Waiting
Login processing...

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

Behavior

Dikkat Seti Değişen Görev: Farelerde Bilişsel Esneklik bir ölçün

Published: February 4, 2015 doi: 10.3791/51944

Summary

Bu protokolün amacı bu tür farelerde prefrontal korteks-aracılı bilişsel esneklik değerlendirmek için görev (AST) vites dikkat set olarak bir davranış tahlil yapmaktır.

Introduction

Görev (AST) vites dikkat seti önce 1,2, bir on yıl sıçanlarda dikkat ve bilişsel esneklik bir ölçüsü olarak geliştirilmiştir. AST insanlarda ve insan olmayan primatlarda 3,4 bilişsel işlev bozukluğunu tanımlamak için kullanılan Cambridge Nöropsikolojik test Otomatik Pil (Cantab) olarak extradimensional / Boyutlararası bileşen sonra modellenmiştir. Basit kuralları öğrenmek için yeteneği bozulmadan kalır iken, öğrenme açıkları (kurallar, nöropsikiyatrik bozukluklar (örneğin, şizofreni, obsesif kompulsif bozukluk, depresyon) çeşitli muzdarip hastalarda bulunan nörodejeneratif hastalıkların değişti bir yanıt değiştirmek için, yani, Parkinson hastalığı) ve ön-frontal korteks 5 lezyonları olan hastalarda. Daha genel olarak, bu hastaların kognitif esneklik açıklarını sahip olduğu tarif edilmektedir. Benzer açıkları insan olmayan primatlar ve kemirgenler lezyonlar t hem de gösterilmiştirprefrontal korteks o 1,6-8 kaynaklı edilmiştir. Bu açıkları bilişsel kararlılık bir devlet ya da dikkat set kaydırmak için bir engelli yeteneği gösterir.

Bir konu kurallar kümesi ilgisiz ipuçları gelen ilgili farklılaştırmak için karmaşık uyaranlara uygulanabilir olduğunu öğrendiğinde bir dikkat seti oluşturulmaktadır. Örneğin, AST, hayvanlar ortam ile bir gıda ödül eşleştirme tarafından, ilgisiz bir işaret (yani, koku) dikkat ve ilgili ipucu (yani, kazma orta) cevap ve görmezden öğreneceksiniz. Orta ve koku değişiklikleri kazma tipi, ancak orta ve ödül arasında ilişki eşleştirilmiş kaldığı bu ilişki daha sonraki görevlerde takviye edilmiştir. Bu güçlendirilmiş kural bilişsel set oluşturur. Ters ve ekstra boyutlu vardiya: bilişsel esneklik AST protokol ölçüsü yönleri içinde iki aşama. Ters aşamasında, bir dimensio içinde daha önce olumsuz uyaranlara atn (bu örnekte orta) bir önceki aşamada olumlu uyaranlara görmezden hayvan zorlukları olan, şimdi olumlu. Keçe kazma orta önceki aşamada olumlu uyaranlar ve Örneğin, kağıt artık ters doğrudur, olumsuz uyaranlar oldu. Bu dikkat set korumak gerekir ki hayvanın esneklik zorlukları (yani, orta ilgili boyuttur) kuralı değiştiren bir boyut içinde uyaran ve ödül çifti için öğrendim ederken. Bir dikkat kümesi oluşumu alakasız boyutu (bu örnekte koku) İlgili boyut haline ekstra boyutlu vardiya safhada meydan. Daha önce öğrenilen kuralı kullanarak sürekli seçim tarafından belirtildiği gibi bir perseveratif tepki, ya aşamada bilişsel esneklik bir açığı yansıtır.

Insan olmayan primatlar ve kemirgenler hem de lezyon çalışmalar perf yeteneği atfedilebilir prefrontal korteks spesifik bölgelerini göstermiştirAST 1,9 belirli aşamaları kapatýnýz. Orbitofrontal korteks (OFC) lezyonlar, prefrontal korteks (PFC) bir alt bölge, AST 8 öğrenme ters açıklarının neden olduğu gösterilmiştir. Ayrıca, ekstra boyutlu vardiya performans belirli zorluklar medial prefrontal korteks (MPFC) kurşun lezyonlar.

AST kullanarak çok sayıda çalışma fare ve insan olmayan primatlarda yapılan olmasına rağmen, göreceli olarak az sayıda farelerde, kognitif fonksiyon bir ölçüsü olarak AST kullanmışlardır. Farelerde genetik manipülasyon kolaylığı, ve, hastalıkların çeşitli eğitim adapte ve farelerde bu davranış tedbir doğrularken prefrontal korteks işlevini ölçmek için kritik ihtiyacı göz önüne alındığında PFC disfonksiyonu ile ilişkili hastalıklar üzerinde araştırma önemli bir ektir. Burada ayrıntılı protokol farelerde uygulama için optimize edilmiş ve Birrell ve Brown 1 prosedürün bir değişiklik fare specifi birçok yansıtırDaha önce 2,6,10-13 bildirilmiştir c uyarlamaları.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

NOT: Bu çalışmada kullanılan hayvanların en iyi sonuçlar için yaş 4 ve 6 ay arasında değişen erkek C57BL / 6J fareler bulunmaktadır. Fareler uygun bir şekilde aktif (karanlık) aşamasında bunları test etmek için, bir ters ışık döngüsünde tutulur. Davranış konut ayrı bir odada gerçekleştirilir ise, fareler test odasına aşağıdaki ulaşım gelmesini en az 1 saat izin verilir. Davranış testleri görsel test oturumu izlemek için hala deneyci yeterli aydınlatma sağlarken mümkün olduğunca az farelerin normal aktiviteye kesintileri en aza indirmek kırmızı ışık koşullarında gerçekleştirilir.

