Name: Operante procedures voor het evalueren Behavioral Flexibiliteit in Ratten (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2015-02-15T15:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 30 s
Description: Leer operante procedures om gedragsflexibiliteit te evalueren bij ratten met geautomatiseerde taken. Deze methode onderzoekt strategieverschuiving en reversie-leren om cognitieve functies en prefrontale cortexbetrokkenheid te analyseren.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

playerTrialDesktop

Onderzoek dat hier wordt beschreven, werd ondersteund door een subsidie van de Natural Sciences and Engineering Research Council of Canada aan S.B.F.

<ol><li>Floresco, S. B., Zhang, Y., Enomoto, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Neural+circuits+subserving+behavioral+flexibility+and+their+relevance+to+schizophrenia%5BTitle%5D)+AND+%22Behav+Brain+Res%22%5BJournal%5D)">Neural circuits subserving behavioral flexibility and their relevance to schizophrenia.</a> Behav Brain Res. 204, 396-409 (2009).</li>
<li>McKirdy, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Set+shifting+and+reversal+learning+in+patients+with+bipolar+disorder+or+schizophrenia%5BTitle%5D)+AND+%22Psychological+medicine%22%5BJournal%5D)">Set shifting and reversal learning in patients with bipolar disorder or schizophrenia.</a> Psychological medicine. 39, 1289-1293 (2009).</li>
<li>Leeson, V. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Discrimination+learning%2C+reversal%2C+and+set-shifting+in+first-episode+schizophrenia%3A+stability+over+six+years+and+specific+associations+with+medication+type+and+disorganization+syndrome%5BTitle%5D)+AND+%22Biol+Psychiatry%22%5BJournal%5D)">Discrimination learning, reversal, and set-shifting in first-episode schizophrenia: stability over six years and specific associations with medication type and disorganization syndrome.</a> Biol Psychiatry. 66, 586-593 (2009).</li>
<li>Sullivan, E. V., Rosenbloom, M. J., Pfefferbaum, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Pattern+of+motor+and+cognitive+deficits+in+detoxified+alcoholic+men%5BTitle%5D)+AND+%22Alcoholism%2C+clinical+and+experimental+research%22%5BJournal%5D)">Pattern of motor and cognitive deficits in detoxified alcoholic men.</a> Alcoholism, clinical and experimental research. 24, 611-621 (2000).</li>
<li>Snyder, H. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Major+depressive+disorder+is+associated+with+broad+impairments+on+neuropsychological+measures+of+executive+function%3A+a+meta-analysis+and+review%5BTitle%5D)+AND+%22Psychological+bulletin%22%5BJournal%5D)">Major depressive disorder is associated with broad impairments on neuropsychological measures of executive function: a meta-analysis and review.</a> Psychological bulletin. 139, 81-132 (2013).</li>
<li>Cumming, T. B., Marshall, R. S., Lazar, R. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Stroke%2C+cognitive+deficits%2C+and+rehabilitation%3A+still+an+incomplete+picture%5BTitle%5D)+AND+%22International+journal+of+stroke+%3A+official+journal+of+the+International+Stroke+Society%22%5BJournal%5D)">Stroke, cognitive deficits, and rehabilitation: still an incomplete picture.</a> International journal of stroke : official journal of the International Stroke Society. 8, 38-45 (2013).</li>
<li>Weintraub, S., Wicklund, A. H., Salmon, D. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+neuropsychological+profile+of+Alzheimer+disease%5BTitle%5D)+AND+%22Cold+Spring+Harbor+perspectives+in+medicine%22%5BJournal%5D)">The neuropsychological profile of Alzheimer disease.</a> Cold Spring Harbor perspectives in medicine. 2, a006171(2012).</li>
<li>Lie, C. H., Specht, K., Marshall, J. C., Fink, G. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Using+fMRI+to+decompose+the+neural+processes+underlying+the+Wisconsin+Card+Sorting+Test%5BTitle%5D)+AND+%22NeuroImage%22%5BJournal%5D)">Using fMRI to decompose the neural processes underlying the Wisconsin Card Sorting Test.</a> NeuroImage. 30, 1038-1049 (2006).</li>
<li>Smith, A. B., Taylor, E., Brammer, M., Rubia, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Neural+correlates+of+switching+set+as+measured+in+fast%2C+event-related+functional+magnetic+resonance+imaging%5BTitle%5D)+AND+%22Human+brain+mapping%22%5BJournal%5D)">Neural correlates of switching set as measured in fast, event-related functional magnetic resonance imaging.</a> Human brain mapping. 21, 247-256 (2004).</li>
<li>Fellows, L. K., Farah, M. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ventromedial+frontal+cortex+mediates+affective+shifting+in+humans%3A+evidence+from+a+reversal+learning+paradigm%5BTitle%5D)+AND+%22Brain%22%5BJournal%5D)">Ventromedial frontal cortex mediates affective shifting in humans: evidence from a reversal learning paradigm.</a> Brain. 126, 1830-1837 (2003).</li>
<li>Birrell, J. M., Brown, V. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Medial+frontal+cortex+mediates+perceptual+attentional+set+shifting+in+the+rat%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Neuroscience%22%5BJournal%5D)">Medial frontal cortex mediates perceptual attentional set shifting in the rat.</a> Journal of Neuroscience. 20, 4320-4324 (2000).</li>
<li>Bissonette, G. B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Double+dissociation+of+the+effects+of+medial+and+orbital+prefrontal+cortical+lesions+on+attentional+and+affective+shifts+in+mice%5BTitle%5D)+AND+%22J+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Double dissociation of the effects of medial and orbital prefrontal cortical lesions on attentional and affective shifts in mice.</a> J Neurosci. 28, 11124-11130 (2008).</li>
<li>Ragozzino, M. E., Detrick, S., Kesner, R. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Involvement+of+the+prelimbic-infralimbic+areas+of+the+rodent+prefrontal+cortex+in+behavioral+flexibility+for+place+and+response+learning%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Neuroscience%22%5BJournal%5D)">Involvement of the prelimbic-infralimbic areas of the rodent prefrontal cortex in behavioral flexibility for place and response learning.</a> Journal of Neuroscience. 19, 4585-4594 (1999).</li>
<li>Floresco, S. B., Magyar, O., Ghods-Sharifi, S., Vexelman, C., Tse, M. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Multiple+dopamine+receptor+subtypes+in+the+medial+prefrontal+cortex+of+the+rat+regulate+set-shifting%5BTitle%5D)+AND+%22Neuropsychopharmacology%22%5BJournal%5D)">Multiple dopamine receptor subtypes in the medial prefrontal cortex of the rat regulate set-shifting.</a> Neuropsychopharmacology. 31, 297-309 (2006).</li>
<li>Mackintosh, N. J., Holgate, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Serial+reversal+training+and+nonreversal+shift+learning%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+comparative+and+physiological+psyhology%22%5BJournal%5D)">Serial reversal training and nonreversal shift learning.</a> Journal of comparative and physiological psyhology. 67, 89-93 (1969).</li>
