Le Rongeur psychomoteur Vigilance Test (RPVT): une méthode d'évaluation des performances neurocomportementales chez les rats et les souris

Summary

Une version de rat de l'humain psychomoteur Vigilance Test (PVT) est décrit qui mesure les aspects de l'attention similaires à celles mesurées avec le PVT humain, y compris les aspects de la vigilance humaine tels que la précision de la performance, la vitesse du moteur, répondant prématurée, et manque d'attention.

Abstract

L'humain psychomoteur Vigilance Test (PVT) est une procédure largement utilisée pour mesurer les changements dans la fatigue et une attention soutenue. Le présent article décrit une version de rongeur de la PVT-appelle le «RPVT» , ce mesure aspects similaires de l' attention (précision de la performance, la vitesse du moteur, prématuré de répondre, et manque d'attention). Les données sont présentées qui démontrent à la fois à court et à long terme l'utilité de la RPVT lorsqu'il est utilisé avec des rats de laboratoire. Les rats apprennent facilement le RPVT, et apprendre à effectuer la procédure de base prend moins de deux semaines de formation. Une fois acquis, les performances de rat dans le RPVT montrent un degré élevé de similitude avec ces mêmes mesures de performance dans le PVT humain, y compris des similitudes dans, manque d'attention, temps de réaction, décréments de vigilance à travers le temps de la session ( à savoir, l' être humain "temps en glissement tâche "effets), et l'effet d'intervalle réponse-stimulus (RSI) décrit pour l'homme. Ainsi, la rPVT peut être un outil extrêmement précieux pour évaluer les effets d'un large éventail de variables sur une attention soutenue tout à fait semblables à des performances PVT humaines, et peut donc être utile pour le développement de nouveaux traitements pour les dysfonctionnements neurocomportementaux.

Introduction

Le test de vigilance psychomoteur humain (PVT) est largement utilisé, outil bien validé pour la mesure de la vigilance et une attention soutenue chez les humains, et a été initialement développé par Dinges et al. ^1-3 pour l' évaluation de la stabilité dans le temps de réaction et l' attention (par exemple, des erreurs en termes de réponses et manque d'attention prématurés), à la fois au sein de sessions dans son ensemble et à travers le temps dans les séances individuelles. Au fil des ans, le PVT humain a été modifié et mis à jour ^4-11 pour suivre les changements temporels dans divers aspects attention, et il a été démontré pour être sensible aux variations de la privation de sommeil et la fatigue, et est affectée par la consommation de drogues et de l' âge des sujets ^{12 , 13.} Le PVT est une procédure apparemment simple dans laquelle un sujet touche brièvement un écran quand un stimulus (typiquement un affichage du numéro LED) apparaît de façon aléatoire dans le temps, généralement après 2 - 10 s. Dans la version humaine, l'affichage du numéro est incrémenté en ms et arrêté lorsque til écran est touché, indiquant ainsi le temps de réaction du sujet (RT). Les diminutions de la vigilance sont indiquées par 1) ont ralenti les temps de réaction, 2) une augmentation des défaillances (appelé «erreurs d'omission» dans la littérature humaine, et généralement définie comme inhalothérapeutes qui sont> 500 ms de longueur), et 3) une augmentation de ayant répondu prématurée (appelées «erreurs de commission» ou «faux départs» dans la littérature humaine). D'autres mesures peuvent également être obtenus avec le PVT pour l'examen des variables telles que les différences de sexe et d'âge; pour un examen de ces mesures, voir Basner et Dinges ^4. Enfin, le PVT a été employé dans le domaine général de l'évaluation des risques pour les humains, et a été utilisé avec succès dans un large éventail de domaines opérationnels qui comprennent les militaires, l'aviation et l'industrie ferroviaire, les premiers intervenants et les environnements extrêmes tels que les missions Extreme Environnement de la NASA opérations (NEEMO), le projet Mars500 international ^14, et sur le Spac internationale Station (ISS). Sur l'ISS, le PVT est appelée la "réaction d' auto-test" et est utilisé pour fournir des astronautes avec des commentaires liés à la fatigue individualisée (par exemple, les changements dans inhalothérapeutes ou manque d'attention).

Le PVT humain a été utilisé pendant des décennies, tout comme les versions rongeurs de tâches simples de temps de réaction (qui sont à peu près semblable). Il a été récemment, cependant, qu'un rongeur contrepartie directe du PVT humain a été rapporté dans la littérature. Christie et ses collègues ont décrit une version du PVT humaine pour les rats, et ont signalé une diminution de la vigilance suite à une privation de sommeil ^15,16. D' autres études récentes ont rapporté des versions du RPVT ^17-19. Ces rapports ont décrit des changements dans une attention soutenue selon diverses techniques de privation de sommeil; des niveaux élevés cependant, les données issues de ces études ont également rapporté des prématurés qui ont répondu (par exemple, dans certains cas, plus de 40% du nombre total de RespoNSE); ces performances sont tout à fait à la différence des performances PVT avec les humains. Une telle grande différence de rongeurs par rapport à des performances humaines sont probablement dues à des différences dans les paramètres spécifiques utilisés chez l' être humain par rapport à la version de rongeur du PVT; par exemple, Christie et al. étude a utilisé un 3 variant de façon aléatoire - foreperiod s 7, tandis qu'une PVT humaine emploie normalement une 2 - foreperiod de 10 (bien voir Basner et al ⁵ pour une version 3-min du PVT humain qui utilise un 1 -. La foreperiod 4) . L'utilisation de valeurs de foreperiod relativement courtes peut souvent entraîner des animaux "timing" de leurs réponses, et peut donc promouvoir, à travers le renforcement accidentelle, le nombre de réponses prématurées a augmenté, comme cela a été rapporté dans les études chez les rongeurs RPVT actuelles.

La version du RPVT décrite ici est basée sur notre article publié antérieurement ^20, et fournit une description détaillée des techniques et procédures. Il diffèreà partir de versions précédemment publiées du RPVT sur les points suivants: 1) les rats ont été formés avec des valeurs de foreperiod variables de 3 - 10 s, et 2) les rats ont dû réagir rapidement, étant donné que seules les réponses au sein d'une fenêtre de réponse court (appelé également "limitée hold ") après le début du stimulus ont été renforcés (1,5 s dans la présente étude, 3,0 s dans les versions publiées précédentes du RPVT). L'utilisation de ces modifications ainsi que de brefs délais d'attente pour incorrecte ayant répondu a abouti à des niveaux plus élevés de contrôle du stimulus, comme indiqué par des améliorations significatives en termes de précision et de niveaux de réponse prématurée réduite. Le présent rapport décrit également des changements prévisibles dans les variables de performance (par exemple, manque d'attention, inhalothérapeutes) qui sont parallèles à ceux observés chez l' homme où la vigilance examinant décrémente ^21, et lors de l' examen d' autres mesures de rendement , y compris l'effet humain »de temps sur la tâche» et le response- intervalle de stimulus (RSI) l'effet que l'on observe dans le PVT humain

