Новые вариации для Strategy Set сдвига в Крыса

Set-смещение, форма поведенческой гибкости, требует сосредоточения внимания переход от одного измерения стимула к другому. Мы расширили установленный грызун комплект сдвига задачу ^1, требуя внимания на различные стимулы в зависимости от контекста. Задача была в сочетании со специфическими поражениями для выявления нейрон подтипы, лежащие в основе успешного перехода.

Гибкость поведения имеет решающее значение для выживания в этом меняющемся мире. Одной из поведенческих парадигм, проверяющих эту способность, является задание на сдвиг множеств, которое используется как для приматов, так и для грызунов. Эта задача требует переключения внимания с одного измерения стимула на другое для изменения поведенческой стратегии.

В типичном варианте задачи по перекладыванию набора крыс животные должны обращать внимание на ранее нерелевантное измерение стимула. Однако в реальной жизненной ситуации мы часто меняем свою стратегию действий, обращая внимание не только на ранее нерелевантный стимул, но и на другие стимулы, такие как совершенно новый и исторически значимый сигнал. В этой статье мы представляем новый вариант задачи на перекладывание наборов крыс.

Нам нужны три разных условия для заданного сдвига. Во всех трех условиях требуется одно и то же изменение поведенческой стратегии, которое включает в себя две фазы: стратегию первоначальной реакции и последующее переключение на стратегию визуального сигнала. Во время стратегии реагирования вознаграждение выдается при нажатии на правильный рычаг.

Рычаг остается неизменным на протяжении всей этой фазы. Далее, изменение стратегии визуальной подсказки происходит при применении нового правила для получения награды, так как животные должны выбрать рычаг, на котором подсвечивается визуальная подсказка. В первом условии свет не подается в первоначальной реакции, и животные должны реагировать на новый световой сигнал.

Во втором условии световой сигнал указывает на правильную сторону в первоначальной стратегии реагирования, но этот сигнал не обязательно используется для принятия решения. В этом случае животные реагируют на исторически значимый сигнал. В третьем условии визуальная подсказка случайным образом появляется над любым рычагом, независимо от того, верна она или нет, поэтому ее приходится игнорировать.

В этом случае животные должны обращать внимание на ранее нерелевантный сигнал в следующей стратегии визуальных сигналов. По прибытии животных группы из двух или трех крыс размещаются вместе. Через неделю каждого из них пересаживают в отдельные клетки и ограничивают в еде.

За пять дней до экспериментов их бережно обрабатывают ежедневно в течение пяти минут. Каждая оперантная камера состоит из домашнего света, генератора чистого тона, двух идентичных визуальных индикаторов, двух рычагов и подноса с едой. В первый день экспериментов животных помещают в оперантную камеру на 20 минут привыкания.

После того, как животные были распределены по определенной камере, все поведенческие задачи выполняются там. После привыкания по возвращении в домашнюю клетку дают 10-15 гранул, что позволяет животным привыкнуть к награде. На следующий день начинается обучение журналу.

Здесь каждому животному дается в общей сложности 20 гранул со скоростью одна гранула в минуту. Следующий этап – непрерывный график подкрепления. Здесь животные могут получить одну дробину, нажав на рычаг один раз.

Это продолжается до тех пор, пока они не получат 60 наград или не пройдут 40 минут в каждой сессии. Когда животные завершили сеанс в течение как минимум двух дней подряд, они переходят к следующей фазе. Здесь животные тренируются на испытании рычажного пресса.

Судебное разбирательство начинается с трехсекундного сигнала. Через две секунды после того, как звуковой сигнал прекращается, появляется либо левый, либо правый рычаг. Животные должны нажать на рычаг в течение десяти секунд, чтобы получить награду.

Они выполняют 80 попыток за сеанс с межпробным интервалом 20-30 секунд. Когда они допускают менее десяти пропусков из 80 попыток, они переходят к последней тренировке. Тест на боковое смещение определяет предпочтения животного в отношении того или иного рычага.

Успешное испытание происходит, когда на каждом из левого и правого рычагов происходит не менее двух нажатий на рычаги. Во-первых, животным нужно выбрать один рычаг для получения награды. Эта выбранная сторона учитывается.

