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Behavior

Le 5-Choix réaction Série Durée de la tâche: Une équipe de l'attention et du contrôle des impulsions pour rongeurs

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

Summary

Ce protocole décrit la tâche de temps de réaction de série à 5 choix, ce qui est une tâche en fonction de opérant utilisée pour étudier l'attention et le contrôle des impulsions chez les rongeurs. défis de jour de test, qui sont des modifications de la tâche standard, d'accroître la flexibilité de la tâche et peuvent être combinés avec d'autres manipulations pour mieux caractériser le comportement.

Abstract

Ce protocole décrit la tâche de temps de réaction de série à 5 choix, ce qui est une tâche en fonction de opérant utilisée pour étudier l'attention et le contrôle des impulsions chez les rongeurs. défis de jour de test, des modifications à la tâche standard, peuvent être utilisées pour imposer systématiquement les systèmes neuronaux contrôlant soit attention ou le contrôle des impulsions. Surtout, ces défis ont des effets uniformes sur le comportement à travers des laboratoires sur des animaux intacts et peuvent révéler soit des améliorations ou des déficits de la fonction cognitive qui ne sont pas apparentes lorsque les rats sont testés uniquement sur la tâche standard. La variété des mesures comportementales qui sont collectées peut être utilisé pour déterminer si d'autres facteurs (par exemple., La sédation, les déficits de motivation, les déficiences de l'appareil locomoteur) contribuent à l'évolution de la performance. La polyvalence de la 5CSRTT est encore renforcée parce qu'elle se prête à la combinaison avec des techniques pharmacologiques, moléculaires et génétiques.

Introduction

La série tâche 5 choix de temps de réaction (5CSRTT) a été développé par Trevor Robbins et ses collègues de l'Université de Cambridge afin de comprendre les troubles du comportement affichés par les personnes diagnostiquées avec un trouble déficitaire de l'attention avec hyperactivité (TDAH) 1,2. Il est basé sur des tâches de performance continues utilisées pour étudier l'attention chez l'homme 3; l'attention étant définie comme la capacité d'allouer et de soutenir la mise au point de ressources cognitives sur des stimuli ou des informations spécifiques, tout en ignorant d'autres informations 4. Bien que la tâche a été conçu à l'origine pour une utilisation avec des rats 1,2, une version de la souris a également été mis au point 5,6.

Le 5CSRTT de base nécessite des rats pour numériser un réseau horizontal de cinq ouvertures pour la présentation d'un bref stimulus lumineux (Cue) dans l'une des ouvertures; une fois que le rat détecte le stimulus doit nez pousser dans l'ouverture éclairée de recevoir une récompense de granulés de sucre. Ainsi, La tâche nécessite rats à la fois à diviser leur attention sur les 5 ouvertures distinctes dans l'espace et à maintenir l'attention jusqu'à ce que le stimulus est présenté dans un essai donné et à travers de multiples essais dans une session de 1,7. Il est généralement évaluée par l'exactitude des réponses. Bien que le 5CSRTT a été initialement conçu pour évaluer l'attention, il est également utilisé pour évaluer le comportement impulsif ou l'inhibition de la réponse 1,7,8: la capacité de retenir pré-puissant ou inapproprié répondre 9. Au cours de l'opération, le rat doit répondre pour retenir la durée de l'intervalle d'essai entre (ITI) et seulement une fois de répondre au stimulus est présenté dans l'une des ouvertures 1. Ainsi réponses prématurés, ceux qui se produisent au cours avant la présentation de stimuli ITI, fournissent un indice utile de comportement impulsif.

Le 5CSRTT est incroyablement souple tâche il ya un certain nombre de modifications de la tâche de base (c'est-à-défis de jour de test)qui peuvent être mises en place pour examiner plus attentivement la façon expérimentale manipulations affectent le comportement. Par exemple, la diminution de la durée de relance ou de raccourcir l'ITI sont différents mécanismes visant à accroître la charge attentionnelle de la tâche et peut être utilisé pour évaluer systématiquement sous-domaines de l'attention 1,7,10-12. En revanche, l'augmentation de la durée de relance minimise les demandes attentionnelles de la tâche; ceci peut être utilisé pour déterminer si une manipulation interfère avec la capacité à réaliser les conditions de réaction de base de la tâche 12. L'augmentation de la durée de l'ITI peuvent être utilisés pour déterminer si une manipulation particulière affecte la réponse impulsive 1,7,8,13-15. En outre, à l'aide de défis quotidiens de test, tels que ceux décrits, peuvent révéler des déficits de 10 ou améliorations 16,17 de comportement qui ne sont pas observée chez les rats bien formés testé en utilisant des paramètres de test standard.

