मल्टी संज्ञानात्मक कार्य परीक्षण और कृन्तकों में neuronal क्रियाएँ रिकॉर्डिंग के लिए एक पूरी तरह से स्वचालित है और बहुत बहुमुखी प्रणाली

Summary

इस रिपोर्ट में, हम एक साथ बहु - संज्ञानात्मक व्यवहार परीक्षण और कृन्तकों के लिए neuronal गतिविधियों की रिकॉर्डिंग की एक पूरी तरह से स्वचालित है और बहुत बहुमुखी प्रणाली में सक्षम वर्तमान.

Abstract

हम स्फूर्त व्यवहार परीक्षण और neuronal गतिविधि रिकॉर्डिंग है जिसके द्वारा कई संज्ञानात्मक मस्तिष्क के कार्य एक एकल कार्य अनुक्रम में जांच की जा सकता है के लिए एक पूरी तरह से स्वचालित प्रणाली को विकसित किया है. इस प्रणाली की अनूठी विशेषता एक कस्टम, acoustically पारदर्शी कक्ष है कि श्रवण सबसे व्यावसायिक रूप से उपलब्ध कक्षों में क्यू पर नियंत्रण के साथ जुड़े मुद्दों के कई समाप्त है. कितनी आसानी जो साथ स्फूर्त उपकरणों या जोड़ा जा सकता है की जगह यह प्रणाली काफी बहुमुखी बनाता है, श्रवण, दृश्य, और घ्राण व्यवहार कार्यों की एक किस्म के कार्यान्वयन के लिए अनुमति देता है. प्रणाली के स्वचालन की अनुमति देता है ठीक अस्थायी (10 ms) नियंत्रण और एक पहले से डिज़ाइन व्यवहार अनुक्रम में प्रत्येक घटना के समय मुद्रांकन सटीक है. जब एक मल्टी चैनल इलेक्ट्रोफिजियोलॉजी रिकॉर्डिंग प्रणाली, कई संज्ञानात्मक मस्तिष्क कार्यों प्रेरणा के रूप में, ध्यान, निर्णय लेने, धैर्य, और पुरस्कार के साथ संयुक्त, क्रमिक रूप से या स्वतंत्र रूप से जांच की जा सकती है.

Protocol

सिस्टम सारांश

व्यवस्था के लिए तीन मुख्य घटक शामिल हैं:, (2) एक बहु चैनल electrophysiological रिकॉर्डिंग प्रणाली (Neuralynx, Bozeman, मीट्रिक टन), (1) एक डबल दीवारों ध्वनि सबूत कमरे (औद्योगिक ध्वनिक कंपनी, ब्रोंक्स, न्यूयॉर्क) और (3) पूरी तरह से स्वचालित, अनुकूलित मेड एसोसिएट्स इंक (सेंट Albans, VT) से व्यवहार परीक्षण प्रणाली.

जैसा कि चित्र 1 ए में दिखाया गया है, स्फूर्त कक्ष ध्वनि सबूत कमरे के अंदर स्थित है. Electrophysiological रिकॉर्डिंग प्रणाली (Figure1A एक) headstage से केबल को जोड़ने के लिए एक मॉडल SL-36, - Dragonfly अनुसंधान और विकास इंक,, Ridgeley, पश्चिम वर्जीनिया, कम्यूटेटर और पशु व्यवहार की निगरानी और रिकॉर्डिंग के लिए एक वीडियो कैमरा के ऊपर बढ़ रहे हैं चालू कक्ष (Figure1A ख).

