereniging voor de evaluatie en accreditatie van Laboratory Animal Care (AAALAC).

1. Dieren

  1. Gebruik volwassen mannelijke Long Evans ratten (ongeveer 10 - 12 weken oud bij het begin van gedragstraining), hoewel andere stammen zijn geschikt, waaronder inteelt ratten.
  2. Bij aankomst in de kolonie, behoeft huis ratten afzonderlijk in kooien goedgekeurd en kamers, vanwege de voedselrestrictie hieronder beschreven. Acclimatiseren dieren naar de woonsituatie en het hanteren van een aantal days vóór het begin van het voedsel beperking procedure (ongeveer 7 dagen).
  3. Zorg voor rat chow ad libitum voor 1-2 weken, zodat ratten naar een "free-feeding" gewicht te bereiken. Eenmaal op dit gewicht, beperken voedseltoegang gewichten ratten verminderen gedurende 1-2 weken, tot 85 - 90% van de vrije feeding gewicht. Handhaaf dieren bij 85-90% van hun vrije geeft gewichten tijdens gedragstraining en testen. Begin met 15-18 gram voedsel per dag en past dit bedrag op basis van het al dan niet met een snelheid handhaaft haar streefgewicht.
    LET OP: Food beperking vereist normaal gesproken goedkeuring van iemands institutionele ACUC of andere regelgevende instantie voor het begin van de beperking.
  4. Weeg dieren dagelijks en registreer het gewicht van het gewicht platen. Zorgen weging wordt uitgevoerd op hetzelfde moment en op dezelfde schaal elke dag voor het begin van elke gedragstraining of voeding.
    OPMERKING: Alleen start vooropleiding (zie hieronder), wanneer de dierenbereikte hun doel gewichten. Deze praktijk zorgt voor onmiddellijke correcties om voedsel bedragen voor dieren die ofwel onder of boven hun doel gewichten. Het biedt ook een werkwijze om te bepalen of ratten handhaven gewichten in 24-uur intervallen. Vermijd ook een gewicht van ratten op verschillende tijdstippen van de dag; het zal leiden tot dramatische verschillen in gewicht, verkeerde voeding en slechte gedrags-optredens.
  5. Bieden vers water kunnen in de kooi door het gebruik van glas of plastic flessen met rubberstop tops en sipper buizen.
  6. Wanneer sessies niet worden uitgevoerd (bijvoorbeeld, weekends, feestdagen), voeden de ratten hun normale toewijzing van de rat chow om gewicht stabiel te houden. Weeg ratten te bepalen of meer voedsel nodig is om gewicht te blijven in deze tijden.

2. Apparatuur en Software

  1. Gebruik standaard modulaire operante kamers uitgerust met een neus poke-toets, een huis licht, en een pellet dispenser (dat wil zeggen, feeder).
  2. Plaats de modulaire neus poke-toets aan weerszijden van het centraal gelegen pellet dispenser; zorgen dat deze plaatsing consequent andere operante kamers en in studies blijft. Hier, de neus poke sleutel is aan de linkerkant van de pellet dispenser.
  3. Plaats de modulaire huis licht hoog op de achterwand van de kamer, zodat het niet interfereert met andere gedragingen.
  4. Gebruik rat eten pellets (bijvoorbeeld Noyes 45 mg pellets of dergelijke) voor de wapening. De feeder-model bepaalt voedsel pellet grootte, maar de meeste rat feeders te gebruiken 45-mg food pellets (muis feeders gebruiken meestal 20 mg voedsel pellets). Gebruik standaard chow pellets, maar ook andere pellets kunnen worden gekocht (bijvoorbeeld sucrose) voor verschillende experimentele manipulaties.
  5. Controle stimulus presentaties, neus poke reactie inputs, versterking levering, en het verzamelen van gegevens via een interface verbonden met een computer. Neem contact op met de auteurs voor specifieke informatie met betrekking tot gedrags-programma's geschreven meteen programmeertaal specifiek ontworpen voor gedragsverandering testen (zie tabel van materialen en reagentia).
    LET OP: Het is belangrijk om onafhankelijke en afhankelijke variabelen op een trial-by-proef, met inbegrip van dieren 'reactie types (bv juiste antwoorden, voorbarige reacties, mist), de respons latency, en het aantal studies gepresenteerd op te nemen. Bij verschillende stammen, geslachten of soorten, kunnen deze variabelen gemakkelijk worden gewijzigd training maximaliseren bijna elk type knaagdieren.

