O psicomotora Teste Rodent Vigilância (rPVT): um método para avaliar Neurobehavioral Desempenho em ratos e camundongos

Summary

Uma versão rato da Vigilância testes psicomotores humana (PVT) é descrito que mede aspectos de atenção semelhantes aos medido com o PVT humano, incluindo os aspectos da vigilância humana, tais como a precisão do desempenho, velocidade do motor, respondendo prematuro e lapsos de atenção.

Abstract

A vigilância dos testes psicomotores humana (PVT) é um procedimento amplamente utilizado para medir alterações na fadiga e atenção sustentada. O presente artigo descreve uma versão roedor da denominou-PVT o "rPVT" -que mede aspectos semelhantes de atenção (ou seja, a precisão do desempenho, velocidade do motor, prematuro responder e lapsos de atenção). Os dados são apresentados demonstram que tanto a curto como a longo prazo utilidade do rPVT quando empregue com ratos de laboratório. Os ratos aprendem facilmente a rPVT, e aprender a executar o procedimento básico leva menos de duas semanas de treinamento. Uma vez adquirido, performances rato no rPVT mostram um alto grau de semelhança com estas mesmas medidas de desempenho no PVT humano, incluindo semelhanças em, lapsos de atenção, tempo de reação, diminui a vigilância em toda tempo da sessão (ou seja, o ser humano "time-on- tarefa "efeitos), eo efeito intervalo de resposta de estímulo (RSI) descreveu para os seres humanos. Assim, o rPVT pode ser uma ferramenta extremamente valiosa para avaliar os efeitos de uma ampla gama de variáveis ​​sobre atenção sustentada bastante semelhantes às performances PVT humanos e, portanto, pode ser útil para o desenvolvimento de novos tratamentos para disfunções neurocomportamentais.

Introduction

O teste de vigilância psicomotora humana (PVT) é, uma ferramenta bem validado amplamente usado para medir a vigilância e atenção sustentada em seres humanos, e foi originalmente desenvolvido por Dinges et ai. ^1-3 para avaliar a estabilidade em tempos de reação e atenção (por exemplo, erros em termos de respostas prematuras e lapsos de atenção), tanto dentro das sessões como um todo e ao longo do tempo dentro de sessões individuais. Ao longo dos anos, a PVT humano foi modificado e atualizado ^4-11 para acompanhar as alterações temporais em vários aspectos atenção, e tem sido demonstrado ser sensível a mudanças na privação do sono e fadiga, e é afetado pelo uso de drogas e idade dos indivíduos ^{12 , 13.} A PVT é um procedimento aparentemente simples em que um sujeito toca rapidamente uma tela quando um estímulo (tipicamente, um visor LED número) aparece aleatoriamente no tempo, tipicamente depois de 2 - 10 s. Na versão humana, a indicação do número é incrementado em ms e parou quando tele tela é tocada, indicando, assim, o tempo de reação do sujeito (RT). Diminuições na vigilância são indicadas por 1) desacelerou tempos de reação, 2) um aumento de lapsos (chamado de "erros de omissão" na literatura humana, e normalmente definido como RTs que são> 500 ms de comprimento), e 3) um aumento no prematura de responder (denominados "erros de comissão" ou "falsos começos" na literatura humana). Outras medidas também podem ser obtidas com o PVT pela análise de variáveis ​​tais como diferenças de género e idade; para uma revisão dessas medidas, ver Basner e Dinges ^4. Finalmente, a PVT tem sido empregado na área geral de avaliação do risco humano, e tem sido usado com sucesso em uma ampla gama de áreas operacionais, que incluem as indústrias militares, transporte aéreo e ferroviário, socorristas e ambientes extremos, como as missões para ambientes extremos da NASA operações (NEEMO), o Projecto Internacional Mars500 ^14, e em SPAC Internacionale Station (ISS). Na ISS, o PVT é chamado de "Reação Auto-Teste" e é empregado para fornecer astronautas com feedback individualizado relacionadas com a fadiga (por exemplo, mudanças na RTs ou lapsos de atenção).

O PVT humana tem sido usado por décadas, assim como as versões de roedores de tarefas simples de tempo de reação (que são um pouco semelhante). Ele foi apenas recentemente, no entanto, que um homólogo roedor directo à PVT humano foi relatado na literatura. Christie e colegas descreveram uma versão do PVT humana para ratos, e relatou diminuições na vigilância seguintes privação do sono ^15,16. Estudos recentes adicionais relataram versões do rPVT ^17-19. Estes relatórios descreveram alterações da atenção prolongada na sequência de várias técnicas de privação de sono; níveis elevados no entanto, os dados obtidos nestes estudos também têm relatado prematura de responder (por exemplo, em alguns casos, mais de 40% do número total de respoNSES); tais performances são muito diferentes de qualquer performances PVT com seres humanos. Tal uma grande diferença de roedor contra desempenhos humanos são provavelmente devido a diferenças de parâmetros específicos empregues no ser humano contra as versões roedor da PVT; Por exemplo, o Christie et ai. estudo utilizou uma variável aleatória 3 - foreperiod 7 s, enquanto um PVT humano normalmente emprega um 2-10 s foreperiod (embora veja Basner et al ⁵ para uma versão de 3 min da PVT humana que usa um. 1 - 4 s foreperiod) . A utilização de valores foreperiod relativamente curtos, muitas vezes pode resultar em animais "calendário" as suas respostas, e assim pode promover, por meio de reforço acidental, aumentou os números de respostas prematuras, como têm sido relatados nos estudos com roedores rPVT actuais.

A versão do rPVT descrito aqui baseia-se no nosso artigo publicado anteriormente ^20, e fornece uma descrição pormenorizada das técnicas e dos procedimentos envolvidos. diferedas versões anteriormente publicadas do rPVT nos seguintes aspectos: 1) os ratos foram treinados com valores foreperiod variáveis ​​de 3 - 10 s, e 2) os ratos tiveram de responder rapidamente, uma vez que apenas respostas dentro de uma janela de resposta curta (também denominado uma "limitada hold ") após o início do estímulo foram reforçadas (1,5 s no presente estudo; 3,0 s nas versões publicadas anteriores do rPVT). Usando estas modificações, bem como tempos de espera para breves incorrecta de responder resultou em maiores níveis de controle de estímulos, como indicado por melhorias significativas na precisão e níveis de resposta prematura reduzida. O presente relatório também descreve as alterações previsíveis em variáveis de desempenho (por exemplo, lapsos de atenção, RTs) que são idênticas às observadas em humanos quando se examina a vigilância diminui ^{21 anos,} e ao examinar outras medidas de desempenho, incluindo o efeito "tempo na tarefa" humana eo resposta- intervalo estímulo (RSI) efeito que se observa no humano PVT

A versão final do rPVT descrito aqui começa por acender uma luz casa (veja a Figura 1). Após um intervalo variável (foreperiod) de 3 - 10 s decorrido, a chave nariz puxão é iluminado por um máximo de 1,5 s. (Para assegurar uma distribuição igual de foreperiods durações, os valores são gerados aleatoriamente sem substituição de uma lista de 36 possíveis valores que variam de 3 a 10 s, com base em incrementos de 200 ms.) De iluminação da chave nosepoke é o sinal para um animal responder, e uma resposta que ocorre entre 150 a 1500 ms após o aparecimento de luz é reforçada com uma pelete de 45 mg. Depois de uma resposta reforçada, tanto a luz da tecla nariz puxão ea luz da casa estão desligados e 1 s intervalo inter-julgamento (ITI; casa de luz off) começa. NOSE-cutuca antes do aparecimento de luz produzir um 8 s timeout (TO) a partir das contingências experimentais que é sinalizado por extinguir a luz casa. Se não houver respostas ocorrer dentro dos 1,5 s resjanela ponse, tanto a luz nosepoke e luz da casa estão desligados, e um 1 s ITI segue. O próximo valor foreperiod agendada para o posterior julgamento começa depois tanto os 1 s ITI ou os 8 S para, consoante o que ocorreu durante o julgamento prévio. As sessões são realizadas diariamente (5 dias / semana), normalmente constituídos por cerca de 200 ensaios, e termina após 30 min. Isto resulta com cada ensaio com uma duração de cerca de 7,5 s, em média.