कस्टम डिजाइन operant चैंबर

कस्टम डिजाइन, acoustically पारदर्शी operanटी कक्ष (Figure1A घ) तीन acoustically पारदर्शी दीवारों और एक पैनल मॉड्यूलर ऑपरेशन (चित्रा 1 बी) के होते हैं. तीन वक्ताओं (केज Tweeter, ENV_224BM की, मेड एसोसिएट्स के) के बीच के शीर्ष पर घुड़सवार और दो साइड पैनल हैं उत्सर्जन श्रवण संकेत के लिए उपयोग किया जाता है. श्रवण संकेत एक calibrated, प्रोग्राम ऑडियो जनरेटर (ANL-926) के द्वारा उत्पन्न कर रहे हैं. एक प्रोत्साहन (ENV_221M) प्रकाश और दो ट्रिपल - उत्तेजना एलईडी प्रदर्शित करता है (ENV_222M) मध्यम और साइड पैनल पर स्थित हैं, क्रमशः. ये उत्तेजना रोशनी श्रवण दृश्य बहु संवेदी व्यवहार परीक्षण के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है. तीन रंग एलईडी रोशनी (ENV_114M) के साथ एक नाक प्रहार युक्ति मध्यम पैनल के नीचे रखा जाता है. एक अवरक्त नाक प्रहार इकाई के भीतर स्थापित डिटेक्टर नाक poking और अवधि पकड़े संकेत के लिए प्रयोग किया जाता है. एलईडी रोशनी नाक प्रहार इकाई के भीतर नाक पकड़ छेद के अंदर प्रशिक्षण के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है. एक चल प्रतिक्रिया लीवर (ENV_112CM) के स्फूर्त पैनल के प्रत्येक पक्ष पर मुहिम शुरू की है. mobilitइन levers y levers, जो प्रभावी रूप से दोनों प्रारंभिक कार्य प्रशिक्षण और मस्तिष्क (देखें नीचे) के कई महत्वपूर्ण संज्ञानात्मक कार्यों के अध्ययन के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है की उपस्थिति का लचीला नियंत्रण की अनुमति देता है. अवरक्त बीम स्रोतों और डिटेक्टरों (EVN_253SD) के चार चैनल आईआर नियंत्रक (ENV_253) के द्वारा नियंत्रित चार जोड़े कक्ष के नीचे दोनों जानवर की स्थिति से संकेत मिलता है और एक जानवर की स्थिति के आधार पर अन्य उपकरणों को नियंत्रित करने के लिए रखा जाता है (चित्रा 1 ए ई). दो गोली जाती हर एक में निर्मित अवरक्त संतरी (ENV_203M 45IR) गोली पात्र (चित्र 1 ए - ग) में पुरस्कार वितरण के लिए उपयोग किया जाता है. अवरक्त संतरी गोली निकालने की मशीन की विफलता की निगरानी और चेतावनी संकेत उपलब्ध कराने के लिए प्रयोग किया जाता है.

सिस्टम कॉन्फ़िगरेशन

प्रणाली कनेक्शन और हार्डवेयर घटकों का सिंहावलोकन चित्रा 2 में सचित्र है. कार्यात्मक, वहाँ दो समानांतर, इंटरैक्टिवउप प्रणालियों: व्यवहार प्रशिक्षण और electrophysiological रिकॉर्डिंग के लिए अन्य के लिए. दो उप प्रणालियों चतुर्थ मेड - पीसी सॉफ्टवेयर मंच (SOF-735) के माध्यम से सिंक्रनाइज़ कर रहे हैं. कंप्यूटर व्यवहार उपकरणों और तंत्रिका रिकॉर्डिंग प्रणाली टीटीएल दालों (चित्रा 2 में लाल तीर द्वारा संकेत संकेत प्रवाह) के लिए आदेश भेजता है, और पशु प्रतिक्रियाओं और तंत्रिका गतिविधियों (संकेत हरे और नीले तीर द्वारा संकेत प्रवाह, क्रमशः द्वारा उत्पन्न संकेतों को प्राप्त है, चित्रा 2). इन समानांतर, इंटरैक्टिव सिस्टम सिंक्रनाइज़ व्यवहार / neuronal डेटा की रिकॉर्डिंग सक्षम और जानवर तंत्रिका गतिविधि, या इसके विपरीत के आधार पर व्यवहार में हेरफेर के लिए अनुमति देते हैं.

प्रशिक्षण प्रणाली उप व्यवहार एक SmartCtrl कनेक्शन पैनल (एसजी-716B) दो तरह से संचार पैनल के रूप में कार्य करता है: यानी नियंत्रण संकेतों को भेजने कंप्यूटर (चित्रा 2 में लाल तीर) से व्यवहार उपकरणों (लाल बॉक्स में सूचीबद्ध), और transmit पशु प्रतिक्रिया (चित्रा 2 में हरा तीर) संकेत वापस कंप्यूटर के लिए. चार चैनल आईआर नियंत्रक (ENV_253) के outputs भी संबंध पैनल में कराई हैं. एक अंतरफलक कार्ड (SmartCtrl इंटरफेस कार्ड, डीआईजी-716B) और एक व्याख्या करना कार्ड (डीआईजी-700F) कनेक्शन एक PCI कार्ड के लिए पैनल (डीआईजी-704PCI) के कंप्यूटर में स्थापित संकेतों से संवाद. श्रवण संकेत प्रोत्साहन जेनरेटर (ANL-926), जो भी मेड - पीसी और समझाना कार्ड के माध्यम से चतुर्थ सॉफ्टवेयर (डीआईजी-700F) के द्वारा नियंत्रित किया जाता है के द्वारा उत्पन्न कर रहे हैं. चित्रा 2 में सचित्र, सभी इंटरफेस कार्ड एक tabletop इंटरफ़ेस मंत्रिमंडल (एसजी-6080D) में होस्ट कर रहे हैं. इस मंत्रिपरिषद ने सभी व्यवहार उपकरणों के लिए शक्तियों की आपूर्ति है.

