Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Journal Behavior
Click here for the English version

Behavior

5-Выбор Серийный Время реакции Задача: Задача Внимания и импульсного управления для Грызунов

Published: August 10, 2014 doi: 10.3791/51574
Automatic Translation
1, 1
1Department of Neuroscience, Oberlin College

Summary

Этот протокол описывает 5-последовательный выбор времени реакции задачу, которая основана задачей оперантный используется для изучения внимания и импульсного управления в грызунов. Тест день проблемы, которые модификаций стандартного задачи, повысить гибкость этой задачи и могут быть объединены с другими манипуляций, чтобы более полно охарактеризовать поведение.

Abstract

Этот протокол описывает 5-последовательный выбор времени реакции задачу, которая основана задачей оперантный используется для изучения внимания и импульсного управления в грызунов. Тестовые современные вызовы, изменения в стандартной задачи, может быть использован для систематического налогом нервные системы управления либо внимания или контроль импульсов. Важно, что эти проблемы имеют последовательные воздействие на поведение всей лаборатории в интактных животных и может раскрыть ни усовершенствований или дефициты когнитивных функций, которые не являются очевидными, когда крысы испытывают только на стандартной задачи. Разнообразие поведенческих мер, которые собираются могут быть использованы для определения, если другие факторы (т.е.., Седативный эффект, дефицит мотивации, опорно-двигательного аппарата по обесценению) вносят свой ​​вклад в изменения в работе. Универсальность 5CSRTT усиливается, потому что она поддается сочетании с фармакологическими, молекулярных и генетических методов.

Introduction

5-выбор серийный время реакции задача (5CSRTT) был разработан Тревор Роббинс и его коллеги из Кембриджского университета, чтобы понять поведенческие дефициты отображаемые людей с диагнозом синдром дефицита внимания и гиперактивности (СДВГ) 1,2. Она основана на непрерывных задач производительности, используемых для изучения внимания у человека 3; при этом внимание определяется как способность выделять и поддерживать фокус познавательных ресурсов на конкретных стимулов или информации, игнорируя другую информацию 4. Хотя задача была первоначально разработана для использования с крысами 1,2, версия мыши была разработана 5,6.

Основная 5CSRTT требуется крыс сканировать горизонтальную массив из пяти отверстий для презентации краткой световой раздражитель (CUE) в одно из отверстий; как только крыса обнаруживает стимул она должна нос совать в освещенной апертуры получать вознаграждение сахар гранул. Таким образом, Задача требует, чтобы оба крыс разделить их внимание через 5 пространственно отдельных отверстий и поддерживать внимание, пока стимул не представлена ​​в данном испытании, и через несколько испытаний в сеансе 1,7. Внимание, как правило, оценивают точность ответов. Хотя 5CSRTT был первоначально разработан для оценки внимания, он также используется для оценки импульсивное поведение или ингибирование реакции 1,7,8: способность удерживать предварительно мощным или ненадлежащее реагирование 9. В ходе задачи, крысы должны удерживать в ответ на длительности испытательного том интервале (ITI) и реагировать только после того, как стимул представлены в одном из отверстий 1. Таким образом преждевременные ответы, те, которые происходят во время ITI предварительного на стимул презентации, обеспечивают полезную индекс импульсивное поведение.

5CSRTT является невероятно гибким задача-есть ряд модификаций базовой задачи (т.е. тест современные вызовы), которые могут быть реализованы в более тщательно изучить, как экспериментальная манипуляции влияют на поведение. Например, уменьшение длительности стимулирующих или сокращения ITI различные механизмы, чтобы увеличить нагрузку к вниманию задачи и могут быть использованы для систематической оценки субдоменов внимания 1,7,10-12. В отличие от этого, увеличение продолжительности стимула сводит к минимуму требования к вниманию задачи; это может быть использовано, чтобы определить, является ли манипуляция сталкивается с возможностью выполнения основных требований реакции задаче 12. Увеличение продолжительности ITI может быть использована для определения, влияет ли частности манипуляции импульсивное реагирует 1,7,8,13-15. Кроме того, с помощью тестов современные вызовы, такие как только что описанные, может выявить дефицит 10 или расширяющих 16,17 поведения, которые не видны на хорошо подготовленных крыс тестировали, используя стандартные параметры контроля.

Важно отметить, что 5CSRTT поддается тO комбинация с множеством различных методов; например познания была исследована следующие поражения дискретных областей мозга 10,18-20, или селективный нейромедиатор истощения 2,21,22. Поведенческие фармакологические исследования использованы либо системный 16,17,23-28 или дискретной внутричерепное введение препаратов 29-32. Кроме того производительность легко оценить после введения острый 12,16,17,29-32 и хронический наркотиков 13,14,23,33. Последствия выполнения задания на высвобождение нейромедиаторов 34 и метаболической активности 35 в дискретных областях мозга, также были оценены. Кроме того, производительность от задачи можно использовать для разделения крыс на группы по базовому для повышенного внимания 30,31 производительности или уровня импульсивности 15,32. Наконец, с появлением версии мыши на 5CSRTT 5,6, задача была использована для исследования генетических вклад в вниманием и импUlse контролировать 5,36-39.

Поскольку 5CSRTT оценивает несколько когнитивных функций одновременно и поддается использовать в комбинации из различных фармакологических, молекулярно-генетических подходов было обычно используются для оценки когнитивную дисфункцию в контексте животных моделях психиатрических и неврологических расстройств. Например, 5CSRTT был использован для исследования нейробиологии, лежащие в основе когнитивных перебои в дефицита внимания и гиперактивности (СДВГ) 37,40,41, 23,33,42 шизофрении, наркомании 13,14,43-45, болезнь Альцгеймера 18 , 39, болезнь Паркинсона 36, и Хантингтон болезнь 37.

