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Neuroscience

Un sistema totalmente automatizado y altamente versátil para las pruebas múltiples funciones cognitivas y el registro de las actividades neuronales en los roedores

Published: May 3, 2012 doi: 10.3791/3685

Summary

En este informe, presentamos un sistema totalmente automatizado y altamente versátil capaz de probar simultáneamente múltiples comportamientos cognitivos y el registro de las actividades neuronales de los roedores.

Abstract

Hemos desarrollado un sistema completamente automatizado para la prueba de la conducta operante y la grabación de la actividad neuronal mediante el cual varias funciones cerebrales cognitivas pueden ser investigados en una secuencia única tarea. La característica única de este sistema es un hecho a medida, la cámara acústicamente transparente que elimina muchas de las cuestiones relacionadas con el control auditivo de referencia en la mayoría de cámaras disponibles en el mercado. La facilidad con que los dispositivos operantes se pueden añadir o sustituido hace que este sistema muy versátil, permitiendo la aplicación de una variedad de auditivo, visual y olfativo tareas de comportamiento. La automatización del sistema permite fina temporal (10 ms) el control y la precisión de sellado de tiempo de cada evento en una secuencia de comportamiento prediseñado. Cuando se combina con un sistema de grabación multi-canal de electrofisiología, múltiples funciones cerebrales cognitivas, tales como la motivación, la atención, la toma de decisiones, la paciencia, y las recompensas, se pueden examinar de forma secuencial o de forma independiente.

Protocol

Descripción general del sistema

El sistema consta de tres componentes principales: (1) una habitación doble pared a prueba de sonido (Compañía Industrial Acústica, Bronx, Nueva York), (2) un sistema de grabación de múltiples canales electrofisiológico (Neuralynx, Bozeman, MT), y (3) una totalmente automatizado, sistema personalizado las pruebas de comportamiento de la Med Associates Inc. (St. Albans, VT).

Como se muestra en la Figura 1A, la cámara operante se encuentra dentro de la habitación a prueba de sonido. Un conmutador (modelo SL-36, Dragonfly Investigación y Desarrollo, Inc., Ridgeley, Virginia Occidental) para conectar los cables del cabezal de la platina con el sistema de registro electrofisiológico (Figure1A-a), y una cámara de video para el monitoreo y registro de comportamientos de los animales se montan por encima de la cámara operante (Figure1A-b).

Diseñado a la Cámara operante

El diseño personalizado y acústicamente transparente Operant cámara (Figure1A-d) consta de tres paredes acústicamente transparentes y un modular operación de panel (Figura 1B). Tres oradores (tweeter Cage, ENV_224BM, Med Associates) montado en la parte superior de la parte media y dos paneles laterales se utilizan para la emisión de señales auditivas. Señales auditivas son generados por un calibrado, generador de audio programable (ANL-926). Una luz de estímulo (ENV_221M) y dos de tres pantallas LED de estímulo (ENV_222M) se encuentran en los paneles centrales y laterales, respectivamente. Estas luces de estímulo puede ser utilizado para auditivo-visuales multi-sensoriales pruebas de comportamiento. Un dispositivo de empuje nariz con tres luces de color LED (ENV_114M) está montado en la parte inferior del panel central. Un detector de infrarrojos instalado en la unidad de empuje la nariz se utiliza para señalar la nariz asomando y la celebración de período. Las luces LED dentro de la unidad de empuje la nariz puede ser utilizado para la formación de nariz espera en el interior del agujero. Una respuesta movible palanca (ENV_112CM) está montado en cada lado del panel operante. El mobilitY de estas palancas permite un control flexible de la presencia de las palancas, los cuales pueden ser efectivamente utilizados tanto para la formación inicial de tareas y el estudio de varias funciones importantes cognitivas del cerebro (véase más adelante). Cuatro pares de fuentes de haz de infrarrojos y detectores (EVN_253SD) controlados por un cuatro controlador canal IR (ENV_253) se colocan en la parte inferior de la cámara a ambos indican las posiciones del animal y controlar otros dispositivos basados ​​en la posición de un animal (Figura 1A- e). Dos dispensadores de pellets cada una con una. Incorporado centinela de infrarrojos (ENV_203M-45IR) se utilizan para la distribución de las recompensas en los receptáculos de pellets (Figura 1A-C) El centinela de infrarrojos se utiliza para el seguimiento de fracaso de dispensador de pellets y la disponibilidad para las señales de advertencia.

