Rycina 2 pokazuje przykład zadania ID/ED. Pary bodźców (albo „Dyskryminacja 1”, albo „Dyskryminacja 2”) są prezentowane losowo na każdym etapie, a mysz musi wybrać właściwy bodziec w każdej parze. W poniższej tabeli przykładu prawidłowy egzemplarz zaznaczono pogrubioną czcionką. Na pierwszym etapie (SD lub prosta dyskryminacja) bodźce prezentowane w dwóch otworach do wkładania nosa różniły się w jednym z trzech wymiarów (np. O1: wanilia vs. O2: lawenda) a mysz otrzymuje nagrodę za wybranie prawidłowego egzemplarza (np. O1). Gdy badany osiągnie kryterium na tym etapie, rozpoczyna się kolejny etap (CD lub dyskryminacja złożona), w którym te same egzemplarze istotnego wymiaru są prezentowane z przypadkowo nałożonymi egzemplarzami drugiego, nieistotnego wymiaru, wprowadzonego jako czynnik zakłócający (np.., L1: światło niebieskie vs. L2: światło żółte). Na tym etapie możliwe są dwie różne dyskryminacje („Dyskryminacja 1” lub „Dyskryminacja 2”). W kolejnym etapie (CDRe lub odwrócenie dyskryminacji złożonej), warunki otrzymywania nagrody zostają odwrócone, natomiast egzemplarze i istotny wymiar pozostają niezmienione: mysz musi nauczyć się, że bodziec, który wcześniej był poprawny, teraz jest niepoprawny (np. zapach lawendy jest teraz nagradzany). W następnym etapie (IDS lub przesunięcie wewnątrzwymiarowe) wprowadzane są nowe egzemplarze (zarówno zapachy, jak i światła), jednak istotny wymiar (w tym przykładzie zapach) pozostaje ten sam (np. truskawka jest właściwym wyborem). W kolejnym etapie (IDR lub odwrócenie wewnątrzwymiarowe), warunki nagradzania zostają odwrócone. Po drugim przesunięciu wewnątrzwymiarowym (IDS2 i jego odwróceniu), wprowadza się nowe egzemplarze w celu przetestowania przesunięcia zewnątrzwymiarowego (EDS), w którym zmienia się istotny wymiar. W EDS typu „stuck-in-set” (utknięcie w zbiorze), mysz musi skupić się na nowym wymiarze (np. tekstura, T1: papier ścierny o grubej ziarnistości w porównaniu z T2: drobnoziarnisty papier ścierny), natomiast wcześniej istotny wymiar (w tym przypadku zapach) staje się teraz wymiarem nieistotnym. W przypadku EDS dwuwymiarowego („two-dimension”), wcześniej nieistotny wymiar (w tym przypadku światło) staje się teraz wymiarem istotnym. W końcowej fazie (EDSRe lub odwrócenie ekstrawymiarowe) zależności nagród zostają odwrócone.
Aby uzyskać wiarygodne wyniki, wymiary bodźców wykorzystywane w zadaniu powinny być opanowane w równym stopniu. Jak pokazano na Rysunku 3, dyskryminacje wzrokowa, dotykowa i węchowa w tym nowym aparacie wymagały podobnego czasu (F(2,64)=0.36; p=0.69) oraz podobnej liczby prób (F(2,64)=0.059; p=0.94) do osiągnięcia kryterium, co sugeruje, że zwierzęta są w stanie przeprowadzać proste dyskryminacje niezależnie od prezentowanego wymiaru.
Jeśli w fazach testowania zadania wypracowano niezawodny zestaw uwagi, wyniki normalnej myszy typu dzikiego powinny być gorsze w etapie EDS w porównaniu z etapami poprzedzającymi i następującymi, zgodnie z doniesieniami z wcześniejszych badań na gryzoniach i naczelnych12,13. W szczególności w etapie EDS powinien wystąpić wyraźny wzrost czasu i liczby prób niezbędnych do osiągnięcia kryteriów w porównaniu z etapami IDS. Jak pokazano na Rysunku 4, w naszym eksperymencie z protokołem „stuck-in-set” analiza wyników myszy wykazała efekt dyskryminacji dla liczby prób (F(8,168)=9,23; p<0,0001) oraz czasu (F(8,168)=8,62; p<0,0001) wymaganego do osiągnięcia kryteriów. Rzeczywiście, myszy potrzebowały więcej prób i więcej czasu na rozwiązanie etapu EDS w porównaniu z etapami CD, IDS, IDS2 i EDSRe (p<0,05; Rysunek 4A-B). Podobnie analiza wyników w protokole „two-dimension” (Rysunek 5)) wykazała istotny efekt dyskryminacji dla liczby prób (F(8,72)=3,66; p<0,005) oraz czasu (F(8,72)=4,65; p<0,0005) potrzebnego do osiągnięcia kryteriów. Wykazaliśmy, że myszy wymagały więcej prób (p<0,05) i więcej czasu (p<0,05) na rozwiązanie EDS w porównaniu z CD, IDS, IDS2 i EDSRe (Rysunek 5A-B). Nie powinno być obserwowanych różnic w zdolnościach do zmiany (shifting) między myszami testowanymi przy różnych wymiarach.
