Name: Zadanie zmiany zestawu uwagi: miara elastyczności poznawczej u myszy (Wideo) | JoVE Journal
Uploaded: 2015-02-04T13:00:00.000+00:00
Duration: 9 min 15 s
Description: Poznaj zadanie zmiany zestawu uwagi u myszy do oceny elastyczności poznawczej zależnej od kory przedczołowej. Ta metoda pozwala badać adaptację behawioralną w modelu zwierzęcym.

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

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.

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
<ol>
	<li>Napełnij ceramiczne kokilki (nieporowate; 1,5 cala głębokości x 2,5 'średnicy) do wewnętrznej krawędzi medium do kopania (około 1 cala od dołu); krążki bibuły filtracyjnej przecięte na pół i przyklejone taśmą do wewnętrznej strony tylnej części kokilki (rysunek 1A)</li>
	<li>Podziel lekko słodzone suche płatki śniadaniowe (nagroda w postaci jedzenia) – odmiany pokryte miodem, orzechami lub cukrem, na około 20 mg na etapy aklimatyzacji, treningu i testowania.</li>
	<li>Stwórz komorę do zadania zmiany zestawu uwagi (AST) (Rysunek 1B): Zaaklimatyzuj się, przetrenuj i przetestuj każdą mysz w oddzielnych komorach; zalec wyprodukowanie co najmniej 8 komór.
	<ol>
		<li>Zbuduj komorę AST o wymiarach 12 "x 8" x 7"; ściany i brama startowa wykonane z nieprzezroczystego białego akrylu, który jest łatwy do czyszczenia i zawiera 70% etanolu. Zdejmowana bramka startowa w stylu gilotyny dzieli komorę na poczekalnię (5" x 8") i strefę testową (7" x 8").</li>
		<li>Dołącz przezroczystą wyjmowaną przegrodę o wymiarach 5 x 7 cali, która równomiernie oddziela dwie strony obszaru testowego; wytnij trzy otwory o średnicy 1/4 cala w dolnej części przegrody, aby umożliwić dostęp do podsłuchiwania, w odległości 1 cala od siebie i 1 cala od przodu przegrody (rysunek 1C).</li>
	</ol>
	</li>
</ol>
2. Przegląd procedury (Rysunek 2)
<ol>
	<li>Przed AST myszy domowe należy traktować indywidualnie i pozwolić im dostosować się do odwróconego cyklu światła przez co najmniej tydzień.</li>
	<li>Zaaklimatyzuj się, trenuj i testuj każde zwierzę w indywidualnych komorach testowych. Przypisz każdą komorę do jednej myszy i wyczyść 70% etanolem po zakończeniu ostatniego dnia testów. Zminimalizuje to stres podczas testów, sprawiając, że komora będzie pachnieć jak "klatka domowa" lub "ja".</li>
	<li>Powąchaj doniczki testowe 2 dni przed badaniem, aby zapach mógł się rozproszyć; myszy nie będą kopać w doniczkach, które mają bardzo silny zapach. Za pomocą strzykawki z igłą 25 G dodaj około 0,1 ml olejku eterycznego na wierzch bibuły filtracyjnej.</li>
</ol>
3. Obsługa (dni 1-8)
<ol>
	<li>Z myszami należy obchodzić się na 8 dni przed pierwszym dniem ograniczenia żywności. Zmniejszy to stres związany z obsługą podczas testowania.</li>
	<li>Waż i rejestruj masę ciała każdego dnia obsługi. Obsługuj każdą mysz 2-3 minuty dziennie.</li>
	<li>Jeśli wielu eksperymentatorów ma być zaangażowanych w testowanie grupy myszy, upewnij się, że każdy eksperymentator uczestniczy w procesie obsługi, aby zwiększyć zaznajomienie się z eksperymentatorami i zmniejszyć stres i niepokój doświadczany w dniach treningu lub testów.</li>
	<li>Kontynuuj obchodzenie się z ciężarami i rejestrowanie ich przez cały czas trwania badania.</li>
</ol>
4. Ograniczenie jedzenia (dni 9-12)
<ol>
	<li>Zaczynając 4 dni przed rozpoczęciem aklimatyzacji, umieść myszy na ograniczonej diecie, aby utrzymać myszy na poziomie 80-85% ich masy ciała podczas karmienia. Podawaj 1 gram jedzenia na mysz dziennie. Jeśli masa ciała spadnie poniżej określonego zakresu, podawaj 2 gramy dziennie, aż powrócą do odpowiedniego zakresu.</li>
