Summary
Una versión de la rata de la prueba humana vigilancia psicomotora (PVT) se describe que mide los aspectos de la atención similares a los medidos con el PVT humana, incluyendo los aspectos de la vigilancia humana tales como la precisión de rendimiento, velocidad del motor, que responden prematuro y fallas en la atención.
Abstract
La vigilancia de las pruebas psicomotoras humana (PVT) es un procedimiento ampliamente utilizado para medir los cambios en la fatiga y la atención sostenida. En el presente artículo se describe una versión roedor de la PVT-denominado el "rPVT" -que mide aspectos similares de la atención (es decir, la precisión de rendimiento, velocidad del motor, respondiendo prematura, y lapsos de atención). Los datos se presentan demuestran que tanto a corto como a largo plazo utilidad de la rPVT cuando se emplea con ratas de laboratorio. Las ratas aprenden fácilmente la rPVT, y aprender a realizar el procedimiento básico tarda menos de dos semanas de entrenamiento. Una vez adquiridas, las actuaciones de rata en el rPVT muestran un alto grado de similitud con estas mismas medidas de rendimiento en el PVT humana, incluyendo, similitudes en lapsos de atención, tiempos de reacción, decrementos de vigilancia en todo tiempo de la sesión (es decir, el ser humano "tiempo-situ tarea "efectos), y el efecto intervalo de respuesta-estímulo (RSI) se describe para los seres humanos. Así, el rPVT puede ser una herramienta muy valiosa para evaluar los efectos de una amplia gama de variables sobre la atención sostenida bastante similares a las actuaciones de PVT humanos, y por lo tanto puede ser útil para el desarrollo de nuevos tratamientos para trastornos neuroconductuales.
Introduction
La prueba de vigilancia psicomotriz humana (PVT) es una herramienta ampliamente utilizada, bien validada para la medición de vigilancia y atención sostenida en los seres humanos, y fue desarrollado originalmente por Dinges y col. 1-3 para evaluar la estabilidad en el tiempo de reacción y la atención (por ejemplo, errores en cuanto a las respuestas y los lapsos de atención prematuros), tanto dentro de las sesiones como un todo y en todo momento dentro de las sesiones individuales. A través de los años, la PVT humano ha sido modificado y actualizado 4-11 para realizar un seguimiento de los cambios temporales en varios aspectos la atención, y se ha demostrado ser sensible a los cambios en la privación del sueño y la fatiga, y se ve afectada por el consumo de drogas y la edad de los sujetos 12 , 13. El PVT es un procedimiento aparentemente simple en el que un sujeto se refiere brevemente una pantalla cuando un estímulo (por lo general una pantalla LED serie) aparece aleatoriamente en el tiempo, por lo general después de 2 - 10 s. En la versión humana, la visualización del número se incrementa en ms y se detuvo cuando tque se toca la pantalla, lo que indica el tiempo de reacción del sujeto (RT). Las disminuciones en la vigilancia se indican mediante 1) redujeron los tiempos de reacción, 2) un aumento en lapsos (denominado "errores de omisión" en la literatura humana, y por lo general se define como RTS que son> 500 ms de duración), y 3) un aumento en prematura de responder (se denominan "errores de comisión" o "salidas en falso" en la literatura humana). Otras medidas también se pueden obtener con el PVT del examen de variables tales como las diferencias de género y edad; para una revisión de estas medidas, véase Basner y Dinges 4. Por último, el PVT se ha empleado en el área general de la evaluación del riesgo humano, y ha sido utilizado con éxito en una amplia gama de áreas operativas que incluyen las industrias militares, aéreo y ferroviario, socorristas y ambientes extremos, tales como misiones ambiente extremo de la NASA operaciones (NEEMO), el Proyecto internacional Mars500 14, y en la Spac Internacionale Station (ISS). En la ISS, el PVT se llama "reacción de auto-prueba" y se emplea para proporcionar a los astronautas con información individualizada relacionados con la fatiga (por ejemplo, los cambios en los TR o fallas en la atención).
El PVT humana ha estado en uso durante décadas, así como versiones de roedores de tareas sencillas de tiempo de reacción (que son algo similar). Se ha Sólo recientemente, sin embargo, que un homólogo de roedor directo a la PVT humano se ha reportado en la literatura. Christie y colaboradores describieron una versión de la PVT humano para las ratas, y informaron disminuciones en la vigilancia siguientes privación del sueño 15,16. Estudios recientes adicionales han informado de versiones de la rPVT 17-19. Estos informes han descrito cambios en la atención sostenida después de varias técnicas de privación del sueño; sin embargo, los datos de estos estudios también han informado de altos niveles de prematuro que responden (por ejemplo, en algunos casos, más de 40% del número total de RESPOns); tales actuaciones son muy diferente a cualquier actuaciones PVT con los seres humanos. Una diferencia tan grande en roedores vs. actuaciones humanos son probablemente debido a diferencias en los parámetros específicos empleados en el ser humano frente a las versiones de roedores de la PVT; Por ejemplo, el Christie et al. estudio empleó un 3 variando aleatoriamente - foreperiod 7 s, mientras que un PVT humana normalmente se emplea un 2 - 10 s foreperiod (aunque ver Basner et al 5 para una versión de 3 minutos de la PVT humana que utiliza un 1 -. 4 s foreperiod) . El uso de valores foreperiod relativamente cortos a menudo puede resultar en animales "timing" sus respuestas, y por lo tanto puede promover, a través de refuerzo accidental, número de respuestas prematuros aumentó, como se ha informado en los estudios actuales de roedores rPVT.
