Name: Nowe warianty zmiany zestawu strategii u Szczura (Wideo) | JoVE Journal
Uploaded: 2017-01-23T13:00:00.000+00:00
Duration: 9 min 45 s
Description: Poznaj nową wersję zadania zmiany zestawu u szczurów oceniającą elastyczność behawioralną poprzez uwzględnienie kontekstu w przesunięciach uwagi. Metoda pozwala identyfikować podtypy neuronów kluczowe dla adaptacji strategii.

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

playerTrialDesktop

To badanie było wspierane przez Human Frontier Science Program i Sasakawa Scientific Research Grant od Japońskiego Towarzystwa Naukowego.

Wszystkie procedury dotyczące wykorzystania zwierząt zostały zatwierdzone przez Komitet ds. Opieki nad Zwierzętami i Użytkowania w Instytucie Nauki i Technologii na Okinawie.
1. Zwierzęta
<ol>
	<li>Zdobądź samce szczurów Long-Evans (250-300 g w dniu przybycia).</li>
	<li>Po przyjeździe trzymaj grupę dwóch lub trzech szczurów razem przez tydzień, a później podziel je na indywidualne klatki. Należy pamiętać, że ten eksperymentalny projekt obejmuje ograniczenie jedzenia i musi trzymać zwierzę w każdej klatce, aby kontrolować ilość spożywanego pokarmu.</li>
	<li>Zapewnić wszystkim zwierzętom pożywienie i wodę ad libitum i trzymać je w pomieszczeniach w standardowych warunkach (12 godzin/12 godzin cyklu światła/ciemności, w temperaturze 23 °C).</li>
	<li>Na 5 dni przed rozpoczęciem eksperymentów behawioralnych zwierzęta powinny ograniczać pokarm do około 85% ich średniej wagi ze swobodnym dostępem do wody przez cały czas trwania eksperymentów.</li>
	<li>Ze zwierzętami należy obchodzić się przez 5 minut dziennie przez co najmniej 5 dni przed rozpoczęciem eksperymentów w celu zapoznania ich z eksperymentatorem.</li>
</ol>
2. Sprzęt i oprogramowanie do testów i analiz behawioralnych
<ol>
	<li>sprzęt
	<ol>
		<li>Użyj komory operacyjnej wyposażonej w skrzynkę tłumiącą dźwięk</li>.
		<li>Komora jest wyposażona w kilka dodatkowych przystawek: dwie dźwignie gniazda na przednim panelu, dwie wskazówki świetlne tuż nad dźwigniami, miejsce na magazynek z czujnikiem do wykrywania wejścia głowicy między dwie dźwignie, dozownik karmy, generator czystego tonu oraz oświetlenie domowe na tylnym panelu.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>oprogramowanie
	<ol>
		<li>Kontroluj wszystkie zdarzenia behawioralne za pomocą zaprogramowanego kodu napisanego przez oprogramowanie Trans IV. Użyj oprogramowania Med-PC IV, aby zasygnalizować i wykryć wszystkie zdarzenia behawioralne podczas treningu i testu.</li>
		<li>Użyj Trans IV do pisania kodu do testów behawioralnych. Otwórz nowy plik do zapisu.</li>
		<li>Po napisaniu programu przetłumacz go i skompiluj w oprogramowaniu. Zmodyfikuj kod, jeśli zostaną wykryte błędy, i spróbuj ponownie.</li>
		<li>Po pomyślnym debugowaniu programu sprawdź, czy kod użytkownika działa poprawnie, przeprowadzając próbne uruchomienie przed faktycznym rozpoczęciem eksperymentów.</li>
		<li>Korzystając z MED-PC IV, przeprowadzaj eksperymenty behawioralne. Otwórz oprogramowanie, kliknij "otwórz sesję" i przypisz jeden program do każdego pola.</li>
		<li>Po prawidłowym przypisaniu wszystkich programów do każdej skrzynki, wyślij sygnały niezbędne do rozpoczęcia eksperymentów.</li>
		<li>Po zakończeniu zadania zapisz dane jako klikając "Zapisz dane" lub napisz kod, który automatycznie zapisze dane (szczegóły w instrukcji programisty dla MED-PC IV).</li>
		<li>Po wyeksportowaniu danych do wyznaczonego folderu zmień nazwę danych na datę pozyskania i numery identyfikacyjne zwierząt do późniejszego wykorzystania. Zebrane dane są importowane do Matlaba w celu analiz behawioralnych opisanych poniżej (Protokół, 3.7).</li>
	</ol>
	</li>
</ol>
3. Trening i testowanie behawioralne
<ol>
	<li>Trening habituacyjny i magazynkowy.
	<ol>
		<li>W tych fazach nie należy stawiać żadnych dźwigni zwierzętom.</li>