Surtout, le 5CSRTT se prête to combinaison avec un certain nombre de techniques différentes; par exemple la cognition a été étudiée lésions suivantes des zones discrètes du cerveau 10,18-20, ou neurotransmetteur sélective Épuisement 2,21,22. Études pharmacologiques de comportement ont utilisé soit systémique 16,17,23-28 ou discret administration intracrânienne de médicaments 29-32. De plus la performance est facilement évaluée après administration aiguë et chronique 12,16,17,29-32 médicament 13,14,23,33. Les effets de l'exécution des tâches sur la libération de neurotransmetteurs 34 et l'activité métabolique 35 dans les zones discrètes du cerveau ont également été évalués. En outre, la performance sur cette tâche peut être utilisée pour séparer les rats en groupes en fonction de la ligne de base de la performance de l'attention 30,31 ou 15,32 niveaux de l'impulsivité. Enfin, avec l'avènement d'une version de la souris de la 5CSRTT 5,6, la tâche a été utilisé pour étudier les contributions génétiques à l'attention et impUlse contrôler 5,36-39.

Parce que le 5CSRTT évalue plusieurs fonctions cognitives simultanément et se prête à utiliser en combinaison d'une variété d'approches pharmacologiques, génétiques et moléculaires, il a été régulièrement utilisé pour évaluer le dysfonctionnement cognitif dans le cadre de modèles animaux de troubles psychiatriques et neurologiques. Par exemple, la 5CSRTT a été utilisé pour étudier la neurobiologie sous-jacente aux perturbations cognitives dans le trouble déficitaire de l'attention avec hyperactivité (TDAH) 37,40,41, 23,33,42 schizophrénie, toxicomanie 13,14,43-45, la maladie d'Alzheimer 18 , 39, la maladie de Parkinson 36, et la maladie de Huntington 37.

Ce protocole fournit des lignes directrices pour les rats de formation sur la 5CSRTT. Comme un certain nombre de mesures de performance peuvent être recueillis, nous décrivons comment les modèles communs de résults doivent être interprétés. En outre, plusieurs modifications communes au protocole de base, les défis de jour de test, sont décrits.

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Protocol

Cette procédure nécessite l'utilisation d'animaux; ces procédures ont été approuvées par l'Oberlin College institutionnel de protection des animaux et l'utilisation comité et sont en conformité avec le Guide pour le soin et l'utilisation des animaux de laboratoire 46.

1. 5CSRTT Appareil

  1. Un schéma de l'appareil 5CSRTT est fourni à la figure 1.
    1. Appareil 5CSRTT consiste en une chambre de conditionnement opérant (30,5 x 24,1 x 29,2 cm) avec deux parois latérales en plexiglas, et un plancher en grille inox sur acier.
    2. Le mur de façade en aluminium est arrondi et contient cinq ouvertures nez poke (2.5 x 2.2 x 2.2 cm chacun); chaque ouverture est équipée d'une diode émettrice de lumière (LED) et un détecteur infrarouge capable de détecter l'insertion du nez de rats.
    3. Le mur arrière en aluminium contient le magazine de la nourriture; ceci est relié à un distributeur de granulés et est équipé d'un capteur infrarouge et un petit incandescent la lumière.
    4. Une maison à incandescence, capable d'éclairer toute la chambre est apposée près du haut de la paroi arrière.
  2. Maison de l'appareil 5CSRTT dans un ventilés, sonne chambre de conditionnement opérant atténué.
  3. Utilisez un PC pour contrôler la chambre opérant et de recueillir des données.

2. logement des animaux et préparation

  1. La procédure nécessite l'utilisation d'animaux de laboratoire; obtenir l'approbation du Comité institutionnel de protection des animaux et l'utilisation (IACUC) avant de commencer toutes les expériences.
  2. Rats Maison en paires.
    1. Maintenir des rats sur un cycle lumière / obscurité 14h10 (s'allume sur à 7h00) dans une chambre avec une température constante de 22 ± 1 ° C.
    2. Autoriser les rats libre accès à tout de l'eau dans leurs cages, mais la nourriture restreindre eux.
    3. Alimentation restreindre rats à 85-90% de leur poids d'alimentation gratuite de deux à cinq jours avant le début de la formation de magazine ettout au long de la formation et les tests 5CSRTT. Nourrir les rats après les séances d'entraînement quotidiennes et peser tous les jours pour s'assurer qu'ils prennent du poids (~ 5 g / semaine).

