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Behavior

El 5-Choice Reacción Serial Tiempo de tareas: una tarea de atención y control de los impulsos para Roedores

doi: 10.3791/51574 Published: August 10, 2014

Summary

Este protocolo describe la tarea de tiempo de reacción serial 5-elección, que es una tarea basada operante utilizado para estudiar la atención y control de impulsos en los roedores. Desafíos días de prueba, que son modificaciones de la tarea estándar, aumentar la flexibilidad de la tarea y se pueden combinar con otras manipulaciones para caracterizar más completamente el comportamiento.

Abstract

Este protocolo describe la tarea de tiempo de reacción serial 5-elección, que es una tarea basada operante utilizado para estudiar la atención y control de impulsos en los roedores. Desafíos días de prueba, las modificaciones de la tarea estándar, se pueden utilizar para gravar sistemáticamente los sistemas neurales que controlan ya sea atención o control de los impulsos. Es importante destacar que estos desafíos tienen efectos consistentes sobre la conducta a través de laboratorios en animales intactos y pueden revelar es una mejora o déficits en la función cognitiva que no son aparentes cuando las ratas sólo se prueban en la tarea estándar. La variedad de medidas de comportamiento que se recogen se puede utilizar para determinar si otros factores (por ejemplo., Sedación, déficit de motivación, deficiencias del aparato locomotor) están contribuyendo a los cambios en el rendimiento. La versatilidad de la 5CSRTT se mejora aún más debido a que es susceptible de combinación con las técnicas farmacológicas, moleculares y genéticos.

Introduction

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La tarea de tiempo de reacción en serie 5-elección (5CSRTT) fue desarrollado por Trevor Robbins y sus colegas de la Universidad de Cambridge con el fin de entender los déficits de comportamiento que presentan las personas con diagnóstico de trastorno de hiperactividad y déficit de atención (TDAH) 1,2. Se basa en tareas de rendimiento continuos utilizados para estudiar la atención en los seres humanos 3; con la atención que se define como la capacidad de asignar y mantener el enfoque de los recursos cognitivos de los estímulos o información específicos, ignorando otra información 4. Aunque la tarea fue diseñado originalmente para su uso con las ratas 1,2, una versión ratón también se ha desarrollado 5,6.

El 5CSRTT básica requiere ratas para escanear una matriz horizontal de cinco aberturas para la presentación de un breve estímulo luminoso (localización) en una de las aberturas; una vez que la rata detecta el estímulo debe meter la nariz en la abertura iluminada para recibir una recompensa de pellets de azúcar. Por lo tanto, La tarea requiere ratas tanto a dividir su atención a través de las aberturas 5 espacialmente distintos y para mantener la atención hasta que se presenta el estímulo en un ensayo dado y a través de múltiples ensayos en una sesión de 1,7. La atención se suele evaluar por la exactitud de las respuestas. Aunque el 5CSRTT fue diseñado originalmente para evaluar la atención, también se utiliza para evaluar el comportamiento impulsivo o la inhibición de respuesta 1,7,8: la capacidad de retener el pre-potente o inapropiado responder 9. Durante la tarea, las ratas deben retener de responder durante la duración del intervalo entre ensayo (ITI) y sólo responder una vez que el estímulo se presenta en una de las aberturas 1. Por lo tanto las respuestas prematuras, los que se producen durante la previa presentación ITI al estímulo, proporcionan un útil índice de comportamiento impulsivo.

El 5CSRTT es una tarea increíblemente flexible-hay una serie de modificaciones de la tarea básica (es decir, los retos días de prueba)que se pueden implementar para examinar más detenidamente cómo experimental manipulaciones afectan el comportamiento. Por ejemplo, la disminución de la duración del estímulo o acortar el ITI son diferentes mecanismos para aumentar la carga de atención de la tarea y se puede utilizar para evaluar sistemáticamente subdominios de atención 1,7,10-12. En contraste, el aumento de la duración del estímulo minimiza las demandas de atención de la tarea; esto puede ser usado para determinar si una manipulación interfiere con la capacidad de ejecutar los requisitos básicos de respuesta de la tarea 12. El aumento de la duración de la ITI se puede utilizar para determinar si una manipulación particular, afecta a las respuestas impulsivas 1,7,8,13-15. Por otra parte, utilizando retos días de prueba, como las que acabamos de describir, pueden revelar déficits 10 o mejoras 16,17 de comportamiento que no son evidentes en las ratas bien entrenados a prueba utilizando los parámetros de prueba estándar.