		<li>W fazie przyzwyczajenia umieszczaj zwierzęta w komorze operacyjnej na 20 minut dziennie. Tego samego dnia podaj 10 granulek sacharozy (45 mg) zwierzętom w ich domowej klatce, które zapoznają je z nagrodą w postaci sacharozy.</li>
		<li>Następnie rozpocznij szkolenie z czasopisma. Umieść zwierzęta w komorze i podaj im 20 granulek sacharozy (1 granulka na minutę), dając możliwość poznania lokalizacji tacki na karmę i zdobycia granulek. 
		UWAGA: Te fazy można pominąć ze względu na potencjalne zamieszanie zwierząt po otrzymaniu granulki bez odpowiedzi operacyjnej, mimo że zaadoptowaliśmy je, aby zwierzęta przyzwyczaiły się do komory i jedzenia z tacy.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Ciągły harmonogram zbrojenia
	<ol>
		<li>Trenuj zwierzęta zgodnie z ciągłym harmonogramem wzmacniania, aby otrzymać nagrodę, naciskając dźwignię. Sesja tego treningu trwa do momentu otrzymania 60 śrucin (60 naciśnięć dźwigni) lub upływu 40 minut.</li>
		<li>Prezentuj lewą lub prawą dźwignię przez pierwszą połowę sesji (do momentu uzyskania 30 granulek), a następnie prezentuj przeciwną dźwignię podczas drugiej połowy. Kolejność jest zmieniana codziennie.</li>
		<li>Kontynuuj ten harmonogram wzmacniania, aż zwierzęta pomyślnie zdobędą 60 nagród przez co najmniej 2 kolejne dni. Należy pamiętać, że wśród zwierząt może występować duża zmienność co do szybkości pierwszego naciśnięcia dźwigni, co może mieć wpływ na postęp zbrojenia. W takim przypadku połóż kilka granulek sacharozy na prezentowanej dźwigni, aby zmotywować je do zbliżenia się do dźwigni, gdy podczas pierwszej sesji nie udzielono żadnej odpowiedzi. 
		UWAGA: Możliwą alternatywą jest umieszczenie granulek sacharozy, gdy dźwignia jest po raz pierwszy prezentowana zwierzętom, aby przyspieszyć zakończenie tej fazy.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Harmonogram próby w treningu i testowaniu prasy dźwigniowej.
	<ol>
		<li>Rozpocznij pojedynczą próbę dźwiękiem trwającym 3 sekundy.</li>
		<li>2 sekundy po zakończeniu sygnału dźwiękowego załóż dwie dźwignie i pozwól zwierzętom nacisnąć jedną z nich w ciągu 10 sekund. W przypadku, gdy w ciągu 10 sekund nie zostanie udzielona żadna odpowiedź, wycofaj obie dźwignie i policz tę próbę jako próbę pominięcia.</li>
		<li>W przypadku treningu wyciskania dźwigni należy przedstawić tylko jedną dźwignię po każdej stronie.</li>
		<li>W większości warunków doświadczalnych nad jedną z dźwigni znajdował się bodziec świetlny. Włącz sygnał świetlny natychmiast po ustaniu sygnału i wyłącz, gdy zwierzęta zareagują lub w ciągu 10 sekund po włożeniu dźwigni, gdy nie padła żadna odpowiedź.</li>
		<li>Ustaw interwały między próbami na 20~30 sek.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Szkolenie z obsługi dźwigni
	<ol>
		<li>W tej fazie treningu nie pokazuj zwierzętom światła.</li>
		<li>Trenuj zwierzęta w ramach treningu z użyciem dźwigni przez 5-8 sesji z tym samym harmonogramem próby, co sesje testowe opisane poniżej.</li>
		<li>W tym treningu należy losowo nacisnąć lewą lub prawą dźwignię, a dźwignia musi zostać naciśnięta w ciągu 10 sekund po jej przedstawieniu, w przeciwnym razie próba jest liczona jako pominięcie bez odpowiedzi. Sesja szkoleniowa z obsługi prasy dźwigniowej składała się z 80 prób.</li>
		<li>Gdy zwierzęta uzyskają mniej niż 10% pominięć w 80 próbach, przenieś je do następnego testu stronniczości.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Test odchylenia bocznego
	<ol>
		<li>Wykonaj test odchylenia bocznego, aby określić, czy zwierzę preferuje lewą lub prawą dźwignię1. Próba obejmuje dwa naciśnięcia dźwigni po obu stronach.</li>
		<li>Umieść zwierzęta w komorze operacyjnej i pozwól im wybrać jedną z dźwigni. W następnej próbie zwierzęta muszą wybrać przeciwną dźwignię, aby otrzymać nagrodę. Jeśli druga próba zwierzęcia jest po tej samej stronie co pierwsza odpowiedź, nie przyznawaj nagrody i kontynuuj próbę, aż odpowiedź zostanie udzielona po przeciwnej stronie.</li>
