Name: W pełni zautomatyzowany protokół kondycjonowania gryzoni do eksperymentów z integracją sensomotoryczną i kontrolą poznawczą (Wideo) | JoVE Journal
Uploaded: 2014-04-15T18:00:00.000+00:00
Duration: 9 min 43 s
Description: Poznaj w pełni zautomatyzowany protokół kondycjonowania gryzoni do badań nad integracją sensomotoryczną i kontrolą poznawczą. Metoda wykorzystuje pięciootworowy nose poke i dźwiękowe sygnały instruktażowe.

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

Ta praca była wspierana przez #NS054148 grantu NINDS.

Wszystkie procedury dotyczące zwierząt zostały zatwierdzone przez Komitet ds. Opieki i Użytkowania Zwierząt Uniwersytetu Stanowego Michigan (IACUC).
1. Konfiguracja eksperymentalna
<ol>
	<li>Użyj skrzynki do kondycjonowania instrumentu, która składa się z pięciootworowej ściany nozurowej po jednej stronie i koryta doprowadzającego żywność po drugiej stronie.
	<ol>
		<li>Środkowy otwór nośny jest uważany za otwór "mocujący", a cztery pozostałe otwory (po dwa z każdej strony otworu mocującego) są uważane za otwory docelowe silnika. Każdy otwór jest wyposażony w trójkolorową diodę LED i system detektora emitera wiązki podczerwieni, który wykrywa, kiedy zwierzę wchodzi i chowa się z otworu mocującego.</li>
		<li>Użyj programowalnego generatora tonów, aby wygenerować tony o pojedynczej częstotliwości z dokładnością do milisekundy i podłącz go do głośnika zamontowanego w skrzynce operacyjnej. Kontroluj generator tonów i nomostki za pomocą systemu śledzenia zachowań za pomocą odpowiedniego oprogramowania. Korzystaj z systemu sprzętowego i programowego, który zapewnia monitorowanie zdarzeń behawioralnych w skali milisekund oraz kontrolę wskazówek i odpowiedzi. 
		Uwaga: Amplituda zarówno sygnałów tonowych, jak i szumów powinna wynosić około 60 ± 3 dB SPL.</li>
	</ol>
	</li>
</ol>
2. Wczesne przyzwyczajenie
<ol>
	<li>Stopniowo ograniczaj spożycie pokarmu przez badanego do ~5 g na 100 g normalnej wagi pacjenta (np. w ciągu 3 dni). Pacjent powinien zachować 85-90% swojej masy ad libitum.</li>
	<li>Przyzwyczaj badanego do obchodzenia się z nim przez eksperymentatora i zapoznaj go z aparaturą od pierwszego dnia rozpoczęcia protokołu deprywacji żywności. Zacznij obchodzić się ze zwierzęciem i umieść je w pudełku do kondycjonowania instrumentalnego, jednocześnie podając granulki jedzenia w korycie na granulki, aby zachęcić podmiot do eksploracji klatki i zapoznania się z miejscem dostarczania nagrody.</li>
</ol>
3. Szkolenie przedmiotowe
<ol>
	<li>Uwagi ogólne
	<ol>
		<li>Sugerowane tutaj zadanie wymaga precyzyjnej koordynacji między percepcją sygnału słuchowego, minimalizacją ruchów w okresie opóźnienia a wykonywaniem ruchu.</li>
		<li>Stopniowo trenuj osobę badaną krok po kroku, aby przygotować ją do ostatecznego pożądanego zachowania.</li>
		<li>Upewnij się, że na końcu każdego kroku badany utrzymuje >75% sprawności behawioralnej przez co najmniej trzy kolejne sesje, zanim przejdzie do następnego etapu.</li>
		<li>Po osiągnięciu ostatniego etapu utrzymuj podmiot w protokole przez tydzień, aby upewnić się, że wydajność jest utrzymywana na pożądanym poziomie.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Rozpocznij: Zapoznaj się z otworami w nośce, portem dostarczania jedzenia i powiązaniem między otworami a nagrodą.
	<ol>
		<li>Wybierz jeden z czterech celów według losowego harmonogramu.</li>
		<li>Odtwórz cue Go (biały dźwięk dźwiękowy) i utrzymuj diodę LED wewnątrz otworu (czas trwania impulsu 0,3 sekundy).</li>
		<li>Ustaw oprogramowanie tak, aby nagradzało badanego po wizycie w dołku.</li>
		<li>Wyłącz czas próby po 30 sekundach, jeśli dołek nie zostanie odwiedzony i rozpocznij nową próbę.</li>