Electrophysiological रिकॉर्डिंग उप प्रणाली पशु प्रतिक्रिया कंप्यूटर से प्राप्त संकेतों को तुरंत SuperPort टीटीएल (डीआईजी 726) कार्ड और चीता डिजिटल इंटरफेस (एन बॉक्स के माध्यम से कर रहे हैं तंत्रिका रिकॉर्डिंग प्रणाली के लिए भेजाeuralynx, Bozeman, एमटी) (चित्रा 2). इन व्यवहार की घटनाओं के समय टिकट लगा रहे हैं और तंत्रिका गतिविधियों के साथ एक साथ दर्ज की गई. तंत्रिका spikes के पाया Neuralynx रिकॉर्डिंग प्रणाली से ऑनलाइन से छेड़छाड़ या जानवर व्यवहार हस्तक्षेप के लिए व्यवहार उप प्रणाली नियंत्रण के लिए इनपुट संकेत के रूप में इस्तेमाल किया जा सकता है. इसके विपरीत, पशु प्रतिक्रिया संकेत जोड़ तोड़ या हस्तक्षेप neuronal जब बिजली या optogenetic उत्तेजना तकनीक के साथ संयुक्त गतिविधियों के लिए चलाता है के रूप में इस्तेमाल किया जा सकता है. इन तरीकों neuronal गतिविधियों और व्यवहार के बीच causalities elucidating के लिए मूल्यवान हो जाएगा.

प्रोग्रामिंग और व्यवहार नियंत्रण कार्यक्रम के डाटा प्रोसेसिंग में ट्रांस चतुर्थ सॉफ्टवेयर (थॉमस ए Tatham और मेड एसोसिएट्स) के साथ लिखा जाता है और पास्कल संकलक के साथ संकलित. प्रत्येक प्रशिक्षण कदम के स्वचालन में ट्रांस चतुर्थ मेड - पीसी चतुर्थ सॉफ्टवेयर प्रोग्राम लोड करके एहसास है. प्रशिक्षण मापदंडों भी प्रशिक्षकों w द्वारा ऑनलाइन समायोजित किया जा सकता हैhile चतुर्थ मेड - पीसी सॉफ्टवेयर चल रहा है. ट्रांस चतुर्थ कोड दोनों सिस्टम सेटअप और व्यवहार कार्य के लिए विशिष्ट होने की जरूरत है. मानक प्रशिक्षण कार्यक्रम, तथापि रहे हैं, मेड एसोसिएट्स से स्वतंत्र रूप से उपलब्ध है और व्यक्ति प्रयोगशाला की विशिष्ट जरूरतों को पूरा संशोधित कर सकते हैं. हमारे setups में प्रयुक्त प्रशिक्षण कार्यक्रमों को भी अनुरोध पर आसानी से उपलब्ध हैं.

व्यवहार डेटा चतुर्थ मेड - पीसी सॉफ्टवेयर द्वारा स्वचालित रूप से बच रहे हैं. Microsoft Excel फ़ाइलों में सहेजे गए डेटा को Excel के कार्यक्रम मेड - पीसी (MPC2XL, थॉमस ए Tatham के और मेड एसोसिएट्स) का उपयोग करके अनुवाद किया जा सकता है. अनुवाद Excel फ़ाइलों तो और आयात किया जा सकता है MATLAB वातावरण (MathWorks, Natick, MA) में विश्लेषण किया. व्यवहार घटना चीता (चीता 5 Neuralynx, Bozeman, एमटी) सॉफ्टवेयर के साथ दर्ज की गई timestamps के साथ साथ तंत्रिका डेटा विश्लेषण के लिए MATLAB में भी आयात किया जा सकता है.

प्रशिक्षण

इस प्रणाली के संचालन का वर्णन करने के लिए, हम एक यहाँ वर्णनदो वैकल्पिक विकल्प पिच भेदभाव कार्य, एक चूहे की आवृत्ति भेदभाव सीमा की जांच करने के लिए डिज़ाइन. कार्य का एक योजनाबद्ध चित्रण चित्रा 3 में दिखाया गया है.

1. पूर्व प्रशिक्षण

1. भोले वयस्क पुरुष, Sprague-Dawley चूहों, उम्र ~ 60 दिन के साथ शुरू करो.
2. प्रशिक्षण से पहले, भोजन का सेवन को सीमित जब तक पशु वजन ~ आधारभूत विज्ञापन libidum वजन का 90% है.