Es importante destacar que la 5CSRTT es susceptible to combinación con un número de técnicas diferentes; por ejemplo, la cognición se ha investigado siguientes lesiones de áreas discretas del cerebro 10,18-20, o neurotransmisor selectiva agotamientos 2,21,22. Investigaciones farmacológicas comportamiento han utilizado ya sea 16,17,23-28 o discreta administración intracraneal sistémica de fármacos 29-32. Por otra parte el rendimiento se evalúa fácilmente después de la administración de drogas aguda y crónica 12,16,17,29-32 13,14,23,33. Los efectos de la ejecución de la tarea en la liberación de neurotransmisores 34 y la actividad metabólica 35 en áreas discretas del cerebro también se han evaluado. Además, el rendimiento en la tarea se puede utilizar para separar las ratas en grupos basados ​​en 30,31 rendimiento atencional línea de base o niveles de impulsividad 15,32. Finalmente, con el advenimiento de una versión de ratón de la 5CSRTT 5,6, la tarea se ha utilizado para investigar las contribuciones genéticas a la atención y impUlse controlan 5,36-39.

Debido a que el 5CSRTT evalúa múltiples funciones cognitivas simultáneamente y es susceptible de uso en combinación de una variedad de enfoques farmacológicos, moleculares y genéticas se ha utilizado habitualmente para evaluar la disfunción cognitiva en el contexto de modelos animales de trastornos psiquiátricos y neurológicos. Por ejemplo, el 5CSRTT se ha utilizado para investigar la neurobiología subyacente a los trastornos cognitivos en el trastorno por déficit de atención con hiperactividad (TDAH) 37,40,41, 23,33,42 esquizofrenia, adicción a las drogas 13,14,43-45, enfermedad de Alzheimer 18 , de 39 años, la enfermedad de Parkinson 36, y la enfermedad de Huntington 37.

Este protocolo proporciona directrices para las ratas de capacitación sobre el 5CSRTT. Debido a una serie de medidas de desempeño se pueden recoger, describimos cómo los patrones comunes de results deben ser interpretados. Además varias modificaciones comunes en el protocolo básico, los desafíos diarios de la prueba, se describen.

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Protocol

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Este procedimiento requiere el uso de animales; estos procedimientos fueron aprobados por el Oberlin College Institucional Cuidado de Animales y el empleo Comisión y están en conformidad con la Guía para el Cuidado y Uso de Animales de Laboratorio 46.

1. 5CSRTT Aparato

  1. Un diagrama esquemático del aparato de 5CSRTT se proporciona en la Figura 1.
    1. El aparato 5CSRTT consiste en una cámara de condicionamiento operante (30,5 x 24,1 x 29,2 cm) con 2 paredes laterales de plexiglás, y un suelo de rejilla de acero inoxidable.
    2. La pared frontal de aluminio es redondeada y contiene cinco aberturas Poke nariz (2,5 x 2,2 x 2,2 cm cada uno); cada abertura está equipada con un diodo emisor de luz (LED) y un sensor de infrarrojos capaz de detectar la inserción de la nariz de las ratas.
    3. La pared trasera de aluminio contiene la revista de los alimentos; esto está conectado a un dispensador de pellets y está equipado con un sensor de infrarrojos y una pequeña incandescent luz.
    4. Una casa de luz incandescente, capaz de iluminar toda la cámara se fija cerca de la parte superior de la pared trasera.
  2. Casa del aparato 5CSRTT dentro de un ventilado, sonido atenuado cámara de condicionamiento operante.
  3. Utilice un ordenador PC para controlar la cámara operante y para recoger datos.

2. Animal Vivienda y Preparación

  1. El procedimiento requiere el uso de animales de experimentación; obtener la aprobación del Cuidado y Uso de Animales Comité Institucional (IACUC) antes de comenzar cualquier experimento.
  2. Ratas Casa en pares.
    1. Mantener las ratas en un ciclo de luz 14:10 / oscuridad (luces encendidas a las 7:00 am) en una habitación con una temperatura constante de 22 ± 1 ° C.
    2. Permitir el libre acceso a las ratas mientras que el agua en sus jaulas, pero la comida limitarlos.
    3. Alimentación restringir ratas a 85-90% de su peso de alimentación libre de dos a cinco días antes del inicio de la formación y la revistaa lo largo de la formación y las pruebas 5CSRTT. Alimente ratas después de las sesiones diarias de entrenamiento y pesarlos todos los días para asegurarse de que están ganando peso (~ 5 g / semana).