		<li>Nie nagradzaj wizyt na niewłaściwych dołkach.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Wybór celu: Karze błędne wizyty na niewybranych otworach.
	<ol>
		<li>Po wizycie w niewłaściwych otworach zakończ próbę, a następnie po 5 sekundach przerwy w dostawie prądu. 
		Uwaga: W okresie zaciemnienia dioda LED otworu mocującego jest wyłączona w klatce. Oznacza to, że pacjent nie może zainicjować próby i musi poczekać, aż dioda LED otworu mocującego zacznie migać.</li>
		<li>Wybierz nowy otwór i rozpocznij nową próbę.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Nosepoke: Wytrenuj testera, aby wbił się w otwór mocujący, aby rozpocząć próbę.
	<ol>
		<li>żółtą diodą LED wewnątrz otworu mocującego.</li>
		<li>Po odwiedzeniu dołka fiksacyjnego natychmiast zagraj kij Go i rozpocznij nową próbę.</li>
		<li>Karz nieprawidłowe wizyty przez 5 sekund przerwy w dostawie prądu.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Opóźnienie: Naucz badanego, aby trzymał nos w otworze mocującym przez określony czas (okres opóźnienia), który jest stopniowo zwiększany wraz z postępem treningu.
	<ol>
		<li>Poczekaj, aż obiekt odwiedzi otwór mocujący.</li>
		<li>Zakończ próbę, jeśli tester wycofa się w ciągu 500 ms. W przeciwnym razie zagraj cue Go.</li>
		<li>Kara za przedwczesne wycofanie przez okres zaciemnienia na 7 sekund.</li>
		<li>Nagradzaj prawidłowe wizyty, dostarczając granulkę jedzenia.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Dwie wskazówki (ze światłem): Zwiększ i zrandomizuj długość okresu opóźnienia oraz wprowadź wskazówkę dźwiękową.
	<ol>
		<li>Zwiększ długość okresu opóźnienia do średnio 1,5 sekundy.</li>
		<li>Wybierz losową długość okresu opóźnienia w każdej próbie w oparciu o jednolitą gęstość w zakresie 1,3-1,8 sek.</li>
		<li>Wprowadź wskazówkę instruktażową jako jednoczęstotliwościowy ton słuchowy pulsujący w triolach, o czasie trwania impulsu 150 ms i interwale międzyimpulsowym 100 ms.
		<ol>
			<li>Odtwórz wskazówkę instruktażową natychmiast po tym, jak obiekt wejdzie do otworu fiksacyjnego.</li>
			<li>Przypisz dwie wskazówki instruktażowe do każdego z celów.</li>
			<li>Na tym etapie używaj tylko jednej wskazówki powiązanej z każdym celem.</li>
		</ol>
		</li>
		<li>Pozwól obiektowi użyć zarówno wskazówek dźwiękowych, jak i wizualnych, aby wybrać otwór docelowy.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Dwie wskazówki (bez światła): Naucz badanego, aby używał tylko wskazówek słuchowych.
	<ol>
		<li>Wyłącz diody LED wewnątrz otworów docelowych, aby obiekt używał tylko wskazówek dźwiękowych.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Cztery wskazówki: Wprowadź dwie pozostałe wskazówki do sekwencji losowo prezentowanych wskazówek instrukcji i powtórz sekcje 3.5.3-3.6.1.</li>
</ol>
4. Analiza danych behawioralnych
<ol>
	<li>Wskaźnik sukcesu: Zdefiniuj wskaźnik sukcesu jako odsetek prawidłowych wizyt u miejsc docelowych podzielony przez łączną liczbę prób.
	<ol>
		<li>Mierz wskaźnik sukcesu na każdym etapie szkolenia.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Typy błędów:
	<ol>
		<li>Przedwczesne wycofanie: zmierz procent prób, które nie zostały przerwane z powodu wczesnego wycofania z otworu mocującego.</li>
		<li>Błąd prowizji: Oblicz procent nieudanych prób, gdy badany odwiedza niepoinstruowany cel</li>
		<li>Błąd pominięcia: Oblicz procent błędów, gdy badany nie odwiedza żadnego z celów po rozpoczęciu próby.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Mierzone zmienne:
	<ol>
		<li>Czas reakcji (RT): Dla każdej próby zmierz opóźnienie między pojawieniem się sygnału Go a wycofaniem się badanego z otworu fiksacyjnego.</li>
		<li>Czas do osiągnięcia celu (TT): Zmierz czas między wycofaniem się obiektu z otworu mocującego a wejściem do otworu docelowego.</li>
	</ol>
	</li>
</ol>