2. केज दशानुकूलन

1. पारिस्थितिक अनुकूलन के लिए कक्ष तैयार है, levers वापस लेना और एक रबर डाट (60 सीसी सिरिंज सवार से) नाक प्रहार युक्ति को सक्रिय करने से पशुओं को रोकने के साथ नाक प्रहार छेद ब्लॉक.
2. जगह ~ प्रत्येक गोली गोदाम (भोजन कप) में 20 पूरी तरह से पोषण छर्रों (45 मिलीग्राम, उत्पाद F0021 # BioServ, Frenchtown, न्यू जर्सी).
3. पारिस्थितिक अनुकूलन के लिए कक्ष में एक भोले पशु रखें. चूहा जल्द ही खाद्य कप का पता लगाने और छर्रों खाने शुरू कर देंगे.
4. सेना छर्रों प्रत्येक खाना कप में बेतरतीब ढंग से वितरण कक्ष के दोनों पक्षों के लिए कदम चूहा. एक 30 मिनट के सत्र आमतौर पर संघ खाद्य - कप की स्थापना के लिए पर्याप्त है. 300 छर्रों, जो ~ आधारभूत का 90% की एक निरंतर स्तर में उनके शरीर के वजन को बनाए रखने के लिए पर्याप्त हैं - एक 30 मिनट के सत्र में, चूहे आमतौर पर 200 प्राप्त है.

3. लीवर - धक्का प्रशिक्षण

1. एक नए सत्र में, कक्ष में दोनों levers का विस्तार और खाद्य कप खाली छोड़ दें.
2. अगले कक्ष में एक आदत चूहा जगह है. जब जानवर एक लीवर के आसपास के क्षेत्र में प्रवेश करती है, एक गोली मैन्युअल बांटना चतुर्थ मेड पीसी सॉफ्टवेयर के माध्यम से. इसके अलावा पुरस्कार प्रदान जब चूहा लीवर में सूँघने, स्पर्श, या चढ़ाई के रूप में ब्याज, से पता चलता है. एक आकस्मिक लीवर धक्का भी एक इनाम autom ट्रिगर चाहिएatically कार्यक्रम के द्वारा.
3. धक्का लीवर को प्रोत्साहित करने और दोनों levers का अन्वेषण बल जानवर प्रत्येक लीवर लगातार समय की एक सीमित संख्या पुश करने के लिए अनुमति देते हैं. जब सीमा तक पहुँच जाता है, लीवर वापस लेना. जब दोनों levers मुकर गया है, उन्हें विस्तार करने के लिए प्रक्रिया को दोहराने.
4. धीरे धीरे जब तक लीवर पलटा सीमा हर बार यह धक्का दिया है कम. एक करने के लिए दो 30 मिनट के सत्र आमतौर पर पर्याप्त लीवर धक्का - खाद्य इनाम संघ के स्थापना के लिए कर रहे हैं.

4. नाक प्रहार प्रशिक्षण

1. एक नए सत्र में, levers वापस लेना, और नाक प्रहार से रबर डाट हटाने. नाक नाक प्रहार डिवाइस की खोज में चूहे के हित को प्रोत्साहित प्रहार अंदर कई छर्रों रखें.
2. कक्ष में जानवर को reintroduce. बेतरतीब ढंग से दो levers जब चूहा खाना छर्रों के लिए छेद नाक प्रहार sniffs बढ़ाएँ.
3. देखकर विस्तारित लीवर, चूहा दृष्टिकोण और लीवर पुश करने के लिए एक खाद्य pel प्राप्त करेंगेचलो. के बाद लीवर दबाया और इनाम तिरस्कृत है, लीवर वापस लेना करने के लिए चूहे को प्रोत्साहित करने के लिए नाक प्रहार डिवाइस का पता लगाने के लिए. यह आमतौर पर 20 से 30 मिनट लगते कार्य अनुक्रम जानने के नाक - प्रहार → लीवर विस्तार → लीवर धक्का पुरस्कार →.

5. क्यू प्रशिक्षण

1. एक नए सत्र में, एक छोटी देरी (100 से 250 एमएस) के साथ एक नाक प्रहार घटना के बाद श्रवण संकेत खेलते हैं. हर श्रवण क्यू प्रस्तुति के बाद दोनों को छोड़ दिया और सही शीघ्र ही levers (100 एमएस) बढ़ाएँ.
2. चूहा इनाम केवल जब यह लीवर कि श्रवण क्यू ने संकेत दिया है धक्का. पशु धीरे - धीरे एक लीवर के साथ एक विशिष्ट श्रवण क्यू के सहयोगी सीखना होगा. जानवर है तो अनुक्रम के साथ एक नए परीक्षण शुरू करने के लिए स्वतंत्र: नाक - प्रहार → क्यू → लीवर धक्का → / इनाम कोई इनाम (चित्रा 3). की वजह से प्रारंभिक शिक्षा सत्र में उच्च झूठी दर, अनुपूरक के लिएआयुध डिपो प्रत्येक प्रशिक्षण सत्र के बाद शरीर के वजन को बनाए रखने के लिए दी जानी चाहिए.
3. अगले कई सत्र में 30 मिनट, चूहा अभ्यास नव सीखा कार्य के एक लगातार प्रदर्शन के स्तर तक पहुँच जाता है (एक ठेठ सीखने की अवस्था के लिए चित्रा 3A देखें). एक बार काम में महारत हासिल है, एक चूहे के बारे में 200 प्राप्त कर सकते हैं - प्रत्येक 30 मिनट के सत्र में 300 छर्रों, जो अपने शरीर के वजन को बनाए रखने के लिए पर्याप्त हैं.