<li>Floresco, S. B., Ghods-Sharifi, S., Vexelman, C., Magyar, O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Dissociable+roles+for+the+nucleus+accumbens+core+and+shell+in+regulating+set+shifting%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Neuroscience%22%5BJournal%5D)">Dissociable roles for the nucleus accumbens core and shell in regulating set shifting.</a> Journal of Neuroscience. 26, 2449-2457 (2006).</li>
<li>Block, A. E., Dhanji, H., Thompson-Tardif, S. F., Floresco, S. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Thalamic-prefrontal+cortical-ventral+striatal+circuitry+mediates+dissociable+components+of+strategy+set+shifting%5BTitle%5D)+AND+%22Cereb+Cortex%22%5BJournal%5D)">Thalamic-prefrontal cortical-ventral striatal circuitry mediates dissociable components of strategy set shifting.</a> Cereb Cortex. 17, 1625-1636 (2007).</li>
<li>Stefani, M. R., Moghaddam, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Systemic+and+prefrontal+cortical+NMDA+receptor+blockade+differentially+affect+discrimination+learning+and+set-shift+ability+in+rats%5BTitle%5D)+AND+%22Behav.Neurosci%22%5BJournal%5D)">Systemic and prefrontal cortical NMDA receptor blockade differentially affect discrimination learning and set-shift ability in rats.</a> Behav.Neurosci. 119, 420-428 (2005).</li>
<li>McAlonan, K., Brown, V. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Orbital+prefrontal+cortex+mediates+reversal+learning+and+not+attentional+set+shifting+in+the+rat%5BTitle%5D)+AND+%22Behav.+Brain+Res%22%5BJournal%5D)">Orbital prefrontal cortex mediates reversal learning and not attentional set shifting in the rat.</a> Behav. Brain Res. 146, 97-103 (2003).</li>
<li>Floresco, S. B., Block, A. E., Tse, M. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Inactivation+of+the+medial+prefrontal+cortex+of+the+rat+impairs+strategy+set-shifting%2C+but+not+reversal+learning%2C+using+a+novel%2C+automated+procedure%5BTitle%5D)+AND+%22Behav+Brain+Res%22%5BJournal%5D)">Inactivation of the medial prefrontal cortex of the rat impairs strategy set-shifting, but not reversal learning, using a novel, automated procedure.</a> Behav Brain Res. 190, 85-96 (2008).</li>
<li>Placek, K., Dippel, W. C., Jones, S., Brady, A. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Impairments+in+set-shifting+but+not+reversal+learning+in+the+neonatal+ventral+hippocampal+lesion+model+of+schizophrenia%3A+Further+evidence+for+medial+prefrontal+deficits%5BTitle%5D)+AND+%22Behav+Brain+Res%22%5BJournal%5D)">Impairments in set-shifting but not reversal learning in the neonatal ventral hippocampal lesion model of schizophrenia: Further evidence for medial prefrontal deficits.</a> Behav Brain Res. 256C, 405-413 (2013).</li>
<li>Enomoto, T., Tse, M. T., Floresco, S. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Reducing+prefrontal+gamma-aminobutyric+acid+activity+induces+cognitive%2C+behavioral%2C+and+dopaminergic+abnormalities+that+resemble+schizophrenia%5BTitle%5D)+AND+%22Biol+Psychiatry%22%5BJournal%5D)">Reducing prefrontal gamma-aminobutyric acid activity induces cognitive, behavioral, and dopaminergic abnormalities that resemble schizophrenia.</a> Biol Psychiatry. 69, 432-441 (2011).</li>
<li>Haluk, D. M., Floresco, S. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ventral+striatal+dopamine+modulation+of+different+forms+of+behavioral+flexibility%5BTitle%5D)+AND+%22Neuropsychopharmacology%22%5BJournal%5D)">Ventral striatal dopamine modulation of different forms of behavioral flexibility.</a> Neuropsychopharmacology. 34, 2041-2052 (2009).</li>
<li>Sorge, R. E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Olfactory+exposure+to+males%2C+including+men%2C+causes+stress+and+related+analgesia+in+rodents%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+methods%22%5BJournal%5D)">Olfactory exposure to males, including men, causes stress and related analgesia in rodents.</a> Nature methods. 11, 629-632 (2014).</li>
<li>Trantham-Davidson, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Chronic+alcohol+disrupts+dopamine+receptor+activity+and+the+cognitive+function+of+the+medial+prefrontal+cortex%5BTitle%5D)+AND+%22J+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Chronic alcohol disrupts dopamine receptor activity and the cognitive function of the medial prefrontal cortex.</a> J Neurosci. 34, 3706-3718 (2014).</li>
<li>Ghods-Sharifi, S., Haluk, D. M., Floresco, S. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Differential+effects+of+inactivation+of+the+orbitofrontal+cortex+on+strategy+set-shifting+and+reversal+learning%5BTitle%5D)+AND+%22Neurobiol+Learn+Mem%22%5BJournal%5D)">Differential effects of inactivation of the orbitofrontal cortex on strategy set-shifting and reversal learning.</a> Neurobiol Learn Mem. 89, 567-573 (2008).</li>
<li>Boulougouris, V., Dalley, J. W., Robbins, T. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Effects+of+orbitofrontal%2C+infralimbic+and+prelimbic+cortical+lesions+on+serial+spatial+reversal+learning+in+the+rat%5BTitle%5D)+AND+%22Behav+Brain+Res%22%5BJournal%5D)">Effects of orbitofrontal, infralimbic and prelimbic cortical lesions on serial spatial reversal learning in the rat.</a> Behav Brain Res. 179, 219-228 (2007).</li>
<li>Tseng, K. Y., Chambers, R. A., Lipska, B. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+neonatal+ventral+hippocampal+lesion+as+a+heuristic+neurodevelopmental+model+of+schizophrenia%5BTitle%5D)+AND+%22Behavioral+Brain+Research%22%5BJournal%5D)">The neonatal ventral hippocampal lesion as a heuristic neurodevelopmental model of schizophrenia.</a> Behavioral Brain Research. 204, 295-305 (2009).</li>
<li>Brady, A. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Neonatal+ventral+hippocampal+lesions+disrupt+set-shifting+ability+in+adult+rats%5BTitle%5D)+AND+%22Behav+Brain+Res%22%5BJournal%5D)">Neonatal ventral hippocampal lesions disrupt set-shifting ability in adult rats.</a> Behav Brain Res. 205, 294-298 (2009).</li>
<li>Brady, A. M., Saul, R. D., Wiest, M. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Selective+deficits+in+spatial+working+memory+in+the+neonatal+ventral+hippocampal+lesion+rat+model+of+schizophrenia%5BTitle%5D)+AND+%22Neuropharmacology%22%5BJournal%5D)">Selective deficits in spatial working memory in the neonatal ventral hippocampal lesion rat model of schizophrenia.</a> Neuropharmacology. 59, 605-611 (2010).</li>
<li>Ortega, L. A., Tracy, B. A., Gould, T. J., Parikh, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Effects+of+chronic+low-+and+high-dose+nicotine+on+cognitive+flexibility+in+C57BL%2F6J+mice%5BTitle%5D)+AND+%22Behav+Brain+Res%22%5BJournal%5D)">Effects of chronic low- and high-dose nicotine on cognitive flexibility in C57BL/6J mice.</a> Behav Brain Res. 238, 134-145 (2013).</li>
</ol>

Publicatie van en gratis toegang tot dit manuscript werd ondersteund door Med Associates, Inc.