La version finale du RPVT décrite ici commence en allumant un feu de maison (voir Figure 1). Après un intervalle variable (foreperiod) de 3 - 10 s est écoulé, la clé du nez-poche est éclairé pour un maximum de 1,5 s. (Pour assurer une répartition égale des foreperiods durées, les valeurs sont générées aléatoirement sans remplacement à partir d'une liste de 36 valeurs possibles qui vont de 3 à 10 s, sur la base de 200 ms.) Illumination de la clé de nosepoke est le signal d'un animal répondre, et une réaction qui se produit entre 150 et 1 500 ms après le début de la lumière est renforcée par une pastille de 45 mg. Après une réponse renforcée, à la fois la clé lumière nez-poche et la lumière de la maison sont éteints et l'intervalle entre les essais d'un 1 (ITI; maison éteint) s'ensuit. Nez-pokes à avant l'apparition de lumière produisent le délai d'un 8 (TO) des contingences expérimentales qui est signalé par l'extinction de la lumière de la maison. Si aucune réponse ne se produisent dans les 1,5 s resfenêtre ponse, à la fois la lumière nosepoke et la maison de lumière sont éteints, et un 1 s ITI Ensuès. La valeur foreperiod suivante prévue pour le procès subséquent commence après soit les 1 s ITI ou 8 s TO, selon survenus au cours du procès précédent. Les sessions sont effectuées chaque jour (5 jours / semaine), se composent normalement d'environ 200 essais, et se terminent après 30 min. Il en résulte avec chaque essai ayant une durée d'environ 7,5 s, en moyenne.

Façonner la performance de base stable sur la RPVT est réalisée par 1) l'adaptation d'abord un rat de prendre des boulettes de nourriture sur le plateau de la nourriture dans la chambre, 2) un rat pour répondre sur une clé poke nez en renforçant des approximations successives pour la finale de mise en forme à la main nez piquez réponse, et 3) des séances quotidiennes où les paramètres de la procédure de RPVT (ie, foreperiod, ITI, TO, et les temps d'éclairage des touches) sont ajustées progressivement au cours d' une session, selon la façon dont chaque rat effectue lors de chaque session (décrit en détail ci-dessous).

Protocol

soins aux animaux de laboratoire a été selon le Service de la santé publique (PHS) Politique sur les soins Humane et l'utilisation des animaux de laboratoire. Toutes les procédures ont été effectuées en stricte conformité avec les recommandations du Guide pour le soin et l'utilisation des animaux de laboratoire des National Institutes of Health. Le soin et l'utilisation des animaux Commission institutionnelle de l'Université Johns Hopkins a approuvé le protocole et toutes les procédures. Johns Hopkins maintient également l'accréditation de leur programme par l'Association pour l'évaluation et l'accréditation des laboratoires de protection des animaux (AAALAC).

1. Les animaux

1. Utiliser des rats mâles adultes Long Evans (environ 10 - 12 semaines d'âge au début de la formation comportementale), bien que d'autres souches sont appropriées, y compris des rats consanguins.
2. À l'arrivée dans la colonie, les rats des maisons isolés dans des cages et des chambres approuvé, en raison de la restriction alimentaire besoins décrits ci-dessous. Acclimate animaux à la situation du logement, ainsi que la manipulation de plusieurs days avant de commencer la procédure de restriction alimentaire (environ 7 jours).
3. Fournir rat ad libitum pour 1 - 2 semaines pour permettre à des rats pour atteindre un "libre-alimentation" poids. Une fois à ce poids, limiter l'accès de la nourriture pour réduire le poids des rats, plus 1 - 2 semaines, à 85 - 90% du poids sans alimentation. Maintenir les animaux à 85-90% de leur poids sans alimentation pendant l'entraînement et les tests de comportement. Commencez avec 15 - 18 g de nourriture par jour et d'ajuster ce montant en fonction de si oui ou non un taux maintient son objectif de poids.
   NOTE: La restriction alimentaire nécessite normalement l' approbation de l' ACUC institutionnelle de l' un ou l' autre organisme de réglementation avant de commencer la restriction.
4. Peser les animaux tous les jours et enregistrer le poids sur les feuilles de poids. Veiller à la pesée se fait en même temps et sur la même échelle chaque jour avant le début de toute formation ou à l'alimentation comportementale.
   NOTE: Ne commencez préformation (ci - dessous) lorsque les animaux ontatteint leurs pondérations cibles. Cette pratique permet des corrections immédiates aux quantités d'aliments pour animaux qui sont soit sous ou sur leurs pondérations cibles. Elle fournit également une méthode pour déterminer si les rats maintiennent poids à intervalles de 24 h. Evitez également peser des rats à différents moments de la journée; elle se traduira par des différences spectaculaires dans le poids, les tétées incorrectes, et des performances comportementales pauvres.
5. Fournir de l'eau fraîche en tout temps dans la cage par l'utilisation de bouteilles en verre ou en plastique avec des sommets de bouchon en caoutchouc et tubes Sipper.
6. Lorsque les sessions ne sont pas menées (par exemple, les week - ends, les jours fériés), nourrir les rats leur allocation normale de chow de rat pour maintenir la stabilité de poids. Peser rats pour déterminer si plus de nourriture est nécessaire pour maintenir le poids pendant ces périodes.

2. Matériel et logiciel

1. Utilisez des chambres opérantes modulaires standard équipés d'un nez clé poke, un feu de maison, et un distributeur de granulés (ie, alimentation).
2. Placez la clé du nez poke modulaire de chaque côté du distributeur de granulés situé au centre; veiller à ce que ce placement reste cohérent dans les autres chambres opératoires et les études. Ici, la clé du nez de poche est sur le côté gauche du distributeur de granulés.
3. Placez la maison de lumière modulaire haut sur le mur arrière de la chambre afin de ne pas interférer avec d'autres comportements.
4. Utiliser rat boulettes de nourriture (par exemple, des pastilles Noyes 45 mg ou similaires) pour le renforcement. Le modèle d'alimentation détermine la nourriture taille des pastilles, mais la plupart des mangeoires de rats utilisent des boulettes de nourriture de 45 mg (feeders de souris utilisent généralement des boulettes de nourriture de 20 mg). Utiliser des pastilles de chow standard, mais d' autres granulés peuvent être achetés (par exemple, le saccharose) pour différentes manipulations expérimentales.
5. Contrôle de relance des présentations, des entrées de réponse nez poke, livraison de renforcement, et la collecte de données par l'intermédiaire d'une interface connectée à un ordinateur. Contactez les auteurs pour des informations spécifiques concernant les programmes comportementaux écrits avecun langage de programmation spécialement conçue pour les tests de comportement (voir le tableau des matériaux et réactifs).
   NOTE: Il est important d'enregistrer les variables dépendantes et indépendantes sur une base d'essai par essai, y compris les réponses types d'animaux (par exemple, les réponses correctes, les réponses prématurées, accidents), la latence de réponse et nombre d'essais présentés. Lorsque vous utilisez différentes souches, les sexes ou les espèces, ces variables peuvent être facilement modifiées pour optimiser la formation dans presque tout type de rongeur.