La versión de la rPVT descrito aquí se basa en nuestro artículo publicado previamente 20, y proporciona una descripción detallada de las técnicas y procedimientos involucrados. Difierede las versiones previamente publicadas de la rPVT en los siguientes aspectos: 1) las ratas fueron entrenadas con los valores foreperiod variables de 3 - 10 s, y 2) las ratas tenido que responder con rapidez, ya que sólo las respuestas dentro de una ventana de respuesta corto (también denominado un "limitado hold ") después del inicio del estímulo fueron reforzadas (1,5 s en el presente estudio; 3,0 s en las versiones anteriores publicadas de la rPVT). El uso de estas modificaciones, así como breves tiempos de espera para que respondieron incorrecta dio lugar a mayores niveles de control de estímulos, como se indica por las mejoras significativas en la precisión y la reducción de los niveles de respuesta precoz. El presente informe también describe los cambios previsibles en las variables de rendimiento (por ejemplo, fallas en la atención, RTS) que son paralelos a los observados en los seres humanos cuando se examina la vigilancia decrementos de 21 años, y al examinar otras medidas de rendimiento, incluyendo el efecto humano "tiempo en la tarea" y la respuesta- intervalo de estímulo (RSI) efecto que se observa en la PVT humana La versión final de la rPVT descrito aquí comienza por encender una luz casa (ver Figura 1). Después de un intervalo variable (foreperiod) de 3 - 10 s transcurre, la clave de la nariz-empuje está iluminada por un máximo de 1,5 s. (Para asegurar una distribución equitativa de foreperiods duraciones, los valores son generados al azar sin reemplazo de una lista de 36 posibles valores que van de 3 a 10 s, basado en incrementos de 200 ms.) La iluminación de la tecla nosepoke es la señal para que un animal responder, y una respuesta que se produce entre 150 y 1.500 ms siguientes al inicio de la iluminación se refuerza con una pastilla de 45 mg. Después de una respuesta reforzada, tanto en la luz de la tecla nariz-liebre y la luz de la casa se apagan y un 1 s intervalo entre ensayos (ITI; casa de la luz apagada) se produce. Nose-pinchazos antes de la aparición de la luz producen un tiempo de espera de 8 s (A) de las contingencias experimentales que se señalan en la extinción de la luz de la casa. Si no hay respuestas ocurren dentro de los 1,5 s resPonse ventana, tanto la luz y la luz nosepoke casa se apagan, y un 1 s ITI se produce. El siguiente valor foreperiod programada para el juicio subsiguiente comienza después de cualquiera de los 1 s ITI o los 8 s A, lo que ocurra durante el juicio previo. Las sesiones se llevan a cabo todos los días (5 días / semana), se componen normalmente de alrededor de 200 ensayos, y terminan después de 30 minutos. Esto da como resultado con cada ensayo que tiene una duración de alrededor de 7,5 s, en promedio. Que regula el desempeño de línea de base estable sobre la rPVT se lleva a cabo mediante: 1) la adaptación inicialmente una rata de tomar bolitas de comida de la bandeja de comida en la cámara, 2) una rata para responder en una tecla de empuje nariz mediante el refuerzo de aproximaciones sucesivas a la final, la conformación de la mano nariz asoman respuesta, y 3) la realización de sesiones diarias donde los parámetros del procedimiento rPVT (es decir, foreperiod, ITI, a, y los tiempos de iluminación de teclas) se ajustan gradualmente durante un período de sesiones, dependiendo de qué tan bien cada rata está llevando a cabo durante cada sesión (que se describe en detalle a continuación).
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Protocol
cuidado de los animales de laboratorio estaba de acuerdo con el Servicio de Salud Pública (PHS) La política de cuidado humano y Uso de Animales de Laboratorio. Todos los procedimientos se llevaron a cabo en estricta conformidad con las recomendaciones de la Guía para el Cuidado y Uso de Animales de Laboratorio de los Institutos Nacionales de Salud. El Comité para el Cuidado y Uso de Animales Institucional de la Universidad Johns Hopkins aprobó el protocolo y todos los procedimientos. Johns Hopkins también mantiene la acreditación de su programa de la Asociación para la Evaluación y Acreditación de Laboratorio Animal Care (AAALAC).
1. Los animales
- Usar ratas adulto macho Long Evans (aproximadamente 10 - 12 semanas de edad en el inicio de la formación del comportamiento), aunque otras cepas son adecuadas, incluyendo ratas endogámicas.
- A su llegada a la colonia, las casas ratas individualmente en jaulas y habitaciones aprobada, debido a la restricción de alimentos necesidades descritas a continuación. Aclimatarse animales a la situación de la vivienda, así como el manejo de varios days antes de iniciar el procedimiento de restricción de alimentos (aproximadamente 7 días).
- Proporcionar ratas ad libitum durante 1 - 2 semanas para permitir que las ratas para lograr un peso "-alimentación libre". Una vez en este peso, restringir el acceso de alimentos para reducir los pesos de las ratas, a lo largo de 1 - 2 semanas, a 85 - 90% del peso de amamantar libre. Mantener los animales a 85 - 90% de sus pesos de alimentación libre durante el entrenamiento conductual y pruebas. Comience con 15 - 18 g de alimento por día y ajustar esta cantidad en función de si o no una tasa mantiene su peso objetivo.
NOTA: La restricción alimenticia normalmente requiere la aprobación de ACUC institucional de uno u otro organismo regulador antes de iniciar la restricción. - Pesar animales diariamente y registrar el peso en hojas de peso. Garantizar pesaje se lleva a cabo al mismo tiempo y en la misma escala cada día antes del inicio de cualquier formación del comportamiento o la alimentación.
NOTA: Sólo empezar a pre-entrenamiento (abajo) cuando los animales tienenalcanzado su peso objetivo. Esta práctica permite correcciones inmediatas a las cantidades de alimentos para animales que son ya sea por debajo o por encima de sus pesos objetivo. También proporciona un método para determinar si las ratas son el mantenimiento de pesos a intervalos de 24 h. También evite un peso de ratas en diferentes momentos del día; que dará lugar a grandes diferencias en el peso, la alimentación incorrectas, y las actuaciones de comportamiento pobres. - Proporcionar agua fresca en todo momento en la jaula de alojamiento por el uso de botellas de vidrio o plástico con tapas tapón de goma y tubos sipper.
- Cuando las sesiones no se llevan a cabo (por ejemplo, fines de semana, días de fiesta), alimentar a las ratas de su ración normal de comida para ratas para mantener la estabilidad de peso. Pesar ratas para determinar si se necesita más alimento para mantener el peso durante estos tiempos.
2. Equipo y Software
- Utilizar cámaras operantes modulares estándar equipadas con tecla de un empuje la nariz, una luz de la casa, y un dispensador de pellets (es decir, el alimentador).
- Coloque la tecla nariz empuje modular a cada lado del dispensador de pellets situado en el centro; asegurando que esta colocación se mantiene constante en otras cámaras operantes y entre los estudios. Aquí, la clave nariz empuje está en el lado izquierdo de la dispensador de pellets.
- Coloque la luz de la casa modular de alta en la pared posterior de la cámara, de modo que no interfieran con otros comportamientos.
- El uso de ratas bolitas de comida (por ejemplo, pastillas Noyes de 45 mg o similares) para el refuerzo. El modelo de alimentación determina el tamaño de bola de comida, pero la mayoría de los alimentadores de rata utilizar bolitas de comida de 45 mg (ratón alimentadores suelen utilizar bolitas de comida de 20 mg). Utilizar pellets de alimento estándar, pero otros precipitados pueden ser adquiridos (por ejemplo, sacarosa) para diferentes manipulaciones experimentales.