		<li>Przeprowadź w sumie 7 prób, aby określić preferencje boczne zwierzęcia.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>testowanie.
	<ol>
		<li>Codzienna sesja składa się z 80 prób.</li>
		<li>Przygotuj trzy różne warunki dla procedur zmiany zestawu, jak pokazano na rysunku 1.</li>
		<li>Wszystkie trzy warunki wymagają od zwierząt podobnej zmiany strategii behawioralnych od wyboru jednej dźwigni, która jest konsekwentnie po tej samej stronie (Faza 1, strategia reakcji) do podążania za lekką wskazówką, która wskazuje właściwą stronę (Faza 2, strategia wskazówek wizualnych).</li>
		<li>Rozpocznij od wstępnego nauczenia się strategii reagowania (Faza 1) przez 4 sesje, w których zwierzęta muszą naciskać dźwignię w zależności od położenia dźwigni. W tej fazie ustaw właściwą stronę dźwigni przeciwną do ich preferencji w oparciu o wstępny test odchylenia bocznego, jak wspomniano powyżej.</li>
		<li>Następnie rozpocznij naukę wskazówek wizualnych (Faza 2) przez 10 sesji. Znak świetlny podświetlony nad każdą dźwignią wskazuje prawidłową dźwignię. W tej fazie przesunięcia można porównać trzy różne wzorce przesunięć uwagi w trzech warunkach eksperymentalnych, jak opisano poniżej (3.3.6-3.3.8).</li>
		<li>W stanie przesunięcia zestawu 1 (rysunek 1A) nie daje światła w fazie 1, ale sygnał świetlny wskazuje właściwą stronę w fazie 2. W związku z tym w warunku 1 zwierzęta muszą zająć się nowym bodźcem.</li>
		<li>W stanie przesunięcia 2 (Rysunek 1B) zaprezentuj wskazówkę świetlną powyżej właściwej dźwigni w fazie 1 i ponownie w fazie 2. W tym stanie wskazówka świetlna była istotna, ale niekoniecznie wymagana do dokonania wyboru w fazie 1. W ten sposób zwierzęta muszą zwrócić uwagę na wcześniej istotną wskazówkę.</li>
		<li>W stanie przesunięcia zestawu 3 (Rysunek 1C) włącz losowo wskazówkę świetlną nad lewą lub prawą dźwignią w fazie 1. Dlatego należy go zignorować. W fazie 2 zwierzęta muszą zwracać uwagę na bodziec świetlny, który wcześniej był nieistotny.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Analiza behawioralna.
	<ol>
		<li>Podczas sesji codziennie mierz odsetek prawidłowych odpowiedzi, z wyłączeniem prób z pominięciem.</li>
		<li>Policz błędy nagromadzone podczas 10 sesji uczenia się wskazówek wizualnych i podziel je na błędy perseweracyjne, regresywne lub nigdy nie wzmocnione, jak opisano w poprzednim badaniu1. Tam szczegółowa analiza typów błędów sugeruje oddzielne funkcje w set-shiftingu.</li>
		<li>Zdefiniuj błędy perseweracyjne jako niepoprawne odpowiedzi na poprzednio poprawną dźwignię, podczas gdy wydajność zwierzęcia była nadal poniżej poziomu szansy4,6,13,14,15. Podobne kryteria zostały użyte w poprzednich badaniach1,3,7,11.</li>
		<li>Opierając się na zasadniczym sposobie, określ kryterium rozdzielenia błędów perseweracyjnych i regresywnych jako punkt, w którym zwierzę po raz pierwszy uzyskało mniej niż 8 z 10 nieprawidłowych odpowiedzi (prawdopodobieństwo popełnienia błędów 8/10 lub więcej = 0,054, w oparciu o skumulowany rozkład dwumianowy) w ruchomym oknie 10 prób.</li>
		<li>Aby znaleźć ten punkt, zacznij obliczać średnią ruchomą z 10 okresu próbnego od 1. próby, a następnie przesuwaj ją o jedną próbę na raz, aż zostaną zmierzone błędy <8/10. Przeprowadź tę analizę we wszystkich próbach, w których wskazówka świetlna jest podświetlana nad poprzednio nieprawidłową dźwignią podczas strategii wskazówek wizualnych.</li>
		<li>Zdefiniuj wszystkie kolejne błędy popełnione po tym punkcie jako błędy regresywne.</li>
		<li>Podczas uczenia się wskazówek wizualnych licz nigdy nie wzmocnione błędy, gdy zwierzęta zareagowały na wcześniej nieprawidłową dźwignię, na której wskazówka świetlna nie była podświetlona. Podziel je na wczesną lub późną część w zależności od fazy uczenia się; Błędy popełnione w pierwszej połowie 10 sesji (sesja 1-5) są uważane za wczesne, a te w drugiej połowie (sesja 6-10) są uważane za spóźnione.</li>
	</ol>
	</li>
</ol>