De ontwikkeling van gedragsproblemen taken aan hogere orde cognitieve constructies bij knaagdieren te meten is essentieel om de kennis van de neurobiologie van cognitie te bevorderen. Met goed geconstrueerde en gevalideerde taken, kan knaagdieren worden beoordeeld op taken van complexiteit rivaliserende die van primaten of zelfs mensen. Hier hebben we laten zien hoe twee aspecten van de uitvoerende functie, strategie verschuiven en omkering leren, kan worden onderzocht in knaagdieren met behulp van geautomatiseerde operante technieken. Met behulp van deze geautomatiseerde taken, hebben we gerepliceerd eerdere bevindingen in cross-doolhof en het graven van taken met betrekking tot de neurale substraten van set-shifting en omkering leren 11,13,18-21,27,29, wat suggereert dat de operante taken zijn geldig evaluaties van deze construeert. Deze geautomatiseerde taken hebben een aantal voordelen en de voordelen ten opzichte van bestaande niet-geautomatiseerde cross-doolhof en het graven taken. Meest dwingende is de superieure snelheid van het verzamelen van gegevens in de geautomatiseerde operante versie. Elkdag training of test duurt slechts 30-60 minuten, en is volledig computergestuurd vereisen minimale begeleiding door de experimentator. Bovendien kunnen meerdere dieren gelijktijdig worden getest met een multi-chamber operante setup. Elke taak serie, van de vormgeving tot de uiteindelijke testen, kunnen worden in ongeveer 2-3 weken afgerond. Een ander belangrijk voordeel van de geautomatiseerde taken is de nauwkeurige controle van de stimulus, waardoor dus experimentator fout minimaliseren. Zo wordt de volgorde van de presentatie van de cue locatie op elke proef gerandomiseerd en gecontroleerd door de computer, in plaats van door een experimentator handmatig raadpleging van een trial-by-proef lijst. De timing tussen de proeven wordt nauwkeurig gemeten en consistent, en wordt niet verstoord door de tijd die het kost een experimentator om, bijvoorbeeld, verwijderen van een rat uit de cross-doolhof of de volgorde van de graven containers. Versterking levering is automatisch en is niet onderworpen aan fout experimentator (bijvoorbeeld vergeten om het aasjuiste arm van een cross-doolhof). Het verzamelen van gegevens is eveneens verbeterd, met automatische registratie van respons patronen waaronder het meten van de exacte reactietijden. In afwezigheid van andere auto afwijkingen kunnen veranderingen in reactietijden worden gebruikt om bewijs van veranderde verwerkingssnelheid afleiden en / of het niveau van cognitieve complexiteit van een taak 21,22 beoordelen. De geautomatiseerde taken behouden ook een belangrijk voordeel van de cross-doolhof taken: de mogelijkheid om een ​​gedetailleerde analyse van de verschillende fouten gemaakt op de shift of omkering dag uit te voeren. Onderscheid te maken tussen-set verschuiven fouten die de vorige dag strategie (perseverative of regressieve fouten) te repliceren en fouten die eerder onbeproefd strategieën (nog nooit versterkte fouten) vertegenwoordigen kan helpen bij het karakteriseren van specifieke tekorten in behavioral flexibiliteit. In het bijzonder, perseverative fouten die in het begin van het testen reflecteren onvermogen van een dier af te zien van de vorige strategy, terwijl later voorkomende regressieve fouten weerspiegelen onvermogen van een dier om de nieuwe strategie te handhaven zodra perseveratie heeft opgehouden 20. Nooit-versterkte fouten kan een storing aan de nieuwe strategie, of een onvermogen om systematisch te reageren volgens de regel 20 te verwerven geven. Eerdere bevindingen 16,17,20 demonstreren scheidbaar neuroanatomical bases van deze soorten fouten zijn ook waardevol in het interpreteren van de resultaten van deze taken. De procedures ontwikkeld en geoptimaliseerd voor gebruik met ratten. Dit gezegd zijnde, andere groepen hebben soortgelijke procedures die worden gebruikt voor het testen van de set-verschuivende vaardigheden bij muizen 31. Echter, moeten bepaalde wijzigingen worden ingezet met muizen om tegemoet te komen voor soorten verschillen. Deze omvatten langer presentatie van de visuele cue licht voorafgaand aan hendelverlenging, opleiding over meerdere dagen met behulp van 30 trials / dag en de integratie van een time-out straf na verkeerde keuzes. Although deze wijzigingen maken deze test minder geschikt voor gebruik met farmacologische uitdagingen, kan het nuttig zijn voor de beoordeling van cognitieve flexibiliteit in genetisch gemanipuleerde muizen (hoewel het onduidelijk is of deze wijzigingen de frontale cortex gevoeligheid van de taak zou behouden) te bewijzen. Natuurlijk zijn er ook beperkingen voor deze taken. Sommige van deze beperkingen voortvloeien uit de geautomatiseerde aard van de taak, terwijl andere zijn gerelateerd aan de parameters van de taak zelf. Met betrekking tot dat laatste, de hier beschreven-set verschuiven taak (evenals de cross-doolhof set-verschuivende taak 26) maken gebruik van een beperkte set van stimuli en reacties. In tegenstelling tot de graven taak, waarop nieuwe exemplaren (bijvoorbeeld, onbekende geuren of graven media) kan worden gebruikt om nieuwe aandachtsproblemen sets te bouwen in elke fase 11,19, de operante-set verschuiven taak noodzakelijkerwijs de keuze tussen twee stimuli die vertrouwd zijn met het zijn dier - ofwel de links vs.juiste cue licht, of de linker versus juiste positie. Dit betekent dat de operante en cross-doolhof-set verschuiven taken betrekken respons conflict evenals strategie verschuiven, hoewel het concept van het verschuiven van de eigen strategie om een nieuwe, voorheen irrelevante stimulus dimensie wordt bewaard 20,23. Op een verwante nota, de set-shifting en omkering operante taken zoals hier beschreven staan ​​niet toe dat voor een derde stimulus dimensie, zoals in het graven taak die graven media, geur en textuur 11,19 kan omvatten. Dat doen we echter niet dit een fatale fout beschouwen, als de operante-set verschuiven taak vereist nog steeds het dier naar de eerder relevante strategie discriminatie te onderdrukken en te wonen om een ​​eerder genegeerd stimulus dimensie. Bovendien lijkt het denkbaar dat wijzigingen aan de apparatuur en taakparameters de toevoeging van een derde dimensie stimulus, zoals auditieve signalen of geur kunnen ondersteunen, hoewel deze toevoegingen waarschijnlijk het leren moeilijker en minder amenable om eendaagse farmacologische proeven. Ten slotte een mogelijke beperking van eventueel operante gebaseerde taak is het verlies van rechtstreekse informatie over gedrag rat - dwz dat de onderzoeker niet meer kijken naar de rat. We hebben het gevoel dat de voordelen in de objectiviteit en het verzamelen van gegevens snelheid door automatisering verleend meer dan make-up voor dit verlies, en camera&#39;s gemonteerd in de operante kamers zijn een relatief eenvoudige manier om individuele visuele toegang te herstellen indien gewenst. Er zijn een aantal stappen die genomen kunnen worden om succes te maximaliseren met deze operant taken. Ten eerste, het belang van de behandeling van de dieren voor de training begint kan niet worden overschat; net als bij elke gedragstaak, goed behandeld dieren zijn makkelijker om mee te werken, zijn minder gestrest, en hebben de neiging om minder variabele data te produceren. Ten tweede, sommige piloottesten nodig om de beste tijdstip om testen uit te voeren bepalen; testen we tijdens het licht cyclus, en vinden dat performance is optimaal wanneer dieren worden getest bij het ​​einde van deze cyclus (bijvoorbeeld ongeveer 16:00 een lichtcyclus eindigt op 7:00). Ten derde, zorg moeten worden genomen om die stabiele prestaties wordt vastgesteld op elke vooropleiding stadium te bevestigen voordat een dier is gevorderd met de volgende stap. Bijvoorbeeld, consistente en robuuste prestaties op de intrekbare hendel training podium is een uitstekende voorspeller van performante prestaties op de &quot;set&quot; discriminatie taak. Met betrekking tot de uitrusting, hoewel alle stappen zijn geautomatiseerd, experimentator ingrijpen blijft noodzakelijk om te bevestigen dat alle componenten zijn in orde. Zo moet een uitrusting check dagelijks worden uitgevoerd (of meer dan een keer per dag, als groot aantal dieren worden getest) om ervoor te zorgen dat alle lichten, hendels en beloning levering operationeel zijn. In het bijzonder kunnen storingen in beloning afgiftesystemen (vooral pellet dispensers) drastisch beïnvloeden. Een ongewoon hoog aantal omissies opeen bepaalde dag kan een probleem zijn met beloning levering apparatuur aan te geven, en dus data-uitgang moet dagelijks worden gecontroleerd door een experimentator vertrouwd met de taak en verwachte prestaties. Bij het ontbreken van een apparaat defect, kan een groot aantal omissies andere problemen met de motivatie of de gezondheid van dieren te geven. Als een dier verder gezond kan voedselrestrictie worden verhoogd om het dier naar 80-85% van de vrije voeding gewicht voor een korte tijd totdat prestaties hersteld. Deze set-shifting en omkering taken kunnen worden gebruikt in een verscheidenheid van experimentele paradigma. Bijvoorbeeld zou de effecten van manipulaties zoals laesies, ontwikkelings behandelingen, de voeding, de langdurige farmacologische behandeling, of genetische modificaties worden onderzocht. Hoewel het effect van een behandeling op de set-shifting of omkering stadium van primaire belang kunnen zijn, er rekening mee dat aangezien dergelijke chronische of permanente behandelingen per se vóór trai moet worden toegediendning begint, effecten op meerdere stadia van prestaties (met name op de eerste discriminatie of &quot;set&quot;) moet ook worden onderzocht 21. Het gebruik van acute manipulaties, zoals farmacologische behandelingen of tijdelijke neuroanatomisch inactiveringen, zijn bijzonder goed geschikt voor deze taken. In dergelijke gevallen is de toevoeging van een derde groep (zie figuur 2) bruikbaar; Zo is de primaire experimentele groep krijgt de manipulatie van de rente op de dag van de shift of omkering, terwijl een controlegroep ontvangt de manipulatie op de dag van de initiële discriminatie of &quot;set&quot; om te testen op een brede effecten op het leren, en een tweede controlegroep ontvangt geen manipulaties (of sham behandelingen) op beide dagen 20,22. Merk op dat voor een dergelijke acute manipulatie studies, is het raadzaam om ratten voor de prestaties overeenkomen bij het leren van de eerste set en toe te wijzen aan de experimentele groep en de (tweede) controlegroep dienovereenkomstig. Dit minimIZES de mogelijkheid dat behandeling geïnduceerde verschillen in prestaties kunnen worden vertroebeld door individuele verschillen in hoe gemakkelijk ratten leren om onderscheid te maken tussen stimuli. Bovendien, als een experiment vereist het testen van meerdere cohorten gedurende weken of maanden, moet elk cohort behoren dieren uit alle experimentele groepen. Bijvoorbeeld kan een studie, waarbij de effecten van acute farmacologische manipulaties tijdens overschakeling 48 ratten in totaal 3 experimentele groepen getest in drie cohorten van 16 dieren elk vereist. In dit geval moet elk cohort 5-6 ratten in elke experimentele groep bevatten. Idealiter zou de statistische analyses factor die bevestigt er geen verschillen in prestaties over elk cohort ratten omvatten. Tenslotte kunnen die operante taken bijzonder bruikbaar voor toepassing in vivo opname technieken waaronder microdialyse, voltammetrie en elektrofysiologie, door componenten zoals de gecontroleerde omgeving precieze timing van stimulus Presentation en reacties, en beperkte bewegingen van de dieren die niet beschikbaar zijn of praktisch in de cross-doolhof of graven taken zijn.

