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Behavior

Il 5-Choice reazione Serial Attività temporizzata: un lavoro di Attenzione e Impulse controllo per roditori

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

Summary

Questo protocollo descrive l'attività 5-scelta tempo di reazione di serie, che è un compito basato operante utilizzato per studiare l'attenzione e il controllo degli impulsi nei roditori. Sfide giornata di test, che sono modificazioni della task standard, aumentare la flessibilità del compito e possono essere combinati con altre manipolazioni per caratterizzare più pienamente il comportamento.

Abstract

Questo protocollo descrive l'attività 5-scelta tempo di reazione di serie, che è un compito basato operante utilizzato per studiare l'attenzione e il controllo degli impulsi nei roditori. Sfide Test Day, modifiche alla task standard, possono essere usati per tassare sistematicamente i sistemi neurali che controllano sia l'attenzione o controllo degli impulsi. È importante sottolineare che queste sfide hanno effetti consistenti sul comportamento attraverso laboratori negli animali intatti e possono rivelare sia miglioramenti o deficit nella funzione cognitiva che non sono evidenti quando i ratti sono testati solo sulla task standard. La varietà di misure comportamentali che vengono raccolti possono essere utilizzati per determinare se altri fattori (ad esempio., Sedazione, deficit di motivazione, menomazioni locomotorie) stanno contribuendo a cambiamenti nelle prestazioni. La versatilità del 5CSRTT è ulteriormente migliorata perché è suscettibile di combinazione con tecniche farmacologiche, molecolari e genetici.

Introduction

Il compito 5-scelta tempo di reazione seriale (5CSRTT) è stato sviluppato da Trevor Robbins e colleghi presso l'Università di Cambridge, al fine di comprendere i deficit comportamentali visualizzati da persone con diagnosi di disturbo da deficit di attenzione e iperattività (ADHD) 1,2. Si basa su attività continue di performance utilizzati per studiare l'attenzione negli esseri umani 3; con attenzione è definita come la capacità di allocare e sostenere la messa a fuoco delle risorse cognitive su stimoli o informazioni specifiche, ignorando altre informazioni 4. Anche se il compito è stato originariamente progettato per l'utilizzo con i ratti 1,2, una versione topo è stato anche sviluppato 5,6.

Il 5CSRTT base richiede ratti per la scansione di una matrice orizzontale di cinque aperture per la presentazione di un breve stimolo luminoso (cue) in una delle aperture; una volta che il ratto rileva lo stimolo deve ficcare il naso in apertura illuminato per ricevere una ricompensa pellet zucchero. Così, Il compito richiede ratti sia per dividere la loro attenzione tra i 5 aperture spazialmente distinte e per mantenere l'attenzione fino a quando lo stimolo è presentato in un dato processo e su più prove in una sessione di 1,7. L'attenzione è tipicamente valutata dalla precisione delle risposte. Anche se il 5CSRTT è stato originariamente progettato per valutare l'attenzione, ma è anche usato per valutare il comportamento impulsivo o inibizione della risposta 1,7,8: la capacità di trattenere pre-potente o inappropriati rispondere 9. Durante l'operazione, ratti devono rifiutare di rispondere per la durata dell'intervallo di prova tra (ITI) e solo rispondere una volta lo stimolo è presentato in una delle aperture 1. Così le risposte premature, quelli che si verificano durante la prima presentazione ITI di stimolo, fornire un utile indice di comportamento impulsivo.

Il 5CSRTT è incredibilmente flessibile task-ci sono una serie di modifiche del compito di base (vale a dire, le sfide giorno di prova)che possono essere implementate per esaminare più attentamente come manipolazioni sperimentali influenzano il comportamento. Ad esempio, diminuendo la durata stimolo o accorciando la ITI sono diversi meccanismi per aumentare il carico attentivo del compito e può essere utilizzato per valutare sistematicamente i sottodomini di attenzione 1,7,10-12. Al contrario, aumentando la durata dello stimolo riduce al minimo le esigenze di attenzione del compito; questo può essere utilizzato per determinare se una manipolazione interferisce con la capacità di eseguire i requisiti di risposta di base del compito 12. Aumentare la durata della ITI può essere utilizzato per determinare se un particolare manipolazione colpisce impulsivo rispondere 1,7,8,13-15. Inoltre, con le sfide giorno di test, come quelli appena descritti, possono rivelare deficit di 10 o miglioramenti 16,17 di comportamento che non sono evidenti nei ratti allenati testati utilizzando i parametri di prova standard.

