Celem tego protokołu jest przeprowadzenie testu behawioralnego, takiego jak zadanie zmiany nastawienia uwagi (AST), aby ocenić elastyczność poznawczą za pośrednictwem kory przedczołowej u myszy.
Artykuł metodologiczny
Celem tego protokołu jest przeprowadzenie testu behawioralnego, takiego jak zadanie zmiany nastawienia uwagi (AST), aby ocenić elastyczność poznawczą za pośrednictwem kory przedczołowej u myszy.
Upośledzenie funkcji poznawczych, szczególnie obejmujące dysfunkcję obwodów w korze przedczołowej (PFC), stanowi podstawową cechę wielu zaburzeń neuropsychiatrycznych i neurorozwojowych, w tym depresji, zespołu stresu pourazowego, schizofrenii i zaburzeń ze spektrum autyzmu. Deficyty funkcji poznawczych stanowią również najtrudniejszą do skutecznego leczenia dziedzinę objawów, ponieważ inhibitory wychwytu zwrotnego serotoniny i trójpierścieniowe leki przeciwdepresyjne mają tylko umiarkowane działanie. Funkcjonalne badania neuroobrazowe i analiza pośmiertna ludzkiej tkanki mózgowej sugerują, że PFC jest głównym regionem dysregulacji u pacjentów z tymi zaburzeniami. Jednak przedkliniczne testy behawioralne stosowane do oceny tych deficytów w modelach mysich, które można łatwo manipulować genetycznie i które mogą stanowić podstawę do badań nad nowymi ścieżkami leczenia, nie są w pełni wykorzystywane. Tutaj opisujemy adaptację testu behawioralnego, zadania zmiany ustawienia uwagi (AST), które należy wykonać u myszy w celu oceny deficytów poznawczych za pośrednictwem kory przedczołowej. Obwody neuronalne leżące u podstaw zachowania podczas AST są wysoce konserwatywne u ludzi, naczelnych i gryzoni, zapewniając doskonałą trafność twarzy, budowy i predykcji.
Zadanie zmiany zestawu uwagi (AST) zostało opracowane jako miara uwagi i elastyczności poznawczej u szczurów ponad dekadę temu,1,2. AspAT jest wzorowany na wewnątrzwymiarowym/pozawymiarowym komponencie Cambridge Neuropsychological Test Automated Battery (CANTAB), który służy do identyfikacji dysfunkcji poznawczych u ludzi i naczelnych3,4. Podczas gdy zdolność do uczenia się prostych reguł pozostaje nienaruszona, deficyty w uczeniu się modyfikowania reakcji, gdy reguły uległy zmianie, występują u pacjentów cierpiących na różne zaburzenia neuropsychiatryczne (np. schizofrenię, zaburzenia obsesyjno-kompulsywne, depresję), zaburzenia neurodegeneracyjne (tj. chorobę Parkinsona) oraz u pacjentów ze zmianami w korze przedczołowej5. Mówiąc bardziej ogólnie, pacjenci ci są opisywani jako mający deficyty elastyczności poznawczej. Analogiczne deficyty wykazano zarówno u naczelnych, jak i u gryzoni, gdy wywołano zmiany w korze przedczołowej1,6-8. Deficyty te wskazują na stan braku elastyczności poznawczej lub upośledzoną zdolność do zmiany zestawu uwagi.
Zestaw uwagi powstaje, gdy badany uczy się, że zestaw reguł może być zastosowany do złożonych bodźców, aby odróżnić istotne od nieistotnych wskazówek. Na przykład w AST zwierzęta nauczą się zwracać uwagę i reagować na odpowiednią wskazówkę (tj. podłoże do kopania) i ignorować nieistotną wskazówkę (np. zapach), łącząc nagrodę w postaci jedzenia z podłożem. To skojarzenie jest następnie wzmacniane w kolejnych zadaniach, w których zmienia się rodzaj podłoża do kopania i zapach, ale sparowany związek między podłożem a nagrodą pozostaje. Ta wzmocniona reguła tworzy zestaw poznawczy. Dwa etapy w protokole AST mierzą aspekty elastyczności poznawczej: odwrócenie i przesunięcie międzywymiarowe. Na etapie odwrócenia poprzednio negatywne bodźce w jednym wymiarze (w tym przykładzie medium) są teraz pozytywne, co zmusza zwierzę do zignorowania pozytywnych bodźców z poprzedniego etapu. Na przykład, jeśli filcowe podłoże do kopania było pozytywnym bodźcem w poprzednim etapie, a papier był bodźcem negatywnym, teraz jest odwrotnie. Stanowi to wyzwanie dla elastyczności zwierzęcia, ponieważ musi ono utrzymać zestaw uwagi (tj. medium jest odpowiednim wymiarem), jednocześnie zmieniając wyuczoną regułę dla pary bodźców i nagród w wymiarze. Tworzenie zestawu uwagi jest kwestionowane na etapie przesunięcia pozawymiarowego, kiedy nieistotny wymiar (w tym przykładzie zapach) staje się wymiarem istotnym. Reakcja perseweratywna, na którą wskazuje ciągły wybór przy użyciu wcześniej poznanej reguły, na każdym etapie odzwierciedla deficyt elastyczności poznawczej.