	<li>Umieść 2 kokilki z przodu każdej klatki domowej, aby umożliwić myszom zaaklimatyzowanie się w doniczkach testowych. Są to te same miejsca, w których szkoli się mysz do kopania w poszukiwaniu nagrody w postaci jedzenia.</li>
	<li>Dodawaj 2 gramy jedzenia i 1 kawałek nagrody w postaci jedzenia (po pół kawałka płatków w każdej) w kokilkach każdego dnia przez 4 dni.</li>
	<li>Jeśli zachowanie ma być wykonywane w oddzielnym pomieszczeniu niż to, w którym trzymane są myszy, począwszy od 1. dnia ograniczenia żywności, należy przetransportować myszy do pokoju testowego przez co najmniej 1 godzinę dziennie przed powrotem do pomieszczenia do testów, aby umożliwić im zaaklimatyzowanie się w pomieszczeniu testowym.</li>
	<li>W ostatnim dniu restrykcji żywieniowej, przed rozpoczęciem aklimatyzacji, należy zmienić ściółkę w klatce domowej. Ściółka klatki nie zostanie ponownie zmieniona, dopóki nie zostanie zakończone badanie, aby zmniejszyć stres lub niepokój odczuwany podczas treningu i testów (chyba że jest to absolutnie konieczne).</li>
	<li>Utrzymuj myszy na ograniczeniu jedzenia do końca testów. W dniach 13-17 podawaj myszom jedzenie po aklimatyzacji, treningu lub testach na podstawie szacunkowej ilości spożytej nagrody w postaci jedzenia (zwykle <1 g granulki pokarmu).</li>
</ol>
5. Aklimatyzacja (dni 13-14)
<ol>
	<li>Zaczynając 2 dni przed rozpoczęciem treningu, przeprowadź aklimatyzację podczas cyklu ciemności w czerwonym świetle.</li>
	<li>Rozłóż niewielką ilość brudnej ściółki z klatki domowej w komorze, zmniejszy to stres związany z przebywaniem w nowym środowisku poprzez wprowadzenie znajomego zapachu "domowej klatki" lub "siebie" do komory testowej (ta sama komora będzie używana dla pojedynczej myszy na czas treningu i testów).</li>
	<li>Umieść czystą kokilkę z wodą w poczekalni komory; myszy zwykle nie jedzą, jeśli nie mają dostępu do wody.</li>
	<li>Umieść dwie kokilki, które zostały użyte do ograniczenia jedzenia w obszarze testowym z nagrodą w postaci jedzenia (~20 mg kawałka płatków zbożowych) w każdej z nich.</li>
	<li>Umieść mysz w poczekalni; zdejmij bramkę startową i pozwól myszy eksplorować komorę przez 1 godzinę.</li>
	<li>Ciągle dodawaj nagrody w postaci jedzenia (~20 mg kawałka płatków zbożowych) do pustych kokilkalek, aby zachęcić myszy do częstego eksplorowania obszaru testowego i doniczek.</li>
	<li>Upewnij się, że mysz widzi eksperymentatora przez cały okres aklimatyzacji, aby obecność eksperymentatora nie była dodatkowym stresorem podczas testowania.</li>
</ol>
6. Szkolenie (Dzień 15)
<ol>
	<li>Umieść mysz w poczekalni.</li>
	<li>Umieść puste kokilki, z których każda zawiera nagrodę w postaci jedzenia (~20 mg kawałka płatków zbożowych), w obszarze testowym i podnieś bramkę startową. Poczekaj 3 minuty myszy, aby pobrać obie nagrody żywnościowe. Powtórz ten krok kilka razy.</li>
	<li>Stopniowo dodawaj trociny/ściółkę z klatki dla myszy do doniczek w kolejnych próbach. Pozwól myszy na 3 minuty na pobranie nagrody w postaci jedzenia z każdego garnka przed zakończeniem próby. Gdy mysz pobierze nagrodę w postaci jedzenia z każdego garnka, przejdź do następnej próby. Jeśli mysz nie podejmie próby kopania, gdy nagroda w postaci jedzenia jest częściowo zakryta, mogą zostać podane wskazówki (np. posyp pyłem zbożowym obszar nagrody żywnościowej, zrób wgłębienie w trocinach na obszarze nagrody w postaci jedzenia, odkryj część nagrody w postaci jedzenia).</li>
