Автоматизированные Визуальные Задачи Когнитивные для записи нейронной активности с использованием этаж Проекция Maze

Общая цель этого протокола — продемонстрировать оптимизированные процедуры формирования и обучения для полностью автоматизированных визуальных когнитивных задач и одновременного сбора нейронных данных у крыс с использованием лабиринта проекции пола. Это достигается за счет интеграции систем видеослежения и сбора нейронных данных с системой поведенческого контроля, которая способна доставлять соответствующие задаче стимулы и внутричерепное вознаграждение в соответствии с поведением животного. После того как крысы учатся удерживать неподвижную позицию наготове в центре арены, появляются целевые образы, требующие соответствующей поведенческой реакции согласно правилам задания.

Нейронные данные с временными метками для анализа перисобытий показывают нейронные корреляты с готовой позицией, началом представления целевого изображения и другими событиями, относящимися к задаче. Что примечательно в этой технике, так это то, что гонка проекции пола использует поведенческие и анатомические доказательства того, что крысы обрабатывают визуальную информацию в своем нижнем зрительном полуполе. Кроме того, задачи, разработанные в этом аппарате, используют естественную способность крысы исследовать окружающую среду.

Наконец, для изучения когнитивных функций может быть разработано множество когнитивных задач с визуальным управлением. В моделях грызунов мы разработали лабиринт проекции пола для лучшей валидности и трансляционной релевантности исследований, проводимых на людях и приматах. Эта техника имеет лучшее применение для понимания человеческих расстройств памяти и внимания. Потому что эти расстройства связаны с обработкой визуальной информации.

Лабиринт с проекцией на пол представляет собой открытое поле без стен. Экраном обратной проекции служит пол аппарата. Мазо-арену любой формы можно разместить на полу, либо спроецировать виртуальные визуальные границы.

Пол экрана обратной проекции состоит из трех слоев. Ткань Dual Vision натягивается на толстый прямоугольный кусок оргстекла. Тонкий слой оргстекла накладывается на ткань для защиты сэндвича с материалом экрана.

Материал экрана между толстым плексигласом внизу и тонким оргстеклом сверху обеспечивает наиболее эффективную проекцию изображения внизу и сбоку от лабиринта представляет собой короткофокусный проектор, который проецирует изображение на нижнюю часть пола лабиринта. Накладная камера, подключенная к компьютеру с базовым модулем поведения Cineplex, обеспечивает видеослежение и онлайн-анализ позиционных данных. Чтобы следить за положением крысы, либо прикрепите светодиоды к сцене для головы крысы, либо отслеживайте OID контура крысы С помощью системы видеонаблюдения тестовая арена для поведенческих задач, размещенная на оргстекле, должна быть построена из матового материала.

При использовании нейронной системы сбора данных убедитесь, что лабиринт проекции пола и система ICS заземлены на предварительный усилитель для минимизации электрических шумов. Сначала приучите крысу к поведенческой комнате на 10 минут с включенным оборудованием, а затем верните крысу в колонию на следующий день. Повторите это.

На третий день подсоедините ИКС и тросы головной ступени к крысе и приучите крысу к испытательной арене на 10 минут. На четвертый день определите наименьшую амплитуду ICS, чтобы установить предпочтение места. Использование неформального протокола определения предпочтений места.

Медленно увеличивайте пульс 1 и 2 амплитуды, пока крыса не будет приучена к месту, где происходит вознаграждение ИКС. Типичные значения амплитуды составляют от 20 до 80 микроампер. На пятый день и далее вручите награду ICS, чтобы обучить крыс в зоне готовности и войти в восточную и западную области изображения.

Продолжайте тренировку до тех пор, пока крыса не начнет чередоваться между двумя областями изображения. Критически важно обучить крыс поддерживать неподвижную позицию готовности в зоне готовности. Позиция готовности определяет, с какого направления крыса приближается к целевым изображениям и с какого расстояния крыса просматривает представленные изображения.

Для промежуточной стадии введите 50 децибел белого шума, чтобы сигнализировать о начале испытания. Выключайте белый шум, когда крыса входит в зону готовности. Автоматизируйте выдачу вознаграждения ICS крысе за вход в зону готовности и за успешное выполнение готовых позиций.

Постепенно уменьшайте вероятность вознаграждения за вход в готовую зону и успешное завершение готовых позиций до нуля до 10%. Задержки с шагом в 100 миллисекунд для обучения крысы остановиться и ждать в положении готовности. На этом этапе обучения важно не переусердствовать с вознаграждением крыс в положении готовности, потому что чрезмерное обучение приведет к задержке перехода к позднему формированию и правилам, специфичным для задачи.

Если крыса преждевременно нарушила готовое положение, включите белый шум. Крысе приходится начинать испытание заново на противоположной стороне арены. Переходите к позднему формированию, когда крыса может надежно сохранять готовое положение до 1200 миллисекунд для каждой попытки.