Configuración del sistema

El resumen de las conexiones del sistema y los componentes de hardware se ilustra en la Figura 2. Funcionalmente, hay dos paralelo, interactivosubsistemas: uno para la formación comportamiento y el otro para la grabación electrofisiológicos. Los dos sub-sistemas se sincronizan a través de la plataforma de MED-IV para PC Software (SOF-735). El ordenador envía órdenes a los dispositivos de comportamiento y legumbres TTL a sistema de grabación neural (señal de flujos indicado por las flechas rojas en la Figura 2), y recibe las señales generadas por respuestas de los animales y las actividades neuronales (señal de flujos indicado por las flechas verde y azul, respectivamente, en la Figura 2). Estos sistemas paralelos e interactivos permiten grabaciones sincronizadas de comportamiento / neuronal de datos y permitir la manipulación de la conducta animal basada en la actividad neuronal, o viceversa.

Comportamiento de la formación sub-sistema de un panel de conexión de SmartCtrl (SG-716B) sirve como un panel de comunicación de dos vías: es decir, el envío de las señales de control (flecha roja en la Figura 2) desde el ordenador a los dispositivos de comportamiento (que aparece en el recuadro rojo), y el trseñales ansmit animales de respuesta (flecha verde en la figura 2) de nuevo al equipo. Las salidas de los cuatro controlador canal IR (ENV_253) también son dirigidas en el panel de conexiones. Una tarjeta de interfaz (tarjeta de interfaz de SmartCtrl, DIG-716B) y una tarjeta de decodificación (DIG-700F) que comuniquen las señales desde el panel de conexión a una tarjeta PCI (DIG-704PCI) instalado en el ordenador. Las señales auditivas son generados por el generador de estímulos (ANL-926), que también es controlado por el software de MED-IV para PC a través de la tarjeta de decodificación (DIG-700F). Como se ilustra en la Figura 2, todas las tarjetas de interfaz se alojan en un gabinete de interfaz de sobremesa (SG-6080D). Este gabinete también suministra los poderes de todos los dispositivos de comportamiento.

Señales electrofisiológicas de registro del subsistema de Animales de respuesta recibida por el ordenador se envía instantáneamente al sistema de registro neuronal a través de la tarjeta Superpuerto TTL (DIG-726) y el guepardo Digital Interface Box (Neuralynx, Bozeman, MT) (Figura 2). Estos eventos son el comportamiento de tiempo de sellado y registrado de forma simultánea con las actividades neuronales. Espigas neuronales detectado en línea desde el sistema de grabación Neuralynx se puede utilizar como señales de entrada al control del comportamiento sub-sistema para manipular o interferir comportamiento animal. A la inversa, las señales del animal de respuesta puede ser utilizado como activadores para manipular o interferir actividades neuronales cuando se combina con técnicas de estimulación eléctrica o optogenética. Estos enfoques serán valiosos para dilucidar causalidades entre las actividades neuronales y las conductas.

La programación y procesamiento de datos Los programas de control de la conducta se escriben con Trans IV de software (Thomas A. Tatham y Asociados MED) y se compila con un compilador Pascal. La automatización de cada paso de la formación se realiza mediante la carga del programa Trans IV en el software de MED-IV para PC. Parámetros de formación también se puede ajustar en línea por los instructores wi bien la MED-IV para PC software se está ejecutando. Los códigos de Trans IV deben ser específicos para la configuración del sistema, tanto de comportamiento y de la tarea. Los programas estándar de capacitación, sin embargo, de libre acceso de los Asociados MED y puede ser modificado para satisfacer las necesidades específicas de laboratorio individual. Los programas de entrenamiento utilizados en nuestros montajes son también libremente disponibles bajo petición.

Los datos de comportamiento se guardan de forma automática por el software de MED-IV para PC. Los datos guardados se pueden traducir en archivos de Microsoft Excel utilizando el MED-PC Para el programa Excel (MPC2XL, Thomas A. Tatham y Asociados MED). Los archivos traducidos de Excel pueden ser importados y analizados en un entorno MATLAB (The MathWorks, Natick, MA). Los datos neuronales junto con las marcas de tiempo de eventos conductuales grabados con el software de Cheetah (Guepardo 5, Neuralynx, Bozeman, MT) también se pueden importar en MATLAB para el análisis.

