Оперантное внутри- / Дополнительное одномерное множество сдвиг задача для мышей

Когнитивные аномалии, приводящие к изменению набора внимания, являются основной особенностью многих психических заболеваний. В данной работе мы представляем разработку новой автоматической системы для эффективного изучения способностей к переключению множества внимания, исполнительных функций и других когнитивных способностей у мышей с высокой трансляционной валидностью для исследований на людях.

Общая цель этого эксперимента — создать автоматизированную задачу, которая используется для оценки исполнительных функций у мышей, а также имитирует оригинальные нейропсихологические тесты человека. Этот метод может помочь ответить на ключевые вопросы в области когнитивной нейронауки. Например, как селективное, когнитивное или фармакологическое лечение может повлиять на когнитивные функции более высокого порядка, связанные с психическими расстройствами.

Основные преимущества данной техники заключаются в том, что она полностью автоматизирована. Она избегает любого источника субъективности. Он очень гибкий, и мы получаем ряд результатов, которые являются очень избирательными.

Применение этого метода распространяется на диагностику и лечение исполнительных дисфункций при психических расстройствах, поскольку он позволяет проводить масштабные скрининги лекарств и генетические препараты, которые имеют отношение к когнитивным симптомам при психических расстройствах. Визуальная демонстрация этого метода имеет решающее значение, так как правильная постановка задачи имеет решающее значение для успешного результата эксперимента. Подготовьте мышей к эксперименту, приучив их к одиночному содержанию и немного лишив их пищи перед тестированием, как описано в сопроводительном текстовом протоколе.

Также перед тестированием убедитесь, что в каждой камере аппарата есть два отверстия для носа, оснащенные инфракрасными фотолучами, а между ними — пищевой магазин с фотолучами, куда диспенсер для гранул подает подкрепление пищи. Затем подготовьте изменяемые стимулы, которые изменяются в трех различных измерениях восприятия. Список предлагаемых стимулов можно найти в таблице 1 прилагаемого текстового протокола.

Выберите пять пар образцов для каждого измерения. Чтобы доставить обонятельные раздражители в протыкаемые отверстия в носу, используют разбавляющий ольфактометр. Настройте один ольфактометр для контроля двух отверстий в носу, затем загрузите его, наполнив флаконы ароматизаторами запахами, разведенными в минеральном масле в соотношении один к двадцати.

Подключите воздушный насос к входному отверстию ольфактометра, а вакуумный — к выходам, установленным на носовом тыкающем устройстве. Затем подключите выходное отверстие для подачи запаха к каждому входному отверстию для носа и отрегулируйте расход до 1,5 литров в минуту. Для визуальных стимулов поместите светоизлучающие диоды в верхнюю часть каждого отверстия для носа и закрепите их в металлической панели камеры.

Подключите каждый диод к выходному интерфейсу. Для тактильных стимулов разместите изменяемые текстуры пола на скользящей опоре под отверстием три на три сантиметра перед каждым отверстием для носа. Установите различные текстуры так, чтобы их можно было перемещать с помощью рам под полом.

Перед тестированием обязательно следуйте инструкциям, как описано в прилагаемых текстовых протоколах, чтобы приучить мышей к камере тестирования и процедуре. На каждом этапе во время фактического теста измеряйте время, которое требуется мыши, чтобы сделать выбор в каждой презентации, а также сколько времени требуется для того, чтобы сделать восемь правильных выборов из десяти последовательных попыток для завершения каждого этапа. Прекратите ежедневный сеанс через 40 минут или если мышь не реагирует в течение пяти минут подряд.

Завершите сеанс и продолжите его на следующий день, оставив мышь на том же этапе, на котором она остановилась. Для простого теста на распознавание познакомьте мышей с запахом, светом или текстурой, которые будут актуальны во всех задачах до момента сдвига в экстрамерном пространстве. В этом примере представлены два запаха, ванильный и лавандовый, и в качестве правильной реакции выбран ваниль.

