Een open-source, volledig aanpasbare 5-keuze seriële reactietijd taak toolbox voor geautomatiseerde gedragstraining van knaagdieren

Het protocol biedt een aanpasbare, open-source toolbox voor training en het uitvoeren van de 5-keuze seriële reactietijdtaak. Dit is een gevestigde gedragstest om visuospatiale aandacht en impulsiviteit bij knaagdieren te bestuderen. Het belangrijkste voordeel van de toolbox is de lage kosten en aanpasbaarheid.

Het biedt een hoge flexibiliteit met betrekking tot de specifieke stimulusparameters en beloningsconfiguratie en moedigt niet-standaard testontwerpen aan. De 5-keuze seriële reactietijdtaak geeft inzicht in de aandachtsprocessen, impulsiviteit en compulsiviteit bij knaagdieren. Onze toolbox maakt eenvoudige aanpassing aan andere niet-knaagdierdiermodellen mogelijk.

Het maakt ook semi-geautomatiseerde training van dieren mogelijk door middel van een optionele trapprocedure. In de video geven we een stap voor stap introductie tot het gebruik ervan. De procedure wordt gedemonstreerd door Eva Strippelmann, een biologiestudent uit ons laboratorium.

Begin met het openen van de vrij beschikbare geïntegreerde ontwikkelomgeving of IDE-software. Ga naar de tabbladen Bestand en Openen en klik op het script voor hardwarebesturing. Sluit vervolgens de USB-microcontroller aan op de computer.

Navigeer in de linkerbovenhoek van het scherm naar de tools om te controleren of de automatisch gekozen bord- en processorinformatie overeenkomt met de aangesloten microcontrollerkaart. Nadat u de bijbehorende bord- en processorinformatie hebt bevestigd, klikt u op het tabblad Poort om de beschikbare poort te kiezen. Klik in de linkerbovenhoek van het scherm op de knop Verifiëren om ervoor te zorgen dat er geen scriptfouten worden gemaakt.

Als u klaar bent, klikt u op het tabblad Uploaden met een pijl om het script naar het microcontrollerbord te uploaden. Nadat u ervoor hebt gezorgd dat alle vier de scripts en functies voor het experimentbesturingselement zich in dezelfde map bevinden, opent u het programmeerplatform en klikt u op de werkbalk Start en Pad instellen. Ga vervolgens naar de knop Map toevoegen om de map te selecteren die alle experimentbesturingsscripts bevat.

Als u klaar bent, klikt u op de knop Opslaan en sluit u het venster Pad instellen. Druk op het tabblad Startwerkbalk op Openen om de scripts en functies te openen. Om de toolbox voor te bereiden op gewenning, selecteert u het geopende gebruikersscript.

Nadat u hebt bevestigd dat de gewenningsvariabele op regel zeven is ingesteld op waar, schrijft u een getal in minuten op regel acht om een tijdslimiet voor de gewenning in te stellen. Schrijf op regel negen een getal tussen 0,01 en één om een helderheidsniveau voor het stimuluslicht te kiezen. Als u de werkset voor de experimentsessie wilt voorbereiden, selecteert u het geopende gebruikersscript en controleert u of de variabele op regel zeven is gedefinieerd als false.

Typ op regel 12 het mappad om de experimentgegevens automatisch op te slaan. Zorg ervoor dat er een map met de exacte naam bestaat. Typ vervolgens de onderwerpidentificatie op regel 13.

Zorg er vervolgens voor dat de variabelen op de regels 14 en 15 als waar zijn gedefinieerd. Als u klaar bent, typt u een nummer op regel 16 om een proef in te stellen en op regel 17 om een tijdslimiet in minuten in te stellen om het programma automatisch te stoppen. Voor de configuratie van de parameters voor een standaard 5-keuze seriële reactietijdtaak of 5CSRTT-paradigma voert u een numerieke waarde in op regel 45 die overeenkomt met het aantal openingen dat kan worden verlicht.

De variabele op regel 46 moet worden gedefinieerd als pseudorandom of willekeurig. Stel de duur van de stimulus op regel 47 in seconden in. Controleer of de variabele op regel 48 als enkelvoudig wordt aangeduid en of de numerieke waarde op regel 49 één is.

Definieer op regel 50 de helderheid van de doelprikkel in een getal. De variabele op regel 64 moet binair zijn, terwijl op regel 65 niet afhankelijk moet zijn. Voer vervolgens een numerieke waarde in op regel 71 die overeenkomt met het aantal voedselpellets dat moet worden vrijgegeven na een juiste neusprik.

Als alternatief kunnen verschillende trapprocedures worden gedefinieerd die geautomatiseerde gedragstraining mogelijk maken. Controleer of de variabele op regel 26 als true is gedefinieerd. Typ vervolgens op regel 29 de naam van de eerste of tweede groep.