- El control de estímulos presentaciones, las entradas de respuesta nariz pellizcar la entrega de refuerzo, y la recopilación de datos a través de una interfaz conectada a un ordenador. Póngase en contacto con los autores para obtener información específica sobre los programas escritos con comportamientoun lenguaje de programación diseñado específicamente para las pruebas de comportamiento (véase la Tabla de Materiales y Reactivos).
NOTA: Es importante registrar las variables dependientes e independientes a modo de prueba por prueba, incluyendo los tipos de respuesta de los animales (por ejemplo, las respuestas correctas, respuestas prematuras, faltas), la latencia de respuesta y el número de ensayos presentados. Cuando el uso de diferentes cepas, sexos o especies, estas variables se pueden modificar fácilmente para maximizar la formación en casi cualquier tipo de roedor.
3. pre-entrenamiento
- Asignar a cada animal a un cámara operante en el que se pondrá a prueba cada día, y aproximadamente a la misma hora del día, durante todo el experimento.
- Pesar la rata y colocarlo en su cámara operante específico con bolitas de comida en el dispensador de pellets. Coloca 10 - 20 bolitas de comida en el receptáculo para la rata para comer.
- Para pre-entrenamiento, ajustar los siguientes parámetros a valores bajos, fijos:foreperiod valor = 2 s, el valor de tiempo de espera = 2 s, mantenga limitada = 10 s.
- Iniciar el programa de ordenador para controlar la presentación de la luz de la casa, iluminación de las teclas nosepoke, y la entrega automática bola de comida.
NOTA: Lo mejor es tener el programa de comportamiento ajustado a un nivel que permita refuerzos frecuentes para la mayoría de las respuestas producidas por el animal, de tal manera que la clave nariz empuje se ilumina durante un tiempo relativamente largo período de tiempo (por ejemplo, 10 s) . Esto aumenta la probabilidad de que la rata se asoman la tecla mientras está iluminada, lo que resulta en la entrega de un reforzador de alimentos por el programa de ordenador. - Una vez que la rata termina las bolitas de comida, iniciar el proceso de dar forma al reforzar la rata cuando se aproxima el receptáculo de alimentos o la tecla de la nariz por liebre. Aquí, la forma manualmente cada rata, lo que significa que un experimentador observa el comportamiento de la rata (dejando el sonido atenuar puertas cubículo abierto) y suministra gránulos desde el alimentadorlo más rápidamente posible después de la rata emite el comportamiento deseado. Entregar gránulos de un botón en el propio alimentador, a través de un interruptor de mano que está conectado al alimentador o a través del software de ordenador utilizado para controlar las contingencias de comportamiento haciendo clic en la salida apropiada en la interfaz.
- Utilizando el método de conformación por aproximaciones sucesivas, proporcionar un refuerzo de alimentos para los cambios de comportamiento que son aproximaciones sucesivas a la conducta final deseado 23. Por ejemplo, una vez que la rata está recuperando de forma fiable bolitas de comida de la toma de alimentos, comenzar de refuerzo único movimiento hacia o alrededor de la tecla de empuje nariz, y ya no reforzar enfoques para el receptáculo de alimentos. Aquí, las ratas de forma que se mueven a la izquierda después de recuperar un bola de comida, ya que la clave nariz empuje se encuentra a la izquierda del receptáculo de alimentos en las cámaras operantes.
NOTA: A pesar de que el experimentador es la entrega de los reforzadores de alimentos durante el comienzo de pretrACIO E, el programa de ordenador todavía se está ejecutando y controlando la luz de la casa, clave nosepoke, y el alimentador. Si una rata asoma la tecla, el programa de ordenador reforzará de forma automática. Comportamientos experimentador reforzado sólo son las que conducen a la rata para empujar la tecla iluminada, como olfateando la tecla o alrededor de él, moviendo la cabeza cerca de la llave o hacia ella, etc. - Determinar la cantidad de alimento obtenido durante la sesión de entrenamiento previo al contar el número de pastillas entregadas manualmente, además de los gránulos suministrados automáticamente por el software de ordenador (es decir, pellets entregados debido a que la rata asomó la tecla iluminada). Multiplicar este número por 0,045 g para determinar el total de alimentos ganado (por ejemplo, 30 x pellets de 0,045 g = 1,35 g).
- Retire la rata y colocarlo de nuevo en su jaula. Restar, con la mano, la cantidad de comida que se ganó (véase 3.7) en la sesión del comportamiento de la asignación diaria de alimentos de la rata. Alimentar el resto del reparto de alimentos a la rata después dela sesión de entrenamiento conductual. Alimentar a un mínimo de 30 minutos después de la conclusión de la sesión de comportamiento para evitar el refuerzo de alimentos jaula a casa inmediatamente después de las sesiones no productivas.
- Limpiar la cámara operante diariamente con un desinfectante suave (por ejemplo, el jabón y el agua). Utilice EtOH al 70% con moderación, ya que puede dañar las cámaras operantes. Compruebe la clave de la nariz empuje al día con el fin de mantener la buena condición de trabajo y limpia con desinfectante cuando sea necesario, ya que una clave que se pega o se queda encerrado en su lugar va a perturbar el rendimiento de un animal si no se repara rápidamente.
- Dar forma a cada rata de esta manera hasta que la rata emite 40 - 50 respuestas correctas informáticos reforzados (no manual o experimentador reforzado) en la tecla iluminada, recupera cada una bola de comida, y vuelve a la llave y se asoma por liebre nariz sin conformación adicional. Por lo general, las ratas requieren aproximadamente 2 - 3 sesiones de 30 minutos para llegar a estos criterios (ver Figura 2).
NOTA:entrega Manual de bolitas de comida no es necesario después de la rata está empujando de forma fiable la tecla y la recepción de refuerzo alimentos entregados por el programa de ordenador.
4. Formación rPVT
- Una vez formado, se inicia la rata en un intervalo foreperiod fija, relativamente corto y al valor (por ejemplo, 2 s) en la próxima sesión de 30 minutos hasta que la rata se completa 8 de cada 10 intentos correctos. Para cada uno de estos ensayos durante el entrenamiento, iluminar la tecla empuje la nariz durante un período de tiempo suficientemente largo para una rata a dar una respuesta. A continuación, mantenga la tecla iluminada por 9 segundos; esta ventana de respuesta también se llama la limitada retención (LH).
- Use un relativamente corto tiempo de espera (A; por ejemplo, 2 s) como castigo por las respuestas prematuras, o responder antes de la iluminación de la tecla de la nariz por liebre. Durante la A, las ratas no tienen ninguna oportunidad de obtener alimentos. Aquí, el A y el valor foreperiod son la misma duración durante estas sesiones de entrenamiento y el cambio a la misma velocidad.