6. प्रतिनिधि परिणाम

ऊपर प्रोटोकॉल के बाद, हम प्रशिक्षित चूहों शुद्ध स्वर नाड़ी की दो अलग अलग पैटर्न पहचान करने के लिए छह स्वर pips की या तो एक ही आवृत्ति (एफ, एफ, एफ, एफ, एफ, एफ) या अलग (आवृत्तियों एफ, एफ ΔF साथ मिलकर गाड़ियों , एफ, एफ ΔF, एफ, एफ ΔF) ^1-5. प्रत्येक स्वर रंज की अवधि में 200 एमएस है और स्वर रंज अंतराल 400 एमएस है. वर्तमान अध्ययन में, एफ kHz 10 स्थापित किया गया था और ΔF 1 से एफ (चित्रा 3, ऊपर) का 50% से लेकर. विशेषकर, ΔF में स्थापित किया गया थाप्रशिक्षण सत्र के दौरान अपेक्षाकृत बड़े मूल्य: 5 kHz, 4 kHz, 3 kHz, 2 kHz, 1 kHz, प्रशिक्षण की सुविधा के लिए. अलग ΔF मूल्य के साथ प्रत्येक शुद्ध स्वर पल्स ट्रेन बेतरतीब ढंग से एक भी सत्र में पेश किया गया.

दो वैकल्पिक विकल्प पिच भेदभाव कार्य चित्रा 3 में सचित्र है. चूहों के नाक के छेद (चित्रा 1 बी और चित्रा 3, नीचे) के लिए एक परीक्षण शुरू में उनकी नाक प्रहार करने के लिए प्रशिक्षित किया गया. नाक प्रहार श्रवण संकेत के प्रसारण से चलाता है. संकेत की मान्यता पर, चूहों कक्ष का सही पक्ष को चलाने के लिए, लीवर दृष्टिकोण, लीवर के लिए प्रतीक्षा कक्ष में विस्तार, और फिर एक निश्चित समय (खिड़की लीवर सक्रिय समय के भीतर लीवर धक्का की जरूरत है, 1 से 2 ) सेकंड के लिए एक इनाम प्राप्त (चित्रा 3). हिट दर हिट प्रत्येक व्यक्ति ΔF मूल्य के लिए कुल परीक्षणों की संख्या से विभाजित परीक्षण की संख्या के रूप में प्रत्येक ΔF मूल्य के लिए गणना की गई है. 75% की एक कसौटीहिट की दर से संकेत मिलता है कि चूहे काम सीखा था इस्तेमाल किया गया था. एक चूहे के एक ठेठ सीखने की अवस्था चित्रा -4 ए में प्रस्तुत किया है. प्रत्येक रंग की लाइन अलग ΔF (ΔF0 लगातार पल्स ट्रेन का प्रतिनिधित्व करता है) के साथ प्रत्येक पल्स ट्रेन के लिए सीखने की प्रगति को दर्शाया गया है. औसत पर, यह प्रशिक्षण के बारे में सात सत्र (श्रवण क्यू प्रस्तुति, चरण 5 क्यू प्रशिक्षण के पहले सत्र से शुरू) का 75% हिट दर कसौटी तक पहुँचने लिया.

इस प्रणाली को भी प्रयोगकर्ताओं द्वारा डिजाइन कार्य प्रदर्शन में पशुओं के व्यवहार की मात्रात्मक लक्षण वर्णन अनुमति देता है. तीन माप है कि व्यापक रूप से पशुओं के व्यवहार के अध्ययन में उपयोग किया जाता है 4 चित्र में दिखाया जाता है बी डी प्रतिक्रिया समय, मुख्य रूप से काम करने के लिए एक जानवर सावधानी को दर्शाती है, श्रवण क्यू और लीवर धक्का की शुरुआत के बीच समय का बीतना के रूप में मापा गया था. अंतराल अंतर परीक्षण, प्रतिबद्ध कैसे एक जानवर को दर्शाती है काम करने के लिए किया गया था जिसमें पशु प्रत्येक परीक्षण शुरूऔर झूठा परीक्षण में दंडित किया गया समय बाहर से नहीं, चित्रा 4C में प्लॉट किए जाते गया था. एक सत्र के भीतर प्रदर्शन का बदलाव अस्थायी है, एक जानवर के समग्र प्रदर्शन की गतिशील पैटर्न का प्रतिनिधित्व करने और सुधार / अनुकूलन है कि एक ही सत्र के भीतर हो सकता है को दर्शाती है, चित्र 4D में प्लॉट किए जाते. प्रत्येक सत्र जल्दी, मध्यम और देर चरण (अवस्था प्रति 10 मिनट) में विभाजित किया गया था. इस माप प्रत्येक चरण में पुरस्कार की संचित संख्या में इस्तेमाल किया गया.