3. vooropleiding

  1. Wijs elk dier een operant kamer waar het elke dag worden getest, en op ongeveer hetzelfde tijdstip, gedurende het experiment.
  2. Weeg de rat en plaats deze in zijn specifieke operante kamer met voedsel pellets in de pellet dispenser. Place 10-20 voedsel pellets in het bakje voor de rat te eten.
  3. Voor de vooropleiding, stelt u de volgende parameters te lage, vaste waarden:foreperiod value = 2 s, timeout value = 2 s, beperkte hold = 10 s.
  4. Start de computer programma om de presentatie van het huis licht, nosepoke toetsverlichting, en automatische levering voedsel pellet te controleren.
    Opmerking: Het beste is om de gedrags programma op een niveau waarmee frequente geraamte voor de meeste reacties door het dier, zodat de bemoeien toets verlicht een relatief lange tijdsduur (bv, 10 s) . Dit vergroot de kans dat de rat de sleutel zal steken terwijl deze brandt, waardoor de levering van een voedingsmiddel reinforcer door het computerprogramma.
  5. Zodra de rat eindigt het voedsel pellets, start het proces vormgeven door het versterken van de rat als het het voedsel houder of de neus poke-toets benadert. Hier handmatig elke rat, waardoor een experimentator kijkt gedrag van de rat (door het verlaten van de geluiddempende kast deuren geopend) en levert pellets uit de feeder sizezo snel mogelijk na de rat geeft het gewenste gedrag. Leveren pellets van een knop op het voeder zelf, door een handbediende schakelaar die is aangesloten op de aanvoer of via de software gebruikt om de gedrags onvoorziene regelen door op de betreffende uitgang van de interface.
  6. Volgens de methode van het vormen van opeenvolgende benaderingen, te eten bekrachtiger voor gedragsveranderingen die achtereenvolgende benaderingen om de uiteindelijk gewenste gedrag 23 zijn. Bijvoorbeeld, zodra de rat betrouwbaar binnenhalen voedsel pellets uit het voer-opvanggedeelte, start versterkende enige beweging naar of rond de neus zak sleutel en niet meer versterking zal gaan voer-opvanggedeelte. Hier, vorm ratten naar links na ophalen voedselpellet, aangezien de bemoeien toets bevindt zich links van het voer-opvanggedeelte in de operante kamers.
    OPMERKING: Hoewel de onderzoeker is het leveren van voedsel bekrachtigers tijdens het begin van pretraining, het computerprogramma loopt nog steeds en het regelen van het huis licht, nosepoke toets en feeder. Als een rat steekt de sleutel, zal het computerprogramma automatisch versterken. -Experimentator versterkte gedragingen zijn alleen degenen leidt de rat naar de verlichte toets porren, zoals snuiven de toets of er omheen, het verplaatsen van de kop in de buurt van de toets of naar toe, enz.
  7. Bepaal de hoeveelheid voedsel die tijdens de vooropleiding sessie door het tellen van het aantal pellets handmatig geleverd plus eventuele pellets automatisch door de computer software geleverd (dwz pellets bezorgd omdat de rat prikte de verlichte toets). Vermenigvuldig dit getal met 0,045 g om te bepalen totale voedselketen verdiend (bijvoorbeeld 30 pellets x 0,045 g = 1,35 g).
  8. Verwijder de rat en plaats het terug in zijn kooi. Aftrekken, met de hand, de hoeveelheid voedsel verdiende (zie 3.7) in de gedrags-sessie uit de rat dagelijks voedsel toewijzing. Voer de rest van het voedsel toewijzing aan de rat nade gedrags-training. Voeden met een minimum van 30 minuten na het sluiten van de gedrags-sessie onmiddellijk na-productieve sessies voorkomen kooi voedsel versterking.
  9. Reinig de operante kamer dagelijks met een zachte ontsmettingsmiddel (bijvoorbeeld zeep en water). Gebruik 70% EtOH spaarzaam, gezien het feit dat zij de operante kamers kunnen beschadigen. Controleer de neus poke sleutel dagelijks in om goede conditie en schoon te houden met een desinfecterend middel als dat nodig is, aangezien een sleutel die steekt of wordt opgesloten in de plaats zullen de prestaties van een dier te verstoren als ze niet snel gerepareerd.
  10. Vorm elke rat op deze wijze totdat de rat stoot 40-50 correct-computer versterkt (niet met de hand of met experimentator gewapend) reacties op de verlichte toets haalt elk voedsel pellet, en keert terug naar en steekt de neus poke-toets zonder verdere vormgeving. Gewoonlijk ratten hebben ongeveer 2-3 30-minuten sessies deze criteria bereikt (zie figuur 2).
    NOTITIE:Handmatige levering van voedsel pellets is niet nodig nadat de rat is betrouwbaar porren de sleutel en het ontvangen van voedsel versterking van het computerprogramma opgeleverd.

