Name: Protokoły operacyjne do oceny analizy kosztów i korzyści podczas wzmocnionego procesu decyzyjnego przez gryzonie (Wideo) | JoVE Journal
Uploaded: 2018-09-10T13:30:00.000+00:00
Duration: 7 min 5 s
Description: Poznaj protokoły operacyjne do oceny analizy kosztów i korzyści u szczurów w procesie decyzyjnym. Metoda wykorzystuje labirynt T do badania procesów poznawczych i neuronalnych mechanizmów podejmowania decyzji.

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 RMH Neuroscience Foundation z Australii; Australian Brain Foundation; RACP Thyne Reid Fellowship, Australia; oraz przez grant projektowy z Rady Nauk i Technologii Kognitywnych w Iranie dla Abbasa Haghparasta.

Wszystkie procedury opisane tutaj zostały zatwierdzone i przeprowadzone zgodnie z Przewodnikiem Opieki i Użytkowania Zwierząt Laboratoryjnych oraz zostały zatwierdzone przez Komitet Etyki Zwierząt Instytutu Florey lub Centrum Badań Neurologicznych.
1. Warunki mieszkaniowe, obsługa i ograniczenia żywnościowe
<ol>
	<li>Użyj dorosłych (zwykle 8 tygodniowych) samców szczurów (dowolne szczepy) i trzymaj je w pomieszczeniu z 12-godzinnym cyklem światła/ciemności.</li>
	<li>Ogranicz im dostęp do pożywienia, aby zachęcić zwierzęta do wykonania zadania. 
	Uwaga: Sugeruje się trzymanie zwierząt pojedynczo, ponieważ zapewnia to lepszą kontrolę nad spożyciem pokarmu przez każde z nich.</li>
	<li>W dniach 1 - 3 należy zajmować się zwierzętami przez około 5 minut, 2 razy dziennie. 
	Uwaga: Obchodzenie się ze zwierzętami przyzwyczaja je do kontaktu z ludźmi i zmniejsza poziom stresu i niepokoju u zwierząt podczas eksperymentów.</li>
	<li>Zważyć zwierzęta po każdej sesji obchodzenia się z nimi. Wykorzystaj wagę pierwszego dnia jako ilość wolnego karmienia i utrzymuj zwierzęta na około 80 - 85% ich ilości wolnego karmienia.</li>
</ol>
2. Konfiguracja eksperymentalna
<ol>
	<li>Użyj labiryntu w kształcie litery T wyposażonego w 3 przegrody lub ramiona, 2 głośniki stymulacyjne, 5 chowanych drzwi i 5 czujników ruchu na podczerwień lub czujników wiązki podczerwieni (IRB). 
	Uwaga: Labirynt w kształcie litery T może być wykonany z płyty pilśniowej o średniej gęstości (MDF) lub polichlorku winylu (PVC).</li>
	<li>Steruj skonstruowanym tu labiryntem za pomocą mikrokontrolera Arduino.</li>
	<li>Skopiuj kod Arduino do komputera.</li>
	<li>Pobierz oprogramowanie Arduino ze strony internetowej oprogramowania i zainstaluj je na komputerze.</li>
	<li>Podłącz mikrokontroler do komputera za pomocą portu USB.</li>
	<li>Na komputerze kliknij ikonę oprogramowania, przejdź do pozycji Narzędzia, a następnie wybierz pozycję Port.</li>
	<li>Z menu rozwijanego wybierz port COM (port komunikacyjny), który łączy oprogramowanie z komputerem.</li>
	<li>Przejdź do Narzędzia i wybierz Tablice. Z menu rozwijanego wybierz typ Arduino, które steruje labiryntem T.</li>
	<li>Kliknij Prześlij w lewym górnym rogu okna interfejsu. Wybierz kod Arduino. Poczekaj, aż proces się zakończy.</li>
	<li>Kliknij Monitor szeregowy w prawym górnym rogu okna interfejsu. Następnie w nowym wyskakującym oknie zmień szybkość transmisji na 115200.</li>
</ol>
3. Przyzwyczajenie do labiryntu
<ol>
	<li>Przed każdą sesją habituacji należy przyprowadzić zwierzęta do sali doświadczalnej co najmniej 1 godzinę przed eksperymentem.</li>
	<li>Zostaw 10 granulek cukru na każdym ramieniu bramki i pozostaw wszystkie drzwi otwarte. 
	Uwaga: Na tym etapie nie ma potrzeby śledzenia ruchów zwierząt (<silna klasa="xfig">Rysunek 1).</li>
	<li>Dni 1 - 3: Umieść zwierzęta pojedynczo w labiryncie na okres 10 minut, 1x dziennie, aby odkrywać labirynt bez ograniczeń.</li>
	<li>Dni 4 - 5: Umieść zwierzęta pojedynczo w labiryncie. Zostaw 2 granulki w każdym ramieniu i pozwól im spróbować jedzenia z obu stron. Usuń zwierzę z labiryntu natychmiast po zjedzeniu granulek z obu stron lub po 5 minutach przebywania w labiryncie. 