È importante sottolineare che il 5CSRTT è suscettibile to combinazione con un numero di tecniche diverse; per esempio, la cognizione è stato indagato seguenti lesioni delle aree cerebrali discrete 10,18-20, o neurotrasmettitore selettiva svuotamenti 2,21,22. Indagini farmacologiche comportamentali hanno usato o sistemica 16,17,23-28 o discreto intracranica somministrazione di farmaci 29-32. Inoltre le prestazioni sono facilmente valutata dopo somministrazione del farmaco 12,16,17,29-32 acuta e cronica 13,14,23,33. Gli effetti di prestazioni dell'attività di neurotrasmettitore rilascio 34 e l'attività metabolica 35 in aree cerebrali distinte sono state valutate. Inoltre, le prestazioni del compito può essere utilizzata per separare i ratti in gruppi in base al basale 30,31 prestazione attentiva o livelli di impulsività 15,32. Infine, con l'avvento di una versione topo di 5CSRTT 5,6, il compito è stato utilizzato per indagare i contributi genetici per l'attenzione e impUlse controllano 5,36-39.

Perché il 5CSRTT valuta più funzioni cognitive contemporaneamente ed è suscettibile di utilizzare in combinazione di una varietà di approcci farmacologici, molecolari e genetici è stato utilizzato di routine per valutare la disfunzione cognitiva nel contesto di modelli animali di disturbi psichiatrici e neurologici. Ad esempio, il 5CSRTT è stato utilizzato per studiare la neurobiologia sottostante le interruzioni cognitivi in deficit di attenzione iperattività (ADHD) 37,40,41, 23,33,42 schizofrenia, tossicodipendenza 13,14,43-45, il morbo di Alzheimer 18 , 39, morbo di Parkinson 36, e la malattia di Huntington 37.

Questo protocollo fornisce le linee guida per i ratti di formazione sul 5CSRTT. A causa di una serie di misure di performance possono essere raccolti, si descrive come modelli comuni di Results devono essere interpretate. Inoltre diverse modifiche comuni al protocollo di base, le sfide giorno di test, sono descritti.

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Protocol

Questa procedura richiede l'uso di animali; queste procedure sono state approvate dal Oberlin College Istituzionale Animal Care and Use Committee e sono in conformità con la guida per la cura e l'uso di animali da laboratorio 46.

1 5CSRTT Apparato

  1. Una schematica dell'apparecchiatura 5CSRTT è fornito in Figura 1.
    1. L'apparato 5CSRTT consiste in una camera di condizionamento operante (30,5 x 24,1 x 29,2 centimetri) con 2 pareti laterali in plexiglass, e un pavimento di griglia in acciaio inox.
    2. La parete frontale in alluminio è arrotondato e contiene cinque aperture naso Poke (2,5 x 2,2 x 2,2 cm ciascuno); ciascuna apertura è dotato di un diodo emettitore di luce (LED) e un sensore infrarosso in grado di rilevare l'inserimento del naso dei ratti.
    3. La parete di fondo in alluminio contiene il magazine alimentare; questo è collegato ad un erogatore a pellet ed è dotato di un sensore a infrarossi e un piccolo incandescent luce.
    4. Una luce incandescente casa, in grado di illuminare l'intera camera è applicata nella parte superiore della parete posteriore.
  2. Casa l'apparato 5CSRTT all'interno di un ventilato, suono attenuato camera di condizionamento operante.
  3. Utilizzare un computer PC per controllare la camera operante e per raccogliere i dati.

2. Animal Housing e preparazione

  1. La procedura richiede l'utilizzo di animali da esperimento; ottenere l'approvazione dalla Cura e uso Comitato Istituzionale Animal (IACUC) prima di iniziare qualsiasi esperimenti.
  2. Ratti Casa a coppie.
    1. Mantenere ratti su una luce di ciclo 14:10 / scuro (luci accese alle 07:00) in una stanza con una temperatura costante di 22 ± 1 ° C.
    2. Consenti ratti libero accesso a mentre l'acqua nelle loro gabbie di casa, ma il cibo li limita.
    3. Alimenti limitare ratti al 85-90% del loro peso alimentazione libera due a cinque giorni prima dell'inizio della formazione rivista etutto 5CSRTT formazione e test. Alimentare ratti dopo le sessioni di allenamento giornaliere e pesare ogni giorno per garantire che essi stanno guadagnando peso (~ 5 g / settimana).