U normalnej myszy typu dzikiego pierwsza nauka odwrócenia (i.e., CDRe) jest trudniejsza niż pierwotne rozróżnianie (i.e., CD). Zgodnie z tym, jak wynika z Rysunków 4 i 5, myszy potrzebowały więcej prób (p<0.05; Rysunek 4-5A) i więcej czasu (p<0.05; Rysunek 4-5B), aby ukończyć ten etap. Co więcej, wyniki nauki odwrócenia powinny ulegać poprawie od CDRe przez IDSRe do IDS2Re, co wykazaliśmy w naszym eksperymencie z zastosowaniem protokołów „stuck-in-set” oraz „two-dimension”. Wyniki te dodatkowo wzmacniają dowody na formowanie się zestawu uwagi w trakcie wykonywania zadania.
W trakcie wykonywania zadania myszy powinny zwiększać szybkość reakcji na kolejnych etapach. Odpowiednio, analiza czasu reakcji wykazała istotny efekt dyskryminacji (F(8,200)=42,59; p<0,0001). W szczególności, jak pokazują reprezentatywne wyniki na Rysunku 4C , czas reakcji (poke) na etapie IDS2 uległ skróceniu w porównaniu z etapami IDS, CD i SD (p<0,0005). Co więcej, czas reakcji wydłużył się podczas etapu EDS w porównaniu z poprzednimi etapami IDS2 i IDS2Re oraz następującymi etapami EDSRe (p<0,05). Zgodnie z tymi wynikami, analiza czasu reakcji podczas zadania „dwuwymiarowego” również wykazała istotny efekt dyskryminacji (F(7,63)=9,98; p<0,0005). Jak pokazano na Rysunku 5C, czas dokonania wyboru wydłużył się podczas EDS w porównaniu z wcześniejszymi IDS2 i IDS2Re oraz następującym EDSRe (p<0,05). Ponieważ czas reakcji jest uważany za wskaźnik procesów decyzyjnych18, wyniki te sugerują ponadto, że myszy napotkały trudności w przetwarzaniu nowej reguły dyskryminacyjnej podczas EDS. Na podstawie wyników behawioralnych myszy typu dzikiego (Rysunki 4-5) ustalono, że minimalna liczebność próby (na podstawie analizy mocy R) dla każdej grupy eksperymentalnej powinna wynosić 8.

Rysunek 3. Proste dyskryminacje światła, zapachu i tekstury są równoważne. (A) Liczba prób i (B) czas wymagany do osiągnięcia kryterium w prostych dyskryminacjach z wykorzystaniem wyłącznie bodźców świetlnych, zapachowych lub teksturalnych. Wartości reprezentują średnią ± SEM we wszystkich Rysunkach 2-4. Dane pierwotnie opublikowane w 'The ultimate Intra- and Extradimensional Attentional Set-Shifting Task for Mice'19.

Rycina 4. Wyniki samców myszy szczepu C57BL6J typu dzikiego w zadaniu ID/ED Operon z modelem „stuck-in-set”. (A) Liczba prób, (B) czas (w minutach) i liczba dni potrzebnych do osiągnięcia kryterium w różnych etapach zadania ID/ED Operon z zastosowaniem paradygmatu ID/ED „stuck-in-set”. (C) Czas (w sekundach), który upłynął od otwarcia drzwi przegrody do reakcji w postaci włożenia nosa do otworu (latencja reakcji) w poszczególnych etapach zadania. Przebadano łącznie 26 myszy; 4 myszy wykluczono, ponieważ nie wkładały nosa w sposób wiarygodny w celu pobrania wzmocnienia pokarmowego podczas treningu lub nie były w stanie ukończyć całej procedury. A: *p <0.05 względem CD, IDS, IDS2, IDS2Re i EDSRe; B: *p <0.05 względem CD, IDS2, IDS2Re i EDSRe. A i B: #p<0.05, ##p<0.005 względem CD, IDSRe i IDS2Re. C: *p <0.05 względem IDS2, IDS2Re i EDSRe. Należy zauważyć, że myszy były w stanie ukończyć całe zadanie w ciągu 5-9 dni we wszystkich eksperymentach przedstawionych na Ryc. 3-4. Dane pierwotnie opublikowane w „The ultimate Intra- and Extradimensional Attentional Set-Shifting Task for Mice”19. Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tej ryciny.

Rysunek 5. Wyniki samców myszy szczepu C57BL6J typu dzikiego w zadaniu ID/ED Operon w wersji dwuwymiarowej. (A) Liczba prób, (B) czas (w minutach) i liczba dni potrzebnych do osiągnięcia kryterium w różnych etapach zadania ID/ED Operon z zastosowaniem paradygmatu dwuwymiarowego. (C)Czas (w sekundach) upływający od otwarcia drzwi dzielnika do reakcji w postaci włożenia nosa w otwór (latencja odpowiedzi) w różnych etapach zadania. Przebadano łącznie 13 myszy; 3 myszy wykluczono, ponieważ nie wkładały nosa w otwór w sposób powtarzalny w celu pobrania wzmocnienia pokarmowego podczas treningu lub nie były w stanie ukończyć całej procedury. A i B: #p<0.05 względem CD i IDS2Re, *p <0.05 względem CD, IDS, IDS2, EDSRe. C: *p <0.05 względem IDS2, IDS2Re i EDSRe. Dane pierwotnie opublikowane w 'The ultimate Intra- and Extradimensional Attentional Set-Shifting Task for Mice'19. Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tego rysunku.