- Una vez que la sesión de 30 minutos ha terminado, registre la foreperiod final de la rata alcanzado durante la sesión de entrenamiento (por ejemplo, 4,2 s), ya sea en lopreadsheet o con la mano en una hoja de datos y la cantidad de alimentos ganado, que se calcula multiplicando el número de ensayos tiempos correctos 0,045 g (por ejemplo, 100 juicios correctos x 0,045 g = 4,5 g). Restar esta cantidad de alimentos de asignación diaria de la rata y alimentar a la rata la comida que queda en la jaula.
NOTA: Los archivos de datos diarios registran la foreperiod final alcanzado por cada rata. El cálculo para determinar la cantidad de alimento obtenido en la sesión puede hacerse automáticamente por el programa de ordenador o con la mano usando la ecuación anterior. Alimentos obtenido se resta a mano de cada rata es la asignación diaria de alimentos. - Al día siguiente, comenzar la sesión de entrenamiento de 30 minutos con un foreperiod que es de 300 ms bajo que el valor de la rata terminó en la sesión anterior. Por ejemplo, si la rata terminó en 4,2 s, esta sesión se inicia en 3,9 s. Seguir aumentando el foreperiod en 0,1 s como la rata completa 8 de cada 10 intentos correctos en cada foreperiod, uratas asta llegar a un foreperiod de 10 s. De esta manera, las ratas experimentarán todas las posibles foreperiods.
NOTA: Cuando las ratas llegan a un foreperiod de 9,7 - 10 s, la A se mantiene en 8 s y la LH es de 1,5 s. - Al final de cada sesión, comprobar el funcionamiento diario de la rata durante este tiempo examinando el porcentaje de corregir los ensayos, ensayos prematuros, y falla. Las ratas comúnmente sostienen un promedio del 40 - 90% de respuestas correctas durante estas sesiones de entrenamiento, con el porcentaje promedio correcto cada vez mayor a través de la formación. A continuación, exportar los datos diarios para cada rata a una hoja de cálculo que calcula estos porcentajes con el fin de realizar un seguimiento de rendimiento de la sesión diaria.
- Una vez que la rata alcanza un foreperiod de 10 s, iniciar la siguiente sesión de 30 minutos posterior con los foreperiods presentados a intervalos aleatorios, a partir de foreperiods entre 7 - 10 s. Asegúrese de que la A y la LH se mantienen en 8 y 1,5 s, respectivamente. Aquí, el programa de ordenador que controla el behavioral contingencias cambia automáticamente de la presentación de foreperiods ascendentes a foreperiods variables una vez cada rata llega a la 8 de los 10 en el criterio de 10 s foreperiod.
- Una vez que la rata mantiene al menos 70% correcto con foreperiods presentados al azar entre 7-10 seg, cambiar el programa para presentar foreperiods a intervalos aleatorios, a partir de foreperiods entre 5 - 10 s. Examine el rendimiento diario de cada rata durante este tiempo debido a este cambio ocurre a menudo dentro de una sesión.
- Después de la rata mantiene un 70% de respuestas correctas, cambie el programa de nuevo para presentar la gama completa de foreperiods (3 - 10 s) a intervalos aleatorios durante la sesión de 30 minutos. De una manera similar a 4.8, examinar el rendimiento diario de cada rata durante este tiempo debido a este cambio ocurre a menudo dentro de una sesión.
NOTA: El software de ordenador que controla automáticamente las contingencias de comportamiento hace que estos cambios basados en el desempeño de cada rata (por ejemplo, 04/07 a 04/09).Sólo es importante para hacer que el cambio en 4.9 cuando la tasa de éxito de una rata es alta (> 70% correcto), ya que las ratas con frecuencia adoptan la estrategia de responder de forma aleatoria en el tiempo, en lugar de esperar adecuadamente y asistir al estímulo. Si la rata éxito de una rata es baja, repita 04.07 a 04.09. - Para los criterios de adquisición, definir las actuaciones de referencia como estable cuando, en 4 de 5 sesiones diarias dentro de una semana, el porcentaje de respuestas correctas de las ratas es de 75% o más durante una sesión y el porcentaje de respuestas prematuras es inferior al 30%.
NOTA: Cuando el entrenamiento de los ratones en el rPVT, una más larga ITI se emplea ya que los ratones requieren más tiempo para consumir bolitas de comida. A continuación, utilice un 30 s ITI para la formación y las pruebas de sexo masculino C57BL / 6J. Además, puesto que un ratón puede pesar ~ 20 g, consumirá una cantidad significativamente menor gránulos durante una sesión. Por lo tanto, acortar una sesión típica teniéndolo final cuando se obtuvo un máximo de 50 gránulos; el criterio para aumentar la foreperiod y A también se cambia a 4 de cada 5 ensayos correctos antes de aumentar la foreperiod y A en 0,1 s.
5. Análisis de los datos de las medidas de respuesta básicos
- Para la evaluación del rendimiento de comportamiento durante la adquisición, el uso de medidas repetidas ANOVA, con el factor repetido de cualquiera de sesiones, el tiempo en valor de la tarea, o Foreperiod valor para cada medida de rendimiento se describe a continuación.
NOTA: En este caso, los estudios utilizan ambos diseños intra e inter-sujetos, en el que compara todos los animales a su own líneas de base después de una condición experimental y compare precios de los animales de experimentación con animales de control a partir de la misma manipulación. Cuando se alcanzan las líneas de base de comportamiento estables, el uso de intra-sujetos diseños limitará el número de ratas necesarios. - Definir las respuestas prematuras como respuestas antes de la aparición de la luz principal o dentro de los primeros 150 m de la luz principal de estar en.
- Definir las respuestas correctas como las respuestas hechas después de la luz de la tecla se encienda, con una latencia mínima superior a 150 ms, y una latencia máxima de la longitud de la ventana de respuesta; aquí, 1.500 m.
- Definir área (u omisiones) como ensayos en los que el sujeto deja de hacer una respuesta.
- Definir las latencias de respuesta como el tiempo transcurrido (en ms) de inicio de la iluminación a la depresión de la nariz asoman clave; también llamado tiempo de reacción (RT).
- Definir ensayos totales como el número de respuestas prematuras más respuestas correctas más fallos.
Nota: En las actuaciones PVT humanos, res prematurosencharcamiento y lapsos de atención pueden ser bastante raro, y los investigadores más a menudo informan sólo las frecuencias primas reales de estas medidas. Sin embargo, este no es el caso en actuaciones con ratas. Para permitir la comparación entre diferentes versiones de la rPVT en la literatura, se presentan medidas de la ejecución de las ratas aquí como un porcentaje del total de ensayos. Se prefiere el uso de un programa informático que permite grabar y etiquetar cada uno de estos elementos a modo de prueba por prueba para su posterior análisis, ya que las ratas completarán más de 200 ensayos por 30 sesiones min y con frecuencia conocen los criterios para pasar a otra etapa en el procedimiento de formación dentro de una sesión.
