ज्ञानेन्द्रिय एकता और संज्ञानात्मक नियंत्रण प्रयोगों के लिए पूरी तरह से स्वचालित कृंतक कंडीशनिंग प्रोटोकॉल
Summary
कृंतक operant कंडीशनिंग के लिए एक पूरी तरह से स्वचालित प्रोटोकॉल का प्रस्ताव है. प्रोटोकॉल इस नियंत्रण को प्रभावित करती है तंत्रिका गतिविधि अंतर्निहित ज्ञानेन्द्रिय एकीकरण और संज्ञानात्मक नियंत्रण प्रयोगों किस हद तक जांच करने के लिए व्यवहार की घटनाओं का सटीक अस्थायी नियंत्रण पर निर्भर करता है.
Abstract
कृंतक परंपरागत रूप से, संवेदी संज्ञानात्मक और मोटर कार्यों के असंख्य शामिल प्रयोगशाला प्रयोगों में एक मानक पशु मॉडल के रूप में इस्तेमाल किया गया है. इस तरह के निर्णय लेने और attentional मॉडुलन रूप ज्ञानेन्द्रिय प्रतिक्रियाओं पर सटीक नियंत्रण की आवश्यकता होती है कि उच्च संज्ञानात्मक कार्यों, हालांकि, आम तौर पर nonhuman primates में मूल्यांकन कर रहे हैं. अध्ययन किया जा करने के लिए इन कार्यों के कई वेरिएंट की अनुमति देता है कि रहनुमा व्यवहार की समृद्धि के बावजूद, कृंतक मॉडल रहनुमा मॉडल के लिए एक आकर्षक, लागत प्रभावी विकल्प रहता है. इन जटिल कार्यों का एक व्यापक रेंज का अध्ययन कर इसके अलावा, जबकि पूरी तरह से कृन्तकों में operant कंडीशनिंग स्वचालित करने की क्षमता nonhuman primates की श्रम गहन प्रशिक्षण से अधिक अद्वितीय फायदे के लिए कहते हैं.
यहाँ, हम काम कर स्मृति कार्य प्रदर्शन पर operantly कंडीशनिंग चूहों के लिए एक प्रोटोकॉल परिचय. कार्य की आलोचना epochs के दौरान, प्रोटोकॉल जानवर प्रकट आंदोलन requ से कम से कम है कि यह सुनिश्चित करता हैएक जायें क्यू, nonhuman रहनुमा प्रयोगात्मक डिजाइन करने के लिए समान वितरित किया जाता है जब तक 'fixate' करने के लिए पशु iring. एक साधारण दो वैकल्पिक मजबूर चुनाव कार्य प्रदर्शन का प्रदर्शन करने के लिए लागू किया गया है. हम अन्य कार्यों के लिए इस प्रतिमान के आवेदन पर चर्चा की.
Introduction
Neurophysiology और व्यवहार के बीच संबंध का अध्ययन करने के सिस्टम न्यूरोसाइंस में अंतिम लक्ष्य है. ऐतिहासिक, पशु मॉडल चुनाव और व्यवहार प्रदर्शनों की सूची 1-5 के बीच एक tradeoff हुई है. समुद्री मल 6 या squids 7 की तरह साधारण जीवों एकल आयन चैनल, न्यूरॉन्स और सरल तंत्रिका सर्किट के गुणों का अध्ययन करने के लिए बड़े पैमाने पर इस्तेमाल किया गया है, उच्च आदेश प्रजातियों ऐसे स्थानिक नेविगेशन, निर्णय 8-11 बनाने और संज्ञानात्मक रूप में और अधिक जटिल कार्यों का अध्ययन करने की जरूरत है 12-14 नियंत्रित करते हैं. व्यवहार की तरह मानव के लिए एक मानक पशु मॉडल होने के बावजूद, nonhuman primates के उपयोग 15-18 की स्थापना एक भी प्रयोगशाला में प्रयोगों की एक विस्तृत श्रृंखला में उनके उपयोग precludes कि लागत और नैतिक आधार का संकेत देता है. ऐसे कृन्तकों के रूप में सरल पशु मॉडल आम तौर पर वे ब्याज के व्यवहार अंतर्निहित समान तंत्रिका substrates है, बशर्ते 19 पसंद कर रहे हैं.