Hoog niveau cognitieve processen, waaronder regel generatie, gedrags- selectie en evaluatie van deze strategie worden gezamenlijk aangeduid als &quot;uitvoerende functie&quot; of &quot;behavioral flexibiliteit 1.&quot; Dergelijke processen zijn cruciaal om de normale cognitieve functie, en kunnen worden gehinderd in zulke uiteenlopende aandoeningen zoals schizofrenie , alcoholisme, depressie, beroerte en de ziekte van Alzheimer 2-7. De regulering van de uitvoerende functie processen wordt voornamelijk gemedieerd door gebieden in de frontale cortex, met inbegrip van de dorsolaterale prefrontale cortex en de orbitofrontale cortex bij mensen 8-10. De ontwikkeling van taken aan uitvoerende functie en / of gedragsproblemen flexibiliteit in de niet-menselijke dieren, vooral knaagdieren te beoordelen, is sterk aan het inzicht in de neurobiologie van cognitie 11-14. Dergelijke taken hebben het mogelijk om verschillende onderdelen van gedragsproblemen flexibiliteit afzonderlijk te meten gemaakt, met inbegrip vanstrategie verschuiven en omkering leren. Strategie verschuiven verwijst naar het vermogen om actief te onderdrukken een eerder aangeleerde reactie strategie, terwijl het verwerven van een nieuwe, concurrerende strategie, in het bijzonder tegenover stimulus afmetingen (extradimensional shift) - bijvoorbeeld het overschakelen van het uitvoeren van een visueel-gebaseerde discriminatie (rood vs. groen, waar rood is &quot;correct&quot; en tactiele stimuli zijn niet relevant) tot het uitvoeren van een tactiele discriminatie (glad versus ruw, waar glad is &quot;correct&quot; en visuele prikkels zijn nu niet relevant). Aan de andere kant, omkering leren impliceert ook een verandering in de strategie van aanpak, maar binnen dezelfde stimulus dimensie - bijvoorbeeld in de &quot;rood vs. groen&quot; Bijvoorbeeld, als rood was vroeger juist, een omkering zou dat groene dicteren is nu juist, terwijl tactiele stimuli irrelevant zou blijven. Verschillende taken zijn ontwikkeld gedragsproblemen flexibiliteit knaagdieren onderzoeken. De cross-maZe taak vereist een dier om eerst ofwel een-richting gebaseerde regel (bijvoorbeeld: &#39;altijd rechts &quot;) of een visuele basis regel (bijvoorbeeld,&quot; altijd keren naar de visuele cue &quot;) naar een bepaald criterium van de prestaties te leren. Vervolgens wordt het dier verplicht onverwacht verschuiven van hetzij modaliteit naar de andere regel (strategie verschuiven, oorspronkelijk aangeduid als een &quot;nonreversal shift&quot; 15) of verschuiven binnen modaliteit naar de andere onvoorziene (reversal learning) 13,14,16. Dergelijke taken zijn gevoelig voor storingen in corticale en subcorticale netwerken, waarbij de prefrontale cortex, thalamus, en striatum 1,13,14,16-18. Een ander type van aandachtstraining-set verschuiven taak (soms aangeduid als het graven taak) nodig om dieren te trainen om onderscheid te maken tussen twee containers die verschillen langs twee of drie stimulus dimensies (graven media, geur en / of externe textuur). Vergelijkbaar met de cross-doolhoftaak, worden de dieren dan verplicht om ofwel heel afmetingen (strategie shifting) verschuiven of binnen dezelfde dimensie (omkering leren), en deze taken zijn eveneens gevoelig voor frontale cortex manipulaties 11,19. Een voordeel van deze taak is dat tijdens de extra-dimensionale strategie shift, ratten worden met nieuwe sets van stimuli (voorbeelden), die ervoor zorgt dat de prestaties impairments tijdens deze fase zijn waarschijnlijk toe te schrijven aan verstoringen in het vermogen om aandachtsproblemen set aan verschillende aspecten verschuiven verbinding stimuli plaats van een verminderd vermogen om te stoppen naderen van een specifieke stimulus eerder geassocieerd met beloning. Echter, deze functie maakt het ook moeilijker om de specifieke aard van een tekort vast te stellen tijdens een set shift. Hoewel de hierboven beschreven taken goed gedocumenteerd in de literatuur, beiden lijden aan een aantal procedurele nadelen, vooral de tijd die het duurt om proefdieren. In beidede cross-doolhof taak en het graven taak, kan slechts één dier worden getest in een tijd; Bovendien moet het testen in real time worden toegediend door een toegewijd experimentator en kan tot verschillende hr per dag per dier. Bovendien, de presentatie van stimuli en de registratie van gedragsreacties in beide soorten taken handmatig gecontroleerd door een experimentator, en dus gevoelig voor menselijke fouten en subjectieve interpretatie. Hier beschrijven we een geautomatiseerde methode voor het beoordelen van de strategie schakelen en omkering leren in de rat, met behulp van operante procedures die stimulus controle en presentatie van gegevens te stroomlijnen, en drastisch verbeteren van de snelheid van het verzamelen van gegevens en doorvoer 20,21. De methodes voor het vormen en treinratten beschreven, alsmede de componenten van de taak zelf en de analyse van de verkregen gegevens. We hebben gevonden dat als de cross-doolhof en graafmachines taken deze geautomatiseerde taken gevoelig voor verstoringen in prefrontaleen subcorticale circuits, alsmede een neurologische manipulatie die modellen schizofrenie 20-23.