<ol><li>Goldstein, E. B. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aGoldstein%2C+EB+%22Cognitive+psychology%3A+Connecting+mind%2C+research%2C+and+everyday+experience%22">Cognitive psychology: Connecting mind, research, and everyday experience</a>. , Wadsworth Publishing Company. (2008).</li>
<li>Kandel, E. R., Schwartz, J. H., Jessell, T. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((4th+edition%5BTitle%5D)+AND+%22Principles+of+neural+science%22%5BJournal%5D)">4th edition.</a> Principles of neural science. , McGraw-Hill. New York. (2000).</li>
<li>Cisek, P., Kalaska, J. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Neural+mechanisms+for+interacting+with+a+world+full+of+action+choices%5BTitle%5D)+AND+%22Ann.+Rev.+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Neural mechanisms for interacting with a world full of action choices.</a> Ann. Rev. Neurosci. 33, 269-298 (2010).</li>
<li>Kalat, J. W. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aKalat%2C+JW+%22Biological+psychology%22">Biological psychology</a>. , Wadsworth Publishing Company. (2012).</li>
<li>Banich, M. T., Compton, R. J. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aBanich%2C+MT+%22Cognitive+neuroscience%22">Cognitive neuroscience</a>. , Wadsworth Publishing Company. (2010).</li>
<li>Carew, T. J., Pinsker, H. M., Kandel, E. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Long-term+habituation+of+a+defensive+withdrawal+reflex+in+aplysia%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Long-term habituation of a defensive withdrawal reflex in aplysia.</a> Science. 175, 451-454 (1972).</li>
<li>Hodgkin, A. L., Huxley, A. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+quantitative+description+of+membrane+current+and+its+application+to+conduction+and+excitation+in+nerve%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Physiol%22%5BJournal%5D)">A quantitative description of membrane current and its application to conduction and excitation in nerve.</a> J. Physiol. 117, 500(1952).</li>
<li>Romo, R., Salinas, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Flutter+discrimination%3A+neural+codes%2C+perception%2C+memory+and+decision+making%5BTitle%5D)+AND+%22Nat.+Rev.+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Flutter discrimination: neural codes, perception, memory and decision making.</a> Nat. Rev. Neurosci. 4, 203-218 (2003).</li>
<li>Romo, R., de Lafuente, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Conversion+of+sensory+signals+into+perceptual+decisions%5BTitle%5D)+AND+%22Prog.+Neurobiol%22%5BJournal%5D)">Conversion of sensory signals into perceptual decisions.</a> Prog. Neurobiol. 10, (2012).</li>
<li>Shadlen, M. N., Britten, K. H., Newsome, W. T., Movshon, J. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+computational+analysis+of+the+relationship+between+neuronal+and+behavioral+responses+to+visual+motion%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Neurosci%22%5BJournal%5D)">A computational analysis of the relationship between neuronal and behavioral responses to visual motion.</a> J. Neurosci. 16, 1486-1510 (1996).</li>
<li>Beck, J. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Probabilistic+Population+Codes+for+Bayesian+Decision+Making%5BTitle%5D)+AND+%22Neuron%22%5BJournal%5D)">Probabilistic Population Codes for Bayesian Decision Making.</a> Neuron. 60, 1142-1152 (2008).</li>
<li>Goldman-Rakic, P. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Circuitry+of+primate+prefrontal+cortex+and+regulation+of+behavior+by+representational+memory%5BTitle%5D)+AND+%22Compr.+Physiol%22%5BJournal%5D)">Circuitry of primate prefrontal cortex and regulation of behavior by representational memory.</a> Compr. Physiol. , (1987).</li>