NOT: Burada açıklanan deneysel işlemin tüm yönleri Laboratuvar Hayvanları Bakımı ve Kullanımı, 8th edition (NRC) için Kılavuzu ile uyum içinde yürütülmüştür ve Texas Sağlık Bilimleri Üniversitesi Kurumsal Hayvan Bakım ve Kullanım Kurulu tarafından kabul edildi San Antonio Merkezi.

  1. Seramik Ramekins doldurun (gözenekli olmayan, 1,5 "derinlik x 2,5 'çap), iç jant (yaklaşık 1 orta kazma ile" alttan); Filtre kağıdı mermi yarıya ve ramekin arkasına içine bantlanmış (Şekil 1A)
  2. Alışma, eğitim ve test aşamaları için yaklaşık 20 mg parçalar halinde, Bal Nut veya şeker kaplı çeşitleri - hafifçe şekerli kahvaltı gevreği, kuru (gıda ödül) kırın.
  3. Bir dikkat set görevi değişen (AST) odası (Şekil 1B) Marka: tren gelmesini ve bireysel odalarında her fare testi; En az 8 odalarının üretimini öneriyor.
    1. 12 "x 8" x 7 "AST odasını inşa; % 70 etanol ile temizlenmesi kolay olan opak beyaz akrilik yapılmış duvarları ve başlangıç ​​kapısı. giyotin tarzı, çıkarılabilir başlangıç ​​kapısı bir bekleme alanı (5 "x 8") ve test alanı (7 "x 8") içine odasını ayırır.
    2. Bir Temizle 5 İçer221; eşit test alanının iki tarafını ayıran x7 "çıkarılabilir bölüm; üç kesim ¼ "çapında delik bölümünün alt kısmına 1 aralıklı, erişime koklama izin" bölümü (Şekil 1C) önünden "dışında ve 1.

2. Prosedür Genel (Şekil 2)

  1. Önce AST, ev fareleri tek tek ve onları en az bir hafta boyunca bir ters ışık döngüsü ayarlamak için izin verir.
  2. Gelmesini, tren ve bireysel test odaları her hayvan test edin. Test son gün bitirdikten sonra bir fare ve% 70 etanol ile temiz her odasına atayın. Bu "ev-kafes" veya "öz" gibi bölme kokusu yaparak test sırasında stres en aza indirecektir.
  3. Koku dağıtmak için izin 2 gün önce test test tencere kokusunu; fareler çok güçlü bir koku var tencere kazmak olmaz. 25 G iğnesi olan bir şırınga kullanılarak, yaklaşık olarak 0.1 mi eklemekfiltre kağıdı üstüne uçucu yağ.

3. Taşıma (Gün 1-8)

  1. Gıda kısıtlama ilk gününde önce 8 gün başlayan fareler taşıyınız. Bu test sırasında işleme ile ilişkili stresi azaltacaktır.
  2. Tartılır ve taşıma kaydı vücut ağırlıkları her gün. Günde her bir fare 2-3 dakika tutun.
  3. Birden deneyci farelerin bir dizi test dahil edilecekse, her deneyci deneyselciler aşina artırmak ve stres ve anksiyete eğitim veya test günlerde yaşanan azaltmak için taşıma sürecinde katılır emin olun.
  4. Test süresi boyunca kullanım ve kayıt ağırlıkları devam edin.

4. Gıda kısıtlama (Gün 9-12)

  1. 4 gün önce aklimasyonundan başlamadan başlayarak, kısıtlı diyet yer farelere vücut ağırlığının% 80-85 fareler korumak için. Günde fare başına gıda 1 gram verin. Vücut ağırlığı altına düşerseOnlar uygun aralığa dönene kadar belirtilen aralık günde 2 gram vermek.
  2. Fareler, test tencere gelmesini izin vermek için her bir ev kafes ön 2 Ramekins yerleştirin. Bunlar gıda ödül için kazmak için fareyi eğitmek için kullanılan aynı noktalar vardır.
  3. 4 gün boyunca her gün ramekins gıda 2 gram ve besin ödülü (her hububat yarım parça) 1 parçası ilave edilir.
  4. Davranış yiyecek kısıtlaması 1. gününde başlayarak, fareler yuvalandırıldığı bir daha ayrı bir odada gerçekleştirilir ise, günde en az 1 saat boyunca test odası taşıma önce fareler muhafaza odasına dönen izin için Onları test odasına gelmesini.
  5. Gıda kısıtlama son gününde, aklimasyonundan başlamadan önce, ev kafes yatak değiştirmek. Kafes yatak test eğitim ve test (sürece kesinlikle gerekli) sırasında stres veya anksiyete deneyimli azaltmak için tamamlandıktan sonra kadar tekrar değişti olmayacak.
  6. Korumaktest sonuna kadar gıda kısıtlamasına fareler. Günlerde 13-17 günü, (gıda pelet genellikle <1g) tüketilen gıda ödül miktarının bir tahmine dayalı bir alışma devresinden, eğitim, ya da test ettikten sonra fareler yiyecek vermek.