3. procédure 5CSRTT

  1. Considérations de formation générale 5CSRTT
    1. rats de train à une heure normale de jour, un minimum de 5 jours par semaine; formation se déroule sur plusieurs étapes (voir le tableau 1) et prend plusieurs semaines.
    2. Former et essais des rats dans la même chambre opérant (voir sections 3.2 au 3.5 ci-dessous); de petits écarts dans l'environnement des rats peuvent affecter leurs performances.
    3. A la fin de chaque session nettoyer toutes les surfaces de la chambre avec de l'eau contenant le désinfectant hypochlorite de sodium (ou un autre désinfectant après consultation avec votre vétérinaire).
  2. Formation Magazine
    1. Introduire des granules de sucre (45 mg) à des rats dans leur cage avant la première session. Cela minimise la néophobie et assure rats se retdes pastilles de sucre Rieve du magasin alimentaire.
    2. La place des rats dans la chambre opérant (ventilateurs) avec des trous sur d'ouvertures obstruées. Autoriser les rats à s'habituer à la chambre pendant 5 min.
    3. Livrer soixante pastilles de sucre au magazine soit sur un intervalle fixe de 20 s (FI-20, jour 1) horaire ou un calendrier FI-30 (jour 2).
      Remarque: Le houselight peut rester allumé pendant toute la durée de la session et la lumière de la revue devrait être éclairé lors de la livraison de granulés et peut rester allumé jusqu'à ce que le culot est récupéré.
    4. A la fin de la note de la session si des pastilles de sucre sont consommés; poursuivre la formation pendant au moins 2 jours ou jusqu'à ce que tous les granulés sont consommés.
  3. Formation 5CSRTT
    1. La figure 2 présente un schéma d'un seul essai 5CSRTT.
    2. Placez chaque rat dans une chambre opérant avec les fans sur. Autoriser les rats à s'habituer à la chambre pendant 5 min.
    3. A la fin de la période d'habituation, illuminer la lumière du magasin et délivrer opastille de sucre ne. Le premier procès commence lorsque ce culot est récupéré.
    4. Commencez chaque essai, avec un intervalle d'essai inter (ITI) au cours de laquelle seule la lumière de la maison est allumé. A la fin de l'ITI, pseudo aléatoire illuminer l'une des lumières d'ouverture pendant la durée de stimulation prescrite. Laisser le temps au rat pour répondre à la présentation du stimulus; du moment où le rat On laisse réagir la cale est limitée (LH).
    5. Réponses nez poke dans le résultat de l'ouverture éclairée dans la livraison d'une pastille de sucre à la revue et à l'éclairage de la lumière de la revue; ces réponses sont considérées comme bonnes réponses. Éteindre la lumière de la revue et de lancer le prochain essai sur la récupération des granulés.
    6. Réponses nez poke dans des ouvertures non éclairées (réponses incorrectes) et les échecs de répondre au cours de la suite LH (omissions) dans un temps d'arrêt (A). Éteindre le houselight au cours de la TO. Signaler le début de l'essai suivant à la fin de la TO en éclairant le houselight.
    7. Réponses poke nez marquer pendant l'ITI que les réponses prématurées; punir ces réponses avec une période de TO. Relancer le même procès, après un TO causée par une réponse prématurée.
    8. La fin de chaque session, après 90 essais ou 30 minutes, selon la première éventualité.
    9. Pour la première étape de la formation de définir la durée de relance de 30 secondes, le LH 30 sec, l'ITI à 2 secondes et l'AU à 2 sec. Réglez ces paramètres sur la formation de telle sorte que la durée de relance est de 1 s et la LH, ITI et A sont toutes les 5 sec (voir le tableau 1). Déplacez rats à l'étape de la formation prochaine fois qu'ils ont atteint les critères de formation proposées. rats d'essai après ils présentent une performance stable sur la dernière étape.
      Remarque: les rats Sprague-Dawley atteignent généralement les performances de critère (~ 65% de précision, <20% omissions) dans les 4-8 semaines si formé 5 jours par semaine. Cependant, différentes souches de rats ont des capacités différentes pour effectuer la tâche. Par exemple, les rats Lister Hooded peuvent atteindre des niveaux élevés deprécision (> 80%) avec moins omissions (<20%) en utilisant une durée de relance à court (0,5 s) (par exemple, Bari et al, 2008;.. Mizra et Bright, 2001). Il est recommandé que les chercheurs régler les paramètres de stimulation et les performances de critère afin de refléter la souche de rat (ou souris) utilisé.
  4. Test 5CSRTT
    1. Calculer la performance de base (% de précision, omissions%, les réponses prématurés) en faisant la moyenne des performances de chaque mesure dans les 3-5 dernières sessions (voir ci-dessous). Utiliser ces données pour diviser les rats en groupes (si nécessaire) ou en tant que base d'un individu rats.
    2. Utilisez tests défis de jour (tableau 2) à d'autres comportements de la sonde.
    3. Pour l'intérieur de sujets conceptions, intercaler des sessions de formation avec des sessions de provocation jour du test.
      Remarque: les défis d'une journée de test peuvent être utilisés pour compléter l'examen du comportement sur la tâche standard. Ces manipulations peuvent révéler des changements subtils dans le comportement qui ne sont pas apparents après une vasteformation sur la tâche standard et / ou être utilisé pour acquérir une meilleure compréhension de la nature d'un déficit de performance.
  5. 5CSRTT Mesures du rendement
    1. Utilisez un ordinateur pour calculer des mesures de performance.
    2. Précision de répondre (% de précision): Divisez le nombre de réponses correctes par le nombre total de réponses correctes et incorrectes. Il s'agit de la principale mesure de l'attention.
      [# réponses correctes / (# réponses correctes + # réponse incorrecte)] x 100
    3. Omissions: Diviser le nombre de procès dans lesquels le rat n'a pas répondu par le nombre total d'essais terminés. % omissions peuvent refléter attention, mais peut aussi être influencé par la sédation, la motivation et la capacité du moteur, donc l'interprétation des omissions dépend d'autres mesures de performance.
      [# omissions / (# omissions + # # + réponses correctes des réponses incorrectes)] x 100
    4. Les réponses correctes: Diviser le nombre de réponses correctes par le nombre total d'essais compsupprimée.
      [# Réponses correctes / (# omissions + # # + réponses correctes réponses incorrectes)] x 100
    5. Réponses incorrectes: Diviser le nombre de réponses incorrectes par le nombre total d'essais terminés.
      [# Réponses incorrectes / (# omissions + # # + réponses correctes réponses incorrectes)] x 100
    6. Réponses prématurés: Déterminer le nombre de réponses apportées au cours de l'ITI. Il s'agit de la principale mesure du comportement impulsif.
    7. Réponses persévératives: Déterminer le nombre de réponses nez poke en toute ouverture après le rat a fait une bonne réponse, mais avant le prélèvement de la pastille de sucre. Il s'agit d'une mesure du comportement compulsif.
    8. Magazine entrées: Déterminer le nombre de réponses nez poke dans le magasin. Ceci est une mesure de la motivation.
    9. La latence de réponse correcte: Calculer le temps moyen depuis le début de la stimulation à une réponse correcte; une mesure de la vitesse de traitement ou la prise de décision.
    10. Tardnce de mauvaise réponse: Calculer le temps moyen depuis le début de la stimulation à une mauvaise réponse; une mesure de la vitesse de traitement ou la prise de décision.
    11. Récompensez récupération de latence: Calculer le temps moyen pour un rat de récupérer la récompense de granulés de sucre; peut refléter la motivation.