<li>Miller, E. K., Erickson, C. A., Desimone, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Neural+mechanisms+of+visual+working+memory+in+prefrontal+cortex+of+the+macaque%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Neural mechanisms of visual working memory in prefrontal cortex of the macaque.</a> J. Neurosci. 16, 5154-5167 (1996).</li>
<li>Fuster, J. M., Alexander, G. E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Neuron+activity+related+to+short-term+memory%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Neuron activity related to short-term memory.</a> Science. 173, 652-654 (1971).</li>
<li>Fetz, E. E., Baker, M. A. Operantly Conditioned Patterns of Activity and Correlated Responses Cells and Contralateral Muscles. , (1973).</li>
<li>Carmena, J. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Learning+to+control+a+brain--machine+interface+for+reaching+and+grasping+by+primates%5BTitle%5D)+AND+%22PLoS+Biol%22%5BJournal%5D)">Learning to control a brain--machine interface for reaching and grasping by primates.</a> PLoS Biol. 1, e42(2003).</li>
<li>Georgopoulos, A. P., Schwartz, A. B., Kettner, R. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Neuronal+population+coding+of+movement+direction%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Neuronal population coding of movement direction.</a> Science. 233, 1416-1419 (1986).</li>
<li>Donoghue, J. P., Sanes, J. N., Hatsopoulos, N. G., Gaál, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Neural+discharge+and+local+field+potential+oscillations+in+primate+motor+cortex+during+voluntary+movements%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Neurophysiol%22%5BJournal%5D)">Neural discharge and local field potential oscillations in primate motor cortex during voluntary movements.</a> J. Neurophysiol. 79, 159-173 (1998).</li>
<li>Abbott, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Laboratory+animals%3A+the+Renaissance+rat%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Laboratory animals: the Renaissance rat.</a> Nature. 428, 464-466 (2004).</li>
<li>Fuster, J. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aFuster%2C+J+%22The+prefrontal+cortex%22">The prefrontal cortex</a>. , Academic Press. (2008).</li>
<li>Britten, K. H., Shadlen, M. N., Newsome, W. T., Movshon, J. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+analysis+of+visual+motion%3A+a+comparison+of+neuronal+and+psychophysical+performance%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Neurosci%22%5BJournal%5D)">The analysis of visual motion: a comparison of neuronal and psychophysical performance.</a> J. Neurosci. 12, 4745-4765 (1992).</li>
<li>Abbott, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Neuroscience%3A+The+rat+pack%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Neuroscience: The rat pack.</a> Nature. 465, 282-283 (2010).</li>
<li>Uchida, N., Mainen, Z. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Speed+and+accuracy+of+olfactory+discrimination+in+the+rat%5BTitle%5D)+AND+%22Nat.+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Speed and accuracy of olfactory discrimination in the rat.</a> Nat. Neurosci. 6, 1224-1229 (2003).</li>
<li>Jaramillo, S., Zador, A. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+auditory+cortex+mediates+the+perceptual+effects+of+acoustic+temporal+expectation%5BTitle%5D)+AND+%22Nat.+Neurosci%22%5BJournal%5D)">The auditory cortex mediates the perceptual effects of acoustic temporal expectation.</a> Nat. Neurosci. 14, 246-251 (2010).</li>