5. Acclimation (Gün 13-14)

  1. 2 gün önce eğitim başlamadan başlayarak, kırmızı ışık altında karanlık döngüsü sırasında uyum saglanacagini gerçekleştirin.
  2. Odasında ev kafes kirli yatak küçük bir miktar yayılır, bu bir tanıdık "ev-kafes" veya test odasına "öz" koku getirerek yeni bir ortamda olmanın stresi azaltacaktır (aynı bölme olacak eğitim ve test) süresince tek bir fare için de kullanılır.
  3. Odanın bekleme alanında su ile temiz bir ramekin yerleştirin; Onlar suya erişimi yoksa fareler yemek değil eğilimindedir.
  4. ~ 20 (gıda ödül ile test alanında gıda kısıtlama için kullanılan iki Ramekins yerleştirinHer mg tahıl parça).
  5. Bekleme alanında fare yerleştirin; başlangıç ​​kapısını kaldırmak ve fare 1 saat odasına keşfetmek için izin verir.
  6. Sürekli test alanı ve sık sık tencere keşfetmek için fareler teşvik etmek amacıyla boş ramekins gıda ödülleri (~ 20 mg tahıl parça) ekleyin.
  7. Deneyci varlığı test sırasında ilave bir stres değil böylece fare alıştırma dönemi boyunca deneyci görebilirsiniz emin olun.

6. Eğitim (Gün 15)

  1. Bekleme alanında fareyi yerleştirin.
  2. Her test alanına, bir gıda ödül (~ 20 mg tahıl parçası) içeren, boş Ramekins yerleştirin ve başlangıç ​​kapısını kaldırın. Fare 3 dk hem gıda ödülleri almak için izin verin. Bu adımı birkaç kez tekrarlayın.
  3. Yavaş yavaş daha sonraki çalışmalarda tencere talaş / fare kafes yataklar ekleyin. Tri sonlandırmadan önce her pot gıda ödül almak için 3 dk fareyi izinark. Fare, her pot gıda ödül aldıktan sonra, bir sonraki duruşma devam. Fare gıda ödül kısmen kapalı bir kez kazma girişimleri yapmak değilse, ipuçları, (yani, gıda ödül alan üzerinde tahıl tozu serpin gıda ödül alan üzerinde talaş bir girintileri yapmak sağlanan bir kısmını ortaya çıkarmak olabilir Gıda ödül).
  4. Gıda ödül tamamen kapalı ve fare güvenilir gıda ödül bulmak için tam bir tencerede kazmak için yeteneğini gösterir kadar her deneme sonrası talaş / çarşaf eklemeye devam edin.
  5. Bir fare güvenilir eğitim başlangıcından 2 saat içinde tam bir tencerede bir yemek ödül bulmak yeteneğini göstermiştir değilse, bir eğitim ikinci gününde devam ediyor. Gıda kısıtlama fare korumak ve bu yordamı ertesi gün tekrar.
  6. Fare, birbirini takip eden iki gün sonra bir yiyecek ödülü için kazmak deneyin geri kalan süresi olarak hariç ve bir şekilde açıklamak için başarısız olursa exp "kazmak için başarısız"erimental kaydı.