3. Préformation

1. Attribuer à chaque animal à une chambre opérante où il sera testé chaque jour, et à peu près au même moment de la journée, tout au long de l'expérience.
2. Peser le rat et le placer dans sa chambre operant spécifique avec des boulettes de nourriture dans le distributeur de granulés. Placer 10 - 20 boulettes de nourriture dans le récipient pour le rat à manger.
3. Pour préformation, définissez les paramètres suivants, de faibles valeurs fixes:valeur foreperiod = 2 s, la valeur de timeout = 2 s, hold limitée = 10 s.
4. Démarrez le programme d'ordinateur pour contrôler la présentation de la lumière de la maison, l'éclairage des touches nosepoke, et la livraison automatique de granulés de nourriture.
   NOTE: Il est préférable d'avoir le programme de comportement fixé à un niveau qui permet des renforts fréquents pour la majorité des réponses produites par l'animal, de telle sorte que la clé du nez poke est éclairé pour une durée relativement longue de temps (par exemple, 10 s) . Cela augmente la probabilité que le rat va enfoncer la touche pendant qu'elle est éclairée, ce qui entraîne la délivrance d'un renforçateur alimentaire par le programme informatique.
5. Une fois que le rat termine les boulettes de nourriture, commencer le processus de mise en forme en renforçant le rat quand il approche de la prise de nourriture ou la clé du nez de poche. Ici, la forme manuellement chaque rat, ce qui signifie que l'expérimentateur observe le comportement du rat (en laissant l'insonorisation des portes de l'armoire ouverte) et délivre des pastilles à partir du chargeurle plus rapidement possible après le rat émet le comportement souhaité. Livrer pellets à partir d'un bouton sur le chargeur lui-même, par l'intermédiaire d'un interrupteur à main qui est câblé à l'alimentation, ou par le logiciel informatique utilisé pour contrôler les risques de comportement en cliquant sur la sortie appropriée sur l'interface.
6. En utilisant le procédé de mise en forme par approximations successives, de fournir un renforçateur alimentaire pour les changements de comportement qui sont des approximations successives du comportement souhaité final ^23. Par exemple, une fois que le rat est fiable de récupérer des boulettes de nourriture de la prise alimentaire, commencer à renforcer seul mouvement vers ou autour de la clé de poke nez, et non plus de renforcer les approches de la prise alimentaire. Ici, les rats de forme pour se déplacer vers la gauche après la récupération d'une boulette de nourriture, puisque la clé du nez poke est situé à la gauche du récipient de nourriture dans les chambres opératoires.
   REMARQUE: Même si l'expérimentateur délivre renforçateurs alimentaires pendant le début de PrEtrAining, le programme informatique est toujours en cours d'exécution et le contrôle de la maison de lumière, clé nosepoke, et le chargeur. Si un rat pousse la clé, le programme informatique renforcera automatiquement. Comportements expérimenteurs renforcés ne sont que ceux qui mènent le rat pour pousser la touche illuminée, comme renifler la clé ou autour de lui, le déplacement de la tête près de la clé ou vers elle, etc.
7. Déterminer la quantité de nourriture gagnée au cours de la session préformation en comptant le nombre de pastilles livrées manuellement ainsi que les granulés livrés automatiquement par le logiciel de l' ordinateur (c. -à- pellets livrés parce que le rat a poussé la touche illuminée). Multipliez ce nombre par 0,045 g pour déterminer alimentaire total obtenu (par exemple, 30 pastilles x 0,045 g = 1,35 g).
8. Retirez le rat et le replacer dans sa cage. Soustraire, à la main, la quantité de nourriture gagné (voir 3.7) dans la session du comportement de tous les jours allocation alimentaire du rat. Nourrir le reste de l'allocation alimentaire chez le rat aprèsle comportement session de formation. Nourrissez à un minimum de 30 minutes après la fin de la session de comportement afin d'éviter la nourriture cage renfort immédiatement après les séances improductives.
9. Nettoyer la chambre operant quotidienne avec un désinfectant doux (par exemple, du savon et de l' eau). Utilisez 70% EtOH avec parcimonie, étant donné que cela peut endommager les chambres opératoires. Vérifiez la clé du nez poke quotidienne afin de maintenir l'état de fonctionnement et propre avec un désinfectant en cas de besoin, car une clé qui colle ou se verrouille en place va perturber la performance d'un animal sinon réparé rapidement.
10. Façonner chaque rat de cette manière jusqu'à ce que le rat émet 40 - 50 réponses (expérimentateur-armé, manuellement ou) renforcé par ordinateur correct sur la touche illuminée, récupère chaque boulette de nourriture, et retourne à et pousse la touche poke nez sans mise en forme supplémentaire. Typiquement, les rats ont besoin d' environ 2 - 3 sessions de 30 min pour atteindre ces critères (voir la figure 2).
    REMARQUE:fourniture manuelle des boulettes de nourriture ne soit pas nécessaire après que le rat est fiable piquer la clé et la réception de renforcement alimentaire délivrée par le programme informatique.

Formation 4. RPVT

1. Une fois en forme, commencez le rat à un fixe intervalle relativement court, de foreperiod et à la valeur (par exemple, 2 s) sur la prochaine session de 30 min jusqu'à ce que le rat se termine 8 sur 10 essais corrects. Pour chacun de ces essais au cours de la formation, éclairer la touche poke nez pendant une période de temps suffisamment longue pour un rat pour faire une réponse. Ici, maintenez la touche illuminée pendant 9 secondes; cette fenêtre de réponse est également appelée la cale limitée (LH).
2. Utilisez un temps relativement court sur (TO, par exemple, 2 s) comme une punition pour les réponses prématurées, ou de répondre avant l'illumination de la clé du nez de poche. Au cours de la TO, les rats ont pas la possibilité de gagner de la nourriture. Ici, la TO et la valeur de foreperiod sont la même durée au cours de ces séances de formation et de changement au même taux.
exemple, à 2,1), tandis que le raccourcissement de la LH de 0,1 s (soit, à 8,9). Il est préférable d'utiliser un programme informatique qui peut automatiquement effectuer ces réglages lors d'une session.
NOTE: Lorsque la formation des souris sur le RPVT, une plus ITI est employé puisque les souris ont besoin de plus de temps pour consommer des boulettes de nourriture. Ici, utiliser un 30 s ITI pour la formation et de test mâle C57BL / 6J. En outre, étant donné que la souris peut peser ~ 20 g, il consomme beaucoup moins de pastilles au cours d'une session. Par conséquent, raccourcir une session typique en le faisant fin quand un maximum de 50 pellets sont gagnés; le critère pour augmenter la foreperiod et TO est également modifié pour être 4 sur 5 essais corrects avant d'augmenter la foreperiod et TO de 0,1 s.
3. Une fois la session de 30 min est terminée, enregistrer la foreperiod finale le rat atteint au cours de la session de formation (par exemple, 4,2 s), soit en tant quepreadsheet ou à la main sur une feuille de données, et la quantité de nourriture gagné, qui est calculé en multipliant le nombre d'essais corrects fois 0,045 g (par exemple, 100 essais corrects x 0,045 g = 4,5 g). Soustraire ce montant alimentaire par la distribution quotidienne du rat et de nourrir le rat, la nourriture restante dans la cage de la maison.
   REMARQUE: Les fichiers quotidiens de données enregistrent la foreperiod finale atteinte par chaque rat. Le calcul pour déterminer la quantité de nourriture gagné à la session peut être fait automatiquement par le programme d'ordinateur ou à la main en utilisant l'équation ci-dessus. Nourriture gagné est soustrait à la main de chaque rat est l'attribution de nourriture quotidienne.
4. Le lendemain, commencer la session de formation de 30 min avec un foreperiod qui est de 300 ms inférieure à la valeur du rat a pris fin dans la session précédente. Par exemple, si le rat a pris fin à 4.2 s, cette session commence à 3.9 s. Continuez à augmenter la foreperiod de 0,1 s que le rat se termine 8 sur 10 essais corrects à chaque foreperiod, urats usqu'à atteignent un foreperiod de 10 s. De cette façon, les rats connaîtront tous les foreperiods possibles.
   NOTE: Quand les rats atteignent un foreperiod de 9,7 - 10 s, le TO reste à 8 s et la LH est de 1,5 s.
5. A la fin de chaque session, vérifier les performances quotidiennes du rat pendant ce temps en examinant le pourcentage d'essais corrects, les essais prématurés, et manque. Les rats maintiennent généralement une moyenne de 40-90% de bonnes réponses au cours de ces séances de formation, avec le pour cent en moyenne correcte en constante augmentation dans la formation. Ici, exporter les données quotidiennes pour chaque rat à une feuille de calcul qui calcule ces pourcentages afin de suivre la performance quotidienne de session.
6. Une fois que le rat atteint un foreperiod de 10 s, commencer la prochaine session de 30 min subséquente avec les foreperiods présentés à des intervalles aléatoires, en commençant par foreperiods entre 7 - 10 s. Veiller à ce que la TO et LH restent à 8 et 1,5 s, respectivement. Ici, le programme d'ordinateur commandant le behavioral imprévus passe automatiquement de présenter ascendantes foreperiods à foreperiods variables une fois chaque rat atteint le critère 8 sur 10 au foreperiod du 10.
7. Une fois que le rat conserve au moins 70% de réponses correctes avec foreperiods présentées au hasard entre 7-10 sec, modifier le programme pour présenter foreperiods à des intervalles aléatoires, en commençant par foreperiods entre 5 - 10 s. Examiner la performance quotidienne de chaque rat pendant ce temps parce que ce changement se produit souvent au sein d'une session.
8. Après le rat maintient 70% correct, changer à nouveau le programme pour présenter la gamme complète de foreperiods (3 - 10 s) à des intervalles aléatoires pendant la session de 30 min. D'une manière similaire à 4.8, d'examiner la performance quotidienne de chaque rat pendant ce temps parce que ce changement se produit souvent au sein d'une session.
   REMARQUE: Le logiciel de l' ordinateur contrôlant les risques comportementaux automatiquement rend ces changements basés sur la performance de chaque rat (par exemple, 4/7 à 4/9).Il est important de ne faire que le changement de 4.9 lorsque le taux de réussite d'un rat est élevé (> 70% correct), puisque les rats adoptent fréquemment la stratégie de répondre au hasard dans le temps, au lieu d'attendre correctement et assister au stimulus. Si le succès de rat de rat est faible, répéter 04.07 à 04.09.
9. Pour les critères d'acquisition, de définir les performances de référence stable quand, le 4 sur 5 séances quotidiennes dans une semaine, le pourcentage de rats de réponses correctes est de 75% ou plus au cours d'une session et le pourcentage de réponses prématurées est inférieure à 30%.