	<li>Kontynuuj dodawanie trocin/ściółki po każdej próbie, aż nagroda w postaci jedzenia zostanie całkowicie pokryta, a mysz niezawodnie zademonstruje zdolność do kopania w pełnym garnku, aby znaleźć nagrodę w postaci jedzenia.</li>
	<li>Jeśli mysz nie wykazała się wiarygodnie zdolnością do znalezienia nagrody w postaci jedzenia w pełnej doniczce w ciągu 2 godzin od rozpoczęcia treningu, kontynuuj do drugiego dnia treningu. Utrzymuj mysz na ograniczeniu jedzenia i powtórz tę procedurę następnego dnia.</li>
	<li>Jeśli mysz nie zdoła wykopać nagrody w postaci jedzenia po dwóch kolejnych dniach, wyklucz ją z pozostałej części eksperymentu i dodaj adnotację jako "nie udało się kopać" w rekordzie eksperymentalnym.</li>
</ol>
7. Testowanie (dni 16-17):
<ol>
	<li>Pierwszego dnia przetestuj dyskryminację prostą (SD), dyskryminację złożoną (CD), odwrócenie (R1) i przesunięcie wewnątrzwymiarowe (IDS).</li>
	<li>W drugim dniu przetestuj przesunięcie wewnątrzwymiarowe 2 (IDS2), przesunięcie wewnątrzwymiarowe 3 (IDS3), odwrócenie 2 (R2; opcjonalnie), przesunięcie pozawymiarowe (EDS).</li>
	<li>Połącz media i zapachy, jak pokazano w Tabeli 1.</li>
	<li>W czasie obchodzenia się z myszami w dniu testu daj im jedną nagrodę w postaci jedzenia, aby uniknąć braku koncentracji podczas testowania z powodu głodu. Od tego momentu do końca dnia testu nie dostarczaj żadnego jedzenia poza nagrodami za prawidłowe wybory.</li>
	<li>Na początku testowania, za pomocą kleszczy (ogranicza rozprzestrzenianie się zapachów między doniczkami), umieść kawałek nagrody w postaci jedzenia w doniczce, który wskazuje na prawidłowy wybór. Nagroda w postaci jedzenia powinna być w całości pokryta nośnikiem (patrz rysunek 3). Aby uniknąć zapachu nagrody w postaci jedzenia, posyp wszystkie doniczki pyłem zbożowym na początku etapu.</li>
	<li>Umieść mysz w poczekalni przy zamkniętej bramce startowej. Umieść garnki po obu stronach komory testowej. Próba rozpoczyna się po zdjęciu bramki startowej i uruchomieniu timera. Daj każdej myszy 3 minuty na próbę na dokonanie wyboru. Zapisz wybór (poprawny lub nieprawidłowy) i czas, zanim mysz dokona wyboru dla każdej próby. 
	UWAGA: "Wybór" jest sygnalizowany przez próbę wkopania się do którejkolwiek z doniczek. Wykop jest rejestrowany jako wybór tylko wtedy, gdy mysz przemieściła nośnik i wsadziła nos wystarczająco głęboko w przestrzeń, którą tworzy, aby znaleźć nagrodę w postaci jedzenia, lub przemieściła wystarczająco dużo nośnika, aby odkryć nagrodę w postaci jedzenia. Jeśli mysz nie dokonała wyboru w ciągu 3 minut, jest to rejestrowane jako brak wyboru (nieprawidłowe).</li>
	<li>Po dokonaniu wyboru dla dowolnej doniczki wyjmij doniczkę, która nie została wybrana, z komory testowej. Jeśli dokonano prawidłowego wyboru, pozwól myszy dokończyć nagrodę w postaci jedzenia, zanim umieścisz ją z powrotem w poczekalni. Jeśli dokonasz nieprawidłowego wyboru, pozwól myszy zbadać garnek, aby pokazać, że nie ma nagrody w postaci jedzenia za ten wybór, zanim wrócisz do poczekalni.</li>
	<li>Pod koniec każdej próby umieść mysz z powrotem w poczekalni i wymień bramkę startową.</li>
	<li>Upewnij się, że mysz spełnia kryterium 8 prawidłowych prób po kolei, aby przejść do następnego etapu AST. Jeśli mysz nie uzyska 8 prawidłowych wyborów kolejno w ciągu 50 prób, nie przejdzie tego etapu i nie może przejść do ukończenia testu. 6 kolejnych Brak wyborów (3 minuty bez wyboru) jest niewzięciem udziału i uniemożliwia myszowi przejście do następnego etapu.</li>
</ol>