6. Las medidas adicionales de rendimiento calculadas
- Para una sesión de comportamiento 30 min, definir lapsos como respuestas correctas en el que el RT era mayor de dos veces el tiempo medio de reacción para la sesión de cada rata (hecho después de una sesión); También incluir ensayos perdidas en el cálculo lapso.
NOTE: En el PVT humana, lapsos se definen típicamente como tiempos de reacción (RT)> 500 ms 4. adquirido del ensayo por ensayo análisis descrito anteriormente - - Para los roedores, lo mejor para llevar a cabo comparaciones post-hoc en el sentido de RT de cada rata es en lugar de compararlos con un valor umbral, debido a la variabilidad en las RT de ratas individuales. Este método es similar a los lapsos en otras versiones de la rPVT 15,16. ensayos aquí y en otras versiones, lapsos incluyen también perdieron (lapsos = respuestas con los TR> dos veces la media TA durante una sesión, más se pierde) porque los ensayos perdidas en la PVT humana se registran como lapsos, también. - Determinar la tasa de falsa alarma se estima mediante el cálculo del porcentaje de respuestas prematuras que se producen durante la actual 3-10 s intervalo cuando podría haber aparecido un estímulo.
NOTA: Esta medida utiliza un subconjunto de respuestas prematuras que se producen sólo durante un momento en que podría producirse el estímulo,es decir, las respuestas prematuras que se producen dentro de los 3 - 10 s foreperiod ventana. Esta medida no incluye respuestas prematuras antes de los 3 s porque la luz de estímulo nunca se ilumina durante ese tiempo. A continuación, este subconjunto de respuestas prematuras se ordena automáticamente de todas las respuestas prematuras en un programa de ordenador hoja de cálculo.
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Representative Results
Basales de la rata rPVT Actuaciones
Con los parámetros que se detallan aquí, el 86,7% de las 122 ratas macho alcanza los parámetros rPVT finales dentro de una media de 9,0 (SD = 10,13; n = 122) sesiones de entrenamiento automatizado por ordenador (descritos en el apartado 4.1 - Formación 4.9 rPVT; en nuestra experiencia, sólo aproximadamente el 2% de las ratas no adquirirá la rPVT). Usando la metodología actual, ratas promediaron 73,4% correcta de responder, el 18,6% en lapsos de atención, y el 10,6% prematura de responder durante su primera sesión completa bajo los parámetros de rendimiento estándar de la rPVT; Los tiempos medios de reacción promedio de 527 ms (ver Figura 3). Por la 4ª sesión completa, correcta respondieron estabilizado y no mostraron cambios significativos después. Los datos de nuestro artículo publicado el 20 indicaron que si los animales alcanzan un promedio más alto que el valor del índice d 'durante la primera sesión normal, toye también alcanzar los criterios de rendimiento de línea de base más rápidamente (media Nº de sesiones para llegar a criterios de línea base = 8.7 vs. 10.0, según lo determinado por análisis de media t-prueba de división; p = 0,009). Por lo tanto, después de 4 sesiones en los parámetros finales (véase 4.9), las actuaciones de las ratas aumentó significativamente hasta por encima del criterio de respuesta correcta al 75% y se mantuvo a este nivel durante 80 sesiones consecutivas (aproximadamente 16 semanas; ver Figura 3). Una tendencia similar se observó también para los valores de d '. Por lo tanto, pre-entrenamiento y formación rPVT requieren aproximadamente 12 días, con aproximadamente 4 sesiones adicionales para lograr actuaciones de referencia estables para mantener los criterios de adquisición de> 75% de responder correcta y <30% de responder prematura (es decir, falsa alarma de responder).
Las distribuciones de frecuencia de los tiempos de reacción para las ratas macho y hembra son fáciles de adquirir a partir de los datos (Fig rPVTUre 5). Adquirimos estas distribuciones a partir de n = 92 5 ratas macho y hembra n = y los compararon con las distribuciones del tiempo de reacción para los hombres adultos y mujeres que realizan el PVT. Las distribuciones de frecuencia para ratas muestran el fuerte aumento esperado en los tiempos de reacción a los valores más bajos con una cola hacia la derecha más tiempo en los valores más altos.
Tiempo en la tarea y la vigilancia de decremento
El término "vigilancia" se ha definido como la capacidad de un sujeto para mantener su foco de atención y permanecer alerta a los estímulos durante períodos prolongados de tiempo 24; decrementos en la vigilancia se observan típicamente como transcurre el tiempo en el rendimiento de una tarea relacionada con la atención. En el PVT humana, disminuciones de la vigilancia son evaluados a través de cambios en la velocidad media (es decir, 1 / RT) con el tiempo la realización de la tarea (por ejemplo, a través de intervalos de tiempo consecutivos dentro de cada sesión de PVT). UNmedida similar se puede adquirir a partir de los datos rPVT donde la velocidad de respuesta (es decir, 1 / RT) es estudiado como una función del tiempo en el intervalo de la tarea de dividir la sesión rPVT 30 minutos en 5 contenedores de 6 min: 1) 0 - 6 min, 2) 6,1 a 12 min, 3) 12,1 a 18 min, 4) 18,1 a 24 min, y 24,1 a 30 min y el trazado de los datos como una función de cada bin del tiempo (Figura 6). Como se ve en la PVT humano, la velocidad de respuesta de las ratas disminuye con el tiempo en la tarea, lo que indica una disminución vigilancia o una disminución en el rendimiento como la cantidad de tiempo de la realización de los aumentos de tarea (Figura 4). Cualquier medida de rendimiento rPVT (por ejemplo, los cambios porcentuales en la respuesta correcta, prematura de responder o lapsos) pueden entenderse como una función del tiempo en la tarea 20.