4. rPVT Training

  1. Eenmaal gevormd, start de rat op een vaste, relatief kort foreperiod interval en om waarde (bijvoorbeeld 2 s) op de volgende 30-min-sessie totdat de rat 8 van de 10 correcte proeven voltooid. Voor elk van deze proeven bij de training, verlichten de bemoeien sleutel voor een periode lang genoeg voor een rat beantwoord maken. Hier houden de sleutel verlicht 9 seconden; deze reactie venster wordt ook wel de beperkte greep (LH).
  2. Gebruik een relatief korte time-out (TO, bijvoorbeeld, 2 s) als een straf voor voorbarige reacties, of door te reageren voorafgaand aan de verlichting van de neus poke-toets. Tijdens de TO, ratten hebben geen gelegenheid om voedsel te verdienen. Hier, het OM en de foreperiod waarde zijn dezelfde duur tijdens deze trainingen en veranderingen in hetzelfde tempo.
  3. Zodra de rat 8 van de 10 correct proeven voltooid, verhoging van de foreperiod en TO met 0,1 s (dat wil zeggen, tot 2,1), terwijl het verkorten van de LH met 0,1 s (dat wil zeggen, tot 8,9). Het beste is om een ​​computerprogramma dat automatisch deze aanpassingen kunnen maken tijdens een sessie te gebruiken.
    LET OP: Bij het trainen van muizen op de rPVT, een langere ITI in dienst is sinds muizen meer tijd om voedsel pellets consumeren vereisen. Hier, gebruik dan een 30 s ITI voor de opleiding en het testen van mannelijke C57BL / 6J. Bovendien, aangezien een muis ~ 20 g kan wegen, zal aanzienlijk minder pellets verbruikt tijdens een sessie. Daarom verkorten een typische sessie van het hebben van het einde toen een maximum van 50 pellets worden verdiend; het criterium voor het verhogen van de foreperiod en TO wordt ook veranderd te zijn 4 van de 5 juiste processen voor het verhogen van de foreperiod en TO met 0,1 s.
  4. Zodra de 30 min sessie voorbij is, nemen de laatste foreperiod de rat bereikt tijdens de training (bijvoorbeeld 4,2 s), zowel in alspreadsheet of met de hand op een data sheet, en de hoeveelheid voedsel verdiend, die wordt berekend door het aantal juiste trials keer vermenigvuldigen 0,045 g (bijvoorbeeld 100 correcte trials x 0,045 g = 4,5 g). Trek dit voedsel bedrag uit de dagelijkse toewijzing van de rat en voed de rat de overgebleven voedsel in de kooi.
    OPMERKING: De dagelijkse data bestanden op te nemen de laatste foreperiod bereikt door elke rat. De berekening van de hoeveelheid voedsel verdiend in de vergadering vast kan automatisch worden uitgevoerd door het computerprogramma of met de hand met de bovenstaande formule. Eten verdiend wordt afgetrokken met de hand uit elke rat is de dagelijkse voeding toewijzing.