Длительность новой позиции готовности определяет, как долго крыса должна оставаться неподвижной, прежде чем появятся целевые изображения. Обучение во время позднего формирования специфично для задачи и автоматизировано по всем параметрам задачи. Благодаря возможности вручную доставлять вознаграждения ICS за начальное обучение в задаче визуального с помощью условной дискриминации, обучите крыс простой различению формы и яркости.

Начните испытание, включив белый шум. Варьируйте время, в течение которого крыса должна оставаться в положении готовности между испытаниями. Если крыса не может надежно удерживаться в неподвижном положении готовности, предоставьте вознаграждение ICS.

Вручную представьте пару изображений в области представления изображений, псевдослучайным образом представьте правильное изображение в левой или правой части области изображения. Предоставьте вознаграждение ICS. Когда крыса подходит к правильному изображению в первый день тренировок.

Издайте только всплеск белого шума мощностью 75 децибел в качестве сдерживающего фактора для проблемы с неправильным ответом. Исправительное судебное разбирательство после неправильного судебного разбирательства. Корректирующие испытания проводятся на противоположной стороне арены.

Используйте ту же правильную левую или правую сторону и готовую задержку позиции, что и в предыдущей неправильной пробной версии. После того, как крыса успешно выполнила простую различение яркости, введите бикон Задача на условную дискриминацию. Не выдавайте шумовые всплески при неправильных испытаниях.

Для задачи би условного различения правильное изображение определяется рисунком пола. Например, черная звезда является правильной, когда пол полосатый, а белый круг правильный. Когда пол серый, испытания чередуются между восточной и западной сторонами с правильным изображением.

Псевдослучайным образом в левой или правой части области изображения выполняйте корректирующие попытки после неправильных попыток. Для задачи на визуальное пространственное внимание Представьте серые круги в определенных пространственных местах. Начинайте пробу с белого шума и выключайте его, когда крыса войдет в зону готовности.

После того как крыса удерживает готовое положение в течение необходимого времени, подсвечивайте целевой круг, окрашивая его в белый цвет. Правильные местоположения назначаются псевдослучайным образом. После того, как крыса успешно выполнит положение готовности, зажгите круг мишени и выдайте награду ICS.

Когда крыса приближается к правильному кругу в течение пяти секунд, если крыса приближается к другому кругу, награда не выплачивается. Крыса начинает новое испытание на противоположной стороне арены. Если крыса не может приблизиться к какому-либо кругу в течение пяти секунд, оценивайте это как испытание на бездействие.

Освещайте весь этаж и не доставляйте награду изначально. Держите круг мишени освещенным до тех пор, пока крыса не приблизится к нему. По мере того, как обучение продвигается вперед, количество времени, в течение которого целевой круг остается освещенным.

Когда точность крысы достигнет 80%, уменьшите время подсветки на целевом круге до одной секунды и больше ничего не меняйте. Когда крыса достигнет 80% правильного результата при освещении в одну секунду, уменьшите время подсказки до 500 миллисекунд. Раннее формирование обычно требует от 100 до 150 попыток, чтобы крысы чередовали восточную и западную области изображения арены.

Во время ранней формировки крысы обычно бегают по готовой зоне в центре арены и проводят большую часть своего времени, исследуя периметр арены. Для формирования промежуточного звена крысам требуется от 600 до 700 попыток, чтобы надежно удерживать требуемое неподвижное положение готовности. Их пути представляют собой шаблонные петли от готовой области к области изображения.

С меньшими затратами времени на изучение периметра арены. К концу промежуточной формировки крысы надежно удерживают неподвижное положение готовности в зоне готовности. Прежде чем приблизиться к целевому визуальному стимулу, крыса инициирует следующее испытание на противоположной стороне арены.

В конце позднего формования нейронная система сбора данных собирала потенциальную активность одиночной единицы и локального поля. В почтовой коре крыс, выполнявших задачу VBCD, частота срабатывания клеток увеличивалась в начале презентации мишени и снижалась в начале презентации напольного паттерна. В задней теменной коре крыс, выполнявших задачу VSA, у клеток увеличилась скорость возбуждения в ответ на освещение круга.

А когда крыса приближалась к целевому кругу в задаче ВСА, в то время как крысы находились в положении готовности перед освещением круга, наблюдалась потенциальная активность локального поля в задней теменной коре. Во время выполнения задания VSA показала сильную мощность в тета-диапазоне на частоте около восьми герц. Следуя этим протоколам формирования и обучения, можно разработать множество задач для изучения когнитивных функций и визуальной обработки в моделях грызунов.

Этот метод обеспечивает сложную поведенческую парадигму для исследователей в области обучения, памяти и внимания, которая обеспечивает лучшую трансляционную релевантность результатов на моделях грызунов для человека.