<ol><li>Birrell, J. M., Brown, V. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Medial+frontal+cortex+mediates+perceptual+attentional+set+shifting+in+the+rat%5BTitle%5D)+AND+%22J+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Medial frontal cortex mediates perceptual attentional set shifting in the rat.</a> J Neurosci. 20 (11), 4320-4324 (2000).</li>
<li>Garner, J. P., Thogerson, C. M., Wurbel, H., Murray, J. D., Mench, J. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Animal+neuropsychology%3A+validation+of+the+Intra-Dimensional+Extra-Dimensional+set+shifting+task+for+mice%5BTitle%5D)+AND+%22Behav+Brain+Res%22%5BJournal%5D)">Animal neuropsychology: validation of the Intra-Dimensional Extra-Dimensional set shifting task for mice.</a> Behav Brain Res. 173 (1), 53-61 (2006).</li>
<li>Nagahara, A. H., Bernot, T., Tuszynski, M. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Age-related+cognitive+deficits+in+rhesus+monkeys+mirror+human+deficits+on+an+automated+test+battery%5BTitle%5D)+AND+%22Neurobiol+Aging%22%5BJournal%5D)">Age-related cognitive deficits in rhesus monkeys mirror human deficits on an automated test battery.</a> Neurobiol Aging. 31 (6), 1020-1031 (2010).</li>
<li>Rock, P. L., Roiser, J. P., Riedel, W. J., Blackwell, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cognitive+impairment+in+depression%3A+a+systematic+review+and+meta-analysis%5BTitle%5D)+AND+%22Psychol+Med%22%5BJournal%5D)">Cognitive impairment in depression: a systematic review and meta-analysis.</a> Psychol Med. , 1-12 (2013).</li>
<li>Stuss, D. T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Wisconsin+Card+Sorting+Test+performance+in+patients+with+focal+frontal+and+posterior+brain+damage%3A+effects+of+lesion+location+and+test+structure+on+separable+cognitive+processes%5BTitle%5D)+AND+%22Neuropsychologia%22%5BJournal%5D)">Wisconsin Card Sorting Test performance in patients with focal frontal and posterior brain damage: effects of lesion location and test structure on separable cognitive processes.</a> Neuropsychologia. 38 (4), 388-402 (2000).</li>
<li>Bissonette, G. B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Double+dissociation+of+the+effects+of+medial+and+orbital+prefrontal+cortical+lesions+on+attentional+and+affective+shifts+in+mice%5BTitle%5D)+AND+%22J+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Double dissociation of the effects of medial and orbital prefrontal cortical lesions on attentional and affective shifts in mice.</a> J Neurosci. 28 (44), 11124-11130 (2008).</li>
<li>Chase, E. A., Tait, D. S., Brown, V. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Lesions+of+the+orbital+prefrontal+cortex+impair+the+formation+of+attentional+set+in+rats%5BTitle%5D)+AND+%22Eur+J+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Lesions of the orbital prefrontal cortex impair the formation of attentional set in rats.</a> Eur J Neurosci. 36 (3), 2368-2375 (2012).</li>