  5. Op de volgende dag, beginnen de 30 min trainingssessie met foreperiod die 300 ms lager dan de waarde van de rat eindigde in de vorige sessie. Als bijvoorbeeld de rat eindigde op 4,2 s, sessie vanaf 3,9 s. Ga door het verhogen van de foreperiod met 0,1 s als de rat 8 van de 10 correct proeven voltooid bij elke foreperiod, until ratten komen tot een foreperiod van 10 s. Zo zullen ratten alle mogelijke foreperiods ervaren.
    OPMERKING: Wanneer ratten een foreperiod van 9,7 te bereiken - 10 s, het OM blijft op 8 s en de LH is 1,5 s.
  6. Aan het einde van elke sessie, controleer de rat dagelijkse prestaties tijdens deze periode door het onderzoeken van het percentage juiste onderzoeken premature proeven en mist. Ratten meestal onderhouden van een gemiddelde van 40 - 90% juiste antwoorden tijdens deze trainingen, met het gemiddelde percentage juiste toenemende gestaag over training. Hier, de uitvoer van de dagelijkse gegevens voor elke rat naar een spreadsheet dat deze percentages berekend met het oog op de dagelijkse sessie prestaties bij te houden.
  7. Zodra de rat een foreperiod van 10 s bereikt, start de eerstvolgende 30 minuten sessie met de gepresenteerde op willekeurige tijdstippen foreperiods, te beginnen met foreperiods tussen 7-10 s. Zorg ervoor dat de TO en LH blijven op 8 en 1,5 s, respectievelijk. Hier, het computerprogramma besturen van de behavioral voorwaardelijke schakelt automatisch over van de presentatie van oplopende foreperiods variabele foreperiods eenmaal per rat de 8 van de 10 criterium bij de 10 s foreperiod bereikt.
  8. Zodra de rat blijft ten minste 70% correct met willekeurig gepresenteerd foreperiods tussen 7-10 sec, verandert het programma om foreperiods op willekeurige tijdstippen te presenteren, te beginnen met foreperiods tussen 5-10 s. Onderzoek elke rat dagelijkse prestaties in deze tijd, omdat deze verandering vaak gebeurt in een sessie.
  9. Na de rat onderhoudt 70% correct is, wijzigt u het programma opnieuw om het volledige scala van foreperiods presenteren (3-10 s) op willekeurige tijdstippen tijdens de 30 minuten sessie. Op een wijze vergelijkbaar met 4,8, onderzoekt elke rat dagelijkse prestaties tijdens is vanwege deze verandering vaak gebeurt in een sessie.
    OPMERKING: De computer software regelen van de behavioral onvoorziene automatisch maakt deze wijzigingen op basis van de prestaties van elke rat (bv 4,7-4,9).Belangrijk is alleen de verandering van 4,9 bij een rat slagingspercentage hoog (> 70% correct), aangezien ratten dikwijls de strategie goedkeuren reageren willekeurig in de tijd, in plaats van correct te wachten en aanwezig op de stimulus. Als een rat succes rat laag is, herhaal 4,7-4,9.
  10. Voor de Acquisitie Criteria, bepalen de basislijn prestaties zo stabiel wanneer, op 4 van de 5 dagelijkse sessies binnen een week, ratten percentage juiste antwoorden is 75% of meer tijdens een sessie en het percentage voortijdige reacties is minder dan 30%.