Formación

Para ilustrar el funcionamiento de este sistema, como se describe aquí unDos alternativas de tono elección Discriminación de tareas, diseñado para examinar el umbral de discriminación de frecuencias de una rata. Una ilustración esquemática de la tarea se muestra en la Figura 3.

1. Pre-formación

  1. Comience con varón adulto ingenuo, Sprague-Dawley, las ratas, la edad ~ 60 días.
  2. Antes del entrenamiento, limitar la ingesta de alimentos hasta que el peso del animal es de ~ 90% del peso basal libidum anuncio.

2. Jaula de Aclimatación

  1. Para preparar la cámara para la aclimatación, se retracte de las palancas y bloquear el orificio de la nariz con un codazo tapón de goma (hecho de que el émbolo de una jeringa de 60 cc) para evitar que los animales de la activación del dispositivo de la nariz-poke.
  2. Lugar ~ 20 pastillas totalmente nutricionales (45 mg, N º de producto F0021, BioServ, Frenchtown, Nueva Jersey) en cada recipiente de pellet (alimento de taza).
  3. Coloque un animal inocente en la cámara de aclimatación. La rata pronto comenzará a explorar las copas de los alimentos y comer las bolitas.
  4. Forzar la rata para moverse a ambos lados de la cámara mediante la supresión de gránulos al azar en cada taza de alimentos. Una sesión de 30 minutos suele ser suficiente para establecer la asociación de alimentos taza. En una sesión de 30 minutos, la rata por lo general obtiene 200 - 300 pastillas, que son suficientes para mantener su peso corporal en un nivel constante de ~ 90% del valor basal.

3. Palanca de empuje de Formación

  1. En una nueva sesión, se extienden las dos palancas en la cámara y salir de la taza de comida vacío.
  2. A continuación, colocar una rata aclimatado a la cámara. Cuando el animal entra en la vecindad de una palanca, dispensar un precipitado manualmente a través del software Med-IV para PC. También ofrecen recompensas cuando la rata muestra interés en la palanca, como oler, tocar, o la escalada. Una palanca de empuje accidental también debe dar lugar a un autom recompensasistemáticamente por el programa.
  3. Para fomentar la palanca de empuje y para obligar a la exploración de las dos palancas, que el animal pueda empujar la palanca de cada uno de forma consecutiva un número limitado de veces. Cuando se alcanza el límite, se retracte de la palanca. Cuando las dos palancas se han retractado, hacerlas extensivas a repetir el procedimiento.
  4. Poco a poco disminuir el límite hasta que se retrae de la palanca cada vez que se empuja. Una o dos sesiones de 30 minutos suelen ser suficientes para establecer la palanca de empuje - la asociación de alimentos recompensa.

4. Nariz-poke Formación

  1. En una nueva sesión, se retracte de las palancas, y quitar el tapón de goma del empuje nariz. Coloque varias pastillas dentro de la nariz de empuje para fomentar el interés de ratas en la exploración del dispositivo de la nariz-poke.
  2. Reintroducir el animal en la cámara. Extender una de las dos palancas al azar cuando la rata huele el agujero de la nariz-poke de los pellets de los alimentos.
  3. Al ver la palanca extendida, la rata se acercará y empuje la palanca para obtener un pel alimentosvamos. Después se empuja la palanca y la recompensa se dispensa, se retracte de la palanca para alentar a la rata para explorar el dispositivo de empuje nariz. Por lo general toma alrededor de 20 a 30 minutos para aprender la secuencia de tareas: Trufa-poke → → extensión de la palanca palanca de empujeRewards.