	Uwaga: Główna różnica między tym etapem a poprzednim etapem polega na tym, że zwierzęta muszą zostać usunięte z labiryntu natychmiast po zjedzeniu granulek z obu stron. To zaznajomiłoby zwierzę z usunięciem z labiryntu na końcu próby.</li>
	<li>Po każdej sesji wyczyść podłogi labiryntu 70% etanolem i upewnij się, że etanol wyparował przed umieszczeniem następnego zwierzęcia w labiryncie.</li>
</ol>
4. Trening dyskryminacji
<ol>
	<li>Przygotowanie labiryntu 
	<ol>
		<li>Dzień 6: Przyprowadź zwierzęta do sali doświadczalnej co najmniej 1 godzinę przed eksperymentem.</li>
		<li>Uruchom program Arduino i ustaw numer próby na 14, z czego pierwsze 4 próby będą próbami wymuszonego wyboru, a reszta będzie próbami wyboru. 
		Uwaga: Program losowo wygeneruje równą liczbę prób, które zostaną przypisane do lewej i prawej strony labiryntu T.</li>
		<li>Przed rozpoczęciem każdej próby umieść 4 kulki w ramieniu bramki, które ma być oznaczone jako HRA i 2 kulki w drugim ramieniu, którym jest LRA.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Szkolenie w ramach próby wymuszonego wyboru (4 próby)
	<ol>
		<li>Pseudolosowo blokuj jedno ramię przed każdą próbą, aby zwierzę było zmuszone do wybrania drugiego ramienia. 
		Uwaga: Zablokowane ramię może być ramieniem o wysokiej lub niskiej nagrodzie, podczas gdy sygnał dźwiękowy podkreśla stronę HRA.</li>
		<li>Umieść zwierzę w polu startowym (<silna klasa="xfig">Rysunek 1). Po 5 - 7 s jednocześnie otwórz bramkę startową i kliknij Start w oknie interfejsu Arduino.</li>
		<li>Zbierz zwierzę natychmiast po zjedzeniu granulek lub po 5 minutach przebywania w labiryncie.</li>
		<li>Pozostaw zwierzę w domowej klatce na 2 minuty.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Szkolenie w ramach próby wyboru (10 prób)
	<ol>
		<li>Przed każdą próbą należy zamknąć drzwiczki B w ramieniu, które zostało wybrane przez oprogramowanie jako HRA. Pozostaw otwarte drzwi A w przeciwległym ramieniu (LRA).</li>
		<li>Umieść zwierzę w polu startowym (<silna klasa="xfig">Rysunek 1). Po 5 - 7 s jednocześnie otwórz bramkę startową i kliknij Start.</li>
		<li>Pozwól zwierzęciu swobodnie wybrać jedno ramię. Jeśli zwierzę wybierze HRA, otwórz drzwi-A, pozwól zwierzęciu wejść do komory, zamknij drzwi-A i natychmiast otwórz drzwi-B, aby zapewnić zwierzęciu dostęp do wybranego pokarmu.</li>
		<li>Jeśli zwierzę wybierze LRA, należy otworzyć drzwi B, aby zapewnić zwierzęciu dobry dostęp do pokarmu.</li>
		<li>Wyjmij zwierzę po zjedzeniu całego pokarmu z wybranego pokarmu i pozostaw je w domowej klatce na 2 minuty.</li>
		<li>Wykonaj 10 prób wyboru dla każdego zwierzęcia i zapisz wybór zwierzęcia (HRA lub LRA) w każdym badaniu.</li>
		<li>Oblicz procent wyboru o wysokiej nagrodzie (HRC) dla wszystkich prób wyboru po każdej sesji treningowej.</li>
		<li>Po wykonaniu 14 ścieżek, indywidualne czasy uzyskane przez każdy czujnik podczerwieni są wyświetlane w oknie interfejsu Arduino.</li>
	</ol>
	</li>
</ol>
5. Opóźniony trening
<ol>
	<li>Gdy każde zwierzę osiągnie 80% HRC w treningu dyskryminacji (krok 4), rozpocznij trening opóźniający, przeprowadzając 10 prób dziennie dla każdego zwierzęcia. Na tym etapie drzwi B powinny zostać otwarte po zaledwie 5 sekundach opóźnienia, gdy zwierzę wybierze HRA.</li>
	<li>Jeśli zwierzę osiągnie HRC na poziomie 80% pod koniec sesji treningowej z opóźnieniem 5 s, zwiększ opóźnienie do 10 s na następną sesję treningową.</li>
	<li>Gdy zwierzę osiągnie HRC na poziomie 80% z 10-sekundowym opóźnieniem, zwiększ opóźnienie do 15 s na następną sesję treningową.</li>
	<li>Zapisuj wybór zwierzęcia dla każdej próby, aby obliczyć HRC po każdej sesji treningowej.</li>
	<li>Po zakończeniu prób, indywidualne czasy uzyskane przez każdy czujnik podczerwieni są wyświetlane w oknie interfejsu Arduino. 
	Uwaga 1: Czasomierz uruchamia się po kliknięciu Enter. "Time_decision" to czas po wbiciu nosa w IRB-1. "Time_left_1" to czas, w którym zwierzę łamie IRB-1L, a "Time_left_2" to moment, w którym IRB-2L jest zepsuty. Jeśli badanie behawioralne jest połączone z elektrofizjologią lub metodami obrazowania neuronalnego (np. obrazowanie wapnia), sugeruje się nagrywanie filmu w celu lepszej synchronizacji zachowania zwierzęcia z sygnałami neuronalnymi.</li>