Этот протокол обеспечивает руководящие принципы для подготовки крыс на 5CSRTT. Поскольку ряд показателей эффективности могут быть собраны, мы опишем, как общие закономерности ResulTS должны быть интерпретированы. Кроме того несколько общих изменений в базовый протокол, на день проверки проблемы, описаны.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

Эта процедура требует использования животных; эти процедуры были утверждены Оберлин колледжа Уходу за животными и использованию комитета и в соответствии с Руководством по уходу и использованию лабораторных животных 46.

1 5CSRTT Аппарат

  1. Схема аппарата 5CSRTT обеспечивается на рисунке 1.
    1. Аппарат 5CSRTT состоит из оперантного кондиционирования камеры (30,5 х 24,1 х 29,2 см) с 2 плексигласа боковых стенок, и из нержавеющей стали решетчатый пол.
    2. Алюминиевая передняя стенка округляется и содержит пять нос Poke отверстия (2,5 х 2,2 х 2,2 см каждый); каждое отверстие оснащен светоизлучающий диод (LED) и инфракрасным датчиком, способным обнаруживать вставку носа крыс.
    3. Алюминиевая задняя стенка содержит пищевую журнал; это связано с дозатором гранул и оснащен инфракрасным датчиком и небольшой incandescenт свет.
    4. Накаливания дом света, способный освещать всю камеру прикреплена в верхней части задней стенки.
  2. Дом аппарат 5CSRTT в вентилируемые, акустический оперантного камеры кондиционирования.
  3. Используйте PC компьютер для управления оперантного камеру и собирать данные.

2 животных жилищно-Подготовка

  1. Процедура требует использования подопытных животных; получить одобрение уходу и использованию комитета за животными (IACUC) Перед началом любых экспериментов.
  2. Дом крысы в ​​пар.
    1. Поддержание крыс на 14:10 цикле свет / темнота (свет включали в 7:00 утра) в комнате с постоянной температурой 22 ± 1 ° С
    2. Разрешить крыс свободный доступ к воде и деловых их клетках, но еда не ограничивает их.
    3. Еда ограничить крыс до 85-90% их свободного веса кормления 4:58 дня до начала журнала обучения ивсей 5CSRTT обучения и тестирования. Поток крыс после ежедневных тренировок и взвесить их ежедневно, чтобы убедиться, что они набирают вес (~ 5 г / неделю).

3 5CSRTT Порядок

  1. Генеральный 5CSRTT Учебные Соображения
    1. Поезд крыс в стандартном времени суток минимум 5 дней в неделю; Обучение происходит в течение многих этапов (см таблицу 1) и занимает несколько недель.
    2. Поезд и испытаний крыс в то же оперантного камеры (см разделы 3.2-3.5 ниже); небольшие отклонения в среде крыс может влиять на их эффективность.
    3. В конце каждой сессии чистой всех поверхностей камеры с водой, содержащих гипохлорит натрия дезинфицирующее (или другой дезинфицирующее после консультации с ветеринаром).
  2. Журнал Обучение
    1. Представьте сахарные шарики (45 мг) в крыс в их родной клетке до начала первой сессии. Это сводит к минимуму неофобией и обеспечивает крысы в ​​отставкеРив сахара гранулы из пищевой журнала.
    2. Место крысы в ​​оперантного камеры (вентиляторы на) с отверстиями диафрагмы окклюзии. Разрешить крыс приучить к камере в течение 5 мин.
    3. Поставьте шестьдесят сахара гранул в журнале по обе фиксированной интервал 20 сек (FI-20, 1 день) график или FI-30 графику (день 2).
      Примечание: houselight может гореть в течение всего срока сессии и журнала света должны быть освещены по факту поставки пеллет и может гореть, пока осадок не извлекается.
    4. В конце записки сеанса ли потребляемого сахара гранулы; продолжить обучение в течение не менее 2 дней или до всех гранул потребляются.
  3. 5CSRTT Обучение
    1. На рисунке 2 приводится схема одного испытания 5CSRTT.
    2. Место каждого крысу в оперантного камеры с вентиляторами на. Разрешить крыс приучить к камере в течение 5 мин.
    3. В конце периода привыкания, освещают журнал свет и доставить Oпе сахар осадок. Первый судебный процесс начинается, когда этот осадок извлекается.
    4. Начинайте каждый суд с интер испытательного интервала (ITI), в течение которого освещается только дом свет. В конце ITI, псевдо случайным образом осветить один из индикаторов диафрагмы в течение срока, предписанного стимула. Разрешить время крысы реагировать на презентации стимула; Время крысы дают реагировать является ограниченное удержание (LH).
    5. Нос Poke ответы в освещенной результате диафрагмы в поставке сахарной крупинки к журналу и освещения журнала света; такие ответы верны ответы. Погасите журнал свет и начать следующий процесс по факту извлечения гранул.
    6. Нос Poke ответы в неосвещенных отверстий (неправильные ответы) и неудач реагировать во время LH (бездействие) результата в тайм-аут (TO). Погасите houselight во время ТО. Сигнал о начале следующего судебного разбирательства в конце ТО путем освещения houselight.
    7. Оценка нос ответов тыкать в ITI как недоношенных ответов; наказать этих ответов с периодом К. Возобновить тот же суд после ТО, вызванного преждевременной ответ.
    8. Завершения каждого сеанса после 90 испытаний или 30 мин, что наступит раньше.
    9. Для первого этапа обучения установить продолжительность стимула до 30 сек, ЛГ до 30 сек, ИИТ к 2 сек и К в 2 сек. Регулировка этих параметров по подготовки таким образом, что длительность стимула 1 сек и ЛГ, ITI и В все 5 сек (таблица 1). Перемещение крыс к следующему этапу обучения, как только они достигли предлагаемые критерии подготовки. Контрольные крысы после того, как они демонстрируют стабильную работу на заключительном этапе.
      Примечание: Спрэг Доули обычно достигают производительности критерий (~ 65% точность, <20% бездействие) в течение 4-8 недель, если обучение 5 дней в неделю. Различные штаммы крыс однако, имеют различные способности, чтобы выполнить задачу. Например, Lister капюшоном крысы могут достичь высоких уровнейТочность (> 80%) с меньшим количеством упущения (<20%), используя короткий срок стимула (0,5 сек) (например, Бари и др, 2008;.. Mizra и Светлый, 2001). Рекомендуется исследователи настроить параметры стимулирования и критерии качества, чтобы отразить штамм крысы (или мыши) использовать.
  4. 5CSRTT Тестирование
    1. Рассчитать базовых характеристик (% точности,% пропусков, преждевременные меры), вычисляя среднее производительность каждой меры по последние 3-5 сессий (см ниже). Используйте эти данные, чтобы разделить крыс в группы (при необходимости) или как базовой индивидуальной крыс.
    2. Используйте тестовые день проблемы (таблица 2) в дальнейшем поведении зонда.
    3. Для пределах субъектов конструкций, пересыпать тренинги с тест Day Challenge сессий.
      Примечание: день проблемы тест может быть использован в дополнение экспертизу поведения на стандартной задачи. Эти манипуляции можно выявить тонкие изменения в поведении, которые не являются очевидными после обширногообучение по стандартной задачи и / или использоваться для лучшего понимания природы дефицитом производительности.
  5. 5CSRTT Показатели эффективности
    1. Используйте компьютер, чтобы рассчитать показатели производительности.
    2. Точность отвечать (% точность): Разделите количество правильных ответов на общее количество правильных и неправильных ответов. Это основная мера внимания.
      [# правильные ответы / (# правильные ответы + # неправильно ответ)] х 100
    3. Пропуски: Разделить количество испытаний, в которых крыса не реагируют на общее число испытаний выполненных. % Пропуски могут отражать внимание, но также может быть под влиянием седации, мотивации и способности двигателя, таким образом, интерпретация упущения зависит от других показателей эффективности.
      [# бездействие / (# упущения + # правильные ответы + # неправильных ответов)] х 100
    4. Правильные ответы: Разделите количество правильных ответов на общее число испытаний компудаляется.
      [# Правильные ответы / (# упущения + # правильные ответы + # неправильные ответы)] х 100
    5. Неправильных ответов: Разделить количество неправильных ответов на общее число испытаний выполненных.
      [# Неправильные ответы / (# упущения + # правильные ответы + # неправильные ответы)] х 100
    6. Преждевременные Ответы: Определить количество ответов, сделанных в ходе ITI. Это основная мера импульсивное поведение.
    7. Персеверативного Ответы: Определить количество ответов нос совать в любой апертуры после крыса сделала правильный ответ, но до извлечения сахара гранул. Это является мерой компульсивное поведение.
    8. Журнал Записи: Определить количество нос совать ответы в журнале. Это является мерой мотивации.
    9. Задержка в правильный ответ: Рассчитайте среднее время от начала стимула к правильной реакции; мера скорости обработки или принятия решений.
    10. ПоздноNCY для неправильного ответа: Рассчитайте среднее время от начала стимула для неправильного ответа; мера скорости обработки или принятия решений.
    11. Награда Retrieval Задержка: Рассчитайте среднее время для крысы, чтобы восстановить награду сахар гранул; может отражать вторжение.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Манипуляции с 5CSRTT что зонд зрительно-пространственной ориентации Внимание