3 5CSRTT Procedura

  1. Generale 5CSRTT Considerazioni Formazione
    1. Ratti treno in un tempo standard di giorno un minimo di 5 giorni a settimana; formazione avviene tra le tante tappe (vedi Tabella 1) e richiede diverse settimane.
    2. Treno e prova ratti nella stessa camera operante (vedere paragrafi 3,2-3,5 sotto); piccole deviazioni nell'ambiente dei ratti possono influenzare le prestazioni.
    3. Al termine di ogni sessione di pulire tutte le superfici della camera con acqua contenente il disinfettante ipoclorito di sodio (o un altro disinfettante dopo aver consultato il vostro veterinario).
  2. Formazione Magazine
    1. Introdurre pellets di zucchero (45 mg) a ratti nella loro gabbia a casa prima della prima sessione. Questo riduce al minimo neophobia e garantisce ratti sarà retpellet di zucchero Rieve dalla rivista cibo.
    2. Luogo topi in camera operante (ventilatori a) con fori di apertura occluse. Consenti ratti abituarsi alla camera per 5 min.
    3. Consegnare sessanta pellets di zucchero verso la rivista sia su un determinato intervallo di 20 sec (FI-20, giorno 1) palinsesto o di un programma di FI-30 (giorno 2).
      Nota: Il houselight può restare accesa per tutta la durata della sessione e la luce rivista dovrebbe essere illuminato al momento della consegna del pellet e può restare accesa finché il pellet viene recuperato.
    4. Al termine della sessione se nota pellet zucchero sono consumati; continuare la formazione per almeno 2 giorni o fino a quando tutti i pellet sono consumati.
  3. Formazione 5CSRTT
    1. La Figura 2 fornisce uno schema di un singolo trial 5CSRTT.
    2. Mettete ogni ratto in una camera operante con i fan su. Consenti ratti abituarsi alla camera per 5 min.
    3. Alla fine del periodo di assuefazione, illuminare la luce rivista e consegnare one pellet zucchero. La prima prova inizia quando questo pellet viene recuperato.
    4. Iniziare ogni prova con un intervallo di prova, tra l'(ITI), durante il quale solo la luce casa è illuminata. Alla fine del ITI, pseudo casualmente illuminare una delle luci diaframma per la durata stimolo prescritto. Lasciare che il tempo di ratto per rispondere alla presentazione dello stimolo; momento in cui il ratto è permesso rispondere è stiva limitata (LH).
    5. Risposte Naso Poke nel risultato apertura illuminata nella consegna di un pellet di zucchero per la rivista e l'illuminazione della luce rivista; tali risposte sono considerati risposte corrette. Spegnere la luce rivista e avviare la successiva sperimentazione sul recupero pellet.
    6. Risposte Naso curiosare in aperture spente (risposte errate) e fallimenti di rispondere durante il risultato LH (omissioni) in un time out (TO). Spegnere il houselight durante il TO. Segnalare l'inizio della prova successiva alla fine del TO illuminando il houselight.
    7. Punteggio risposte Poke naso durante l'ITI come risposte premature; punire queste risposte con un periodo. Riprendere la stessa prova dopo un TO causata da una risposta precoce.
    8. Terminare ogni sessione dopo 90 prove o 30 minuti, a seconda di quale viene prima.
    9. Per la prima fase della formazione impostare la durata stimolo per 30 sec, LH per 30 sec, l'ITI di 2 sec e il TO a 2 sec. Regolare questi parametri attraverso la formazione in modo tale che la durata dello stimolo è di 1 sec e l'LH, ITI e TO sono tutti 5 sec (vedi Tabella 1). Spostare ratti alla fase di formazione successiva, una volta che hanno raggiunto i criteri di formazione suggeriti. Ratti di prova dopo che esibiscono la prestazione stabile sulla fase finale.
      Nota: ratti Sprague-Dawley di solito raggiungono prestazioni criterio (~ 65% di precisione, <20% omissioni) entro 4-8 settimane se allenato 5 giorni alla settimana. Diversi ceppi di ratti tuttavia, hanno diverse abilità per eseguire l'operazione. Ad esempio, i ratti Lister incappucciati possono raggiungere alti livelli diprecisione (> 80%) con un minor numero omissioni (<20%) con una durata di stimolo a breve (0,5 sec) (ad esempio, Bari et al, 2008;.. Mizra e Bright, 2001). Si raccomanda che i ricercatori regolare i parametri di stimolo e le prestazioni criterio per riflettere ceppo di ratti (o il mouse) utilizzato.
  4. 5CSRTT Testing
    1. Calcola prestazioni di base (% di precisione,% omissioni, le risposte premature) la media delle prestazioni per ciascuna misura attraverso le ultime 3-5 sessioni (vedi sotto). Utilizzare questi dati per dividere in gruppi di ratti (se richiesto) o come base di riferimento un individuo topi.
    2. Utilizzare test di giorno sfide (Tabella 2) a ulteriore comportamento della sonda.
    3. Per i soggetti all'interno di disegni, intervallare sessioni di allenamento con sessioni di test di provocazione giorno.
      Nota: le sfide giorno di test possono essere utilizzati per completare l'esame del comportamento sul compito standard. Queste manipolazioni possono rivelare sottili cambiamenti nel comportamento che non sono evidenti dopo un'ampiaformazione sul task standard e / o essere utilizzato per acquisire una migliore comprensione della natura di un deficit di prestazioni.
  5. 5CSRTT Misure di performance
    1. Utilizzare un computer per calcolare le misure di performance.
    2. Precisione di risposta (% di precisione): Dividere il numero di risposte corrette per il totale di risposte corrette e non corrette. Questa è la misura primaria di attenzione.
      [# risposte corrette / (# risposte corrette + # risposta errata)] x 100
    3. Omissioni: Dividere il numero di prove in cui il ratto non ha risposto per il numero totale di prove completate. % omissioni possono riflettere l'attenzione, ma possono anche essere influenzati da sedazione, la motivazione e la capacità del motore, così l'interpretazione di omissioni dipende da altre misure di performance.
      [# omissioni / (# omissioni + # # + risposte corrette risposte errate)] x 100
    4. Risposte corrette: dividere il numero di risposte corrette per il numero totale di prove bozzettocellati.
      [# Risposte corrette / (# omissioni + # # + risposte corrette risposte errate)] x 100
    5. Risposte errate: dividere il numero di risposte errate per il numero totale di prove completate.
      [# Risposte errate / (# omissioni + # # + risposte corrette risposte errate)] x 100
    6. Risposte prematuri: Determinare il numero di risposte fatte durante la ITI. Questa è la misura primaria di comportamento impulsivo.
    7. Risposte perseverative: Determinare il numero di risposte naso Poke in nessuna apertura dopo che il ratto ha fatto una risposta corretta, ma prima il recupero del pellet zucchero. Questa è una misura di comportamento compulsivo.
    8. Magazine iscrizioni: Determinare il numero di risposte naso Poke nella rivista. Questa è una misura di motivazione.
    9. La latenza di risposta corretta: Calcolare il tempo medio dalla comparsa dello stimolo ad una risposta corretta; una misura della velocità di elaborazione e il processo decisionale.
    10. TardiNCY di risposta non corretta: Calcolare il tempo medio dalla comparsa dello stimolo ad una risposta non corretta; una misura della velocità di elaborazione e il processo decisionale.
    11. Ricompensa Recupero Latenza: Calcolare il tempo medio per un ratto per recuperare la ricompensa pellet zucchero; può riflettere la motivazione.