Moldar o desempenho da linha de base estável sobre a rPVT é realizada por 1) inicialmente adaptação de um rato para tirar pelotas do alimento da bandeja de comida na câmara, 2) mão-shaping um rato para responder em uma chave puxão nariz, reforçando aproximações sucessivas para a final nariz picar resposta, e 3) a realização de sessões diárias, onde os parâmetros do procedimento rPVT (ie, foreperiod, ITI, TO, e os tempos de key-iluminação) estão gradualmente ajustados através de uma sessão, dependendo de quão bem cada rato está realizando durante cada sessão (descrito em detalhe abaixo).

Protocol

Laboratory Animal Care foi de acordo com a Política de cuidado humano e Uso de Animais de Laboratório Serviço de Saúde Pública (PHS). Todos os procedimentos foram realizados em estrita conformidade com as recomendações do Guia para o Cuidado e Uso de Animais de Laboratório do National Institutes of Health. O Comitê da Universidade Johns Hopkins Institucional animal Cuidado e Uso aprovou o protocolo e todos os procedimentos. Johns Hopkins também mantém acreditação do seu programa pela Associação para a Avaliação e Acreditação do Laboratório Animal Care (AAALAC).

1. Os animais

1. Utilizar ratos adultos macho Long Evans (cerca de 10 - 12 semanas de idade no início da formação comportamental), embora outras estirpes são adequadas, incluindo ratos consanguíneos.
2. Após a chegada na colônia, os ratos da casa isolados em gaiolas aprovado e quartos, devido à restrição alimentar necessidades descritas abaixo. Aclimatar animais para a situação da habitação, bem como a manipulação de vários days antes de se iniciar o procedimento de restrição de alimentos (cerca de 7 dias).
3. Forneça ração de rato ad libitum para 1 - 2 semanas para permitir que os ratos para alcançar um "-alimentação livre" peso. Uma vez que neste peso, restringir o acesso aos alimentos para reduzir o peso dos ratos, mais de 1 - 2 semanas, a 85 - 90% do peso alimentação livre. Manter animais em 85 - 90% de seus pesos-alimentação livre durante o treinamento comportamental e testes. Comece com 15-18 g de alimento por dia e ajustar este montante com base em se ou não uma taxa mantém a sua meta de peso.
   NOTA: A restrição alimentar normalmente requer a aprovação de sua ACUC institucional ou outro órgão regulador antes de se iniciar a restrição.
4. Pesar animais diariamente e registrar o peso em folhas de peso. Certifique-se de pesagem é feito ao mesmo tempo e na mesma escala todos os dias antes do início de qualquer formação comportamental ou alimentação.
   NOTA: Apenas iniciar pré-treinamento (abaixo), quando os animais têmatingiram os seus pesos-alvo. Esta prática permite correções imediatas para quantidades de alimentos para animais que são ou sob ou sobre os seus pesos-alvo. Ele também fornece um método para determinar se os ratos são a manutenção de pesos em intervalos de 24 h. Além disso, evite pesando ratos em diferentes momentos do dia; ele irá resultar em diferenças dramáticas em peso, alimentação incorreta e performances comportamentais pobres.
5. Fornecer água fresca em todos os momentos na gaiola através da utilização de vidro ou garrafas de plástico com tampas de borracha rolha e tubos sipper.
6. Quando as sessões não são realizadas (por exemplo, fins de semana, feriados), alimentar os ratos sua cota normal da ração para manter a estabilidade de peso. Pesar ratos para determinar se mais alimento é necessário para manter o peso durante estes tempos.

2. Equipamentos e Software

1. Use câmaras operantes modulares padrão equipados com um nariz chave puxão, uma luz casa, e um distribuidor de pellet (ou seja, alimentador).
2. Coloque a chave nariz puxão modular em ambos os lados do distribuidor de grânulo localizado centralmente; garantindo que este posicionamento permanece consistente em outras câmaras operantes e através dos estudos. Aqui, a chave é nariz puxão no lado esquerdo do distribuidor de grânulo.
3. Coloque a casa modular de candeeiro alta na parede traseira da câmara, de modo a não interferir com outros comportamentos.
4. Use ratos pelotas do alimento (por exemplo, Noyes 45 mg de pellets ou similar) para o reforço. O modelo alimentador determina o tamanho da pelota de alimentos, mas a maioria dos alimentadores de ratos usar 45 mg de pellets de alimentos (alimentadores do rato normalmente usam 20 mg de pellets de alimentos). Use ração granulada padrão, mas outros peletes pode ser comprado (por exemplo, sacarose) para diferentes manipulações experimentais.
5. Controle de estímulos apresentações, entradas de resposta nariz puxão, a entrega de reforço, e coleta de dados através de uma interface conectada a um computador. Contato com os autores para obter informações específicas sobre programas comportamentais escritos comuma linguagem de programação desenhado especificamente para o teste comportamental (ver Tabela de Reagentes e Materiais).
   NOTA: É importante registrar variáveis dependentes e independentes numa base experimental-by-julgamento, incluindo os tipos de animais de resposta (por exemplo, respostas corretas, as respostas prematuras, faltas), a latência de resposta e número de ensaios apresentados. Ao usar diferentes estirpes, sexos ou espécies, estas variáveis ​​podem ser facilmente alterada para maximizar a formação em quase qualquer tipo de roedor.