Один из подходов к варьируя к вниманию требования задачей является изменить продолжительность стимула. По мере уменьшения длительности стимула,% точность уменьшается (рисунок 3а) и% больше упущения (Рисунок 3B; адаптированный 12). Таким образом более короткого периода стимулирования увеличения к вниманию требования задачи и дольше продолжительность стимула уменьшить к вниманию требования задачи. Изменение длительности стимула не надежно влияют преждевременно отвечать на запросы и задержки реагирования (данные не представлены) 7,10,12.

Другой подход к увеличению сосредоточения внимания требования 5CSRTT является зондирование производительность за счет сокращения ITI и тем самым увеличивая 'скорость событий ". ITI может быть либо уменьшается, и фиксированной длительности (т.е. сокращается до 1,5 сек), или это может быть и снизилсяй сделал непредсказуемы (т.е. сокращается 0,5, 1,5, 3,0, или 4,5 сек друг с ITI происходит в псевдослучайной моды). Уменьшение МДО уменьшается% точность и увеличивает% упущения. В связи с короткой продолжительностью ИИТ, число преждевременных ответов также имеет тенденцию к снижению (для гипотетические данные рис 4A-C; на основе Пейн и Carlezon, неопубликованные наблюдения) 11.

Есть и другие изменения в стандартной 5CSRTT (введение всплески "отвлекающим" белого шума, представляя мигающий свет или затемнения стимула огни) 1,2,7,10 которые могут быть использованы для исследования внимания. Потому что эти тестовые современные вызовы требует использования дополнительного оборудования они не были подробно обсуждены здесь. Тем не менее, эти проблемы обычно приводит к снижению точности и / или увеличения упущения 1,2,7,10.

Манипуляции с 5CSRTT что зонд IMPUКонтроль LSE

Как показано на рисунке 4D-F, ингибирование ответ может быть систематически оспорены в 5CSRTT увеличивая продолжительность ITI. ITI может либо быть увеличена и фиксированной длительности (т.е. увеличилось до 7 сек), или она может быть увеличена, как и сделал непредсказуема (то есть., Увеличилась до 4,5, 6,0, 7,5, или 9,0 сек с каждой ITI, происходящих псевдо случайным образом) . Повышение ITI надежно увеличивает количество недоношенных ответов, совершенных без серьезное воздействие на других показателей эффективности (на основе Пейн и Carlezon, неопубликованные наблюдения) 7,10,11,13,14.