<li>Cohen, L., Rothschild, G., Mizrahi, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Multisensory+integration+of+natural+odors+and+sounds+in+the+auditory+cortex%5BTitle%5D)+AND+%22Neuron%22%5BJournal%5D)">Multisensory integration of natural odors and sounds in the auditory cortex.</a> Neuron. 72, 357-369 (2011).</li>
<li>Deschênes, M., Moore, J., Kleinfeld, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Sniffing+and+whisking+in+rodents%5BTitle%5D)+AND+%22Curr.+Opin.+Neurobiol%22%5BJournal%5D)">Sniffing and whisking in rodents.</a> Curr. Opin. Neurobiol. 22, 243-250 (2012).</li>
<li>Raposo, D., Sheppard, J. P., Schrater, P. R., Churchland, A. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Multisensory+decision-making+in+rats+and+humans%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Multisensory decision-making in rats and humans.</a> J. Neurosci. 32, 3726-3735 (2012).</li>
<li>Bari, A., Dalley, J. W., Robbins, T. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+application+of+the+5-choice+serial+reaction+time+task+for+the+assessment+of+visual+attentional+processes+and+impulse+control+in+rats%5BTitle%5D)+AND+%22Nat.+Protoc%22%5BJournal%5D)">The application of the 5-choice serial reaction time task for the assessment of visual attentional processes and impulse control in rats.</a> Nat. Protoc. 3, 759-767 (2008).</li>
<li>Brasted, P. J., Dunnett, S. B., Robbins, T. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Unilateral+lesions+of+the+medial+agranular+cortex+impair+responding+on+a+lateralised+reaction+time+task%5BTitle%5D)+AND+%22Behav.+Brain+Res%22%5BJournal%5D)">Unilateral lesions of the medial agranular cortex impair responding on a lateralised reaction time task.</a> Behav. Brain Res. 111, 139-151 (2000).</li>
<li>Gage, G. J., Stoetzner, C. R., Wiltschko, A. B., Berke, J. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Selective+activation+of+striatal+fast-spiking+interneurons+during+choice+execution%5BTitle%5D)+AND+%22Neuron%22%5BJournal%5D)">Selective activation of striatal fast-spiking interneurons during choice execution.</a> Neuron. 67, 466-479 (2010).</li>
<li>Erlich, J. C., Bialek, M., Brody, C. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+cortical+substrate+for+memory-guided+orienting+in+the+rat%5BTitle%5D)+AND+%22Neuron%22%5BJournal%5D)">A cortical substrate for memory-guided orienting in the rat.</a> Neuron. 72, 330-343 (2011).</li>
<li>Mohebi, A., Oweiss, K. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Neural+ensemble+correlates+of+working+memory+in+the+rat+medial+prefrontal+cortex%5BTitle%5D)+AND+%2241+st+Ann.+Meet.+Soc.+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Neural ensemble correlates of working memory in the rat medial prefrontal cortex.</a> 41 st Ann. Meet. Soc. Neurosci. , (2011).</li>
<li>Oweiss, K. G. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aOweiss%2C+KG+%22Statistical+signal+processing+for+neuroscience+and+neurotechnology%22">Statistical signal processing for neuroscience and neurotechnology</a>. , Academic Press. (2010).</li>
<li>Thorndike, E. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Animal+intelligence%3A+An+experimental+study+of+the+associative+processes+in+animals%5BTitle%5D)+AND+%22Psychol.+Monographs%3A+Gen.+Appl%22%5BJournal%5D)">Animal intelligence: An experimental study of the associative processes in animals.</a> Psychol. Monographs: Gen. Appl. 2, 1-109 (1898).</li>
</ol>