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Representative Results

Manipolazioni del 5CSRTT che sonda visuospaziale Attenzione

Un approccio per variando le richieste attentive del compito è di alterare la durata dello stimolo. Poiché la durata stimolo diminuisce,% di precisione diminuisce (figura 3A) e il% di aumento omissioni (Figura 3B, adattato da 12). Così durate di stimolo più brevi aumentano le richieste di attenzione del compito e durate di stimolo più diminuiscono le richieste di attenzione del compito. Modifica della durata di stimolo non influisce in modo affidabile la risposta precoce e latenze di risposta (dati non riportati) 7,10,12.

Un altro approccio per aumentare le richieste di attenzione del 5CSRTT è quello di sondare le prestazioni riducendo il ITI incrementando il 'tasso di eventi'. L'ITI può essere sia diminuita e di una durata fissa (cioè, ridotta a 1,5 sec) oppure può essere sia diminuito di unnd fatto imprevedibile (cioè, ridotto 0,5, 1,5, 3,0, o 4,5 secondi con l'ITI si verificano in maniera pseudocasuale). Diminuendo l'ITI diminuisce% di precisione e aumenta% omissioni. A causa della breve durata del ITI, il numero di risposte prematuri tende a diminuire (per i dati ipotetici vedi Figura 4A-C, sulla base di Paine e Carlezon, osservazione inedito) 11.

Ci sono altre modifiche allo standard 5CSRTT (introducendo raffiche di 'distrazione' rumore bianco, introducendo una luce lampeggiante, o oscuramento delle luci di stimolo) 1,2,7,10 che possono essere utilizzati per sondare l'attenzione. Poiché queste sfide giornata di test richiesto l'uso di attrezzature supplementari che non sono stati discussi in dettaglio qui. Detto questo, queste sfide generalmente una riduzione della precisione e / o incrementi omissioni 1,2,7,10.