"> कृन्तकों प्राइमेट 20-22 में पाए जाने वाले के रूप में इसी तरह cortical और subcortical संरचनाओं का हिस्सा सुझाव है कि पर्याप्त सबूत नहीं है. कृंतक भी उनकी कार्रवाई 23-25 मार्गदर्शन करने के लिए कई संवेदी रूपरेखा भर जानकारी को एकीकृत करने के लिए जाना जाता है, उदाहरण के लिए, गर्मी से समन्वय और सूँघने से खोजपूर्ण व्यवहार 26 के दौरान या श्रवण और दृश्य / घ्राण घटनाओं 25,27 को एकीकृत कर.यहाँ हम संज्ञानात्मक कार्यों को 28-32 परीक्षण करने के लिए इस्तेमाल किया कृन्तकों के operant कंडीशनिंग के लिए एक रूपरेखा का वर्णन है. इस ढांचे में, विषयों एक nosepoke छेद के अंदर fixate और एक जाने क्यू की प्रस्तुति तक छेद के अंदर उनके थूथन बनाए रखने के लिए आवश्यक हैं. व्यवहार कार्य पारंपरिक 5 विकल्प धारावाहिक प्रतिक्रिया समय कार्य के अध्ययन के लिए प्रयोग किया जाता है कि एक पाँच छेद nosepoke डिजाइन है. देरी की अवधि के दौरान, अनुदेश cues की एक श्रृंखला की एक कार्रवाई करने के विषय मार्गदर्शन करने के लिए प्रस्तुत किया है. इस ढांचे आसानी अनुरूप संशोधित किया जा सकता हैविषय के प्रशिक्षण के लिए एक संक्षिप्त अंतराल पर अपने प्रकट आंदोलन को कम करने के लिए जो में प्रयोगों की एक विस्तृत श्रृंखला की जरूरत है. यह व्यक्तिगत न्यूरॉन्स की spiking गतिविधि इस अंतराल के दौरान विशिष्ट cues से प्रभावित है किस हद तक अध्ययन कर परमिट. प्रोटोकॉल प्रशिक्षण समय को कम कर सकते हैं और पार विषय सीखना परिवर्तनशीलता को कम कर सकते हैं. कार्य का एक योजनाबद्ध फ्लोचार्ट चित्र 1 में दिखाया गया है.
Protocol
Representative Results
Discussion
चूहे व्यापक रूप से एक सदी से भी अधिक के लिए तंत्रिका विज्ञान अनुसंधान में इस्तेमाल किया गया है. बिल्लियों के 34 में प्रभाव के कानून की अवधारणा के Thorndike की शुरूआत के बाद से, operant कंडीशनिंग पशुओं के व्यवहा?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
इस काम NINDS अनुदान # NS054148 द्वारा समर्थित किया गया.
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 |
References
- Goldstein, E. B. . Cognitive psychology: Connecting mind, research, and everyday experience. , (2008).
- Kandel, E. R., Schwartz, J. H., Jessell, T. M., et al. 4th edition. Principles of neural science. , (2000).
- Cisek, P., Kalaska, J. F. Neural mechanisms for interacting with a world full of action choices. Ann. Rev. Neurosci. 33, 269-298 (2010).
- Kalat, J. W. . Biological psychology. , (2012).
- Banich, M. T., Compton, R. J. . Cognitive neuroscience. , (2010).
- Carew, T. J., Pinsker, H. M., Kandel, E. R. Long-term habituation of a defensive withdrawal reflex in aplysia. Science. 175, 451-454 (1972).
- Hodgkin, A. L., Huxley, A. F. A quantitative description of membrane current and its application to conduction and excitation in nerve. J. Physiol. 117, 500 (1952).
- Romo, R., Salinas, E. Flutter discrimination: neural codes, perception, memory and decision making. Nat. Rev. Neurosci. 4, 203-218 (2003).
- Romo, R., de Lafuente, V. Conversion of sensory signals into perceptual decisions. Prog. Neurobiol. 10, (2012).