<ol><li>Floresco, S. B., Block, A. E., Tse, M. T. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Inactivation+of+the+medial+prefrontal+cortex+of+the+rat+impairs+strategy+set-shifting%2C+but+not+reversal+learning%2C+using+a+novel%2C+automated+procedure%5BTitle%5D)+AND+%22Behavioural+Brain+Research%22%5BJournal%5D)">Inactivation of the medial prefrontal cortex of the rat impairs strategy set-shifting, but not reversal learning, using a novel, automated procedure.</a> Behavioural Brain Research. 190, 85-96 (2008).</li>
<li>Nicolle, M. M., Baxter, M. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Glutamate+receptor+binding+in+the+frontal+cortex+and+dorsal+striatum+of+aged+rats+with+impaired+attentional+set-shifting%5BTitle%5D)+AND+%22European+Journal+of+Neuroscience%22%5BJournal%5D)">Glutamate receptor binding in the frontal cortex and dorsal striatum of aged rats with impaired attentional set-shifting.</a> European Journal of Neuroscience. 18, 3335-3342 (2003).</li>
<li>Ragozzino, M. E., Ragozzino, K. E., Mizumori, S. J. Y., Kesner, R. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Role+of+the+dorsomedial+striatum+in+behavioral+flexibility+for+response+and+visual+cue+discrimination+learning%5BTitle%5D)+AND+%22Behavioral+Neuroscience%22%5BJournal%5D)">Role of the dorsomedial striatum in behavioral flexibility for response and visual cue discrimination learning.</a> Behavioral Neuroscience. 116, 105-115 (2002).</li>
<li>Dias, R., Robbins, T. W., Roberts, A. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Dissociation+in+prefrontal+cortex+of+affective+and+attentional+shifts%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Dissociation in prefrontal cortex of affective and attentional shifts.</a> Nature. 380, 69-72 (1996).</li>
<li>Monchi, O., Petrides, M., Petre, V., Worsley, K., Dagher, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Wisconsin+Card+Sorting+Revisited%3A+Distinct+Neural+Circuits+Participating+in+Different+Stages+of+the+Task+Identified+by+Event-Related+Functional+Magnetic+Resonance+Imaging%5BTitle%5D)+AND+%22The+Journal+of+Neuroscience%22%5BJournal%5D)">Wisconsin Card Sorting Revisited: Distinct Neural Circuits Participating in Different Stages of the Task Identified by Event-Related Functional Magnetic Resonance Imaging.</a> The Journal of Neuroscience. 21, 7733-7741 (2001).</li>
<li>Dias, R., Robbins, T. W., Roberts, A. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Dissociable+Forms+of+Inhibitory+Control+within+Prefrontal+Cortex+with+an+Analog+of+the+Wisconsin+Card+Sort+Test%3A+Restriction+to+Novel+Situations+and+Independence+from+%26%2334%3BOn-Line%26%2334%3B+Processing%5BTitle%5D)+AND+%22The+Journal+of+Neuroscience%22%5BJournal%5D)">Dissociable Forms of Inhibitory Control within Prefrontal Cortex with an Analog of the Wisconsin Card Sort Test: Restriction to Novel Situations and Independence from &#34;On-Line&#34; Processing.</a> The Journal of Neuroscience. 17, 9285-9297 (1997).</li>
<li>Floresco, S. B., Ghods-Sharifi, S., Vexelman, C., Magyar, O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Dissociable+Roles+for+the+Nucleus+Accumbens+Core+and+Shell+in+Regulating+Set+Shifting%5BTitle%5D)+AND+%22The+Journal+of+Neuroscience%22%5BJournal%5D)">Dissociable Roles for the Nucleus Accumbens Core and Shell in Regulating Set Shifting.</a> The Journal of Neuroscience. 26, 2449-2457 (2006).</li>
<li>Ragozzino, M. E., Detrick, S., Kesner, R. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Involvement+of+the+Prelimbic-Infralimbic+Areas+of+the+Rodent+Prefrontal+Cortex+in+Behavioral+Flexibility+for+Place+and+Response+Learning%5BTitle%5D)+AND+%22The+Journal+of+Neuroscience%22%5BJournal%5D)">Involvement of the Prelimbic-Infralimbic Areas of the Rodent Prefrontal Cortex in Behavioral Flexibility for Place and Response Learning.</a> The Journal of Neuroscience. 19, 4585-4594 (1999).</li>
<li>Ragozzino, M. E., Jih, J., Tzavos, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Involvement+of+the+dorsomedial+striatum+in+behavioral+flexibility%3A+role+of+muscarinic+cholinergic+receptors%5BTitle%5D)+AND+%22Brain+Research%22%5BJournal%5D)">Involvement of the dorsomedial striatum in behavioral flexibility: role of muscarinic cholinergic receptors.</a> Brain Research. 953, 205-214 (2002).</li>
<li>Witten, I. B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Recombinase-Driver+Rat+Lines%3A+Tools%2C+Techniques%2C+and+Optogenetic+Application+to+Dopamine-Mediated+Reinforcement%5BTitle%5D)+AND+%22Neuron%22%5BJournal%5D)">Recombinase-Driver Rat Lines: Tools, Techniques, and Optogenetic Application to Dopamine-Mediated Reinforcement.</a> Neuron. 72, 721-733 (2011).</li>
<li>Floresco, S. B., Magyar, O., Ghods-Sharifi, S., Vexelman, C., Tse, M. T. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Multiple+Dopamine+Receptor+Subtypes+in+the+Medial+Prefrontal+Cortex+of+the+Rat+Regulate+Set-Shifting%5BTitle%5D)+AND+%22Neuropsychopharmacology%22%5BJournal%5D)">Multiple Dopamine Receptor Subtypes in the Medial Prefrontal Cortex of the Rat Regulate Set-Shifting.</a> Neuropsychopharmacology. 31, 297-309 (2006).</li>
