Trening podejścia warunkowego Pawłowa u szczurów

Ogólnym celem tej procedury jest wywołanie Pawłowowskiego warunkowego zachowania dążenia u szczurów. Procedura ta może pomóc w odpowiedzi na kluczowe pytania z dziedziny neuronauki behawioralnej, takie jak przyczyna, dla której niektóre osobniki potrafią oprzeć się pokusie śledzenia sygnałów nagrody, podczas gdy inne nie są do tego zdolne. Główną zaletą tej procedury jest to, że pozwala ona na oddzielny pomiar motywacyjnej wartości pobudzającej sygnałów od ich wartości prognostycznej.

Procedurę tę zademonstruje Christopher Fitzpatrick, doktorant w dziedzinie neuronauki z mojego laboratorium. Protokół ten wykorzystuje komercyjne komory do warunkowania instrumentalnego, umieszczone w dźwiękoszczelnych kabinach z wentylatorami zapewniającymi szum tła. W każdej komorze należy wyposażyć podajnik peletu w czujnik podczerwieni wykrywający wkładanie głowy.

Umieść go w przedniej ścianie każdej komory, trzy centymetry nad podłogą, i przymocuj dozownik do podawania peletu spożywczego o smaku banana o masie 45 mg. Następnie, w sposób zrównoważony, umieść chowaną dźwignię około 2,5 cm po dowolnej stronie pojemnika i około 3 cm nad podłogą. Dźwignia powinna posiadać diodę LED służącą jako sygnał, aby uczynić ją bardziej atrakcyjną.

Aby skalibrować dźwignię, należy położyć na niej odważnik 10-gramowy i regulować śrubę kalibracyjną do momentu, aż ciężar dociśnie dźwignię w dół. Następnie należy przymocować czerwone światło do dachu komory nad pojemnikiem. Zwiększy to widoczność podświetlonej dźwigni.

To kończy przygotowania komory. Zamów dorosłe samce szczurów rasy Sprague Dawley o masie od 250 do 300 g i po dostarczeniu zakwateruj je w parach. Pozostaw szczury w kolonii hodowlanej bez ingerencji przez co najmniej dwa dni w celu aklimatyzacji.

Kolonię należy utrzymywać w 12-godzinnym cyklu światła i ciemności, a szczury powinny mieć dostęp do jedzenia i wody ad libitum. Po początkowym okresie aklimatyzacji należy obchodzić się z każdym szczurem przez co najmniej jedną minutę dziennie przez kilka dni. Na dwa dni przed wstępnym treningiem należy podawać każdemu szczurowi 15 peletów o smaku banana dziennie.

Rozdziel te granulaty równomiernie po przeciwległych stronach domowej klatki. Dla tego protokołu opracuj program wstępnego treningu. Programowanie wykonuje się w notacji MEDState.

Instrukcja jest dostępna online. Należy napisać program, który poda 50 pelletów pokarmowych w zmiennym harmonogramie 30-sekundowym, pięć minut po uruchomieniu programu. Przerwa wynosi średnio 30 sekund, lecz zmienia się losowo w przedziale od zera do 60 sekund.

W tym czasie powinno palić się czerwone światło w pomieszczeniu, natomiast dźwignia chowana powinna pozostać wciągnięta przez cały czas trwania programu. Przeprowadź wstępny trening podczas cyklu świetlnego w dniu poprzedzającym trening PCA. Umieść każdego szczura w komorze operacyjnej.

Zamknij i zarygluj drzwi komory. Zamknij drzwi szafki dźwiękochłonnej i niezwłocznie uruchom program. Po zakończeniu programu natychmiast wyjmij szczury z komór.

Zapisz liczbę spożytych granulk. Wszystkie szczury, które nie spożyły wszystkich granulek, powinny zostać wykluczone z dalszych testów. W oprogramowaniu przygotuj program treningowy obejmujący 25 prób w czasie około 40 minut, rozpoczynający się jedną minutę po uruchomieniu programu.

W każdej próbie dźwignia powinna podświetlić się i wysunąć do komory na osiem sekund. Wewnętrzne czerwone światło pozostaje stale zapalone. Po cofnięciu się dźwigni należy podać jedną pelletkę pokarmową niezależnie od reakcji szczura.

Oddziel każdą próbę za pomocą harmonogramu o zmiennym czasie trwania wynoszącym 90 sekund. Przedział ten wynosi średnio 90 sekund, ale zmienia się losowo w zakresie od 30 do 150 sekund. Uruchom program PCA w taki sam sposób, w jaki przeprowadzono wstępny trening.

Po usunięciu szczurów należy zapisać liczbę spożytych pelletów i wykluczyć szczury, które nie zjadły wszystkich pelletów. Następnie, wykorzystując dane zebrane przez program, oblicz wyniki indeksu PCA. Samce szczurów przeszły pięć sesji treningowych PCA, podczas których rejestrowano liczbę, latencję oraz prawdopodobieństwo wejść do magazynka i nacisnięć dźwigni.

Dla każdej codziennej sesji treningowej PCA obliczano wyniki indeksu PCA na podstawie tych zmiennych. Wyniki indeksu PCA z dwóch ostatnich sesji treningowych wykorzystano do zakwalifikowania szczurów jako sign trackers (śledzący sygnał), goal trackers (śledzący cel) lub osobniki o fenotypie pośrednim. Sign trackers przede wszystkim zbliżali się do sygnału w postaci dźwigni powiązanego z nagrodą i kierowali w jego stronę swoje zachowanie.

W indeksie PCA ich wyniki mieściły się w przedziale od 5 do 1. Z kolei osobniki śledzące cel kierowały swoje zachowanie przede wszystkim w stronę źródła dostarczania nagrody, czyli dozownika peletu. W indeksie PCA ich wyniki mieściły się w przedziale od 5 do 1.

Fenotyp pośredni nie wpływa na żadne z tych zachowań. Po obejrzeniu tego filmu powinieneś posiadać dobrą wiedzę na temat tego, jak wywołać Pawłowowskie warunkowanie zbliżeniowe u szczurów.