Selecteer later de geopende trapfunctie. Typ de naam van de eerste groep op regel vier en typ de naam van de tweede groep op regel 77. Als u de criteria van de eerste groep voor het tweede trainingsniveau wilt wijzigen, typt u een van de parameters die zijn berekend in de prestatiecontrole en een gekozen numerieke waarde op regel 17.

De criteria kunnen worden toegevoegd of vervangen. Als u de parameters van de eerste groep wilt wijzigen die op het tweede trainingsniveau moeten worden bijgewerkt, bijvoorbeeld de duur van een time-out, typt u de parameter en een gekozen numerieke waarde op regel 19. Ga dienovereenkomstig te werk als de tweede groep van een onderwerp is gedefinieerd.

Voordat de gedragstrainingen beginnen, moeten dieren gewend raken aan de kamer. De toolbox biedt een gewenningsprotocol. Om de gewenningssessie te starten, bereidt u de operante kamer voor door twee beloningsvoedselkorrels in elk van de openingen te plaatsen.

Plak de deur van de magazijnklep af om open te blijven voor de eerste gewenningsfase. Verwijder in de tweede gewenningsfase de tape op de klepdeur van het magazijn. Bereid de operatiekamer voor door vijf voedselkorrels in de magazijndeur te plaatsen.

Voordat u met de experimentele trainingssessies begint, reinigt u de muren en vloer van de operatiekamer. Wanneer de installatie klaar is, selecteert u het geopende gebruikersscript en zorgt u ervoor dat de COM-beschrijving op regel 75 overeenkomt met de gekozen beschikbare poort. Als de beschrijving niet overeenkomt, wijzigt u de numerieke waarde in het experimentele besturingsscript.

Plaats de rat in de kamer. Klik in het geopende gebruikersscript op het werkbalktabblad Editor voordat u de groene afspeelknop Uitvoeren selecteert. Controleer of het programma correct wordt uitgevoerd door de informatie in het opdrachtvenster te lezen.

De toolbox start dan de taak zoals eerder gedefinieerd door de gebruiker. De experimenteersessie wordt automatisch gestopt na de opgegeven proef of tijdslimiet. Als het dier een vooraf gespecificeerd prestatieniveau bereikt voordat de sessie wordt beëindigd en de gebruiker een trapprocedure heeft gedefinieerd, laadt de toolbox het volgende trainingsniveau en vervolgt de training met de nieuwe instellingen.

Het niveau wordt automatisch geladen aan het begin van de volgende trainingssessie. Als u het experiment wilt stoppen, drukt u op de Escape-toets op het toetsenbord van de computer. Wanneer het bericht in het opdrachtvenster wordt weergegeven, typt u Y en drukt u op enter op het toetsenbord van de computer om de huidige sessie te stoppen en de verkregen gegevens op te slaan.

Vervolgens wordt automatisch een eenvoudige grafiek met het overzicht van de sessie weergegeven. 10 Lister hooded ratten werden getraind met behulp van de 5-keuze seriële reactietijd taak toolbox. Het aantal sessies per trainingsniveau door elke rat werd geanalyseerd en het gemiddelde over alle proefpersonen werd bepaald.

De variantie tussen de proefpersonen was het meest significant in de beginniveaus en nam af in latere niveaus. In niveau vier, toen de criteria veranderden om een drempel voor prestatiemetingen op te nemen, nam het gemiddelde aantal doorgebrachte sessies en de variantie tussen ratten toe, waarbij twee ratten vijf en zes dagen nodig hadden om het niveau te concluderen. Alle ratten bereikten echter het achtste niveau binnen 14 tot 22 sessies.

De representatieve analyse toont de gemiddelde prestaties van proefpersonen per trainingsniveau en over alle trainingsdagen in het 5CSRTT-apparaat. Het nauwkeurigheidspercentage en het emissiepercentage werden berekend en het gemiddelde totale aantal correcte reacties over alle onderzoeken in elk niveau werd bepaald. Alle proefpersonen bereikten een uiteindelijke nauwkeurigheid op het achtste en laatste trainingsniveau van meer dan 60%Veel proefpersonen bereikten ongeveer 80% nauwkeurigheid.

De 5-keuze seriële reactietijd taak toolbox is volledig aanpasbaar en open access. Het biedt veel extra opties voor het specificeren van de stimulusconfiguratie en het taakontwerp en een uitgebreide set geregistreerde gedragsgegevens. De toolbox maakt het mogelijk om niet-standaard versies van het 5-keuze seriële reactietijdparadigma te onderzoeken, bijvoorbeeld om dieper inzicht te krijgen in besluitvormingsprocessen of beloningsgerelateerd gedrag.