<li>Aoki, S., Liu, A. W., Zucca, A., Zucca, S., Wickens, J. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Role+of+Striatal+Cholinergic+Interneurons+in+Set-Shifting+in+the+Rat%5BTitle%5D)+AND+%22The+Journal+of+Neuroscience%22%5BJournal%5D)">Role of Striatal Cholinergic Interneurons in Set-Shifting in the Rat.</a> The Journal of Neuroscience. 35, 9424-9431 (2015).</li>
<li>Dias, R., Aggleton, J. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Effects+of+selective+excitotoxic+prefrontal+lesions+on+acquisition+of+nonmatching-+and+matching-to-place+in+the+T-maze+in+the+rat%3A+differential+involvement+of+the+prelimbic-infralimbic+and+anterior+cingulate+cortices+in+providing+behavioural+flexibility%5BTitle%5D)+AND+%22European+Journal+of+Neuroscience%22%5BJournal%5D)">Effects of selective excitotoxic prefrontal lesions on acquisition of nonmatching- and matching-to-place in the T-maze in the rat: differential involvement of the prelimbic-infralimbic and anterior cingulate cortices in providing behavioural flexibility.</a> European Journal of Neuroscience. 12, 4457-4466 (2000).</li>
<li>Hunt, P. R., Aggleton, J. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Neurotoxic+Lesions+of+the+Dorsomedial+Thalamus+Impair+the+Acquisition+But+Not+the+Performance+of+Delayed+Matching+to+Place+by+Rats%3A+a+Deficit+in+Shifting+Response+Rules%5BTitle%5D)+AND+%22The+Journal+of+Neuroscience%22%5BJournal%5D)">Neurotoxic Lesions of the Dorsomedial Thalamus Impair the Acquisition But Not the Performance of Delayed Matching to Place by Rats: a Deficit in Shifting Response Rules.</a> The Journal of Neuroscience. 18, 10045-10052 (1998).</li>
<li>Jones, B., Mishkin, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Limbic+lesions+and+the+problem+of+stimulus-Reinforcement+associations%5BTitle%5D)+AND+%22Experimental+Neurology%22%5BJournal%5D)">Limbic lesions and the problem of stimulus-Reinforcement associations.</a> Experimental Neurology. 36, 362-377 (1972).</li>
<li>Chen, K. C., Baxter, M. G., Rodefer, J. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Central+blockade+of+muscarinic+cholinergic+receptors+disrupts+affective+and+attentional+set-shifting%5BTitle%5D)+AND+%22European+Journal+of+Neuroscience%22%5BJournal%5D)">Central blockade of muscarinic cholinergic receptors disrupts affective and attentional set-shifting.</a> European Journal of Neuroscience. 20, 1081-1088 (2004).</li>
<li>Bradfield, L. A., Bertran-Gonzalez, J., Chieng, B., Balleine, B. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+thalamostriatal+pathway+and+cholinergic+control+of+goal-directed+action%3A+interlacing+new+with+existing+learning+in+the+striatum%5BTitle%5D)+AND+%22Neuron%22%5BJournal%5D)">The thalamostriatal pathway and cholinergic control of goal-directed action: interlacing new with existing learning in the striatum.</a> Neuron. 79, 153-166 (2013).</li>
<li>Okada, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Enhanced+flexibility+of+place+discrimination+learning+by+targeting+striatal+cholinergic+interneurons%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Commun%22%5BJournal%5D)">Enhanced flexibility of place discrimination learning by targeting striatal cholinergic interneurons.</a> Nat Commun. 5, (2014).</li>
<li>Ragozzino, M. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Acetylcholine+actions+in+the+dorsomedial+striatum+support+the+flexible+shifting+of+response+patterns%5BTitle%5D)+AND+%22Neurobiology+of+Learning+and+Memory%22%5BJournal%5D)">Acetylcholine actions in the dorsomedial striatum support the flexible shifting of response patterns.</a> Neurobiology of Learning and Memory. 80, 257-267 (2003).</li>
<li>Ravizza, S. M., Carter, C. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Shifting+set+about+task+switching%3A+Behavioral+and+neural+evidence+for+distinct+forms+of+cognitive+flexibility%5BTitle%5D)+AND+%22Neuropsychologia%22%5BJournal%5D)">Shifting set about task switching: Behavioral and neural evidence for distinct forms of cognitive flexibility.</a> Neuropsychologia. 46, 2924-2935 (2008).</li>
<li>Rushworth, M. F. S., Hadland, K. A., Paus, T., Sipila, P. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Role+of+the+Human+Medial+Frontal+Cortex+in+Task+Switching%3A+A+Combined+fMRI+and+TMS+Study%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Neurophysiology%22%5BJournal%5D)">Role of the Human Medial Frontal Cortex in Task Switching: A Combined fMRI and TMS Study.</a> Journal of Neurophysiology. 87, 2577-2592 (2002).</li>
<li>Bissonette, G. B., Roesch, M. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Rule+encoding+in+dorsal+striatum+impacts+action+selection%5BTitle%5D)+AND+%22European+Journal+of+Neuroscience%22%5BJournal%5D)">Rule encoding in dorsal striatum impacts action selection.</a> European Journal of Neuroscience. 42, 2555-2567 (2015).</li>
</ol>