7. Test (Gün 16-17):

  1. Günün birinde, basit ayrımcılık (SD), bileşik ayrımcılık (CD), ters (R1), ve içi boyutlu kayma (IDS) test edin.
  2. (; Opsiyonel R2), ekstra-boyutlu kayma (EDS) günde iki, içi-boyutlu vardiya 2 (IDS2), içi-boyutlu vardiya 3 (IDS3), ters 2 test edin.
  3. Çifti medya ve kokular gibi Tablo 1'de.
  4. Test gününde işleme sırasında, farelere açlık nedeniyle test sırasında odak eksikliği önlemek için bir gıda ödül vermek. Test günün sonuna kadar bu noktadan itibaren, doğru seçimler için ödül dışında herhangi bir yiyecek vermeyin.
  5. Forseps (tencere arasındaki kokuların yayılmasını sınırlar) kullanılarak test başlangıcında, az, doğru bir seçim olduğunu gösterir tencerede yemek ödül bir parça koyun. Gıda ödül tam medya (Şekil 3) ile kaplanmış olmalıdır. Tahıl toz o serpin, gıda ödül bir koku ipucu önlemek içinaşamasının başlangıcında ver tüm Tencere.
  6. Başlangıç ​​kapısı kapalı bekleme alanında fareyi yerleştirin. Test bölmesinin her iki tarafında kap yerleştirin. Başlangıç ​​kapısı kaldırılır ve zamanlayıcı başlatıldığında deneme başlar. Bir seçim yapmak için deneme başına her fare 3 dakika bekleyin. Fare her deneme için bir seçim yapmış kadar (doğru veya yanlış) seçim ve saati kaydedin.
    NOT: Bir "seçim" ya tencerede kazmak için bir girişim ile gösterilir. Fare medya yerinden ve gıda ödül ortaya çıkarmak için medyanın gıda ödül veya yerinden yeterince bulmak için yarattığı boşlukta yeterince burnunu uzattı ise bir kazı sadece bir seçenek olarak kaydedilir. Bir fare 3 dakika içinde bir seçim yapmış değilse, bu seçim yok (yanlış) olarak kaydedilir.
  7. Bir seçim ya pot yapıldıktan sonra, test odasından seçilmiş değildi pot çıkarın. Doğru seçim yapıldıysa, fare geri fare yerleştirmeden önce gıda ödül bitirmek için izinbekleme alanı. Yanlış bir seçim yapılırsa, fare bekleme alanına fare dönmeden önce seçim için hiçbir gıda ödül olduğunu göstermek için pot keşfetmek için izin verir.
  8. Her denemenin sonunda, geri bekleyen alanında fare koyun ve başlangıç ​​kapısını değiştirin.
  9. Fare ardışık AST sonraki aşamaya ilerlemek için 8 doğru çalışmaların kriterini karşıladığından emin olun. Bir fare 50 denemeler içinde arka arkaya 8 doğru seçimler elde etmezse, o sahne başarısız ve testi tamamlamak için hareket edemez. 6 ardışık hiçbir seçenek (bir seçim olmadan 3 dakika) katılmak için bir başarısızlıktır ve bir sonraki aşamaya geçmeden fareyi yasaklar.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Bu testte tipik bağımlı ölçü kriterini (veya 8 doğru ardışık seçimler) karşılamak için sahneye başına deneme sayısıdır. Şekil 4A AST kullanarak işlenmemiş C57BL / 6J her aşamada kriterini karşılamak için çalışmaların ortalama sayısını gösterir. Fareler ilgili işaret boyut (koku veya medya) üzerine bir dikkat set oluşturan gibi, ardışık Boyutlararası vardiya kriterini karşılamak için çalışmalarda bir azalma ile belirtildiği gibi performans artıracak ve ters aşamaları ve extradimensional vardiya karşılamak için ek çalışmalar gerektirmektedir kriter. Biz koku alakalı olup olmadığını ölçüte çalışmaların artan sayıda basit ayrımcılık aşamasında bazı farklılık gözlenmiştir yansıyan gibi ilgili iki boyutlu (yani, medya veya koku) her günü başlayacak hayvan sayısını dengelemek için önemlidir işaret (Şekil 4B). Denemeler SD aşamasında kriter ulaşmak için ise tarihleri ​​arasında anlamlı farklılık vardıre ilgili iki işaret boyutları (yani, medya Şekil 4B gibi ilgili daha iyi performans), daha sonraki aşamalarında her fare için performans verileri basit ayrımcılık aşamasında performansı normalize edilebilir. Şekil 4C'de gösterildiği gibi, bu normalleşme adımı ilk önce ilgili işaret öğrenme ile bağlantılı değişkenliği azaltır ve daha sonra IDS aşamaları hakkında daha iyi bir performans görselleştirme artırır. ~ 20 farelerin grup boyutları normalleşme olmadan ham verilerin analizini izin vermek için yeterli olacaktır rağmen. Önemlisi, çalışmalarda önemli bir artış gösterir önceki intradimentional vardiya extradimentional vardiya göreceli sırasında kriterini karşılamak test geçerliliği (Şekil 4D ve 4E) önemli bir kontrol önlemidir. ED vardiya aşamasına önce, fareler ödül bulmak için bir tek ilgili işaret boyut (koku veya medya) dikkat öğrenirler. KD geçişİlgili işaret boyut w, bu kimlik / ED kaymasına neden kriter ulaşmak için daha fazla çalışmalar gerektirir, daha önce alakasız oldu. İlginçtir, ham verileri içinde kimlik / ED kayması analizi IDS2 ve ED (Şekil 4D) arasındaki kriterini ulaşmak ve (<veriler gösterilmemiştir p 0.1) IDS3 ve ED arasındaki artışa doğru trend çalışmalarda önemli bir artış gösterdi ve ortalama çalışmalar arasındaki bir artış ED (veriler gösterilmemiştir) kıyasla IDS2 ve IDS3 ölçütünü ulaşmak için. Veri SD aşamasında (Şekil 4E) performansta normalize edildi İlginçtir, önemli bir kimlik / ED vardiya ED ile karşılaştırıldığında IDS2 ve IDS3 hem arasında belli oldu.

Kontrol farelerin yaklaşık% 70-80 tüm görev (20-30% bırakma oranı) tamamlamak beklenmektedir. Alternatif bağımlı önlemler, görevin her aşamasında ölçülen (bu fareler arasında çok değişken olarak bulduk rağmen) bir seçim yapmak için ortalama gecikme dahilgeriye dönüşü "set-zarar" hataları ve ekstra boyutlu vardiya aşamalarında hataların sayısı ve toplam sayısı yanlış bir seçim yapıldı sayısı üç veya daha fazla ardışık doğru seçimler aşağıdaki gibi Lapiz-Bluhm ark., 14 ile tanımlanan. "Set-zarar" hataları artan sayıda bir perseveratif davranış gösterebilir. Ayrıca, fareler genellikle az 30 dakika (Şekil 5) test her safhasını tamamlamak ve her aşamada harcanan zaman süresi kriterini ulaşmak için çalışmaların bir fonksiyonudur.

Burada OFC veya farelerde MPFC için nörotoksik lezyonlar ayrıntılı olarak benzer bir paradigma kullanarak bir önceki çalışmada bu testin kullanılmasını doğrularken işlev bozukluklarını belirlemek için, sırasıyla ters ve ekstra boyutlu vardiya aşamalarında performansı bozduğu gösterilmiştir Sıçan ve insan olmayan primat studies11 aynı bölgeleri. Iken yukarıda belirtilen çalışma v görevlerin sırasıBurada gösterilen için koç biraz, bu o aşamada ölçüte çalışmaların sayısında bir artış ile yansıtıldığı gibi OFC ve MPFC lezyonlar veya açıkları da, R1 ve EDS de bozulmuş performansa neden olacağı beklenmektedir. .