Rysunek 6. Oś czasu całej procedury protokołu do testowania zadania ID/ED.
| Etap | Opis | Uwagi dodatkowe | Literatura |
| Prosta dyskryminacja (SD) | | | |
| Rozróżnianie związków (CD) | Bodźce różnią się w dwóch wymiarach percepcyjnych, takich jak kolor i kształt w przypadku bodźców wzrokowych w zadaniu dla ludzi lub tekstura i zapach w przypadku gryzoni. | | |
| Uczenie odwracalne (CDRe – IDSRe – IDS2Re – EDSRe) | Dwa egzemplarze w obrębie wymiaru percepcyjnego mają odwrócone warunki wzmocnienia, tak że to, co wcześniej było poprawne, staje się niepoprawne i na odwrót) | W seryjnym uczeniu się odwracania (serial reversal learning) wyniki ulegają poprawie wraz z kolejnymi odwróceniami w obrębie jednej serii. Zatem etapy odwracania (t.j.., CDRe, IDSRe, IDS2Re) nie tylko oceniają funkcję różnych obszarów korowych, ale służą również do 1) uformowania zestawu poznawczo-uwagowego badanego na etapie EDS oraz 2) zapobiegania warunkowaniu przesądnemu w odniesieniu do niezamierzonych aspektów bodźca | - Uszkodzenia kory oczodołowo-czołowej u myszy (Bissonette et al., 2008) i małp (Dias et al., 1996) upośledziły uczenie odwrócenia
- fMRI podczas wykonywania zadania uczenia się odwrócenia (reversal learning) wykazało aktywację kory oczodołowej (Hampshire i Owen, 2006) |
| Przesunięcie wewnątrzwymiarowe (IDS – IDS2) | Wprowadza się nowe egzemplarze, lecz ten sam wymiar zostaje wzmocniony | Etapy IDS służą jako kluczowa kontrola wewnętrzna (t.j.., EDS powinno być trudniejsze niż IDS), a także przyczyniać się do ukształtowania poznawczo-uwagowej konfiguracji (cognitive-attentional set) | Wyczerpanie dopaminy w PFC upośledzało tworzenie zestawu uwagi (Robbins i Roberts, 2007). Małpy z uszkodzeniami wywołanymi przez 6-OHDA nie wykazały klasycznej redukcji liczby błędów od pierwszej (IDS1) do ostatniej (IDS5) dyskryminacji, co powinno odzwierciedlać nabycie zestawu uwagi. |
| Przesunięcie ekstradymentonalne (EDS) | protokół „stuck-in-set” (utrwalenia schematu): wcześniej nieistotny wymiar bodźca zostaje zastąpiony nowym wymiarem bodźca, który natychmiast staje się istotny | Brak przełączenia się na nowy istotny wymiar nie może być przypisany do żadnej wcześniejszej nauki dotyczącej tego wymiaru, ponieważ nie był on wcześniej doświadczany. Zatem niepowodzenie to odzwierciedla perseverację w odniesieniu do poprzednio istotnego wymiaru. | Wykazano, że uszkodzenia mPFC upośledzają EDS u myszy (Bissonette et al., 2008) oraz małp (Dias et al., 1996).
- Pacjenci z uszkodzeniami płata czołowego wykazują deficyty w warunkach „perseveracji” (utkwienia w schemacie), ale nie w warunkach „dwuwymiarowych” (Owen et al., 1993)
- Dopamina w mPFC modulowała wyniki EDS u myszy (Papaleo et al., 2008; Scheggia et al., 2014) i szczurów (Tunbridge et al., 2004) |
| protokół „dwuwymiarowy”: wzmocnienie wcześniej nieistotnego wymiaru | pozorna niezdolność do zmiany nastawienia uwagi może wystąpić w sytuacji, gdy badany jest w stanie odwrócić uwagę od wymiaru, który był wcześniej istotny (gdy ten staje się nieistotny), lecz mimo to nie potrafi ponownie skoncentrować uwagi na nowym, istotnym wymiarze | - Uszkodzenie mPFC u szczurów (Birrell and Brown, 2000) upośledziło przesunięcie EDS
- fMRI podczas wykonywania EDS wykazało aktywację brzuszno-bocznej części kory przedczołowej (Hampshire i Owen, 2006) |
Tabela 2: Etapy ID/ED Operon Proszę podać tekst źródłowy do tłumaczenia. Opis etapów zadania, w tym odwołania do badań z wykorzystaniem lizek oraz badań farmakologicznych dotyczących roli obszarów mózgu zaangażowanych w poszczególne konstrukty testowane podczas zadania.