</ol>
6. Elektrofizjologia (produkcja elektrod)
<ol>
	<li>Użyj elektrod pojedynczych lub bipolarnych do rejestrowania lokalnych potencjałów pola (LFP). 
	Uwaga: Sugerowane jest stosowanie elektrod bipolarnych, ponieważ umożliwiają one lokalne referencje w celu zmniejszenia wpływu przewodzenia objętościowego. Dlatego zarejestrowane LFP to napięcie różnicowe między 2 elektrodami z odległością ~200 μm między końcówkami.</li>
	<li>Aby wykonać elektrodę bipolarną, sklej ze sobą 2 elektrody wolframowe lub nawiń razem 2 druty ze stali nierdzewnej (zwykle stosuje się druty ze stali nierdzewnej powlekane PFA o średnicy 50 μm).</li>
	<li>przewody uziemiające i nagrywające do mini wtyczki/gniazda, aby stały się złączem do systemu rejestracji elektrofizjologii.</li>
</ol>
7. Znieczulenie
<ol>
	<li>Aby wszczepić elektrody, należy znieczulić szczury poprzez dootrzewnowe wstrzyknięcie mieszaniny ketaminy (100 mg/kg) i ksylazyny (8 mg/kg) lub podanie izofluranu zgodnie z opisem w poniższych krokach. 
	Uwaga: Izofluran jest zalecany ze względu na lepszą kontrolę głębokości jego znieczulenia.</li>
	<li>Używaj aparatu anestezjologicznego z kontrolowanym przepływem tlenu i oparów znieczulających.</li>
	<li>Aby znieczulić zwierzę izofluranem, umieść je w komorze indukcyjnej i ustaw izofluran na poziomie około 4% i tlen na 500 - 1000 ml/min na maszynie do znieczulania.</li>
	<li>Kontynuuj indukcję, aż zniknie odruch prostowania zwierzęcia.</li>
	<li>Ustaw szybkość utrzymania środka znieczulającego na poziomie 1 - 2,5% izofluranu i 300 - 400 ml/min tlenu w urządzeniu.</li>
	<li>Umieść poduszkę grzewczą z izolacją (watą) na urządzeniu stereotaktycznym, a następnie unieruchom zwierzę w urządzeniu stereotaktycznym.</li>
	<li>Zmierz poziom znieczulenia, ściskając palce u nóg zwierzęcia.</li>
</ol>
8. Zabieg chirurgiczny
<ol>
	<li>Za pomocą golarki elektrycznej lub nożyczek ogol głowę zwierzęcia w miejscu, w którym ma zostać wykonane nacięcie.</li>
	<li>Wyszoruj obszar operacji etanolem, a następnie powidonem-jodem, 4%.</li>
	<li>Nałóż lubrykant do oczu, aby chronić rogówkę zwierzęcia podczas operacji.</li>
	<li>Za pomocą kleszczy tkankowych delikatnie przeciągnij skórę między oczami a uszami zwierzęcia. Za pomocą nożyczek przetnij skórę, która jest ściśnięta między kleszczami i usuń okostną.</li>
	<li>Użyj nadtlenku wodoru do czyszczenia i dezynfekcji czaszki.</li>
	<li>Znajdź lokalizację punktu wprowadzenia elektrody za pomocą współrzędnych stereotaktycznych i zaznacz go na czaszce trwałym markerem.</li>
	<li>Użyj wiertarki ręcznej, aby wykonać jeden otwór na elektrodę uziemiającą, jeden do zakotwiczenia implantu i jeden otwór na elektrodę rejestrującą.</li>
	<li>Wkładaj elektrody bardzo wolno, aby zminimalizować możliwe uszkodzenia kory mózgowej i podkorowej.</li>
	<li>Podłącz elektrodę uziemiającą do czaszki za pomocą małej.</li>
	<li>Zabezpiecz wtyczkę/gniazdo złącza na miejscu za pomocą cienkiej warstwy dentystycznego cementu akrylowego.</li>
	<li>Wstrzyknąć buprenorfinę (15 μg/kg, podskórnie) lub meloksykam (1 - 3 mg/kg, podskórnie) jako lek przeciwbólowy.</li>
	<li>Zostaw zwierzę w klatce na podgrzewanej macie, aby mogło dojść do siebie. Obserwuj zwierzę co najmniej co 30 minut, aż dojdzie do siebie po podaniu środka znieczulającego.</li>
</ol>
9. Szkolenie po zabiegu
<ol>
	<li>Po operacji należy odczekać co najmniej 10-dniowy okres rekonwalescencji. Trzymaj zwierzęta indywidualnie z bezpłatnym dostępem do jedzenia i wody ad libitum i monitoruj je codziennie (zobacz Rudebeck, Walton, Smyth, Bannerman i Rushworth7, aby uzyskać więcej informacji).</li>
	<li>Po powrocie do zdrowia zacznij ograniczać dietę zwierzęcia do 85% ilości wolnego karmienia.</li>
	<li>Przeszkol zwierzęta w labiryncie, aby przypomnieć sobie fazę dyskryminacji (krok 4).</li>
	<li>Kontynuuj ponowne szkolenie myszy, aż osiągną 80% HRC.</li>
</ol>