Интерпретация дневный тест Вызовы данных

Важно отметить, что можно объединить анализ производительности на день проверки призов задач с выполнением на стандартной задачи для того, чтобы лучше понять природу дефицита производительности наблюдатьD после определенной манипуляции. Например, на 5А и 5B показывает, что блокирование корковой синтез ГАМК с интра префронтальной коры инфузий декарбоксилазы глутаминовой кислоты (GAD) ингибитора L-allylglycine (LAG) увеличивает пропуски, но не влияет% точность, в стандартном 5CSRTT 12. Повышенные бездействие сами по себе могут быть трудно интерпретировать, так как они могут отражать дефицит внимания, седативный эффект, дефицит мотивации или изменены двигательную способность. Таким образом, для того, чтобы получить лучшее понимание смысла этих дефицитов мы использовали тестовые современные вызовы для определения, является ли увеличение упущения отражает дефицит внимания или был результатом еще одного фактора. Сначала мы оценивали производительность более сложной версии задачи, в которых длительность стимула была снижена с 1,0 до 0,5 сек (Цифры 5D-5F), а затем мы оценивали производительность на более легкую версию задачи, в которых длительность стимулаувеличился с 1,0 до 5 сек (рис 5G-5i). Потому что бездействие были увеличены в той же степени (кратное увеличение от 0,0 мкг / мкл дозу) во всех трех версиях задачи (Цифры 5B, 5E, и 5Н) и потому точность была не зависит от LAG инфузий во всех трех версиях задачи ( 5А, 5D и 5G), мы пришли к выводу, что увеличение бездействия, вероятно, не отражают дефицит внимания. Мы исключили возможность, что изменение упущения отражается уменьшение мотивации, потому что ни задержки поиска награда (Рисунки 5C, 5F, и 5I), ни количество записей журнала (не показано) были системно влияет LAG вливаний. Использование открытое поле мы определили, что LAG настои вероятно увеличение упущения, поскольку они воздействуют на двигательную способность (данные не приводятся) 12.

Рис.1 Устройство 5CSRTT. А) Схема коробки 5CSRTT, показывающий компоновку отверстий и журнал от высоты птичьего полета. Каждое отверстие и еда журнал оснащены инфракрасными датчиками для обнаружения нос тычет. B) 5CSRTT оперантного коробки кондиционирования (Med-Associates, Сент-Олбанс VT). На алюминиевой передней стенке камеры являются 5 носа Poke отверстия, каждое из которых содержит LED стимула света (1); алюминий задняя стенка содержит пищевую журнал (2), который подключен к осадку дозатор (3), а дом света (4). Пол сделан из баров из нержавеющей стали (5); ниже пола является съемный лоток для отходов (6). Боковые стенки (в том числе двери) изготовлены из прозрачного поликарбоната (7). Камера находится в звуковой-ослабления кабиной (8) и вентилятором (9) обеспечивает маскирующего шума и циркулирует воздух.

Рисунок 2
Рисунок 2 Структура судебного разбирательства в 5CSRTT. Испытания начинаются с intertrial интервала (ITI) в период с освещается houselight. В конце ITI стимул света представлена ​​в одном из отверстий 5CSRTT. Если крыса нос тычет в освещенной апертуры, еда осадок доставлены в журнале и горит журнал света. Пелле поиска гасит журнал свет и начинается следующее испытание. Неправильных ответов и пропуски (отказ ответить) результат в тайм-аут (TO), в течение которого houselight гаснет. Следующее испытание начинается в конце ТО. Преждевременные ответы (возникающие в процессе ITI) также приведет к ТО, но то же самое испытание возобновлено после TO вызвано преждевременной ответ.

ve_content "FO: держите-together.within-страницу =" всегда "> Рисунок 3
Рисунок 3 Влияние манипулирования продолжительность стимула на внимание. Уменьшение продолжительности стимула приводит к уменьшению внимания, как меры по снижению точности (А) и увеличением бездействия (B).

Рисунок 4
Рисунок 4 гипотетические последствия манипулирования продолжительность ITI на производительность 5CSRTT. Уменьшение продолжительности ITI и делает его непредсказуемым уменьшается точность (А) и преждевременных ответов (C) и увеличивает% упущения (B). Увеличение длительности ИИТ и делает Iт непредсказуемы не надежно повлиять% точность (D) или% упущения (E), но увеличивает преждевременных ответов (F).

Рисунок 5
Рис.5 Влияние синтеза GABA ингибитора по стандарту (AC), Short (DF), и продолжительность стимулом Long (GI) версии 5CSRTT. Когда длительность стимула сокращается (D, Е),% точность уменьшается, а бездействие% увеличить по сравнению со стандартной задачи (А, В). В отличие от этого, когда длительность стимула удлиняется (G, H),% точность увеличивается и пропуски% уменьшилось по сравнению со стандартной задачи. (Эта цифра была изменена с Asinof & Paine 12; перепечатано с разрешения Neuropharmacology).

Обучение Стадия Испытания / сессии Стимул Продолжительность (SD) ITI Продолжительность Общество с ограниченной Удержание (LH) Time Out (К) Критерий
% Правильное % Пропуски
TR-1 90 или 30 мин 30 2 30 2 > 75 <10
TR-2 90 или 30 мин 15 2 15 2 > 75 <10
TR-3 90 или 30 мин 15 3 15 3 > 75 <10
TR-4 90 или 30 мин 5 3 10 3 > 75 <15
TR-5 90 или 30 мин 2 3 5 3 > 70 * <15 *
TR-6 90 или 30 мин 2 5 5 5 > 65 * <15 *
TR-7 90 или 30 мин 1 5 5 5 > 50 <20

Таблица 1 Расписание тренировок для стандартного 5CSRTT. На каждом этапе обучения, крысы должны выполнить на уровне или выше критерия 2 дня подряд до того, как переехал к следующему этапу обучения. % Правильно количество правильных испытаний и деления на общее испытаний (то есть, правильный, неправильный и бездействие) x100 и% пропусков количество упущений, деленная на x100 всего испытаний. * Указывает на то, что не все крысы смогутдостичь такого уровня производительности, однако лучше их выступление на этих учебных этапах, скорее всего они будут успешно завершить заключительный этап подготовки. Продолжительность стимула, ITI, LH и все в считанные секунды.