Sahne Uygun Örnekler Uygun Örnekler
Basit Ayrımcılık (SD) Orta Keçe (+) Kağıt (-) Koku Küçük hindistan cevizi (+) Biberiye (-)
Bileşik Ayrımcılık (CD) Orta Keçe (+) / Nutmeg Kağıt (-) / Biberiye Koku Küçük hindistan cevizi (+) / Keçe Biberiye (-) / Kağıt
Keçe (+) / Biberiye Kağıt (-) / Nutmeg Küçük hindistan cevizi (+) / Kağıt Biberiye (-) / Keçe
Ters 1 (R1) Orta Kağıt (+) / Biberiye Keçe (-) / Nutmeg Koku Biberiye (+) / Kağıt Küçük hindistan cevizi (-) / Keçe
Kağıt (+) / Nutmeg Keçe (-) / Biberiye Biberiye (+) / Keçe Küçük hindistan cevizi (-) / Kağıt
Boyutlararası Shift (IDS) Orta Ponponlar Payetler (-) / Karanfil Koku </ Td> Tarçın (+) / Ponponlar Karanfil (-) / ışıldamaya
(+) / Tarçın
Ponponlar (+) / Karanfil Payetler (-) / Tarçın Tarçın (+) / ışıldamaya Karanfil (-) / Ponponlar
IDS2 Orta Pipecleaners Gugli gözler (-) / Zencefil Koku Kırmızı kekik (+) / Pipecleaners Zencefil (-) / Googly gözler
(+) / Kırmızı kekik
Pipecleaners (+) / Zencefil Gugli gözler (-) / Kırmızı kekik Kırmızı kekik (+) / Googly gözler Zencefil (-)
IDS3 Orta Şerit (+) / Vanilla Metalik şeritler (-) / Limon Koku Vanilya (+) / Şerit Limon (-) / Metalik şeritler
Şerit (+) / Limon Metalik şeritler (-) / Vanilla Vanilya (+) / Metalik şeritler Limon (-) / Şerit
R2 Orta Metalik şeritler (+) / Vanilla Şerit (-) / Limon Koku Limon (+) / Şerit Vanilya (-) / Metalik şeritler
Metalik şeritler (+) / Limon Şerit (-) / Vanilla Limon (+) / Metal lic şeritler Vanilya (-) / Şerit
Extradimensional Shift (EDS) Koku Sitronella (+) / Rafya Anason (-) / Köpük Orta Rafya (+) / Sitronella Köpük (-) / Anason
Sitronella (+) / Köpük Anason (-) / Rafya Rafya (+) / Anason Köpük (-) / Citronella

Bu kombinasyonlarda Tablo 1. Örnek koku ve kazma orta kombinasyonları. Kokuları ve kazma medyanın bu çalışmada doğrulanmıştır. Bu özel kombinasyonları kullanılarak elde edilen Örnek sonuçlar Şekil 2'de gösterilmektedir.

hres.jpg "/>
Şekil 1. AST testi odası. (A) görüntü ve ramekin ve filtre kağıdı yerleştirme, örneğin boyutları. Farelerde ve (C) bölüm içinde deliklerin yerleştirilmesini gösteren test bölmesinin üç boyutlu bir diyagramıdır için uyarlanmış AST test bölmesinin (B), Resim.

Şekil 2,
Şekil 2. orta Kazma. Malzemeler listesinde (ve II-XI.) olarak ayrıntılı, bu protokolde kullanılan orta çiftleri kazma örnekleri. Tencere orta kazma ile iç jant yaklaşık doldurulur.

Şekil 3,
Test için 3. Timeline Şekil.

Şekil 4, AST Şekil 4. C57Bl / 6J performans. (A) çalışmaların ortalama sayısı erkek C57BL / 6J fareler için AST kriterini karşılamak için. Veriler ortalama ± SEM temsil (n = 22 fare / grup), sahnenin ana etkisi p = 0.013. (B) farklı başlangıç ​​ilgili işaret boyutları SD aşamasında kriter ulaşmak için çalışmaların ortalama sayısı. Veriler ortalama ± SEM (n = 22 fare / grup) anlamına temsil * p = SD aşamasında her fare bireysel performans bir yüzdesi olarak ifade 0.01. (C) normalleştirilmiş verileri. Veriler (22 fare / grup n =), sahnenin ana etkisi p = 0.06. Denemelerinde (D) Kimlik / ED vardiya IDS2 ve ED arasındaki kriter ulaşmak için ortalama ± SEM temsil eder. Veri ± SEM (n = 22 fare / grup) demek temsil, * p = IDS3 ve ED arasındaki normalize verilerde 0.03. (E) Kimlik / ED vardiya. Veriler ortalama ± SEM (n = 22 fare / grup), * P = 0.012 ortalamasını temsil etmektedir.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

PFC aracılık bilişsel esneklik Açıkları nörolojik ve nöropsikiyatrik bozuklukların çeşitli ilişkili önemli bir sakatlık temsil ve sonuçları ve bu rahatsızlıklardan muzdarip bireylerin yaşam kalitesi üzerinde önemli bir etkiye sahip olabilir. Farelerde kullanılmak üzere AST Optimizasyonu kortikal aracılı bilişsel işlev bozukluğu prefrontal bağlanmış hastalıklarda genetik temellerini araştıran için hayati önem taşımaktadır. Yukarıda tarif edilen yöntem özel bir bilişsel açığı, bilişsel esneklik güvenilir bir ölçüt olduğu bulunmuştur ve yakından fareler ve insan olmayan primatlarda bu görevi kullanılarak elde edilen sonuçlar yaklaşık olarak var. açıklanan yöntem sıçanlar ve fareler yanı sıra kurumda uzman tavsiyesi ve rehberlik önce açıklanan protokollerin geniş bir anket sonucudur.

