RESEARCH
Peer reviewed scientific video journal
Video encyclopedia of advanced research methods
Visualizing science through experiment videos
EDUCATION
Video textbooks for undergraduate courses
Visual demonstrations of key scientific experiments
BUSINESS
Video textbooks for business education
OTHERS
Interactive video based quizzes for formative assessments
Products
RESEARCH
JoVE Journal
Peer reviewed scientific video journal
JoVE Encyclopedia of Experiments
Video encyclopedia of advanced research methods
EDUCATION
JoVE Core
Video textbooks for undergraduates
JoVE Science Education
Visual demonstrations of key scientific experiments
JoVE Lab Manual
Videos of experiments for undergraduate lab courses
BUSINESS
JoVE Business
Video textbooks for business education
Solutions
Language
pl_PL
Menu
Menu
Menu
Menu
Research Article
Please note that some of the translations on this page are AI generated. Click here for the English version.
Erratum Notice
Important: There has been an erratum issued for this article. View Erratum Notice
Retraction Notice
The article Assisted Selection of Biomarkers by Linear Discriminant Analysis Effect Size (LEfSe) in Microbiome Data (10.3791/61715) has been retracted by the journal upon the authors' request due to a conflict regarding the data and methodology. View Retraction Notice
Ten protokół opisuje metodę badania możliwości metapamięci, czyli świadomości pamięci, u gryzoni. Paradygmat opóźnionego dopasowania do próbki oparty na zapachu jest nowatorskim, ekologicznie istotnym testem behawioralnym, przydatnym do określenia zakresu, w jakim gryzonie mogą reagować adaptacyjnie w oparciu o poznawcze monitorowanie siły ich stanów pamięci.
Metamemory obejmuje zdolność poznawczą do oceny siły swoich wspomnień. Aby zbadać możliwość metapamięci u zwierząt innych niż ludzie, stworzono wiele zadań behawioralnych, z których wiele wykorzystuje opcję odrzucenia testów pamięciowych. Aby ocenić metapamięć u szczurów, wykorzystaliśmy ten paradygmat testu spadku, dostosowując poprzednie wizualne testy opóźnionego dopasowania do próbki (DMTS)1,2 opracowany dla gatunków naczelnych do testu opartego na zapachu odpowiedniego dla gryzoni. Najpierw szczury otrzymują próbkę do zapamiętania, kopiąc w kubku pachnącego piasku. Po pewnym czasie szczurowi przedstawia się cztery kubki o wyraźnie pachnącym zapachu, z których jeden zawiera identyczny zapach odczuwany podczas pobierania próbki; Jeśli ten pasujący kubek zostanie wybrany, szczur otrzymuje preferowaną, większą nagrodę. Wybór któregokolwiek z pozostałych trzech niepasujących do siebie kubków zapachowych wypełnionych piaskiem nie skutkuje żadną nagrodą. Interwały retencji są indywidualnie miareczkowane w taki sposób, aby badani wykonywali od 40 do 70% poprawnie, dzięki czemu szczury czasami pamiętają, a czasami zapominają próbkę. W tym przypadku operacyjna definicja metapamięci to zdolność do rozróżniania obecności i braku pamięci poprzez reagowanie behawioralne. W tym celu, w dwóch trzecich prób, oprócz czterech kubków wyboru (próby wyboru), przedstawiana jest opcja odrzucenia. Jeśli wybrana zostanie opcja testu odrzucenia – bezzapachowy kolorowy kubek z piaskiem, badany otrzymuje mniejszą, mniej preferowaną nagrodę i unika testu pamięci. W pozostałej jednej trzeciej prób opcja testu odrzucenia nie jest dostępna (próby wymuszone), co powoduje, że badani zgadują właściwą filiżankę, gdy próbka zostanie zapomniana. W testach wyboru badani, którzy wiedzą, kiedy pamiętają, powinni wybrać opcję odrzucenia, gdy pamięć jest słaba, zamiast przystąpić do testu i wybrać nieprawidłowo. W związku z tym znacznie wyższa wydajność w wybranych testach w porównaniu z testami wymuszonej pamięci wskazuje na adaptacyjne wykorzystanie odpowiedzi testu odrzucenia i odpowiedzi metapoznawczej.
