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Behavior

A reação de série 5-Choice Tempo Tarefa: A tarefa de atenção e controle de impulso para Roedores

doi: 10.3791/51574 Published: August 10, 2014

Summary

Este protocolo descreve a tarefa de tempo de reacção de série 5-escolha, o que é uma tarefa operante base utilizada para estudar a atenção e controlo de impulsos em roedores. Desafios dias de teste, que são modificações da tarefa padrão, aumentar a flexibilidade da tarefa e pode ser combinada com outras manipulações para caracterizar mais profundamente o comportamento.

Abstract

Este protocolo descreve a tarefa de tempo de reacção de série 5-escolha, o que é uma tarefa operante base utilizada para estudar a atenção e controlo de impulsos em roedores. Desafios dia do teste, modificações para a tarefa standard, pode ser usado para tributar de forma sistemática os sistemas neurais que controlam atenção ou controle de impulsos. É importante ressaltar que esses desafios têm efeitos consistentes sobre o comportamento de toda a laboratórios em animais intactos e pode revelar quer melhorias ou déficits de função cognitiva que não são aparentes quando os ratos só são testados na tarefa padrão. A variedade de medidas comportamentais que são recolhidos podem ser usados ​​para determinar se outros factores (isto é., Sedação, défices motivação, imparidade locomotores) estão a contribuir para as alterações de comportamento. A versatilidade do 5CSRTT é reforçada porque é passível de combinação com técnicas farmacológicas, moleculares e genéticas.

Introduction

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A tarefa de tempo de reação de série 5-escolha (5CSRTT) foi desenvolvido por Trevor Robbins e seus colegas da Universidade de Cambridge, a fim de compreender os déficits comportamentais apresentados por pessoas diagnosticadas com transtorno de déficit de atenção e hiperatividade (TDAH) 1,2. Baseia-se em tarefas de desempenho contínua utilizados para estudar a atenção nos seres humanos 3; com a atenção que está sendo definido como a capacidade de alocar e manter o foco de recursos cognitivos de estímulos ou informações específicas, ignorando outras informações 4. Embora a tarefa foi originalmente projetado para uso com ratos 1,2, uma versão do mouse também foi desenvolvido 5,6.

O 5CSRTT base exige ratos para analisar uma matriz horizontal de cinco aberturas para a apresentação de um breve estímulo luminoso (cue) em uma das aberturas; uma vez que o rato detecta o estímulo deve nariz picar na abertura iluminada para receber uma recompensa sedimento açúcar. Assim, A tarefa requer ratos para tanto dividir sua atenção entre os cinco aberturas espacialmente distintas e de manter a atenção até que o estímulo é apresentado em um determinado julgamento e em vários ensaios em uma sessão de 1,7. A atenção é normalmente avaliada pela precisão de respostas. Embora o 5CSRTT foi originalmente concebido para avaliar a atenção, também é utilizado para avaliar o comportamento impulsivo ou inibição da resposta 1,7,8: a capacidade de reter o pre-potente ou inapropriado responder 9. Durante a tarefa, os ratos deve reter responder para a duração do intervalo de ensaio entre (ITI) e responder somente quando o estímulo é apresentada em uma das aberturas 1. Assim, as respostas prematuras, que ocorrem durante a prévia apresentação ITI a estímulos, fornecer um índice útil de comportamento impulsivo.

O 5CSRTT é incrivelmente flexível tarefa há uma série de modificações a tarefa básica (ou seja, os desafios do dia de teste)que podem ser implementadas para examinar com mais cuidado como experimental manipulações afetar o comportamento. Por exemplo, diminuindo a duração do estímulo ou a redução do ITI são diferentes mecanismos para aumentar a carga de atenção da tarefa e pode ser usado para avaliar sistematicamente os subdomínios de atenção 1,7,10-12. Em contraste, o aumento da duração do estímulo minimiza as demandas de atenção da tarefa; isso pode ser usado para determinar se uma manipulação interfere com a capacidade de executar os requisitos básicos de resposta a tarefa 12. Aumentando a duração do ITI pode ser utilizado para determinar se uma manipulação particular afeta impulsivo responder 1,7,8,13-15. Além disso, usando os desafios dia do teste, tais como as descritas acima, pode revelar déficits 10 ou melhorias 16,17 de comportamento que não são aparentes em ratos bem treinados, avaliados com parâmetros de teste padrão.