Farelerde benzer görevleri kullanarak önceki raporlar ile de olsa, böyle bir davranış tedbirin uyum göstermiştirBirkaç uyarılar 2,6,11. Colacicco ve diğ., Dört günlük bir süre boyunca 11 test yayılmış 2 günlük test ayrımcılık, sınırlı sayıda. Bu ardışık test günlerinde önceden öğrenilen uyaranların çiftleri tekrarlar dahil. Etkili iken, burada sunulan protokol geliştirme amacı test dönemi süresini en aza indirmek ve verimliliği maksimize etmektir. Burada, biz bir iki günlük süre için test sınırlamak ve daha önce öğrenilmiş uyaranların çiftleri tekrarları ortadan kaldırmak. Önceki araştırmacılar fareler bir dikkat set oluşturmak ve zahmetli yanıt sürdürecek olan küçük bir "test edilebilirlik penceresi" sergilemek için overtraining gerektiren olduğunu kaydetti. Bizim protokol de başlangıçta ilgili işaret boyut içinde Boyutlararası vardiyasında mütevazı overtraining içerir. Şekil 4C'de normalleştirilmiş verileri değerlendirerek, özellikle de daha belirgin bir açık Duri sergileyebilir protokolde test edilen farelerin görünür(hemen önceki aşamaya göre) ikinci boyutlar arası ters ng. Bu gözlem, fareler de bir kimlik / ED kayma sergiledi gibi bir dikkat grubu oluşmasını sağlamak amacıyla overtraining kavramı ile uyumludur. Fareler 2 saat ortalama oturum uzunluğunu içerir bizim protokol (Şekil 5), içinde zahmetli performansını sürdürmek neden olarak bir olasılık nedeniyle bir ters ışık döngüsü kullanımına olabilir. Biz karanlık (uykusuz) döngüsünün ilk dört saat içinde kırmızı ışık koşullarında izole ve özel test odasında davranışı test. Ancak, bu yöntem yazının kapsamı dışında sistematik test fareler AST gerçekleştirmeye devam edecektir hangi süresine katkı ve koku ayrımcılık açıkları şüphesi varsa, prescreening alternatif olarak test öncesinde garanti edilebilir hangi faktörlerin belirlenmesi için gerekli olacaktır kokusuz yöntemleri bildirilmiştir.

Buna ek olarak, neİlk yöntem geliştirme, biz (8-12 haftalık) genç erişkin farelerin daha değişkenlik biraz eski 4-6 aylık fareler ile yapılan keşfetti. Biz gıda kısıtlama protokolü klasik nörogelişimsel anlamda, daha olgun fareler ve süre daha farklı fareler büyüyen etkilediğini spekülasyon, fare beyni tam 6 hafta tarafından geliştirilen sayılır, bu mümkün yetişkin olgunluk ve erken yetişkinliğe ergen geçiş olduğunu genç farelerde prefrontal korteks şaşırtmak AST performansı içinde sinaptik biçimlenme. Ancak, bu büyüleyici soruların keşfedilmeyi beklemektedir.

Farelerde AST protokollerinin diğer varyasyonları gol değil her aşamada başında çalışmaların belirli bir sayıda (genellikle 4) anlamına gelen "özgür" denemeler içerir, ve hayvan ödül alınana kadar her iki tencere keşfetmek için izin verilir. Burada ayrıntılı protokol herhangi bir "özgür" denemeler dahil değildir. Buna ek olarak, requireme ayarlamakNTS ve bu hayvan gerçekten kuralı öğrenmiş olup olmadığını etkili bir göstergesi olduğunu bulduk (daha önce kriterini karşılamak için 8/10 denemeler açıklanan yerine ölçüte 8 ardışık doğru denemeler) kriter daha sıkı karşılamak için. Garner ve diğerleri. IDS aşağıdaki overtraining bir dönem (yani, ilave 50 denemeler için daha önce ilgili uyaranların sunumu) anlamlı EDS 2 ölçüte denemeler arttığını gösterdi. Burada, biz Bissonette ark. 6 ile anlaşarak, "eğitilmek" ve ilgili boyut bir dikkat set oluşumunu sağlamak için bir çaba, çok sayıda içi boyutlu vardiya vardır. Buna ek olarak, Garner ve diğ. Yaklaşık 1 saat (veya fare artık cevap) 2, biz C57BL6 / J fareler yeterli ve güvenilir kontrol için (yaklaşık 2 saat süre içinde her gün kendilerine sunulan dört aşamalarından geçtiğini bulduk ise sınırlı test oturumlarıfare). Performans yorumlarken deney grupları arasındaki motor yeteneği potansiyel farkları dikkate alınmalıdır rağmen. Bizim prosedür testleri tamamlanması ile taşıma başlangıcından itibaren her bir hayvan için 17 gün zaman ve emek yatırımı kısıtlar. Bu bireysel bir deneyci fazla 2 tek deneyci en az 6 test tamamlamak için yeteneği sağlar (bu bireysel deneyci yeteneği ve deneyime dayalı değiştirilebilir) tek bir gün içinde test farelerin sayısını sınırlamak tavsiye edilir haftada fareler. Motor fonksiyon hafif bozulmuş ise, her deneme uzunluğu doğru yanıt değil, hız yanıt olarak, anahtar bağımlı değişken, arttırılabilir.

Görsel ayrım son kemirgenlerde kullanım için uyarlanmış olan, insan olmayan primatlar üzerinde yürütülen bilişsel performansını değerlendirmek için kullanılmıştır olanlara benzer paradigmalar ve koku ve orta discriminatio alternatif olarak kullanılabilirn görevleri burada nitelendirdi. Koku ayrım önemli farklılıklar farelerde deneysel grup arasında ise, bu yaklaşım, gerekli olabilir. Brigman ark. Fareler kolaylıkla bir kimlik ve ED vardiya paradigma 15 bileşik görsel uyaranlara ayırt göstermiştir. Daha bu otomatik yöntem insanlarda ve insan olmayan primatlarda prefrontal korteks işlev bozukluğunu incelemek için kullanılan bir test temsil ederken, gerekli edimsel odaları ve dokunmatik ekran maliyeti farelerde bu otomatik test yasaklayıcı olabilir gerçekleştirmek için.