3. Procedimiento 5CSRTT

  1. Consideraciones de formación general 5CSRTT
    1. Ratas tren en una hora normal de día un mínimo de 5 días por semana; la formación se produce en varias etapas (ver Tabla 1) y toma varias semanas.
    2. Entrenar y probar las ratas en la misma cámara operante (ver secciones 3.2 a 3.5 más adelante); pequeñas desviaciones en el entorno de las ratas pueden afectar a su rendimiento.
    3. Al final de cada sesión de limpiar todas las superficies de la cámara con agua que contiene el desinfectante hipoclorito de sodio (u otro desinfectante después de consultar con su veterinario).
  2. Formación Revista
    1. Introducir bolitas de azúcar (45 mg) a ratas en su jaula antes de la primera sesión. Esto minimiza la neofobia y asegura ratas se retbolitas de azúcar Rieve de la revista comida.
    2. Coloque las ratas en cámara operante (ventiladores en) con agujeros de abertura ocluida. Permitir que las ratas se habitúan a la cámara a durante 5 min.
    3. Entregar sesenta pastillas de azúcar a la revista ya sea en un intervalo de 20 segundos fijos (FI-20, día 1) horario o un calendario FI-30 (día 2).
      Nota: El houselight puede permanecer encendido durante la duración de la sesión y la luz de la revista debe ser iluminada con la entrega de pellets y puede permanecer encendido hasta que se recupera el sedimento.
    4. Al final de la nota sesión si se consumen gránulos de azúcar; continuar la formación durante un mínimo de 2 días o hasta que todas las pastillas se consumen.
  3. Formación 5CSRTT
    1. La Figura 2 proporciona un esquema de un solo ensayo 5CSRTT.
    2. Coloque cada rata en una cámara operante con fans en. Permitir que las ratas se habitúan a la cámara a durante 5 min.
    3. Al final del período de habituación, iluminar la luz de la revista y entregar opellet de azúcar ne. La primera prueba comienza cuando se recupera este pellet.
    4. Comience cada ensayo con un intervalo entre ensayo (ITI) durante el cual se ilumina sólo la luz de la casa. Al final del ITI, la pseudo iluminar al azar una de las luces del hueco para la duración del estímulo prescrito. Permitir el tiempo rata para responder a la presentación del estímulo; el tiempo se deja que la rata para responder es el asimiento limitada (LH).
    5. Respuestas Poke nariz en el resultado abertura iluminada en la entrega de una pastilla de azúcar a la revista y la iluminación de la luz de la revista; tales respuestas se consideran las respuestas correctas. Apague la luz la revista e iniciar el siguiente ensayo sobre la recuperación de pellets.
    6. Respuestas Poke nariz en aberturas sin luz (respuestas incorrectas) y la falta de respuesta durante la LH (omisiones) dan como resultado un tiempo de espera (A). Apague la luz doméstica durante el TO. Señalar el comienzo de la siguiente prueba al final de la A a la iluminación de la luz doméstica.
    7. Puntuación respuestas Poke nariz durante el ITI como respuestas prematuras; castigar estas respuestas con un período TO. Vuelva a iniciar el mismo juicio después de un A causada por una respuesta precoz.
    8. Finalice cada sesión después de 90 ensayos o 30 minutos, lo que suceda primero.
    9. Para la primera etapa de la formación ajustar la duración del estímulo de 30 seg, la LH a 30 seg, el ITI a 2 segundos y la A a 2 seg. Ajuste estos parámetros a través de la formación de tal manera que la duración del estímulo es 1 segundo y el LH, ITI y A son los 5 segundos (ver Tabla 1). Mueva ratas a la siguiente etapa de formación una vez que han alcanzado los criterios de formación sugeridas. Ratas de prueba después de que exhiben un rendimiento estable en la etapa final.
      Nota: ratas Sprague-Dawley suelen alcanzar el rendimiento criterio (~ 65% de precisión, <20% omisiones) dentro de 4-8 semanas si está entrenado 5 días a la semana. Las diferentes cepas de ratas, sin embargo tienen diferentes habilidades para llevar a cabo la tarea. Por ejemplo, las ratas Lister encapuchados pueden alcanzar altos niveles deprecisión (> 80%) con un menor número de omisiones (<20%) con un estímulo duración corta (0,5 seg) (por ejemplo, Bari et al, 2008;.. Mizra y Bright, 2001). Se recomienda que los investigadores ajustar los parámetros de estímulo y criterio de rendimiento para reflejar cepa de rata (o el ratón) que se utiliza.
  4. Pruebas 5CSRTT
    1. Calcular el rendimiento de referencia (% de precisión, omisiones%, respuestas prematuras) al promediar el rendimiento en cada medida a través de los últimos 3-5 sesiones (véase más adelante). Utilice estos datos para dividir a las ratas en grupos (si es necesario) o como base de referencia un ratas individuales.
    2. Utilice la prueba retos días (Tabla 2) a mayor comportamiento de la sonda.
    3. Porque dentro de los sujetos diseños, intercalar sesiones de entrenamiento con sesiones de desafío día de la prueba.
      Nota: Prueba retos día se pueden utilizar para complementar el examen de la conducta en la tarea estándar. Estas manipulaciones pueden revelar cambios sutiles en el comportamiento que no son evidentes después de una extensaentrenamiento en la tarea estándar y / o usarse para obtener una mejor comprensión de la naturaleza de un déficit de rendimiento.
  5. Medidas de rendimiento 5CSRTT
    1. Utilice un ordenador para calcular las medidas de desempeño.
    2. La precisión de la respuesta (% de precisión): Dividir el número de respuestas correctas por el total de respuestas correctas e incorrectas. Esta es la principal medida de la atención.
      [# respuestas correctas / (# respuestas correctas + # respuesta incorrecta)] x 100
    3. Omisiones: Se divide el número de ensayos en los que la rata no respondió por el número total de ensayos completos. % Las omisiones pueden reflejar la atención, pero también pueden ser influenciados por la sedación, la motivación y la capacidad del motor, por lo que la interpretación de las omisiones depende de otras medidas de rendimiento.
      [# omisiones / (# omisiones + # respuestas correctas + # respuestas incorrectas)] x 100
    4. Respuestas correctas: Dividir el número de respuestas correctas por el número total de ensayos compborrarán.
      [# Respuestas correctas / (# omisiones + # # + respuestas correctas respuestas incorrectas)] x 100
    5. Respuestas incorrectas: Dividir el número de respuestas incorrectas por el número total de ensayos completos.
      [# Respuestas incorrectas / (# omisiones + # # + respuestas correctas respuestas incorrectas)] x 100
    6. Respuestas prematuros: Determinar el número de respuestas realizadas durante el ITI. Esta es la principal medida de la conducta impulsiva.
    7. Las respuestas de perseveración: Determinar el número de respuestas Poke nariz en cualquier apertura después de la rata ha dado una respuesta correcta, pero antes de la recuperación de la pastilla de azúcar. Esta es una medida de comportamiento compulsivo.
    8. Entradas Revista: Determinar el número de respuestas Poke nariz en el cargador. Esta es una medida de la motivación.
    9. Latencia para corregir Respuesta: Calcular el tiempo medio desde la aparición del estímulo a una respuesta correcta; una medida de la velocidad de procesamiento o la toma de decisiones.
    10. Latencia a la respuesta incorrecta: Calcular el tiempo medio desde la aparición del estímulo a una respuesta incorrecta; una medida de la velocidad de procesamiento o la toma de decisiones.
    11. Recompensa Recuperación Latencia: Calcular el tiempo medio de una rata para recuperar la recompensa de pellets de azúcar; puede reflejar la motivación.