5. Cue Formación

  1. En una nueva sesión, el juego de las señales auditivas después de un evento de nariz asoman con un ligero retraso (100 a 250 ms). Extender las dos palancas izquierda y derecha en breve (100 ms) después de cada presentación señal auditiva.
  2. Premie la rata sólo cuando se empuja la palanca que está indicado por la señal auditiva. El animal poco a poco aprenden a asociar una señal auditiva específica con una palanca. El animal es libre de comenzar un nuevo juicio con la secuencia: Trufa-poke → → Cue palanca de empujeRecompensa / No Recompensa (Figura 3). Debido a la alta tasa de falso en las sesiones de aprendizaje inicial, complementaria food se debe dar para mantener el peso corporal después de cada sesión de entrenamiento.
  3. En los próximos varias sesiones de 30 minutos, dejar que la práctica de rata la tarea recién aprendido hasta un nivel de rendimiento constante que se alcance (véase la Figura 3A para una curva típica de aprendizaje). Una vez que la tarea se domina, una rata puede obtener alrededor de 200 - 300 pastillas en cada sesión de 30 minutos, que son suficientes para mantener su peso corporal.

6. Los resultados representativos

Siguiendo el protocolo anterior, las ratas entrenadas para reconocer dos patrones diferentes de tono puro pulso de los trenes que consta de seis pipas de tonos, ya sea con la misma frecuencia (F, F, H, F, F, F) o frecuencias diferentes (F, F-Df , F, F-Df, F, F-Df) 1-5. Cada pip el tono es de 200 ms de duración y el intervalo de pepita tono es de 400 ms. En el presente estudio, F se fijó a ser de 10 kHz y Df variaron de 1 a 50% de la F (Figura 3, arriba). Por lo general, se estableció Dfa su valor relativamente grande durante las sesiones de formación: 5 kHz, 4 kHz, 3 kHz, 2 kHz, y 1 kHz, para facilitar la formación. Cada tren de tono puro pulso con el valor Df diferente fue presentado al azar en un determinado período de sesiones.

La alternativa de dos de tono de opción múltiple discriminación se ilustra en la Figura 3. Las ratas fueron entrenadas para meter sus narices en el orificio de la nariz (Figura 1B y la Figura 3, abajo) para iniciar un juicio. Asoman la nariz provoca la difusión de las señales auditivas. A partir del reconocimiento de las señales, las ratas que ejecutar en el lado correcto de la cámara, el enfoque de la palanca, esperar a que la palanca para extender a la cámara, y luego empuje la palanca en una ventana de tiempo determinado (tiempo de la palanca activa de 1 a 2 segundos) para obtener una recompensa (Figura 3). La tasa de éxito se calculó para cada valor Df como el número de ensayos de golpe dividido por el número de ensayos totales para cada valor Df individuo. Un criterio de 75%tasa de éxito se utiliza para indicar que la rata había aprendido la tarea. Una curva típica de aprendizaje de un rata se presenta en la Figura 4A. Cada línea de color representa el progreso en el aprendizaje para cada tren de impulsos con diferentes Df (ΔF0 representa el tren de pulso constante). En promedio, que tomó cerca de siete sesiones de entrenamiento (a partir de la primera sesión de presentación auditiva el momento justo, Paso 5 Formación Cue) para alcanzar el criterio de tasa de aciertos del 75%.

Este sistema también permite la caracterización cuantitativa del comportamiento animal en la ejecución de la tarea diseñada por los experimentadores. Tres medidas que son ampliamente utilizados en estudios de comportamiento de los animales se muestran en la Figura 4 B - D El tiempo de reacción, debido principalmente a la atención de un animal a la tarea, se midió como el tiempo transcurrido entre el inicio de la señal auditiva y la palanca de empuje.. El intervalo entre el juicio, lo que refleja el grado de compromiso era un animal a la tarea en la que el animal inicia cada ensayoy no fue castigado por el tiempo de espera en el juicio falso, se trazan en la Figura 4C. La variación temporal del desempeño dentro de una sesión, en representación de los patrones dinámicos de rendimiento global de un animal y que refleja una mejora / adaptación que podría ocurrir en una sola sesión, se representó en la figura 4D. Cada sesión se divide en etapa temprana, media y tardía (10 minutos por etapa). Números acumulados de premios en cada etapa se utilizaron en esta medición.

La base neural de varios comportamientos cognitivos (Figura 5A y ver Discusión) también se pueden abordar con este sistema mediante el registro de las actividades neuronales de animales que realizan una tarea. Ejemplos de la actividad neural registrada simultáneamente en el núcleo basal (NB) y el área tegmental ventral (VTA) de un cerebro de rata se muestran en la Figura 5 B y C. Los disparos de las neuronas son una marca de tiempo para relacionarse con cada evento de la prueba (por ejemplo, como la nariz-poke,palanca de empuje, la presentación auditiva señal y reconocimiento, y donde efectivamente se recibe la recompensa) y se analizaron en relación con estos eventos de tareas conductuales. Resultados de la grabación junto actividad conductual y neural con este sistema será fructífera en la aclaración de la base neural de una variedad de comportamientos cognitivos.