5. Analyse des données pour les mesures d'intervention de base

1. Pour évaluer les performances comportementales lors de l'acquisition, utiliser des mesures répétées ANOVA, avec le facteur répété soit Session, Temps sur la valeur des tâches, ou Foreperiod valeur pour chaque mesure de la performance décrite ci-dessous.
   NOTE: Ici, les études utilisent les deux conceptions intra- et inter-sujets, où nous comparons tous les animaux à leur oles lignes de base wn après une condition expérimentale et comparer les animaux de laboratoire pour contrôler les animaux qui suivent la même manipulation. Lorsque les lignes de base de comportement stables sont atteints, l'utilisation de sujets au sein de-designs limitera le nombre de rats nécessaires.
2. Définir les réponses prématurées que les réponses avant le début de la lumière touche ou dans les 150 premières millisecondes de la lumière principale étant sur.
3. Définir des réponses correctes, des réponses apportées après que la lumière arrive sur la clé, avec un temps de latence minimal supérieur à 150 ms, et une latence maximale de la longueur de la fenêtre de réponse; ici, 1.500 ms.
4. Définir manque (ou omissions) que les essais sur lesquels le sujet ne parvient pas à donner une réponse.
5. Définir latences de réponse que le temps écoulé (en ms) de début de la lumière à la dépression du nez percez clé; appelé également le temps de réaction (RT).
6. Définir les essais total, le nombre de réponses prématurées ainsi que les réponses correctes, plus de justesse.
   NOTE: Dans performances PVT humaines, res prématuréesaccumulation et défaillances de l'attention peuvent être assez rares, et les enquêteurs signaler le plus souvent que les fréquences brutes réelles de ces mesures. Cependant, ce n'est pas le cas dans les performances des rats. Pour permettre des comparaisons entre les différentes versions de la RPVT dans la littérature, les mesures de rendement de rats sont présentés ici en tant que pourcentage des essais au total. L'utilisation d'un programme informatique qui permet d'enregistrer et d'étiqueter chacun de ces éléments sur une base d'essai par essai pour une analyse ultérieure est préférée, car les rats compléter plus de 200 essais par séance de 30 min et souvent répondre aux critères pour passer à une autre étape dans la procédure de formation à l'intérieur d'une session.

6. additionnelle calculée Mesures de rendement

1. Pour une session comportementale 30 min, définir défaillances comme des réponses correctes dans lequel la RT était supérieure à deux fois le temps de réaction moyen pour la session de chaque rat (fait après une session); comprennent également des essais manqués dans le calcul de la défaillance.
   NONTE: Dans le PVT humain, déchéances sont généralement définis comme des temps de réaction (RT)> 500 ms ^4. Pour les rongeurs, il est préférable d'effectuer des comparaisons post-hoc à moyenne RT de chaque rat - acquis de l'essai par essai d'analyse décrit ci-dessus - au lieu de les comparer à une valeur de seuil, en raison de la variabilité des inhalothérapeutes de rats individuels. Cette méthode est similaire à des défaillances dans d' autres versions publiées du RPVT ^15,16. essais ici et dans d'autres versions publiées, caduque également inclure manqués (fautes = réponses avec RTs> deux fois la moyenne RT pour une session, plus de justesse) parce que les essais manqués dans la PVT humaine sont enregistrés comme caduque, aussi bien.
2. Déterminer le taux de fausse alarme estimée en calculant le pourcentage de réponses prématurées qui se produisent au cours de la réelle 3 - d'intervalle 10 quand un stimulus aurait pu apparaître.
   NOTE: Cette mesure utilise un sous - ensemble de réponses prématurées qui se produisent seulement pendant un temps où le stimulus pourrait se produire,à savoir, les réponses prématurées qui surviennent dans les 3 - 10 s foreperiod fenêtre. Cette mesure ne comprend pas les réponses prématurées avant les 3 s parce que la lumière de relance ne sera jamais allumé pendant cette période. Ici, ce sous-ensemble de réponses prématurées est automatiquement triée de toutes les réponses prématurées dans un programme informatique de calcul.