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Representative Results

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Las manipulaciones de la 5CSRTT que Sonda visoespacial Atención

Un enfoque para la variación de las demandas de atención de la tarea es alterar la duración del estímulo. Como la duración del estímulo disminuye,% de precisión disminuye (Figura 3A) y% de aumento omisiones (Figura 3B; adaptado de 12). Así duraciones más cortas de estímulo aumentan las demandas de atención de la tarea y duraciones de estímulo más largos disminuyen las demandas de atención de la tarea. Cambio de la duración del estímulo no afecta de forma fiable responder prematuro y las latencias de respuesta (datos no mostrados) 7,10,12.

Otro enfoque para aumentar las demandas de atención de la 5CSRTT es sondear el rendimiento acortando el ITI y aumentar así la 'tasa de eventos'. El ITI ya sea se puede disminuir y de una duración fija (es decir, acortado a 1,5 seg) o puede ser a la vez una disminuciónnd hizo impredecible (es decir, más corta de 0,5, 1,5, 3,0 o 4,5 segundos con cada ITI se producen de forma pseudoaleatoria). La disminución de la ITI% de precisión disminuye y aumenta% omisiones. Debido a la corta duración de la ITI, el número de respuestas prematuras también tiende a disminuir (para datos hipotéticos ver Figura 4A-C; basado en Paine y Carlezon, observación no publicada) 11.

Hay otras modificaciones a la norma 5CSRTT (introducción de ráfagas de ruido blanco 'distracción', la introducción de una luz intermitente, o bajando las luces de estímulo) 1,2,7,10 que pueden utilizarse para sondear la atención. Debido a que estos desafíos días de prueba requiere el uso de equipo adicional que no se discutieron en detalle aquí. Dicho esto, estos desafíos suelen dar lugar a reducciones en la exactitud y / o aumentos en omisiones 1,2,7,10.