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Representative Results

Manipulations de la 5CSRTT que la sonde Visuospatial Attention

Une approche pour varier les demandes attentionnelles de la tâche est de modifier la durée du stimulus. Comme la durée de stimulation diminue,% précision diminue (figure 3A) et% d'augmentation des omissions (figure 3B; adapté de 12). Ainsi courtes durées de relance augmentent les demandes attentionnelles de la tâche et de plus longues durées de stimulation diminuent les demandes attentionnelles de la tâche. Modification de la durée de relance n'affecte pas de manière fiable répondant prématurée et latences de réponse (données non présentées) 7,10,12.

Une autre approche pour augmenter les demandes attentionnelles de la 5CSRTT est de sonder les performances en réduisant l'ITI et d'accroître ainsi le «taux d'événements '. L'ITI peut soit être réduite et d'une durée fixe (par exemple, réduit à 1,5 secondes) ou il peut être à la fois une diminution dee fait imprévisible (c'est à dire, raccourcie de 0,5, 1,5, 3,0, ou 4,5 sec à chaque ITI se produisant d'une manière pseudo-aléatoire). La diminution de l'ITI diminue% la précision et améliore% omissions. En raison de la courte durée de l'ITI, le nombre de réponses prématurées tend également à diminuer (pour les données hypothétiques voir Figure 4A-C; sur la base de Paine et Carlezon, observation non publiée) 11.

Il existe d'autres modifications à la norme 5CSRTT (introduction des éclats de bruit blanc "distrayant", en introduisant une lumière clignotante, ou gradation des lumières de relance) 1,2,7,10 qui peuvent être utilisés pour sonder l'attention. Parce que ces défis quotidiens de test a nécessité l'utilisation de matériel supplémentaire qu'ils n'ont pas été discutés en détail ici. Cela dit, ces défis conduisent généralement à des réductions de l'exactitude et / ou l'augmentation des omissions 1,2,7,10.