Representative Results

Baseline Rat RPVT Performances

Avec les paramètres détaillés ici, 86,7% des 122 rats mâles atteint les paramètres de RPVT finaux au sein d'une moyenne de 9,0 (SD = 10,13; n = 122) sessions de formation automatisée par ordinateur (décrites dans 4.1 - Formation 4,9 RPVT, dans notre expérience, seulement environ 2% des rats n'acquérir la RPVT). Utilisation de la méthode actuelle, les rats en moyenne 73,4% correct de répondre, 18,6% défaillances de l'attention, et de 10,6% prématurée de répondre au cours de leur première session plénière dans les paramètres de performance standard du RPVT; signifient les temps de réaction en moyenne 527 ms (voir Figure 3). A la 4 ^ème session complète, correcte et ayant répondu stabilisé a montré aucun changement significatif après. Les données de notre article publié ²⁰ ont indiqué que si les animaux atteignent un plus élevé que d ' une valeur moyenne de l' indice au cours de la première session normale, they aussi atteindre les critères de performance de base plus rapidement (moyenne de séances pour atteindre les critères de base = 8,7 vs 10,0, tel que déterminé par analyse t-test scission moyenne; p = 0,009). Ainsi, après 4 séances aux derniers paramètres (voir 4.9), les performances des rats considérablement augmenté au - dessus du critère correct de répondre à 75% et est resté à ce niveau de plus de 80 sessions consécutives (environ 16 semaines, voir Figure 3). Une tendance similaire a également été observé pour d 'valeurs. Ainsi, préformation et RPVT formation nécessitent environ 12 jours, avec environ 4 sessions supplémentaires pour atteindre des performances de base stables pour maintenir les critères d'acquisition de> 75% répondant correcte et <30% répondant prématurée (c. -à- fausse alarme de répondre).

Les distributions de fréquences des temps de réaction pour les rats mâles et femelles sont faciles à acquérir à partir des données de RPVT (Figure 5). Nous avons acquis ces distributions de n = 92 5 rats mâles et femelles n = et les avons comparés à réaction distributions de temps pour les hommes et les femmes adultes qui effectuent le PVT. Les distributions de fréquences pour les rats montrent la forte hausse attendue des temps de réaction aux valeurs plus faibles avec une queue droite plus aux valeurs plus élevées.

Temps sur la tâche et la vigilance Decrement

Le terme «vigilance» a été définie comme la capacité d'un sujet à maintenir son centre d'attention et de rester attentifs aux stimuli sur des périodes de temps prolongées ^24; décréments dans la vigilance sont généralement observées au cours du temps dans l'exécution d'une tâche liée à l'attention. Dans le PVT humain, décrémente la vigilance sont évalués par des changements dans la vitesse moyenne ( par exemple, 1 / RT) dans le temps l' exécution de la tâche (par exemple, à travers des intervalles de temps consécutifs dans chaque session PVT). UNEmesure similaire peut être obtenue à partir des données RPVT où la vitesse de réponse ( par exemple, 1 / RT) est examinée en fonction du temps sur l' intervalle de la tâche en divisant la session de RPVT 30 min en 5 bacs de 6 min: 1) 0-6 min, 2) 6,1 à 12 min, 3) 12,1 à 18 min, 4) de 18,1 à 24 min et de 24,1 à 30 min et tracer les données en fonction de chaque intervalle de temps (figure 6). Comme on le voit dans le PVT humaine, la vitesse de réponse de rats diminue au fil du temps sur la tâche, ce qui indique une diminution de la vigilance ou une diminution de la performance comme la quantité de temps à effectuer les tâches augmente (Figure 4). Toute mesure de performance RPVT (par exemple, les variations en pourcentage correct de répondre, prématuré de répondre ou défaillances) peut être examiné en fonction du temps sur la tâche ^20.

Variable Effet Foreperiod

Pour évaluer l'évolution des performances en fonction de la variable individuelle foles durées de reperiod, chaque mesure de rendement (par exemple, la précision, les déchéances, inhalothérapeutes) est en moyenne pour chaque foreperiod; ainsi le pourcentage de défaillances pour le foreperiod d'un 4 consisterait le nombre moyen de défaillances enregistrées suivant toutes les valeurs de foreperiod entre 3 - 4 s; De même, les données lapse pour la foreperiod de 5 consisteraient de la moyenne du nombre de défaillances enregistrées suivantes toutes les valeurs de foreperiod entre 4,1 - 5 s, et ainsi de suite. Ce ce type de résultats d'analyse dans 7 bacs de foreperiod (voir ci - dessous et à la figure 7), avec environ 30 essais se produisant par bin dans une session normale de 200 essais. Dans le PVT humain, par exemple, à foreperiods courtes (ou des intervalles de réponse-stimulus court, appelé RSI de la littérature humaine), inhalothérapeutes sont plus longs et défaillances sont moins nombreux, alors à intervalles plus longs inhalothérapeutes sont plus courts et les faux départs sont plus fréquents ^22. Ces effets semblent être indépendants du temps d'un sujet sur l'exécution des tâches et de fournir une autre méthode pour investigating performance individuelle PVT. A-mesures répétées ANOVA ont révélé principal effet une importante au sein de-sujets de Foreperiod pour pour cent correct de répondre [F (6,600) = 33,876, p <0,05], la médiane RT [F (6,600) = 57,667, p <0,05], prématuré de répondre (ou les fausses alarmes) [F (6,600) = 139,776, p <0,05] et déchéances [F (6,600) = 9,814, p = 0,002]. Pour cent correct de répondre a été le plus faible au 10 de la valeur de foreperiod par rapport à tous les autres foreperiods (tout de p <0,05). RTs médians étaient plus longue à la valeur 4 de la foreperiod (tout de p <0,05) prématurée ayant répondu était la plus faible à la valeur 4 de la foreperiod et la plus élevée au 10 de la valeur de foreperiod (tous de p <0,05), alors que défaillances étaient les plus à la valeur de la 4 et la plus faible à la 10 valeur de la foreperiod (tous de p <0,05). La figure 6 illustre ces différences pour les rats qui effectuent le RPVT, que cette performance aux valeurs de foreperiod inférieures est plus lente et contient un pourcentage plus élevé de défaillances, mais comme les foreperiod augmente, réagissent correctement diminue tandis inhalothérapeutes sont plus rapides et le pourcentage de réponses prématurées augmente. Ces données démontrent un compromis vitesse-précision que les sujets doivent attendre plus longtemps pour l'illumination de la lumière de stimulation.

Figure 1. Schéma de la procédure de RPVT. Les mesures d'intervention de base du RPVT sont indiquées par les cases et des flèches avec des lignes solides, et sont décrits dans le texte sous la rubrique «Mesures de base". Les fausses alarmes sont prématurées réponses qui se produisent uniquement dans la zone grisée. Lapses sont des essais corrects avec plus que la moyenne des latences de réponse ainsi que de justesse. Voir "Mesures supplémentaires" Computed pour plus de détails; voir également Davis et al. ²⁰ pour un tableau détaillé de ces mesures de performance. Ce chiffre a été publié dans Davis et al. ^20.ttp: //ecsource.jove.com/files/ftp_upload/54629/54629fig1large.jpg "target =" _ blank "> S'il vous plaît cliquer ici pour voir une version plus grande de cette figure.

Figure 2. Schéma de RPVT Préformation et Etapes de la formation. La procédure préformation façonne la réponse poke du nez par un renfort expérimentateur livré qui passe au renforcement livré par ordinateur une fois que les rats percez de manière fiable la clé du nez de poche. Les rats se déplacent à travers les étapes de formation de RPVT en fonction de leurs propres performances individuelles de chaque session. L'ensemble du processus de préformation à l'étape de la formation finale nécessite environ 12 jours. Une fois à l'étape 4.9, les performances de base stables nécessitent environ un 4 sessions supplémentaires pour maintenir pour cent correct répondre supérieur à 75% (voir référence RPVT Performances); nombre total de jours / sessions nécessaires pour atteindre les critères de performance est approximatively 16 sessions. RFT = renfort. FP = foreperiods. S'il vous plaît cliquer ici pour voir une version plus grande de cette figure.