Variable Efecto Foreperiod
Para evaluar los cambios en el rendimiento como una función de la variable individual foduraciones reperiod, cada medida de rendimiento (por ejemplo, la precisión, lapsos, RTS) se promedia para cada foreperiod; Así, el porcentaje de fallos para un 4 s foreperiod consistiría en el número promedio de fallos registrados todos los valores siguientes foreperiod entre 3 - 4 s; Del mismo modo, los datos de lapso de un 5 s foreperiod consistirían en el promedio del número de lapsos grabadas siguientes todos los valores foreperiod entre 4,1 - 5 s, y así sucesivamente. Este este tipo de resultados de análisis en 7 contenedores foreperiod (ver más abajo y Figura 7), con aproximadamente 30 ensayos que ocurre por contenedor en una sesión normal de 200 ensayos. En el PVT humano, por ejemplo, en foreperiods cortos (o intervalos de respuesta de estímulo a corto, denominado de RSI en la literatura humano), RTS son más largos y lapsos son menos, mientras que a intervalos más largos RTs son más cortos y salidas en falso son más frecuentes 22. Estos efectos parecen ser independientes del tiempo de un tema sobre el rendimiento de la tarea y proporcionar otro método para investigating rendimiento PVT individual. A las medidas repetidas ANOVA reveló una significativa principal efecto dentro de los temas de Foreperiod por ciento correcta de responder [F (6,600) = 33,876, p <0,05], la mediana RT [F (6,600) = 57,667, p <0,05], prematuro responder (o falsas alarmas) [F (6,600) = 139,776, p <0,05] y lapsos [F (6,600) = 9,814, p = 0,002]. Porcentaje correcta de responder fue más baja en el valor de 10 s foreperiod en comparación con todos los demás foreperiods (todo de p <0,05). RT medianas eran más larga en el 4 s valor foreperiod (todo de p <0,05) prematura que respondieron fue más bajo en el 4 s valor foreperiod y más alto en el 10 s valor foreperiod (todo de p <0,05), mientras que los lapsos fueron mayores en el 4 s valor y la más baja en el valor de 10 s foreperiod (todo de p <0,05). La figura 6 ilustra estas diferencias para las ratas que realizan el rPVT, que el rendimiento de tales en los valores más bajos foreperiod es más lento y contiene un mayor porcentaje de fallos, pero como los aumentos foreperiod, correcta respondiendo disminuye mientras RTs son más rápidos y el porcentaje de respuestas prematuras aumenta. Estos datos demuestran un compromiso velocidad-precisión como sujetos debe esperar más tiempo para la iluminación de la luz de estímulo.
Figura 1. Diagrama del Procedimiento rPVT. Las medidas de respuesta básicos de la rPVT están indicadas por las cajas y flechas con líneas continuas, y se describen en el texto bajo "medidas básicas". Las falsas alarmas son respuestas prematuras que se producen sólo dentro del área sombreada de color gris. Los lapsos son corregir los ensayos con más de latencias de respuesta más pierde promedio. Consulte "Medidas calculadas adicionales" para más detalles; véase también Davis et al. 20 para un cuadro detallado de estas medidas de rendimiento. Esta figura apareció originalmente en Davis y col. 20.ttp: //ecsource.jove.com/files/ftp_upload/54629/54629fig1large.jpg "target =" _ blank "> Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
Figura 2. Diagrama de rPVT pre-entrenamiento y operaciones de instrucción. El procedimiento de pre-entrenamiento da forma a la respuesta empuje la nariz por el refuerzo experimentador-entregado que cambia al refuerzo entregado por ordenador una vez que las ratas hurgan la nariz de forma fiable la tecla liebre. Las ratas se mueven a través de las etapas de formación rPVT en base a sus propias actuaciones individuales en cada sesión. Todo el proceso de pre-entrenamiento para la etapa final de entrenamiento requiere aproximadamente 12 días. Una vez en el paso 4.9, actuaciones de referencia estables requieren aproximadamente un 4 sesiones adicionales para mantener ciento correcta de responder por encima del 75% (véase la línea de base rPVT Actuaciones); el total de días / sesiones necesarias para alcanzar los criterios de rendimiento es aproximadaly 16 sesiones. RFT = refuerzo. PF = foreperiods. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
Figura 3. Base de rPVT Actuaciones en ratas macho Long Evans. Se muestran los porcentajes de la encuesta, la correcta lapsos de atención, y prematuro responder a través de sesiones sucesivas para n = 122 ratas. Los datos de área se muestra para fines de comparación con la medida de caducidad; más de la mitad de los lapsos de atención fueron los ensayos en realidad se perdió, y se reforzaron los restantes ensayos perdidas (es decir, "correcta") ensayos, sino también a los ensayos en los que el tiempo de reacción de un sujeto era dos veces (o superior) media RT de la rata de esa sesión en particular (es decir, que se define como un lapso en la atención). Los datos pUNTOS mostrados para la Sesión # 1 indican actuaciones durante la primera sesión completa para cada rata llevar a cabo bajo los parámetros finales de rendimiento. Sobre la base de los aproximadamente 200 ensayos correctas por sesión, los rangos de los valores absolutos de medias para las diversas medidas representadas aquí a través de las 80 sesiones son los siguientes: porcentaje correcto de responder: 144 - 166 ensayos; lapsos por ciento: 26 - 40 ensayos; ciento prematuro responder: 14 - 20 ensayos; por ciento se pierde: 12 - 20. Las barras de error = ± SEM. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
Figura 4. Medidas de rendimiento medio rPVT para ratas macho y hembra Long Evans macho y ratones C57BL / 6J. Los porcentajes de la encuesta, la correcta falsas alarmas y fallos, 'prime d promedio, la mediana y reacti en tiempos de ratas macho (n = 122), las ratas hembras (n = 5), y los ratones (n = 4) que realizan el rPVT en sesiones diarias (M - F). Después de las fases pre-entrenamiento y formación rPVT, roedores realizan la rPVT a niveles similares. La mayoría de las medidas son similares, excepto que los tiempos de reacción para los ratones son más lentos que los de ambas ratas macho y hembra. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
Figura 5. Distribuciones de latencia de respuesta de las ratas Realización de la rPVT son similares a los humanos Realización de la PVT. Se muestran los latencia distribuciones observadas para los hombres y mujeres que realizan el PVT humana (redibujado de Blatter et al. 25), junto con las distribuciones de latencia para ratas machos y hembras realizan la rPVT. archivos / ftp_upload / 54629 / 54629fig5large.jpg "target =" _ blank "> Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
Figura 6. Tiempo Ratas en la curva de tareas de velocidad (1 / RT) es similar a la marcación para los seres humanos Realización de la versión de 10 minutos de la PVT. Izquierda: Un promedio de tiempo en función de la tarea para la actuación humana en un 7-min vuelve a dibujar sesión de PVT de Rayman y Van Someren 26. Derecha: Un promedio de tiempo en función de la tarea para las ratas (n = 122) que se realizan en sesiones de 30 min rPVT. De una manera similar a la actuación humana, hay cambios mínimos en la velocidad a través de una sesión en seres humanos sanos y ratas normales. Esta vez en la función de tareas proporciona una línea de base que podría ser manipulado por la privación del sueño, etc. Las barras de error en ambos gráficos ± SEM.tp_upload / 54629 / 54629fig6large.jpg "target =" _ blank "> Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