Manipulations de la 5CSRTT que la sonde IMPUContrôle lse

Comme illustré sur la Figure 4D-F, l'inhibition de la réponse peut être systématiquement en cause dans la 5CSRTT en augmentant la durée de l'ITI. L'ITI peut être soit augmentée et d'une durée fixe (c'est à dire, augmentée à 7 sec) ou il peut être à la fois augmentée et rendue imprévisible (c'est à dire., A augmenté à 4,5, 6,0, 7,5, ou 9,0 sec à chaque ITI pseudo apparaissant au hasard) . L'augmentation de l'ITI augmente de façon fiable le nombre de réponses prématurées commis sans avoir des effets importants sur d'autres mesures de rendement (basé sur Paine et Carlezon, observation non publiée) 7,10,11,13,14.

Interprétation de l'essai Défi Journée des données

Surtout, il est possible de combiner l'analyse de la performance sur les tâches de provocation journée de test avec une performance sur la tâche standard afin d'obtenir une meilleure compréhension de la nature du déficit de performance observerD suite à une manipulation particulière. Par exemple, les figures 5A et 5B montre que le blocage de la synthèse du GABA du cortex avec intra infusions préfrontal du cortex de l'acide glutamique décarboxylase (GAD), un inhibiteur de L-allylglycine (LAG) augmente omissions, mais n'affecte pas l'% de précision, dans la norme 5CSRTT 12. Omissions accrues sur leur propre peuvent être difficiles à interpréter car elles reflètent les déficits de l'attention, la sédation, les déficits de motivation ou la capacité locomotrice modifié. Ainsi, afin d'obtenir une meilleure compréhension de la signification de ces déficits, nous avons utilisé les défis quotidiens d'essai pour déterminer si l'augmentation des omissions reflète un déficit de l'attention ou était le résultat d'un autre facteur. Nous avons d'abord évalué la performance sur une version plus difficile de la tâche dans laquelle la durée de relance a été réduite de 1,0 à 0,5 sec (Figures 5D-5F), puis nous avons évalué les performances sur une version plus facile de la tâche dans laquelle la durée de relance étaitaugmenté de 1,0 à 5 sec (figures 5G-5I). Parce omissions ont augmenté dans la même mesure (multiplication par 0,0 pg / dose pi) dans les trois versions de la tâche (figures 5B, 5E et 5H) et car la précision n'est pas affectée par des perfusions de LAG dans les trois versions de la tâche ( Les figures 5A, 5D et 5G), nous avons conclu que l'augmentation des omissions probablement ne reflète pas un déficit de l'attention. Nous avons exclu la possibilité que le changement dans omissions reflète une diminution de la motivation parce que ni le temps de latence de récupération de récompense (figures 5C, 5F, et 5I), ni le nombre d'entrées de magazines (non représenté) ont été systématiquement affectés par des perfusions de LAG. L'utilisation d'un champ ouvert, nous avons déterminé que la perfusion LAG susceptibles omissions augmentation parce qu'ils affectés capacité locomotrice (données non présentées) 12.

Figure 1: L'appareil 5CSRTT. A) Schéma des boîtes 5CSRTT montrant la disposition des ouvertures et le magazine d'une vue aérienne. Chaque ouverture et la revue de la nourriture sont équipés de capteurs infrarouges pour détecter les pokes de nez. B) Une boîte 5CSRTT opérant de conditionnement (Med-Associés, St. Albans VT). Sur la paroi avant de la chambre de l'aluminium sont les ouvertures poke 5 de nez, dont chacun contient un stimulus de lumière à LED (1); la paroi arrière de l'aluminium contient du magasin d'aliments (2), qui est relié au distributeur de la pastille (3), et la lumière de la maison (4). Le plancher est fait de barres d'acier inoxydable (5); en dessous du plancher est un bac à déchets amovible (6). Les parois latérales (y compris la porte) sont construits en polycarbonate transparent (7). La chambre se trouve dans une cabine de insonorisant (8) et un ventilateur (9) fournit masquage de bruit et circule l'air.

Figure 2
Figure 2: Structure d'un procès dans le 5CSRTT. Essais commencent avec un intervalle intertrial (ITI) au cours de la houselight est allumé. A la fin de l'ITI une lumière de stimulation est présenté dans l'une des ouvertures 5CSRTT. Si un nez de rat pousse dans l'ouverture éclairée, une boulette de nourriture est délivré au magasin et le magasin de la lumière est allumée. Récupération Pellet éteint la lumière de magazine et commence l'essai suivant. Des réponses et des omissions incorrectes (absence de réponse) suite à un temps d'arrêt (A), au cours de laquelle la houselight est éteint. Le prochain essai commence à la fin de la TO. Réponses prématurés (survenant au cours de la ITI) se traduisent également par un A, mais le même procès est relancée après un TO déclenchée par une réponse prématurée.

ve_content "fo: keep-together.within page =" always "> Figure 3
Figure 3: Effets de la manipulation de la durée de relance sur l'attention. Diminution de la durée de stimulation entraîne une baisse de l'attention que mesure par une diminution de la précision (A) et l'augmentation des omissions (B).