Manipolazioni del 5CSRTT che sonda ImpuControllo LSE

Come illustrato nella Figura 4D-F, inibizione della risposta può essere sistematicamente contestata nel 5CSRTT aumentando la durata della ITI. L'ITI può essere sia aumentata e di una durata fissa (ad esempio, è aumentato a 7 sec) oppure può essere sia aumentato e reso imprevedibile (ad esempio., Aumentato a 4.5, 6.0, 7.5, o 9.0 sec con ogni ITI si verificano pseudo casuale) . Aumentando la ITI aumenta in modo affidabile il numero di risposte premature commessi senza avere gravi effetti su altre misure di performance (basato su Paine e Carlezon, osservazione inedito) 7,10,11,13,14.

Interpretazione dei test Day Challenge dati

Importante, è possibile combinare analisi delle prestazioni su compiti challenge test giornata con prestazioni sul task standard al fine di acquisire una migliore comprensione della natura del deficit prestazioni osservared seguito di una particolare manipolazione. Ad esempio, Figure 5A e 5B mostra che il blocco corticale sintesi del GABA con infusioni intra prefrontale della corteccia della decarbossilasi dell'acido glutammico (GAD) inibitore della L-allylglycine (GAL) aumenta omissioni, ma non influisce% di precisione, nello standard 5CSRTT 12. Aumento omissioni in proprio possono essere difficili da interpretare in quanto possono riflettere deficit di attenzione, sedazione, deficit di motivazione o capacità motorio alterato. Pertanto, al fine di ottenere una migliore comprensione del significato di questi deficit abbiamo usato le sfide giorno di test per determinare se l'aumento di omissioni riflette un deficit di attenzione o è il risultato di un altro fattore. In primo luogo abbiamo valutato le prestazioni su una versione più difficile del compito in cui la durata dello stimolo è stata ridotta 1,0-0,5 sec (Figure 5D-5F) e poi abbiamo valutato le prestazioni su una versione più semplice del compito in cui la durata è stata di stimoloaumentato 1,0-5 sec (Figure 5G-5I). Perché omissioni sono stati aumentati nella stessa misura (piegare aumento da 0,0 mg / dose di ml) in tutte e tre le versioni del compito (Figure 5B, 5E, e 5H) e poiché la precisione non è stata influenzata da infusioni GAL in tutte e tre le versioni del compito ( Figure 5A, 5D e 5G), abbiamo concluso che l'aumento omissioni probabilmente non riflette un deficit di attenzione. Abbiamo escluso la possibilità che il cambiamento di omissioni riflette una diminuzione della motivazione perché né la latenza di recupero ricompensa (figure 5C, 5F, e 5I), né il numero di voci di riviste (non mostrato) sono stati sistematicamente colpite da infusioni GAL. Utilizzando un campo aperto abbiamo stabilito che le infusioni GAL probabile aumento omissioni perché colpiti capacità locomotoria (dati non riportati) 12.

Figura 1 L'apparato 5CSRTT. A) Schema delle caselle 5CSRTT che mostrano la disposizione delle aperture e la rivista da una veduta aerea. Ogni apertura e la rivista cibo sono dotate di sensori a infrarossi per rilevare Pokemon naso. B) Una scatola 5CSRTT operante condizionata (Media Associates, St. Albans VT). Sulla parete frontale della camera di alluminio sono le aperture 5 Poke naso, ognuno dei quali contiene una luce stimolo LED (1); la parete posteriore alluminio contiene il caricatore alimentare (2), che è collegato al distributore pellet (3), e la luce casa (4). Il pavimento è costituito da barre di acciaio inossidabile (5); sotto il pavimento è un vassoio estraibile rifiuti (6). I fianchi (compresa la porta) sono costruiti in policarbonato trasparente (7). La camera si trova in un cubicolo-attenuazione del suono (8) e un ventilatore (9) fornisce mascheramento del rumore e circola aria.

Figura 2
Figura 2 Struttura di un processo in 5CSRTT. Trials iniziano con un intervallo tra le prove (ITI), durante la houselight è illuminato. Al termine della ITI una luce stimolo è presentato in una delle aperture 5CSRTT. Se un naso topo sporge in apertura illuminato, un pellet di cibo è consegnato alla rivista e la luce rivista è illuminata. Recupero Pellet spegne la luce rivista e inizia la prova successiva. Risposte e omissioni errati (mancata risposta), risultato in un time out (TO), durante il quale il houselight si spegne. La prova successiva inizia alla fine del TO. Risposte premature (che si verificano durante l'ITI) risultano anche in un TO, ma lo stesso processo viene riavviata dopo un TO innescato da una risposta precoce.

ve_content "fo: keep-together.within-page =" always "> Figura 3
Figura 3 Effetti della manipolazione durata stimolo sull'attenzione. Diminuendo la durata stimolo porta a diminuzioni di attenzione come misura da una diminuzione della precisione (A) e l'aumento omissioni (B).