Figura 7. Un Foreperiod efecto variable es evidente en rPVT Comportamiento Actuaciones. actuaciones media semanal de ratas (n = 122) para que respondan por ciento, tiempos de reacción medios correctos, respondiendo prematuro y fallas en la atención. Los datos se muestran como una función de la duración foreperiod variable, es decir, el "tiempo de espera" sea necesario antes de la luz de estímulo acerca. Las ratas son más lentos, pero más preciso en foreperiods más cortos, mientras que son más rápidos, pero emiten respuestas más prematuros y son menos precisos en foreperiods más largos. Por ejemplo, la comparación de actuaciones en el foreperiod 4 s para los que están en los 10 s foreperiod, las ratas tienen tiempos de reacción más largo mediano en la 4 s foreperiod (~ 550 ms vs. ~ 400 ms a los 10 s foreperiod), más lapsos (~ 30% vs. ~ 10% en el 10 s foreperiod), y una mayor correcta de responder (~ 80% vs. ~ 70% en el 10 s foreperiod), pero menos respuestas prematuras (~ 1% vs . ~ 25% al 10 s foreperiod). Por lo tanto, las ratas son más lento, pero más preciso en foreperiods más cortos, y más rápido, pero menos preciso en foreperiods más largos. Las barras de error = ± SEM. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
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Discussion
La metodología descrita en el presente documento da como resultado actuaciones rPVT en ratas que se comparan favorablemente en muchos aspectos a la realización PVT típico descrito en la literatura humana. Usando las técnicas actuales, se puede formar rápidamente ratas para realizar la rPVT, y los rendimientos obtenidos con estas técnicas se caracterizan por discriminaciones claras (es decir, altos niveles de correcta que respondieron, bajos niveles tanto de responder prematuro y lapsos). Además, las distribuciones del tiempo de reacción obtenidos con el rPVT son bastante similares a los observados en los seres humanos la realización de la PVT 12 (véase la Figura 5), como son las frecuencias de ambos prematura de responder y lapsos (por ejemplo, como se muestra para los adolescentes por Beijamini et al. 27). Por último, ambos homólogos a los humanos el tiempo dedicado a la tarea y el intervalo de foreperiod variable (es decir, RSI) los efectos observados en los seres humanos también se pueden ver cuando los ratones de realizar la rPVT (ver figuras 6 7, respectivamente). Este alto grado de similitud entre las actuaciones humanas y de roedores en la tarea PVT da la rPVT una clara ventaja para su uso como una técnica de investigación preclínica, en particular para la investigación traslacional que se centra en la atención / vigilancia.
Al adoptar el rPVT para los roedores, los investigadores deben tener en cuenta varias cosas que podrían afectar a la longitud formación y la capacidad de los roedores para adquirir con éxito el rPVT, incluyendo los parámetros utilizados para establecer actuaciones básicas, tipos de refuerzos, y el sexo y las tensiones de los sujetos utilizados . Los parámetros descritos anteriormente proporcionan un método por el que las ratas pueden ser fácilmente entrenados durante un corto periodo de tiempo para adquirir la rPVT. Por ejemplo, la configuración de las ratas para empujar la llave nariz empuje tarda aproximadamente 2 - 3 min 30 conformación de sesiones, seguido por aproximadamente 2 semanas de diarios (M - F) sesiones de formación automatizados para ratas para alcanzar los criterios de adquisición. En promedio, los hombresratas Long Evans necesitan 9,0 sesiones de entrenamiento automatizados para alcanzar estos criterios, pero ocasionalmente algunas ratas toman más tiempo y son más lentos para hacerlo a través de las sesiones automatizadas. Asegurar que las ratas están logrando y manteniendo sus pesos objetivo ayudará a minimizar el número de sesiones necesarias para alcanzar los criterios. Además, la mayoría de los parámetros rPVT pueden ser modificadas para maximizar la formación, incluyendo el número total de ensayos, la duración de los foreperiods, el valor de mantenimiento limitado, la duración de tiempo de espera, y la duración ITI. Las ratas suelen mostrar un mayor porcentaje de respuestas correctas cuando comienza el entrenamiento y las foreperiods son bajos (por ejemplo, 2 - 5 seg). Una vez que los foreperiods aumentan a más de 5 s, la mayoría de las ratas mostrar una disminución en el porcentaje de ensayos correctos, y un posterior aumento en las respuestas prematuras, ya que están aprendiendo a esperar consistentemente para la clave nariz empuje a ser iluminada antes de emitir una respuesta. Como ratas progreso, existe de nuevo un aumento gradual deel porcentaje de respuestas correctas como las foreperiods acercarse 9 - 10 s. Una vez que las ratas transición a las foreperiods presentados al azar, las actuaciones están cerca de los criterios de adquisición (por ejemplo, el 65 - 80% correcto). En ocasiones, algunas ratas mostrarán un mayor porcentaje de respuestas prematuras que se pueden disminuir con el aumento de la duración de tiempo de espera, de tal manera que cuando las ratas responden temprano, la oportunidad de ganar refuerzo se retrasa.
En comparación con otras versiones de la rPVT en la literatura, el protocolo actual entrena actuaciones de comportamiento que se caracterizan por un menor número de respuestas prematuras y un mayor número de respuestas correctas. Los cambios en el protocolo actual en relación con otros estudios publicados son más probable los motivos de un mayor control de estímulo de la conducta. Nuestro protocolo de roedores entrena para responder sólo en presencia de la luz de estímulo debido a la iluminación de la luz de estímulo predice con fiabilidad la disponibilidad de refuerzo. Es decir,de responder en la nariz asoman resultados clave en el refuerzo sólo si la respuesta se hace mientras la tecla está iluminada; Por lo tanto, la luz de estímulo se convierte en un estímulo discriminativo (S D) que señala de forma fiable la disponibilidad de refuerzo, y de responder en la tecla nariz empuje está bajo un alto grado de control de estímulos. Una razón probable de esto es el uso de un intervalo de foreperiod más variable (3 - 10 s, en comparación con 3 - 7 s en otros estudios) y un intervalo de respuesta correcta más corto (1,5 s, en comparación con 2,5 - 3,0 s en otros estudios) , lo que reduce en gran medida la probabilidad de que un animal correctamente de responder en un ensayo por casualidad. Además, en otras versiones de la rPVT, roedores pueden ganar refuerzo para responder durante el 0,5 s iluminación de luz de estímulo o durante la espera limitada al 2,5 s después de la luz de estímulo ha sido extinguido. Este tipo de retención limitada que permite refuerzo en la ausencia de la hipótesis S D realmente debilita el caciass de la luz como un estímulo S D porque la luz no predice con fiabilidad la disponibilidad de refuerzo. Es decir, las ratas se refuerzan para algunas prensas que se producen durante la iluminación de la luz, debido a su corta duración, y para muchas prensas después de la luz se ha extinguido. Al examinar el comportamiento de las ratas en las versiones anteriores de rPVT, hay casi el mismo número de respuestas correctas y prematuros, lo que sugiere que la luz estímulo no está sirviendo como una S D y los sujetos están respondiendo en la tecla de manera más aleatoria. Además, el régimen de entrenamiento se detalla en 4.1 hasta 4.6 expone un animal para todos los foreperiods posibles antes de las actuaciones de referencia, que no se hizo en las versiones anteriores del rPVT. Además, los pasos 4.7 a 4.9 reintroducir gradualmente los foreperiods bajas para evitar que los sujetos de simplemente responder a las duraciones más cortas y omitiendo o responder de forma prematura en los ensayos con foreperiods más largos. En conjunto, estos protocol cambios aumentan la probabilidad de que la luz de estímulo se convertirá en un fuerte S D que controla la respuesta a través de las diferentes foreperiods, en lugar de un débil S D que los controles mínimamente de responder (por ejemplo, las respuestas de frecuencia se producen en ausencia de la S D).