Figure 4
Figure 4: effets hypothétiques de la manipulation de la durée de l'IIT sur la performance 5CSRTT. Diminution de la durée de l'ITI et rend imprévisibles diminue la précision (A) et les réponses prématurés (C) et augmente omissions% (B). L'augmentation de la durée de la fabrication et de l'ITI it imprévisibles n'affecte pas de manière fiable% de précision (D) ou% omissions (E), mais augmente les réponses prématurés (F).

Figure 5
Figure 5: Effets de l'inhibiteur de la synthèse de GABA sur la norme (AC), Court (DF), et Long (GI) durée de relance versions du 5CSRTT. Lorsque la durée de relance est raccourci (D, E),% de précision diminue et% omissions augmenter par rapport à la tâche standard (A, B). En revanche, lorsque la durée d'impulsion est allongée (G, H),% de précision augmentée et diminuée omissions% par rapport à la hauteur standard. (Ce chiffre a été modifié depuis Asinof & Paine 12; réimprimé avec la permission de neuropharmacologie).

Stage de formation Essais / session Durée de stimulation (SD) ITI Durée Attente limitée (LH) Time Out (TO) Critère
% Corriger % omissions
TR-1 90 ou 30 min 30 2 30 2 > 75 <10
TR-2 90 ou 30 min 15 2 15 2 > 75 <10
TR-3 90 ou 30 min 15 3 15 3 > 75 <10
TR-4 90 ou 30 min 5 3 10 3 > 75 <15
TR-5 90 ou 30 min 2 3 5 3 > 70 * <15 *
TR-6 90 ou 30 min 2 5 5 5 > 65 * <15 *
TR-7 90 ou 30 min 1 5 5 5 > 50 <20

Tableau 1 Calendrier de formation pour le Standard 5CSRTT. A chaque étape de formation, les rats doivent effectuer à ou au-dessus de critère pour deux jours consécutifs avant d'être déplacée à l'étape de formation suivant. % Corriger est le nombre d'essais corrects, divisé par le total des essais (par exemple, correct, incorrect et omissions) x100 et omissions% est le nombre d'omissions, divisé par le total des essais x100. * Indique que tous les rats pourrontatteindre ce niveau de performance, mais le mieux leur performance à ces formations en scène la plus probable qu'ils seront à mener à bien la dernière étape de la formation. La durée du stimulus, ITI, LH, et A sont tous en quelques secondes.

Programme de formation Fonction cognitive Durée de stimulation (SD) ITI Durée Attente limitée (LH) Time Out (TO)
SD court Attention 0,5 5 5 5
Longue SD Attention 5-Feb 5 5 5
ITI court Attention 1 1.5 5 5
Court variable ITI Attention 1 0.5,1.5, 3.0, 4.5 5 5
Longue ITI Impulsivité 1 7 ou 9 5 5
Longue variable ITI Impulsivité 1 4.5, 6.0, 7.5, 9.0 5 5

Tableau 2 communes Journée Test défis. 5CSRTT Les paramètres peuvent être systématiquement manipulées afin de sonder différentes fonctions cognitives. La diminution de la durée de relance ou de diminuer l'ITI peut à la fois être utilisé pour contester les systèmes attentionnels. Si un ITI abrégée est utilisée, l'ITI peut être soit d'une durée déterminée (par exemple, 1,5 sec) ou être variable (par exemple., 0,5, 1,5, 3,0, et 4,5 sec). L'allongement de la durée de relance diminue demandes attentionnelles. Contrôle des impulsions peut être contestée par l'augmentation de la durée de l'ITI. L'ITI peut être soit d'une durée déterminée (par exemple, 7 sec) ou être variable (par exemple, 4.5, 6.0, 7.5, 9.0 sec). Si vous utilisez un e ITI variablesdurée ach ITI devrait produire pseudo hasard et chaque rat doit être exposé à nombre égal d'essais à chaque ITI. La durée de la session et / ou le nombre d'essais doit être augmenté pour tenir compte de ce. La durée du stimulus, ITI, LH et à tous sont en secondes.