Программа обучения Когнитивные функции Стимул Продолжительность (SD) ITI Продолжительность Общество с ограниченной Удержание (LH) Time Out (К)
Короткий SD Внимание 0.5 5 5 5
Длинные SD Внимание 5 февраля 5 5 5
Короткий ITI Внимание 1 1.5 5 5
Короткий Переменная ITI Внимание 1 0.5,1.5, 3.0, 4.5 5 5
Длинные ITI Импульсивность 1 7 или 9 5 5
Длинные Переменная ITI Импульсивность 1 4,5, 6,0, 7,5, 9,0 5 5

Таблица 2 Тест Общие день проблемы. Параметры 5CSRTT можно систематически манипулировать для того, чтобы исследовать различные когнитивные функции. Уменьшение продолжительности стимула или уменьшая МДО может как использоваться, чтобы бросить вызов к вниманию системы. Если используется укороченный ITI, ITI может быть либо фиксированной длительности (например, 1,5 сек) или быть переменной (например., 0,5, 1,5, 3,0, и 4,5 сек). Удлинение продолжительности стимула уменьшает потребности к вниманию. Импульс управления может быть оспорено путем увеличения продолжительности ITI. ITI может быть либо фиксированной длительности (например, 7 сек) или быть переменной (например, 4,5, 6,0, 7,5, 9,0 сек). При использовании переменной ITI еACH ITI продолжительность должна произойти псевдо случайно и каждая крыса должна подвергаться воздействию равного числа испытаний на каждом ITI. Длина сеанса и / или число испытаний должно быть увеличено, чтобы приспособить этот. Продолжительность стимула, ITI, ЛГ и всем в секундах.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

5CSRTT является широко используемым задача оценить внимание и контроль импульсов на грызунах. Внимание чаще всего измеряется точностью реагирует 1,7,10. Поскольку точность реагирования не включает упущения и потому как правильных и неправильных ответов имеет то же требование ответа (т.е.., Нос совать в отверстие), точность не зависит от опорно-двигательного способностей, мотивации или седации. В пропуски% также может быть использован в качестве меры внимание, потому что хорошо подготовленные грызунов часто не участвовать в реакции, а не "угадать", если они не уверены в котором отверстие подсветкой на конкретном испытании 1,10. Проблематично, седативный эффект, снизилась мотивация, и опорно-двигательного аппарата нарушения могут также помешать крыс реагировать, делая пропуски трудно интерпретировать. В некоторой степени эти факторы могут быть исключены путем оценки другие меры производительности или за счет реализации тестового дней вызовс. Например, мотивационные нарушения могут быть указаны уменьшением записей журнала и увеличения вознаграждения поисковых задержек и седации и / или опорно-двигательного обесценение может быть обозначено общим снижением в ответ (то есть, увеличение упущения, снижение преждевременной ответов и снизилось записи журнала ) и общее увеличение задержек реагирования. Тем не менее, если это не ясно, является ли изменение упущения в дефицит внимания или является результатом других факторов, целесообразно реализовать тест день вызов.

Импульсивность чаще всего измеряется в 5CSRTT помощью преждевременных ответов. Преждевременные ответы те ответы, которые происходят во время ITI, до представления стимула. Считается, что эти ответы отражают неспособность удержать предварительно мощную реакцию на носу мешке и, таким образом, отражают форму импульсивность характеризуется отсутствием торможения отклика 1,9. Преждевременные ответы йдолжно быть аналогичное импульсивных ответов, сделанных в ходе выполнения других задач автомобильного импульсивность, таких как не пойти не идти задачи 1,8. Еще одной мерой ингибирования реакции в 5CSRTT является персеверативного ответы; это ответы, которые происходят в отверстие после правильный ответ был достигнут, и награда сахар гранулы поставляются. Персеверативного ответы, как полагают, отражает компульсивное над отвечая вместо импульсивный отвечая по себе 1. Следует отметить, что эти две меры ингибирования реакции опосредованы, в частности, путем различных нейронных субстратов 11; предполагая, что они на самом деле являются конкретных мер торможения реагирования.

Правильное латентность реакции (и / или неправильное латентность реакции) используется для определения, вызывает ли это манипуляция изменения в скорости обработки крыс или принятия решений время 1,7. Как и в случае бездействия, однако, задержка ответа может зависеть от ряда других факторов, в том числе седативного эффекта,мотивация и опорно-двигательного аппарата способность. Таким образом, общая картина результатов должны быть оценены, чтобы определить, влияет ли конкретный манипуляции скорость обработки или принятия решений.

Есть несколько преимуществ использования 5CSRTT для того, чтобы измерить внимание и контроль импульсов у грызунов; это скорее всего объяснить, почему эта задача была принята лабораториях по всему миру. Во-первых, 5CSRTT позволяет для одновременного исследования нескольких когнитивных функций. Во-вторых, крысы, может поддерживаться на стабильном уровне производительности в течение нескольких недель или месяцев и могут быть легко переучиваться после определенного периода времени выключения. Поскольку базисный уровень производительности стабильно можно использовать в течение-субъектов дизайн или проверить эффекты хронических манипуляций на выполнение задания. В-третьих, универсальность задачи увеличивается на различных тест современных вызовов, которые могут быть реализованы. Важно отметить, что эти манипуляции приводят к предсказуемым изменениям в производительности, многие из которых былиреплицируется в ряде лабораторий 1,7,10,12. На день проверки проблемы позволит исследователям для дальнейшего характеризуют дефицит производительности (или улучшения), наблюдаемые на стандартном задачи или может выявить изменения в производительности, которые не наблюдаются, когда крысы были протестированы на стандартной задаче 16. В-четвертых, потому что несколько поведенческие меры собираются одновременно, исследователи смогли оценить влияние других, потенциально вмешивающихся, факторов на выполнение задания. Наконец, потому, что рабочих камерах контролируется с помощью внешнего компьютера есть усиливается контроль предъявления стимула, точного времени событий и беспристрастного сбора данных 7.