3. pré-treinamento

1. Atribua a cada animal a uma câmara de operante onde ele vai ser testado a cada dia, e aproximadamente à mesma hora do dia, durante todo o experimento.
2. Pesar o rato e colocá-lo em sua câmara operante específico com pelotas de alimentos do dispensador de pelotas. Coloque 10 - 20 pelotas do alimento no recipiente para o rato para comer.
3. Para pré-treinamento, defina os seguintes parâmetros para valores baixos, fixos:valor foreperiod = 2 s, valor timeout = 2 s, mantenha limitado = 10 s.
4. Inicie o programa de computador para controlar a apresentação da luz casa, iluminação chave nosepoke, e entrega pellet alimentos automática.
   NOTA: É melhor ter o programa comportamental ajustado para um nível que permite a reforços frequentes para a maioria das respostas produzidas pelos animais, de tal modo que a chave de nariz puxão é iluminado por um período relativamente longo período de tempo (por exemplo, 10 s) . Isto aumenta a probabilidade de que o rato vai empurrar a chave quando é iluminada, resultando na entrega de um reforçador de alimentos pelo programa de computador.
5. Quando o rato termina as pelotas do alimento, inicie o processo de elaboração, reforçando o rato quando se aproxima do receptáculo de alimentos ou a tecla nariz puxão. Aqui, a forma manualmente cada um dos ratos, o que significa que um experimentador observa o comportamento do rato (deixando o som atenuando portas compartimento aberto) e proporciona peletes a partir do alimentadortão rapidamente quanto possível após o rato emite o comportamento desejado. Fornecerem aglomerados a partir de um botão no próprio alimentador, através de um interruptor manual que está ligado ao alimentador, ou através do programa de computador utilizado para controlar as contingências comportamentais clicando na saída adequado para a interface.
6. Utilizando o método de moldagem por aproximações sucessivas, proporcionar um reforço de alimentos para as alterações de comportamento que são aproximações sucessivas para o comportamento final desejado ^23. Por exemplo, uma vez que o rato é fiavelmente obter peletes de alimentos a partir do recipiente de alimentos, iniciar reforço único movimento em direcção ou em torno da chave puxão nariz, e não reforçam abordagens para o recipiente de alimentos. Aqui, os ratos de forma a mover-se para a esquerda depois de recuperar uma pelota de alimentos, uma vez que a chave puxão nariz está localizada à esquerda do recipiente de alimentos nas câmaras operantes.
   NOTA: Mesmo que o experimentador está entregando reforços alimentares durante o início da pretraining, o programa de computador ainda está em execução e controlar a casa de luz, chave nosepoke e alimentador. Se um rato cutuca a chave, o programa de computador irá reforçá-lo automaticamente. Comportamentos reforçado com experimentador são apenas aquelas que conduz o rato para picar a tecla iluminada, como cheirando a chave ou em torno dele, movendo a cabeça perto da tecla ou em direção a ela, etc.
7. Determinar a quantidade de comida ganho durante a sessão de pré-treino pela contagem do número de peletes fornecidos manualmente mais quaisquer peletes fornecidos automaticamente pelo software de computador (ou seja, esferas entregue porque a ratazana picado a tecla iluminada). Multiplique este número por 0,045 g para determinar alimentar total obtido (por exemplo, 30 pelotas x 0,045 g = 1,35 g).
8. Remover o rato e colocá-lo de volta em sua gaiola. Subtrair, à mão, a quantidade de alimentos ganhou (ver 3.7) na sessão comportamental de loteamento alimentação diária do rato. Alimente o restante do lote suplementar de alimentos para o rato depoisa sessão de treinamento comportamental. Alimente a um mínimo de 30 minutos após a conclusão da sessão de comportamento para evitar casa gaiola de reforço alimentar imediatamente após sessões improdutivas.
9. Limpe a câmara operante diariamente com um desinfetante suave (por exemplo, água e sabão). Use 70% EtOH com moderação, uma vez que podem danificar as câmaras operantes. Verifique a chave nariz puxão diária, a fim de manter boas condições de funcionamento e limpo com desinfectante quando necessário, uma vez que uma tecla que fica ou fica bloqueado no local pode atrapalhar o desempenho de um animal se não for reparado rapidamente.
10. Forma cada rato dessa maneira até que o rato emite 40 - 50 respostas reforçada por computador (não manualmente ou reforçado com experimentador) corretas na tecla iluminada, recupera cada pellet de alimentos, e retorna para e pica a chave puxão nariz sem formação adicional. Normalmente, os ratos necessitam de aproximadamente 2-3 30 min sessões para alcançar esses critérios (veja a Figura 2).
    NOTA:entrega manual de pelotas de alimentos não é necessária após o rato está picando com fiabilidade a chave e recebendo reforço alimentos entregues pelo programa de computador.

Formação 4. rPVT

1. Uma vez em forma, iniciar o rato em um período relativamente curto intervalo fixo, foreperiod e valorizar (por exemplo, 2 s) na próxima sessão de 30 min até que o rato completa 8 dos 10 ensaios corretos. Para cada um destes ensaios, durante a formação, iluminar a chave puxão nariz por um período de tempo suficientemente longo para um rato para dar uma resposta. Aqui, mantenha a tecla iluminada por 9 segundos; Nesta janela de resposta também é chamado de espera limitada (LH).
2. Use um tempo relativamente curto para fora (TO; por exemplo, 2 s) como punição por respostas prematuras, ou respondendo antes da iluminação da chave nariz puxão. Durante o TO, os ratos não têm oportunidade de ganhar comida. Aqui, o TO eo valor foreperiod são a mesma duração durante estas sessões de formação e mudança com a mesma taxa.
(isto é, a 2.1), enquanto que o encurtamento do LH por 0,1 s (isto é, a de 8,9). É melhor usar um programa de computador que pode automaticamente fazer esses ajustes durante uma sessão.
NOTA: Ao treinar ratos na rPVT, um longo ITI é empregado desde ratos necessitam de mais tempo para consumir pelotas do alimento. Aqui, use a 30 s ITI para treinamento e teste do sexo masculino C57BL / 6J. Além disso, uma vez que um rato pode pesar 20 g ~, ele irá consumir significativamente menos peletes durante uma sessão. Portanto, encurtar uma sessão típica por tê-lo fim quando um máximo de 50 pelotas são ganhos; o critério para aumentar a foreperiod e também é alterado para ser em 4 de 5 ensaios corretos antes de aumentar a foreperiod e TO em 0,1 s.
3. Uma vez que a sessão de 30 minutos é longo, gravar a foreperiod final, o rato atingido durante a sessão de treino (por exemplo, 4,2 s), tanto dentro comopreadsheet ou à mão em uma folha de dados, e a quantidade de alimentos ganhou, que é calculado multiplicando o número de vezes ensaios corretos 0,045 g (por exemplo, 100 julgamentos corretos x 0,045 g = 4,5 g). Subtrair esse valor comida de cota diária do rato e alimentar o rato a comida restante na gaiola.
   NOTA: Os arquivos de dados diários gravar a foreperiod final alcançado por cada rato. O cálculo para determinar a quantidade de alimentos ganhou na sessão pode ser feito automaticamente pelo programa de computador ou à mão usando a equação acima. Food ganhou é subtraído pela mão de cada rato é o loteamento alimentação diária.
4. No dia seguinte, começar a sessão de treino de 30 minutos com um foreperiod que é de 300 ms inferior ao valor do rato terminou em na sessão anterior. Por exemplo, se o rato terminou em 4,2 s, esta sessão começa em 3,9 s. Continuar aumentando o foreperiod em 0,1 s como o rato completa 8 dos 10 ensaios corretos em cada foreperiod, uratos té atingir um foreperiod de 10 s. Desta forma, os ratos vão experimentar todos os possíveis foreperiods.
   NOTA: Quando os ratos atingir uma foreperiod de 9,7 - 10 s, o TO permanecerá em 8 s eo LH é de 1,5 s.
5. No final de cada sessão, verificar o desempenho diário do rato durante este tempo examinando a percentagem de tentativas corretas, julgamentos prematuros, e desperdiça. Ratos comumente manter uma média de 40-90% de respostas corretas durante estas sessões de formação, com o percentual médio correcto aumentar de forma constante em toda a formação. Aqui, exportar os dados diários para cada rato para uma planilha que calcula esses percentuais, a fim de acompanhar o desempenho diário sessão.
6. Uma vez que o rato atinge um foreperiod de 10 s, iniciar a próxima sessão posterior 30 min com as foreperiods apresentados em intervalos aleatórios, começando com foreperiods entre 7 - 10 s. Certifique-se de que o TO e LH permanecem em 8 e 1,5 s, respectivamente. Aqui, o programa de computador que controla o BEHAVIORAl contingências muda automaticamente de apresentar foreperiods ascendentes para foreperiods variáveis ​​uma vez cada rato atinge a 8 dos 10 critério no 10 s foreperiod.
7. Uma vez que o rato mantém pelo menos 70% correcto com foreperiods apresentados de forma aleatória entre 7-10 seg, mudar o programa para apresentar foreperiods em intervalos aleatórios, começando com foreperiods entre 5 - 10 s. Examinar o desempenho diário de cada rato durante este tempo, porque esta mudança muitas vezes acontece dentro de uma sessão.
8. Após o rato mantém 70% correcta, mudar o programa novamente para apresentar toda a gama de foreperiods (3 - 10 s) em intervalos aleatórios, durante a sessão de 30 minutos. De um modo semelhante a 4,8, examinar o desempenho diária de cada rato durante este tempo, pois esta alteração, muitas vezes acontece dentro de uma sessão.
   NOTA: O software de computador controlando as contingências comportamentais automaticamente faz com que essas mudanças com base no desempenho de cada rato (por exemplo, 4,7-4,9).É importante fazer apenas a alteração no 4.9, quando a taxa de sucesso de um rato é elevado (> 70% correto), uma vez que os ratos com frequência adotar a estratégia de responder aleatoriamente no tempo, em vez de adequadamente esperando e assistindo ao estímulo. Se o sucesso de rato de um rato é baixo, repetir 4,7-4,9.
9. Para os critérios de aquisição, definir as performances de base tão estável quando, em 4 de 5 sessões diárias dentro de uma semana, a porcentagem de acertos dos ratos é de 75% ou mais durante uma sessão e a porcentagem de respostas prematuras é inferior a 30%.

