I denne protokollen, er en ny anvendelse av duft diskriminering beskrevet. The Dig oppgave er et rimelig oppgave som kan brukes til å vurdere frontalt-mediert kognisjon etter hjerneskade.
Kognitiv svikt er den hyppigste årsaken til uførhet hos mennesker etter hjerneskade, men de atferdsmessige oppgaver brukes til å vurdere kognisjon i gnagere modeller av hjerneskade mangler. Lån fra operant litteratur vårt laboratorium utnyttet en grunnleggende duft diskriminering paradigmet 1-4 for å vurdere underskudd i frontally-skadde rotter. Tidligere har vi kort beskrevet Dig oppgaven og viste at rotter med frontal hjerneskade viser alvorlige mangler på tvers av flere tester innen oppgaven 5. Her presenterer vi en mer detaljert protokoll for denne oppgaven. Rotter blir plassert i et kammer og tillatt å skille mellom to scented sand, en av disse inneholder en forsterker. Prøveperioden er over etter at rotta enten riktig diskriminerer (definert som graving i riktig duftende sand), feil diskriminerer eller 30 sek utløpt. Rotter som riktig diskriminerer får lov til å utvinne og forbruke forsterkeren. Rotter som discriminate feilaktig blir umiddelbart fjernes fra kammeret. Dette kan fortsette gjennom en rekke tilbakeføringer og nye dufter. Den primære analysen er nøyaktigheten for hver duft sammenkobling (kumulativ andel riktig for hver duft). De generelle funn fra Dig oppgave tyder på at det er en enkel eksperimentell preparat som kan vurdere underskudd i rotter med bilateral frontal kortikale skader i forhold til rotter med ensidig parietal skade. The Dig oppgave kan også lett integreres i et eksisterende kognitiv test batteri. Bruken av flere oppgaver som dette kan føre til mer nøyaktig testing av frontal funksjon etter skade, noe som kan føre til terapeutiske muligheter for behandling. Alle dyr bruk ble utført i samsvar med protokoller godkjent av Institutional Animal Care og bruk komité.
Hjerneskade som følge av traumatisk hjerneskade (TBI) og hjerneslag er en av de viktigste årsakene til død og uførhet i USA. Sammen utgjør disse lidelser resultat i totalt nesten 2.5 millioner incidences, med nesten 500.000 resulterer i død eller svekkelse 6-7. Til tross for denne tunge toll på samfunnet, har svært få behandlinger er utviklet for å behandle enten TBI eller hjerneslag. Til en viss grad, kan mangelen på tilgjengelige behandlingstilbud tilskrives utilstrekkelig atferdsmessige vurderinger av nye medisiner og behandlingsformer 8. Spesielt, er det en mangel av oppgaver til nøyaktig og fintfølende evaluere virkningene av behandlingene på de ulike kognitiv svikt etter hjerneskade i prekliniske litteraturen. Foreløpig flertallet av kognitive vurderinger som er utført vurdere romlig minne ved hjelp av en labyrint oppgave som Morris vannet labyrint 9. Det er flere grunner til dette mangel på testing inkludert tiden det tar åfullt karakterisere og vurdere kognitiv svikt, den tunge tillit til dyrt utstyr og kompetanse til å utnytte operante oppgaver, og hastigheten som disse evalueringene kan utføres. Med dette for øye har vi tilpasset en grunnleggende duft diskriminering oppgave, det Dig oppgaven, å vurdere kognisjon følgende hjerneskade. The Dig oppgave er designet for å være en billig, rask og effektivt verktøy for å evaluere kognitiv dysfunksjon etter hjerneskade fra en TBI eller hjerneslag.
The Dig oppgave er avhengig av de grunnleggende operant prinsipper for læring og beslutningstaking. Som det er bare en to-utvalg beslutning paradigmet, representerer denne oppgaven en av de enkleste forskjellsbehandling som kan gjøres. I protokollen nedenfor detaljene for oppsett oppgaven samt trening metodikk vil bli beskrevet. Vi har funnet at denne oppgaven er sterkest ved vurdering frontalt-medierte kognitiv svikt sammenlignet ensidige parietal underskudd, men har det ennå testes under en modell avhippocampus skade 5. Ideelt sett ville denne oppgaven være egnet for å evaluere effektiviteten av en behandling eller terapi på gjenvinning av frontal underskudd etter en skade. Det er imidlertid mulig at med modifikasjoner denne oppgaven kan også brukes til å utforske mer komplekse beslutninger atferd som impulsivitet og generalisert matching.