5. Data-analyse voor Basic Response Maatregelen

  1. Gedragsproblemen optredens tijdens overname te beoordelen, gebruiken herhaalde maatregelen ANOVA, met de herhaalde factor van ofwel Session, Tijd op Taak Value of Foreperiod Waar voor elke hieronder beschreven prestaties te meten.
    LET OP: Hier, de studies gebruik maken van zowel within- en tussen-subjects designs, waar we alle dieren te vergelijken met hun own basislijnen na een experimentele conditie en vergelijk proefdieren voor dieren volgens dezelfde manipulatie te controleren. Wanneer de stabiele behavioral basislijnen worden gerealiseerd, zal het gebruik van binnen-onderwerpt ontwerpen van het aantal ratten nodig te beperken.
  2. Definieer voortijdige reacties als reacties voorafgaand aan het begin van de belangrijkste licht of binnen de eerste 150 ms van de belangrijkste licht wezen op.
  3. Definieer juiste antwoorden als reactie na de toets gaat branden, met een minimale vertraging van meer dan 150 ms en een maximale latentie van de reactie venster lengte; hier, 1500 ms.
  4. Definieer mist (of nalaten) als proeven met waarvoor niet beantwoord maken.
  5. Definieer reactietijden als de verstreken tijd (in ms) van het begin van licht tot depressie van de neus poke-toets; ook wel reactietijd (RT).
  6. Definieer totale onderzoeken als het aantal voortijdige reacties plus juiste antwoorden plus mist.
    LET OP: In de menselijke PVT performances, premature resplassen en vervalt in de aandacht kan vrij zeldzaam, en onderzoekers rapporteren meestal alleen de feitelijke rauwe frequenties van deze maatregelen. Dit is echter niet het geval voorstellingen ratten. Om vergelijking mogelijk te maken tussen verschillende versies van de rPVT in de literatuur worden prestatiemaatstaven ratten hier voorgesteld als een percentage van de totale tests. Het gebruik van een computerprogramma dat kan opnemen en labelen elk van deze items op een trial-by-proces basis voor verdere analyse heeft de voorkeur, omdat ratten meer dan 200 onderzoeken per 30 min sessie zal voltooien en zal vaak voldoen aan de criteria om te verhuizen naar een andere stap in de opleiding procedure binnen een sessie.

6. Extra Computed Prestatiemaatstaven

  1. Voor een 30 min gedrags sessie definiëren vervalt correcte antwoorden waarbij de RT was groter dan tweemaal de gemiddelde reactietijd voor elke sessie rat (gedaan na een sessie); ook miste proeven in de vervallen berekening.
    NEETE: In het menselijk PVT, worden vervalt doorgaans gedefinieerd als reactietijden (RT)> 500 ms 4. Knaagdieren, het beste post-hoc vergelijkingen uitgevoerd dat een gemiddelde RT elke rat - verworven van de trial-by-proef analyse hierboven beschreven - in plaats van deze te vergelijken met een drempelwaarde, vanwege de variabiliteit in RT individueel ratten. Deze methode is vergelijkbaar met vervalt in andere gepubliceerde versie van de rPVT 15,16. Hier en in andere gepubliceerde versies, vervalt ook omvatten miste trials (vervalt = reacties met RTs> tweemaal de gemiddelde RT voor een sessie, plus misses), omdat gemist proeven in het menselijk PVT worden opgenomen als vervalt, als goed.
  2. Bepaal het geschatte percentage vals alarm door het percentage van voortijdige reacties die optreden tijdens de eigenlijke 3-10 s interval wanneer een stimulans kan zijn verschenen.
    OPMERKING: Deze maatregel maakt gebruik van een subset van voortijdige reacties die alleen voorkomen in een tijd dat de stimulus kunnen optreden,dat wil zeggen, premature reacties die plaatsvinden binnen de 3-10 s foreperiod venster. Deze maatregel omvat geen voorbarige reacties voorafgaand aan de 3 komt omdat de stimulus licht nooit gedurende die tijd zou worden verlicht. Hier wordt deze subgroep van voortijdige reacties automatisch gesorteerd Uit voortijdige reacties in een spreadsheet computerprogramma.