5. Análise de Dados das medidas de resposta básicos

1. Para avaliar desempenhos comportamentais durante a aquisição, uso de medidas repetidas ANOVAs, com o fator repetido de qualquer sessão, Tempo no Valor de tarefas, ou Foreperiod valor para cada medida de desempenho descritas abaixo.
   NOTA: Aqui, os estudos utilizam ambos os projetos dentro e entre sujeitos, onde se comparam todos os animais ao seu olinhas de base WN após uma condição experimental e comparar animais experimentais com animais de controlo seguindo a mesma manipulação. Quando as linhas de base de comportamento estáveis ​​são alcançados, o uso de temas dentro de-designs irá limitar o número de ratos necessários.
2. Definir respostas prematuras como respostas antes do início da luz chave ou dentro dos primeiros 150 ms da luz chave estar na.
3. Definir respostas corretas como respostas feitas após a luz da tecla acende-se, com uma latência mínima superior a 150 ms, e uma latência máxima do comprimento da janela de resposta; aqui, 1.500 ms.
4. Definir erra (ou omissões) como ensaios em que o sujeito não consegue dar uma resposta.
5. Definir latências de resposta como o tempo decorrido (em ms) a partir do aparecimento de luz à depressão do nariz picar chave; também chamado de tempo de reacção (RT).
6. Definir ensaios totais como o número de respostas prematuras além de respostas corretas, mais erra.
   Nota: No performances PVT humanos, res prematurosponding e lapsos de atenção pode ser bastante raro, e os investigadores mais frequentemente relatam apenas as frequências de matérias-reais destas medidas. No entanto, este não é o caso nos desempenhos com ratos. Para permitir comparações entre diferentes versões do rPVT na literatura, medidas de desempenho dos ratos são aqui apresentados como uma percentagem dos ensaios totais. O uso de um programa de computador que pode gravar e rotular cada um desses itens em uma base experimental-by-julgamento para posterior análise é preferível, uma vez que os ratos vai completar mais de 200 testes por 30 min sessão e, muitas vezes, cumprir os critérios para passar para outra etapa no processo de formação dentro de uma sessão.

6. As medidas adicionais de desempenho computadas

1. Para uma sessão comportamental 30 min, definir lapsos como respostas correctas em que a temperatura ambiente, foi superior a duas vezes o tempo de reacção média para a sessão de cada rato (feito depois de uma sessão); também incluem ensaios perdidas no cálculo lapso.
   NÃOTE: No PVT humana, lapsos são tipicamente definido como o tempo de reação (TR)> 500 ms ^4. Para os roedores, o melhor é realizar comparações post-hoc para TR médio de cada rato - adquiridos a partir da experimentação-por-trial análise descrito acima - em vez de compará-los com um valor limite, devido à variabilidade na RTs de ratos individuais. Este método é semelhante ao lapsos de outras versões publicadas do rPVT ^15,16. ensaios aqui e em outras versões publicadas, lapsos também incluem perdidas (lapsos = respostas com RTs> duas vezes a média RT para uma sessão, além de erros) porque os ensaios não atendidas na PVT humana são registrados como lapsos, também.
2. Determinar a taxa de falsos alarmes estimada pelo cálculo da percentagem de respostas prematuras que ocorrem durante a real 3-10 s de intervalo, quando um estímulo poderia ter aparecido.
   NOTA: Este medida utiliza um subconjunto de respostas prematuras que ocorrem apenas durante um momento em que o estímulo pode ocorrer,ou seja, as respostas prematuras que ocorrem dentro dos 3 - 10 s foreperiod janela. Esta medida não inclui respostas prematuras antes dos 3 s porque a luz de estímulo nunca ser iluminada durante esse tempo. Aqui, este subconjunto de respostas prematuras é automaticamente ordenada de todas as respostas prematuras em um programa de computador planilha.

Representative Results

Basais Rato rPVT Performances

Com base nos parâmetros descritos aqui, 86,7% dos 122 ratos machos atingiram os parâmetros rPVT finais dentro de uma média de 9,0 (DP = 10,13; n = 122) sessões de treinamento automatizado por computador (descritos em 4.1 - Formação 4.9 rPVT; em nossa experiência, apenas cerca de 2% de ratos não irão adquirir o rPVT). Utilizando a metodologia atual, os ratos em média 73,4% correta de responder, 18,6% lapsos de atenção, e 10,6% prematura de responder durante a sua primeira sessão completa sob os parâmetros de desempenho padrão do rPVT; significam tempos de reação média de 527 ms (ver Figura 3). Pela ^4ª sessão completa, correta de responder estabilizado e não apresentou alterações significativas depois. Os dados do nosso artigo publicado em ²⁰ indicou que se os animais atingir um maior do que a média d 'valor do índice durante a primeira sessão normal, tEi igualmente atingir os critérios de desempenho de linha de base mais rapidamente (média # de sessões para alcançar os critérios de linha de base = 8,7 vs. 10,0, tal como determinado por análises média dividida t-teste, p = 0,009). Assim, após 4 sessões em parâmetros finais (ver 4.9), performances de ratos aumentou significativamente acima dos 75% critério responder correta e manteve-se neste nível em mais de 80 sessões consecutivas (aproximadamente 16 semanas; ver Figura 3). Uma tendência semelhante foi também observada para valores d '. Assim, pré-treinamento e rPVT Formação requerem aproximadamente 12 dias, com cerca de 4 sessões adicionais para atingir performances linha de base estável para manter os critérios de aquisição de> 75% correta de responder e <30% prematuro responder (ou seja, falso alarme de responder).