Для составной дискриминации введите второе измерение, например свет, которое не указывает, где находится правильная реакция. Сделайте статус света нерелевантным для результата и используйте ваниль в качестве правильной реакции. Проверьте эту дискриминацию, чтобы ваниль сочеталась как с синим, так и с желтым светом в последующих тестах.

Чтобы обратить вспять сложное различение, пусть животные узнают, что ранее правильный стимул теперь неправильный. В этом примере выберите лавандовый цвет в качестве правильного ответа, а ваниль теперь является неправильным выбором. Опять же, сочетайте правильный аромат с синим и желтым светом в последующих тестах.

После этого выберите внутрипространственный сдвиг, при котором происходит тотальное изменение конструкции. Используйте клубнику и корицу в качестве запахов, а затем замените на оранжевый и белый свет. Убедитесь, что испытуемые следуют одному и тому же релевантному измерению, чтобы найти правильную реакцию, которой является клубника.

Соедините аромат с оранжевым и белым индикаторами в последующих тестах. Затем попросите мышей выполнить обратный внутрипространственный сдвиг и переключить правильный запах на корицу. Опять же, сочетайте аромат с оранжевым и белым светом.

Для внутрипространственного сдвига используйте те же условия, что и раньше, но замените образцовые пары на новые запахи и источники света. Теперь произведите сдвиг в дополнительном измерении, представив текстуры в качестве нового релевантного измерения. В отверстие под одно из отверстий для носа добавьте крупную наждачную бумагу, а под второе отверстие – мелкую наждачную бумагу.

В то же время подарите им два новых аромата, например, лимона и абрикоса. Установите отверстие соответствующей крупной наждачной бумагой в качестве правильной реакции. Сочетайте грубую наждачную бумагу с ароматами лимона и абрикоса в последующих тестах.

Наконец, переверните правильную реакцию, чтобы мелкая наждачная бумага указывала положение отверстия с правильной реакцией. Сочетайте мелкую наждачную бумагу с ароматами лимона и абрикоса в последующих тестах. Для двухмерного протокола повторите процедуру застревания до внепространственного сдвига.

Вместо того, чтобы переключаться на текстуру и запах на этом этапе, переключите соответствующее измерение так, чтобы свет был релевантным, а запах не имел значения. Настройте новый внепространственный сдвиг так, чтобы свет теперь был красным и зеленым, а зеленый свет теперь действовал как правильная реакция. Запах теперь не имеет значения.

Проверьте зеленый свет в сочетании с обоими запахами на последующих этапах. Для обратного использования используйте те же запахи, но переключите их так, чтобы красный свет был правильной реакцией. Соедините красный свет с обоими запахами на последующих этапах.

После того, как мышь завершит сеанс, протрите настройку 70% этанолом, чтобы подготовить ее к следующей мыши. Всегда выполняйте тесты в одном и том же порядке, но меняйте стимулы в различных тестах так, чтобы каждый из выбранных стимулов был одинаково представлен в исследовании. Кроме того, убедитесь, что вы в равной степени уравновешиваете перцептивные измерения, используемые внутри и между каждой экспериментальной группой.

Визуальное, тактильное и обонятельное различение в этом новом аппарате потребовало аналогичного количества времени и аналогичного количества попыток, чтобы достичь критерия, что позволяет предположить, что животные способны выполнять простые различения независимо от представленного размера. При использовании протокола stuck-in-set, анализ производительности мышей показал, что эффект дискриминации у мышей требовал больше попыток и больше времени для решения стадии внепространственного сдвига по сравнению с составной дискриминацией, внутрипространственным сдвигом, внутрипространственным сдвигом 2 и стадиями инверсии внепространственного сдвига. Это было справедливо и для двумерного протокола.

После того, как этот эксперимент будет освоен, его можно провести за 10-12 дней, включая всю подготовку и тренировку.