Figure 3. Baseline RPVT Performances chez les rats mâles Long Evans. Montré sont les pourcentages de répondants correct, manque d'attention, et prématuré de répondre à travers des sessions successives pour n = 122 rats. Les données pour manque sont présentés à des fins de comparaison avec la mesure de déchéance; plus de la moitié des défaillances de l'attention ont été effectivement raté les essais et les essais manqués restants ont été renforcés (ie, "correct") des essais , mais aussi des essais au cours de laquelle le temps de réaction d'un sujet a été deux fois (ou supérieur) moyenne RT du rat pour cette session particulière (définie comme un manque d'attention). Les données points indiquées pour la session n ° 1 indiquent des performances au cours de la première session plénière pour chaque rat effectuer sous les paramètres de performance finale. Sur la base des approximatives 200 essais corrects par session, les plages de valeurs absolues moyennes pour les différentes mesures décrites ici à travers les sessions 80 sont les suivantes: pour cent correct de répondre: 144 - 166 essais; cent défaillances: 26 - 40 essais; répondre pour cent prématurée: 14 - 20 essais; cent rate: 12 - 20. Les barres d'erreur = ± SEM. S'il vous plaît cliquer ici pour voir une version plus grande de cette figure.

Figure 4. RPVT moyenne Mesures de rendement pour les rats mâles et femelles Long Evans et Male C57BL / 6J. Les pourcentages de répondants correct, les fausses alarmes et défaillances, moyenne d 'écoute, et reacti médiane sur les temps pour les rats mâles (n = 122), les rats femelles (n = 5) et des souris (n = 4) effectuant le RPVT dans les sessions quotidiennes (M - F). Après les phases de préformation et de formation de RPVT, les rongeurs jouent le RPVT à des niveaux similaires. La plupart des mesures sont similaires, sauf que les temps de réaction pour les souris sont plus lentes que celles pour les rats mâles et femelles. S'il vous plaît cliquer ici pour voir une version plus grande de cette figure.

Figure 5. Réponse Latence Distributions pour rats du spectacle du RPVT sont semblables pour les humains de la scène du PVT. Sont représentés les distributions de latence observés pour les hommes et les femmes qui effectuent le PVT humain (redessiné de Blatter et al. ^25), ainsi que des distributions de latence pour les rats mâles et femelles effectuent le RPVT. fichiers / ftp_upload / 54629 / 54629fig5large.jpg "target =" _ blank "> S'il vous plaît cliquer ici pour voir une version plus grande de cette figure.

Le temps de Figure 6. Rats sur la tâche Curve for Speed (1 / RT) est similaire à Speed pour les humains de la scène la version 10 min du PVT. Gauche: Un temps moyen sur la fonction de tâche pour la performance humaine dans une session de PVT 7 min redessinées de Rayman et Van Someren ^26. A droite: Un temps moyen sur la fonction de la tâche pour les rats (n = 122) de la scène dans les sessions de RPVT 30 min. D'une manière similaire à la performance humaine, il existe un minimum de changements de vitesse à travers une session chez l'être humain en bonne santé et à des rats normaux. Cette fois -ci sur la fonction de la tâche fournit une base qui pourrait être manipulé par la privation de sommeil, etc. Les barres d'erreur sur les deux graphiques ± SEM.tp_upload / 54629 / 54629fig6large.jpg "target =" _ blank "> S'il vous plaît cliquer ici pour voir une version plus grande de cette figure.

Figure 7. Effet Foreperiod variable est Evident dans RPVT Behavioral Performances. Performances moyennes hebdomadaires de rats (n = 122) pour corriger pour cent ont répondu, les temps de réaction médiane, répondant prématurée, et manque d'attention. Les données sont présentées en fonction de la durée de foreperiod variables, à savoir le «temps d' attente» requis avant la lumière de relance à venir sur. Les rats sont plus lents, mais plus précis à foreperiods plus courtes, alors qu'ils sont plus rapides, mais émettent des réponses plus prématurés et sont moins précises à plus foreperiods. Par exemple, en comparant les performances au foreperiod du 4 à ceux de la foreperiod du 10, les rats ont RTs plus médians à la foreperiod du 4 (~ 550 ms vs ~ 400 ms à 10 s foreperiod), plus déchéances (~ 30% par rapport à environ 10% au foreperiod du 10), et une plus grande exactitude de répondre (~ 80% par rapport à environ 70% au foreperiod du 10), mais moins de réponses précoces (~ 1% par rapport à . ~ 25% au foreperiod du 10). Ainsi, les rats sont plus lents, mais plus précis à foreperiods plus courtes et plus rapide, mais moins précis au plus foreperiods. Les barres d'erreur = ± SEM. S'il vous plaît cliquer ici pour voir une version plus grande de cette figure.

Discussion

La méthodologie décrite ici conduit à des performances RPVT chez les rats qui se comparent favorablement à de nombreux aspects de la performance du PVT typique rapportés dans la littérature humaine. En utilisant les techniques actuelles, on peut former rapidement des rats pour effectuer la RPVT, et les performances obtenues avec ces techniques sont caractérisées par des discriminations claires (ie, des niveaux élevés de bon répondant, de faibles niveaux de la fois prématurée de répondre et défaillances). En outre, les distributions de temps de réaction obtenus avec le RPVT sont assez similaires à ceux observés chez l' homme effectuant la PVT ¹² (voir la figure 5), sont les fréquences des deux prématurée de répondre et défaillances (par exemple, comme indiqué pour les adolescents par Beijamini et al. ^27). Enfin, homologues à la fois les droits de temps sur la tâche et l' intervalle de foreperiod variable (c. -à- RSI) effets observés chez l' homme peut aussi être vu lorsque les rongeurs jouent le RPVT (voir les figures 6 7, respectivement). Ce degré élevé de similitude entre les performances humaines et de rongeurs sur la tâche de PVT donne la RPVT un avantage distinct pour être utilisé comme une technique de recherche pré-clinique, en particulier pour la recherche translationnelle qui met l'accent sur l'attention / vigilance.

Lors de l'adoption du RPVT pour les rongeurs, les chercheurs doivent tenir compte de plusieurs choses qui pourraient avoir une incidence sur la longueur de la formation et de la capacité des rongeurs à acquérir avec succès le RPVT, y compris les paramètres utilisés pour établir des performances de base, les types de renforçateurs, et le sexe et les souches de sujets utilisés . Les paramètres décrits ci-dessus fournissent un procédé par lequel les rats peuvent être facilement formés sur un court laps de temps pour acquérir les RPVT. Par exemple, le façonnage des rats pour pousser la clé du nez poke prend environ 2 - 3 min 30 de mise en forme des séances, suivi par environ 2 semaines de tous les jours (M - F) sessions de formation automatisés pour les rats pour atteindre les critères d'acquisition. En moyenne, mâlerats Long Evans ont besoin 9.0 sessions de formation automatisés pour atteindre ces critères, mais parfois certains rats prennent plus de temps et sont plus lents à le faire à travers les sessions automatisées. Veiller à ce que les rats atteignent et maintenir leurs pondérations cibles contribuera à réduire le nombre de séances nécessaires pour atteindre les critères. En outre, la plupart des paramètres de RPVT peuvent être modifiés pour optimiser la formation, y compris le nombre total d'essais, la durée des foreperiods, la valeur de maintien limitée, la durée du délai d'attente, et la durée de l'IIT. Les rats présentent généralement un pourcentage plus élevé de réponses correctes lors de la formation commence et les foreperiods sont faibles (par exemple 2 - 5 sec). Une fois que les foreperiods augmentent au-dessus de 5 s, la plupart des rats affichent une diminution du pourcentage d'essais corrects, et une augmentation subséquente de réponses prématurées, car ils apprennent à attendre toujours la clé du nez poke à éclairer avant d'émettre une réponse. À mesure que les rats, il y a de nouveau une augmentation progressivele pourcentage de réponses correctes, les foreperiods approcher 9 - 10 s. Une fois que les rats transition vers les foreperiods présentés au hasard, les performances sont à proximité des critères d'acquisition (par exemple, 65 - 80% correct). À l'occasion, certains rats affichent un plus grand pourcentage de réponses prématurées qui peut être atténué par l'augmentation de la durée de temporisation, de telle sorte que lorsque les rats réagissent tôt, la possibilité de gagner le renforcement est retardé.