Distribuições de frequência de tempos de reação para ratos machos e fêmeas são fáceis de adquirir a partir dos dados rPVT (Figure 5). Adquirimos essas distribuições de n = 92 5 ratos machos e fêmeas n = e comparou-os a distribuições de tempo de reação para homens adultos e mulheres que executam o PVT. distribuições de freqüência para ratos mostram o forte aumento esperado em tempos de reação para os valores mais baixos com uma cauda para a direita mais para os valores mais elevados.

Tempo na tarefa ea Vigilância Decrement

O termo "vigilância" foi definido como a capacidade de um sujeito para manter o seu foco de atenção e de permanecer alerta a estímulos ao longo de períodos de tempo prolongados ^24; decréscimos em vigilância são normalmente observadas no decorrer do tempo no desempenho de uma tarefa relacionada à atenção. No PVT humana, decréscimos na vigilância são avaliados por meio de mudanças na velocidade média (ou seja, 1 / RT) ao longo do tempo executar a tarefa (por exemplo, através de intervalos de tempo consecutivos dentro de cada sessão PVT). UMAmedida semelhante pode ser adquirida a partir dos dados rPVT onde a velocidade de resposta (ou seja, 1 / TA) é analisada como uma função de tempo no intervalo de tarefa dividindo a sessão rPVT 30 min em 5 caixotes de 6 minutos: 1) 0-6 min, 2) 6,1-12 min, 3) 12,1-18 min, 4) 18,1-24 min, e 24,1-30 min e cortar os dados como uma função de cada compartimento do tempo (Figura 6). Como pode ser visto na PVT humano, a velocidade de resposta dos ratos diminui ao longo do tempo na tarefa, o que indica um decréscimo de vigilância ou uma diminuição no desempenho como a quantidade de tempo de realização da tarefa aumenta (Figura 4). Qualquer medida de desempenho rPVT (por exemplo, variações percentuais na resposta correta, prematura de responder, ou lapsos) pode ser analisada como uma função do tempo na tarefa ^20.

Efeito Foreperiod variável

Para avaliar as mudanças no desempenho em função da variável individual fodurações reperiod, cada medida de desempenho (por exemplo, precisão, lapsos, RTs) é calculada a média para cada foreperiod; assim, a percentagem de falhas para um 4 s foreperiod consistiria no número médio de falhas registradas seguindo todos os valores foreperiod entre 3 - 4 s; Do mesmo modo, os dados para um lapso de 5 s foreperiod consistiria da média do número de lapsos gravados todos os valores seguintes foreperiod entre 4,1 - 5 s, e assim por diante. Este este tipo de resultados de análises em 7 caixas foreperiod (veja abaixo e Figura 7), com aproximadamente 30 ensaios que ocorrem por bin em uma sessão normal de 200 ensaios. No PVT humano, por exemplo, pelo foreperiods curtas (ou intervalos de resposta de estímulo de curto, denominada RSI do na literatura humana), RTs são mais longos e lapsos são menores, enquanto que em intervalos mais longos RTs são mais curtos e falsos começos são mais freqüentes ^22. Estes efeitos parecem ser independentes do tempo de um sujeito no desempenho da tarefa e proporcionar outro método para a investigating desempenho PVT individual. A medidas repetidas ANOVAs revelaram principal efeito de uma significativa dentro-sujeitos de Foreperiod por cento correto responder [F (6,600) = 33,876, p <0,05], mediana RT [F (6,600) = 57,667, p <0,05], prematuro responder (ou falsos alarmes) [F (6,600) = 139,776, p <0,05] e lapsos [F (6,600) = 9,814, p = 0,002]. Percentagem de responder correcta foi menor no valor de 10 s foreperiod em comparação com todos os outros foreperiods (todos de p <0,05). RTs medianas foram mais longa no 4 s valor foreperiod (todos de p <0,05) prematura de responder foi menor no 4 s valor foreperiod e mais alta no 10 s valor foreperiod (todos de p <0,05), enquanto lapsos foram maiores pelo valor do 4 s e menor no valor de 10 s foreperiod (todos de p <0,05). A Figura 6 ilustra estas diferenças para ratos que executam o rPVT, de tal modo que o desempenho para os valores mais baixos foreperiod é mais lento e contém uma maior percentagem de falhas, mas quanto os foreperiod aumenta, correta responder diminui enquanto RTs são mais rápidos e a porcentagem de respostas prematuros aumenta. Estes dados demonstram uma troca-precisão de velocidade como sujeitos devem esperar mais tempo para a iluminação da luz de estímulo.