<li>McAlonan, K., Brown, V. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Orbital+prefrontal+cortex+mediates+reversal+learning+and+not+attentional+set+shifting+in+the+rat%5BTitle%5D)+AND+%22Behav+Brain+Res%22%5BJournal%5D)">Orbital prefrontal cortex mediates reversal learning and not attentional set shifting in the rat.</a> Behav Brain Res. 146 (1-2), 97-103 (2003).</li>
<li>Dias, R., Robbins, T. W., Roberts, A. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Primate+analogue+of+the+Wisconsin+Card+Sorting+Test%3A+effects+of+excitotoxic+lesions+of+the+prefrontal+cortex+in+the+marmoset%5BTitle%5D)+AND+%22Behav+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Primate analogue of the Wisconsin Card Sorting Test: effects of excitotoxic lesions of the prefrontal cortex in the marmoset.</a> Behav Neurosci. 110 (5), 872-886 (1996).</li>
<li>Bissonette, G. B., Powell, E. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Reversal+learning+and+attentional+set-shifting+in+mice%5BTitle%5D)+AND+%22Neuropharmacology%22%5BJournal%5D)">Reversal learning and attentional set-shifting in mice.</a> Neuropharmacology. 62 (3), 1168-1174 (2012).</li>
<li>Colacicco, G., Welzl, H., Lipp, H. P., Wurbel, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Attentional+set-shifting+in+mice%3A+modification+of+a+rat+paradigm%2C+and+evidence+for+strain-dependent+variation%5BTitle%5D)+AND+%22Behav+Brain+Res%22%5BJournal%5D)">Attentional set-shifting in mice: modification of a rat paradigm, and evidence for strain-dependent variation.</a> Behav Brain Res. 132 (1), 95-102 (2002).</li>
<li>Kos, T., Nikiforuk, A., Rafa, D., Popik, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+effects+of+NMDA+receptor+antagonists+on+attentional+set-shifting+task+performance+in+mice%5BTitle%5D)+AND+%22Psychopharmacology+%28Berl%29%22%5BJournal%5D)">The effects of NMDA receptor antagonists on attentional set-shifting task performance in mice.</a> Psychopharmacology (Berl). 214 (4), 911-921 (2011).</li>
<li>Tait, D. S., Chase, E. A., Brown, V. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Attentional+Set-Shifting+in+Rodents%3A+a+Review+of+Behavioural+Methods+and+Pharmacological+Results%5BTitle%5D)+AND+%22Curr+Pharm+Des%22%5BJournal%5D)">Attentional Set-Shifting in Rodents: a Review of Behavioural Methods and Pharmacological Results.</a> Curr Pharm Des. , (2013).</li>
<li>Lapiz-Bluhm, M. D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Behavioural+assays+to+model+cognitive+and+affective+dimensions+of+depression+and+anxiety+in+rats%5BTitle%5D)+AND+%22J+Neuroendocrinol%22%5BJournal%5D)">Behavioural assays to model cognitive and affective dimensions of depression and anxiety in rats.</a> J Neuroendocrinol. 20 (10), 1115-1137 (2008).</li>
<li>Brigman, J. L., Bussey, T. J., Saksida, L. M., Rothblat, L. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Discrimination+of+multidimensional+visual+stimuli+by+mice%3A+intra-+and+extradimensional+shifts%5BTitle%5D)+AND+%22Behav+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Discrimination of multidimensional visual stimuli by mice: intra- and extradimensional shifts.</a> Behav Neurosci. 119 (3), 839-842 (2005).</li>
</ol>