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Discussion

Le 5CSRTT est une tâche largement utilisée pour évaluer l'attention et le contrôle des impulsions chez les rongeurs. Il est le plus souvent mesurée par la précision de répondre 1,7,10. Parce que la précision de la réponse ne comporte pas d'omissions et parce que les deux réponses correctes et incorrectes ont la même exigence de réponse (c'est à dire., Un nez pousser dans un trou), la précision n'est pas influencée par la capacité locomotrice, la motivation ou la sédation. Les% omissions peuvent également être utilisés comme une mesure de l'attention parce que les rongeurs bien formés souvent refuser une réponse plutôt que de «deviner» si elles sont incertains de ce qui a été illuminé trou sur un essai donné 1,10. Problématique, la sédation, une diminution de la motivation, et l'incapacité locomotrice peut aussi interférer avec la capacité de rats de répondre, ce qui omissions difficiles à interpréter. Dans une certaine mesure, ces facteurs peuvent être écartés par l'évaluation d'autres mesures de performance ou de la mise en œuvre défi de jour de tests. Par exemple, les déficiences de motivation peuvent être indiqués par une diminution des entrées de magazines et une augmentation de la fidélité des latences de récupération et de sédation et / ou moteur dépréciation peut être indiqué par une diminution générale de la réponse (par exemple, l'augmentation des omissions, diminué réponses prématurée et une diminution des entrées de magazines ) et une augmentation globale des latences de réponse. Cela dit, si il n'est pas clair si un changement dans omissions reflète un déficit de l'attention ou est le résultat d'un autre facteur, il est conseillé de mettre en place un défi de jour de test.

L'impulsivité est le plus souvent mesurée en utilisant 5CSRTT réponses prématurés. Réponses prématurés sont ces réponses qui ont lieu au cours de l'ITI, avant la présentation du stimulus. On pense que ces réponses reflètent une incapacité à retenir la réponse puissant pré à nez coup de coude et donc refléter une forme de l'impulsivité caractérisé par un manque d'inhibition de la réponse de 1,9. Réponses prématurés sont edevrait être analogue à des réponses impulsives faites lors d'autres travaux de moteur tels que l'impulsivité aller aucune tâche de go 1,8. Une autre mesure de l'inhibition de la réponse dans le 5CSRTT est persévératives réponses; ce sont les réponses qui se produisent dans une ouverture après une réponse correcte a été faite et la récompense de pastille de sucre livré. Réponses persévératives sont pensés pour refléter compulsif sur la réponse plutôt qu'une réponse impulsive soi 1. Notamment, ces deux mesures de l'inhibition de la réponse sont médiatisés, en partie, par les différents substrats neuronaux 11; ce qui suggère qu'ils sont en fait des mesures distinctes de l'inhibition de la réponse.

Corriger la latence de réponse (et / ou incorrecte latence de réponse) est utilisé pour déterminer si une manipulation provoque un changement dans la vitesse de traitement des rats ou 1,7 fois la décision prise. Comme omissions, cependant, la latence de réponse peut être affectée par un certain nombre d'autres facteurs, y compris la sédation,motivation et la capacité locomotrice. Ainsi, la tendance générale des résultats doit être évaluée afin de déterminer si une manipulation particulière affecte la vitesse de traitement ou la prise de décision.

Il ya plusieurs avantages à utiliser la 5CSRTT afin de mesurer l'attention et le contrôle des impulsions chez les rongeurs; ceux-ci expliquent probablement pourquoi cette tâche a été adoptée par les laboratoires du monde entier. Tout d'abord, la 5CSRTT permet enquête parallèle de plusieurs fonctions cognitives. Deuxièmement, les rats peuvent être maintenus à des niveaux stables de performance pour plusieurs semaines à plusieurs mois et peuvent être facilement recyclés après une période de congé. Parce que la performance de base est stable, il est possible d'utiliser un design intra-sujets ou pour tester les effets des manipulations chroniques sur l'exécution des tâches. En troisième lieu, la polyvalence de la tâche est augmentée par la variété de problèmes de jour de test qui peuvent être mises en œuvre. Fait important, ces manipulations entraînent des changements prévisibles dans les performances, dont beaucoup ont étéreproduit dans un certain nombre de laboratoires 1,7,10,12. Les défis d'aujourd'hui de test permettent aux chercheurs de mieux caractériser les déficits de performance (ou améliorations) observés sur la tâche standard ou peuvent révéler des changements dans la performance qui ne sont pas observés lorsque les rats sont testés sur la tâche standard 16. Quatrièmement, parce que les mesures comportementales multiples sont collectées en même temps, les chercheurs sont en mesure d'évaluer l'influence des autres, potentiellement confondants, facteurs sur le rendement de la tâche. Enfin, parce que les chambres opératoires sont contrôlés par un ordinateur externe, il est un meilleur contrôle de stimulus présentation, le calendrier précis des événements et de la collecte de données impartiale 7.