Figura 1. Diagrama do Processo rPVT. As medidas de resposta básicos da rPVT são indicados pelas caixas e setas com linhas contínuas, e estão descritas no texto em "medidas básicas". Os alarmes falsos são respostas prematuras que ocorrem apenas dentro da cinza área sombreada. Lapsos são julgamentos corretos com mais de latências de resposta mais acidentes média. Consulte "Medidas computadas adicionais" para obter mais detalhes; ver também Davis et al. ²⁰ para uma tabela detalhada destas medidas de desempenho. Esta figura apareceu originalmente em Davis et al. ^20.ttp: //ecsource.jove.com/files/ftp_upload/54629/54629fig1large.jpg "target =" _ blank "> Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Figura 2. Diagrama de rPVT pré-treinamento e etapas de formação. O procedimento de pré-treinamento molda a resposta puxão nariz por reforço entregou-experimentador que alterna para o reforço computador entregue uma vez que os ratos picar de forma confiável a chave nariz puxão. Ratos percorrer as etapas de formação rPVT com base em suas próprias performances individuais em cada sessão. Todo o processo de pré-treinamento para a fase de formação final requer cerca de 12 dias. Uma vez no passo 4.9, performances linha de base estável requerem aproximadamente um adicional de 4 sessões de manter por cento correto responder acima de 75% (ver Base rPVT Performances); total de dias / sessões necessárias para atingir os critérios de desempenho são aproximadasly 16 sessões. RFT = reforço. FP = foreperiods. Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Figura 3. basais rPVT Performances em ratos machos Long Evans. São mostrados os percentuais de correta de responder, lapsos de atenção, e prematuro responder em sessões sucessivas para n = 122 ratos. Os dados relativos a acidentes são apresentados para fins de comparação com a medida anuladas; mais de metade dos lapsos de atenção foram os ensaios realmente perdeu, e os restantes ensaios perdidas foram reforçadas (ou seja, "correto") ensaios, mas também ensaios durante o qual o tempo de reação de um sujeito foi duas vezes (ou superior) média RT do rato para essa sessão específica (ou seja, definido como um lapso de atenção). Os dados Points mostrados para a Sessão # 1 indicam performances durante a primeira sessão completa para cada rato realizar sob os parâmetros finais de desempenho. Com base nos aproximados 200 julgamentos corretos por sessão, intervalos de valores absolutos médios para as várias medidas descritas aqui através das 80 sessões são as seguintes: por cento correto responder: 144 - 166 ensaios; por cento lapsos: 26 - 40 julgamentos; por cento prematuro responder: 14 - 20 ensaios; por cento faltas: 12 - 20. As barras de erro = ± SEM. Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Figura 4. Medidas de desempenho médio rPVT para ratos machos e fêmeas Long Evans e masculino C57BL / 6J. Percentagens de correta de responder, alarmes falsos, e lapsos, d 'prime média e mediana Reacti em tempos de ratos machos (n = 122), ratos fêmeas (n = 5) e ratos (n = 4) realizando o rPVT em sessões diárias (M - F). Após as fases de pré-treinamento e formação rPVT, roedores executar a rPVT para níveis semelhantes. A maioria das medidas são semelhantes, excepto que os tempos de reacção para os ratinhos são mais lentos do que os de ambos os ratos machos e fêmeas. Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Figura 5. resposta de latência Distribuições para ratos Performing a rPVT são semelhantes aos seres humanos Executando a PVT. São mostradas as distribuições de latência observadas para os homens e mulheres que executam o PVT humana (redesenhado de Blatter et al. ^25), juntamente com distribuições de latência para ratos machos e fêmeas realizando o rPVT. files / ftp_upload / 54629 / 54629fig5large.jpg "target =" _ blank "> Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Tempo Figura 6. Rats 'na Curva Task for Speed (1 / RT) é similar a velocidade para seres humanos Executando a 10 min Versão do PVT. Esquerda: Um tempo médio na função tarefa para o desempenho humano em um redesenhado sessão PVT 7 min de Rayman e Van Someren ^26. Direita: Um tempo médio na função tarefa para ratos (n = 122) que executam em sessões rPVT 30 min. De um modo semelhante ao desempenho humano, existem alterações mínimas na velocidade através de uma sessão em seres humanos saudáveis ​​e em ratos normais. Desta vez, em função de tarefa fornece uma linha de base que pode ser manipulado por privação de sono, etc. As barras de erro em ambos os gráficos ± SEM.tp_upload / 54629 / 54629fig6large.jpg "target =" _ blank "> Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Figura 7. A Foreperiod efeito variável é evidente em rPVT Performances comportamentais. Média performances semanais de ratos (n = 122) para responder por cento, tempos de reação mediana corretas, respondendo prematuro e lapsos de atenção. Os dados são apresentados como uma função da duração foreperiod variável, ou seja, o "tempo de espera" necessária antes de a luz de estímulo chegando. Os ratos são mais lento, mas mais precisas no foreperiods mais curtos, enquanto eles são mais rápidos, mas emitem respostas mais prematuras e são menos precisos em foreperiods mais longos. Por exemplo, comparando performances em foreperiod a 4 s para aqueles que estão no 10 s foreperiod, os ratos têm RTs mais tempo mediano no 4 s foreperiod (~ 550 ms vs ~ 400 ms a 10 s foreperiod), mais lapsos (~ 30% vs. ~ 10% a 10 s foreperiod), e maior correcta de responder (~ 80% vs. ~ 70% a 10 s foreperiod), mas menos respostas prematuras (~ 1% vs . ~ 25% a 10 s foreperiod). Assim, os ratos são mais lento, mas mais precisas no foreperiods mais curtos e mais rápido, mas menos preciso na foreperiods mais longos. As barras de erro = ± SEM. Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Discussion

A metodologia aqui descrita resulta em desempenhos rPVT em ratos que se comparam favoravelmente em muitos aspectos ao desempenho PVT típico relatado na literatura humana. Usando as presentes técnicas, pode-se formar rapidamente ratos para executar a rPVT, e os desempenhos obtidos com estas técnicas caracterizam-se por discriminações claras (isto é, níveis elevados de responder correcta, baixos níveis de ambos responder prematura e lapsos). Além disso, as distribuições de tempo de reacção obtido com o rPVT são bastante semelhantes às observadas em humanos realizar a PVT ¹² (ver Figura 5), como são as frequências de ambos prematura de responder e lapsos (por exemplo, como mostrado, por adolescentes por Beijamini et ai. ^27). Finalmente, ambos os homólogos de humanos tempo no intervalo de tarefa e foreperiod variável (isto é, LER) efeitos observados em seres humanos pode também ser visto quando roedores executar o rPVT (ver Figuras 6 7, respectivamente). Este elevado grau de semelhança entre os desempenhos humanos e roedores na tarefa PVT dá a rPVT uma vantagem clara para o uso como uma técnica de investigação pré-clínica, particularmente para pesquisa translacional que se concentra na atenção / vigilância.

Aquando da aprovação do rPVT para os roedores, os pesquisadores precisam considerar várias coisas que poderiam impactar comprimento formação ea capacidade de roedores para adquirir sucesso o rPVT, incluindo os parâmetros usados ​​para estabelecer performances básicas, tipos de reforços, e do sexo e cepas de assuntos usados . Os parâmetros acima descritos proporcionam um método pelo qual os ratos podem ser facilmente formados ao longo de um curto período de tempo para adquirir o rPVT. Por exemplo, moldando ratos para picar a chave nariz puxão leva aproximadamente 2-3 30 min moldar sessões, seguidas por aproximadamente 2 semanas de diários (M - F) sessões de formação automáticos de ratos para alcançar os critérios de aquisição. Em média, do sexo masculinoratos Long Evans precisa 9.0 sessões de treinamento automatizados para alcançar estes critérios, mas, ocasionalmente, alguns ratos demorar mais tempo e são mais lentas para torná-lo através das sessões automatizadas. Garantir que os ratos são alcançar e manter seus pesos-alvo vai ajudar a minimizar o número de sessões necessárias para alcançar os critérios. Além disso, a maioria dos parâmetros rPVT pode ser modificada para maximizar a formação, incluindo o número total de ensaios, a duração dos foreperiods, o valor de retenção limitada, o tempo de espera, e a duração do ITI. Ratos geralmente exibem maiores percentagens de respostas corretas quando o treinamento começa e os foreperiods são baixos (por exemplo, 2-5 seg). Uma vez que os foreperiods aumentar para acima de 5 s, a maioria dos ratos irá mostrar uma diminuição da percentagem de tentativas corretas, e um aumento subsequente nas respostas prematuras, como eles estão aprendendo a esperar consistentemente para a chave nariz puxão a ser iluminada antes de emitir uma resposta. Como ratos progressos, existe novamente um aumento graduala porcentagem de respostas corretas como as foreperiods aproximar 9 - 10 s. Uma vez que os ratos transição para as foreperiods apresentados aleatoriamente, performances estão perto dos critérios de aquisição (por exemplo, 65 - 80% de acertos). Em certas ocasiões, alguns ratos irá exibir uma maior percentagem de respostas prematuras que pode ser reduzido através do aumento da duração do tempo limite, de tal modo que quando os ratos responder precoce, a oportunidade de ganhar reforço é retardada.