<ol><li>Gold, J. I., Shadlen, M. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+neural+basis+of+decision+making%5BTitle%5D)+AND+%22Annual+Review+of+Neuroscience%22%5BJournal%5D)">The neural basis of decision making.</a> Annual Review of Neuroscience. 30, 535-574 (2007).</li>
<li>Shi, Z., Müller, H. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Multisensory+perception+and+action%3A+development%2C+decision-making%2C+and+neural+mechanisms%5BTitle%5D)+AND+%22Frontiers+in+Integrative+Neuroscience%22%5BJournal%5D)">Multisensory perception and action: development, decision-making, and neural mechanisms.</a> Frontiers in Integrative Neuroscience. 7, 81(2013).</li>
<li>Sutton, R. S., Barto, A. G. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aSutton%2C+RS+%22Reinforcement+Learning%3A+An+Introduction%22">Reinforcement Learning: An Introduction</a>. 1, MIT Press. Cambridge, MA. (1998).</li>
<li>Khani, A., Rainer, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Neural+and+neurochemical+basis+of+reinforcement-guided+decision+making%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Neurophysiology%22%5BJournal%5D)">Neural and neurochemical basis of reinforcement-guided decision making.</a> Journal of Neurophysiology. 116, 724-741 (2016).</li>
<li>Fatahi, Z., Haghparast, A., Khani, A., Kermani, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Functional+connectivity+between+anterior+cingulate+cortex+and+orbitofrontal+cortex+during+value-based+decision+making%5BTitle%5D)+AND+%22Neurobiology+of+Learning+and+Memory%22%5BJournal%5D)">Functional connectivity between anterior cingulate cortex and orbitofrontal cortex during value-based decision making.</a> Neurobiology of Learning and Memory. 147, 74-78 (2018).</li>
<li>Khani, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Activation+of+cannabinoid+system+in+anterior+cingulate+cortex+and+orbitofrontal+cortex+modulates+cost-benefit+decision+making%5BTitle%5D)+AND+%22Psychopharmacology%22%5BJournal%5D)">Activation of cannabinoid system in anterior cingulate cortex and orbitofrontal cortex modulates cost-benefit decision making.</a> Psychopharmacology. 232, 2097-2112 (2015).</li>
<li>Rudebeck, P. H., Walton, M. E., Smyth, A. N., Bannerman, D. M., Rushworth, M. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Separate+neural+pathways+process+different+decision+costs%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Neuroscience%22%5BJournal%5D)">Separate neural pathways process different decision costs.</a> Nature Neuroscience. 9, 1161-1168 (2006).</li>
<li>Gage, G. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Surgical+implantation+of+chronic+neural+electrodes+for+recording+single+unit+activity+and+electrocorticographic+signals%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Visualized+Experiments%22%5BJournal%5D)">Surgical implantation of chronic neural electrodes for recording single unit activity and electrocorticographic signals.</a> Journal of Visualized Experiments. (60), e3565(2012).</li>
<li>Paxinos, G., Watson, C. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aPaxinos%2C+G+%22The+Rat+Brain+in+Stereotaxic+Coordinates%22">The Rat Brain in Stereotaxic Coordinates</a>. , Academic Press. San Diego, CA. (1998).</li>
<li>Bokil, H., Andrews, P., Kulkarni, J. E., Mehta, S., Mitra, P. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Chronux%3A+a+platform+for+analyzing+neural+signals%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Neuroscience+Methods%22%5BJournal%5D)">Chronux: a platform for analyzing neural signals.</a> Journal of Neuroscience Methods. 192, 146-151 (2010).</li>
<li>Cohen, M. X. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aCohen%2C+MX+%22Analyzing+Neural+Time+Series+Data%3A+Theory+and+Practice%22">Analyzing Neural Time Series Data: Theory and Practice</a>. , MIT Press. Cambridge, MA. (2014).</li>
<li>Luk, C. -H., Wallis, J. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Choice+coding+in+frontal+cortex+during+stimulus-guided+or+action-guided+decision-making%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Neuroscience%22%5BJournal%5D)">Choice coding in frontal cortex during stimulus-guided or action-guided decision-making.</a> Journal of Neuroscience. 33, 1864-1871 (2013).</li>
<li>Rudebeck, P. H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Frontal+cortex+subregions+play+distinct+roles+in+choices+between+actions+and+stimuli%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Neuroscience%22%5BJournal%5D)">Frontal cortex subregions play distinct roles in choices between actions and stimuli.</a> Journal of Neuroscience. 28, 13775-13785 (2008).</li>
<li>Goshadrou, F., Kermani, M., Ronaghi, A., Sajjadi, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+effect+of+ghrelin+on+MK-801+induced+memory+impairment+in+rats%5BTitle%5D)+AND+%22Peptides%22%5BJournal%5D)">The effect of ghrelin on MK-801 induced memory impairment in rats.</a> Peptides. 44, 60-65 (2013).</li>
<li>Haghparast, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Intrahippocampal+administration+of+D2+but+not+D1+dopamine+receptor+antagonist+suppresses+the+expression+of+conditioned+place+preference+induced+by+morphine+in+the+ventral+tegmental+area%5BTitle%5D)+AND+%22Neuroscience+Letters%22%5BJournal%5D)">Intrahippocampal administration of D2 but not D1 dopamine receptor antagonist suppresses the expression of conditioned place preference induced by morphine in the ventral tegmental area.</a> Neuroscience Letters. 541, 138-143 (2013).</li>
<li>Esmaeili, M. -H., Kermani, M., Parvishan, A., Haghparast, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Role+of+D1%2FD2+dopamine+receptors+in+the+CA1+region+of+the+rat+hippocampus+in+the+rewarding+effects+of+morphine+administered+into+the+ventral+tegmental+area%5BTitle%5D)+AND+%22Behavioural+Brain+Research%22%5BJournal%5D)">Role of D1/D2 dopamine receptors in the CA1 region of the rat hippocampus in the rewarding effects of morphine administered into the ventral tegmental area.</a> Behavioural Brain Research. 231, 111-115 (2012).</li>
<li>Chaleek, N., Kermani, M., Eliassi, A., Haghparast, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Effects+of+orexin+and+glucose+microinjected+into+the+hypothalamic+paraventricular+nucleus+on+gastric+acid+secretion+in+conscious+rats%5BTitle%5D)+AND+%22Neurogastroenterology+%26+Motility%22%5BJournal%5D)">Effects of orexin and glucose microinjected into the hypothalamic paraventricular nucleus on gastric acid secretion in conscious rats.</a> Neurogastroenterology & Motility. 24, e94-e102 (2012).</li>
<li>Kermani, M., Eliassi, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Gastric+acid+secretion+induced+by+paraventricular+nucleus+microinjection+of+orexin+A+is+mediated+through+activation+of+neuropeptide+Yergic+system%5BTitle%5D)+AND+%22Neuroscience%22%5BJournal%5D)">Gastric acid secretion induced by paraventricular nucleus microinjection of orexin A is mediated through activation of neuropeptide Yergic system.</a> Neuroscience. 226, 81-88 (2012).</li>
<li>Kermani, M., Azizi, P., Haghparast, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+role+of+nitric+oxide+in+the+effects+of+cumin+%28Cuminum+Cyminum+L.%29+fruit+essential+oil+on+the+acquisition+of+morphine-induced+conditioned+place+preference+in+adult+male+mice%5BTitle%5D)+AND+%22Chinese+Journal+of+Integrative+Medicine%22%5BJournal%5D)">The role of nitric oxide in the effects of cumin (Cuminum Cyminum L.) fruit essential oil on the acquisition of morphine-induced conditioned place preference in adult male mice.</a> Chinese Journal of Integrative Medicine. , 1-6 (2012).</li>
<li>Ahmadi, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Synthesis+and+antinociceptive+behaviors+of+new+methyl+and+hydroxyl+derivatives+of+phencyclidine%5BTitle%5D)+AND+%22Current+Medicinal+Chemistry%22%5BJournal%5D)">Synthesis and antinociceptive behaviors of new methyl and hydroxyl derivatives of phencyclidine.</a> Current Medicinal Chemistry. 19, 763-769 (2012).</li>
</ol>