Autorzy deklarują brak sprzecznych interesów finansowych.

Szczury są szeroko stosowane w badaniach neurobiologicznych od ponad wieku. Od czasu wprowadzenia przez Thorndike'a koncepcji prawa efektu u kotów34, warunkowanie instrumentalne jest standardowym podejściem do testowania różnych aspektów zachowania zwierząt. Wiele eksperymentów neurobiologicznych obejmujących podejmowanie decyzji i przygotowanie motoryczne obejmuje okres opóźnienia między wskazówkami instruktażowymi a interwałem działania. Pożądane jest zminimalizowanie ruchów w tych okresach opóźnienia, aby z...

Badanie związku między neurofizjologią a zachowaniem jest ostatecznym celem w neuronauce systemowej. Historycznie rzecz biorąc, istniał kompromis między wyborem modelu zwierzęcego a repertuarem behawioralnym1-5. Podczas gdy proste organizmy, takie jak ślimaki morskie6lub kałamarnice7, były szeroko wykorzystywane do badania właściwości pojedynczych kanałów jonowych, neuronów i prostych obwodów neuronowych, gatunki wyższego rzędu są potrzebne do badania bardziej złożonych funkcji, takich jak nawigacja przestrzenna, podejmowanie decyzji8-11 i kontrola poznawcza12-14. Pomimo tego, że jest to standardowy model zwierzęcy dla zachowania podobnego do ludzkiego, wykorzystanie naczelnych innych niż ludzie skłania do rozważań kosztowych i etycznych, które wykluczają ich wykorzystanie w szerokim zakresie eksperymentów wjednym środowisku laboratoryjnym. Prostsze modele zwierzęce, takie jak gryzonie, są generalnie preferowane19, pod warunkiem, że mają podobne podłoża neuronalne leżące u podstaw interesujących zachowań.
Istnieje wiele dowodów sugerujących, że gryzonie mają podobne struktury korowe i podkorowe, jak te występujące u naczelnychw wieku 20-22 lat. Gryzonie są również znane z tego, że integrują informacje z wielu modalności sensorycznych, aby kierować swoim działaniem23-25, na przykład poprzez koordynację trzepania i wąchania podczas zachowań eksploracyjnych26 lub poprzez integrację zdarzeń słuchowych i wzrokowo-węchowych25,27.
Tutaj opisujemy ramy warunkowania instrumentalnego gryzoni, używane do testowania zadań poznawczych28-32. W tym kontekście, badani są zobowiązani do zafiksowania się w otworze nozosów i utrzymania pyska w otworze do momentu prezentacji kija go. Zadanie behawioralne to pięciootworowy projekt nozeru, który jest konwencjonalnie używany do badań nad zadaniami czasu reakcji szeregowej do wyboru 5. W okresie opóźnienia prezentowany jest szereg wskazówek instruktażowych, które mają poprowadzić podmiot do wykonania działania. Ramy te można łatwo modyfikować, aby pasowały do szerokiego zakresu eksperymentów, w których konieczne jest wytrenowanie obiektu w celu zminimalizowania jego jawnego ruchu w krótkim odstępie czasu. Pozwala to na zbadanie, w jakim stopniu na aktywność impulsową poszczególnych neuronów wpływają określone sygnały w tym przedziale. Protokół może zminimalizować czas szkolenia i zmniejszyć zmienność uczenia się między przedmiotami. Schematyczny schemat blokowy zadania pokazano na rysunku 1.

<table><tbody><tr><td>5-otworowy nos z 3 Stim Cue Light Rat Cage</td><td>Coulbourn</td><td>H21-06M/R Klatka</td><td></td></tr><tr><td>testowa</td><td>Coulbourn</td><td>H10-11R-TC</td><td>&nbsp;</td></tr><tr><td>Oprogramowanie do stanu graficznego</td><td>Coulbourn</td><td></td><td>&nbsp;</td></tr><tr><td>Programowalny generator tonów/szumów</td><td>Coulbourn</td><td>A12-33</td><td>&nbsp;</td></tr><tr><td>Bezpyłowy granulat precyzyjny</td><td>Bio-Serv</td><td>F0165</td><td></td></tr><tr><td>Moduł głośnikowy</td><td>Coulbourn</td><td>H12-01R</td><td>&nbsp;</td></tr></tbody></table>

w pełni zautomatyzowany protokół kondycjonowania gryzoni do eksperymentów z integracją sensomotoryczną i kontrolą poznawczą

A Fully Automated Rodent Conditioning Protocol for Sensorimotor Integration and Cognitive Control Experiments

Gryzonie były tradycyjnie używane jako standardowy model zwierzęcy w eksperymentach laboratoryjnych obejmujących niezliczone zadania sensoryczne, poznawcze i motoryczne. Wyższe funkcje poznawcze, które wymagają precyzyjnej kontroli nad reakcjami sensomotorycznymi, takimi jak podejmowanie decyzji i modulacja uwagi, są jednak zwykle oceniane u naczelnych innych niż ludzie. Pomimo bogactwa zachowań naczelnych, które pozwala na badanie wielu wariantów tych funkcji, model gryzoni pozostaje atrakcyjną, opłacalną alternatywą dla modeli naczelnych. Co więcej, możliwość pełnej automatyzacji warunkowania instrumentalnego u gryzoni daje unikalne korzyści w porównaniu z pracochłonnym szkoleniem naczelnych innych niż ludzie przy jednoczesnym badaniu szerokiego zakresu tych złożonych funkcji.
Tutaj wprowadzamy protokół do instrumentalnego warunkowania szczurów do wykonywania zadań związanych z pamięcią roboczą. W krytycznych momentach zadania protokół zapewnia, że jawny ruch zwierzęcia jest zminimalizowany, wymagając od zwierzęcia "fiksacji" do momentu dostarczenia sygnału Go, podobnie jak w przypadku eksperymentalnego projektu na naczelnych. W celu zademonstrowania wydajności zaimplementowane jest proste zadanie wymuszonego wyboru, składające się z dwóch alternatywnych zadań. Omawiamy zastosowanie tego paradygmatu do innych zadań.

