Procedury instrumentalne do oceny elastyczności behawioralnej u szczurów

Ogólnym celem poniższego eksperymentu jest ocena elastyczności behawioralnej, w tym zmiany ustawień i uczenia się odwróconego u szczurów przy użyciu zautomatyzowanej metody opartej na instrumentach. Osiąga się to poprzez wstępne przeszkolenie zwierząt w zakresie zachowania naciskania dźwigni, aby zapoznać je z wysuwaniem i chowaniem dźwigni oraz zapewnić spójne raportowanie. Następnie zwierzęta są testowane pod kątem pierwszego zadania w pożądanej sekwencji.

Na przykład dyskryminacja wskazówek wizualnych w sekwencji kolejki do odpowiedzi, która określa zdolność zwierzęcia do nauczenia się reguły dyskryminacji. Następnie zwierzęta są testowane pod kątem drugiego zadania w pożądanej sekwencji, aby ocenić elastyczność behawioralną zwierzęcia, czyli jego zdolność do przechodzenia z jednej reguły do drugiej. Wyniki pokazują wpływ na różne aspekty elastyczności behawioralnej w oparciu o różne manipulacje farmakologiczne lub anatomiczne.

Główną przewagą tej techniki nad istniejącymi metodami, takimi jak zadania oparte na labiryncie lub kopanie, jest to, że istnieje większa kontrola i standaryzacja bodźców, a szybkość gromadzenia danych jest znacznie zwiększona. Procedurę zademonstruje Bradley Roberts, student studiów licencjackich z mojego laboratorium, zajmujący się przeprowadzaniem testów elastyczności behawioralnej u szczurów. Używaj komór operacyjnych wyposażonych w co najmniej dwie wysuwane dźwignie umieszczone po obu stronach centralnego obszaru dostarczania wzmocnienia, dwie lampki stymulacyjne, po jednej umieszczonej nad każdą dźwignią, oświetlenie domowe i dozownik wzmocnienia.

Upewnij się, że światło w domu oświetla całą komorę, nie zakłócając jednocześnie wykrywania świateł stymulacyjnych. Do wzmocnienia używaj smacznego pokarmu, takiego jak 45 miligramów granulek sacharozy. Kontroluj prezentację bodźca, działanie dźwigni i gromadzenie danych za pomocą interfejsu z komputerem.

Zapoznaj się z protokołem tekstowym, aby uzyskać dodatkowe informacje na temat wstępnego szkolenia szczurów. Postępując zgodnie ze wskazówkami zawartymi w protokole tekstowym, daj szczurom sesje treningowe z wysuwaną dźwignią, aby zapoznać je z wysuwaniem i chowaniem dźwigni oraz upewnić się, że szczury popełniają stosunkowo niewiele zaniedbań do czasu, gdy przejdą do głównych faz testowych zadania. Podczas każdej próby określ, którą dźwignię wysunąć naprzemiennie w kolejności pseudolosowej, tak aby było 45 prób lewej dźwigni i 45 prób prawej dźwigni, ale nie więcej niż dwie kolejne próby.

Wysuń tę samą dźwignię, wysuń wybraną dźwignię. Wzmocnij zwierzę po naciśnięciu dźwigni w ciągu 10 sekund, po czym dźwignia zostanie cofnięta. Jeśli zwierzę nie zareaguje w ciągu 10 sekund, cofnij dźwignię i zapisz pominięcie.

Kontynuuj 30-minutowe sesje treningowe z wysuwaną dźwignią przez ustaloną liczbę dni lub do momentu, gdy zwierzęta spełnią kryterium co najmniej pięciu lub mniej pominięć przez dwa kolejne dni, aby przetestować zwierzęta w sekwencji kolejki do odpowiedzi, która stanowi jedną z dwóch możliwych sekwencji testowych dla zmiany strategii. Rozpocznij testowanie zwierząt w zadaniu Q. To zadanie wzmacnia zwierzęta do reagowania na dźwignię pod oświetlonym światłem bodźca i jest ustawionym zadaniem w sekwencji.