Figura 1
Figura 1. Los componentes principales del sistema (A) y un dibujo esquemático de la cámara auditivo a medida operante (B). A. La cámara operante está localizado en una doble pared a prueba de sonido ambiente. Cuñas anecoicas de espuma se montan a través de las paredes de la habitación para eliminar la dispersión del sonido y la desviación a:. Conmutador de enrutamiento de los cables al sistema de registro de la actividad neuronal; b: La cámara de vídeo para el seguimiento y registro del comportamiento de los animales; c: Pellet dispensadores; d: la cámara operante . correo:Los receptores de infrarrojos. B. La cámara operante consta de tres paredes acústicamente transparentes y un panel modular de operación. Ver texto para mayor información.

Figura 2
Figura 2. Esquema visión general del sistema. El sistema consta de dos subsistemas: la formación del comportamiento y el sistema nervioso registro de la actividad. Los dos subsistemas de forma interactiva se comunican entre sí a través de impulsos TTL (ver configuración del sistema para más detalles). Las flechas rojas representan los comandos y / o eventos conductuales enviados desde el ordenador, las flechas verdes indican las señales de respuesta de los animales se alimentan a la computadora, y en la flecha azul representa las entradas de señal de los eventos neuronales pico detectados en línea con el sistema de grabación de Neuralynx.

Figura 3
Figura 3. Dos alternativas ChFrecuencia OICE tarea de discriminación. Arriba, diagrama de bloques que muestra la secuencia de tareas básicas. pintura inferior, Esquema de las principales acciones de comportamiento. Las flechas verdes indican el flujo secuencial de la tarea.

Figura 4
Figura 4 Los resultados representativos de dos alternativas tarea de elección Discriminación A. Frecuencia: las curvas de aprendizaje.. Cada línea de color representa el progreso del aprendizaje de una rata en la discriminación de cada variación de la frecuencia (ΔFs). La línea oscura representa la curva de aprendizaje para el promedio de las variaciones de frecuencia. B. Distribución del tiempo de reacción medido como vueltas de tiempo desde el inicio de la señal para la palanca de empuje. C. Distribución de la inter-ensayo de intervalo. D. dinámicas temporales de desempeño dentro de una sesión de medida con premios acumulados obtenidos en la etapa inicial, intermedia y tardía de una sesión. All los datos en B - D se obtuvo en la última etapa cuando el rendimiento de la rata estaba sobre la tasa de éxito del 75%.

Figura 5
Figura 5. Ejemplo de los comportamientos de las funciones cerebrales, que pueden ser investigados utilizando el sistema. A. comportamientos cognitivos. Los títulos principales se describe cada acción en una secuencia de un juicio. Los títulos de la parte inferior indican los comportamientos cognitivos que pueden ser estudiados. Nótese que ambas palancas se extrajeron en todas las imágenes excepto en d donde la palanca está en la transformación de que se extiende en la cámara. B. cocción patrones de una neurona registrada en el NB de una rata que realiza la tarea auditiva de dos elección. Arriba, Raster terreno de la imagen de disparar a través de cada prueba. Cada rectángulo de color representa el lanzamiento de la célula y la tasa de disparo es codificada por el fondo de color., Peri, inclusot histograma de la frecuencia de disparo. Nótese la creación de la cocción antes de la acción (empujando la palanca en el momento cero microsegundos, indicados por la línea vertical de puntos rojos) y la dispersión gradual de la cocción después de la acción. C. cocción patrones de una neurona registrada en el VTA de una rata de realizar la tarea auditiva de dos opciones. Arriba, la trama de imágenes de trama de los disparos de una sola neurona ATV a través de cada prueba. Cada rectángulo de color representa el disparo de la neurona VTA y su frecuencia de disparo es codificada por color. En pocas palabras, Peri-evento histograma de la frecuencia de descarga se muestra en la imagen de la trama. Nótese la cocción dispersa inmediatamente antes de la acción de la palanca de empuje (en el momento cero microsegundos, indicadas por la vertical rojo-línea de puntos) y de cocción vigorosa durante el período de tiempo cuando la rata es la obtención de la recompensa. La actividad de esta neurona es virtualmente silencioso entre estas dos acciones. Stereotrodes tungsteno implantados en el cerebro fueron utilizadas para record actividades neuronales de forma simultánea desde el NB y VTA, mientras que la rata estaba llevando a cabo la tarea. Spike-clasificación se llevó a cabo fuera de línea utilizando SpikeSort 3D Software (Neuralynx, Bozeman, MT).