Autorzy nie mają nic do ujawnienia.

Gryzonie od dawna są wykorzystywane w badaniach neuronaukowych, które zajmują się różnymi tematami, od zdolności poznawczych, takich jak uczenie się i pamięć 2,14 oraz wzmocnione zachowanie 7,15,16, po centralną kontrolę narządów17,18 i neurofarmakologię19,20</...

Podejmowanie decyzji to proces rozpoznawania i wybierania wyborów na podstawie wartości i preferencji decydenta oraz konsekwencji wybranego działania1. Chociaż podejmowanie decyzji było szeroko badane w różnych dziedzinach (tj. ekonomii, psychologii i neurobiologii), mechanizmy neuronalne leżące u podstaw takich zdolności poznawczych nie są jeszcze w pełni poznane. Dwie podkategorie podejmowania decyzji to podejmowanie decyzji percepcyjnych i podejmowanie decyzji kierowane wzmocnieniem. Chociaż zawierają one wiele nakładających się na siebie elementów i koncepcji, percepcyjne podejmowanie decyzji opiera się na dostępnych informacjach sensorycznych1,2, podczas gdy podejmowanie decyzji oparte na wzmocnieniu zajmuje się względną wartością działań uzyskanych w określonej skali czasu3. Jednym z ważnych aspektów wzmocnionego procesu decyzyjnego jest analiza kosztów i korzyści, która jest wykonywana intuicyjnie przez mózg poprzez obliczanie korzyści z danych wyborów i odejmowanie powiązanych kosztów każdej alternatywy1.
Labirynt T (lub wariant Labiryntu Y) jest jednym z najczęściej używanych labiryntów w eksperymentach poznawczych z użyciem gryzoni. Zwierzęta umieszcza się w ramieniu startowym (podstawa litery T) i pozwala im się wybrać ramię bramki (jedno z ramion bocznych). Zadania takie jak wymuszona przemiana lub dyskryminacja lewo-prawo są głównie używane z gryzoniami w labiryncie T do testowania referencji i pamięci roboczej4. Labirynty T są również szeroko stosowane w eksperymentach związanych z podejmowaniem decyzji5,6,7. W najprostszym projekcie nagroda jest umieszczona tylko w jednym ramieniu bramki. Wybór jest przewidywalny, a zwierzęta z pewnością wolałyby nagrodę niż nic, niezależnie od wartości nagrody. Inną opcją jest umieszczenie nagród w obu ramionach celu, a następnie pozwolenie zwierzętom na dokonanie wyboru, którą ścieżkę obrać, w zależności od kilku parametrów (tj. naturalnych preferencji zwierzęcia, różnicy w wartości nagród i kosztów do zapłaty). W przypadku projektowania opartego na wartości zadanie jest bardziej skomplikowane ze względu na właściwości wagi ważenia. W ten sposób zwierzę otrzymuje nagrody o różnej wartości, wybierając między dwiema alternatywami, a także między kosztami działań [tj. ilością oczekiwania (w oparciu o opóźnienie) lub ilością wysiłku (w oparciu o wysiłek) potrzebną do otrzymania nagrody], z których każda przyczynia się do podjętej decyzji5,6.
W tradycyjnym podejmowaniu decyzji w labiryncie T-labirynt, zwierzęta są szkolone tak, aby wybierały ramię o wysokiej nagrodzie (HRA) i unikały przeciwnego ramienia o niskiej nagrodzie (LRA). Boki HRA i LRA pozostają niezmienione przez cały czas trwania eksperymentu. Chociaż opisane powyżej zadanie zostało dobrze udokumentowane w literaturze, cierpi ono na kilka wad proceduralnych. Po pierwsze, mając stałą rękę do celu, zwierzę wie, którą rękę wybrać od początku każdej próby. W tym scenariuszu zwierzęta mogą wybrać ramię celu na podstawie swojej pamięci, a nie na podstawie podejmowania decyzji. W związku z tym, w paradygmacie podejmowania decyzji opartym na opóźnieniu, jeśli zwierzę wybierze niską nagrodę z powodu interwencji w badaniu, nie będzie jasne, czy jest to spowodowane utratą pamięci, czy interwencją badaną. Można rozważyć utworzenie grupy kontrolującej pamięć w celu oddzielenia obserwowanego zachowania od problemu z pamięcią, ale obciąża to zarówno badaczy, jak i zwierzęta ze względu na dodatkową pracę7. Drugim problemem jest moment podejmowania decyzji przez zwierzę: gdy zwierzęta dotrą do strefy decyzyjnej (skrzyżowania wszystkich trzech ramion), zwykle patrzą w lewo i w prawo, ważą koszty i korzyści dotyczące każdego ramienia, a następnie podejmują decyzję. Jednak po kilku próbach wykonują takie obliczenia przed przybyciem do strefy decyzyjnej i po prostu biegną bezpośrednio do ramienia nagrody. W rezultacie, te dwie wady – nastawienie na jedno ramię i znalezienie momentu podjęcia decyzji – w dużym stopniu zakłócają interpretację danych elektrofizjologicznych i neuroobrazowych.
W metodzie opisanej w tym artykule, preferowane ramię (HRA) jest sygnalizowane przez sygnał słuchowy i może się różnić w zależności od próby. Zwierzęta rozpoczynają próby, wchodząc do strefy testowej (<silna klasa="xfig">Rysunek 1) i wyzwalając sygnał słuchowy poprzez "szturchanie nosem" bramki podczerwieni, która została umieszczona na skrzyżowaniu trzech ramion. Sygnał audio (20 dB, od 500 do 1 000 ms) jest odtwarzany z głośnika znajdującego się na końcu ramienia bramki.

