Otwarty kod źródłowy, w pełni konfigurowalny zestaw zadań czasu reakcji szeregowej do wyboru 5 do zautomatyzowanego treningu behawioralnego gryzoni

Protokół zapewnia konfigurowalny zestaw narzędzi typu open source do trenowania i wykonywania zadania czasu reakcji szeregowej 5 wyborów. Jest to dobrze ugruntowany test behawioralny do badania uwagi wzrokowo-przestrzennej i impulsywności u gryzoni. Główną zaletą zestawu narzędzi jest jego niski koszt i możliwość dostosowania.

Zapewnia wysoką elastyczność w odniesieniu do określonych parametrów bodźca i konfiguracji nagrody oraz zachęca do niestandardowych projektów testów. Zadanie z czasem reakcji seryjnej do wyboru 5 zapewnia wgląd w procesy uwagi, impulsywność i kompulsywność u gryzoni. Nasz zestaw narzędzi pozwala na łatwą adaptację do innych modeli zwierząt niebędących gryzoniami.

Umożliwia również półautomatyczne szkolenie zwierząt za pomocą opcjonalnej procedury schodowej. W filmie przedstawiamy krok po kroku wprowadzenie do jego użytkowania. Procedura zostanie zademonstrowana przez Evę Strippelmann, studentkę biologii z naszego laboratorium.

Zacznij od otwarcia swobodnie dostępnego zintegrowanego środowiska programistycznego lub oprogramowania IDE. Przejdź do zakładek Plik i Otwórz i kliknij skrypt do kontroli sprzętu. Następnie podłącz USB mikrokontrolera do komputera.

W lewej górnej połowie ekranu przejdź do Narzędzi, aby sprawdzić, czy automatycznie wybrana płyta i informacje o procesorze odpowiadają podłączonej płytce mikrokontrolera. Po potwierdzeniu odpowiednich informacji o płycie głównej i procesorze, kliknij kartę Port, aby wybrać dostępny port. W lewej górnej połowie ekranu kliknij przycisk Zweryfikuj, aby upewnić się, że nie ma błędów w skrypcie.

Po zakończeniu kliknij zakładkę Upload ze strzałką, aby wgrać skrypt na płytkę mikrokontrolera. Po upewnieniu się, że wszystkie cztery skrypty i funkcje kontrolki eksperymentu znajdują się w tym samym folderze, otwórz platformę programistyczną i kliknij pasek narzędzi Strona główna i Ustaw ścieżkę. Następnie przejdź do przycisku Dodaj folder, aby wybrać folder zawierający wszystkie skrypty kontrolne eksperymentu.

Po zakończeniu kliknij przycisk Zapisz i zamknij okno Ustaw ścieżkę. Na karcie Pasek narzędzi narzędzia głównego naciśnij przycisk Otwórz, aby otworzyć skrypty i funkcje. Aby przygotować przybornik do przyzwyczajenia, wybierz otwarty skrypt użytkownika.

Po potwierdzeniu, że zmienna habituacji w wierszu siódmym jest ustawiona na wartość true, wpisz liczbę w ciągu minut w wierszu ósmym, aby ustawić limit czasu dla habituacji. W wierszu dziewiątym wpisz liczbę z przedziału od 0,01 do jeden, aby wybrać poziom jasności światła stymulacyjnego. Aby przygotować przybornik do sesji eksperymentu, wybierz otwarty skrypt użytkownika i sprawdź, czy zmienna w wierszu siódmym jest zdefiniowana jako false.

W wierszu 12 wpisz ścieżkę katalogu, aby automatycznie zapisać dane eksperymentu. Upewnij się, że istnieje katalog o dokładnej nazwie. Następnie wpisz dane identyfikacyjne tematu w wierszu 13.

Następnie upewnij się, że zmienne w wierszach 14 i 15 są zdefiniowane jako prawdziwe. Po zakończeniu wpisz liczbę w wierszu 16, aby ustawić próbę, a w wierszu 17, aby ustawić limit czasu w minutach, aby automatycznie zatrzymać program. W celu skonfigurowania parametrów dla standardowego zadania czasu reakcji szeregowej 5 wyborów lub paradygmatu 5CSRTT należy wprowadzić wartość liczbową w wierszu 45, która odpowiada liczbie otworów, które można podświetlić.

Zmienna w wierszu 46 powinna być zdefiniowana jako pseudolosowa lub losowa. Ustaw długość czasu trwania bodźca w wierszu 47 w sekundach. Sprawdź, czy zmienna w wierszu 48 jest oznaczona jako pojedyncza, a wartość liczbowa w wierszu 49 to jeden.

W wierszu 50 zdefiniuj jasność bodźca docelowego za pomocą liczby. Zmienna w wierszu 64 powinna być binarna, podczas gdy w wierszu 65 powinna być niezależna. Następnie wprowadź wartość liczbową w wierszu 71 odpowiadającą liczbie granulek żywności, które mają zostać uwolnione po prawidłowym szturchnięciu nosem.