Las manipulaciones de la 5CSRTT que Sonda IMPUControl de lse

Como se ilustra en la Figura 4D-F, inhibición de la respuesta puede ser cuestionada sistemáticamente en el 5CSRTT mediante el aumento de la duración de la ITI. El ITI puede o bien ser aumentada y de una duración fija (es decir, aumentó a 7 seg) o puede ser tanto aumenta y hace imprevisible (es decir., Aumentó a 4,5, 6,0, 7,5, o 9,0 segundos con cada ITI seudo ocurren al azar) . El aumento de la ITI aumenta de forma fiable el número de respuestas prematuras cometidos sin tener efectos importantes sobre otras medidas de rendimiento (basado en Paine y Carlezon, observación no publicada) 7,10,11,13,14.

Interpretación del día de la prueba de Datos Desafío

Es importante destacar que es posible combinar el análisis de rendimiento en las tareas de desafío día de la prueba con el rendimiento en la tarea estándar con el fin de obtener una mejor comprensión de la naturaleza del déficit de rendimiento observard después de una manipulación particular. Por ejemplo, las Figuras 5A y 5B muestra que el bloqueo de la síntesis de GABA cortical con infusiones intra corteza prefrontal de la decarboxilasa del ácido glutámico (GAD) inhibidor L-alilglicina (LAG) aumenta omisiones, pero no afecta% de precisión, en la norma 5CSRTT 12. El aumento de omisiones por sí solas pueden ser difíciles de interpretar, ya que pueden reflejar los déficits de atención, la sedación, los déficit de motivación o capacidad locomotriz alterado. Por lo tanto, con el fin de obtener una mejor comprensión del significado de estos déficit se utilizaron los desafíos días de prueba para determinar si el aumento de omisiones refleja un déficit de atención o fue el resultado de otro factor. En primer lugar se evaluó el rendimiento en una versión más difícil de la tarea en la que la duración del estímulo se redujo de 1,0 a 0,5 seg (Figuras 5D-5F) y luego se evaluó el rendimiento en una versión más fácil de la tarea en la que la duración del estímulo eraaumento de 1,0 a 5 segundos (Figuras 5G-5I). Debido a que las omisiones se incrementaron en la misma medida en las tres versiones de la tarea (aumento de 0,0 mg / l dosis veces) (Figuras 5B, 5E y 5H) y porque la precisión no fue afectado por las infusiones de LAG en las tres versiones de la tarea ( Las figuras 5A, 5D y 5G), que llegó a la conclusión de que el aumento de omisiones probablemente no reflejaba un déficit de atención. Se excluyeron la posibilidad de que el cambio en omisiones refleja una disminución en la motivación porque ni la latencia de recuperación de recompensa (Figuras 5C, 5F y 5I) ni el número de entradas de almacén (no mostrado) se sistémicamente afectados por infusiones de LAG. El uso de un campo abierto a fin de determinar que las infusiones de LAG probable aumento de las omisiones, ya que afectaron a la capacidad del aparato locomotor (datos no mostrados) 12.

Figura 1. El aparato 5CSRTT. A) Esquema de las cajas 5CSRTT que muestran la disposición de aberturas y la revista desde una vista aérea. Cada abertura y la revista alimentos están equipados con sensores infrarrojos para detectar asoma la nariz Una caja 5CSRTT condicionamiento operante (Med-Associates, St. Albans VT). B). En la pared frontal de aluminio de la cámara son las aberturas Poke 5 nariz, cada uno de los cuales contiene una luz LED de estímulo (1); la pared posterior de aluminio contiene la revista de los alimentos (2), que está conectado al dispensador de pellets (3), y la luz de la casa (4). El suelo está hecho de barras de acero inoxidable (5); debajo del piso es una bandeja de recogida extraíble (6). Las paredes laterales (incluyendo la puerta) están construidos de policarbonato transparente (7). La cámara se encuentra en un cubículo de atenuación del sonido (8) y un ventilador (9) proporciona enmascaramiento de ruido y hace circular el aire.

Figura 2
Figura 2 Estructura de un juicio en el 5CSRTT. Ensayos comienzan con un intervalo entre ensayos (ITI) durante se ilumina con la luz doméstica. Al final del ITI una luz de estímulo se presenta en una de las aberturas 5CSRTT. Si una nariz de rata asoma en la abertura sistema de iluminación, una bola de comida se entrega a la revista y la luz se ilumina la revista. Recuperación Pellet extingue la luz la revista y comienza la siguiente prueba. Respuestas y omisiones incorrectos (falta de respuesta) dan como resultado un tiempo de espera (TO), durante el cual se extingue la luz doméstica. El siguiente ensayo se inicia en el extremo de la TO. Respuestas prematuros (que se producen durante el ITI) se nota en la A, pero el mismo juicio se reinició después de un A provocada por una respuesta precoz.

ve_content "fo: keep-together.within-page =" always "> Figura 3
Figura 3. Efectos de la manipulación de la duración del estímulo en la atención. La disminución de la duración del estímulo conduce a la disminución de la atención como medida por una disminución en la precisión de (A) y aumento en omisiones (B).