<table><tbody><tr><td>Behavioral Chamber Package with Retractable Levers</td><td>Med Associates, Inc.</td><td>MED-008-B2</td><td>Vereiste componenten omvatten twee intrekbare hendels, twee stimuluslichten, kamerlicht en systeem voor het afleveren van bekrachtiging</td></tr><tr><td>MED-PC software</td><td>Med Associates, Inc.</td><td>SOF-735</td><td></td></tr><tr><td>MPC2XL software</td><td>Med Associates, Inc.</td><td>SOF-731</td><td>Gegevensoverdrachtstool voor het importeren van ruwe gegevens in Excel-formaat</td></tr><tr><td>Stofvrije precisiekorrels, 45 mg, suiker</td><td>Bio-Serv</td><td>F0042</td><td></td></tr></tbody></table>

operante procedures voor het evalueren behavioral flexibiliteit in ratten

Operant Procedures for Assessing Behavioral Flexibility in Rats

Executieve functies bestaan ​​uit meerdere hoog niveau cognitieve processen die regel generatie en gedragsproblemen selectie rijden. Een opkomende eigenschap van deze werkwijzen is de mogelijkheid om gedrag aan te passen aan veranderingen in zijn omgeving (bijv gedrags flexibiliteit). Deze processen zijn essentieel voor normale menselijke gedrag en kunnen worden verstoord in diverse neuropsychiatrische aandoeningen, waaronder schizofrenie, alcoholisme, depressie, beroerte en de ziekte van Alzheimer. Begrip van de neurobiologie van executieve functies is sterk bevorderd door de beschikbaarheid van dierlijke taken voor de beoordeling van discrete componenten van gedragsproblemen flexibiliteit, met name de strategie verschuiven en omkering leren. Terwijl verschillende soorten taken zijn ontwikkeld, de meeste zijn niet geautomatiseerd, arbeidsintensief en laat het testen van slechts één dier tegelijk. De recente ontwikkeling van geautomatiseerde, op operante gebaseerde taken voor de beoordeling van gedragsproblemen flexibiliteit stroomlijnt testing, standaardiseert stimulus presentatie en gegevensregistratie en drastisch verbetert doorzet. We beschrijven hier geautomatiseerde strategie verschuiven en omkering taken, met behulp van operante kamers aangestuurd door op maat geschreven software programma&#39;s. Met deze taken hebben wij aangetoond dat de mediale prefrontale cortex regelt strategie verschuiven maar niet omkering leren bij ratten, vergelijkbaar met de dissociatie waargenomen bij mensen. Bovendien mogen ook dieren met een neonatale hippocampus laesie, een neurologische model van schizofrenie, selectief verminderde over de strategie verschuiven taak, maar niet de omkering taak. De strategie verschuiven taak maakt ook de identificatie van afzonderlijke soorten fouten optreden, die elk toegeschreven aan verschillende neurale substraten. De beschikbaarheid van deze geautomatiseerde taken, en de gegevens die de dissocieerbaar bijdragen van afzonderlijke prefrontale gebieden, maakt ze bijzonder geschikt assays voor de studie van de fundamentele neurobiologische processen, alsmede drug ontdekking en screening bij de ziekte van modellen.