Autorzy nie mają nic do ujawnienia.

Opracowaliśmy nowe wariacje na temat ustalonego paradygmatu zmiany ustawień do stosowania u szczurów. Korzystając z tych paradygmatów, stwierdzono, że cholinergiczne zmiany prążkowia upośledzają zmianę zestawu, co sugeruje specyficzną rolę cholinergicznych interneuronów prążkowia w zmianie zestawu: tłumieniu starej reguły i ułatwianiu eksploracji nowej reguły. Efekty różniły się między prążkowiem grzbietowo-przyśrodkowym a brzusznym, zgodnie z różną rolą tych struktur w uczeniu się.
Zadanie zm...

Elastyczność behawioralna jest kluczowym warunkiem przetrwania w zmieniającym się świecie. Jednym z ustalonych paradygmatów behawioralnych do testowania tej zdolności jest przesunięcie zestawu, w którym przeniesienie uwagi z jednego wymiaru bodźca na inny jest niezbędne do zmiany strategii działania po zmianie reguły. Kilka obszarów mózgu, takich jak kora przedczołowa i prążkowie, jest zaangażowanych w zmianę zestawu2,3,4,5. Mechanizmy neuronalne tej funkcji zostały zbadane u kilku gatunków, w tym humans5, monkeys6 i rats1,7,8,9. Jednak szczurze wersje zadań związanych ze zmianą zestawu nie zostały tak szeroko rozwinięte. Opłacalność szczurów, ich odpowiedni rozmiar do chirurgii stereotaktycznej oraz dostępność niedawno opracowanych metod genetycznych10, motywują do dalszego rozwoju paradygmatów zmiany ustawień do stosowania u szczurów.
Typowy paradygmat zmiany ustawień dla szczurów wymaga zmiany między dwiema strategiami behawioralnymi: na przykład strategią odpowiedzi i strategią wizualnej wskazówki. Szczury początkowo muszą wybrać jedną z dwóch dostępnych opcji (takich jak lewa lub prawa dźwignia w wersji zautomatyzowanej operacyjnej1 lub lewe lub prawe ramię w wersji T-labiryntu7,8,9,11). Po ustalonej zmianie muszą przełączyć się na stosowanie strategii wizualnej, takiej jak lekka wskazówka wskazująca właściwą stronę. W tych konwencjonalnych zadaniach polegających na zmianie planu konieczne jest przeniesienie uwagi z jednego wymiaru bodźca na inny, który wcześniej był nieistotny.
Oprócz zmiany na wymiar, który wcześniej był nieistotny, istnieje również logiczna możliwość, że bodziec był wcześniej istotny, lub wcześniej nieobecny, a teraz jest nowy. Sytuacje z życia wzięte na łonie natury mogą wiązać się z uwagą na powieść lub historycznie istotną, ale nie kluczową wskazówkę. W związku z tym rozważyliśmy te podtypy zmiany zestawu w nowej odmianie zmiany zestawu gryzoni w oparciu o wcześniej ustalone zadanie automatycznego zmieniania zestawów1.
Niedawno zademonstrowaliśmy użycie nowej wersji paradygmatów zmiany zestawu w eksperymencie, aby określić wpływ neurochemicznie specyficznych zmian w prążkowiu12. W naszym poprzednim badaniu celowaliśmy w interneurony cholinergiczne uwalniające acetylocholinę (ACh) prążkowia grzbietowo-przyśrodkowego lub brzusznego, ponieważ ACh i te podregiony były zaangażowane w elastyczność behawioralną. Wszystkie warunki eksperymentalne wymagały tej samej strategicznej zmiany, ale każda z nich wiązała się z różnymi rodzajami przesunięcia uwagi: na nową, wcześniej istotną lub wcześniej nieistotną wskazówkę. Opisujemy tutaj szczegółowe procedury paradygmatów i podkreślamy reprezentatywne wyniki sugerujące, że prążkowiowe systemy cholinergiczne odgrywają fundamentalną rolę w zmianie zestawu, która jest dysocjacja między różnymi podregionami prążkowia w zależności od kontekstów behawioralnych12.