Несмотря на свои сильные стороны, 5CSRTT не без недостатков. Основной недостаток 5CSRTT, что это занимает крыс много недель, чтобы завершить подготовку и достигают устойчивых уровней производительности. Кроме того, продлен срок обучения может привести к производительности, чтобы стать 'автохор 'или ответы привычные 10; это может сделать работу по стандартной задачи непроницаемого для конкретных манипуляций. Реализация испытаний современные вызовы, которые увеличивают требования задачи или изменить непредвиденных реагирования, может минимизировать влияние автоматический отвечая на производительность. Длительное обучение тем не менее привести к производительности, что является относительно стабильным во времени позволяет отдельные предметы для тестирования неоднократно и служить их собственным контролем. Таким образом, время, необходимое для подготовки индивидуального субъекта снижается за счет количества данных, что каждый субъект может генерировать. Другим недостатком 5CSRTT является требование использовать мягкий ограничение пищи как средство мотивации выполнения задач. Как сеанс продолжается и предметы становятся насыщен мотивацию реагировать может повлиять; это может привести к изменениям в работе задач 25. Предварительно предметы для кормления до начала испытаний является одним из средств определения, является ли сытость посредником эффекты частиicular манипуляции 7,25,47. Кроме того, может быть опасения, что хроническое мягкий ограничение питания может вызвать чрезмерную нагрузку на грызунов; Однако появляется все больше доказательств обратного 48. Возможно, еще более проблематично, мягкий ограничение питания может изменить сами пути, что исследователи пытаются исследовать; это может повлиять на действие лекарств на выполнение задания 49.

Важно отметить, что различные лаборатории сообщают различия в базовом уровне производительности по стандартной задачи. Это может быть связано отчасти с различиями в рабочих камерах себя, например некоторые лаборатории используют 9-луночное коробки и закрывают все другие отверстие 1,2,7, в то время как другие лаборатории используют 5-отверстия коробки 12,23. Кроме того, стимул света в некоторых камерах накаливания 2, в то время как в других конфигурациях это светоизлучающий диод (СИД) 23. Различия в базовых уровней производительности может быть также связано туплотнительные изменения в стратегии подготовки кадров реализуется. Наконец, различия в штамма крыса (или мышь), используемые также может объяснить различия в исходных уровней производительности. Только несколько лабораторий сравнили производительность в линиях крыс со смешанными результатами. Например, Спрэг Доули имеют более низкие базовые уровни производительности, чем сделать Lister капюшоном крыс 28. В отличие от этого, Auclair и его коллеги обнаружили, что 50 Sprague-Dawley крыс приобрела задачу быстрее (т.е. в меньшем количестве тренировок), чем большие Evans крыс, но обе группы в конечном счете, достигается тот же уровень производительности. Процедить различия наблюдались также при использовании мышей; Мыши C57BL / 6, являются более точными и делать меньше преждевременных реакций, чем делать DBA / 2 мышей, когда длительность стимула сокращается 51.

Хотя приобретение задача и производительность похожи на мыши и крысы, небольшими отклонениями в стратегии подготовки кадров от, что описанный здесь может быть повторнопотребовавшие. Во-первых, с тем чтобы учесть их меньший размер, устройство мыши 5CSRTT меньше, чем крысы 5CSRTT 5,6,36-39,51,52. Во-вторых, мыши может потребоваться большее привыкание к рабочих камерах до начала подготовку 5,6,52. В-третьих, существует больший риск насыщения и потеря мотивации, чтобы ответить на мышах 5,6,52. Для того чтобы учесть риск сытости небольших пищевых гранул (например, 12 мг для мышей по сравнению с 45 мг для крыс) следует использовать 52. В качестве альтернативы жидкие подкрепления также были описаны 5,6,37. Наконец, это может быть необходимо для выполнения всех сессий с houselight прочь, это увеличивает дискриминационные свойства стимулирования огней 6.

Таким образом, 5CSRTT является широко используемым оперантного кондиционирования на основе задача используется для изучения внимания и контроль импульсов у грызунов. Есть несколько преимуществ использования задачу не последним из которых является способность легкоизменить задачу более тщательно расследовать либо внимания или контроль импульсов.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Авторы не имеют ничего раскрывать.

Acknowledgments

Эта работа была поддержана Национальными Институтами гранта здравоохранения, присужденных TAP (R15MH098246).

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Five Hole Nose Poke Wall Chamber Package Med-Associates MED-NP5L-D1 Alternatively one could use the standard package (Catalog #:MED-NP5L-B1)
Deluxe
Dustless Precision Pellet Bio-Serv F0021 45 mg Purified