Sugerowany schemat umożliwia trenowanie obiektu w zakresie szeregu zadań poznawczych. Tutaj wdrożyliśmy zadanie z instrukcyjną zwłoką, zaprojektowane w celu zbadania mechanizmów działań celowych w korze przedczołowej gryzoni. Rycina 1 przedstawia schemat blokowy projektu eksperymentalnego.
Aby upewnić się, że badany rozumie wymagania zadania na każdym etapie, należy stale oceniać wskaźniki wydajności. Rysunek 2 przedstawia przykładową wydajność jednego badaneg...

Zaproponowano w pełni zautomatyzowany protokół warunkowania działania gryzoni. Protokół opiera się na precyzyjnej kontroli czasowej zdarzeń behawioralnych w celu zbadania zakresu, w jakim ta kontrola wpływa na aktywność neuronalną leżącą u podstaw integracji sensomotorycznej i eksperymentów kontroli poznawczej.

W pełni zautomatyzowany protokół kondycjonowania gryzoni do eksperymentów z integracją sensomotoryczną i kontrolą poznawczą

Rodents have been traditionally used as a standard animal model in laboratory experiments involving a myriad of sensory, cognitive, and motor tasks. ...

Ogólnym celem następnego eksperymentu jest wprowadzenie zautomatyzowanego schematu behawioralnego dla warunkowania instrumentalnego gryzoni w celu testowania złożonych zadań poznawczych. Zadaniem behawioralnym jest projekt z pięcioma otworami do wkładania nosa, który jest konwencjonalnie stosowany w badaniach nad zadaniem seryjnej reakcji czasu wyboru z pięcioma opcjami. Od obiektów badawczych wymaga się utrzymywania pyska w otworze fiksacyjnym aż do pojawienia się sygnału startowego po krótkim okresie opóźnienia.Podczas epoki fiksacji prezentowana jest kolejka instrukcji słuchowych, która kieruje badanego do wyboru przyszłego celu motorycznego w celu otrzymania nagrody. Zastosowanie sygnału słuchowego umożliwia precyzyjne przejścia między różnymi epokami zadania i pozwala na badanie wielu aspektów zachowania, a także neuronalnych mechanizmów pamięci roboczej, podejmowania decyzji i planowania motorycznego. Główną zaletą tej techniki w porównaniu z istniejącymi metodami, takimi jak eksperymenty z nawigacją w labiryncie, jest zminimalizowanie jawnego zachowania motorycznego w krytycznej epoce zadania, które mogłoby zostać zaburzone przez systematyczne wariacje w trajektorii badanego

a-fully-automated-rodent-conditioning-protocol-for-sensorimotor

Research

JoVE Journal

Behavior

Zachowanie

W pełni zautomatyzowany protokół kondycjonowania gryzoni do eksperymentów integracji sensoryczno-ruchowym i kontroli poznawczej

W niniejszym raporcie przedstawiamy w pełni zautomatyzowany i wysoce wszechstronny system umożliwiający jednoczesne badanie wielu zachowań poznawczych oraz rejestrację aktywności neuronów u gryzoni.

W pełni zautomatyzowany i wysoce wszechstronny system do badania wielorakich funkcji poznawczych i rejestracji aktywności neuronalnej u gryzoni

W tym filmie przeprowadzamy test przyspieszającego pręta obrotowego lub rotarod, aby ocenić koordynację ruchową i uczenie się u myszy.

Test przyspieszającego pręta obrotowego lub test rotarod: metoda testowania koordynacji ruchowej i uczenia się u myszy

W pełni zautomatyzowany system do pomiaru fizjologicznie istotnych właściwości mechanizmów pośredniczących w lokalizacji przestrzennej, lokalizacji czasowej, czasie trwania, szacowaniu szybkości i prawdopodobieństwa, ocenie ryzyka, impulsywności oraz dokładności i precyzji pamięci, w celu oceny wpływu manipulacji genetycznych i farmakologicznych na podstawowe mechanizmy poznawcze u myszy.

Zautomatyzowane, ilościowe badania poznawczo-behawioralne myszy: do genetyki, farmakologii, poznania zwierząt i nauczania na studiach licencjackich

Opisujemy protokoły szkolenia szczurów do przewlekłych zapisów elektrofizjologicznych w pełni zautomatyzowanych zadaniach poznawczych w labiryncie projekcji podłogowej.