कई संज्ञानात्मक व्यवहार (चित्रा 5A और चर्चा देखना) के तंत्रिका आधार भी एक कार्य प्रदर्शन पशुओं के तंत्रिका गतिविधियों रिकॉर्डिंग से इस प्रणाली के साथ संबोधित किया जा सकता है. तंत्रिका गतिविधि के उदाहरण नाभिक बैसालिस (नो बॉल) और एक चूहा मस्तिष्क के उदर tegmental क्षेत्र (VTA) में एक साथ दर्ज चित्रा 5B और सी में दिखाया जाता है न्यूरॉन्स की firings समय की मुहर लगी परीक्षण (जैसे की प्रत्येक घटना से संबंधित हैं. के रूप में नाक प्रहारलीवर धक्का, श्रवण क्यू प्रस्तुति और मान्यता, और वास्तविक इनाम प्राप्त) और इन व्यवहार कार्य की घटनाओं के संबंध में विश्लेषण. संयुक्त इस प्रणाली के साथ व्यवहार और तंत्रिका गतिविधि रिकॉर्डिंग का परिणाम संज्ञानात्मक व्यवहार की एक किस्म के तंत्रिका आधार elucidating में उपयोगी होगा.

चित्रा 1 प्रणाली के मुख्य घटक (ए) और श्रवण कस्टम स्फूर्त (बी) ए. स्फूर्त कक्ष कक्ष के एक योजनाबद्ध ड्राइंग एक डबल दीवारों ध्वनि सबूत कमरे में स्थित है. Anechoic फोम wedges, ध्वनि बिखरने और नीचे को झुकाव को समाप्त करने के लिए कमरे की दीवारों भर में बढ़ रहे हैं एक: neuronal गतिविधि रिकॉर्डिंग प्रणाली के तारों के मार्ग के लिए कम्यूटेटर, ख: पशुओं के व्यवहार की निगरानी और रिकॉर्डिंग के लिए वीडियो कैमरा, गोली dispensers, घ: स्फूर्त कक्ष ई.इन्फ्रारेड रिसीवर. बी स्फूर्त कक्ष तीन और ध्वनिक पारदर्शी दीवारों और एक मॉड्यूलर आपरेशन पैनल शामिल हैं. विस्तृत विवरण के लिए पाठ देखें.

चित्रा 2]. प्रणाली के योजनाबद्ध सिंहावलोकन. व्यवहार प्रशिक्षण और तंत्रिका गतिविधि रिकॉर्डिंग प्रणाली: प्रणाली दो उप प्रणालियों के होते हैं. दो उप सहभागी के टीटीएल दालों (विवरण के लिए सिस्टम विन्यास देखें) के माध्यम से एक दूसरे के साथ संवाद. लाल तीर आदेश और / या व्यवहार कंप्यूटर से बाहर भेजा घटनाओं का प्रतिनिधित्व करते हैं; हरी तीर पशु प्रतिक्रिया कंप्यूटर को वापस खिलाने के संकेत निरूपित, और नीले तीर तंत्रिका कील घटनाओं का संकेत आदानों का पता चला Neuralynx रिकॉर्डिंग प्रणाली के साथ ऑनलाइन का प्रतिनिधित्व करता है.

चित्रा 3 दो वैकल्पिक Ch.oice आवृत्ति भेदभाव टास्क टॉप, ब्लॉक आरेख बुनियादी कार्य अनुक्रम दिखा. नीचे, मुख्य व्यवहार कार्रवाई की योजनाबद्ध चित्रण. ग्रीन तीर कार्य के अनुक्रमिक प्रवाह के संकेत मिलता है.

चित्रा 4 दो वैकल्पिक विकल्प आवृत्ति भेदभाव कार्य के प्रतिनिधि परिणाम ए घटता सीखना: प्रत्येक रंग लाइन प्रत्येक आवृत्ति परिवर्तन (ΔFs) भेदभाव पर एक चूहे की सीखने की प्रगति का प्रतिनिधित्व करता है. अंधेरे लाइन आवृत्ति के रूपांतरों के लिए सीखने की अवस्था का औसत प्रतिक्रिया समय बी वितरण का प्रतिनिधित्व करता है. क्यू के लीवर धक्का करने के लिए शुरुआत से गोद समय के रूप में मापा. सी. अंतर परीक्षण अंतराल के वितरण डी. एक मापा सत्र के भीतर प्रदर्शन के लौकिक गतिशीलता संचित सत्र के प्रारंभिक, मध्य, और देर चरण में प्राप्त पुरस्कार के साथ. एकबी में डेटा हूँ - डी जब चूहा प्रदर्शन 75% हिट दर पर था अंतिम चरण में प्राप्त किया गया था.