Par rapport à d'autres versions du RPVT dans la littérature, le protocole actuel entraîne des performances de comportement qui sont caractérisées par moins de réponses prématurées et un plus grand nombre de réponses correctes. Les changements dans le protocole actuel par rapport à d'autres études publiées sont plus susceptibles les raisons pour lesquelles un plus grand contrôle de stimulation du comportement. Notre protocole entraîne des rongeurs pour répondre uniquement en présence de la lumière de stimulation car l'illumination de la lumière de stimulus prédit de façon fiable la disponibilité de renforcement. C'est,répondre sur le nez piquez des résultats clés dans le renforcement que si la réponse est faite alors que la touche est éclairée; ainsi, la lumière de relance devient un stimulus discriminatif (S ^D) qui signale de manière fiable la disponibilité de renforcement et de répondre sur la clé du nez de poche est sous un haut degré de contrôle du stimulus. Une raison probable en est l'utilisation d'un intervalle de foreperiod plus variable (3 - 10 s, par rapport à 3 - 7 s dans d'autres études) et un intervalle plus court de la réponse correcte (1,5 s, par rapport à 2,5 - 3,0 s dans d'autres études) , ce qui réduit considérablement la probabilité d'un animal répondant correctement sur un procès par hasard. En outre, dans d'autres versions publiées du RPVT, les rongeurs peuvent gagner renfort pour répondre pendant l'illumination de la lumière de stimulation de 0,5 ou 2,5 au cours de la prise de limitée après la lumière de stimulation a été éteint. Ce type d'emprise limitée qui permet un renforcement en l'absence de l'hypothétisé S ^D affaiblit le fait effectiveness du stimulus lumineux comme un S ^D parce que la lumière ne prédit pas de manière fiable la disponibilité de renforcement. Autrement dit, les rats sont renforcés pour certaines presses qui se produisent pendant l'illumination de la lumière, compte tenu de sa courte durée, et pour de nombreuses presses après le feu a été éteint. Lors de l' examen du comportement des rats dans les versions précédentes de RPVT, il y a un nombre presque égal de réponses correctes et prématurées, ce qui suggère que la lumière de relance ne sert pas comme un S ^D et les sujets réagissent sur la touche de façon plus aléatoire. En outre, le régime d'entraînement détaillé dans 04.01 à 04.06 expose un animal à tous les foreperiods possibles avant les performances de base, ce qui n'a pas été fait dans les versions précédentes du RPVT. En outre, les étapes 04.07 à 04.09 réintroduire progressivement les foreperiods inférieurs pour empêcher les sujets de répondre simplement sur les durées plus courtes et en omettant ou en répondant prématurément sur les essais avec plus foreperiods. Ensemble, ces protocol changements augmentent la probabilité que le stimulus lumineux deviendra une S forte ^D qui contrôle la réponse à travers les différentes foreperiods, au lieu d'un S ^D faible que les contrôles minimalement répondre (par exemple, les réponses se produisent fréquemment en l'absence de l' indice S ^D).

En utilisant les étapes de protocole détaillées ici, nous avons formé différentes souches de rats (c. -à- Long Evans, Fischer 344 et Lewis) ^28, à la fois les rats mâles et femelles Long Evans, et mâle C57BL / 6J à des niveaux de performance similaires. Bien que des souches différentes de rat ont été utilisés pour la plupart des autres études publiées antérieurement, Oonk et ses collègues ¹⁷ d' occasion rats mâles Long Evans et performances comportementales produits très semblables à celles de Christie et ses collègues ^15,16. Ces résultats indiquent que les paramètres de formation utilisés sont probablement plus important pour les réponses prématurées plus faibles que la souche de rat ou de sexe employé. Peu importe, la souche et le sexe de til les sujets sont des variables importantes à considérer. Bien qu'il soit possible de former la plupart des souches de rats ou de souris dans le RPVT, les enquêteurs devraient examiner les progrès de la formation de leurs sujets par jour et de modifier les paramètres en conséquence pour obtenir des lignes de base du comportement stable. Par exemple, lors de la formation des rats Long Evans femelles, le nombre total d'essais disponibles doit être réduite, car les rats femelles ne consomment pas autant de nourriture que les rats mâles Long Evans. Nous avons détecté ce problème en examinant le procès par essai des performances des rats femelles de voir que , après qu'ils ont gagné, en moyenne, 7 g de nourriture, ils ont cessé de répondre en raison de la satiété (c. -à- grand nombre d'accidents sans essais corrects ou prématurée réponses). Le nombre d'essai totale a diminué de 200 à 150, diminuant ensuite la quantité de nourriture qui pourrait être obtenu à partir de 9 g à 6,75 g. Avec un nombre d'essai inférieur, rats Long Evans femelles maintenues performances de base moyennes qui étaient équivalentes à des rats mâles Long Evans. Mles paramètres ost au sein du programme RPVT peuvent être modifiés afin d'optimiser les performances, y compris l'utilisation d'une plus TO pour les rats ayant une plus grande proportion de réactions prématurées. Ainsi, le suivi des performances quotidiennes en moyenne, en plus d'examiner les représentations dans la session, est essentielle pour réduire la quantité de temps de formation nécessaire, en particulier lors de la formation d'une nouvelle souche ou d'un sexe différent de celui qui est communément utilisé.

Le type et la quantité de renforçateur utilisé est un problème supplémentaire à considérer. Dans notre cas, les granulés alimentaires chow standard sont un renforçateur efficace, principalement parce que le maintien des rats à 85-90% de leur poids sans alimentation est facile à faire dans le laboratoire, garde des rats sains pour des études à long terme, et les résultats en uniforme comportementale performances de session en session. Sous ce régime d'alimentation, nous avons eu des rats qui effectuent le RPVT à des niveaux cohérents pour près d'un an et sont en mesure de suivre induite expérimentalement et les changements liés à l'âge dans les performances.Il a été démontré que, dans d' autres temps de réaction simple (SRT) les procédures, les latences de réponse varient souvent en fonction inverse de la fréquence ou l'amplitude de renfort ^29,30. Par exemple, lorsque le renforcement est fourni de façon intermittente ou la quantité de l' agent de renforcement est diminuée (par exemple, une plus petite taille de granulés ou inférieure à une solution de saccharose pour cent) latences de réponse peuvent être plus longs. Bien que la méthode actuelle ne comprend pas les paramètres de renforcement modifiés, ces problèmes peuvent facilement être examinées dans le RPVT, en modifiant simplement le type de renforçateur utilisé et la façon dont renforçateur est livré (par exemple, chaque épreuve correcte renforcée, chaque troisième procès correct renforcé, etc .).