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Robbins, T. The 5-choice serial reaction time task: behavioural pharmacology and functional neurochemistry. Psychopharmacology (Berl). 163, 362-380 (2002).
  2. Carli, M., Robbins, T. W., Evenden, J. L., Everitt, B. J. Effects of lesions to ascending noradrenergic neurones on performance of a 5-choice serial reaction task in rats; implications for theories of dorsal noradrenergic bundle function based on selective attention and arousal. Behav. Brain. Res. 9, 361-380 (1983).
  3. Leonard, J. A. 5 choice serial reaction apparatus. Med. Res. Council. Appl. Psychol. Res. , 326-359 (1959).
  4. Muir, J. L. Attention and stimulus processing in the rat. Brain. Res. Cogn. Brain. Res. 3, 215-225 (1996).
  5. Humby, T., Laird, F. M., Davies, W., Wilkinson, L. S. Visuospatial attentional functioning in mice: interactions between cholinergic manipulations and genotype. Eur. J. Neurosci. 11, 2813-2823 (1999).
  6. Humby, T., Wilkinson, L., Dawson, G. Assaying aspects of attention and impulse control in mice using the 5-choice serial reaction time task. Curr. Protoc. Neurosci. (8), Unit 8.5H (2005).
  7. 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).
  8. Dalley, J. W., Mar, A. C., Economidou, D., Robbins, T. W. Neurobehavioral mechanisms of impulsivity: Fronto-striatal systems and functional neurochemistry. Pharm. Biochem. Behav. 90, 250-260 (2008).
  9. Evenden, J. L. Varieties of Impulsivity. Psychopharmacology (Berl). 146, 348-361 (1999).
  10. Amitai, N., Markou, A. Comparative effects of different test day challenges on performance in the 5-choice serial reaction time task. Behav. Neurosci. 125, 764-774 (2011).
  11. Chudasama, Y., Passetti, F., Rhodes, S. E., Lopian, D., Desai, A., Robbins, T. W. Dissociable aspects of performance on the 5-choice serial reaction time task following lesions of the dorsal anterior cingulate, infralimbic and orbitofrontal cortex in the rat: differential effects on selectivity, impulsivity and compulsivity. Behav. Brain. Res. (146), 105-119 (2003).
  12. Asinof, S. K., Paine, T. A. Inhibition of GABA synthesis in the prefrontal cortex increases locomotor activity but does not affect attention in the 5-choice serial reaction time task. Neuropharmacology. 65, 39-47 (2013).
  13. Dalley, J. W., Lääne, K., Pena, Y., Theobald, D. E., Everitt, B. J., Robbins, T. W. Attentional and motivational deficits in rats withdrawn from intravenous self-administration of cocaine or heroin. Psychopharmacology (Berl). 182, 579-587 (2005).
  14. Dalley, J. W., et al. Cognitive sequelae of intravenous amphetamine self-administration in rats: evidence for selective effects on attentional performance. Neuropsychopharmacology. 30, 525-537 (2005).
  15. Moreno, M., et al. Divergent effects of D2/3 receptor activation in the nucleus accumbens core and shell on impulsivity and locomotor activity in high and low impulsive rats. Psychopharmacology (Berl). (228), 19-30 (2013).
  16. Lambe, E. K., Olausson, P., Horst, N. K., Taylor, J. R., Aghajanian, G. K. Hypocretin and nicotine excite the same thalamocortical synapses in prefrontal cortex: correlation with improved attention in rat. J. Neurosci. 25, 5225-5229 (2005).
  17. Navarra, R., et al. Effects of atomoxetine and methylphenidate on attention and impulsivity in the 5-choice serial reaction time test. Prog. Neuropsychopharmacol. Biol. Psychiatry. 32, 34-41 (2008).
  18. Maddux, J. M., Holland, P. C. Effects of dorsal or ventral medial prefrontal cortical lesions on five-choice serial reaction time performance in rats. Behav. Brain. Res. 221, 63-74 (2011).
  19. Inglis, W. L., Olmstead, M. C., Robbins, T. W. Selective deficits in attentional performance on the 5-choice serial reaction time task following pedunculopontine tegmental nucleus lesions. Behav. Brain. Res. 123, 117-131 (2001).
  20. Baunez, C., Robbins, T. W. Bilateral lesions of the subthalamic nucleus induce multiple deficits in an attention task in rats. Eur. J. Neurosci. 9, 2086-2099 (1997).
  21. Cole, B. J., Robbins, T. W. Effects of 6-hydroxydopamine lesions of the nucleus accumbens septi on performance of a 5-choice serial reaction time task in rats: implications for theories of selective attention and arousal. Behav. Brain. Res. 33, 165-179 (1989).
  22. Harrison, A. A., Everitt, B. J., Robbins, T. W. Doubly dissociable effects of median- and dorsal-raphé lesions on the performance of the five-choice serial reaction time test of attention in rats. Behav. Brain. Res. 89, 135-149 (1997).
  23. Paine, T. A., Tomasiewicz, H. C., Zhang, K., Carlezon, W. A. Jr Sensitivity of the five-choice serial reaction time task to the effects of various psychotropic drugs in Sprague-Dawley rats. Biol. Psychiatry. 62, 687-693 (2007).
  24. Paine, T. A., Carlezon, W. A. Jr Effects of antipsychotic drugs on MK-801-induced attentional and motivational deficits in rats. Neuropharmacology. 56, 788-797 (2009).
  25. Grottick, A. J., Higgins, G. A. Assessing a vigilance decrement in aged rats: effects of pre-feeding, task manipulation, and psychostimulants. Psychopharmacology (Berl). 164, 33-41 (2002).
  26. Hahn, B., Shoaibm, M., Stolerman, I. P. Nicotine-induced enhancement of attention in the five-choice serial reaction time task: the influence of task demands. Psychopharmacology (Berl). 162, 129-137 (2002).
  27. Pattij, T., Schetters, D., Schoffelmeer, A. N., van Gaalen, M. M. On the improvement of inhibitory response control and visuospatial attention by indirect and direct adrenoceptor agonists. Psychopharmacology (Berl). 219, 327-340 (2012).
  28. Mirza, N. R., Bright, J. L. Nicotine-induced enhancements in the five-choice serial reaction time task in rats are strain-dependent. Psychopharmacology (Berl). 154, 8-12 (2001).