É importante ressaltar que o 5CSRTT é passível to conjunto com uma série de técnicas diferentes; por exemplo, a cognição tem sido investigada seguintes lesões de áreas cerebrais distintas 10,18-20, ou neurotransmissor seletiva esgotamento 2,21,22. Estudos farmacológicos comportamentais têm usado tanto sistêmica 16,17,23-28 ou discreta administração intracraniana de drogas 29-32. Além disso o desempenho é facilmente avaliada após a administração da droga aguda e crônica 12,16,17,29-32 13,14,23,33. Os efeitos do desempenho da tarefa sobre a liberação do neurotransmissor 34 e atividade metabólica 35 em áreas cerebrais distintas também foram avaliados. Além disso, o desempenho na tarefa pode ser utilizado para separar os ratos em grupos com base na linha de base 30,31 desempenho atencional ou níveis de impulsividade 15,32. Finalmente, com o advento de uma versão do rato 5CSRTT 5,6, a tarefa tem sido utilizada para investigar as contribuições genéticas para a atenção e impulse controlar 5,36-39.

Porque o 5CSRTT avalia múltiplas funções cognitivas simultaneamente e é passível de utilizar em combinação de uma variedade de abordagens farmacológicas, moleculares e genéticas, foi rotineiramente usado para avaliar a disfunção cognitiva no contexto de modelos animais de perturbações psiquiátricas e neurológicas. Por exemplo, o 5CSRTT tem sido utilizado para investigar a neurobiologia subjacente às perturbações cognitivas no transtorno de déficit de atenção e hiperatividade (TDAH) 37,40,41, 23,33,42 esquizofrenia, dependência de drogas 13,14,43-45, a doença de Alzheimer 18 , 39, doença de Parkinson 36, e de Huntington doença 37.

Este protocolo fornece diretrizes para ratos de formação sobre o 5CSRTT. Porque uma série de medidas de desempenho podem ser coletados, descrevemos como padrões comuns de results deve ser interpretado. Além disso várias modificações comuns ao protocolo básico, os desafios dia do teste, são descritos.

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Protocol

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Este procedimento requer a utilização de animais; estes procedimentos foram aprovados pelo Oberlin College Institutional Animal Care and Use Committee e estão de acordo com o Guia para o Cuidado e Uso de Animais de Laboratório 46.

1. 5CSRTT Aparelho

  1. Um diagrama esquemático do aparelho 5CSRTT é fornecida na Figura 1.
    1. O aparelho 5CSRTT consiste em uma câmara de condicionamento operante (30,5 x 24,1 x 29,2 centímetros) com duas paredes laterais de acrílico, e um piso de grade de aço inoxidável.
    2. A parede frontal de alumínio é arredondado e contém cinco aberturas nariz puxão (2,5 x 2,2 x 2,2 centímetros cada); cada abertura está equipado com um díodo emissor de luz (LED) e um sensor de infravermelhos capazes de detectar a inserção do nariz dos ratos.
    3. A parede traseira de alumínio contém o compartimento de alimentos; isto está ligado a um distribuidor de sedimento e está equipado com um sensor de infravermelhos e uma pequena incandescent luz.
    4. Uma casa de luz incandescente, capaz de iluminar toda a câmara está colocada perto da parte superior da parede de trás.
  2. Casa do aparelho 5CSRTT dentro de um ventilador, som atenuado câmara de condicionamento operante.
  3. Use um computador PC para controlar a câmara operante e para coletar dados.

2. animal Habitação e Preparação

  1. O procedimento requer o uso de animais de experimentação; obter aprovação do Cuidado e Uso Comitê Institucional Animal (IACUC) antes do início das experiências.
  2. Ratos Casa em pares.
    1. Manter animais em um ciclo 14:10 claro / escuro (luzes acesas às 07:00) em uma sala com uma temperatura constante de 22 ± 1 ° C.
    2. Permitir livre acesso aos ratos, enquanto a água em suas gaiolas, mas a comida restringi-los.
    3. Comida para restringir ratos de 85-90% do seu peso de alimentação livre de dois a cinco dias antes do início da formação e revistadurante todo o treinamento e teste 5CSRTT. Alimentar ratos após treinos diários e pesá-los diariamente para garantir que eles estão ganhando peso (~ 5 g / semana).