Figura 4
Figura 4. efectos hipotéticos de la manipulación de la duración de la ITI en el rendimiento 5CSRTT. La disminución de la duración de la ITI y lo que es impredecible disminuye la precisión (A) y las respuestas prematuras (C) y aumenta omisiones% (B). El aumento de la duración de la ITI y haciendo it impredecible no afecta de forma fiable% de precisión (D) o% omisiones (E), pero aumenta las respuestas prematuras (F).

Figura 5
Figura 5. Efectos del inhibidor de la síntesis de GABA en el estándar (AC), corto (DF), y Long (GI) Duración del estímulo versiones del 5CSRTT. Cuando la duración del estímulo se acorta (D, E),% de precisión disminuye y omisiones% aumentan en relación con la tarea estándar (A, B). En contraste, cuando la duración del estímulo se alarga (G, H),% de precisión aumenta y disminuye omisiones% con relación a la tarea estándar. (Esta cifra se ha modificado desde Asinof y Paine 12, reimpreso con el permiso de Neurofarmacología).

Etapa de Formación Ensayos / Sesión Estímulo Duración (SD) ITI Duración Hold Limited (LH) Time Out (TO) Criterio
% Correcta % Omisiones
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

Tabla 1 Cronograma de Entrenamiento para Standard 5CSRTT. En cada etapa de entrenamiento, las ratas deben realizar en o por encima criterio para 2 días consecutivos antes de ser trasladado a la siguiente etapa de formación. % Correcta es el número de ensayos correctas dividido por los ensayos totales (es decir, correcto, incorrecto y omisiones) x100% y omisiones es el número de omisiones, dividido por el total de x100 ensayos. * Indica que no todas las ratas podránalcanzar este nivel de rendimiento, sin embargo, el mejor de su actuación en estas etapas de la formación más probable será la de completar con éxito la fase final de la formación. La duración del estímulo, ITI, LH, y A están todos en segundos.

Programa de Capacitación Función Cognitiva Estímulo Duración (SD) ITI Duración Hold Limited (LH) Time Out (TO)
Corto SD Atención 0,5 5 5 5
Larga SD Atención 5-Feb 5 5 5
Corto ITI Atención 1 1.5 5 5
Corto ITI Variable Atención 1 0.5,1.5, 3.0, 4.5 5 5
Larga ITI Impulsividad 1 7 o 9 5 5
Larga ITI Variable Impulsividad 1 4.5, 6.0, 7.5, 9.0 5 5

Tabla 2. prueba Desafíos Día comunes. Los parámetros 5CSRTT pueden ser manipulados de forma sistemática con el fin de sondear diferentes funciones cognitivas. La disminución de la duración del estímulo o la disminución de la ITI puede tanto ser utilizado para desafiar los sistemas atencionales. Si se utiliza un ITI acortada, el ITI puede o bien ser de una duración determinada (por ejemplo, 1,5 segundos) o ser variable (por ejemplo., 0.5, 1.5, 3.0 y 4.5 seg). El alargamiento de la duración de estímulo disminuye demandas atencionales. Control de los impulsos puede ser impugnada mediante el aumento de la duración de la ITI. El ITI puede o bien ser de una duración determinada (por ejemplo, 7 seg) o ser variable (por ejemplo, 4.5, 6.0, 7.5, 9.0 seg). Si está utilizando un ITI e variablesduración ach ITI debe ocurrir seudo al azar y cada rata debe ser expuesto a igual número de ensayos en cada ITI. La duración de la sesión y / o número de ensayos se deben aumentar con el fin de acomodar esto. La duración del estímulo, ITI, LH ya todos están en segundos.