Semblable à d'autres modèles animaux de comportement humain, il y a des limites à la RPVT. Par exemple, on pourrait faire valoir que certains modèles de comportement rapportés ici (par exemple, le temps sur les changements de tâches) sont fonction de rassasiement; Cependant, un examen médi plus étroitssur des démontre le comportement des rongeurs suggère que rassasiement n'a pas été un facteur. Par exemple, le rassasiement lors d'une session de comportement peut se produire, étant donné que les rats peuvent gagner jusqu'à 9 g de nourriture dans 30 min. Comme décrit ci-dessus, cela a été expérimenté avec des rats Long Evans femelles et nécessitait des ajustements à la quantité totale de nourriture qui pourrait être gagné. Lors de l' examen des performances quotidiennes sur un essai par essai base, il faut prendre soin d'assurer que tous les rats distribuent des réponses (c. -à- corrige, Prématurés et rate) également à travers la session, par exemple, de grands blocs d'essais omis près de la fin de la session, par exemple, indiquerait rassasiement. Si l'effet du temps sur la tâche était le résultat de rassasiement près de la fin de la session, cependant, il faudrait aussi s'attendre pour cent correct de répondre à diminuer et omissions d'augmenter. Cependant, pour cent correct ayant répondu est maintenue au même niveau pour la session de 30 min ^20; et tandis que défaillances augmentent comme un des session progresse, cette augmentation se compose des réponses plus lent correctes et essais non manqués (ou essais omises). Ainsi, les sujets à maintenir des niveaux élevés de réponse à travers toute la session avec les paramètres et les réglages décrits ci-dessus.

Une question liée alimentaire importante à considérer est que la privation de sommeil est connue pour augmenter la consommation alimentaire et que les tâches alimentaires renforcés sont émis l' hypothèse de sous - estimer les effets négatifs de la privation de sommeil sur le comportement ^31, compte tenu des effets opposés sur le comportement. Plusieurs études ont examiné cet effet hyperphage de privation de sommeil, et Koban et colleages ³² a conclu que l' hyperphagie induite par la privation-sommeil ne se produit pas avec les horaires de privation de courte durée (c. -à- <5 jours), mais est fonction de la privation de sommeil à long terme (c. -à- ,> 6 jours). Bien que cette question n'a pas été spécifiquement examiné dans ce manuscrit, il est possible d'utiliser la procédure en cours pour déterminer if ces performances d'impact sur les effets. Tout d'abord, à court et devraient être évalués dans le RPVT afin de déterminer si elles avaient des effets similaires sur la performance des horaires de privation de sommeil à long terme. Si les rats privés de sommeil étaient plus affamés que la normale ( à savoir, plus affamé que le niveau de la faim associée à la restriction alimentaire normal), il serait émis l' hypothèse d' un impact négatif sur leur performance, mais pas entraîner des performances qui sont meilleures que les niveaux de performance de référence. Alors que la faim a augmenté peut augmenter la vitesse à laquelle les rats acquièrent des tâches d' apprentissage, la faim excessive dans la version actuelle du RPVT se traduit généralement par des performances qui manquent de contrôle du comportement, à savoir, des performances caractérisées par un grand nombre de réponses prématurées et des mesures RT très rapides, y compris beaucoup RTs égale ou inférieure à 150 ms (c. - réponses aléatoires). Bien que la formation des rats dans la version actuelle du RPVT, nous avons parfois observé des rats émettant fa prématuré de répondre et très excessivemesures st RT pendant la formation; dans ces cas, l'augmentation totale allocation alimentaire d'un rat se traduit souvent par une réduction prématurée de répondre et stabilisées latences RT.

Le RPVT décrit ici fournit une plate-forme de traduction pour une utilisation dans une variété de paradigmes expérimentaux, y compris les effets des lésions, à court ou manipulations pharmacologiques à long terme, et les modifications génétiques. Étant donné que le PVT humain a été conçu pour évaluer le rendement suivant la privation de sommeil, l'RPVT fournit une plate-forme simple pour étudier les mécanismes biologiques sous-jacents associés à la privation de sommeil, la perturbation ou la restriction de sommeil chronique. Par exemple, le temps consacré aux tâches et la réponse-stimulus effets d' intervalle sont facilement mesurables dans cette version de l'RPVT chez les rats normaux, par rapport aux autres versions publiées ^17, qui fournit une base stable pour manipuler expérimentalement ces mesures de performance avec les changements dans la durée du sommeil. Etant donné que le sommeilla privation chez les humains seuls impacts du temps sur l' effet de la tâche et non pas l'effet de l' intervalle de réponse-stimulus (variables effet foreperiod ici) ^22, le RPVT peuvent être utilisés pour étudier les mécanismes biologiques sous - jacents responsables des effets différentiels de la privation de sommeil sur la performance neurocomportemental. Le RPVT est particulièrement utile pour des manipulations expérimentales à long terme parce que les rats de maintenir des performances stables pendant plusieurs mois, ce qui permet d'établir 1) une ligne de base de la performance normale, 2) modifier expérimentalement que la ligne de base et 3) l'évaluation de la valeur de référence une fois que la manipulation expérimentale est terminée sans qu'il soit nécessaire pour des groupes supplémentaires de rats.

En dépit des nombreuses similitudes entre les rongeurs et les performances humaines sur le PVT, il y a des différences qui existent. Ces différences découlent principalement de la nécessité pour les imprévus explicites de renforcement avec des rats afin de façonner et de maintenir pe précises et fiables RPVTrformances, alors que chez l'homme l'utilisation du contrôle pédagogique approprié est tout ce qui est nécessaire pour obtenir de bonnes performances de PVT. Par exemple, les différences observées chez l' homme par rapport aux performances de temps de réaction de rat sont probablement attribuables à la fois l'utilisation des contingences de renforcement contre le contrôle pédagogique, ainsi que les différences topographiques évidentes dans la réponse pour les humains et les rats (par exemple, le doigt robinets vs. nosepokes) . Les temps de réaction sont typiquement de l'homme 50% plus courte, comparativement à des rats, et les humains sont typiquement chargés de produire aussi vite un temps de réaction que possible. Bien que ces instructions peuvent également être rendues explicites dans les études animales par contingences de renforcement (par exemple, via des réponses seulement renforcement qui répondent à une courte latence exigence spécifique ^29,33-35), l'utilisation de ces éventualités peut prolonger considérablement le temps nécessaire pour animaux de temps en train ^34,36,37. En outre, les sessions de RPVT sont 30 min, mais le PVT humain sessions sont compris entre 3 - 10 min, en fonction de la version du PVT est utilisé. Cette différence doit être considérée lors de la tentative de reproduire les paramètres de la performance humaine dans une tâche de rongeur.

Ainsi, le RPVT est un outil utile dans l'enquête sur les effets d'un large éventail de variables sur la performance de vigilance qui se compare favorablement à la PVT humaine, peut servir de plate-forme translationnelle innovante pour explorer les bases de la vulnérabilité individuelle aux troubles neurocomportementaux, et développer prophylactiques potentiels, des contre-mesures, et des traitements pour les dysfonctionnements neurocomportementaux.

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.