3. 5CSRTT Procedimento

  1. Considerações sobre a formação geral 5CSRTT
    1. Ratos treinar em um tempo padrão de dia, no mínimo, 5 dias por semana; formação ocorre através de várias fases (ver Quadro 1) e leva várias semanas.
    2. Ratos treinar e testar na mesma câmara operante (ver secções 3,2-3,5 abaixo); pequenos desvios no ambiente dos ratos pode afetar seu desempenho.
    3. No final de cada sessão de limpar as superfícies da câmara com água contendo hipoclorito de sódio desinfetante (ou outro desinfetante, após consulta com o seu veterinário).
  2. Formação Revista
    1. Introduzir pelotas de açúcar (45 mg) a ratos na sua gaiola de origem antes da primeira sessão. Isso minimiza neofobia e garante ratos vão retgrânulos de açúcar rieve da revista alimentos.
    2. Coloque ratos em câmara operante (fãs) com furos na abertura ocluído. Permitir ratos habituar à câmara por 5 min.
    3. Entregar sessenta pelotas de açúcar para a revista de cada um fixo intervalo de 20 seg (FI-20, dia 1) agenda ou um calendário de FI-30 (dia 2).
      Nota: O houselight pode ficar iluminado durante a duração da sessão e à luz revista deve ser iluminada após a entrega da pelota e podem permanecer iluminados até o pellet é recuperada.
    4. No fim da sessão de nota se pelotas de açúcar são consumidos; continuar a formação de pelo menos 2 dias, ou até que todas as pastilhas são consumidos.
  3. Formação 5CSRTT
    1. A Figura 2 fornece um diagrama esquemático de um único ensaio 5CSRTT.
    2. Coloque cada rato em uma caixa de condicionamento operante com fãs no. Permitir ratos habituar à câmara por 5 min.
    3. No final do período de habituação, iluminar a luz revista e entregar opellet açúcar ne. O primeiro ensaio começa quando este sedimento é recuperado.
    4. Comece cada ensaio, com um intervalo de avaliação entre (ITI), durante o qual apenas a luz da casa é iluminado. No final do ITI, pseudo iluminar aleatoriamente uma das luzes de abertura para a duração do estímulo prescrito. Permitir que o tempo de ratazana para responder à apresentação do estímulo; o momento em que o rato é deixada a reagir a preensão é limitado (LH).
    5. Respostas Nose cutucar o resultado abertura iluminado na entrega de uma bolinha de açúcar para a revista e iluminação da luz revista; tais respostas são consideradas respostas correctas. Apague a luz revista e iniciar o próximo julgamento sobre recuperação de pellet.
    6. Respostas Nose cutucar aberturas apagadas (respostas incorretas) e falhas de responder durante o resultado LH (omissões) em um tempo fora (TO). Extinguir o houselight durante o TO. Sinalizam o início do próximo ensaio no final do PARA iluminando o houselight.
    7. Pontuação respostas puxão nariz durante o ITI como respostas prematuras; punir essas respostas com um período de TO. Reiniciar o mesmo ensaio após um PARA causada por uma resposta prematura.
    8. Termine cada sessão depois de 90 tentativas ou 30 min, o que ocorrer primeiro.
    9. Para a primeira fase de treino definido para a duração do estímulo 30 segundos, a LH e 30 seg, o ITI a 2 seg e TO a 2 seg. Ajustar estes parâmetros em toda a formação de tal modo que a duração do estímulo é de 1 seg e a LH, ITI e A são todos os 5 segundos (ver Tabela 1). Mova os ratos para a próxima fase de treinamento, uma vez que atingiram os critérios de formação sugeridas. Ratos de teste depois de apresentar um desempenho estável na fase final.
      Nota: ratos Sprague-Dawley geralmente atingem desempenho critério (~ precisão de 65%, <20% omissões) dentro de 4-8 semanas, se treinou 5 dias por semana. Diferentes linhagens de ratos no entanto, têm diferentes habilidades para executar a tarefa. Por exemplo, os ratos Lister Hooded pode alcançar altos níveis deprecisão (> 80%) com menos omissões (<20%), utilizando uma duração de estímulo de curto (0,5 seg) (por exemplo, Bari et al, 2008;.. Mizra e Bright, 2001). Recomenda-se que os investigadores ajustar parâmetros de estímulo e desempenho critério para reflectir estirpe de rato (ou ratinho) utilizado.
  4. Teste 5CSRTT
    1. Calcular o desempenho da linha de base (% de precisão, omissões%, respostas prematuras) tomando a média de cada medida de desempenho entre as últimas sessões 3-5 (ver a seguir). Use esses dados para dividir os ratos em grupos (se necessário) ou como base um dos ratos individuais.
    2. Use desafios dia do teste (Tabela 2) para ainda mais o comportamento da sonda.
    3. Por dentro de projetos sujeitos, intercalam treinos com sessões desafio dia do teste.
      Nota: os desafios do dia de teste pode ser usado para complementar o exame do comportamento da tarefa standard. Essas manipulações podem revelar mudanças sutis no comportamento que não são aparentes após extensaformação sobre a tarefa de padrão e / ou ser utilizado para obter uma melhor compreensão da natureza de um déficit de desempenho.
  5. Medidas de Desempenho 5CSRTT
    1. Utilize um computador para calcular as medidas de desempenho.
    2. Precisão de responder (% de precisão): Divida o número de respostas corretas pelo total de respostas corretas e incorretas. Esta é a principal medida de atenção.
      [# respostas corretas / (# respostas corretas + # resposta incorreta)] x 100
    3. Omissões: Divida o número de ensaios em que o rato não responderam pelo número total de ensaios completos. % omissões podem reflectir a atenção, mas também pode ser influenciada por sedação, motivação e capacidade do motor, assim, a interpretação de omissões depende de outras medidas de desempenho.
      [# omissões / (# omissões + # respostas corretas + # respostas incorretas)] x 100
    4. Respostas corretas: Divida o número de respostas corretas pelo número total de tentativas comprão apagados.
      [# Respostas corretas / (# omissões + # respostas corretas + # respostas incorretas)] x 100
    5. Respostas incorretas: Divida o número de respostas incorretas pelo número total de ensaios completos.
      [# Respostas incorretas / (# omissões + # respostas corretas + # respostas incorretas)] x 100
    6. Respostas prematuros: Determinar o número de respostas dadas durante o ITI. Esta é a principal medida de comportamento impulsivo.
    7. Respostas perseverativos: Determinar o número de respostas nariz puxão em qualquer abertura após o rato fez uma resposta correta, mas antes a recuperação do sedimento açúcar. Isto é uma medida do comportamento compulsivo.
    8. Entradas revista: Determinar o número de respostas nariz cutucar a revista. Esta é uma medida de motivação.
    9. Latência para Corrigir Resposta: Calcule o tempo médio desde o início do estímulo a uma resposta correta; uma medida de velocidade de processamento ou a tomada de decisões.
    10. Tardency de Resposta incorreta: Calcule o tempo médio desde o início do estímulo a uma resposta incorreta; uma medida de velocidade de processamento ou a tomada de decisões.
    11. Recompensa Retrieval Latência: Calcule o tempo médio de um rato para recuperar a recompensa pellet açúcar; pode refletir a motivação.

