Полностью автоматизированная грызунов принадлежности Протокол сенсомоторной интеграции и когнитивных Контрольные эксперименты

Общая цель данного эксперимента состоит в том, чтобы представить автоматизированную поведенческую структуру для оперантного обусловливания грызунов для тестирования сложных когнитивных задач. Поведенческая задача представляет собой конструкцию с пятью отверстиями, которая обычно используется для исследований последовательных задач на время реакции с пятью вариантами. Испытуемые должны держать свою морду внутри фиксирующего отверстия до предъявления очереди после короткого периода задержки.

Во время эпоса фиксации представлена очередь слуховых инструкций, чтобы направить испытуемого к выбору будущей моторной мишени для получения награды. Использование слуховой очереди позволяет осуществлять четко определенные переходы между различными задачами и разрешениями, изучая различные аспекты поведения, а также нейронные механизмы рабочей памяти, принятия решений и моторного планирования. Основное преимущество этого метода перед существующими методами, такими как эксперименты по навигации в лабиринте, заключается в том, что явное двигательное поведение, которое может быть искажено систематическими изменениями траектории движения испытуемого, сводится к минимуму в критический период выполнения задачи.

Хотя этот метод может дать представление о двигательном контроле, исследования также могут быть использованы для изучения других когнитивных процессов высокого уровня, таких как восприятие, внимание и формирование памяти. Демонстрировать процедуру будет Дилан Миллер, студент бакалавриата из моей лаборатории. Следующее исследование проводится в оперной кондиционной коробке, состоящей из стенки с пятью отверстиями с одной стороны и корыта для подачи пищи с противоположной стороны.

Центральное отверстие для носа считается отверстием для фиксации, а четыре других отверстия, по два с каждой стороны отверстия для фиксации, считаются отверстиями для моторной мишени. Каждое отверстие оснащено трехцветным светодиодом и системой детектора инфракрасного луча, которая определяет, когда животное входит и уходит из фиксирующего отверстия. Программируемый тон-генератор создает тон одной частоты с точностью до миллисекунды и отключается от динамика, установленного внутри оперной ложи.

Генератор тона и отверстия для носа управляются с помощью поведенческой системы слежения. Используя специализированное программное обеспечение в период привыкания, ежедневно обращайтесь с животными и позволяйте им исследовать камеру оперантного кондиционирования и бункер для корма, постепенно ограничивайте их потребление пищи в течение трехдневного периода, чтобы достичь от 85 до 90% от их первоначальной массы тела. Первым шагом является ознакомление субъекта с отверстиями для носа, портом для доставки еды и связью между мигающими отверстиями и вознаграждением.

Для этого выберите одну из двух целей по случайному расписанию и воспроизведите очередь го, белый звуковой шум, в то время как светодиод внутри отверстия мигает. Настройте программное обеспечение так, чтобы оно вознаграждало субъекта при посещении лунки. Если отверстие не было пройдено, выведите испытание через 30 секунд и начните новое испытание, чтобы помочь в выборе цели.

Наказывайте за посещение неправильных лунок, прерывая испытание с последующим пятисекундным отключением электроэнергии. Затем выберите новое отверстие и начните новое испытание до тех пор, пока не будет достигнут желаемый уровень производительности. Для тренировки испытуемого просовываться внутрь фиксирующего отверстия.

Чтобы начать испытание, внутри фиксирующего отверстия мигает желтый светодиод. При посещении отверстия для фиксации немедленно разыгрывайте очередь го и начинайте новое испытание. Как только испытуемый научится посещать фиксирующее отверстие, научите его удерживать нос внутри отверстия в течение определенного периода времени.

Для этого нужно дождаться посещения испытуемым фиксирующего отверстия и прекратить судебное разбирательство. Если субъект втягивается в течение 500 миллисекунд, наказывайте за преждевременное втягивание периодом затемнения на семь секунд. В противном случае играйте в очередь и вознаграждайте правильные посещения, доставляя гранулы с едой.

Следующим шагом является введение очереди слуховых инструкций в виде одночастотного слухового тона, импульсных и триплетов с длительностью импульса 150 миллисекунд и межимпульсным интервалом 100 миллисекунд. Кроме того, увеличьте продолжительность периода задержки в среднем до 1,5 секунд. Выберите случайную продолжительность периода задержки в каждом испытании на основе равномерной плотности от 1,3 до 1,8 секунды.

Воспроизведите инструкцию сразу после того, как субъект войдет в фиксирующее отверстие. Назначьте по две подсказки инструкциям для каждой из целей. Однако на этом этапе используйте только одну подсказку, связанную с каждой целью, пока испытуемые не освоятся с задачей лучше.

Пусть испытуемый использует как слуховые, так и визуальные подсказки для выбора целевого отверстия до тех пор, пока не будет достигнут желаемый уровень производительности. Чтобы научить испытуемого использовать только слуховые сигналы, выключите мигающие светодиоды внутри целевого отверстия, чтобы испытуемый мог использовать только звуковые подсказки. При достижении желаемой производительности введите два других сигнала в последовательность случайно представленных подсказок-инструкций и повторите шаги обучения.

Убедитесь, что в конце каждого шага субъект сохраняет более 75% поведенческой производительности в течение как минимум трех последовательных сеансов, прежде чем перейти к следующему этапу. Как только финальная стадия будет достигнута, оставьте испытуемого в протоколе на неделю, чтобы убедиться, что производительность поддерживается на желаемом уровне. Определите коэффициент успеха как процент правильных посещений целевых объектов, разделенный на общее количество испытаний.

Процент успеха следует измерять на каждом этапе обучения. К различным типам ошибок относятся преждевременное втягивание, процент попыток по истечении времени ожидания из-за преждевременных опровержений ошибки комиссии фиксирующего отверстия, процент неудачных попыток при посещении испытуемым непостроенной мишени и ошибка миссии. Процент ошибок, когда испытуемый не посещает ни одну из целей после начала испытания.

Для каждого испытания измеряют время реакции, определяемое как задержка между началом очереди хода и втягиванием субъекта из фиксирующего отверстия. Время до цели также измеряется как промежуток времени между втягиванием объекта из фиксирующего отверстия и входом в целевое отверстие. В этом примере показан процент успешных операций по одному предмету в течение 14 сеансов записи.

Среди типов ошибок преобладают преждевременные опровержения, при этом ошибки комиссий и ошибки пропусков встречаются реже. Эта гистограмма показывает распределение времени реакции по различным испытаниям. Здесь показано распределение времени до таргетирования в разных испытаниях.

Как только испытуемый овладевал задачей, ему имплантировали 32-канальную микроэлектродную решетку. В предлимбической области образец трассы показан выровненным с растровым графиком 22. Поверх следов наносятся одновременно регистрируемые единицы, маркеры поведенческих событий.

Пытаясь выполнить эту процедуру, важно помнить о проверке Перу перед каждой тренировочной сессией и следить за производительностью испытуемого после нее. Значительное снижение поведенческих оценок может быть вызвано неисправностью оборудования после его развития. Этот метод должен проложить путь исследователям в области когнитивной нейробиологии к изучению нисходящего контроля целенаправленного поведения.