Malgré ses atouts, la 5CSRTT n'est pas sans ses inconvénients. Le principal défaut de la 5CSRTT est que cela prend beaucoup de rats semaines pour compléter la formation et d'atteindre des niveaux stables de performance. En outre, le temps de formation prolongée peut entraîner des performances pour devenir 'automatic »ou réponses habituelles 10; ce qui peut rendre la performance sur la tâche standard imperméable aux manipulations particulières. Mise en œuvre défis quotidiens de test, ce qui augmente les exigences des tâches ou modifient les éventualités de réponse, peuvent minimiser l'influence de répondre automatique sur la performance. La formation prolongée n'entraîne toutefois des performances qui est relativement stable dans le temps permettant aux sujets individuels à tester à plusieurs reprises et servent de leur propre contrôle. Ainsi, le temps nécessaire pour former un objet individuel est atténuée par la quantité de données que chaque objet peut générer. Un autre inconvénient de la 5CSRTT est l'obligation d'utiliser la restriction alimentaire doux comme un moyen de motiver l'exécution des tâches. Comme la session se poursuit et les sujets deviennent rassasié la motivation à répondre peuvent être touchées; cela peut conduire à des changements dans l'exécution des tâches 25. Pré sujets d'alimentation avant le test est un moyen de déterminer si la satiété est la médiation des effets d'une partiemanipulation iculier 7,25,47. En outre, il peut y avoir des préoccupations que la restriction alimentaire chronique légère peut causer un stress inutile aux rongeurs; Cependant il existe des preuves de plus en plus à l'effet contraire 48. Plus problématique, la restriction alimentaire modérée pourrait peut-être modifier les voies mêmes que les chercheurs tentent d'enquêter; ce qui peut influer sur les effets des médicaments sur l'exécution des tâches 49.

Il est important de noter que les différents laboratoires rapportent des différences dans le niveau de base de la performance sur la tâche standard. Cela peut être dû en partie à des différences dans les chambres opératoires se, par exemple, certains laboratoires utilisent 9 boîtes fermées et obstruent toute autre trou 1,2,7, tandis que d'autres laboratoires utilisent des boîtes à 5 trous 12,23. En outre, la lumière de stimulation dans certaines chambres est une ampoule à incandescence 2, tandis que dans d'autres configurations, il est une diode émettrice de lumière (LED) 23. Les différences dans les niveaux de base de la performance peuvent également être dues to les variations de la stratégie de formation mises en œuvre. Enfin, les différences dans la souche de rat (ou la souris) utilisés peuvent également tenir compte des différences dans les niveaux de référence du rendement. Seuls quelques laboratoires ont comparé les performances dans des souches de rats avec des résultats mitigés. Par exemple, des rats Sprague-Dawley ont des niveaux de référence plus faibles de la performance de faire Lister rats à capuchon 28. En revanche, Auclair et al ont constaté que les 50 rats Sprague-Dawley ont acquis la tâche plus rapidement (par exemple, en moins de sessions de formation) que les rats Long-Evans, mais les deux groupes en fin de compte a atteint le même niveau de performance. différences entre les souches ont également été observés lors de l'utilisation des souris; C57BL / 6 sont plus précis et font moins de réponses prématurées que ne le font souris DBA / 2 lorsque la durée de relance est raccourcie 51.

Bien que l'acquisition et la performance tâche sont similaires pour les souris et les rats, de légères déviations dans la stratégie de formation de celui décrit ici peut être renouvelérequis. Tout d'abord, afin de tenir compte de leur plus petite taille, l'appareil souris 5CSRTT est plus petit que le rat 5CSRTT 5,6,36-39,51,52. Deuxièmement, les souris peuvent exiger plus de l'accoutumance aux chambres opératoires avant de commencer la formation 5,6,52. Troisièmement, il ya un plus grand risque de satiété et une perte de motivation pour répondre à des souris 5,6,52. Afin de tenir compte du risque de satiété plus petites boulettes de nourriture (par exemple, 12 mg à 45 mg par rapport à des souris de rat) 52 doit être utilisé. En variante renforçateurs liquides ont également été décrits 5,6,37. Enfin, il peut être nécessaire d'exécuter toutes les sessions avec le houselight off, ce qui augmente les propriétés discriminantes des feux de relance 6.

En résumé, la 5CSRTT est une tâche largement utilisé conditionnement opérant sur la base utilisée pour étudier l'attention et le contrôle des impulsions chez les rongeurs. Il ya plusieurs avantages à utiliser la tâche n'est pas le moindre de ce qui est la capacité de facilementmodifier la tâche d'enquêter davantage d'attention soit attention ou le contrôle des impulsions.

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Disclosures

Les auteurs n'ont rien à divulguer.

Acknowledgments

Ce travail a été soutenu par une subvention des National Institutes of Health de octroyées à la 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

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Le 5-Choix réaction Série Durée de la tâche: Une équipe de l&#39;attention et du contrôle des impulsions pour rongeurs
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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).

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