Figura 4
Figura 4. effetti ipotetici di manipolare la durata della ITI sulle prestazioni 5CSRTT. Diminuendo la durata del ITI e rendendo imprevedibile diminuisce la precisione (A) e le risposte premature (C) e aumenta% omissioni (B). Aumentare la durata della ITI e rendendo it imprevedibile non influisce in modo affidabile% di precisione (D) o% omissioni (E), ma aumenta le risposte premature (F).

Figura 5
Figura 5 Effetti del inibitore della sintesi del GABA sul standard (AC), Short (DF), e Long (GI) Durata stimolo versioni del 5CSRTT. Quando la durata dello stimolo si accorcia (D, E),% di precisione diminuisce e% omissioni aumentare rispetto al compito standard (A, B). Al contrario, quando la durata dello stimolo è allungata (G, H),% di precisione aumentata e diminuita omissioni% rispetto al compito standard. (Questo dato è stato modificato dalla Asinof & Paine 12; ristampato con il permesso di Neurofarmacologia).

Fase di formazione Prove / Session Stimolo Durata (SD) ITI Durata Tenere Limited (LH) Time Out (TO) Criterio
% Corretto % Omissioni
TR-1 90 o 30 min 30 2 30 2 > 75 <10
TR-2 90 o 30 min 15 2 15 2 > 75 <10
TR-3 90 o 30 min 15 3 15 3 > 75 <10
TR-4 90 o 30 min 5 3 10 3 > 75 <15
TR-5 90 o 30 min 2 3 5 3 > 70 * <15 *
TR-6 90 o 30 min 2 5 5 5 > 65 * <15 *
TR-7 90 o 30 min 1 5 5 5 > 50 <20

Tabella 1 Programma di formazione per 5CSRTT standard. In ogni fase di formazione, i ratti devono eseguire pari o superiore criterio per 2 giorni consecutivi prima di essere passata alla fase successiva formazione. % Corretta è il numero di prove corrette diviso per le prove totali (cioè, corretta, non corretti ed omissioni) x100% e omissioni è il numero di omissioni diviso per il totale delle prove x100. * Indica che non tutti i ratti potrannoraggiungere questo livello di prestazioni, ma il meglio la loro performance a queste fasi di formazione più è probabile che sarà quello di completare con successo la fase finale della formazione. La durata dello stimolo, ITI, LH, e TO sono tutti in secondi.

Programma di formazione Funzione cognitiva Stimolo Durata (SD) ITI Durata Tenere Limited (LH) Time Out (TO)
Breve SD Attenzione 0.5 5 5 5
Lungo SD Attenzione 5-feb 5 5 5
Breve ITI Attenzione 1 1.5 5 5
Breve variabile ITI Attenzione 1 0.5,1.5, 3.0, 4.5 5 5
Lungo ITI Impulsività 1 7 o 9 5 5
Lungo variabile ITI Impulsività 1 4.5, 6.0, 7.5, 9.0 5 5

Tabella 2 giorni di test comuni sfide. 5CSRTT I parametri possono essere sistematicamente manipolati al fine di sondare diverse funzioni cognitive. Diminuendo la durata stimolo o diminuendo l'ITI può sia essere utilizzato per sfidare i sistemi attenzionali. Se si utilizza un ITI accorciato, l'ITI può essere sia di una durata fissa (ad esempio, 1,5 sec) o essere variabile (ad es., 0.5, 1.5, 3.0 e 4.5 sec). Allungare la durata stimolo diminuisce richieste attentive. Controllo degli impulsi può essere contestata aumentando la durata della ITI. L'ITI può essere sia di una durata fissa (ad esempio, 7 sec) o essere variabile (ad esempio, 4.5, 6.0, 7.5, 9.0 sec). Se si utilizza una variabile ITI edurata ach ITI dovrebbe avvenire pseudo casuale e ogni ratto dovrebbe essere esposto a parità di numero di prove ad ogni ITI. La durata della sessione e / o il numero di prove dovrebbero essere aumentati per ospitare questo. La durata dello stimolo, ITI, LH ea tutti sono in pochi secondi.