Em comparação com outras versões do rPVT na literatura, o protocolo atual treina performances comportamentais que são caracterizados por menos respostas prematuras e um maior número de respostas corretas. As mudanças no protocolo atual em relação a outros estudos publicados são provavelmente as razões para maior controle de estímulos de comportamento. Nosso protocolo treina roedores para responder apenas na presença do estímulo de luz porque a iluminação da luz de estímulo prediz com fiabilidade a disponibilidade de reforço. Isso é,responder no nariz picar resultados-chave no reforço somente se a resposta é feita enquanto a tecla é iluminado; Assim, a luz torna-se um estímulo estímulo discriminativo (S ^D) que os sinais de forma fiável a disponibilidade de reforço, e de responder à tecla nariz puxão está sob um elevado grau de controlo estímulo. Uma razão provável para isto é a utilização de um intervalo de foreperiod mais variável (3 - 10 s, em comparação com 3 - 7 s em outros estudos) e um intervalo de resposta correcta mais curto (1,5 s, em comparação com 2,5 - 3,0 s em outros estudos) , o que reduz muito a probabilidade de um animal corretamente responder em um julgamento por acaso. Além disso, em outras versões publicadas do rPVT, roedores pode ganhar reforço para responder durante a 0,5 s iluminação de luz estímulo ou durante a 2.5 s espera limitado após a luz de estímulo foi extinto. Este tipo de preensão limitada que permite reforço na ausência do hipotético S ^D realmente enfraquece a effectiveness de luz estímulo como um S ^D porque a luz não prever com confiança a disponibilidade de reforço. Ou seja, os ratos são reforçadas para algumas impressoras que ocorrem durante a iluminação da luz, dada a sua curta duração, e para muitas prensas depois que a luz se apagou. Ao examinar o comportamento de ratos em versões anteriores do rPVT, há um número quase igual de respostas corretas e prematuros, o que sugere que a luz estímulo não está servindo como um S ^D e indivíduos estão a responder sobre a chave de forma mais aleatória. Além disso, o regime de treinamento detalhado em 4,1-4,6 expõe um animal para todos os foreperiods possíveis antes das performances da linha de base, o que não foi feito nas versões anteriores do rPVT. Além disso, os passos 4,7-4,9 gradualmente reintroduzir os foreperiods mais baixos para evitar assuntos de simplesmente responder sobre as durações mais curtas e omitindo ou respondendo prematuramente em ensaios com foreperiods mais longos. Juntos, esses Protocol mudanças aumentam a probabilidade de que a luz de estímulo irá tornar-se um forte S ^D que controla a resposta entre os diferentes foreperiods, em vez de um S ^D fraco que os controlos minimamente responder (por exemplo, respostas frequentemente ocorrem na ausência de S ^D).

Usando as etapas protocolo detalhado aqui, temos treinado diferentes linhagens de ratos (ou seja, Long Evans, Fischer 344, e Lewis) ^28, ambos ratos Long Evans macho e fêmea e macho C57BL / 6J para níveis de desempenho semelhantes. Enquanto linhagens de ratos diferentes foram usados para a maioria dos outros estudos publicados anteriormente, Oonk e colegas ¹⁷ ratos machos Long Evans usadas e performances comportamentais produzidos tanto como os de Christie e colegas ^15,16. Estas descobertas indicam que os parâmetros utilizados são susceptíveis de formação mais importante para menores respostas prematuras do que a estirpe de rato ou sexo empregue. Independentemente disso, a linhagem e sexo de tele sujeitos são variáveis ​​importantes a considerar. Embora seja possível formar maioria das cepas de ratos ou camundongos na rPVT, os investigadores devem examinar os progressos formação dos seus sujeitos diariamente e modificar os parâmetros de conformidade para alcançar as linhas de base de comportamento estáveis. Por exemplo, quando o treinamento ratos Long Evans fêmea, o número total de ensaios disponíveis precisa ser reduzido, uma vez que ratas não consumir tanta comida como ratos Long Evans machos. Detectamos este comportamento através da análise das ratas julgamento-a-julgamento performances para ver que depois que eles ganharam, em média, 7 g de alimentos, que parou de responder devido à saciedade (ou seja, grande número de acidentes sem julgamentos corretos ou prematura respostas). O número total de ensaio foi diminuído de 200 para 150, subsequentemente, diminui a quantidade de alimentos que podem ser ganhas a partir de 9 g para 6,75 g. Com um número mais baixo de teste, ratos Long Evans fêmea mantido desempenhos médios da linha de base que foram equivalentes a ratos Long Evans machos. Most parâmetros dentro do programa rPVT pode ser alterada para maximizar apresentações, incluindo o uso de um mais tempo para a ratos com uma maior proporção de respostas prematuras. Assim, avaliando os desempenhos médios diários, além de examinar performances dentro de sessões, é fundamental para minimizar a quantidade de tempo de treinamento necessário, especialmente quando a formação de um novo vírus ou um sexo diferente do que é comumente usado.

O tipo ea quantidade de reforçador utilizado é um problema adicional a considerar. No nosso caso, pelotas do alimento ração padrão é um reforçador eficaz, principalmente porque a manutenção de ratos em 85 - 90% de seus pesos-alimentação livre é fácil de fazer no laboratório, mantém ratos saudáveis ​​para estudos de longo prazo, e resulta em consistente comportamental performances de sessão para sessão. Sob este regime de alimentação, tivemos ratos realizando o rPVT em níveis consistentes por quase um ano e são capazes de rastrear induzida experimentalmente e as mudanças relacionadas à idade na performances.Tem sido demonstrado que, em outro tempo de reacção simples procedimentos (SRT), as latências de resposta variam frequentemente como uma função inversa da frequência ou da amplitude de reforço ^29,30. Por exemplo, quando o reforço é entregue de forma intermitente, ou a quantidade do reforçador é diminuído (por exemplo, o tamanho do pelete ou menor solução de sacarose inferior por cento) latências de resposta pode ser mais longo. Enquanto o método atual não inclui parâmetros de reforço alterados, essas questões podem facilmente ser examinada no rPVT, simplesmente alterando o tipo de reforçador utilizado e como esse reforço é entregue (por exemplo, cada prova correta reforçada, cada terceiro julgamento correto reforçada, etc .).

Semelhante a outros modelos animais do comportamento humano, existem limitações para o rPVT. Por exemplo, pode-se argumentar que alguns padrões de comportamento relatados aqui (por exemplo, o tempo de alterações de tarefas) são uma função de saciedade; no entanto, examinati um estreitamentosobre o comportamento dos roedores demonstra sugere que a saciedade não foi um fator. Por exemplo, durante uma sessão de saciedade comportamental podem ocorrer, dado que os ratos pode ganhar até 9 g de comida em 30 min. Como descrito acima, este foi experimentado em ratos Long Evans femininos e necessário fazer ajustes para a quantidade total de alimentos que poderiam ser conquistada. Ao examinar performances diárias sobre um julgamento-a-julgamento base, deve-se tomar cuidado para assegurar que todos os ratos estão distribuindo as respostas (ou seja, corrige, os prematuros, e erros) igualmente através da sessão, por exemplo, grandes blocos de ensaios omitidos perto do fim da sessão, por exemplo, indicaria saciedade. Se o efeito do tempo na tarefa era o resultado de saciedade perto do fim da sessão, no entanto, pode-se também esperar por cento correcta de responder a diminuir e omissões a aumentar. No entanto, por cento correto de responder é mantida no mesmo nível em toda a sessão de 30 min ^20; e enquanto lapsos aumentar como session avança, este aumento é composto por respostas mais lento corretas e ensaios não atendidas (ou ensaios omitidos). Assim, os sujeitos manter elevados níveis de responder ao longo de toda a sessão com os parâmetros e os ajustamentos acima descritos.