Bu davranış, her fare, yani alışkanlık, eğitim için olabildiğince uyumlu yapılabilir ve test her bir hayvan için günün aynı anda yapılması gerektiğini tavsiye edilir. Hayvanlar taşınacak ise Ayrıca, davranış odası vb bağlı kontrol edilemeyen trafik akışı, koku giriş, sorunlu paylaşılan / toplumsal alanı yararlanarak, deney boyunca değişmeden kalmalıdırUzak bir davranış oda bir konut odası (burada olduğu gibi) gelen, aynı rota her zaman alınmalıdır. davranış odası deneyci ve hayvanlar test prosedürü sırasında rahatsız olmayacak bir alanda olmalıdır. Birden denemecileri odadan aynı odada, giriş ve çıkışında görev yapıyorsanız olarak test sırasında hayvanın stres veya anksiyete artırabilir herhangi yüksek sesler veya kesintileri önlemek için mümkün olduğunca sınırlı olmalıdır. Ayrıca, deneyci kaldırarak ve mümkün olduğunca az gürültü ve bozulma yaratacak şekilde içine ve odadan dışarı başlangıç ​​kapısını yanı sıra tencere değiştirilmesi dikkatli olmalıdır. Sıçanlarda yapılan deneyler, AST performansı çeşitli stres faktörleri tarafından kesintiye edilebileceğini göstermiştir.

Tencere kokulandırma her hafta gerçekleştirilen ve aynı gün, her hafta, en az 2 gün önce ilk test gününe edilmelidir. Bu tencere iyi havalandırma içinde kokulu tavsiye edilmektedirTest yapılacak olan alanın dışında ilated alanı (örneğin ayrı laboratuvar, koridor, davlumbaz). Bu kokular çapraz bulaşmayı önlemek için yardımcı olacaktır ve testin parçası olmayan kokuları ile fareler kafa karıştırıcı önlemek olacaktır. Buna ek olarak, önce ve test sırasında, ayrımcılık hayvan dikkatini aşırı bir kokular (yani, hemen önce test, mutlaka parfüm / deodorant, vb sakızı ya da kahve içilmesi) yukarıda verilen nedenlerden dolayı kaçınılmalıdır. Deneyci, bu protokol açıklanan olandan alternatif kazma orta kullanmak isteyen olursa, orta burada anlatılana benzer yoğunluk ve ağırlık (fare yeterli kazmak için aşırı kilo / yoğunluk zorlaştırır) olması tavsiye edilir. Örneğin, biz fareler bir kenara itmek için onlar zor çünkü küçük plastik boncuklar uygun değildi bulundu. Ayrıca, herhangi bir çok güçlü kokusu ile medya (örneğin., Lastik şeritler ve bazı plastbu kokular denenmektedir tespit yeteneği engel olabilecek ic malzeme) uygun değildir.

Eğitim ve bireysel fare testi, tek bir deneyci tarafından yapılmalıdır, ancak aklimasyonundan sürece kullanım katılmış gibi herhangi bir deneyci tarafından yapılabilir. Tüm tencere hayvan aşamaları arasındaki bekleme alanında olduğu süreyi sınırlamak şekilde ulaşılabilecek olmalıdır her gün yapılan dört aşamada kullanılacak. Bu, her görevin fare dikkatini korumaya yardımcı olacaktır. Test başladıktan sonra Ayrıca, (yani, her test günü için 4 aşamaları arda tamamlanması gerekir) test o gün için görevler tamamlanmasına kadar durdurmak için önemlidir.

Sonuç olarak, burada açıklanan protokol açıklaması da dahil olmak üzere farelerde prefrontal korteks-bağımlı bilişsel işlev, ölçmek için AST etkin kullanımı için ayrıntılı metodolojik yönergeler sağlarveri analizi ve potansiyel uyarılar. Fare AST çeşitli yöntemler, birincil literatürde kendine özgü bir usul detaylar her bildirilmektedir. Araştırmacılar bilimsel repertuarına bu güçlü davranışsal tahlil dahil teşebbüs için hem metin tabanlı ve görsel bilgilerin benzersiz kavrama, özellikle yararlı olacaktır.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Çıkar çatışması ilan etti.