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Resultaten

Baseline Rat rPVT Performances

Met de parameters hier beschreven, 86,7% van de 122 mannelijke ratten bereikte de finale rPVT parameters binnen een gemiddelde van 9,0 (SD = 10,13; n = 122)-computer geautomatiseerde trainingssessies (in 4.1 beschreven - 4,9 rPVT Training, in onze ervaring, slechts ongeveer 2% van de ratten zullen de rPVT niet te verwerven). Met behulp van de huidige methodiek, ratten gemiddeld 73,4% correct reageer...

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Discussie

De hierin beschreven methode resulteert in rPVT uitvoeringen in ratten die gunstig afsteken in vele aspecten aan de typische PVT prestaties gerapporteerd in de menselijke literatuur. Met behulp van de huidige technieken kan men snel trainen ratten om de rPVT uit te voeren, en de resultaten verkregen met deze technieken optredens worden gekenmerkt door duidelijke discriminatie (dat wil zeggen, een hoog niveau van de juiste antwoorden, lage niveaus van zowel voorbarig reageren en vervalt). Verder is de reactietij...

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Openbaarmakingen

De auteurs hebben niets te onthullen.

Dankbetuigingen

Dit onderzoek werd ondersteund door NASA (NNX15AC17G naar CMD), en door NASA samenwerkingsovereenkomst NCC 9-58 (E000010 naar CMD, NBPF02802 en NBPF04201 naar RDH) met het National Space Biomedical Research Institute.

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Materialen

Lijst van materialen gebruikt in dit artikel
NaamBedrijfCatalogusnummerOpmerkingen
Modulair rat operant kamer met roestvrijstalen roostervloerMed AssociatesENV-008Med Associates Inc.
PO Box 319
St. Albans, Vermont 05478,
VS
Telefoon: (802) 527-2343
Geluidsdempingskamer Med AssociatesENV-022MDHuisvesting voor rat operant kamer
Huislicht voor ratMed AssociatesENV-215M
1" diameter rat neus poke respons sleutelMed AssociatesENV-119M-1
Pellet bak, trog typeMed AssociatesENV-200R2M
Modulaire pellet dispenser voor rat, 45-mgMed AssociatesENV-203M-45
PCI Operating package voor maximaal 8 operant kamersMed AssociatesMED-SYST-8
SmartCtrlMed AssociatesDIG-716P1Dit catalogusnummer heeft 8 uitgangen en 4 ingangen, wat het minimum is dat nodig is om de rPVT te laten draaien; SmartCtrl kan ook worden gekocht met 16 uitgangen en 8 ingangen voor meer flexibiliteit
Med-PC IV softwareMed AssociatesSOF-735
PC computer met PCI kaartsleufElke fabrikant (bijv. Dell)Gebruik van het PCI operating package vereist een computer met een PCI kaartsleuf. Systemen die PCIe gebruiken zijn beschikbaar. Neem contact op met Med Associates voor details.
Dustless Precision pellets 45-mg knaagdier graangebaseerd dieetBio ServFO165Bio-Serv
One 8th Street, Suite 1
Frenchtown, NJ 08825, VS
Telefoon: (800)-996-9908;   Standaard chow pellets worden vaak gebruikt. Verschillende pellets (bijv., sucrose) kunnen worden verkregen van Bio Serv.