<table><tbody><tr><td>Standardowa modułowa komora testowa</td><td>Med Associates</td><td>ENV-008</td><td></td></tr><tr><td>Niskoprofilowa wysuwana dźwignia odpowiedzi</td><td>Med Associates</td><td>ENV-112CM</td><td></td></tr><tr><td>Światło stymulujące dla Rat</td><td>Med Associates</td><td>ENV-221M</td><td></td></tr><tr><td>Przełączane podwójne gniazdo na pelety/łyżki dla Rat</td><td>Med Associates</td><td>ENV-202RM-S</td><td></td></tr><tr><td>Detektor wejścia w głowę do gniazd dla szczurów</td><td>Med Associates</td><td>ENV-254-CB</td><td></td></tr><tr><td>Modułowy dozownik pelletu; 45 mg dla Rat</td><td>Med Associates</td><td>ENV-203M-45</td><td></td></tr><tr><td>Moduł Sonalert dla Rat</td><td>Med Associates</td><td>ENV-223AM</td><td>4,5 kHz dostępny (ENV-223HAM)</td></tr><tr><td>Oświetlenie domowe dla komór dla szczurów</td><td>Med Associates</td><td>ENV-215M</td><td></td></tr><tr><td>Moduł interfejsu SmartCtrl, 8 wejść/16 wyjść</td><td>Med Associates</td><td>DIG-716B</td><td></td></tr><tr><td>Panel połączeń SmartCtrl, 8 wejść/16 wyjść</td><td>Med Associates</td><td>SG-716B</td><td></td></tr><tr><td>45 mg Tabletka-Owocowy</td><td>Punch TestDiet</td><td>1811255</td><td>Dostępnych jest kilka smaków</td></tr></tbody></table>

nowe warianty zmiany zestawu strategii u szczura

New Variations for Strategy Set-shifting in the Rat

Elastyczność behawioralna jest kluczowa dla przetrwania w zmieniającym się środowisku. Szeroko rozumiana elastyczność behawioralna wymaga zmiany strategii behawioralnej w oparciu o zmianę reguł rządzących. Opisujemy zadanie polegające na zmianie strategii, które wymaga przeniesienia uwagi z jednego wymiaru bodźca do drugiego. Paradygmat ten jest często używany do testowania elastyczności poznawczej u naczelnych. Jednak wersja gryzoni nie została tak szeroko rozwinięta. Niedawno rozszerzyliśmy ustalone zadanie zmiany zestawów w klasie rat<sup="xref">1, wymagając uwagi od różnych bodźców w zależności od kontekstu. Wszystkie warunki doświadczalne wymagały od zwierząt wyboru lewej lub prawej dźwigni. Początkowo wszystkie zwierzęta musiały wybierać na podstawie położenia dźwigni. Następnie nastąpiła zmiana reguły, która wymagała przesunięcia zestawu z reguły opartej na lokalizacji na regułę, w której właściwa dźwignia była wskazywana przez wskazówkę świetlną. Porównaliśmy wyniki w trzech różnych wersjach zadania, w których bodziec świetlny był albo nowy, wcześniej istotny, albo wcześniej nieistotny. Odkryliśmy, że określone zmiany neurochemiczne selektywnie upośledzały zdolność do dokonywania określonych typów zmian w zestawie, mierzonych wydajnością w różnych wersjach zadania.

Aby zbadać rolę interneuronów cholinergicznych w elastyczności behawioralnej, zastosowaliśmy opisane powyżej zadanie zmiany strategii (set-shifting). Porównano wpływ na wykonanie zadania selektywnej ablacji indukowanej immunotoksyną interneuronów cholinergicznych w prążkowiu grzbietowo-przyśrodkowym (DMS), prążkowiu brzuszny (VS) oraz grupy kontrolnej, której wstrzyknięto sól fizjologiczną. Wszystkie zwierzęta musiały zmienić kryterium wyboru dźwigni z opartego na stronie (lewa lub prawa) na oparte na sygnale świetlnym n...

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

Behavioral flexibility is crucial for survival in changing environments. Broadly defined, behavioral flexibility requires a shift of behavioral strategy ...