Acute, reversibele inactivatie van de prefrontale cortex kan worden bewerkstelligd door infusie van het lokale verdovingsmiddel bupivacaine hydrochloride (0,75%, 0,5 pi) in de prelimbische gebied via een chirurgisch geïmplanteerde infusie canule 20 ongeveer 10 minuten voor de test. Bovendien kan het effect van inactivering zowel gedurende de eerste taak (&quot;Set&quot;) of de tweede taak (&quot;Shift&quot; of &quot;Omkering&quot;) worden beoordeeld om eventuele algemene effecten op het leren onderzocht. Figuur 2 illustreert de resultaten van dergelijke inactiveringen op dieren het uitvoeren van de Cue-to-Response-strategie verschuiven volgorde. Prefrontal inactivering op de eerste dag, de Cue / &quot;Set&quot; taak niet prestatie (Figuur 2A) beïnvloeden, wat suggereert dat de mediale prefrontale cortex niet noodzakelijk voor initiële discriminatie leren. Echter, prefrontale inactivatie op de tweede dag, de Response / &quot;Shift&quot; taak, significantly verminderde prestaties in dat dieren vereist een aanzienlijk groter aantal proeven om criterium prestaties (Figuur 2B) te bereiken. Toen de prefrontale cortex werd geïnactiveerd, dieren maakte meer perseverative-achtige fouten dan nooit versterkte fouten op de Shift-taak (figuur 2C). Deze bevindingen repliceren eerdere gegevens over het belang van de mediale prefrontale cortex van de strategie schakelen en in het bijzonder onderdrukken een eerder geleerde strategie 13,20. Omgekeerd dieren getraind in de Omkering van Response sequence niet deze prefrontale afhankelijkheid tonen. Dieren die inactivatie van de prefrontale cortex van de &quot;omkering&quot; dag verschilde niet van zoutoplossing toegediend dieren op discriminatie ofwel de eerste reactie (Figuur 3A) of de daaropvolgende omkering (Figuur 3B) 20 .Deze bevindingen komen overeen met eerder onderzoek waaruit blijkt dat the orbitofrontale cortex, niet de mediale prefrontale cortex, regelt omkering leren op een verscheidenheid van taken 12,19,26, waaronder een operante taak lijkt op de hier 27 beschreven. <img alt="Figuur 2" src="/files/ftp_upload/52387/52387fig2highres.jpg" /> Figuur 2. inactivatie van de prefrontale cortex schaadt Strategy Shifting. A, Trials criterium op de initiële discriminatie Cue taak (&quot;Set&quot;) door ratten die infusies van zoutoplossing of bupivacaïne (Bupi) in de mediale prefrontale cortex op de ingestelde dag. Prefrontale inactivatie had geen effect op de initiële aanschaf. B, Trials criterium op de verschuiving naar de Response taak (&quot;Shift&quot;) volgende mediale prefrontale infusies van zoutoplossing of bupivacaïne op de verschuiving dag. Inactivatie van de prefrontale cortex slechtzienden de strategie verschuiving naar de respons taak.C, Soorten fouten begaan door dieren op de verschuiving dag. Prefrontale inactivatie voorafgaand aan de verschuiving taak (&quot;sal-Bupi&quot; groep) heeft geleid tot een toename van de perseverative-achtige fouten. *, P &lt;.05 vs. zoutoplossing zoutoplossing. Dit cijfer is gewijzigd van Floresco et al. 20 <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/52387/52387fig2large.jpg" target="_blank">Klik hier om een grotere versie van deze afbeelding te bekijken.</a> <img alt="Figuur 3" src="/files/ftp_upload/52387/52387fig3highres.jpg" /> Figuur 3. inactivatie van de prefrontale cortex Takken Reversal Learning Intact. A, Trials criterium tijdens de initiële opleiding discriminatie reactie door ratten die vervolgens infusies van zoutoplossing of bupivacaïne (Bupi) zou ontvangen in de mediale prefrontale cortex voorafgaand aan omkering training. Er werden geen verschillen gezien. B, Trials criterium tijdens de omkering van discriminatie de respons, volgende mediale prefrontale infusies van ofwel zoutoplossing of bupivacaïne. Prefrontale inactivatie niet aantasten omkering leren. Dit cijfer is gewijzigd van Floresco et al. 20 De gegevens in figuur 4 geeft een voorbeeld van die ratten &quot;herinnering&quot; proeven uitvoeren met het oude regel voor een strategie verschuiving helpen bij interpretatie van gegevens. In deze studie (Enomotor en Floresco, ongepubliceerde waarnemingen), werden ratten op elkaar afgestemd voor de prestaties op het verwerven van een visuele cue regel op dag 1 (Figuur 4A). Op dag 2, ontvangen ratten voertuig of 0,2 mg / kg haloperidol. Aan het begin van de dag 2 testsessie, kregen ze 20 onderzoeken waarbij ze verplicht werden om te reageren met behulp van de visuele cue regel verworven op dag 1, waarna de regel geschakelde helft van de sessie om discriminatie een reactie. Zoals weergegeven in figuur 4B, deze behandeling verminderde het ophalen van de visuele cue regel gedurende de eerste 20 herinnering proeven van de sessie. Vervolgens-haloperidol behandelde ratten vereist minder proeven om criterium (figuur 4C) te bereiken en maakte minder perseverative fouten (Figuur 4D) over de strategie shift. Merk op dat hadden we niet gebruikt de herinnering proeven voorafgaand aan de verschuiving, kunnen deze gegevens zijn geïnterpreteerd als een verbetering in set verschuiven door haloperidol. Echter, de waardevermindering tijdens het bewind ophalen fase suggereert dat deze effecten beter worden opgevat als aantasting van het geheugen voor de eerder verworven regel, die kunnen hebben geleid tot minder respons conflict bij ratten werden verplicht om een ​​nieuwe regel te leren en dus sneller verschuiven. <img alt="Figuur 4" src="/files/ftp_upload/52387/52387fig4highres.jpg" /> Figuur 4. Verminderde Regel Retrieval en vereenvoudigde set-shifting geïnduceerd door Haloperidol Behandeling. A, Trials criterium over discriminatie visuele aanwijzing van ratten die waren aan de auto (zoutoplossing) of de dopamine D2-antagonist haloperidol (0,2 mg / kg) voorafgaand aan de strategie verschuiven volgorde op de volgende dag ontvangen. Dieren in beide groepen had vergelijkbaar met pre-drug prestaties. B, aan het begin van het testen op dag 2, ontvangen ratten 20 herinnering proeven waar ze nodig waren om door te gaan om te reageren met behulp van de visuele cue regel vanaf dag 1. De behandeling met haloperidol aanzienlijk gedaald nauwkeurigheid Tijdens deze herinnering proeven. C, na de herinnering proeven 20, de regel verschoven helft van de sessie om discriminatie een reactie. Haloperidol behandelde ratten vereist minder proeven om criterium te bereiken tijdens de shift. D. Haloperidol behandeling ook verminderd perseverative fouten. Hoewel deze gegevens verbeterde prestaties, de bijzondere waardevermindering in regel retrieval-display in B zou kunnen suggereren </strong&gt; geeft aan dat de schijnbare &quot;verbeterde strategie shifting&quot; is meer waarschijnlijk toe te schrijven aan verminderde interferentie van de eerder verworven regel. Enomoto en Floresco, ongepubliceerde waarnemingen. *, p &lt;.05 vs. voertuig. De neonatale ventrale hippocampus laesie (NVHL) manipulatie is gebruikt om enkele aspecten van schizofrenie model in ratten 28 bijzonder cognitieve stoornissen 29,30. In het kort wordt een excitotoxisch laesie toegediend aan de hippocampus van 7 dagen oude ratten, en proeven worden uitgevoerd bij volwassenen uitgevoerd (60+ dagen postnatale). . Deze modellen de hypothese ontwikkelingstraject van schizofrenie 28 Figuur 5 illustreert de prestaties van NVHL en controle ratten op de pre-belichte versie van de Set-Shifting: Reactie op volgorde Cue NVHL ratten worden onaangetast bij het ​​leren van de eerste regel (Response / &quot;Set. &#39;figuur 5A), maar zijn enorme schade<html> bij verschuiving naar de nieuwe regel (Cue / &quot;Shift&quot;) zoals getoond door de toename van het aantal pogingen nodig criterium (figuur 5B) te bereiken. Bovendien, dit tekort was voornamelijk te wijten aan een toename perseverative fouten, zoals getoond in figuur 5C, suggereert prefrontale afwijkingen 20,21. Deze resultaten bevestigen eerdere bevindingen van verminderde strategie verschuiving in NVHL dieren met behulp van de cross-doolhof taak 29. Net als de gegevens van prefrontally geïnactiveerd dieren bovenstaande werden NVHL dieren beïnvloed bij omkering leren (Figuur 6A, B), hoewel zij langzamer reageren (figuur 6C, D) waren. Deze negatieve bevinding impliceert dat de waargenomen strategie verschuiven tekorten zijn niet te wijten aan een eenvoudige onvermogen om te schakelen tussen stimuli 21. ES.jpg &quot;/&gt; Figuur 5. Verminderde Set-Shifting in de NVHL Model van schizofrenie. Prestaties op de pre-belichte versie van de ingestelde verschuiven sequence (Response-to-Cue) in NVHL en sham controle dieren. A, NVHL dieren werden onaangetast op de Response (&quot;Set&quot;) taak. B, echter NVHL dieren vereist aanzienlijk meer proeven dan Shams aan criterium te bereiken op het visuele cue (&quot;Shift&quot;) taak. C, Fouten op de &quot;Shift&quot; dag. NVHL dieren maakte meer perseverative fouten dan sham dieren, maar verschilde niet op regressief of nooit-versterkte fouten. *, P &lt;.05 vs. schijnvertoning. Dit cijfer is gewijzigd van Placek et al. 21 <img alt="Figuur 6" src="/files/ftp_upload/52387/52387fig6highres.jpg" /> Figuur 6. Gebrek aan NVHL Waardevermindering op Reversal Learning. <strong&gt; A, B, NVHL en sham dieren verschilden niet in hun vermogen tot verwerven ofwel de eerste reactie leertaak (&quot;Set&quot;), of de Response Reversal. C, D, NVHL dieren langzamer dan Shams te reageren op waren zowel de &quot;Set&quot; en de &quot;Reversal&quot; taken. Dit cijfer is gewijzigd van Placek et al. 21 Ten slotte heeft proefafnames aangegeven dat de dieren zijn vrijwel niet in staat om een omkering van de Cue taak, namelijk leren, om druk op de hendel tegenover de verlichte stimulus licht. Vijf van de zes geteste dieren afgerond 450 omkering trials (3 dagen) zonder het bereiken criterium, en de zesde dier vereiste 418 trials (Brady, ongepubliceerde waarnemingen; data niet getoond). Dit komt waarschijnlijk omdat de prikkel lichten zijn zeer opvallende en aantrekkelijke signalen dat maakt het erg moeilijk voor ratten aan direct reageren weg van hen. Zo, dit testen volgorde is niet recommended.