Metamemory to zdolność do oceny siły swoich wspomnień2,3,4. Podczas gdy ludzie konsekwentnie wykazywali tę zdolność poznawczą, toczy się debata na temat istnienia metapamięci u zwierząt innych niż ludzie, np. 5,6. Jedną z powszechnych metod testowania możliwości metapamięci jest przedstawienie zwierzętom innym niż ludzie opcji testu odrzucenia, która, jeśli zostanie wybrana, daje gwarantowaną, ale mniejszą nagrodę niż nagroda za poprawną odpowiedź na test. Jeśli badani mogą monitorować swoje stany pamięci, powinni odrzucić testy, gdy ich pamięć jest słaba (recenzje można znaleźć na stronie:7,8,9,10).
W ciągu ostatnich kilku dekad procedury opracowane dla naczelnych u ludzi i innych zwierząt11 i gołębie12 zostały dostosowane na kilka sposobów do dalszego testowania obecności metapamięci u małp1,2,13. Być może najbardziej przełomowym badaniem metapamięci u małp był test opóźnionego dopasowania do próbki (DMTS) Hamptona1. Po przeszkoleniu w zadaniu MTS opóźnienia między próbką a testem były miareczkowane tak, aby poziom trudności był pośredni, tak aby małpy miały szansę zapamiętać i zapomnieć próbkę. W związku z opóźnieniem, małpom zaprezentowano możliwość odrzucenia testu. Wyniki pokazały, że badani osiągali znacznie dokładniejsze wyniki w próbach, w których zdecydowali się wziąć udział w teście, niż w próbach przymusowych, co sugeruje, że małpy monitorowały siłę pamięci próby1.
Większość testowanych do tej pory paradygmatów metapamięci wykorzystywała bodźce wzrokowe lub słuchowe, co nie jest zaskakujące, biorąc pod uwagę, że najczęściej testowanymi gatunkami były wysoce wzrokowe naczelne niebędące ludźmi, np. 11,14. Spośród wcześniejszych ograniczonych badań, które istnieją na temat metapoznania u szczurów, zastosowaną modalnością sensoryczną była również wizualna lub słuchowa15,16,17,18. Biorąc pod uwagę niedawne solidne dowody na reagowanie metakognitywne, gdy użyto zadania opartego na zapachu19, możliwe jest, że poprzednie niejednoznaczne wyniki u szczurów mogły wynikać z braku zastosowanych standardowych paradygmatów. Zaprojektowaliśmy paradigm19, który wykorzystywał podstawowy zmysł szczura, węch, dostosowując paradygmat DMTS podobny do tego używanego u małp opisanych powyżej1. Opisane tutaj zadanie polega na kopaniu w kubkach wypełnionych piaskiem, aby uzyskać nagrodę w postaci jedzenia, wykorzystując naturalne zachowanie gryzonia do kopania.
Metamemory można ocenić u szczurów za pomocą zadania DMTS opartego na zapachu, które jest tutaj prezentowane. Po pierwsze, ustalana jest hierarchia nagród w postaci jedzenia, dzięki czemu badani wykazują wyraźną preferencję dla bardziej cenionej nagrody. Szczury są następnie szkolone, aby kopać w kubku pachnącego piasku, aby otrzymać nagrodę. Po przedstawieniu kubka z próbką zapachową, badani muszą wybrać jeden z czterech kubków o wyraźnie pachnącym zapachu. Na dnie kubka zakopuje się nagrodę o tym samym zapachu co próbka. Po tym, jak szczury osiągną biegłość w podstawowych testach MTS, odstępy retencji (RI) są miareczkowane dla każdego szczura, tak aby wydajność mieściła się w przedziale od 40% do 70% wskaźnika sukcesu. W 2/3 prób szczury mają możliwość odrzucenia testu pamięci na rzecz mniej preferowanej nagrody. Zdolności metakognitywne szczurów ocenia się poprzez porównanie wyników w badaniach, w których przedstawiono opcję testu odrzucenia (próby wyboru) z próbami, w których szczury są zmuszane do przystąpienia do testu (próby wymuszone).