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Discussion

Il 5CSRTT è un compito ampiamente utilizzato per valutare l'attenzione e il controllo degli impulsi nei roditori. L'attenzione è più comunemente misurata con precisione di rispondere 1,7,10. A causa precisione di risposta non include omissioni e perché entrambe le risposte corrette e non corrette hanno lo stesso obbligo di risposta (ad esempio., Un naso ficcare in una apertura), la precisione non è influenzata dalla capacità locomotoria, motivazione o sedazione. Le omissioni% possono essere utilizzati anche come misura di attenzione perché roditori ben addestrati spesso trattenere una risposta piuttosto che 'indovinare' se sono incerti della quale foro è stato illuminato su un particolare processo 1,10. Problematicamente, sedazione, riduzione della motivazione, e disturbi dell'apparato locomotore può anche interferire con la capacità dei ratti a rispondere, rendendo omissioni di difficile interpretazione. In una certa misura, questi fattori possono essere escluse valutando altre misure di prestazioni o mediante l'attuazione di sfida giornata di tests. Ad esempio, i danni motivazionali può essere indicato da una diminuzione nelle voci riviste e un aumento della ricompensa latenze di recupero e sedazione e / o compromissione motoria può essere indicata da una generale diminuzione nel rispondere (ad esempio, aumento omissioni, diminuite le risposte premature e diminuite le voci di riviste ) e un aumento complessivo latenze di risposta. Detto questo, se non è chiaro se un cambiamento nella omissioni riflette un deficit di attenzione o è il risultato di qualche altro fattore, si consiglia di implementare una sfida giornata di test.

Impulsività è più comunemente misurata nel 5CSRTT con risposte premature. Risposte prematuri sono quelle risposte che si verificano durante l'ITI, prima della presentazione dello stimolo. Si pensa che queste risposte riflettono l'incapacità di trattenere la risposta pre potente al naso Poke e riflettono una forma di impulsività caratterizzata da una mancanza di inibizione della risposta 1,9 così. Risposte prematuri sono thdovrebbe essere analogo a risposte impulsive fatte durante altri compiti di impulsività motore, come andare senza compiti go 1,8. Un'altra misura di inibizione della risposta in 5CSRTT è perseverative risposte; queste sono le risposte che si verificano in una finestrella dopo una risposta corretta è stata fatta e la ricompensa pellet zucchero consegnate. Risposte perseverative sono pensati per riflettere compulsivo sopra rispondendo piuttosto che un impulsivo risponde per sé 1. In particolare, sono mediate queste due misure di inibizione della risposta, in parte, da diversi substrati neurali 11; suggerendo che essi sono in realtà misure distinte di inibizione della risposta.

Latenza di risposta corretta (e / o latenza di risposta errata) viene utilizzato per determinare se una manipolazione provoca un cambiamento nella velocità di elaborazione dei ratti o decisionale tempo 1,7. Come con omissioni, tuttavia, la latenza di risposta può essere influenzata da una serie di altri fattori, tra cui la sedazione,motivazione e la capacità locomotoria. Così, lo schema generale dei risultati deve essere valutato per determinare se una particolare manipolazione colpisce velocità il processo di elaborazione o di una decisione.

Ci sono molti vantaggi di utilizzare il 5CSRTT per misurare l'attenzione e il controllo degli impulsi nei roditori; questi probabilmente spiegano perché questo compito è stata adottata dai laboratori di tutto il mondo. In primo luogo, la 5CSRTT permette di indagine contemporanea di più funzioni cognitive. In secondo luogo, ratti possono essere mantenute a livelli stabili di prestazioni per diverse settimane o mesi e può essere facilmente riqualificati dopo un periodo di tempo libero. Poiché le prestazioni di base è stabile, è possibile utilizzare un disegno entro soggetti o per verificare gli effetti delle manipolazioni cronici sulla performance compito. In terzo luogo, la versatilità del compito viene aumentata la varietà di sfide giorni di test che può essere implementato. È importante sottolineare che tali manipolazioni comportano i cambiamenti prevedibili delle prestazioni, molte delle quali sono statereplicato in una serie di laboratori 1,7,10,12. Le sfide giorno di test permettono ai ricercatori di caratterizzare ulteriormente i deficit di performance (o miglioramenti) osservati sul compito standard o possono rivelare variazioni di prestazioni che non si osservano quando i ratti sono testati sul compito standard di 16. In quarto luogo, perché più misure comportamentali sono raccolti contemporaneamente, i ricercatori sono in grado di valutare l'influenza di altri, potenzialmente confondenti, i fattori sulle prestazioni compito. Infine, poiché le camere operante sono controllati da un computer esterno vi è un migliore controllo della presentazione dello stimolo, tempistica accurata di eventi e raccolta imparziale dei dati 7.