De mogelijkheid om executieve functies zoals gedragsflexibiliteit bij ratten te beoordelen, is nuttig voor het onderzoeken van de neurobiologie van cognitie bij zowel intacte dieren als bij ziektemodellen. Hier beschrijven we geautomatiseerde taken voor het beoordelen van strategieverschuiving en omgekeerde leerprocessen, die bijzonder gevoelig zijn voor verstoringen in prefrontale corticale netwerken.

Operante procedures voor het evalueren Behavioral Flexibiliteit in Ratten

Executive functions consist of multiple high-level cognitive processes that drive rule generation and behavioral selection. An emergent property of these ...

Het algemene doel van het volgende experiment is om de gedragsflexibiliteit, waaronder set-shifting en reversal learning bij ratten, te beoordelen met behulp van een geautomatiseerde operante methode. Dit wordt bereikt door de dieren eerst voor te trainen in het drukken op de hendel, om hen te laten wennen aan het uit- en inklappen van de hendels en een consistente rapportage te waarborgen. Vervolgens worden de dieren getest op de eerste taak van de gewenste sequentie.Bijvoorbeeld de discriminatie van visuele signalen in de sequentie van wachtrij naar respons, waarmee het vermogen van het dier om een discriminatieregel te leren wordt vastgesteld. Vervolgens worden de dieren getest op de tweede taak van de gewenste sequentie om de gedragsflexibiliteit van het dier te beoordelen, wat hun vermogen is om van de ene regel naar de andere over te schakelen. De resultaten tonen effecten op verschillende aspecten van gedragsflexibiliteit op basis van diverse farmacologische of anatomische manipulaties.Het belangrijkste voordeel van deze techniek ten opzichte van bestaande methoden, zoals doolhofgebaseerde taken of graaftaken, is dat er sprake is van een betere stimuluscontrole en standaardisatie, en dat de snelheid van de gegevensverzameling aanzienlijk is verhoogd. De procedure zal worden gedemonstreerd door Bradley Roberts, een undergraduate student uit mijn laboratorium. Voor het uitvoeren van tests voor gedragsflexibiliteit bij ratten worden operante kamers gebruikt die zijn uitgerust met minimaal twee intrekbare hendels aan weerszijden van een centraal gebied voor de toediening van bekrachtiging, twee stimuluslampen, waarvan één boven elke hendel is geplaatst, een omgevingslamp en een bekrachtigingsdispenser.Zorg ervoor dat het omgevingslicht de gehele kamer verlicht zonder de detectie van de stimuluslichten te beïnvloeden. Gebruik smakelijk voedsel voor bekrachtiging, zoals sucrosepellets van 45 milligram. Beheers de stimuluspresentatie, de hendelbediening en de gegevensverzameling via een interface met een computer.Raadpleeg het tekstprotocol voor aanvullende details over de pre-training van de ratten. Geef de ratten, volgens de richtlijnen in het tekstprotocol, trainingssessies met intrekbare hendels om hen te laten wennen aan het uitsteken en intrekken van de hendels en om ervoor te zorgen dat de ratten relatief weinig weglatingen vertonen tegen de tijd dat zij overgaan naar de hoofdtestfasen van de taak. Bepaal tijdens elke trial welke hendel moet worden uitgestoken; wissel de hendelextensies af in een pseudorandom volgorde zodat er 45 trials met de linkerhendel en 45 trials met de rechterhendel zijn, waarbij maximaal twee trials achter elkaar hetzelfde zijn.Schuif dezelfde hendel uit, schuif de geselecteerde hendel uit. Beloon het dier nadat het op de hendel drukt binnen 10 seconden, waarna de hendel wordt ingetrokken. Als het dier niet binnen 10 seconden reageert, trek dan de hendel in en registreer een omissie.Zet de trainingssessies met de intrekbare hendel van 30 minuten voort voor een vast aantal dagen, of totdat de dieren aan het minimumcriterium van vijf of minder weglatingen gedurende twee opeenvolgende dagen voldoen, om de dieren te testen op de sequentie van wachtrij naar respons, wat een van de twee mogelijke testsequenties voor strategiewisseling vertegenwoordigt. Begin met het testen van de dieren op de Q-taak. Bij deze taak worden de dieren bekrachtigd om te reageren op de hendel onder het verlichte stimuluslampje, en dit is de vastgestelde taak in de sequentie.Begin elke trial met beide hendels ingetrokken en verlicht gedurende drie seconden ofwel het linker ofwel het rechter stimuluslampje. Schuif vervolgens beide hendels gedurende 10 seconden de kamer in, of tot er een respons plaatsvindt. Versterk alleen een correcte respons op de aangegeven hendel wanneer er op een van beide hendels wordt gereageerd.Trek de hendels in. Start elke 20 seconden een trial gedurende de hele sessie. Bepaal de volgorde van de trials pseudowillekeurig, zodanig dat er niet meer dan twee opeenvolgende trials met dezelfde stimulus plaatsvinden.Licht aan. Ga door met de proeven totdat een dier 10 opeenvolgende correcte reacties heeft gegeven en een minimum van 30 proeven heeft voltooid, of totdat er 150 tot 200 proeven zijn voltooid zonder dat het criterium is bereikt. De volgende dag, na het bereiken van het criterium voor de Q-taak, worden de dieren overgeplaatst naar de responstaak, die de shift-taak in de sequentie vertegenwoordigt en waarbij de dieren worden beloond voor het reageren op de hendel tegenover hun zijvoorkeur.Ongeacht de cue, terwijl beide hendels zijn ingetrokken, laat u pseudo-willekeurig een van de stimuluslampjes gedurende drie seconden branden, en schuif vervolgens beide hendels gedurende 10 seconden de kamer in, of totdat er een respons plaatsvindt. Versterk alleen een respons op de hendel in de juiste positie, tegenover de zijde van het dier, ongeacht de voorkeur bij een respons op een van beide hendels. Trek de hendels in en ga door met de trials totdat het dier het criterium van 10 opeenvolgende correcte responsen heeft bereikt.Efficiënte strategiewisseling is afhankelijk van de mediale prefrontale cortex. Op de eerste dag van de behandeling belemmerde prefrontale inactivatie de prestaties bij de Q-set taak niet. Echter, prefrontale inactivatie op de tweede dag belemmerde de prestaties bij de responswissel-taak significant, in die zin dat de dieren meer pogingen nodig hadden om het criterium voor de prestatie te bereiken.In vergelijking hiermee vertoonde discriminatie bij omkering van de respons geen afhankelijkheid van de mediale prefrontale cortex. Dieren die op de dag van omkering een inactivatie van de prefrontale cortex ontvingen, verschilden niet van de met saline geïnfuseerde dieren, wat previous onderzoek ondersteunt dat aantoont dat de orbitofrontale cortex, en niet de mediale prefrontale cortex, het omkeringsleren bij diverse taken reguleert. Om aan te tonen hoe herinneringsproeven kunnen helpen bij de interpretatie van gegevens, hebben ratten op dag één een Visuele Q-regel aangeleerd.Op dag twee kregen de ratten het vehikel of hallal peritol toegediend, waarna zij 20 herinneringstrials van dag één voltooiden voordat zij overgingen op responsdiscriminatie. De resultaten tonen aan dat hallal peritol het ophalen van de visuele cue tijdens de herinneringstrials belemmerde. Vervolgens hadden de met hallal peritol behandelde ratten minder trials nodig om het criterium te bereiken; een resultaat dat geïnterpreteerd had kunnen worden als een verbetering in set-shifting als er geen herinneringstrials beschikbaar waren geweest om aan te tonen dat het geheugen voor de vorige regel feitelijk was aangetast.Andere methoden, zoals anatomische, omgevings- of genetische manipulaties, evenals fysiologische of chemische registratietechnieken, kunnen aan deze procedure worden toegevoegd om de neurobiologische basis van gedragsflexibiliteit en executieve functies te onderzoeken.