  29. Pezze, M. A., Dalley, J. W., Robbins, T. W. Remediation of attentional dysfunction in rats with lesions of the medial prefrontal cortex by intra-accumbens administration of the dopamine D2/3 receptor antagonist sulpiride. Psychopharmacology (Berl). 202, 307-313 (2009).
  30. Granon, S., Passetti, F., Thomas, K. L., Dalley, J. W., Everitt, B. J., Robbins, T. W. Enhanced and impaired attentional performance after infusion of D1 dopaminergic receptor agents into rat prefrontal cortex. J. Neurosci. 20, 1208-1215 (2000).
  31. Paine, T. A., Neve, R. L., Carlezon, W. A. Jr Attention deficits and hyperactivity following inhibition of cAMP-dependent protein kinase within the medial prefrontal cortex of rats. Neuropsychopharmacology. 34, 2143-2155 (2009).
  32. Besson, M., et al. Dissociable control of impulsivity in rats by dopamine d2/3 receptors in the core and shell subregions of the nucleus accumbens. Neuropsychopharmacology. 35, 560-569 (2010).
  33. Amitai, N., Markou, A. Chronic nicotine improves cognitive performance in a test of attention but does not attenuate cognitive disruption induced by repeated phencyclidine administration. Psychopharmacology (Berl). 202, 275-286 (2009).
  34. Dalley, J. W., Theobald, D. E., Eagle, D. M., Passetti, F., Robbins, T. W. Deficits in impulse control associated with tonically-elevated serotonergic function in rat prefrontal cortex. Neuropsychopharmacology. 26, 716-728 (2002).
  35. Barbelivien, A., Ruotsalainen, S., Sirviö, J. Metabolic alterations in the prefrontal and cingulate cortices are related to behavioral deficits in a rodent model of attention-deficit hyperactivity disorder. Cereb. Cortex. 11, 1056-1063 (2001).
  36. Peña-Oliver, Y., et al. Deletion of alpha-synuclein decreases impulsivity in mice. Genes. Brain. Behav. 11, 137-146 (2012).
  37. Trueman, R. C., Dunnett, S. B., Jones, L., Brooks, S. P. Five choice serial reaction time performance in the HdhQ92 mouse model of Huntington's disease. Brain. Res. Bull. 88, 163-170 (2012).
  38. Pattij, T., Janssen, M. C., Loos, M., Smit, A. B., Schoffelmeer, A. N., van Gaalen, M. M. Strain specificity and cholinergic modulation of visuospatial attention in three inbred mouse strains. Genes Brain Behav. 6, 579-587 (2007).
  39. Romberg, C., Mattson, M. P., Mughal, M. R., Bussey, T. J., Saksida, L. M. Impaired attention in the 3xTgAD mouse model of Alzheimer's disease: rescue by donepezil (Aricept). J. Neurosci. 31, 3500-3507 (2011).
  40. Paterson, N. E., Ricciardi, J., Wetzler, C., Hanania, T. Sub-optimal performance in the 5-choice serial reaction time task in rats was sensitive to methylphenidate, atomoxetine and d-amphetamine, but unaffected by the COMT inhibitor tolcapone. Neurosci. Res. 69, 41-50 (2011).
  41. Puumala, T., Ruotsalainen, S., Jäkälä, P., Koivisto, E., Riekkinen, P. Jr, Sirviö, J. Behavioral and pharmacological studies on the validation of a new animal model for attention deficit hyperactivity disorder. Neurobiol. Learn. Mem. (66), 198-211 (1996).
  42. Amitai, N., Markou, A. Disruption of performance in the five-choice serial reaction time task induced by administration of N-methyl-D-aspartate receptor antagonists: Relevance to cognitive dysfunction in schizophrenia. Biol. Psychiatry. 68, 5-16 (2010).
  43. Winstanley, C. A., et al. Increased impulsivity during withdrawal from cocaine self-administration: role for DeltaFosB in the orbitofrontal cortex. Cereb. Cortex. 19, 435-444 (2009).
  44. Shoaib, M., Bizarro, L. Deficits in a sustained attention task following nicotine withdrawal in rats. Psychopharmacology (Berl). 178, 211-222 (2005).
  45. Semenova, S., Stolerman, I. P., Markou, A. Chronic nicotine administration improves attention while nicotine withdrawal induces performance deficits in the 5-choice serial reaction time task in rats. Pharmacol. Biochem. Behav. 87, 360-368 (2007).
  46. National Academy Press. Guide for the Care and Use of Laboratory Animals. National Academy Press. , Washington, DC. (1996).
  47. Nemeth, C. L., et al. Role of kappa-opioid receptors in the effects of salvinorin A and ketamine on attention in rats. Psychopharmacology (Berl). 210, 263-274 (2010).
  48. Rowland, N. E. Food or fluid restriction in common laboratory animals: balancing welfare considerations with scientific inquiry. Comp. Med. 57, 149-160 (2007).
  49. Carr, K. D. Chronic food restriction: enhancing effects on drug reward and striatal cell signaling. Physiol. Behav. 91, 459-472 (2007).
  50. Auclair, A. L., Besnard, J., Newman-Tancredi, A., Depoortère, R. The five choice serial reaction time task: comparison between Sprague-Dawley and Long-Evans rats on acquisition of task, and sensitivity to phencyclidine. Pharmacol. Biochem. Behav. 92, 363-369 (2009).
  51. Patel, S., Stolerman, I. P., Asherson, P., Sluyter, F. Attentional performance of C57BL/6 and DBA/2 mice in the 5-choice serial reaction time task. Behav. Brain Res. (170), 197-203 (2006).
  52. Higgins, G. A., Breysse, N. Rodet model of attention: The 5-choice serial reaction time task. Current Protocols in Pharmacology. (5), Unit 5.49 (2008).

Tags

Neuroscience выпуск 90 внимание импульсное управление неврология познание грызунов
5-Выбор Серийный Время реакции Задача: Задача Внимания и импульсного управления для Грызунов
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Asinof, S. K., Paine, T. A. The… More

Asinof, S. K., Paine, T. A. The 5-Choice Serial Reaction Time Task: A Task of Attention and Impulse Control for Rodents. J. Vis. Exp. (90), e51574, doi:10.3791/51574 (2014).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter