Zadanie trwałej uwagi (SAT) na ekranie dotykowym dla szczurów

Ogólnym celem tego zadania behawioralnego z wykorzystaniem operantowych komór z ekranem dotykowym jest pomiar zdolności do uwagi trwałej u szczurów. Metoda ta może pomóc w odkryciu mechanizmów neurobiologicznych kluczowych dla prawidłowej uwagi trwałej, która polega na monitorowaniu przerywanych i nieprzewidywalnych zdarzeń w czasie. Główną zaletą tej techniki jest to, że zaadaptowaliśmy dobrze zwalidowane zadanie dotyczące uwagi trwałej u gryzoni do operantowej komory z ekranem dotykowym.

Aparat zyskujący na popularności dzięki programowalności w odniesieniu do wielu zadań poznawczych. Zastosowania tej techniki obejmują badanie zaburzeń neuropsychiatrycznych i neurodegeneracyjnych charakteryzujących się zaburzeniami uwagi. Terapie tych schorzeń mogą być testowane przy użyciu zaprezentowanej tutaj metody.

Zazwyczaj osoby rozpoczynające pracę z tą metodą mają trudności z konfiguracją systemu zapewniającego dokładne śledzenie szczurów oraz prawidłowe rejestrowanie danych. W tym eksperymencie komory z ekranem dotykowym muszą zostać przygotowane wewnątrz wygłuszonych kabin. Wyposażyć komory w oświetlenie pomieszczenia, generator sygnałów dźwiękowych, kamerę umieszczoną powyżej, ekran dotykowy oraz dozownik peletu z obszarem podawania nagrody.

Obszar podawania nagrody może być oświetlony. Przed załadowaniem pelletów nagrody o masie 45 milligram należy strząsnąć z nich pył za pomocą sitka do mąki. Pył ten może zapchać podajnik.

Jeśli szczury są wyposażone w implant głowowy, należy użyć podajnika z dużym otworem. Każdą komorę należy wyposażyć w czarną akrylową maskę w celu ograniczenia obszarów reakcji na ekranie dotykowym. Pozostaw centralny okrągły otwór dla bodźca świetlnego oraz dwa kwadratowe otwory odpowiedzi poniżej otworu centralnego, umieszczone w linii środkowej.

Podczas użytkowania należy uruchomić komorę w kabinie wygłuszającej. To kończy przygotowania komory. Protokół tekstowy opisuje sposób ustawienia parametrów eksperymentu.

W tym eksperymencie szczury mogą być trzymane indywidualnie lub w grupach. Przed rozpoczęciem badania należy codziennie obchodzić się ze szczurami przez pięć minut dziennie przez pięć kolejnych dni. Zawsze należy używać środków ochrony osobistej.

Rozpocznij ograniczanie dostępu do pożywienia na trzy dni przed rozpoczęciem kształtowania zachowań. W pierwszym dniu zmierz masę ciała każdego szczura przy swobodnym dostępie do pokarmu i oblicz masę docelową, która wynosi 85% masy przy swobodnym karmieniu. Przed rozpoczęciem kształtowania zachowań podaj szczurom 15 peletów nagrody w ich klatkach domowych w celu oswojenia ich z pokarmem.

Po początkowym ograniczeniu pokarmu należy dostosować ilość przyjmowanego pokarmu tak, aby utrzymać docelową masę ciała, dopuszczając przy tym niewielki przyrost wagi w czasie. Przed rozpoczęciem nowego harmonogramu należy nieco bardziej ograniczyć pokarm szczurom niż zazwyczaj, aby zwiększyć ich motywację. W dniach, w których szczury nie wykonują zadania, należy zwiększyć ich porcję pokarmu o co najmniej jeden gram, aby zrekompensować brak nagród w postaci peletu.

Po każdej sesji należy odczekać co najmniej 30 minut przed podaniem pokarmu, aby uniknąć stworzenia związku między sekwencją testów a czasem karmienia. Jeśli szczury są utrzymywane w grupach, należy karmić je oddzielnie przez godzinę przed ponownym zgrupowaniem. W ramach przygotowań należy włączyć urządzenie.

Należy upewnić się, że dozowniki są wypełnione pelletami oraz że maska znajduje się na właściwej pozycji przed ekranem dotykowym. Następnie należy sprawdzić działanie każdego modułu. Przetestuj dozownik pelletów, ekran, oświetlenie oraz generator sygnałów dźwiękowych.

Testowanie funkcji komór na początku każdego dnia jest krytyczne, ponieważ każda, nawet niewielka usterka może zdezorientować zwierzęta i uniemożliwić im naukę zadania lub osiągnięcie normalnego poziomu wyników. Następnie należy przejrzeć harmonogram ładowania pudełek. Należy zwrócić szczególną uwagę na grupę testową i wprowadzić odpowiednie informacje dotyczące identyfikatora zwierzęcia, płci, warunków eksperymentalnych, inicjałów użytkownika oraz inne uwagi.