- Shadlen, M. N., Britten, K. H., Newsome, W. T., Movshon, J. A. A computational analysis of the relationship between neuronal and behavioral responses to visual motion. J. Neurosci. 16, 1486-1510 (1996).
- Beck, J. M., et al. Probabilistic Population Codes for Bayesian Decision Making. Neuron. 60, 1142-1152 (2008).
- Goldman-Rakic, P. S. Circuitry of primate prefrontal cortex and regulation of behavior by representational memory. Compr. Physiol. , (1987).
- Miller, E. K., Erickson, C. A., Desimone, R. Neural mechanisms of visual working memory in prefrontal cortex of the macaque. J. Neurosci. 16, 5154-5167 (1996).
- Fuster, J. M., Alexander, G. E., et al. Neuron activity related to short-term memory. Science. 173, 652-654 (1971).
- Fetz, E. E., Baker, M. A. . Operantly Conditioned Patterns of Activity and Correlated Responses Cells and Contralateral Muscles. , (1973).
- Carmena, J. M., et al. Learning to control a brain–machine interface for reaching and grasping by primates. PLoS Biol. 1, e42 (2003).
- Georgopoulos, A. P., Schwartz, A. B., Kettner, R. E. Neuronal population coding of movement direction. Science. 233, 1416-1419 (1986).
- Donoghue, J. P., Sanes, J. N., Hatsopoulos, N. G., Gaál, G. Neural discharge and local field potential oscillations in primate motor cortex during voluntary movements. J. Neurophysiol. 79, 159-173 (1998).
- Abbott, A. Laboratory animals: the Renaissance rat. Nature. 428, 464-466 (2004).
- Fuster, J. . The prefrontal cortex. , (2008).
- Britten, K. H., Shadlen, M. N., Newsome, W. T., Movshon, J. A. The analysis of visual motion: a comparison of neuronal and psychophysical performance. J. Neurosci. 12, 4745-4765 (1992).
- Abbott, A. Neuroscience: The rat pack. Nature. 465, 282-283 (2010).
- Uchida, N., Mainen, Z. F. Speed and accuracy of olfactory discrimination in the rat. Nat. Neurosci. 6, 1224-1229 (2003).
- Jaramillo, S., Zador, A. M. The auditory cortex mediates the perceptual effects of acoustic temporal expectation. Nat. Neurosci. 14, 246-251 (2010).
- Cohen, L., Rothschild, G., Mizrahi, A. Multisensory integration of natural odors and sounds in the auditory cortex. Neuron. 72, 357-369 (2011).
- Deschênes, M., Moore, J., Kleinfeld, D. Sniffing and whisking in rodents. Curr. Opin. Neurobiol. 22, 243-250 (2012).
- Raposo, D., Sheppard, J. P., Schrater, P. R., Churchland, A. K. Multisensory decision-making in rats and humans. J. Neurosci. 32, 3726-3735 (2012).
- Bari, A., Dalley, J. W., Robbins, T. W. The application of the 5-choice serial reaction time task for the assessment of visual attentional processes and impulse control in rats. Nat. Protoc. 3, 759-767 (2008).
- Brasted, P. J., Dunnett, S. B., Robbins, T. W. Unilateral lesions of the medial agranular cortex impair responding on a lateralised reaction time task. Behav. Brain Res. 111, 139-151 (2000).
- Gage, G. J., Stoetzner, C. R., Wiltschko, A. B., Berke, J. D. Selective activation of striatal fast-spiking interneurons during choice execution. Neuron. 67, 466-479 (2010).
- Erlich, J. C., Bialek, M., Brody, C. D. A cortical substrate for memory-guided orienting in the rat. Neuron. 72, 330-343 (2011).
- Mohebi, A., Oweiss, K. G. Neural ensemble correlates of working memory in the rat medial prefrontal cortex. 41 st Ann. Meet. Soc. Neurosci. , (2011).
- Oweiss, K. G. . Statistical signal processing for neuroscience and neurotechnology. , (2010).
- Thorndike, E. L. Animal intelligence: An experimental study of the associative processes in animals. Psychol. Monographs: Gen. Appl. 2, 1-109 (1898).