operant-procedures-for-assessing-behavioral-flexibility-in-rats

Research

JoVE Journal

Behavior

Gedrag

Voorgesteld wordt een volledig geautomatiseerd protocol voor knaagdieren operante conditionering. Het protocol is gebaseerd op nauwkeurige tijdelijke controle gedrags gebeurtenissen in hoeverre dit besturingselement beïnvloedt hersenactiviteit onderliggende sensorimotorische integratie en cognitieve controle-experimenten onderzocht.

Een volledig geautomatiseerde Knaagdieren Conditioning Protocol voor Sensomotorische Integratie en cognitieve controle-experimenten

Het doel van dit protocol is om een ​​gedrags-test uit te voeren, zoals de aandachtsproblemen set verschuiven taak (AST) aan prefrontale cortex-gemedieerde cognitieve flexibiliteit bij muizen te beoordelen.

De Aandachtsvertekening Set Shifting Taak: een maat voor cognitieve flexibiliteit in Muizen

Cognitieve afwijkingen in aandachtsverlegging zijn een kernkenmerk van veel psychiatrische ziekten. Hier presenteren we de ontwikkeling van een nieuw automatisch systeem voor het effectieve onderzoek naar aandachtsverleggingsvermogens, executieve functies en andere cognitieve vermogens bij muizen met een hoge translationele validiteit voor menselijke studies.

Een Operante intra- / extra-dimensionale Set-shift Taak voor Muizen

Hier presenteren we een protocol om geconditioneerd benaderingsgedrag naar Pavlov te eliciteren bij ratten. Deze procedure kan worden gebruikt om individuele verschillen te meten in de neiging om beloningsgerelateerde signalen te benaderen en incentive-salientie toe te schrijven en de kwetsbaarheid voor verslaving te onderzoeken.

Pavlov geconditioneerde Aanpak Training in Ratten

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.

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

Set-shifting, een vorm van gedrags- flexibiliteit, vereist een attentional verschuiving van de ene stimulus naar de andere dimensie. We verlengden een gevestigde knaagdier set-shifting taak 1 door te eisen dat de aandacht voor verschillende stimuli op basis van context. De taak werd gecombineerd met specifieke letsels aan neuron subtypen ten grondslag liggen aan een succesvolle verandering te identificeren.

New Variations for Strategy Set-verschuiving in het Rat

Dit manuscript wordt beschreven van een semi-geautomatiseerde taak die supinatie bij ratten kwantificeert. Ratten bereiken, begrijpen en een sferische manipulandum supinate. De rat wordt beloond met een pellet overschrijdt de beurt hoek een criterium dat door de gebruiker ingesteld. Deze taak verhoogt de doorvoer, gevoeligheid voor schade, en objectiviteit ten opzichte van traditionele taken.

De knop supinatie Task: Een semi-geautomatiseerde methode voor de beoordeling van de voorpoot functie bij ratten

Een kosten-batenanalyse is een weging-schaal aanpak waarmee de hersenen in de loop van de besluitvorming. Hier stellen wij een protocol te trainen ratten op een operante gebaseerde besluitvorming paradigma waar ratten kiezen hogere beloningen ten koste van het wachten op 15 s om hen te ontvangen.

Operante protocollen voor de beoordeling van de kosten-batenanalyse tijdens versterkte besluitvorming door knaagdieren

Wij presenteren drie protocollen die beoordelen van verschillende vormen van impulsiviteit bij ratten en andere kleine zoogdieren. Intertemporele keuze procedures evalueren de neiging om korting de waarde van vertraagde resultaten. Differentiële versterking van lage tarieven en functie-negatieve discriminatie evalueren remming reactievermogen met en zonder straf voor ongepaste reacties, respectievelijk.

Drie laboratorium Procedures voor de beoordeling van de verschillende manifestaties van impulsiviteit bij ratten

Er wordt een procedure beschreven om de snelheid en nauwkeurigheid van de motorprestaties van ratten in een sociale toestand te meten. Het protocol stelt ons in staat om het effect van de loutere aanwezigheid van anderen op snelheid en nauwkeurigheid van motorprestaties in één experiment te onderzoeken.

Een taak voor het beoordelen van de impact van een partner op de snelheid en nauwkeurigheid van motor prestaties bij ratten

Stressvolle levensgebeurtenissen schaden de cognitieve functie, waardoor het risico op psychiatrische stoornissen toeneemt. Dit protocol illustreert hoe stress de cognitieve flexibiliteit beïnvloedt met behulp van een geautomatiseerd operante strategieverschuivingsparadigma bij mannelijke en vrouwelijke Sprague Dawley-ratten. Specifieke hersengebieden die ten grondslag liggen aan bepaald gedrag worden besproken en translationele relevantie van resultaten wordt onderzocht.

Beoordeling van stresseffecten op cognitieve flexibiliteit met behulp van een operante strategieverschuivingsparadigma

Leer operante procedures om gedragsflexibiliteit te evalueren bij ratten met geautomatiseerde taken. Deze methode onderzoekt strategieverschuiving en reversie-leren om cognitieve functies en prefrontale cortexbetrokkenheid te analyseren.

Operante procedures voor het evalueren Behavioral Flexibiliteit in Ratten

Meer video's verkennen