Referenties

  1. Dinges, D. F., Orne, M. T., Whitehouse, W. G., Orne, E. C. Temporal placement of a nap for alertness: contributions of circadian phase and prior wakefulness. Sleep. 10, 313-329 (1987).
  2. Dinges, D. F., Powell, J. W. Microcomputer analyses of performance on a portable, simple visual RT task during sustained operations. Behav Res Method Inst Comp. 17, 652-655 (1985).
  3. Kribbs, N. B., et al. Effects of one night without nasal CPAP treatment on sleep and sleepiness in patients with obstructive sleep apnea. Am Rev Respir Dis. 147, 1162-1168 (1993).
  4. Basner, M., Dinges, D. F. Maximizing sensitivity of the psychomotor vigilance test (PVT) to sleep loss. Sleep. 34, 581-591 (2011).
  5. Basner, M., Mollicone, D., Dinges, D. F. Validity and Sensitivity of a Brief Psychomotor Vigilance Test (PVT-B) to Total and Partial Sleep Deprivation. Acta Astronaut. 69, 949-959 (2011).
  6. Dinges, D. F., et al. Cumulative sleepiness, mood disturbance, and psychomotor vigilance performance decrements during a week of sleep restricted to 4-5 hours per night. Sleep. 20, 267-277 (1997).
  7. Drummond, S. P., et al. The neural basis of the psychomotor vigilance task. Sleep. 28, 1059-1068 (2005).
  8. Jewett, M. E., Dijk, D. J., Kronauer, R. E., Dinges, D. F. Dose-response relationship between sleep duration and human psychomotor vigilance and subjective alertness. Sleep. 22, 171-179 (1999).
  9. Lim, J., Dinges, D. Sleep deprivation and vigilant attention. Ann N Y Acad Sci. 1129, 305-322 (2008).
  10. Van Dongen, H. P., Dinges, D. F. Sleep, circadian rhythms, and psychomotor vigilance. Clin Sports Med. 24 (2), 237-249 (2005).
  11. Van Dongen, H. P., et al. Caffeine eliminates psychomotor vigilance deficits from sleep inertia. Sleep. 24 (7), 813-819 (2001).
  12. Blatter, K., et al. Gender and age differences in psychomotor vigilance performance under differential sleep pressure conditions. Behav Brain Res. 168 (2), 312-317 (2006).
  13. Lim, J., Dinges, D. F. Sleep deprivation and vigilant attention. Annals of the New York Academy of Sciences. 1129, 305-322 (2008).
  14. Basner, M., et al. Mars 520-d mission simulation reveals protracted crew hypokinesis and alterations of sleep duration and timing. Proc Natl Acad Sci U S A. 110, 2635-2640 (2013).
  15. Christie, M. A., et al. Microdialysis elevation of adenosine in the basal forebrain produces vigilance impairments in the rat psychomotor vigilance task. Sleep. 31, 1393-1398 (2008).
  16. Christie, M. A., McKenna, J. T., Connolly, N. P., McCarley, R. W., Strecker, R. E. 24 hours of sleep deprivation in the rat increases sleepiness and decreases vigilance: introduction of the rat-psychomotor vigilance task. J. Sleep Res. 17, 376-384 (2008).
  17. Oonk, M., Davis, C. J., Krueger, J. M., Wisor, J. P., Van Dongen, H. P. Sleep deprivation and time-on-task performance decrement in the Rat Psychomotor Vigilance Task. Sleep. 38, 445-451 (2015).
  18. Loomis, S., McCarthy, A., Edgar, D., Tricklebank, M., Gilmour, G. Behavioural evidence that modafinil and amphetamine do not produce equivalent qualities of wake promotion in sleep-restricted rats. Sleep Medicine. 14, Supplement 1 185(2013).
  19. Deurveilher, S., Bush, J. E., Rusak, B., Eskes, G. A., Semba, K. Psychomotor vigilance task performance during and following chronic sleep restriction in rats. Sleep. 38, 515-528 (2015).
  20. Davis, C. M., Roma, P. G., Hienz, R. D. A rodent model of the human psychomotor vigilance test: Performance comparisons. J Neurosci Methods. 259, 57-71 (2016).