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Discussion

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El 5CSRTT es una tarea ampliamente utilizado para evaluar la atención y control de impulsos en los roedores. Atención se mide más comúnmente por la exactitud de responder 1,7,10. Debido a la precisión de la respuesta no incluye omisiones y porque tanto las respuestas correctas e incorrectas tienen el mismo requisito de respuesta (es decir., Una nariz meter en una abertura), la precisión no se ve influenciada por la capacidad del aparato locomotor, la motivación o sedación. El% omisiones también pueden ser utilizados como una medida de atención porque los roedores bien entrenados a menudo retendrán una respuesta en lugar de 'adivinar' si no están seguros de que el agujero estaba iluminado en un determinado ensayo 1,10. El problema reside, sedación, disminución de la motivación, y las deficiencias del aparato locomotor también puede interferir con la habilidad de los ratones para responder, haciendo omisiones difíciles de interpretar. En cierta medida, estos factores pueden descartarse mediante la evaluación de otras medidas de rendimiento o mediante la implementación de desafío día de la pruebas. Por ejemplo, las deficiencias de motivación puede estar indicada por una disminución de las entradas de revistas y un aumento de las latencias de recuperación de recompensa y la sedación y / o deterioro del aparato locomotor puede ser indicado por una disminución general en la respuesta (es decir, el aumento de las omisiones, disminuyeron las respuestas prematuras y la disminución de las entradas de revistas ) y un aumento general en las latencias de respuesta. Dicho esto, si no está claro si un cambio en omisiones refleja un déficit de atención o es el resultado de algún otro factor, es aconsejable aplicar un reto día de la prueba.

La impulsividad se mide con mayor frecuencia en la 5CSRTT usando respuestas prematuras. Respuestas prematuros son aquellas respuestas que ocurren durante el ITI, antes de la presentación del estímulo. Se cree que estas respuestas reflejan una incapacidad para retener la pre potente respuesta al empuje de la nariz y por lo tanto reflejar una forma de impulsividad caracterizado por una falta de inhibición de la respuesta 1,9. Respuestas prematuros son thdebe ser análoga a las respuestas impulsivas realizadas durante otras tareas de impulsividad motora, como ir sin tareas go 1,8. Otra medida de la inhibición de la respuesta en el 5CSRTT es respuestas perseverantes; Estas son respuestas que se producen en una abertura después de una respuesta correcta se ha hecho y la recompensa de pellets de azúcar entregado. Respuestas de perseveración se cree que reflejan compulsivo sobre la respuesta en lugar de una respuesta impulsiva per se 1. En particular, están mediadas estas dos medidas de la inhibición de respuesta, en parte, por diferentes sustratos neurales 11; lo que sugiere que en realidad son medidas distintas de la inhibición de respuesta.

Latencia de respuesta correcta (y / o latencia de respuesta incorrecta) se utiliza para determinar si una manipulación provoca un cambio en la velocidad de procesamiento de las ratas o el tiempo de 1,7 toma de decisiones. Al igual que con omisiones, sin embargo, la latencia de respuesta puede verse afectada por un número de otros factores, incluyendo la sedación,la motivación y la capacidad locomotora. Así, el patrón general de los resultados debe ser evaluado para determinar si una manipulación particular, afecta a la velocidad de procesamiento o la toma de decisiones.

Hay varias ventajas de utilizar el 5CSRTT con el fin de medir la atención y control de impulsos en roedores; éstos probablemente explican por qué esta tarea ha sido adoptado por los laboratorios de todo el mundo. En primer lugar, la 5CSRTT permite para la investigación simultánea de múltiples funciones cognitivas. En segundo lugar, las ratas se pueden mantener en niveles estables de rendimiento durante varias semanas a meses y se pueda formar fácilmente después de un período de tiempo libre. Debido a que el rendimiento de referencia es estable, es posible utilizar un diseño intra-sujetos o para comprobar los efectos de las manipulaciones crónicos en la ejecución de tareas. En tercer lugar, la versatilidad de la tarea aumenta por la variedad de desafíos de día de control que puede ser implementado. Es importante destacar que estas manipulaciones resultan en cambios predecibles en el rendimiento, muchos de los cuales han sidoreplicado en un número de laboratorios 1,7,10,12. Los retos de día de control permite a los investigadores para caracterizar aún más el déficit de rendimiento (o mejoras) observados en la tarea estándar o pueden revelar cambios en el rendimiento que no se observan cuando las ratas se ponen a prueba en la tarea estándar 16. En cuarto lugar, porque múltiples medidas conductuales se recogen al mismo tiempo, los investigadores son capaces de evaluar la influencia de otros factores de confusión potenciales,, en la ejecución de tareas. Por último, debido a que las cámaras operantes son controlados por un ordenador externo hay una mayor control de la presentación del estímulo, el momento exacto de los eventos y la recopilación objetiva de datos 7.