Nie stwierdzono konfliktu interesów.

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...

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.

<table><tbody><tr><td>Komora</td><td></td><td></td> testowa <td>Wykonana we własnym zakresie, specyfikacje można znaleźć w protokole</td></tr><tr><td>3 uncji. Kokilkatki</td><td>BIA Cordon Bleu</td><td>900002S12</td><td>zakupione na amazon.com</td></tr><tr><td>Olejki eteryczne:</td> <td>Fronteir Natural Products Co-Op</td><td></td><td>zakupiony na http://www.frontiercoop.com/prodlist.php?ct=anpceoeo</td></tr><tr><td>Clove Bud</td><td></td><td>191114</td><td></td></tr><tr><td>Red Tymianek</td><td></td><td>191140</td><td></td></tr><tr><td>Cytryna</td><td></td><td>190810</td><td></td></tr><tr>Liść <td></td><td>cynamonu</td><td>191111</td><td></td></tr><tr><td>Rozmaryn</td><td></td><td>191133</td><td></td></tr><tr><td>Citronella Java</td><td></td><td>191112</td><td></td></tr><tr><td>Wanilia w olejku</td><td></td><td>jojoba 191231</td><td></td></tr><tr><td>Nasiona</td><td></td> anyżu <td>191102</td><td></td></tr><tr><td>Imbir</td><td></td><td></td><td></td>191121</tr> bibuła filtracyjna <tr><td>191161</td><td></td><td>gałki</td><td></td> muszkatołowej</tr><tr><td>, średnica 9,0 cm</td><td>VWR International</td><td>28310-048</td><td>Zakupiony na https://us.vwr.com/</td></tr> <tr><td>Digging Media</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td></td><td>Rafia Ashland 8 uncji Rafia Zakupiony</td><td></td><td>dnia http://www.michaels.com/ Pokrój w paski od 1/2" do 1"</td></tr><tr><td>Zielony filc</td><td>Creatology Podstawowy filc leśny/ciemnozielony 36 cali x 36 cali&nbsp;</td><td></td><td>Zakupione dnia http://www.michaels.com/ pokrojone w kwadraty o wymiarach 1 cm x 1 cm</td></tr><tr><td>Brązowa pianka</td><td>Creatology Fun Foam 18 x 12 w arkuszach (jasnobrązowa/jasnobrązowa)</td><td></td><td>Zakupiona w dniu http://www.michaels.com/ pokrojona w prostokąty o wymiarach 1/2 cm x 2 cm</td></tr><tr><td>Papier krepowy (żółty)</td><td>Celebrate It Paper Crinkle 4 uncje żółtego jumbo</td><td></td><td>Zakupione dnia http://www.michaels.com/ Pokrój w paski od 1/2 "do 1"</td></tr><tr><td>Wstążka (turkusowa)</td><td>Świętuj to szeroko Wstążka 4 cale x 10 jardów 100% poliester&nbsp;</td><td></td><td>Zakupione w dniu http://www.michaels.com/ pokrojone w kwadraty o wymiarach 1 cm x 1 cm</td></tr><tr><td>Metalik&nbsp;</td><td>Świętuj to Metalicznie marszczone złoto 2 uncje</td><td></td><td>Zakupione dnia http://www.michaels.com/ Pokroić w paski od 1/2" do 1"</td></tr><tr><td>Googly Eyes, 4 mm</td><td></td><td>ME4144</td><td>Zakupiony na http://factorydirectcraft.com/index.php</td></tr><tr><td>Czarne cekiny, 3 mm</td><td></td><td>8780BK</td><td></td></tr><tr><td>Różowe pompony, 1/4 cala</td><td></td><td>1018221</td><td></td></tr><tr><td>Czyściki do fajek, czerwone</td><td></td><td>108430</td><td></td></tr><tr><td>Materiał ściółkowy/trociny</td><td></td><td></td><td>Pozyskiwany ze zwierząt domowych zasoby</td></tr><tr><td>Timer</td><td>Control Company</td><td>5000</td><td>Zakupione na http://www.control3.com/5000p.htm</td></tr><tr><td>Lekko słodzone suche pętelki śniadaniowe</td><td>HEB&nbsp;</td><td></td><td>Płatki owsiane prażone z orzechami miodowymi stosowane w opisanym protokole, zalecane są wszelkie lekko słodkie płatki śniadaniowe w panierce</td></tr></tbody></table>