Po dokonaniu wszystkich przygotowań, należy pobrać zwierzęta. Zazwyczaj szczury testuje się co najmniej 30 minut po rozpoczęciu ich fazy ciemnej. Do pracy ze szczurami w ciemności należy używać czołówek z czerwonym światłem.

Podczas transportu szczurów w cyklu ciemności należy przykryć ich klatki czarnymi ręcznikami. Po wprowadzeniu do pomieszczenia behawioralnego należy umieścić szczury w odpowiednich pudełkach i rozpocząć sesję zadania uwagi utrzymywanej. W zadaniu uwagi utrzymywanej szczury są szkolone w rozróżnianiu prób sygnałowych od prób niesygnałowych.

Próby sygnalizacyjne obejmują błysk światła o zmiennej czasie trwania, po którym następuje sygnał dźwiękowy oraz czterosekundowe okno odpowiedzi. W ciągu tych czterech sekund, jeśli szczur dotknie właściwego obszaru ekranu – w tym przypadku prawego obszaru odpowiedzi – otrzymuje w nagrodę pellet spożywczy; zdarzenie to określa się mianem trafienia.

Jeśli szczur dotknie innego obszaru reakcji, uznaje się to za błąd i szczur nie otrzymuje nagrody. Próba bezsygnałowa nie obejmuje zapalenia światła; aby otrzymać nagrodę, szczur musi dotknąć innej części ekranu, wskazując w ten sposób, że nie wykryto sygnału. Poprawną reakcję w próbie bezsygnałowej nazywa się poprawnym odrzuceniem.

Jeśli szczur dotknie drugiego obszaru odpowiedzi w próbie bez sygnału, jest to uznawane za fałszywy alarm i nie zostaje nagrodzone. Prawidłowe obszary odpowiedzi dla prób z sygnałem i bez sygnału powinny być zrównoważone pomiędzy osobnikami. W przypadku prób z sygnałem i bez sygnału brak jakiejkolwiek reakcji w oknie odpowiedzi jest traktowany jako pominięcie zadania i nie zostaje nagrodzony.

Istnieje również wersja zadania uwagi trwałej z dystraktorem, w której światło w klatce miga podczas drugiego z trzech bloków prób. Po rozpoczęciu sesji monitoruj szczury przez pierwsze kilka minut, aby upewnić się, że wszystko działa prawidłowo. Następnie okresowo sprawdzaj ich wyniki.

Po zakończeniu sesji należy zapisać dane podsumowujące oraz wszelkie problemy w zeszycie laboratoryjnym. Pomiędzy próbami należy przetrzeć każdą komorę 10% ethanol i wymienić ściółkę. Po przeprowadzeniu wszystkich prób w danym dniu należy dokładnie oczyścić komory 10% ethanol, upewniając się, że kratka na podłodze jest maksymalnie czysta.

Następnie należy wymienić ściółkę. Po każdej sesji zaleca się pełną aktualizację arkuszy kalkulacyjnych oraz wykonanie ich kopii zapasowej na osobnym serwerze. Mediana liczby dni potrzebnych do osiągnięcia kryteriów w teście SAT wyniosła 54,5 dnia dla samców szczurów i 62 dni dla samic szczurów, bez istotnych różnic.

Wskaźniki efektywności w zadaniu SAT wykazały, że na podstawie procentowego udziału trafień oraz poprawnych odrzuceń, mężczyźni i kobiety wykazali podobną dokładność w próbach sygnalizowanych i niesygnalizowanych. Ogólny pomiar wydajności intencjonalnej, czyli indeks czujności (VI), również wykazał podobne wartości dla obu płci. Nie odnotowano również różnic między płciami w zakresie niskiego odsetka zarejestrowanych pominięć.

Podczas zadań sygnał wizualny zmieniał się pomiędzy 500, 50 i 25 milisekundami, a wyniki pogarszały się przy krótszych sygnałach. Nie stwierdzono głównego efektu zależnego od płci. Aby zwiększyć wymagania uwagi, w jednej podgrupie szczurów podczas drugiego z trzech bloków prób wykorzystano błyski światła pokojowego jako dystraktor.

Zgodnie z oczekiwaniami, odnotowano główny efekt bloku prób, przy czym wyniki pogorszyły się w bloku drugim i poprawiły w bloku trzecim. Nieoczekiwanie samice osiągnęły wyniki istotnie gorsze niż samce.

Po obejrzeniu tego filmu powinni Państwo mieć dobre wyobrażenie o tym, jak badać uwagę trwałą u szczurów z wykorzystaniem operantowych komór z ekranami dotykowymi. Podczas przeprowadzania tej procedury ważne jest monitorowanie wyników każdego zwierzęcia z osobna i odpowiednia regulacja karmienia, aby zapewnić jak najszybsze opanowanie zadania. Należy pamiętać, że w przypadku pracy z gryzoniami protokół musi zostać najpierw zatwierdzony przez IACUC, a operator zawsze powinien stosować środki ochrony osobistej.