Chociaż tylko szczury Long-Evans były testowane w tym paradygmacie, zadanie to mogłoby być wykorzystane do testowania innych szczepów szczurów laboratoryjnych i myszy w celu dalszego badania metapamięci u gatunków gryzoni. Korzystne będzie również przetestowanie starzejących się gryzoni lub myszy transgenicznych z patologiami choroby Alzheimera, aby lepiej zrozumieć, w jaki sposób zaburzenia pamięci wpływają na procesy metapoznawcze.
Wszystkie opisane tutaj metody zostały zatwierdzone przez Instytucjonalny Komitet ds. Opieki i Użytkowania Zwierząt (IACUC) w Providence College.
1. Tworzenie aparatury testowej
2. Rozwijanie hierarchii nagród za preferowane jedzenie/testowanie preferencji
3. Metody ogólne
4. Nauka kopania w kubkach z piaskiem i przyzwyczajenie do testowania aparatury
5. Trening Match-to-Sample (MTS)
6. Opóźnione miareczkowanie w opóźnionym dopasowaniu do próbki (DMTS)
7. Odrzuć szkolenie z użytkowania
8. Testowanie: Próby przymusowe vs. z wyboru
9. Sugerowane testy uogólniające
10. Analiza danych
W celu zbadania metapoznawczej odpowiedzi badanego, proporcja prawidłowych prób wymuszonych (podstawowa wydajność pamięci) jest porównywana z proporcją prawidłowo wybranych prób lub prób, w których występuje opcja odrzucenia. Na pozytywne wyniki wskazuje znacznie wyższa dokładność wybranych prób w porównaniu z próbami przymusowymi (Rysunek 2A). Wyniki te wskazują, że szczury mogą monitorować swoje stany pamięci i odmawiać wykonania zadania, gdy ich wspomnienia są słabe, co prowadzi do wzrostu dokładności, gdy w wybranych próbach dostępna jest opcja odrzucenia.
Jeśli wyniki nie są znacznie dokładniejsze w wybranych próbach w porównaniu do prób wymuszonych, wyniki są zerowe. Ten hipotetyczny brak dowodów na metapamięć u szczurów (Ryc. 2B) jest wskazywany przez nieużycie opcji testu odrzucenia, podczas gdy byłoby to adaptacyjne: w próbach, w których próbka została zapomniana.
Jeśli przeprowadza się testy uogólniające, wydajność metapoznawcza zostanie wskazana, jeśli badani odrzucą próby bez próby, znacznie częściej niż normalne próby próby, a próby podwójnej próby znacznie częściej niż normalne próby. Odrzucenie użycia powinno wykazywać odwrotną zależność od dokładności pamięci, jak wskazano na dokładności w próbach wymuszonych. Jeśli dokładność w testach wymuszonych nie różni się w zależności od warunków próby, zmień parametry (np. zwiększ RI), ponieważ niemożliwe jest określenie, czy badani zachowują się metakognitywnie, czy nie. W przypadku mieszanych testów opóźnień dokładność wybranych testów powinna być znacznie wyższa niż dokładność testów wymuszonych, a uczestnicy powinni być bardziej skłonni do odrzucenia testów z dłuższymi RI i najmniej skłonni do odrzucenia testów z krótszymi RRI. Zobacz dokument z wynikami, aby uzyskać więcej informacji na temat testów uogólniających i ich interpretacji19.

Rysunek 1. Fotografia aparatury doświadczalnej i procesu doświadczalnego. A) Zdjęcie aparatury zaadaptowane z19 za zgodą. B) Proces eksperymentalny. Pierwszy etap przyzwyczajenia, czyli nauczenie szczurów kopania w kubkach wypełnionych piaskiem, trwa dwie noce. Następnie szczury są przyzwyczajane do aparatury doświadczalnej i szkolone do kopania w kubkach wypełnionych piaskiem. Badani mają następnie do wyboru dwie nagrody, reprezentowane jako zielony trójkąt i czerwony półksiężyc (cały kawałek płatków zbożowych vs. ćwiartka płatków). Po tym, jak szczury wykazują znaczną preferencję dla jednej nagrody, przechodzą do treningu MTS, w którym kubki są wypełnione pachnącym piaskiem, reprezentowanym przez obrazy cynamonu, papryki, tymianku i kawy. Jeśli wskaźnik sukcesu jest niższy niż 50% przez dwie sesje, uczestnik kontynuuje szkolenie. Jeśli wskaźnik sukcesu szczurów wynosi 50% lub więcej, pacjent przechodzi do opóźnienia miareczkowania. Podczas miareczkowania opóźnionego szczury kontynuują trening MTS, ale wprowadza się opóźnienie między próbką a testem (zaczynając od 0 s). Jeśli dokładność pamięci szczurów przekracza 70%, RI jest zwiększane. Jeśli dokładność spadnie poniżej 40%, RI zostanie zmniejszone, a szkolenie MTS będzie kontynuowane. Ta pętla trwa do momentu, gdy dokładność szczurów spadnie między 40% a 70% przez dwie kolejne sesje. W tym momencie szczury przechodzą do testu eksperymentalnego, który składa się z losowo mieszanych prób wymuszonych i wybranych. Kliknij tutaj, aby zobaczyć większą wersję tego rysunku.