Discussion

Un aspecto crítico en el diseño de cualquier tarea auditiva de comportamiento es la eliminación de sonidos no deseados que resultan de la dispersión y la deflexión en el entorno de prueba. Control de sonido deficiente puede tener un efecto significativo en el comportamiento se está probando y va a producir resultados erróneos o no se puede interpretar, incluso. La cámara de comportamiento utilizado en el sistema descrito aquí está diseñado específicamente para ser acústicamente transparente a fin de evitar la deflexión del sonido de las paredes de la cámara. En efecto, cuando se mide desde el centro de la cámara, la deflexión sonido era eficaz indetectable (datos no presentados).

A pesar de que hemos desarrollado este sistema principalmente para el estudio del sistema auditivo, puede ser fácilmente adaptado por otros investigadores para estudiar otros sistemas sensoriales. Modificaciones se pueden hacer fácilmente en software y hardware para diferentes tareas sin cambiar la configuración global del sistema. El panel de operaciones del sistema modular hace particularmente polivalenciaLe permitiendo que para la adición y / o sustitución de los diferentes dispositivos para las nuevas tareas conductuales. Por ejemplo, las tareas de comportamiento olfativo puede ser implantado mediante la entrega de estímulos olfativos en el dispositivo de empuje nariz. Las cinco opciones de iluminación de pared asoman la nariz con estímulo olfativo de los Asociados MED (ENV-115A-DE) puede ser fácilmente instalado en el panel de control para las complejas tareas olfativas. Además, todos los dispositivos operantes pueden ser fácilmente reemplazados por aquellos que están diseñados para los ratones sin cambiar la configuración del sistema.

El control preciso temporal de cada dispositivo operante, así como la grabación de alta resolución de los eventos individuales en un ensayo dado, permiten la manipulación precisa de los dispositivos para personalizar el diseño de las tareas de comportamiento para hacer frente a las diferentes funciones cognitivas del cerebro (ver más abajo). Cuando se combina con la grabación de la actividad neuronal, una rica variedad de temas en el campo de las neurociencias pueden ser estudiados con este sistema. Por ejemplo, en la unauditory tarea se ha descrito anteriormente, las siguientes preguntas relacionadas con las funciones cognitivas del cerebro pueden ser investigados en un solo ensayo:

(1). Motivación: Dado que cada proceso se inicia por animal "auto-motivado" nariz-poke acción (Figura 5A-a y Figura 3), la motivación por lo tanto se pueden evaluar cuantitativamente mediante la medición del número total de ensayos realizados por un animal en un determinado período de sesiones, o el número de intentos consecutivos a cabo 6,7.

(2). Atención: La clave para la obtención de una recompensa en un ensayo es reconocer correctamente las señales auditivas. En aproximadamente el 25% de las ratas que no podían ser entrenados para realizar la tarea, la falta de atención a las señales auditivas era el factor principal. En contraste, en las ratas que aprendieron la tarea, una pausa momentánea de comportamientos era evidente durante la presentación auditiva señal (véase la Figura 5A-B y la Figura 3). Mediante el uso de este sistema, es así posible a las ratas de pantalla (i) para la atención definición "cit "y (ii) estudiar los mecanismos neurales de la atención cuando se combina con las grabaciones neuronales mientras el animal está atendiendo a las señales auditivas 10.8.

(3). Decisión: A partir del reconocimiento de las señales auditivas, el animal tiene que decidir qué dirección tomar para acercarse a la palanca correcta dentro de una ventana de tiempo limitado (Figura 5A-C). Por tanto, es también un paradigma efectivo para el estudio de la toma de decisiones 11,12.