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Representative Results

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Manipulações do 5CSRTT que Probe visuospatial Atenção

Uma abordagem para variar as exigências de atenção da tarefa é alterar a duração do estímulo. À medida que a duração do estímulo diminui, diminui a precisão% (Figura 3A) e% de aumento omissões (Figura 3B; adaptado de 12). Assim mais curtas durações de estímulo aumentar as demandas de atenção da tarefa e durações mais longas de estímulo diminuir as demandas de atenção da tarefa. Alterando a duração do estímulo não afecta de forma fiável prematuro responder e latências de resposta (dados não mostrados) 7,10,12.

Outra abordagem para aumentar as demandas de atenção do 5CSRTT é investigar o desempenho, encurtando o ITI e, assim, aumentar a "taxa de evento". O ITI pode ser diminuído, com uma duração fixa (isto é, reduzido para 1,5 seg) ou pode ser tanto uma diminuiçãond feito imprevisíveis (isto é, encurtadas de 0,5, 1,5, 3,0, ou 4,5 seg com cada ITI ocorrendo de uma forma pseudo-aleatória). Diminuindo o ITI diminui% de precisão e aumenta% omissões. Por causa da curta duração da ITI, o número de respostas prematuras também tende a decrescer (para dados ver hipotéticos Figura 4A-C, com base em Paine e Carlezon, observação não publicada) 11.

Há outras modificações no padrão 5CSRTT (introduzindo rajadas de 'distração' ruído branco, introduzindo uma luz intermitente, ou diminuindo as luzes de estímulo) 1,2,7,10 que podem ser usados ​​para sondar atenção. Porque estes desafios dias de teste necessária a utilização de equipamentos adicionais que não foram discutidos em detalhe aqui. Dito isto, estes desafios geralmente levam a reduções na precisão e / ou aumentos de omissões 1,2,7,10.