A pesar de sus puntos fuertes, la 5CSRTT no está exenta de inconvenientes. El inconveniente principal de la 5CSRTT es que toma ratas muchas semanas para completar la formación y alcanzar niveles estables de rendimiento. Por otra parte, el tiempo de entrenamiento prolongado puede hacer que el rendimiento se convierta en 'automatic 'o respuestas habituales 10; esto puede hacer que el rendimiento en la tarea estándar impermeable a manipulaciones particulares. Aplicación retos días de prueba, que aumentan las demandas de la tarea o alteran las contingencias de respuesta, pueden minimizar la influencia de respuesta automática en el rendimiento. El entrenamiento prolongado embargo, no da lugar a un rendimiento que es relativamente estable en el tiempo permitiendo que los sujetos individuales a ensayar repetidamente y sirven como su propio control. Por lo tanto, el tiempo requerido para formar a un sujeto individual es mitigado por la cantidad de datos que cada sujeto puede generar. Otra desventaja de la 5CSRTT es el requisito de utilizar la restricción de alimentos suaves como una forma de motivar a la ejecución de tareas. A medida que la sesión continúa y sujetos se convierten saciado la motivación para responder puede ser afectado; esto puede llevar a cambios en el desempeño de tareas 25. Sujetos Pre alimentación antes de la prueba es un medio de determinar si la saciedad está mediando los efectos de una partemanipulación icular 7,25,47. Por otra parte, no puede haber preocupación de que la restricción alimentaria crónica leve puede causar estrés innecesario a los roedores; Sin embargo cada vez hay más pruebas de lo contrario 48. Tal vez la restricción de alimentos más problemáticamente, leve puede alterar las mismas vías que los investigadores están tratando de investigar; esto puede influir en los efectos de las drogas en la ejecución de tareas 49.

Es importante tener en cuenta que los diferentes laboratorios reportan las diferencias en el nivel básico de rendimiento en la tarea estándar. Esto puede ser debido en parte a las diferencias en las cámaras operantes a sí mismos, por ejemplo, algunos laboratorios utilizan 9 cajas ocultas y ocluyen cada dos hoyos 1,2,7, mientras que otros laboratorios utilizan cajas de 5 hoyos 12,23. Además, la luz de estímulo en algunos cámaras es una bombilla incandescente 2, mientras que en otras configuraciones, es un diodo emisor de luz (LED) 23. Las diferencias en los niveles de referencia de rendimiento también pueden deberse tvariaciones o en la estrategia de capacitación implementados. Por último, las diferencias en la cepa de rata (o ratón) utilizados también pueden explicar las diferencias en los niveles de referencia de rendimiento. Sólo unos pocos laboratorios han comparado el rendimiento en las cepas de ratas con resultados mixtos. Por ejemplo, ratas Sprague-Dawley tienen niveles basales más bajos de rendimiento que hacer Lister capucha ratas 28. En contraste, Auclair y sus colegas encontraron que 50 ratas Sprague-Dawley adquirieron la tarea más rápido (es decir, en menos sesiones de entrenamiento) que las ratas Long-Evans pero ambos grupos alcanzó en última instancia, el mismo nivel de rendimiento. Diferencias de las cepas también se han observado cuando se utiliza ratones; C57BL / 6 ratones son más precisos y hacen menos respuestas prematuros que hacen ratones DBA / 2 cuando la duración del estímulo se acorta 51.

Aunque la adquisición y la ejecución de tareas son similares para ratón y ratas, ligeras desviaciones en la estrategia de formación de que se describe aquí se puede volverrido. En primer lugar, con el fin de acomodar a su menor tamaño, el aparato de ratón 5CSRTT es más pequeña que la rata 5CSRTT 5,6,36-39,51,52. En segundo lugar, los ratones pueden requerir mayor habituación a las cámaras operantes antes de iniciar el entrenamiento 5,6,52. En tercer lugar, hay un mayor riesgo de saciedad y una pérdida de motivación para responder con ratones 5,6,52. Con el fin de acomodar el riesgo de saciedad bolitas de comida más pequeñas (por ejemplo, 12 mg para los ratones frente a 45 mg para las ratas) se debe utilizar 52. Alternativamente reforzadores líquidos también se han descrito 5,6,37. Finalmente, puede ser necesario ejecutar todas las sesiones con la houselight fuera, esto aumenta las propiedades discriminativas de las luces de estímulo 6.

En resumen, la 5CSRTT es una tarea basada en el condicionamiento operante utilizado utilizado para estudiar la atención y el control de los impulsos en los roedores. Hay varias ventajas de utilizar la tarea no menos importante de los cuales es la capacidad de fácilmentemodificar la tarea de investigar con más cuidado, ya sea atención o control de los impulsos.

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Disclosures

Los autores no tienen nada que revelar.

Acknowledgments

Esta labor fue apoyada por los Institutos Nacionales de Salud de subvención concedidos 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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El 5-Choice Reacción Serial Tiempo de tareas: una tarea de atención y control de los impulsos 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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