चित्रा 5 कि प्रणाली का उपयोग कर जांच की जा सकता है ए संज्ञानात्मक व्यवहार संज्ञानात्मक व्यवहार और मस्तिष्क के कार्य का उदाहरण है. शीर्ष कैप्शन एक परीक्षण के एक दृश्य में प्रत्येक कार्य का वर्णन. नीचे कैप्शन संज्ञानात्मक व्यवहार का अध्ययन किया जा सकता है संकेत मिलता है. ध्यान दें कि सभी चित्रों में दोनों levers के अलावा घ में जहां लीवर कक्ष में विस्तार के प्रसंस्करण में है निकाले गए थे बी एक एनबी में दर्ज एक चूहे के न्यूरॉन के पैटर्न फायरिंग दो विकल्प श्रवण कार्य प्रदर्शन. रेखापुंज छवि साजिश प्रत्येक परीक्षण के पार गोलीबारी की. प्रत्येक रंग आयत सेल की फायरिंग का प्रतिनिधित्व करता है और फायरिंग दर रंग. नीचे, पेरी भी द्वारा कोडित हैफायरिंग दर के हिस्टोग्राम. कार्रवाई से पहले फायरिंग की इमारत नोट: कार्रवाई के बाद और फायरिंग की क्रमिक फैलाव (शून्य microseconds है, लाल बिंदीदार खड़ी रेखा से संकेत के समय पर लीवर धकेलने) सी. के VTA में दर्ज की गई एक न्यूरॉन के पैटर्न निशानेबाजी. दो विकल्प श्रवण कार्य प्रदर्शन शीर्ष चूहा., रेखापुंज छवि भूखंड प्रत्येक परीक्षण के पार एक एकल VTA न्यूरॉन की गोलीबारी की. प्रत्येक रंग आयत VTA न्यूरॉन की गोलीबारी का प्रतिनिधित्व करता है और इसके फायरिंग दर रंग कोडित है नीचे, फायरिंग दर के पेरी घटना हिस्टोग्राम रेखापुंज छवि में दिखाया. विरल फायरिंग तुरंत धक्का लीवर की कार्रवाई से पहले और जब चूहा पुरस्कार प्राप्त है समय अवधि के दौरान जोरदार फायरिंग (शून्य microseconds है, खड़ी लाल बिंदीदार रेखा से संकेत समय में) नोट. इस न्यूरॉन गतिविधि इन दो कार्यों के बीच लगभग चुप है. टंगस्टन मस्तिष्क में प्रत्यारोपित stereotrodes आरईसी के लिए इस्तेमाल किया गयातंत्रिका गतिविधियों को एक साथ नो बॉल और VTA से जबकि चूहे कार्य प्रदर्शन कर रहा था ord. स्पाईक छँटाई बंद लाइन प्रदर्शन किया था SpikeSort 3 डी सॉफ्टवेयर (Neuralynx, Bozeman, मीट्रिक टन) का उपयोग कर.

Discussion

किसी भी श्रवण व्यवहार कार्य की डिजाइन में एक महत्वपूर्ण पहलू अवांछित और परीक्षण वातावरण में बिखरने विक्षेपन से उत्पन्न लगता है के उन्मूलन है. गरीब ध्वनि नियंत्रण व्यवहार का परीक्षण किया जा रहा है पर एक महत्वपूर्ण प्रभाव है और भ्रामक या भी uninterpretable परिणाम देगा कर सकते हैं. व्यवहार प्रणाली में इस्तेमाल किया कक्ष यहां बताया कि विशेष रूप से ध्वनिक पारदर्शी क्रम में कक्ष की दीवारों से ध्वनि विक्षेपन से बचने के लिए बनाया है. दरअसल, जब कक्ष के केन्द्र से मापा, ध्वनि विक्षेपन को प्रभावी ढंग से undetectable (नहीं दिखाया डेटा) था.