Manipulações do 5CSRTT que Probe ImpuControle lse

Tal como ilustrado na Figura 4D-F, inibição da resposta pode ser sistematicamente desafiados no 5CSRTT aumentando a duração do ITI. O ITI pode ser aumentado e de uma duração fixa (isto é, um aumento de 7 seg) ou pode ser tanto um aumento imprevisível e feitas (isto é., Aumentou para 4,5, 6,0, 7,5, ou 9,0 seg com cada ITI ocorrendo pseudo aleatoriamente) . O aumento do ITI aumenta seguramente o número de respostas prematuras cometidos sem ter grandes efeitos sobre outras medidas de desempenho (com base em Paine e Carlezon, observação não publicada) 7,10,11,13,14.

Interpretação do Teste de Dados Dia Desafio

É importante notar que é possível combinar a análise do desempenho das tarefas dia do teste de desafio com o desempenho na tarefa padrão, a fim de obter uma melhor compreensão da natureza do défice desempenho observard após uma manipulação particular. Por exemplo, as Figuras 5A e 5B mostram que o bloqueio da síntese de GABA cortical com infusões intra prefrontal cortex da descarboxilase de ácido glutâmico (GAD) inibidor da L-alilglicina (LAG) aumenta omissões, mas não afecta a precisão%, no padrão 5CSRTT 12. Aumento omissões por conta própria pode ser difícil de interpretar, pois podem refletir déficits de atenção, sedação, déficit de motivação ou alteradas capacidade locomotora. Assim, a fim de obter uma melhor compreensão do significado desses déficits foram utilizados os desafios do dia de teste para determinar se o aumento das omissões refletiu um déficit de atenção ou foi o resultado de outro fator. Inicialmente foi avaliada desempenho em uma versão mais difícil da tarefa na qual a duração do estímulo foi reduzida entre 1,0 e 0,5 segundos (Figuras 5D-5F) e, em seguida, avaliamos o desempenho em uma versão mais fácil da tarefa na qual a duração do estímulo foiaumentou 1,0-5 seg (Figuras 5G-5I). Porque omissões foram aumentados com a mesma intensidade (dobra aumento de 0,0 mg / dose mL) em todas as três versões da tarefa (Figuras 5B, 5E, e 5H) e porque a precisão não foi afetada por infusões LAG em todas as três versões da tarefa ( Figuras 5A, 5D, e 5G), concluiu-se que o aumento da omissões provavelmente não reflete uma déficit de atenção. Foram excluídos a possibilidade de que a mudança de omissões reflectiu uma diminuição na motivação porque nem a latência de recuperação de recompensa (Figuras 5C, 5F e 5I), nem o número de entradas do compartimento (não mostrado) foram sistemicamente afectadas por infusões de LAG. Usando um campo aberto determinamos que infusões LAG omissões provável aumento porque afectava a capacidade locomotora (dados não mostrados) 12.

Figura 1 O aparelho 5CSRTT. A) Esquema das caixas 5CSRTT mostrando a disposição das aberturas e da revista a partir de uma vista aérea. Cada abertura ea revista de alimentos são equipados com sensores infravermelhos para detectar puxões nariz. B) Uma caixa 5CSRTT de condicionamento operante (MED-associados, St. Albans VT). Na parede frontal da câmara de alumínio são as aberturas puxão 5 nariz, cada um dos quais contém um estímulo de luz LED (1); a parede traseira de alumínio contém o compartimento alimentar (2), o qual está ligado ao distribuidor de sedimento (3), e a luz de casa (4). O piso é feito de barras de aço inoxidável (5); abaixo do piso é uma bandeja de resíduos removível (6). As paredes laterais (incluindo a porta) são construídos de policarbonato transparente (7). A câmara encontra-se num cubículo atenuantes de som (8) e um ventilador (9) fornece mascarar o ruído e circula o ar.

Figura 2
Figura 2 Estrutura de um julgamento no 5CSRTT. Trials começar com um intervalo entre tentativas (ITI), durante a houselight é iluminado. No final do ITI uma luz de estímulo é apresentada em uma das aberturas 5CSRTT. Se um rato nariz pica na abertura iluminada, uma pastilha alimentar é entregue ao compartimento e o compartimento de luz é iluminada. Recuperação de Pellet extingue a luz revista e começa a próxima prova. Respostas incorretas e omissões (ausência de resposta) resultam em um tempo fora (TO), durante o qual o houselight se extingue. O seguinte teste começa no fim do PARA. Respostas prematuras (que ocorrem durante o ITI) também resultam num TO, mas o mesmo processo é reiniciado depois de uma PARA provocado por uma resposta prematura.

ve_content "fo: manter-together.within-page =" always "> Figura 3
Figura 3 Efeitos da manipulação de duração do estímulo em atenção. Diminuir a duração do estímulo leva à diminuição da atenção como medida por uma diminuição na precisão (A) e aumento omissões (B).