<table><tbody><tr><td>T-maze</td><td></td><td></td><td>Własnoręcznie wykonane</td></tr><tr><td>bezpyłowe precyzyjne granulki cukru</td><td>TSE Systems Intl. Group</td><td>F0023</td> 45 mg, wstrzykiwanie chlorowodorku <td>sacharozy</td></tr> i <tr><td>ketaminy, USP</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>6740-87-0</td><td></td></tr><tr><td>Ksylazyna</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>7361-61-7</td><td></td></tr><tr><td>urządzenie stereotaktyczne</td><td>Stoelting</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Isofluran</td><td>Santa Cruz Biotechnology</td><td>sc-363629Rx</td><td></td></tr><tr><td>Druty ze stali nierdzewnej powlekane PFA</td><td>Systemy</td><td></td><td></td>AM</tr><tr><td>cement akrylowy</td><td>Vertex, MA, USA</td><td></td><td></td></tr> <tr><td>(wykonane z drewna lub PVC (polichlorku winylu))lokalni</td> <td>dostawcy</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Złącze zasilania Mini-Fit</td><td>Molex</td><td>15243048</td><td></td></tr><tr><td>ethannol 70%</td><td>Lokalni dostawcy</td><td></td><td></td></tr><tr><td>buprenorfina</td><td>leki diamondback</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Arduino UNO</td><td>Arduino</td><td></td><td>https://www.arduino.cc/</td></tr> <tr><td>Dioda emitująca podczerwień</td><td>Sharp</td><td>GL480E00000F</td><td>http://www.sharp-world.com/</td></tr> <tr><td>Chronux Toolbox</td><td></td><td></td><td>Chronux.org</td></tr><tr><td>kody</td><td></td><td></td> Arduino <td>https://github.com/dechuans/arduino-maze</td></tr></tbody></table>

protokoły operacyjne do oceny analizy kosztów i korzyści podczas wzmocnionego procesu decyzyjnego przez gryzonie

Operant Protocols for Assessing the Cost-benefit Analysis During Reinforced Decision Making by Rodents

Podejmowanie decyzji pod wpływem wzmocnienia to możliwość wyboru między konkurencyjnymi sposobami działania w oparciu o względną wartość korzyści i ich konsekwencje. Proces ten jest integralną częścią normalnego zachowania człowieka i wykazano, że jest zakłócany przez zaburzenia neurologiczne i psychiatryczne, takie jak uzależnienie, schizofrenia i depresja. Gryzonie od dawna są wykorzystywane do odkrywania neurobiologii ludzkiego poznania. W tym celu opracowano kilka zadań behawioralnych; Jednak większość z nich jest niezautomatyzowana i pracochłonna. Niedawny rozwój mikrokontrolera typu open source umożliwił naukowcom automatyzację zadań opartych na instrumentach w celu oceny różnych zadań poznawczych, standaryzacji prezentacji bodźców, poprawy rejestracji danych, a w konsekwencji poprawy wyników badań. W tym miejscu opisujemy zautomatyzowane zadanie podejmowania decyzji oparte na opóźnieniach, sterowane wzmocnieniem, przy użyciu operacyjnego labiryntu T kontrolowanego przez specjalnie napisane programy. Korzystając z tych zadań decyzyjnych, pokazujemy zmiany w potencjalnej aktywności w polu lokalnym w przedniej korze obręczy szczura, podczas gdy wykonuje on zadanie podejmowania decyzji w oparciu o opóźnienia w oparciu o koszty i korzyści.

Przedstawione tutaj dane to zapisane LFP z lewej kory orbitofrontalnej (OFC) oraz przedniej kory zakrętu obręczy (ACC) sześciu samców szczurów Wistar, uzyskane przy użyciu elektrod bipolarnych (wykonanych ze stali nierdzewnej pokrytej PFA). Tabela 1 przedstawia czas nabywania reakcji behawioralnych dla każdego etapu treningu. Współrzędne docelowych lokalizacji zostały określone na podstawie atlasu mózgu szczura9 i są następujące: dla ACC 1,2 mm prz...