हालांकि हम मुख्य रूप से श्रवण प्रणाली का अध्ययन करने के लिए इस प्रणाली को विकसित किया है, यह आसानी से अन्य शोधकर्ताओं द्वारा अनुकूलित किया जा सकता है अन्य संवेदी प्रणाली का अध्ययन. संशोधन दोनों और विभिन्न कार्यों के लिए सॉफ्टवेयर और हार्डवेयर पर आसानी से कर सकते हैं प्रणाली के समग्र विन्यास को बदलने के बिना बनाया. मॉड्यूलर आपरेशन पैनल प्रणाली विशेष रूप से versati बनाता हैइसके अलावा और / या नए व्यवहार कार्यों के लिए विभिन्न उपकरणों के प्रतिस्थापन के लिए अनुमति देकर ले. उदाहरण के लिए, घ्राण व्यवहार कार्य नाक प्रहार डिवाइस में घ्राण प्रोत्साहन देने से प्रत्यारोपित किया जा सकता है. पांच पसंद मेड एसोसिएट्स (के लि-115A) से घ्राण उत्तेजना के साथ प्रबुद्ध नाक प्रहार दीवार आसानी से जटिल घ्राण कार्यों के लिए आपरेशन पैनल पर स्थापित किया जा सकता है. इसके अलावा, सभी उत्पादक उपकरणों को आसानी से उन है कि सिस्टम के विन्यास को बदलने के बिना चूहों के लिए डिज़ाइन कर रहे हैं के साथ प्रतिस्थापित किया जा सकता है.

प्रत्येक स्फूर्त डिवाइस के सटीक अस्थायी नियंत्रण, के रूप में के रूप में अच्छी तरह से किसी दिए गए परीक्षण में एक की घटनाओं के उच्च संकल्प रिकॉर्डिंग, व्यवहार कार्यों की डिजाइन करने के लिए अलग संज्ञानात्मक मस्तिष्क कार्यों का पता (देखें नीचे) अनुकूलित करने के लिए उपकरणों का सटीक हेरफेर सक्षम. जब neuronal गतिविधि की रिकॉर्डिंग के साथ संयुक्त, न्यूरो के क्षेत्र में मुद्दों की समृद्ध विविधता इस प्रणाली के साथ अध्ययन किया जा सकता है. उदाहरण के लिए, एक मेंuditory कार्य के ऊपर वर्णित है, मस्तिष्क संज्ञानात्मक कार्यों से संबंधित सवालों का एक ही परीक्षण में जांच की जा सकता है:

(1). प्रेरणा: प्रत्येक परीक्षण के बाद से पशु "खुद को प्रेरित कार्रवाई नाक प्रहार (चित्रा 5A-एक और चित्रा 3), प्रेरणा इस तरह एक भी सत्र में एक जानवर द्वारा प्रदर्शन परीक्षणों की कुल संख्या को मापने के द्वारा मात्रात्मक कर सकते हैं मूल्यांकन किया जा द्वारा शुरू की है, या लगातार परीक्षणों की संख्या ^6,7 प्रदर्शन किया.

(2). ध्यान दें: एक परीक्षण में एक पुरस्कार प्राप्त करने के लिए कुंजी को सही ढंग से श्रवण संकेत पहचान है. चूहों कि के लिए कार्य करने के लिए प्रशिक्षित नहीं किया जा सकता है, श्रवण संकेत में भाग लेने की कमी के बारे में 25% में एक प्रमुख कारक था. इसके विपरीत, चूहों, जो काम सीखा में, व्यवहार का एक क्षणिक को थामने श्रवण क्यू प्रस्तुति के दौरान स्पष्ट किया गया था (5A - ख और चित्रा 3 देखें चित्र). इस प्रणाली का उपयोग करके, यह इस प्रकार "ध्यान कमी के लिए (मैं) स्क्रीन चूहों के लिए संभव है"cits और (ii) ध्यान के तंत्रिका तंत्र का अध्ययन जब neuronal रिकॉर्डिंग के साथ संयुक्त, जबकि पशु श्रवण संकेत ^8-10 के लिए भाग ले रहा है.

(3). निर्णय: श्रवण संकेत के मान्यता पर, पशु के लिए जो दिशा बारी करने के लिए एक सीमित समय के खिड़की (चित्रा 5A - सी) के भीतर सही लीवर दृष्टिकोण तय है. इस प्रकार यह भी ^11,12 निर्णय लेने के अध्ययन के लिए एक प्रभावी प्रतिमान है.

(4). धैर्य: लीवर विस्तार के समय ऐसा है कि पशु के लिए स्थान है जहां लीवर का विस्तार होगा (चित्रा 5A - घ) पर पहुंचने के बाद लीवर के लिए इंतजार है नियंत्रित किया जा सकता है. इंतज़ार कर की लंबाई से अलग, एक पशु के धैर्य की सीमा और परीक्षण किया जा सकता है ¹³ मात्रा.

(5). पुरस्कार: कार्य का अंतिम लक्ष्य इनाम (चित्रा 5A - ई और चित्रा 3) प्राप्त करने के लिए है. व्यवहार इस प्रणाली का उपयोग कर कार्य इस प्रकार कर सकते हैंआसानी से इनाम निर्णय के मुद्दों और ^14-17 मस्तिष्क के मूल्य प्रणाली के समारोह के कई पहलुओं का अध्ययन करने के लिए बनाया है.