Figura 4
Figura 4. hipotéticos efeitos de manipulação da duração do ITI em desempenho 5CSRTT. Diminuindo a duração do ITI e tornando-se imprevisível diminui a precisão (A) e de respostas prematuras (C) e aumenta omissões% (B). Aumentando a duração do ITI e fazendo it imprevisível não afeta de forma confiável% de precisão (D) ou% omissões (E), mas aumenta as respostas prematuras (F).

Figura 5
Figura 5. Efeitos do inibidor da síntese de GABA na Norma (AC), Short (DF), e Long (GI) duração do estímulo versões do 5CSRTT. Quando a duração do estímulo é encurtada (D, E), a precisão diminui% e% omissões aumentaria em relação à tarefa padrão (A, B). Em contraste, quando a duração do estímulo é alongada (G, H), e aumento da precisão%% omissões recuou em relação ao padrão de trabalho. (Este valor foi modificado a partir Asinof & Paine 12; reimpresso com permissão de Neurofarmacologia).

Estágio de Formação Trials / Session Estímulo Duração (SD) ITI Duração Espera Limited (LH) Time Out (TO) Critério
% Correto % Omissões
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

Tabela 1 Agenda de Treinamento para 5CSRTT padrão. Em cada fase de formação, os ratos deve executar em ou acima de critério para dois dias consecutivos antes de ser movido para a próxima fase de formação. % Correta é o número de tentativas corretas divididos pelos julgamentos totais (ou seja, correto, incorreto e omissões) x100% e omissões é o número de omissões, dividido pelo total de x100 ensaios. * Indica que nem todos os ratos serão capazes deatingir esse nível de desempenho, no entanto, o melhor seu desempenho no treinamento destes estágios o mais provável será o de completar com sucesso a fase final de treinamento. A duração do estímulo, ITI, LH, e A são todos em segundos.

Programa de Formação Função Cognitiva Estímulo Duração (SD) ITI Duração Espera Limited (LH) Time Out (TO)
SD Curto Atenção 0,5 5 5 5
Longa SD Atenção 5-Feb 5 5 5
ITI Curto Atenção 1 1.5 5 5
Curto ITI Variável Atenção 1 0.5,1.5, 3.0, 4.5 5 5
Longa ITI Impulsividade 1 7 ou 9 5 5
Longa ITI Variável Impulsividade 1 4,5, 6,0, 7,5, 9,0 5 5

Tabela 2 comuns Day teste Desafios. Os parâmetros 5CSRTT pode ser sistematicamente manipulados para sondar diferentes funções cognitivas. Diminuir a duração do estímulo ou diminuindo o ITI podem ser usados ​​para desafiar os sistemas de atenção. Se um ITI encurtada, é usado, o ITI pode ser de uma duração fixa (por exemplo, 1,5 s) ou ser variável (por exemplo,., 0,5, 1,5, 3,0, e 4,5 seg). Alongando a duração do estímulo diminui demanda de atenção. Controle dos impulsos pode ser contestada pelo aumento da duração do ITI. O ITI pode ser de uma duração fixa (por exemplo, 7 s) ou ser variável (por exemplo, 4,5, 6,0, 7,5, 9,0 seg). Se estiver usando uma variável ITI eduração ach ITI deve ocorrer pseudo aleatoriamente e cada animal deve ser exposto a igual número de tentativas em cada ITI. A duração da sessão e / ou o número de ensaios deve ser aumentado de modo a acomodar este. A duração do estímulo, ITI, LH ea todos estão em segundos.