Alternatywnie można zdefiniować różne procedury schodowe, które pozwalają na zautomatyzowany trening behawioralny. Sprawdź, czy zmienna w wierszu 26 jest zdefiniowana jako true. Następnie w wierszu 29 wpisz nazwę pierwszej lub drugiej grupy.

Później wybierz funkcję otwartej klatki schodowej. Wpisz nazwę pierwszej grupy w wierszu czwartym i wpisz nazwę drugiej grupy w wierszu 77. Aby zmienić kryteria pierwszej grupy dla drugiego poziomu szkolenia, wpisz jeden z parametrów obliczanych w teście wydajności oraz wybraną wartość liczbową w wierszu 17.

Kryteria można dodawać lub zastępować. Aby zmienić parametry pierwszej grupy, która ma być aktualizowana na drugim poziomie trenowania, na przykład czas trwania limitu czasu, wpisz parametr i wybraną wartość liczbową w wierszu 19. Postępuj odpowiednio, jeśli zdefiniowana jest druga grupa tematu.

Przed rozpoczęciem treningów behawioralnych zwierzęta muszą przyzwyczaić się do komory. Zestaw narzędzi zawiera protokół przyzwyczajenia. Aby rozpocząć sesję habituacji, przygotuj komorę operacyjną, umieszczając dwa granulki pokarmu nagrody w każdym z otworów.

Zaklej taśmą drzwiczki klapy magazynka, aby pozostały otwarte do pierwszego etapu przyzwyczajenia. W drugim etapie habituacji należy usunąć taśmę z drzwiczek klapy magazynka. Przygotuj komorę operacyjną, umieszczając pięć granulek spożywczych w drzwiczkach magazynka.

Przed rozpoczęciem eksperymentalnych sesji treningowych należy oczyścić ściany i podłogę komory operacyjnej. Gdy konfiguracja jest gotowa, wybierz otwarty skrypt użytkownika, upewnij się, że opis COM w wierszu 75 jest zgodny z wybranym dostępnym portem. Jeśli opis nie jest zgodny, zmień wartość liczbową w eksperymentalnym skrypcie kontrolnym.

Umieść szczura w komorze. W otwartym skrypcie użytkownika kliknij zakładkę Edytor paska narzędzi przed wybraniem zielonego przycisku odtwarzania Uruchom. Sprawdź, czy program działa poprawnie, odczytując informacje w oknie poleceń.

Przybornik uruchomi wtedy zadanie zgodnie z wcześniejszymi definicjami użytkownika. Sesja eksperymentu zostanie automatycznie zatrzymana po upływie określonego okresu próbnego lub limitu czasu. Jeśli zwierzę osiągnie wcześniej określony poziom wydajności przed zakończeniem sesji, a użytkownik zdefiniował procedurę schodową, zestaw narzędzi załaduje następny poziom treningu i będzie kontynuował trening z nowymi ustawieniami.

Poziom zostanie automatycznie załadowany na początku następnej sesji treningowej. Aby zatrzymać eksperyment, naciśnij Esc na klawiaturze komputera. Gdy komunikat pojawi się na ekranie okna poleceń, wpisz Y i naciśnij Enter na klawiaturze komputera, aby zatrzymać bieżącą sesję i zapisać uzyskane dane.

Następnie automatycznie zostanie wyświetlony prosty wykres z przeglądem sesji. 10 zakapturzonych szczurów Lister zostało przeszkolonych przy użyciu zestawu narzędzi do zadań czasu reakcji seryjnej do wyboru 5 opcji. Przeanalizowano liczbę sesji spędzonych na każdym poziomie treningowym przez każdego szczura i określono średnią dla wszystkich badanych.

Wariancja między badanymi była najbardziej znacząca na początkowych poziomach i zmniejszała się na późniejszych poziomach. Na poziomie czwartym, kiedy kryteria zmieniły się, aby uwzględnić próg dla miar wydajności, średnia liczba spędzonych sesji i wariancja między szczurami wzrosły, przy czym dwa szczury potrzebowały pięciu i sześciu dni, aby osiągnąć poziom. Jednak wszystkie szczury osiągnęły ósmy poziom w ciągu 14 do 22 sesji.

Reprezentatywna analiza pokazuje średnie wyniki osób badanych na poziomie wyszkolenia i we wszystkich dniach treningowych w aparacie 5CSRTT. Obliczono procentową dokładność i procentową emisję oraz określono średnią łączną liczbę prawidłowych odpowiedzi we wszystkich badaniach na każdym poziomie. Wszyscy badani osiągnęli końcową dokładność na ósmym i ostatnim poziomie szkolenia wynoszącą ponad 60%Wielu badanych osiągnęło około 80% dokładności.

Zestaw narzędzi do zadań czasu reakcji szeregowej do wyboru 5 opcji jest w pełni konfigurowalny i ma otwarty dostęp. Zapewnia wiele dodatkowych opcji określania konfiguracji bodźca i projektu zadania oraz kompleksowy zestaw zarejestrowanych danych behawioralnych. Zestaw narzędzi pozwala na badanie niestandardowych wersji paradygmatu czasu reakcji szeregowej 5 wyborów, na przykład w celu uzyskania głębszego wglądu w procesy decyzyjne lub zachowania związane z nagrodami.