(4). Paciencia: El tiempo de extensión de la palanca se puede controlar de tal manera que el animal tiene que esperar a que la palanca después de llegar al punto donde la palanca se extenderá (Figura 5A-d). Al variar la longitud de espera, en la medida de la paciencia de un animal puede ser probado y cuantificado 13.

(5). Recompensas: El objetivo final de la tarea es para obtener la recompensa (Figura 5A-e y la Figura 3). Tareas conductuales que utilizan este sistema por lo tanto puedeser fácilmente diseñado para estudiar muchos aspectos de los problemas de decisión recompensa-y la función de los sistemas de valores del cerebro 14-17.

Disclosures

La producción y el libre acceso de este video-artículo es patrocinado por Med Associates, Inc.

Acknowledgments

Este trabajo fue apoyado por la Fundación de Neurociencias de Investigación y subvenciones del Fondo Blasker-Rose-Miah de la Fundación San Diego y el G. Harold y Leila Y. Mathers Fundación Caritativa.

References

  1. Zheng, W. Auditory map reorganization and pitch discrimination in adult rats chronically exposed to low-level ambient noise. Front. Syst.Neurosci. 6, 65 (2012).
  2. Talwar, S. K., Gerstein, G. L. Auditory frequency discrimination in the white rat. Hear Res. 126, 135-150 (1998).
  3. Talwar, S. K., Gerstein, G. L. A signal detection analysis of auditory-frequency discrimination in the rat. J. Acoust. Soc. Am. 105, 1784-1800 (1999).
  4. Sloan, A. M., Dodd, O. T., Rennaker, R. L. Frequency discrimination in rats measured with tone-step stimuli and discrete pure tones. Hear Res. 251, 60-69 (2009).
  5. Syka, J., Rybalko, N., Brozek, G., Jilek, M. Auditory frequency and intensity discrimination in pigmented rats. Hear Res. 100, 107-113 (1996).
  6. Eldar, E., Morris, G., Niv, Y. The effects of motivation on response rate: A hidden semi-Markov model analysis of behavioral dynamics. J. Neurosci. Methods. , (2011).
  7. Bieszczad, K. M., Weinberger, N. M. Learning strategy trumps motivational level in determining learning-induced auditory cortical plasticity. Neurobiology of Learning and Memory. 93, 229-239 (2010).
  8. Sagvolden, T. I. mpulsiveness, overactivity, poorer sustained attention improve by chronic treatment with low doses of l-amphetamine in an animal model of Attention-Deficit/Hyperactivity Disorder (ADHD). Behav. Brain Funct. 7, 6 (2011).
  9. Sagvolden, T., Johansen, E. B. Rat Models of ADHD. Curr. Top Behav. Neurosci. , (2011).
  10. Brown, D. C., Nichols, J. A. 2nd, Thomas, F., Dinh, L., Atzori, M. Nicotinic modulation of auditory attentional shift in the rat. Behavioural brain research. 210, 273-279 (2010).
  11. Johnson, K. O. Sensory discrimination: neural processes preceding discrimination decision. J. Neurophysiol. 43, 1793-1815 (1980).
  12. Johnson, K. O. Sensory discrimination: decision process. J. Neurophysiol. 43, 1771-1792 (1980).
  13. Fraser, L. M., et al. Measuring anxiety- and locomotion-related behaviours in mice: a new way of using old tests. Psychopharmacology (Berl). 211, 99-112 (2010).
  14. Hui, G. K., et al. Conditioned tone control of brain reward behavior produces highly specific representational gain in the primary auditory cortex. Neurobiology of Learning and Memory. 92, 27-34 (2009).
  15. Feduccia, A. A., Duvauchelle, C. L. Auditory stimuli enhance MDMA-conditioned reward and MDMA-induced nucleus accumbens dopamine, serotonin and locomotor responses. Brain Res. Bull. 77, 189-196 (2008).
  16. Kudoh, M., Shibuki, K. Sound sequence discrimination learning motivated by reward requires dopaminergic D2 receptor activation in the rat auditory cortex. Learning & Memory. 13, 698-69 (2006).
  17. Shiflett, M. W., et al. Cue-elicited reward-seeking requires extracellular signal-regulated kinase activation in the nucleus accumbens. J. Neurosci. 28, 1434-1443 (2008).

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