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Discussion

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O 5CSRTT é uma tarefa muito utilizado para avaliar a atenção e controlo de impulsos em roedores. Atenção é mais comumente medida pela precisão de responder 1,7,10. Porque a precisão de responder não inclui omissões e porque ambas as respostas corretas e incorretas têm a mesma exigência de resposta (ie., Um nariz cutucar em uma abertura), a precisão não é influenciada pela capacidade locomotora, motivação ou sedação. As omissões% também pode ser usado como uma medida de atenção, pois os roedores bem treinados, muitas vezes, reter uma resposta, em vez de 'adivinhar' se houver dúvidas de que buraco foi iluminado em um estudo em particular 1,10. Problematicamente, sedação, diminuição da motivação, e deficiências de locomoção também podem interferir com a capacidade dos ratos para responder, fazendo omissões difíceis de interpretar. Até certo ponto, esses fatores pode ser descartada, avaliando outras medidas de desempenho ou através da implementação de desafio dia de testes. Por exemplo, deficiências de motivação pode ser indicada por uma diminuição na entrada de revista e um aumento na latência de recuperação de recompensa e sedação e / ou deficiência locomotora pode ser indicado por uma diminuição geral na resposta (ou seja, o aumento omissões, diminuição respostas prematuros e diminuição da entrada de revista ) e um aumento global nas latências de resposta. Dito isto, se não é claro se uma mudança de omissões reflete um déficit de atenção ou é o resultado de outro factor, é aconselhável aplicar um desafio dia do teste.

A impulsividade é mais comumente medida no 5CSRTT usando respostas prematuras. Respostas prematuras são as respostas que ocorrem durante o ITI, antes da apresentação do estímulo. Pensa-se que estas respostas refletem uma incapacidade de reter a resposta potente pré ao nariz puxão e, portanto, refletem uma forma de impulsividade caracteriza-se por uma falta de inibição da resposta 1,9. Respostas prematuras são thdeveria ser análoga a respostas impulsivas feitas durante outras tarefas de impulsividade motora, como passa ou não passa tarefas 1,8. Outra medida de inibição da resposta do 5CSRTT é respostas perseverativos; estes são as respostas que ocorrem numa abertura depois de uma resposta correcta ter sido feita e a recompensa sedimento açúcar entregue. Respostas perseverativos são pensados ​​para refletir sobre compulsivo responder ao invés de um impulsivo responder por si só um. Notavelmente, estas duas medidas de inibição da resposta são mediados, em parte, por diferentes substratos neurais 11; sugerindo que eles são de fato distintas medidas de inibição da resposta.

Latência de resposta correcta (e / ou de latência de resposta incorrecta) é utilizado para determinar se uma manipulação provoca uma alteração na velocidade de processamento dos ratos ou fazendo tempo 1,7 decisão. Tal como acontece com omissões, no entanto, a latência de resposta pode ser afetada por uma série de outros fatores, incluindo sedação,motivação e capacidade locomotora. Assim, o padrão geral de resultados devem ser avaliados para determinar se uma manipulação específica afeta a tomada de decisão de processamento ou velocidade.

Existem várias vantagens de usar o 5CSRTT, a fim de medir a atenção e controle de impulsos em roedores; estes provavelmente explica por que essa tarefa tem sido adotado por laboratórios ao redor do mundo. Em primeiro lugar, o 5CSRTT permite a investigação simultânea de múltiplas funções cognitivas. Em segundo lugar, os ratos podem ser mantidas em níveis estáveis ​​de desempenho de várias semanas a meses, e pode ser facilmente reciclarem após um período de tempo livre. Como o desempenho da linha de base é estável, é possível utilizar um design intra-sujeitos ou para testar os efeitos de manipulações crônicas no desempenho da tarefa. Em terceiro lugar, a versatilidade da tarefa é aumentada pela variedade de desafios dias de teste que pode ser implementada. É importante ressaltar que essas manipulações resultar em mudanças previsíveis no desempenho, muitos dos quais foramreplicado em uma série de laboratórios 1,7,10,12. Os desafios do dia de teste permitir aos investigadores para caracterizar ainda mais os déficits de desempenho (ou melhorias) observados na tarefa padrão ou pode revelar alterações no desempenho que não são observados quando os ratos são testados na tarefa padrão 16. Em quarto lugar, porque várias medidas comportamentais são coletados simultaneamente, os pesquisadores são capazes de avaliar a influência de outros, potencialmente confusão, os fatores do desempenho da tarefa. Finalmente, porque as câmaras operantes são controlados por um computador externo há maior controle de apresentação do estímulo, tempo exato de eventos e coleta de dados imparcial 7.