  21. Lim, J., et al. Imaging brain fatigue from sustained mental workload: an ASL perfusion study of the time-on-task effect. Neuroimage. 49, 3426-3435 (2010).
  22. Tucker, A. M., Basner, R. C., Stern, Y., Rakitin, B. C. The variable response-stimulus interval effect and sleep deprivation: an unexplored aspect of psychomotor vigilance task performance. Sleep. 32, 1393-1395 (2009).
  23. Skinner, B. F. The behavior of organisms: an experimental analysis. , Appleton-Century-Crofts. (1938).
  24. Warm, J. S., Parasuraman, R., Matthews, G. Vigilance requires hard mental work and is stressful. Hum Factors. 50, 433-441 (2008).
  25. Blatter, K., et al. Gender and age differences in psychomotor vigilance performance under differential sleep pressure conditions. Behav Brain Res. 168, 312-317 (2006).
  26. Raymann, R. J., Van Someren, E. J. Time-on-task impairment of psychomotor vigilance is affected by mild skin warming and changes with aging and insomnia. Sleep. 30, 96-103 (2007).
  27. Beijamini, F., Silva, A. G., Peixoto, C. A., Louzada, F. M. Influence of gender on psychomotor vigilance task performance by adolescents. Braz J Med Biol Res. 41, 734-738 (2008).
  28. Davis, C. M., DeCicco-Skinner, K. L., Hienz, R. D. Deficits in Sustained Attention and Changes in Dopaminergic Protein Levels following Exposure to Proton Radiation Are Related to Basal Dopaminergic Function. PLoS One. 10, 0144556(2015).
  29. Stebbins, W. C. Response latency as a function of amount of reinforcement. J Exp Anal Behav. 5, 305-307 (1962).
  30. Stebbins, W. C., Lanson, R. N. Response latency as a function of reinforcement schedule. J Exp Anal Behav. 5, 299-304 (1962).
  31. Christie, M. A., McCarley, R. W., Strecker, R. E. Twenty-four hours, or five days, of continuous sleep deprivation or experimental sleep fragmentation do not alter thirst or motivation for water reward in rats. Behav Brain Res. 214, 180-186 (2010).
  32. Koban, M., Sita, L. V., Le, W. W., Hoffman, G. E. Sleep deprivation of rats: the hyperphagic response is real. Sleep. 31, 927-933 (2008).
  33. Moody, D. B. Animal Psychophysics, The Design and Conduct of Sensory Experiments. Stebbins, W. C. , Appleton-Century-Crofts. 277-302 (1970).
  34. Pfingst, B. E., Hienz, R. D., Kimm, J., Miller, J. M. Reaction-time procedure for measurement of hearing I. Suprathreshold functions. J Acoust Soc Am. 57, 421-430 (1975).
  35. Stebbins, W. C. Auditory reaction time and the derivation of equal loudness contours for the monkey. J Exp Anal Behav. 9, 135-142 (1966).
  36. Hienz, R. D., Weerts, E. M. The Baboon in Biomedical Research. VandeBerg, J. L., Williams-Blanger, S., Tardif, S. D. , Springer. (2009).
  37. May, B. J., Huang, A. Y., Aleszczyk, C. M., Hienz, R. D. Methods of Comparative Acoustics. Klump, G. M., Dooling, R. J., Fay, R. R. , Birkhauser Verlag. 95-108 (1995).

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Herprints en machtigingen

Tags

Beoordeling van neurobehaviorale prestatiesmeting van aanhoudende aandachttraining in operante kamerbeloning met voedselpelletsneusprik-sleutelresponsanalyse van het foreperiod-intervalmeting van reactietijdtracking van waakzaamheidsafnamemonitoring van premature responsen
De knaagdieren Psychomotorische Waakzaamheid Test (rPVT): Een methode voor het beoordelen van Neurobehavioral bij ratten en muizen
Neem contact met ons op
Aanbevelen aan de bibliotheek

Privacy

Gebruiksvoorwaarden

Beleidsoverzicht

Copyright © 2026 MyJoVE Corporation. Alle rechten voorbehouden.