zadanie zmiany zestawu uwagi: miara elastyczności poznawczej u myszy

The Attentional Set Shifting Task: A Measure of Cognitive Flexibility in Mice

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.

Typową miarą zależną w tym teście jest liczba prób na każdym etapie niezbędna do spełnienia kryterium (lub 8 kolejnych poprawnych wyborów). Rysunek 4A przedstawia średnią liczbę prób do spełnienia kryterium na każdym etapie u nieleczonych myszy C57BL/6J z zastosowaniem AST. W miarę jak myszy tworzą zestaw uwagi na odpowiednim wymiarze sygnału (zapach lub nośnik), ich wyniki ulegną poprawie, co objawi się zmniejszeniem liczby prób do spełnienia kryterium w kolejnych przesunięciach wewnątrzwymiarowych (IDS...

Celem tego protokołu jest przeprowadzenie testu behawioralnego, takiego jak zadanie zmiany nastawienia uwagi (AST), aby ocenić elastyczność poznawczą za pośrednictwem kory przedczołowej u myszy.

Zadanie zmiany zestawu uwagi: miara elastyczności poznawczej u myszy

Cognitive impairment, particularly involving dysfunction of circuitry within the prefrontal cortex (PFC), represents a core feature of many ...

Ogólnym celem tej procedury jest pomiar elastyczności poznawczej za pośrednictwem kory przedczołowej w modelu mysim. Osiąga się to, ucząc najpierw myszy testowej, jak kopać mały garnek, aby odzyskać nagrodę w postaci jedzenia w drugim kroku. Nagroda w postaci zakopanego jedzenia jest powiązana z określoną kolejką kontekstową, dzięki czemu mysz może poprawnie zlokalizować i odzyskać nagrodę w ośmiu kolejnych próbach bez błędów.Następnie, poprzez serię zmian w parowaniu nagród w kolejce w odpowiednim wymiarze. Mysz uczy się zwracać uwagę na odpowiedni wymiar kolejki, ignorując nieistotny wymiar, aby zlokalizować i odzyskać nagrodę. W ostatnim kroku parowanie nagród w kolejce jest zamieniane tak, aby wcześniej nieistotny wymiar był teraz istotny, aby ułatwić pomyślne zlokalizowanie i odzyskanie nagrody.Ostatecznie wzrost średniej liczby prób prowadzących do osiągnięcia kryterium między grupami eksperymentalnymi na etapach odwrócenia jest interpretowany jako brak elastyczności poznawczej. Chociaż metoda ta może zapewnić wgląd w podstawową neurobiologię funkcji poznawczych, w których pośredniczy kora przedczołowa, może być również stosowana do wielu innych systemów modelowych, takich ja

the-attentional-set-shifting-task-measure-cognitive-flexibility

Research

JoVE Journal

Behavior

Zachowanie

Niniejszy artykuł przedstawia protokół testów w labiryncie T z wykorzystaniem zmodyfikowanego zautomatyzowanego aparatu do oceny funkcji uczenia się i pamięci u myszy.