Apesar de seus pontos fortes, o 5CSRTT não é sem suas desvantagens. A desvantagem principal do 5CSRTT é que leva os ratos muitas semanas para completar a formação e atingir níveis estáveis ​​de performance. Além disso, o tempo de treinamento prolongado pode causar desempenho para se tornar 'automatic 'ou respostas habituais 10; isso pode tornar o desempenho na tarefa padrão impermeável a particulares manipulações. Execução desafios dia do teste, que aumentam as demandas de tarefas ou alterar contingências de resposta, pode minimizar a influência da resposta automática no desempenho. A formação prolongada tem, no entanto resultar em que o desempenho é relativamente estável ao longo do tempo permitindo para sujeitos individuais a serem testados repetidamente e servir como o seu próprio controlo. Assim, o tempo necessário para formar um sujeito individual, é atenuado por a quantidade de dados que cada sujeito pode gerar. Outra desvantagem do 5CSRTT é a exigência de utilização de restrição alimentar leve como uma forma de motivar o desempenho da tarefa. À medida que a sessão continua e temas tornam-se saciado a motivação para responder pode ser afetado; isso pode levar a mudanças no desempenho da tarefa 25. Temas de alimentação pré antes do teste é um meio de determinar se a saciedade é mediar os efeitos de uma peçamanipulação icular 7,25,47. Além disso, pode haver a preocupação de que a restrição alimentar leve crônica pode causar stress aos roedores; no entanto, há cada vez mais evidências do contrário 48. Talvez restrição alimentar ainda mais problemática, leve pode alterar os próprios caminhos que os pesquisadores estão tentando investigar; isso pode influenciar os efeitos das drogas no desempenho da tarefa 49.

É importante notar que diferentes laboratórios relatam diferenças no nível da linha de base do desempenho na tarefa padrão. Isso pode ser em parte devido a diferenças nas câmaras operantes se, por exemplo, alguns laboratórios usam caixas de 9 buracos e ocluir todos os outros buracos 1,2,7, enquanto outros laboratórios usar caixas de 5 buracos 12,23. Além disso, a luz de estímulo em algumas câmaras é uma lâmpada incandescente 2, enquanto que em outras configurações, é um díodo emissor de luz (LED) 23. As diferenças nos níveis basais de desempenho também pode ser devido tO variações na estratégia de formação implementadas. Finalmente, as diferenças no tipo de rato (ou rato) utilizados também podem ser responsáveis ​​por diferenças nos níveis basais de desempenho. Apenas alguns laboratórios têm comparado o desempenho entre linhagens de ratos com resultados mistos. Por exemplo, ratos Sprague-Dawley ter níveis basais baixos de desempenho do que os ratos de capuz Lister 28. Em contraste, Auclair e colegas descobriram que 50 ratos Sprague-Dawley adquiridos à tarefa mais rapidamente (ou seja, em menor número de sessões de treino) do que os ratos Long-Evans, em última instância, mas os dois grupos atingido o mesmo nível de desempenho. Diferenças de estirpes foram também observadas quando se utiliza ratinhos; C57BL / 6 são mais precisos e fazer menos respostas prematuras do que fazer DBA / 2 ratos, quando a duração do estímulo é reduzido 51.

Embora a aquisição de tarefas e desempenho são similares para camundongos e ratos, pequenos desvios na estratégia de formação daquele descrito aqui pode ser rerequerida. Em primeiro lugar, a fim de acomodar o seu menor tamanho, o aparelho de rato 5CSRTT é menor do que o de rato 5CSRTT 5,6,36-39,51,52. Em segundo lugar, os ratos podem exigir uma maior habituação às câmaras operantes antes de iniciar o treinamento 5,6,52. Em terceiro lugar, existe um maior risco de saciedade e uma perda de motivação para responder com ratinhos 5,6,52. De modo a acomodar o risco de saciedade peletes alimentares menores (por exemplo, 12 mg de ratinhos contra 45 mg por rato) deve ser usado 52. Alternativamente reforçadores líquidas também têm sido descritos 5,6,37. Finalmente, pode ser necessário para executar todas as sessões com o houselight fora, o que aumenta as propriedades discriminativos das luzes de estímulo 6.

Em resumo, o 5CSRTT é uma tarefa muito usado condicionamento operante base utilizada para estudar a atenção e controlo de impulsos em roedores. Existem várias vantagens de usar a tarefa não menos do que é a capacidade de facilmentemodificar a tarefa de investigar com mais cuidado ou atenção ou controle de impulsos.

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Disclosures

Os autores não têm nada a revelar.

Acknowledgments

Este trabalho foi apoiado por um National Institutes of Health subvenção concedidos à 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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A reação de série 5-Choice Tempo Tarefa: A tarefa de atenção e controle de impulso para Roedores
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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).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).

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