Analiza kosztów i korzyści to podejście oparte na skali ważenia, które mózg wykonuje w trakcie podejmowania decyzji. W tym miejscu proponujemy protokół szkolenia szczurów w zakresie paradygmatu podejmowania decyzji opartego na instrumentach, w którym szczury wybierają wyższe nagrody kosztem czekania przez 15 sekund, aby je otrzymać.

Protokoły operacyjne do oceny analizy kosztów i korzyści podczas wzmocnionego procesu decyzyjnego przez gryzonie

Reinforcement-guided decision making is the ability to choose between competing courses of action based on the relative value of the benefits and their ...

Technika ta może odpowiedzieć na kluczowe pytania w neuronaukach poznawczych, takie jak to, jak porównywanie konsekwencji i przyczyn może wpływać na podejmowanie decyzji. Główną zaletą tej techniki jest to, że specjalne elementy, takie jak położenie deski, nie wpływają na decyzję zwierzęcia. Zacznij od ograniczenia dostępu do pożywienia dorosłym samcom szczurów w pomieszczeniu z 12-godzinnym cyklem światła/ciemności.W dniach od pierwszego do trzeciego należy obchodzić się ze zwierzętami przez pięć minut dwa razy dziennie. Następnie zważ zwierzęta po każdej sesji przenoszenia, aby określić ilość swobodnego karmienia. Następnie zdobądź labirynt T wyposażony w trzy przegrody lub ramiona, dwa głośniki bodźców, pięć chowanych drzwi i pięć czujników ruchu na podczerwień lub czujników podczerwieni lub IRB.Skopiuj eksperymentalny kod oprogramowania do komputera. Następnie pobierz eksperymentalne oprogramowanie i zainstaluj je na komputerze. Podłącz mikrokontroler do komputera za pomocą portu USB.Następnie na komputerze kliknij ikonę oprogramowania, przejdź do Narzędzia, a następnie wybierz Port. Z menu rozwijanego wybierz port COM, który łączy oprogramowanie z komputerem. Przejdź do Narzędzia i wybierz Tablice.Z menu rozwijanego wybierz typ oprogramowania, które steruje labiryntem T. Następnie kliknij Prześlij w lewym górnym rogu okna interfejsu. Wybierz eksperymentalny kod oprogramowania i poczekaj, aż proces się zakończy.Po zakończeniu procesu kliknij Monitor szeregowy w prawym górnym rogu okna interfejsu. Następnie w nowym wyskakującym okienku zmień szybkość transmisji na 115 200. Przez pięć dni poprzedzających dzień doświadczalny należy przyprowadzać zwierzęta do pomieszczenia doświadczalnego na co najmniej jedną godzinę.Zostaw 10 granulek cukru na każdym ramieniu bramki i pozostaw wszystkie drzwi otwarte. W dniach od pierwszego do trzeciego umieszczaj zwierzęta pojedynczo w labiryncie na okres 10 minut raz dziennie, aby odkrywać labirynt bez ograniczeń. W dniach od czwartego do piątego umieść zwierzęta pojedynczo w labiryncie.Zostaw dwa granulki w każdym ramieniu i pozwól im pobrać próbkę jedzenia z obu stron. Usuń zwierzę z labiryntu natychmiast po zjedzeniu granulek z obu stron lub po pięciu minutach przebywania w labiryncie. Na koniec, po każdej sesji habituacji, wyczyść podłogi labiryntu 70% etanolem i upewnij się, że etanol wyparował przed umieszczeniem następnego zwierzęcia w labiryncie.Szóstego dnia przyprowadź zwierzęta do sali doświadczalnej co najmniej godzinę przed eksperymentem. Uruchom program i ustaw numer próby na 14, z czego pierwsze cztery próby będą próbami wymuszonego wyboru, a pozostałe będą próbami wyboru. Przed rozpoczęciem każdej próby umieść cztery granulki w ramieniu celu, które ma być oznaczone jako ramię o wysokiej nagrodzie, HRA, i dwie kulki w drugim ramieniu, które jest ramieniem o niskiej nagrodzie, LRA.W przypadku treningu próbnego wymuszonego wyboru, pseudolosowo blokuj jedną rękę przed każdą próbą, tak aby zwierzę było zmuszone do wybrania drugiej ręki. Umieść zwierzę w polu startowym. Po pięciu do siedmiu sekundach jednocześnie otwórz bramkę startową i kliknij Start w oknie interfejsu oprogramowania.Zbierz zwierzę natychmiast po zjedzeniu granulek lub po pięciu minutach przebywania w labiryncie i pozostaw zwierzę w domowej klatce na dwie minuty. Przed każdym badaniem należy zamknąć drzwiczki B w ramieniu, które zostało wybrane przez oprogramowanie jako HRA. Pozostaw otwarte drzwi A w przeciwległym ramieniu, LRA.Następnie umieść zwierzę w polu startowym. Po pięciu do siedmiu sekundach jednocześnie otwórz bramkę startową i kliknij Start. Pozwól zwierzęciu swobodnie wybrać jedno ramię.Jeśli zwierzę wybierze HRA, otwórz drzwi A, pozwól zwierzęciu wejść do komory, zamknij drzwi A i natychmiast otwórz drzwi B, aby umożliwić zwierzęciu dostęp do wybranego pokarmu. Jeśli zwierzę wybierze LRA, należy otworzyć drzwi B, aby zapewnić zwierzęciu dobry dostęp do pokarmu. Następnie usuń zwierzę po zjedzeniu całego pokarmu z wybranego pokarmu i pozostaw je w klatce domowej na dwie minuty.Ukończ 10 prób wyboru dla każdego zwierzęcia i zapisz wybór zwierzęcia, HRA lub LRA w każdym badaniu. Oblicz procent High Reward Choice, HRC, dla wszystkich prób wyboru po każdej sesji treningowej. Na koniec, po tym, jak każde zwierzę osiągnie 80% HRC w treningu dyskryminacji, zakończ trening opóźnienia, otwierając drzwi B po pięciu sekundach opóźnienia, gdy zwierzę wybierze HRA.Przeprowadzaj 10 prób dziennie dla każdego zwierzęcia. Wyniki wskazały, że nastąpił spadek zarówno mocy niskiej, jak i wysokiej częstotliwości w ACC od początku do końca bodźca. Porównując czas spędzony na zewnątrz komory z czasem spędzonym w komorze, analiza spektralna nie wykazała żadnych zmian w aktywności oscylacyjnej w ACC.Co więcej, aktywność w pasmach średnich i wysokich częstotliwości w OFC wzrosła po rozpoczęciu stymulacji. Nie zaobserwowano istotnych zmian w oknach czasowych przed komorą i w komorze po ich porównaniu. Podczas próby wykonania tej procedury ważne jest, aby usunąć wszelkie źródła niepokoju, ponieważ może to wpłynąć na decyzję zwierzęcia i pogorszyć wiarygodność wyniku.