В следующей попытке они должны выбрать сторону, противоположную их первому выбору, чтобы получить награду. Если они реагируют на одну и ту же сторону, награда не дается, и испытание продолжается до тех пор, пока животные не надавят на другую сторону. Этот тест состоит из семи испытаний и позволяет нам определить побочные предпочтения каждого животного.

С этого момента начинается сессия тестирования. Ежедневный сеанс состоит из 80 попыток. На этом сеансе животные должны реагировать на одну сторону рычагов, которая противоположна их предпочтениям.

Аналогично выполняемой пробной тренировке по рычажному жиму, через две секунды после подачи тона представляются два рычага, и животным разрешается сделать выбор. Если это верно, они получают вознаграждение. Если они отвечают другой стороне, судебное разбирательство считается неправильным испытанием и вознаграждение не присуждается.

Если животные не реагируют в течение десяти секунд, испытание считается упущением. Это первоначальное изучение стратегии реагирования продолжается в течение четырех дней. На этом этапе существуют три различных условия, которые различаются в том, как представляется визуальный сигнал.

В первом условии световой сигнал не подается. Во втором условии световой сигнал подсвечивается с правильной стороны, но животным не обязательно использовать этот сигнал, потому что они изучают эту стратегию, основываясь на расположении рычага. В третьем условии световой сигнал случайным образом представлен либо слева, либо справа, что является несущественным световым сигналом.

После того, как животные научились стратегии реагирования, основанной на расположении рычага, поведенческое правило меняется на стратегию визуальных подсказок. В первом условии животные должны реагировать на совершенно новый стимул. Во втором условии они должны обратить внимание на ранее релевантный сигнал.

В третьем условии животные должны реагировать на предыдущий сигнал, не относящийся к делу. Важно отметить, что все условия требуют одинакового изменения поведенческой стратегии. В этом визуальном обучении по подсказкам подробно анализируется количество и тип ошибок.

Во-первых, если взять все испытания, в которых световой сигнал загорается на противоположной стороне ранее правильного рычага, то если животные реагируют на ранее правильный рычаг, то эта ошибка классифицируется как персеверативная или регрессивная ошибка. Чтобы разделить эти ошибки, количество ошибок в окне перемещения из десяти попыток подсчитывается путем продвижения окна по одной попытке за раз. Персеверативные ошибки оцениваются до тех пор, пока животные не совершат менее восьми ошибок из десяти пробных окон.

После этого последующие ошибки рассматриваются как регрессивные ошибки. В отличие от этого, никогда не подкрепленные ошибки засчитываются, когда животные реагируют на ранее неправильный рычаг, в котором не было светового сигнала. Используя эти новые вариации в поведенческом экспериментальном дизайне, наше недавнее исследование сравнило интактных крыс с крысами с селективным поражением стриарных холинергических интернейронов.

Пораженные животные были неповрежденными при приобретении стратегии первоначального реагирования. Кроме того, они не показали значительного снижения процента правильных ответов при трех состояниях и при любом лечении после сет-сдвига. Однако тщательный анализ типов ошибок выявил различия.

Когда холинергические интернейроны вентрального стриатума были удалены, животные демонстрировали больше персеверативных ошибок, когда им приходилось переключать свое внимание на новый стимул. С другой стороны, животные с потерей холинергических интернейронов дорсального медиального стриатума были более настойчивы в отношении старой стратегии, когда им приходилось обращать внимание на ранее нерелевантный стимул. Кроме того, наблюдалось это состояние и связанное с ним ухудшение в виде уменьшения количества никогда не подкрепленных ошибок.

Напротив, ни одно из поражений не повлияло на поведенческий сдвиг, при котором световой сигнал оставался актуальным. Эти результаты указывают на то, что вентральная холинергическая система, по-видимому, необходима, когда требуется внимание к новому стимулу, в то время как дорсальная медиальная холинергическая система может быть важна, когда требуется внимание к ранее нерелевантному сигналу. Здесь мы представили новую вариацию задания на сдвиг множества для проверки поведенческой гибкости у крысы.

Мы считаем, что применение этих новых парадигм позволяет глубже понять нейронный механизм, лежащий в основе гибкого управления действиями при изменении поведенческих правил.