Eine vollautomatische Nageranlage Protokoll für die Integration sensorischer und kognitiver Kontrollexperimente
Summary
Eine vollautomatische Protokoll für Nager operante Konditionierung vorgeschlagen. Das Protokoll stützt sich auf genaue zeitliche Steuerung der Verhaltens Ereignisse, um das Ausmaß, zu dem diese Steuer Einflüsse zugrunde liegenden neuronalen Aktivität sensomotorische Integration und kognitive Kontrollexperimenten zu untersuchen.
Abstract
Nagetiere wurden traditionell als Standardtiermodell in Laborversuchen mit einer Vielzahl von sensorischen, kognitiven und motorischen Aufgaben eingesetzt. Höhere kognitive Funktionen, die präzise Kontrolle über sensomotorische Reaktionen wie Entscheidungs-und Aufmerksamkeitsmodulation erfordern, sind jedoch in der Regel in nicht-menschlichen Primaten bewertet. Trotz der Fülle der Primatenverhalten, die mehrere Varianten dieser Funktionen untersucht werden können, bleibt die Nagetier-Modell eine attraktive, kostengünstige Alternative zu Primatenmodelle. Außerdem, fügt die Fähigkeit, vollständig zu automatisieren operante Konditionierung in Nagetieren einzigartige Vorteile gegenüber dem Arbeits intensive Schulung der nicht-menschlichen Primaten während des Studiums ein breites Spektrum dieser komplexen Funktionen.
Hier stellen wir ein Protokoll für operant Anlage Ratten auf Durchführung von Arbeitsgedächtnisaufgaben. Während kritische Zeiten der Aufgabe, stellt das Protokoll, das offene Bewegung des Tieres durch requ minimiertiring das Tier zu "fixieren", bis ein Go Cue geliefert wird, ähnlich wie nicht-menschliche Primaten experimentelles Design. Eine einfache zwei alternative forced choice Aufgabe wird implementiert, um die Leistung zu demonstrieren. Wir diskutieren die Anwendung dieses Paradigma für andere Aufgaben.
Introduction
Die Untersuchung der Beziehung zwischen Neurophysiologie und Verhalten ist das ultimative Ziel in Systems Neuroscience. Historisch gesehen, hat es einen Kompromiss zwischen Tiermodell Auswahl und Verhaltensrepertoire 1-5. Während einfache Organismen wie Nacktschnecken 6 oder 7 Tintenfische wurden ausgiebig genutzt, um Eigenschaften von einzelnen Ionenkanälen, Neuronen und einfachen neuronalen Schaltkreisen zu untersuchen, um höhere Spezies benötigt werden, um komplexere Funktionen wie die räumliche Navigation, Entscheidungs 8-11 und kognitive studieren 12-14 steuern. Obwohl er ein Standardtiermodell für die menschliche wie Verhalten, die Verwendung von nicht-menschlichen Primaten aufgefordert, Kosten und ethische Überlegungen, die ihre Verwendung in einem Labor Einstellung 15-18 schließt in einer Vielzahl von Experimenten. Einfachere Tiermodellen wie Nager sind im allgemeinen bevorzugt 19, sofern sie ähnliche neuronale Substrate zugrunde liegenden Verhaltensweisen von Interesse.
"> Es gibt reichlich Hinweise darauf, dass Nagetiere haben ähnliche kortikalen und subkortikalen Strukturen wie die in Primaten 20-22 gefunden. Nagetiere sind auch bekannt, Informationen über mehrere Sinnesmodalitäten zu integrieren, um ihre Wirkung zu führen 23-25, zum Beispiel, durch die Koordinierung wischend und Schnüffeln während der Erkundungsverhalten 26 oder durch die Integration von auditiven und visuellen / Geruchsereignisse 25,27.Hier beschreiben wir einen Rahmen für die operante Konditionierung von Nagetieren verwendet werden, um kognitive Aufgaben 28-32 testen. In diesem Rahmen werden die Themen benötigt, um in einem nosepoke Loch fixieren und pflegen ihre Schnauze in das Loch, bis der Präsentation eines Go Stichwort. Die Verhaltens Aufgabe ist eine Fünf-Loch-Design, das nosepoke konventionell für die 5-Wahl serielle Reaktionszeit-Aufgabe Studien verwendet. Während der Verzögerungszeit, eine Reihe von Cues Anweisung wird präsentiert, um das Thema zu führen, um eine Aktion auszuführen. Dieser Rahmen kann leicht geändert, um zu entsprecheneine Vielzahl von Experimenten, in denen die Ausbildung der unter ihrer offenen Bewegung über einen kurzen Zeitraum benötigt wird, zu minimieren. Dies ermöglicht die Untersuchung der Umfang, in dem spiking Aktivität einzelner Nervenzellen durch spezifische Signale während dieses Intervalls beeinflusst. Das Protokoll kann die Trainingszeit zu minimieren und können über-Thema Lernen Variabilität zu reduzieren. Ein schematisches Flussdiagramm des Vorgangs ist in Fig. 1 gezeigt.
Protocol
Representative Results
Discussion
Ratten sind weit verbreitet in der neurowissenschaftlichen Forschung seit über einem Jahrhundert. Seit Thorndikes Einführung des Konzepts des Gesetzes der Effekt bei Katzen 34 wurde operante Konditionierung der Standard-Ansatz, um verschiedene Aspekte des Verhaltens von Tieren zu testen. Viele Neurowissenschaften Experimente mit Entscheidungs-und Motor Vorbereitung eine Verzögerungszeit zwischen der Befehls Cues und der Aktion Intervall. Es ist wünschenswert, Bewegungen während dieser Verzögerungszeiten…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Diese Arbeit wurde von der NINDS Zuschuss # NS054148 unterstützt.
Materials
| 5-HOLED NOSE POKE WITH 3STIM CUE LIGHT – RAT CAGE | Coulbourn | H21-06M/R | |
| TEST CAGE | Coulbourn | H10-11R-TC | |
| Graphic State Software | Coulbourn | ||
| PROGRAMMABLE TONE/NOISE GENERATOR | Coulbourn | A12-33 | |
| Dustless Precision Pellets | Bio-Serv | F0165 | |
| SPEAKER MODULE | Coulbourn | H12-01R |
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