I denne videoen har vi vist hvordan Dig oppgaven kan gjennomføres ved hjelp av relativt lave kostnader materialer og, med litt erfaring, kan testing bli utført ganske raskt (~ 10 min / dyr). Dette åpner for at oppgaven skal lett innarbeides i eksisterende testbatterier for TBI, hjerneslag og andre hjerneskader. The Dig oppgave er også robust i at det kan vurdere flere forskjellige aspekter av kognisjon, inkludert evalueringer av tidligere læring, reverseringer, og nye oppkjøp (f.eks sett skiftende). Viktigst har Dig oppgave vist seg å være effektive i å vurdere frontal funksjon etter hjerneskade. I tillegg har en lignende dig paradigme blitt brukt til å studere verdioverføring hos rotter etter hippocampus skade 4, og dermed kunne lett bli studert etter TBI.
De viktigste fordelene med oppgaver som denne er evnen til å vurdere andre former for kognisjon enn det som vanligvis er testet i de fleste hjerneskade studtallet. Det eksisterer i dag en mangel på enkle, raskt overtatt oppgaver for å vurdere frontally-mediert kognisjon etter hjerneskade. Innen eksperimentell TBI, er det en sterk avhengighet labyrinter som eneste vurdering av kognisjon 9. Diskriminering og valg oppførsel er viktige aspekter ved frontally-mediert erkjennelse som må vurderes etter hjerneskade. Disse har blitt studert under mange ulike paradigmer (forsinket matching-to-sample, differensiell forsterkning av lav sats for å svare, innsats-baserte beslutninger, etc) innen den eksperimentelle analyser av atferd, men mangler i studier av hjerneskade 14-16. Utvikling av nye behandlingsformer for behandling av hjerneskade krever validering over flere modaliteter av sensoriske, motoriske og kognitiv funksjon. Oppgaver som dette kan bli avgjørende for fullt vurdere kognitiv funksjon under terapeutisk behandling.
Mens Dig oppgave representerer et skritt i riktig retning for å vurdere hjernens funksjon etter skade, er det fortsatt begrensninger i den. Det er ment å være enkle å bygge, forvalte og analysere, men dette betyr at det er øvre grenser for hva den kan måle. Foreløpig to valg er alle som kan vurderes under den gitte paradigmet. I tillegg er Dig oppgaven ikke sensitive nok til å håndtere andre aspekter av frontal dysfunksjon, som impulsivitet, som kan forstyrre et dyrs beslutningsevne.
Mens Dig oppgaven har vist seg å være vellykket for oss å vurdere hjerneskade hos unge dyr, er det fortsatt flere ting som kan gjøres med oppgaven å avgrense og forbedre den. Disse inkluderer å vurdere spesielle populasjoner (alder, kjønn, stamme), og sammenligne den direkte til operante paradigmer det er tilpasset fra, utføre en direkte sammenligning av denne oppgaven med andre oppgaver som vurderer frontal dysfunksjon etter skade, og utforske additional måter å analysere og sammenligne data generert fra oppgaven. Denne oppgaven er utformet for å løse noen av problemene i vårt felt ved å teste frontal funksjon på flere måter etter hjerneskade. Imidlertid kan man ikke oppgaven måle alle de kognitive prosesser som er påvirket av en hjerneskade. Dermed oppfordrer vi til at folk fortsetter å utvikle og forbedre oppgaver som er beskrevet i denne protokollen til mer fullstendig vurdere funksjonsnedsettelser etter hjerneskader. Ved å gjøre det, kan vi øke effektiviteten av narkotika og terapi utvikling for hjerneskade ved å vurdere på tvers av flere tiltak.
The authors have nothing to disclose.
Midler til dette prosjektet ble gitt av Arra midler fra NINDS stipend NS045647.
Material Name | Company | Catalogue Number | Comments |
EQUIPMENT | |||
Operant Chamber | Med Associates | ENV-008CT | Amount: 1 Standard operant chamber, no external devices. |
Plexiglas | Local Hardware Store | N/A | Amount: 1 sheet Cut into proper size to fit into chamber. |
PVC Pipe End Caps | Local Hardware Store | N/A | Amount: 2 / scent cup setup. |
REAGENTS | |||
Sand | Local Hardware Store | ||
Various Spices | Local Grocery Store | ||
Reinforcer | Local Grocery Store | ||
*Equipment is listed for construction per chamber. |