Rysunek 2. Pozytywne wyniki wskazujące na odpowiedź metapoznawczą i hipotetyczne wyniki zerowe wskazujące na brak odpowiedzi metapoznawczej. A) Pozytywne wyniki zaadaptowane z 19 za zgodą. Średnia proporcja prawidłowych prób wymuszonych i wybranych została uzyskana na podstawie wyników 9 szczurów w 120 próbach każda. *=p<,05 w sparowanym dwustronnym teście t. Istotnie wyższy odsetek badań, w których udzielono prawidłowych odpowiedzi w wybranych badaniach, w porównaniu z badaniami wymuszonymi, wskazuje na właściwe zastosowanie odpowiedzi testu odrzucenia. B) Równoważny odsetek prób, na które udzielono prawidłowych odpowiedzi w próbach wymuszonych i wybranych, wskazuje na brak testów malejących na podstawie siły pamięci. Szansa, 0,25, jest oznaczona linią przerywaną. Słupki błędów reprezentują błąd standardowy średnich. Kliknij tutaj, aby zobaczyć większą wersję tego rysunku.
Nie ma żadnych ujawnień do raportowania.
Ten protokół opisuje metodę badania możliwości metapamięci, czyli świadomości pamięci, u gryzoni. Paradygmat opóźnionego dopasowania do próbki oparty na zapachu jest nowatorskim, ekologicznie istotnym testem behawioralnym, przydatnym do określenia zakresu, w jakim gryzonie mogą reagować adaptacyjnie w oparciu o poznawcze monitorowanie siły ich stanów pamięci.
Dziękujemy Rebecce Burwell za korzystanie z jej laboratorium podczas nagrywania wideo oraz Robertowi Verze za pomoc przy poprzedniej wersji tego rękopisu.
| Pętle Froot | Kellogg's | B00I8QZ4HM | Słodzone płatki zbożowe |
| Izba Towarzyska | Technologie Noldus | 46503 / 46553 | |
| papier kontaktowy | Kontakt | B000KKMO90 | |
| Tektura | |||
| Ceramiczne naczynia dla małych zwierząt | Norpro | B00061N0QO | 7 cm średnicy i 3,8 cm wysokości |
| Piasek do zabawy | ACTIVA | B004BNBXJ4 | Taśma klejąca z białym piaskiem |
| 3M | B001HT720O | taśma klejąca | |
| Cynamon | Po prostu organiczne | FNTR07824 | Amazonka |
| Kawa | Folgers | B016KZTPJU | Amazonka |
| Papryka | Po prostu organiczne | B06XB9QGVB | Amazonka |
| Tymianek | Po prostu organiczne | 579193 | Amazonka |
| Kolorowy piasek | Produkty Sandtastik | B000Q4O9UW | Pomarańczowy piasek |
| 70% alkohol izopropylowy | Łabędź | B00HKDI6WO | Amazonii |
| Pogromca kurzu (próżnia) | Black + Decker | B01DAI5BZ2 | Odkurzacz bezprzewodowy |
| Gąsienice metalowe | Magazyn domowy | EC751BA | Używany do drzwi w komorze |
| Szpatułka | Szef Rzemiosła | B00B0M5LQK | Zgięty pod kątem prostym, aby opuścić kubek na próbkę do aparatury badawczej |