Uma questão importante relacionada com os alimentos a considerar é que a privação do sono é conhecido por aumentar o consumo de alimentos e que as tarefas reforçado com alimentos são hipoteticamente a subestimar os efeitos negativos da privação do sono sobre o comportamento ^31, dados os efeitos opostos sobre o comportamento. Vários estudos examinaram o efeito hiperfágicos da privação do sono, e Koban e colleages ³² concluiu que o sono hiperfagia induzida por privação não ocorre com os horários de privação de curta duração (isto é, <5 dias), mas é uma função da privação de sono a longo prazo (ou seja, ,> 6 dias). Enquanto esta questão não foi especificamente examinado neste manuscrito, é possível usar o procedimento atual para determinar if estes desempenho efeitos de impacto. Em primeiro lugar, a curto e longo prazo horários de privação de sono teria de ser avaliada no rPVT para determinar se eles tiveram efeitos semelhantes sobre o desempenho. Se ratos privados sono foram mais fome do que o normal (ou seja, com mais fome do que o nível de fome associado com restrição alimentar normal), seria a hipótese de impactar negativamente o seu desempenho, mas não resultar em performances que são melhores do que os seus níveis de desempenho de linha de base. Enquanto aumento da fome pode aumentar a taxa em que os ratos adquirem tarefas de aprendizagem, fome excessiva na versão atual do rPVT normalmente resulta em performances que carecem de controle comportamental, ou seja, performances caracterizadas por um grande número de respostas prematuras e medidas muito rápidas RT, incluindo muitos RTs de ou abaixo de 150 ms (ou seja, respostas aleatórias). Enquanto treinando ratos na versão atual do rPVT, temos ocasionalmente observados ratos emitindo fa responder prematura e muito excessivamedidas st RT durante o treinamento; nestes casos, aumentando a atribuição total de alimentos de um rato freqüentemente resulta em reduzidas responder prematuros e estabilizados latências RT.

O rPVT descrito aqui fornece uma plataforma de translação para utilização numa variedade de paradigmas experimentais, incluindo os efeitos de lesões, a curto ou manipulações farmacológicas de longa duração, e as modificações genéticas. Dado que o PVT humano foi desenhado para avaliar o desempenho após a privação do sono, a rPVT fornece uma plataforma simples para investigar os mecanismos biológicos subjacentes associados com a privação do sono, interrupção ou restrição de sono crônica. Por exemplo, o tempo na tarefa e a resposta de estímulo efeitos de intervalo são facilmente mensurável nesta versão do rPVT em ratos normais, em comparação com outras versões publicadas ^17, que fornece uma linha de base estável para manipular experimentalmente essas medidas de desempenho com as mudanças na duração do sono. Dado que o sonoprivação em seres humanos únicos impactos do tempo sobre o efeito da tarefa e não o efeito intervalo de resposta de estímulo (efeito foreperiod variável aqui) ^22, o rPVT pode ser usado para investigar os mecanismos biológicos subjacentes responsáveis pelos efeitos diferenciais da privação de sono sobre o desempenho neurocomportamental. O rPVT é particularmente útil para manipulações experimentais longo prazo porque os ratos manter desempenhos estáveis ​​durante vários meses, o que permite o estabelecimento de 1) uma linha de base normal desempenho, 2) experimentalmente alterando dessa linha de base, e 3) avaliação da linha de base uma vez que a manipulação experimental terminou , sem a necessidade de grupos adicionais de ratos.

Apesar das muitas semelhanças entre o roedor e performances humanas sobre o PVT, existem diferenças que existem. Estas diferenças resultam principalmente da necessidade de contingências explícitos de reforço com ratos, a fim de moldar e manter pe rPVT precisos e confiáveisrformances, enquanto que em humanos a utilização de controle de instrução apropriada é tudo o que é necessário a fim de obter bons desempenhos PVT. Por exemplo, as diferenças observadas em humanos versus performances de tempo de reação rato provavelmente atribuível tanto o uso de contingências de reforçamento vs. controle instrucional, bem como as diferenças topográficas óbvias na resposta para os seres humanos e ratos (por exemplo, dedo torneiras vs. nosepokes) . Os tempos de reacção são tipicamente de seres humanos de 50% mais curto, em comparação com ratos e seres humanos são tipicamente instruções para produzir como um tempo de reacção rápida quanto possível. Embora essas instruções também podem ser explicitadas em estudos em animais através de contingências de reforço (por exemplo, através de respostas única de reforço que atendem a uma, de curta latência requisito específico ^29,33-35), o uso de tais contingências podem aumentar consideravelmente o tempo necessário para animais horários de trem ^34,36,37. Além disso, as sessões são rPVT 30 minutos, mas o PVT humana sessions estão entre 3-10 min, dependendo de qual versão do PVT é usado. Esta diferença deve ser considerado quando se tenta replicar os parâmetros de desempenho humanos em uma tarefa de roedores.

Assim, o rPVT é uma ferramenta útil na investigação dos efeitos de uma ampla gama de variáveis ​​sobre o desempenho vigilância que compara favoravelmente com a PVT humana, pode servir como uma plataforma translacional inovadora para explorar as bases de vulnerabilidade individual para deficiências neurocomportamentais, e por desenvolvimento de potenciais profiláticos, contramedidas, e tratamentos para disfunções neurocomportamentais.

Materials

Name	Company	Catalog Number	Comments
Modular rat operant chamber with stainless steel grid floor	Med Associates	ENV-008	Med Associates Inc. PO Box 319 St. Albans, Vermont 05478, USA Phone: (802) 527-2343
Sound attenuating chamber	Med Associates	ENV-022MD	Houses rat operant chamber
Houselight for rat	Med Associates	ENV-215M
1" diameter rat nose poke response key	Med Associates	ENV-119M-1
Pellet receptacle, trough type	Med Associates	ENV-200R2M
Modular pellet dispenser for rat, 45-mg	Med Associates	ENV-203M-45
PCI Operating package for up to 8 operant chambers	Med Associates	MED-SYST-8
SmartCtrl	Med Associates	DIG-716P1	This catalog number has 8 outputs and 4 inputs which is the minimum needed to run the rPVT; SmartCtrl can also be purchased with 16 outputs and 8 inputs for more flexibility
Med-PC IV software	Med Associates	SOF-735
PC computer with PCI card slot	Any manfacturer (e.g., Dell)		Use of the PCI operating package requires a computer with a PCI card slot. Systems that use PCIe are available. Contact Med Associates for details.
Dustless Precision pellets 45-mg rodent grain-based diet	Bio Serv	FO165	Bio-Serv One 8th Street, Suite 1 Frenchtown, NJ 08825, USA Phone: (800)-996-9908;   Standard chow pellets are commonly used. Different pellets (e.g., sucrose) can be acquired from Bio Serv.