operant-protocols-for-assessing-cost-benefit-analysis-during

Research

JoVE Journal

Neuroscience

Neuronauka

W niniejszym raporcie przedstawiamy w pełni zautomatyzowany i wysoce wszechstronny system umożliwiający jednoczesne badanie wielu zachowań poznawczych oraz rejestrację aktywności neuronów u gryzoni.

W pełni zautomatyzowany i wysoce wszechstronny system do badania wielorakich funkcji poznawczych i rejestracji aktywności neuronalnej u gryzoni

Obecne badanie ocenia nowatorską procedurę oceny wzmacniających efektów smacznych roztworów u szczurów laboratoryjnych: samodzielne podawanie wewnątrzustne. W tym celu mierzono reakcję instrumentalną (tj. naciskanie dźwignią) na wewnątrzustne wlewy słodkich roztworów o różnych stężeniach na podstawie ciągłych i progresywnych harmonogramów współczynników wzmocnienia.

Nowatorska procedura oceny wzmacniających właściwości degustatorów u szczurów laboratoryjnych: instrumentalne samodzielne podawanie wewnątrzustne

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

Zaproponowano w pełni zautomatyzowany protokół warunkowania działania gryzoni. Protokół opiera się na precyzyjnej kontroli czasowej zdarzeń behawioralnych w celu zbadania zakresu, w jakim ta kontrola wpływa na aktywność neuronalną leżącą u podstaw integracji sensomotorycznej i eksperymentów kontroli poznawczej.

W pełni zautomatyzowany protokół kondycjonowania gryzoni do eksperymentów z integracją sensomotoryczną i kontrolą poznawczą

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

Ten artykuł przedstawia zautomatyzowany labirynt T, który wynaleźliśmy, oraz protokół oparty na tym urządzeniu do analizy podejmowania decyzji na podstawie opóźnień i podejmowania decyzji opartych na wysiłku u swobodnie poruszających się gryzoni.

Zautomatyzowane urządzenie i protokół oparty na labiryncie T do analizy podejmowania decyzji w oparciu o opóźnienia i wysiłek u wolno poruszających się gryzoni

Przedstawiamy trzy protokoły, które oceniają różne formy impulsywności u szczurów i innych małych ssaków. Procedury wyboru międzyokresowego oceniają tendencję do dyskontowania wartości opóźnionych wyników. Zróżnicowane wzmocnienie niskich wskaźników i dyskryminacja cechowo-negatywna oceniają zdolność hamowania reakcji odpowiednio z karą i bez kary za niewłaściwe reakcje.

Trzy procedury laboratoryjne do oceny różnych objawów impulsywności u szczurów

Ten model konfliktu jest używany do pomiaru upośledzenia kontroli hamującej po ekspozycji na uzależniające narkotyki, lub inne czynniki, które mogą wpływać na kontrolę hamowania. Bodźce seksualne i przeszkoda awersyjna są prezentowane jednocześnie, dlatego samce szczurów muszą pokonać przeszkodę, aby zbliżyć się do nagrody seksualnej.

Konfliktowy model zachowań związanych z poszukiwaniem nagrody u samców 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

Prezentowany jest system do pozyskiwania danych z samodzielnie zainicjowanych indywidualnych sesji behawioralnych w klatce kolonii społecznej. Skuteczność tego systemu wykazano za pomocą zautomatyzowanej oceny zasięgu, umożliwiającej scharakteryzowanie poudarowych zaburzeń motorycznych, potencjalnych zmian behawioralnych związanych z motywacją, zmian okołodobowych i innych innowacyjnych zmiennych zależnych.

Gromadzenie samodzielnie zainicjowanych danych behawioralnych szczurów w celu scharakteryzowania deficytów po udarze

Poznaj protokoły operacyjne do oceny analizy kosztów i korzyści u szczurów w procesie decyzyjnym. Metoda wykorzystuje labirynt T do badania procesów poznawczych i neuronalnych mechanizmów podejmowania decyzji.

Protokoły operacyjne do oceny analizy kosztów i korzyści podczas wzmocnionego procesu decyzyjnego przez gryzonie

Przeglądaj więcej filmów