Zadania wymuszonej alternacji w labiryncie T oraz dyskryminacji lewo-prawo w celu oceny pamięci operacyjnej i referencyjnej 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

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

Zmiana zestawu, forma elastyczności behawioralnej, wymaga przeniesienia uwagi z jednego wymiaru bodźca na drugi. Rozszerzyliśmy znane zadanie zmiany ustawienia gryzoni1, wymagając zwrócenia uwagi na różne bodźce w zależności od kontekstu. Zadanie połączono z konkretnymi zmianami chorobowymi w celu zidentyfikowania podtypów neuronów leżących u podstaw udanej zmiany.

Nowe warianty zmiany zestawu strategii u Szczura

Stresujące wydarzenia życiowe upośledzają funkcje poznawcze, zwiększając ryzyko zaburzeń psychicznych. Protokół ten ilustruje, w jaki sposób stres wpływa na elastyczność poznawczą przy użyciu paradygmatu automatycznej zmiany strategii operacyjnej u samców i samic szczurów Sprague Dawley. Omówiono konkretne obszary mózgu leżące u podstaw określonych zachowań i zbadano znaczenie translacyjne wyników.

Ocena wpływu stresu na elastyczność poznawczą przy użyciu paradygmatu zmiany strategii instrumentalnej

Zadanie bariery labiryntu Y to test zachowania, który bada motywację do wydatkowania wysiłku na nagrodę. W tym miejscu omawiamy testowanie wielu dobrze zweryfikowanych przewlekłych stresorów, w tym przewlekłego kortykosteronu i stresu porażki społecznej z tym zachowaniem, a także nowego przewlekłego niedyskryminującego stresu porażki społecznej (CNSDS), który jest skuteczny u kobiet.

Przewlekły stres zmienia zachowania związane z wysiłkiem w zadaniu bariery Y-Maze u myszy

Większość eksperymentów behawioralnych dla gryzoni została pierwotnie opracowana dla szczurów. Ze względu na różnice behawioralne między szczurami a myszami, czasami wymagane są modyfikacje dla myszy. Przedstawiamy metodę badania przestrzennej pamięci roboczej u myszy, minimalizującą stres podczas zadania pamięci roboczej.

Zadanie związane z przestrzenną pamięcią roboczą dla myszy w półautomatycznym 8-ramiennym labiryncie promieniowym, zmniejszające skojarzenia pamięci lękliwej w labiryncie

Pokazujemy, jak obiektywna miara może być zastosowana w powszechnie stosowanym paradygmacie iluzji gumowej ręki. Miara ta jest uzyskiwana przez modyfikację dobrze ugruntowanego zadania kongruencji intermodalnej. Zadanie to pozwala na zbadanie procesów multisensorycznych, które są krytyczne dla modulacji reprezentacji ciała, jak w iluzji gumowej ręki.

Zadanie kongruencji intermodalnej jako sposób na uzyskanie obiektywnej miary behawioralnej w paradygmacie iluzji gumowej ręki

Ten artykuł opisuje nowatorską procedurę podwójnego zadania połączoną z Szybką Seryjną Prezentacją Wizualną, aby przyjrzeć się uważnym mrugnięciom przy różnych asynchronicznościach początków bodźców. Ta eksperymentalna procedura różniła się od innych tym, że testowała mruganie uwagi dla osób niebędących celami.

Procedura podwójnego zadania w połączeniu z szybką seryjną prezentacją wizualną w celu przetestowania mrugania uwagi u osób niebędących celami

Poznaj zadanie zmiany zestawu uwagi u myszy do oceny elastyczności poznawczej zależnej od kory przedczołowej. Ta metoda pozwala badać adaptację behawioralną w modelu zwierzęcym.

Zadanie zmiany zestawu uwagi: miara elastyczności poznawczej u myszy

Przeglądaj więcej filmów