Zautomatyzowane wizualne zadania poznawcze do rejestrowania aktywności neuronalnej za pomocą labiryntu projekcji podłogowej

Zdolność do oceny funkcji wykonawczych, takich jak elastyczność behawioralna u szczurów, jest przydatna do badania neurobiologii funkcji poznawczych zarówno u nienaruszonych zwierząt, jak i w modelach chorób. W tym miejscu opisujemy zautomatyzowane zadania do oceny zmiany strategii i odwróconego uczenia się, które są szczególnie wrażliwe na zakłócenia w sieciach kory przedczołowej.

Procedury instrumentalne do oceny elastyczności behawioralnej u szczurów

Zaburzenia poznawcze związane z uwagą są podstawową cechą wielu chorób psychicznych. W tym miejscu przedstawiamy opracowanie nowatorskiego automatycznego systemu do skutecznego badania zdolności zmiany ustawień uwagi, funkcji wykonawczych i innych zdolności poznawczych u myszy o wysokiej trafności translacyjnej do badań na ludziach.

Operacyjne wewnątrz-/zewnątrzwymiarowe zadanie zmiany ustawień dla myszy

Ten artykuł przedstawia zautomatyzowany labirynt T, który wynaleźliśmy, oraz protokół oparty na tym urządzeniu do analizy podejmowania decyzji na podstawie opóźnień i podejmowania decyzji opartych na wysiłku u swobodnie poruszających się gryzoni.

Zautomatyzowane urządzenie i protokół oparty na labiryncie T do analizy podejmowania decyzji w oparciu o opóźnienia i wysiłek u wolno poruszających się gryzoni

Analiza kosztów i korzyści to podejście oparte na skali ważenia, które mózg wykonuje w trakcie podejmowania decyzji. W tym miejscu proponujemy protokół szkolenia szczurów w zakresie paradygmatu podejmowania decyzji opartego na instrumentach, w którym szczury wybierają wyższe nagrody kosztem czekania przez 15 sekund, aby je otrzymać.

Protokoły operacyjne do oceny analizy kosztów i korzyści podczas wzmocnionego procesu decyzyjnego przez gryzonie

Przedstawiamy trzy protokoły, które oceniają różne formy impulsywności u szczurów i innych małych ssaków. Procedury wyboru międzyokresowego oceniają tendencję do dyskontowania wartości opóźnionych wyników. Zróżnicowane wzmocnienie niskich wskaźników i dyskryminacja cechowo-negatywna oceniają zdolność hamowania reakcji odpowiednio z karą i bez kary za niewłaściwe reakcje.

Trzy procedury laboratoryjne do oceny różnych objawów impulsywności u szczurów

Opracowaliśmy pojedynczą platformę do śledzenia zachowań zwierząt podczas dwóch zadań związanych z nauką asocjacyjną zależnych od włókien wspinaczkowych. Niedroga konstrukcja umożliwia integrację z eksperymentami optogenetycznymi lub obrazowymi ukierunkowanymi na aktywność móżdżku związaną ze wspinaniem się włókien.

Elastyczna platforma do monitorowania sensorycznego uczenia się asocjacyjnego zależnego od móżdżku

Ten artykuł przedstawia protokół, który pozwala na nieinwazyjną i automatyczną ocenę sprawności motorycznej, a także adaptacyjne i asocjacyjne uczenie się motoryczne w przypadku wyzwań, przy użyciu urządzenia zwanego Drabiną Erasmusa. Trudność zadania można dostosować w celu wykrycia upośledzenia motorycznego w zakresie od dużego do subtelnego stopnia.

Monitorowanie uczenia się motorycznego małego i asocjacyjnego u myszy za pomocą drabiny Erasmusa

Poznaj w pełni zautomatyzowany protokół kondycjonowania gryzoni do badań nad integracją sensomotoryczną i kontrolą poznawczą. Metoda wykorzystuje pięciootworowy nose poke i dźwiękowe sygnały instruktażowe.

W pełni zautomatyzowany protokół kondycjonowania gryzoni do eksperymentów z integracją sensomotoryczną i kontrolą poznawczą

Przeglądaj więcej filmów