Badania zmian chorobowych zarówno u naczelnych, jak i u gryzoni wykazały, że specyficzne obszary kory przedczołowej można przypisać zdolności do wykonywania poszczególnych etapów AST1,9. Wykazano, że uszkodzenia kory oczodołowo-czołowej (OFC), podregionu kory przedczołowej (PFC), wywołują deficyty w odwróconym uczeniu się na AST8. Dodatkowo, uszkodzenia przyśrodkowej kory przedczołowej (MPFC) prowadzą do specyficznych trudności w wykonaniu przesunięcia międzywymiarowego.
Chociaż przeprowadzono liczne badania z użyciem AST na szczurach i naczelnych, stosunkowo niewiele z nich wykorzystało AST jako miarę funkcji poznawczych u myszy. Biorąc pod uwagę łatwość manipulacji genetycznej u myszy i krytyczną potrzebę pomiaru funkcji kory przedczołowej w badaniu różnych zaburzeń, adaptacja i walidacja tej miary behawioralnej u myszy jest ważnym dodatkiem do badań nad chorobami związanymi z dysfunkcją PFC. Opisany tutaj protokół jest modyfikacją procedury Birrella i Browna1, która jest zoptymalizowana do stosowania u myszy i odzwierciedla wiele adaptacji specyficznych dla myszy, które zostały wcześniej zgłoszone2,6,10-13.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
UWAGA: Zwierzęta użyte w tym badaniu to samce myszy C57Bl/6J w wieku od 4 do 6 miesięcy dla uzyskania optymalnych wyników. Myszy są utrzymywane w odwróconym cyklu światła, aby wygodnie je przetestować podczas aktywnej (ciemnej) fazy. Jeśli zachowanie jest wykonywane w pomieszczeniu oddzielonym od pomieszczenia, myszy mają co najmniej 1 godzinę na aklimatyzację po przetransportowaniu do pomieszczenia testowego. Testy behawioralne są przeprowadzane w warunkach czerwonego światła, minimalizując zakłócenia normalnej aktywności myszy tak mało, jak to możliwe, jednocześnie pozwalając eksperymentatorowi na odpowiednie oświetlenie do wizualnego monitorowania sesji testowej.
UWAGA: Wszystkie aspekty procedury eksperymentalnej opisanej tutaj zostały przeprowadzone zgodnie z Przewodnikiem po Opiece i Użytkowaniu Zwierząt Laboratoryjnych, wydanie 8 (NRC) i zostały zatwierdzone przez Instytucjonalny Komitet ds. Opieki i Użytkowania Zwierząt w Centrum Nauk o Zdrowiu Uniwersytetu Teksańskiego w San Antonio.
1. Konfiguracja eksperymentalna
2. Przegląd procedury (Rysunek 2)
3. Obsługa (dni 1-8)
4. Ograniczenie jedzenia (dni 9-12)
5. Aklimatyzacja (dni 13-14)
6. Szkolenie (Dzień 15)
7. Testowanie (dni 16-17):
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Typową miarą zależną w tym teście jest liczba prób na etap, aby spełnić kryterium (lub 8 prawidłowych kolejnych wyborów). Rysunek 4A przedstawia średnią liczbę prób spełniających kryterium na każdym etapie w nieleczonym C57BL/6J przy użyciu AspAT. Ponieważ myszy tworzą zestaw uwagi na odpowiednim wymiarze sygnału (zapach lub pożywka), wydajność poprawi się, na co wskazuje zmniejszenie liczby prób spełnienia kryterium w kolejnych przesunięciach wewnątrzwymiarowych, a etapy odwrócenia i przesunięcie pozawy...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Deficyty elastyczności poznawczej, w których pośredniczy PFC, stanowią znaczną niepełnosprawność związaną z różnymi zaburzeniami neurologicznymi i neuropsychiatrycznymi i mogą mieć duży wpływ na wyniki i jakość życia osób cierpiących na te zaburzenia. Optymalizacja AspAT do stosowania u myszy ma kluczowe znaczenie dla zbadania genetycznych podstaw chorób sprzężonych z dysfunkcją poznawczą za pośrednictwem kory przedczołowej. Stwierdziliśmy, że opisana powyżej metoda jest wiarygodną miarą specyficznego deficytu poznawczeg...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Nie stwierdzono konfliktu interesów.