Rozpocznij każdą próbę z wsuniętymi obiema dźwigniami, zapal lewe lub prawe światło bodźca przez trzy sekundy. Następnie wysuń obie dźwignie do komory na 10 sekund lub do momentu wystąpienia odpowiedzi. Wzmocnij tylko poprawną reakcję na sygnalizowanej dźwigni po odpowiedzi na którąkolwiek dźwignię.

Schować dźwignie. Rozpocznij próby co 20 sekund przez całą sesję. Pseudolosowo określ kolejność prób tak, aby nie więcej niż dwie kolejne próby wystąpiły z tym samym bodźcem.

Światło oświetlone. Kontynuować badania do momentu, gdy zwierzę utworzy 10 kolejnych prawidłowych odpowiedzi i ukończy co najmniej 30 prób lub do momentu, gdy zostanie ukończonych od 150 do 200 prób bez spełnienia kryterium. Następnego dnia, po osiągnięciu kryterium w zadaniu Q, przesuń zwierzęta do zadania odpowiedzi, które reprezentuje zadanie zmiany w sekwencji i które wzmacnia zwierzęta do reagowania na dźwigni przeciwnej do ich preferencji bocznych.

Niezależnie od sygnału rozpoczynającego się z cofniętymi obiema dźwigniami, pseudo losowo oświetl światło bodźca na trzy sekundy, a następnie wysuń obie dźwignie do komory na 10 sekund lub do momentu wystąpienia odpowiedzi. Wzmacniaj tylko reakcję na dźwigni we właściwej pozycji po przeciwnej stronie zwierzęcia, preferuj reakcję na dowolnej dźwigni. Cofnąć dźwignie, kontynuować próby, aż zwierzę osiągnie kryterium 10 kolejnych prawidłowych odpowiedzi.

Skuteczna zmiana strategii zależy od przyśrodkowej kory przedczołowej. W pierwszym dniu leczenia inaktywacja przedczołowa nie pogorszyła wydajności w zadaniu z zestawu Q. Jednak inaktywacja przedczołowa w drugim dniu znacząco pogorszyła wydajność w zadaniu zmiany odpowiedzi, ponieważ zwierzęta wymagały więcej prób, aby osiągnąć wydajność kryterialną.

Dla porównania, odwrócenie odpowiedzi, dyskryminacja nie wykazała zależności od przyśrodkowej kory przedczołowej. Zwierzęta, u których inaktywowano korę przedczołową w dniu odwrócenia, nie różniły się od zwierząt podawanych solą fizjologiczną, co potwierdza wcześniejsze badania pokazujące, że to oczodołowa, a nie przyśrodkowa kora przedczołowa, reguluje odwracanie uczenia się w różnych zadaniach. Aby zademonstrować, w jaki sposób próby przypominające mogą pomóc w interpretacji danych, szczury nabyły regułę Visual Q już pierwszego dnia.

Drugiego dnia szczury otrzymały nośnik lub peritol hallal, a następnie poddano je 20 próbom przypominającym od pierwszego dnia, zanim przeszły na dyskryminację reakcji. Wyniki pokazują, że peritol hallalny upośledzał odbieranie wskazówek wizualnych podczas prób przypominających. Następnie, szczury leczone peritolem Hallal wymagały mniejszej liczby prób, aby osiągnąć kryterium, wynik, który mógł być interpretowany jako poprawa w zmianie zestawu, gdyby nie były dostępne próby przypominające, które wskazywałyby, że pamięć była faktycznie upośledzona w poprzedniej regule.

Inne metody, takie jak manipulacje anatomiczne, środowiskowe lub genetyczne, a także techniki zapisu fizjologicznego lub chemicznego mogą być dodane do tej procedury w celu zbadania neurobiologicznych podstaw elastyczności behawioralnej i funkcji wykonawczych.