Nonostante i suoi punti di forza, il 5CSRTT non è priva di inconvenienti. Il difetto principale del 5CSRTT è che ci vogliono i ratti molte settimane per completare la formazione e raggiungere livelli stabili di prestazioni. Inoltre, il tempo di allenamento prolungato può causare prestazioni a diventare 'automatic 'o risposte abituali 10; questo può rendere le prestazioni sul task standard impermeabile a particolari manipolazioni. Implementazione sfide giorno di prova, che aumentano le richieste del compito o alterano contingenze di risposta, possono ridurre al minimo l'influenza di risposta automatica sulle prestazioni. La formazione prolungata ha tuttavia compromettere le prestazioni che è relativamente stabile nel tempo che consente ai singoli soggetti da testare ripetutamente e servono come il loro controllo. Pertanto, il tempo richiesto per formare un singolo soggetto è mitigato dalla quantità di dati che ciascun soggetto può generare. Un altro svantaggio del 5CSRTT è l'obbligo di utilizzare restrizione alimentare mite come un mezzo per motivare prestazioni compito. Mentre la sessione continua e soggetti diventare sazio la motivazione di rispondere può essere influenzato; questo può portare a cambiamenti nelle prestazioni compito 25. Alimentazione soggetti Pre prima del test è uno dei mezzi per determinare se sazietà è mediando gli effetti di una partemanipolazione icular 7,25,47. Inoltre, ci possono essere dubbi che la restrizione alimentare cronica lieve può causare stress eccessivo per roditori; tuttavia non vi è una crescente evidenza del contrario 48. Forse più problematicamente restrizione alimentare, lieve può alterare gli stessi percorsi che i ricercatori stanno cercando di indagare; questo può influenzare gli effetti dei farmaci sulle prestazioni dell'attività 49.

È importante notare che diversi laboratori riportano differenze nel livello basale di prestazione sul compito standard. Ciò può essere dovuto in parte a differenze nelle camere operante stessi, per esempio, alcuni laboratori utilizzano caselle 9 buche e occludono ogni altro foro 1,2,7, mentre altri laboratori utilizzano scatole di 5 fori 12,23. Inoltre, la luce stimolo in alcune camere è una lampadina a incandescenza 2, mentre in altre configurazioni è un diodo ad emissione luminosa (LED) 23. Le differenze nei livelli basali di prestazioni possono anche essere dovuti tvariazioni o nella strategia di formazione attuate. Infine, le differenze nel ceppo di ratti (o il mouse) utilizzati possono anche tenere conto delle differenze nei livelli basali di prestazioni. Solo pochi laboratori hanno messo a confronto le prestazioni di tutti i ceppi di ratto con risultati alterni. Ad esempio, i ratti Sprague-Dawley hanno livelli basali più bassi di prestazioni rispetto a fare Lister incappucciati ratti 28. Al contrario, Auclair e colleghi 50 hanno trovato che i ratti Sprague-Dawley acquisito il compito più veloce (ad esempio, in un minor numero di sessioni di formazione) rispetto ratti lungo Evans, ma entrambi i gruppi alla fine ha raggiunto lo stesso livello di prestazioni. Differenze di deformazione sono stati osservati anche quando si utilizzano topi; C57BL / 6 topi sono più precisi e rendono meno risposte premature di quanto non facciano DBA / 2 topi quando la durata dello stimolo si accorcia 51.

Anche se l'acquisizione delle applicazioni e le prestazioni sono simili per mouse e ratti, lievi scostamenti nella strategia di formazione che da qui delineato può essere riRICHIESTO. In primo luogo, al fine di accogliere le loro dimensioni più piccole, l'apparato topo 5CSRTT è minore del ratto 5CSRTT 5,6,36-39,51,52. In secondo luogo, i topi possono richiedere una maggiore assuefazione alle camere operante prima di iniziare la formazione 5,6,52. In terzo luogo, vi è un rischio maggiore di sazietà e una perdita di motivazione a rispondere con i topi 5,6,52. Al fine di accogliere il rischio di sazietà più piccoli pellet alimentari (ad esempio, 12 mg per i topi contro 45 mg per i ratti) è consentito 52. In alternativa rinforzi liquidi sono stati anche descritti 5,6,37. Infine, può essere necessario eseguire tutte le sessioni con il houselight off, questo aumenta le proprietà discriminative delle luci di stimolo 6.

In sintesi, il 5CSRTT è ampiamente utilizzato compito basato condizionamento operante utilizzato per studiare l'attenzione e il controllo degli impulsi nei roditori. Ci sono molti vantaggi di utilizzare il task non ultimo dei quali è la capacità di facilmentemodificare il compito di indagare con maggiore attenzione sia attenzione o controllo degli impulsi.

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Disclosures

Gli autori non hanno nulla da rivelare.

Acknowledgments

Questo lavoro è stato sostenuto da un National Institutes of Health sovvenzione assegnati a 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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Il 5-Choice reazione Serial Attività temporizzata: un lavoro di Attenzione e Impulse controllo per roditori
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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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