To badanie było wspierane przez granty R01-MH090127, P30-MH089868 z National Institute of Mental Health oraz nagrodę numer UL1TR001120 od National Center for Advancing Translational Sciences. Za treść odpowiadają wyłącznie autorzy i niekoniecznie reprezentują oficjalne poglądy NIMH lub NCATS. Ponadto chcielibyśmy wyrazić wdzięczność dr Davidowi Morilakowi za jego cenną wiedzę w kierowaniu wczesnym rozwojem metody.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
| Nazwa | Firma | Numer katalogowy | Komentarze |
|---|---|---|---|
| Komora | Wykonana we własnym zakresie, specyfikacje można znaleźć w protokole | ||
| 3 uncji. Kokilkatki | BIA Cordon Bleu | 900002S12 | zakupione na amazon.com |
| Olejki eteryczne: | Fronteir Natural Products Co-Op | zakupiony na http://www.frontiercoop.com/prodlist.php?ct=anpceoeo | |
| Clove Bud | 191114 | ||
| Red Tymianek | 191140 | ||
| Cytryna | 190810 | ||
| cynamonu | 191111 | ||
| Rozmaryn | 191133 | ||
| Citronella Java | 191112 | ||
| Wanilia w olejku | jojoba 191231 | ||
| Nasiona | 191102 | ||
| Imbir | |||
| 191161 | gałki | ||
| , średnica 9,0 cm | VWR International | 28310-048 | Zakupiony na https://us.vwr.com/ |
| Digging Media | |||
| Rafia Ashland 8 uncji Rafia Zakupiony | dnia http://www.michaels.com/ Pokrój w paski od 1/2" do 1" | ||
| Zielony filc | Creatology Podstawowy filc leśny/ciemnozielony 36 cali x 36 cali | Zakupione dnia http://www.michaels.com/ pokrojone w kwadraty o wymiarach 1 cm x 1 cm | |
| Brązowa pianka | Creatology Fun Foam 18 x 12 w arkuszach (jasnobrązowa/jasnobrązowa) | Zakupiona w dniu http://www.michaels.com/ pokrojona w prostokąty o wymiarach 1/2 cm x 2 cm | |
| Papier krepowy (żółty) | Celebrate It Paper Crinkle 4 uncje żółtego jumbo | Zakupione dnia http://www.michaels.com/ Pokrój w paski od 1/2 "do 1" | |
| Wstążka (turkusowa) | Świętuj to szeroko Wstążka 4 cale x 10 jardów 100% poliester | Zakupione w dniu http://www.michaels.com/ pokrojone w kwadraty o wymiarach 1 cm x 1 cm | |
| Metalik | Świętuj to Metalicznie marszczone złoto 2 uncje | Zakupione dnia http://www.michaels.com/ Pokroić w paski od 1/2" do 1" | |
| Googly Eyes, 4 mm | ME4144 | Zakupiony na http://factorydirectcraft.com/index.php | |
| Czarne cekiny, 3 mm | 8780BK | ||
| Różowe pompony, 1/4 cala | 1018221 | ||
| Czyściki do fajek, czerwone | 108430 | ||
| Materiał ściółkowy/trociny | Pozyskiwany ze zwierząt domowych zasoby | ||
| Timer | Control Company | 5000 | Zakupione na http://www.control3.com/5000p.htm |
| Lekko słodzone suche pętelki śniadaniowe | HEB | Płatki owsiane prażone z orzechami miodowymi stosowane w opisanym protokole, zalecane są wszelkie lekko słodkie płatki śniadaniowe w panierce |
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Poproś o pozwolenie na ponowne wykorzystanie tekstu lub ilustracji tego artykułu JoVE
Poproś o pozwolenie