Acknowledgments

Bu araştırma Translational Sciences ilerlemek için Ulusal Merkezi'nden hibe R01-MH090127, Ulusal Akıl Sağlığı Enstitüsü P30-MH089868 ve ödül numarası UL1TR001120 tarafından desteklenmiştir. içerik sadece yazarların sorumluluğundadır ve mutlaka NIMH veya NCATS resmi görüşlerini temsil etmemektedir. Ayrıca, minnetle erken yöntem geliştirme rehberlik yaptığı değerli uzmanlık Dr. David Morilak kabul etmek istiyorum.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Testing Chamber Fabricated in-house, specifications can be found in protocol
3 oz. Ramekins BIA Cordon Bleu 900002S12 Purchased on amazon.com
Essential Oils: Fronteir Natural Products Co-Op Purchased on http://www.frontiercoop.com/prodlist.php?ct=anpceoeo
Clove Bud 191114
Red Thyme 191140
Lemon 190810
Cinnamon Leaf 191111
Rosemary 191133
Citronella Java 191112
Vanilla in jojoba oil 191231
Anise Seed 191102
Ginger 191121
Nutmeg 191161
Filter Paper, 9.0 cm diameter VWR International 28310-048 Purchased on https://us.vwr.com/
Digging Media
Raffia Ashland 8 oz Raffia Purchased on http://www.michaels.com/
Cut into 1/2" to 1" strips
Green Felt Creatology Basic Felt Forest/Dark Green 36 in x 36 in  Purchased on http://www.michaels.com/
cut into 1 cm x 1 cm squares
Brown foam Creatology Fun Foam 18 x 12 in sheets (light brown/tan) Purchased on http://www.michaels.com/
cut into 1/2 cm x 2 cm rectangles
Crepe paper (yellow) Celebrate It Paper Crinkle 4 oz yellow jumbo Purchased on http://www.michaels.com/
Cut into 1/2" to 1" strips
Ribbon (turqoise) Celebrate It Wide Ribbon 4 in x 10 yd 100% polyester  Purchased on http://www.michaels.com/
cut into 1 cm x 1 cm squares
Metallic  Celebrate It Metallic Crinkle Gold 2 oz Purchased on http://www.michaels.com/
Cut into 1/2" to 1" strips
Googly Eyes, 4 mm ME4144 Purchased on http://factorydirectcraft.com/index.php
Black Sequins, 3 mm 8780BK
Pink Pom Poms, 1/4 inch 1018221
Pipe Cleaners, red 108430
Bedding material/sawdust Obtained from in-house animal resources
Timer Control Company 5000 Purchased on http://www.control3.com/5000p.htm
Lightly sweetened dry breakfast cereal loops HEB  Honey nut toasted oats used in the protocol described, any lightly sweet coated breakfast cereal is recommended

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Birrell, J. M., Brown, V. J. Medial frontal cortex mediates perceptual attentional set shifting in the rat. J Neurosci. 20 (11), 4320-4324 (2000).
  2. Garner, J. P., Thogerson, C. M., Wurbel, H., Murray, J. D., Mench, J. A. Animal neuropsychology: validation of the Intra-Dimensional Extra-Dimensional set shifting task for mice. Behav Brain Res. 173 (1), 53-61 (2006).
  3. Nagahara, A. H., Bernot, T., Tuszynski, M. H. Age-related cognitive deficits in rhesus monkeys mirror human deficits on an automated test battery. Neurobiol Aging. 31 (6), 1020-1031 (2010).
  4. Rock, P. L., Roiser, J. P., Riedel, W. J., Blackwell, S. Cognitive impairment in depression: a systematic review and meta-analysis. Psychol Med. , 1-12 (2013).
  5. Stuss, D. T., et al. Wisconsin Card Sorting Test performance in patients with focal frontal and posterior brain damage: effects of lesion location and test structure on separable cognitive processes. Neuropsychologia. 38 (4), 388-402 (2000).
  6. Bissonette, G. B., et al. Double dissociation of the effects of medial and orbital prefrontal cortical lesions on attentional and affective shifts in mice. J Neurosci. 28 (44), 11124-11130 (2008).
  7. Chase, E. A., Tait, D. S., Brown, V. J. Lesions of the orbital prefrontal cortex impair the formation of attentional set in rats. Eur J Neurosci. 36 (3), 2368-2375 (2012).
  8. McAlonan, K., Brown, V. J. Orbital prefrontal cortex mediates reversal learning and not attentional set shifting in the rat. Behav Brain Res. 146 (1-2), 97-103 (2003).
  9. Dias, R., Robbins, T. W., Roberts, A. C. Primate analogue of the Wisconsin Card Sorting Test: effects of excitotoxic lesions of the prefrontal cortex in the marmoset. Behav Neurosci. 110 (5), 872-886 (1996).
  10. Bissonette, G. B., Powell, E. M. Reversal learning and attentional set-shifting in mice. Neuropharmacology. 62 (3), 1168-1174 (2012).
  11. Colacicco, G., Welzl, H., Lipp, H. P., Wurbel, H. Attentional set-shifting in mice: modification of a rat paradigm, and evidence for strain-dependent variation. Behav Brain Res. 132 (1), 95-102 (2002).
  12. Kos, T., Nikiforuk, A., Rafa, D., Popik, P. The effects of NMDA receptor antagonists on attentional set-shifting task performance in mice. Psychopharmacology (Berl). 214 (4), 911-921 (2011).
  13. Tait, D. S., Chase, E. A., Brown, V. J. Attentional Set-Shifting in Rodents: a Review of Behavioural Methods and Pharmacological Results. Curr Pharm Des. , (2013).
  14. Lapiz-Bluhm, M. D., et al. Behavioural assays to model cognitive and affective dimensions of depression and anxiety in rats. J Neuroendocrinol. 20 (10), 1115-1137 (2008).
  15. Brigman, J. L., Bussey, T. J., Saksida, L. M., Rothblat, L. A. Discrimination of multidimensional visual stimuli by mice: intra- and extradimensional shifts. Behav Neurosci. 119 (3), 839-842 (2005).

Tags

Davranış Sayı 96 bilişsel esneklik prefrontal korteks davranış dikkat fare nöropsikiyatrik belirti bilişsel işlev bozukluğu
Dikkat Seti Değişen Görev: Farelerde Bilişsel Esneklik bir ölçün
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Heisler, J. M., Morales, J.,More

Heisler, J. M., Morales, J., Donegan, J. J., Jett, J. D., Redus, L., O'Connor, J. C. The Attentional Set Shifting Task: A Measure of Cognitive Flexibility in Mice. J. Vis. Exp. (96), e51944, doi:10.3791/51944 (2015).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

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

Waiting X
Simple Hit Counter