Elastyczność zachowania ma kluczowe znaczenie dla przetrwania w tym zmieniającym się świecie. Jednym z paradygmatów behawioralnych testujących tę zdolność jest zadanie zmiany zestawu, które jest stosowane zarówno w przypadku naczelnych, jak i gryzoni. To zadanie wymaga przeniesienia uwagi z jednego wymiaru bodźca na drugi w celu zmiany strategii behawioralnej.W typowej wersji zadania polegającego na zmianie układu szczurów, zwierzęta muszą zająć się wcześniej nieistotnym wymiarem bodźca. Jednak w realnej sytuacji życiowej często zmieniamy strategię działania, zwracając uwagę nie tylko na nieistotny wcześniej wymiar bodźca, ale także na inne bodźce, takie jak zupełnie nowa i historycznie istotna wskazówka. W tym artykule przedstawiamy nową odmianę zadania polegającego na zmianie zestawu szczurów.Potrzebujemy trzech różnych warunków dla ustalonej zmiany. We wszystkich trzech warunkach wymagana jest ta sama zmiana w strategii behawioralnej, która obejmuje dwie fazy, strategię początkowej reakcji i późniejsze przejście na strategię wskazówek wizualnych. Podczas strategii odpowiedzi nagroda jest przyznawana za naciśnięcie właściwej dźwigni.Dźwignia pozostaje taka sama przez całą tę fazę

new-variations-for-strategy-set-shifting-in-the-rat

Research

JoVE Journal

Behavior

Zachowanie

Skala sprawnego sięgania dzieli ruch przedniej kończyny podczas próby zdobycia pokarmu na elementy składowe, z których każdy jest oceniany w trzystopniowej skali. Skala ocen została opracowana dla prawidłowo funkcjonującego szczura i może być stosowana do oceny neurologicznych zaburzeń motorycznych.

Struktura umiejętnego sięgania kończyną przednią u szczura: skala oceny ruchu

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

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

Celem tego protokołu jest zbadanie poznania przestrzennego u gryzoni. Wodny labirynt z podwójnym H to nowatorski test, który jest szczególnie przydatny do wyjaśnienia różnych elementów uczenia się, konsolidacji i pamięci, a także wzajemnego oddziaływania systemów pamięci.

Labirynt Double-H: solidny test behawioralny do uczenia się i pamięci u gryzoni

Tutaj prezentujemy protokół do precyzyjnego określania stopnia wchodzenia gryzoni. Sygnały generatora wzorca korowego i rdzenia centralnego są niezbędne do precyzyjnego ułożenia stopy podczas utrudnionej lokomocji. Przedstawiamy tutaj nowatorskie zadanie chodzenia z ograniczeniami, które bezpośrednio bada precyzyjne zachowanie podczas chodzenia.

Chodnik asymetryczny: nowatorski test behawioralny do badania asymetrycznej lokomocji

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

To badanie przedstawia innowacyjny system mobilności zwierząt oparty na kołach do biegania, aby określić ilościowo efektywną aktywność fizyczną u szczurów. Zbudowano przyjazne dla szczurów stanowisko testowe wykorzystujące predefiniowaną adaptacyjną krzywą przyspieszenia, a wysoka korelacja między efektywnym tempem ćwiczeń a objętością zawału sugeruje potencjał protokołu w eksperymentach zapobiegających udarowi.

Innowacyjny mechanizm oparty na kole jezdnym poprawiający wydajność treningu szczurów

Opisana jest szczurza wersja ludzkiego Testu Czujności Psychomotorycznej (PVT), która mierzy aspekty uwagi podobne do tych mierzonych za pomocą ludzkiego PVT, w tym aspekty ludzkiej czujności, takie jak dokładność działania, szybkość motoryczna, przedwczesne reagowanie i spadki uwagi.

Test czujności psychomotorycznej gryzoni (rPVT): metoda oceny sprawności neurobehawioralnej u szczurów i myszy

Ten protokół wprowadza metodę zmiany klatki dla szczurów poprzez trening klikerowy. Szczury uczą się pożądanego zachowania nie tylko poprzez bezpośrednie szkolenie, ale także poprzez uczenie się przez obserwację. Wdrożenie tego szybkiego i łatwego protokołu może przyczynić się do poprawy samopoczucia i higieny w obiektach dla gryzoni.

Wykorzystanie treningu klikerowego i obserwacji społecznej do nauczenia szczurów dobrowolnej zmiany klatek

Opisano procedurę pomiaru szybkości i dokładności sprawności motorycznej szczurów w warunkach społecznych. Protokół umożliwia nam zbadanie wpływu samej obecności innych osób na szybkość i dokładność sprawności motorycznej w jednym eksperymencie.

Zadanie polegające na ocenie wpływu partnera na szybkość i dokładność sprawności motorycznej u szczurów

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

Poznaj nową wersję zadania zmiany zestawu u szczurów oceniającą elastyczność behawioralną poprzez uwzględnienie kontekstu w przesunięciach uwagi. Metoda pozwala identyfikować podtypy neuronów kluczowe dla adaptacji strategii.

Nowe warianty zmiany zestawu strategii u Szczura

Przeglądaj więcej filmów