Utilizando los pasos del protocolo se detallan aquí, hemos capacitado a diferentes cepas de ratas (es decir, Long Evans, Fischer 344, y Lewis) 28, tanto masculinos como femeninos ratas Long Evans, y el macho C57BL / 6J a los niveles de rendimiento similares. Aunque se utilizaron diferentes cepas de ratas para la mayoría de los otros estudios publicados anteriormente, y sus colegas Oonk 17 ratas macho Long Evans utilizado y las prestaciones de comportamiento producidos muy parecidos a los de Christie et al 15,16. Estos hallazgos indican que los parámetros de entrenamiento utilizados probablemente más importante para las respuestas prematuras bajos que la cepa de rata o el sexo empleado son. En cualquier caso, la cepa y el sexo de tél sujetos son variables importantes a considerar. Si bien es posible entrenar la mayoría de las cepas de ratas o ratones en el rPVT, los investigadores deben examinar sus progresos en el entrenamiento de los sujetos diaria y modificar los parámetros en consecuencia para lograr líneas de base de comportamiento estables. Por ejemplo, cuando la formación de ratas hembra Long Evans, el número total de ensayos disponibles debe ser reducido, ya que las ratas hembra no consumen tanto alimento como ratas macho Long Evans. Detectamos este comportamiento mediante el examen de ensayo por ensayo actuaciones las ratas hembras 'para ver que después de que ganaban, en promedio, 7 g de alimento, que ha dejado de responder debido a la saciedad (es decir, un gran número de fallos sin corregir los ensayos o prematura respuestas). El número total del ensayo se redujo desde 200 hasta 150, posteriormente disminuir la cantidad de alimentos que podrían ser obtenidos a partir de 9 g a 6,75 g. Con un número menor de prueba, las ratas Long Evans hembras mantienen los resultados medios de referencia que fueron equivalentes a ratas macho Long Evans. METROparámetros a mayoría dentro del programa rPVT se pueden alterar para maximizar el rendimiento, incluyendo el uso de un más tiempo en las ratas con una mayor proporción de respuestas prematuras. Por lo tanto, el seguimiento del rendimiento promedio diario, además de examinar presentaciones en la sesión, es fundamental para minimizar la cantidad de tiempo de entrenamiento necesario, especialmente cuando la formación de una nueva cepa o un sexo diferente que se utiliza comúnmente.
El tipo y la cantidad de reforzador utilizado es un problema adicional a considerar. En nuestro caso, los pellets estándar de comida de perro chino son un reforzador eficaz, sobre todo porque el mantenimiento de las ratas en un 85 - 90% de sus pesos de alimentación libre es fácil de hacer en el laboratorio, mantiene ratas sanas para los estudios a largo plazo, y los resultados en consonancia conductual actuaciones de sesión a sesión. Bajo este régimen de alimentación, hemos tenido ratas que realizan el rPVT en niveles consistentes durante casi un año y son capaces de realizar un seguimiento inducida experimentalmente y cambios relacionados con la edad en espectáculos.Se ha demostrado que, en otro tiempo de reacción simple procedimientos (SRT), las latencias de respuesta a menudo varían como una función inversa de la frecuencia o la magnitud de refuerzo 29,30. Por ejemplo, cuando el refuerzo se entrega de forma intermitente, o se disminuye la cantidad de el reforzador (por ejemplo, menor tamaño de los gránulos o inferior de la solución de sacarosa por ciento) latencias de respuesta pueden ser más largos. Mientras que el método actual no incluye parámetros de refuerzo alterados, estos problemas pueden ser fácilmente examinadas en el rPVT, simplemente alterando el tipo de reforzador utilizado y la forma en que el refuerzo se entrega (por ejemplo, cada prueba correcta reforzada, cada tercer ensayo correcta reforzado, etc. .).
Al igual que en otros modelos animales de la conducta humana, existen limitaciones a la rPVT. Por ejemplo, se podría argumentar que algunos patrones de comportamiento aquí presentados (por ejemplo, el tiempo de los cambios de tareas) son una función de la saciedad; sin embargo, un examinati más estrechasen el comportamiento de los roedores sugiere que demuestra la saciedad no fue un factor. Por ejemplo, la saciedad durante una sesión de comportamiento puede ocurrir, dado que las ratas pueden ganar hasta 9 g de alimento en 30 min. Como se ha descrito anteriormente, esto se experimentó con ratas hembra Long Evans y requiere hacer ajustes a la cantidad total de alimentos que se puede ganar. Al examinar los funcionamientos diarios en un ensayo por ensayo base, hay que tener cuidado para asegurar que todas las ratas están distribuyendo las respuestas (es decir, corrige, Retardantes, y falla) por igual en la sesión, por ejemplo, grandes bloques de ensayos omitidos cerca del final de la sesión, por ejemplo, indicaría la saciedad. Si el efecto del tiempo dedicado a la tarea fue el resultado de la saciedad cerca del final de la sesión, sin embargo, se podría también esperan por ciento correcto responder a disminuir y omisiones de aumentar. Sin embargo, el porcentaje correcto que respondieron se mantiene en el mismo nivel en toda la sesión de 30 min 20; y mientras decae aumentar como sessión progresa, este aumento se compone de respuestas correctas más lenta y ensayos no perdidas (o ensayos omitidos). Por lo tanto, los sujetos mantienen altos niveles de respuesta a través de toda la sesión con los parámetros y ajustes descritos anteriormente.
Una cuestión relacionada con la comida importante a considerar es que la privación del sueño se sabe que aumenta el consumo de alimentos y que las tareas reforzada por los alimentos son la hipótesis de subestimar los efectos negativos de la privación del sueño sobre el comportamiento de 31 años, dados los efectos opuestos sobre el comportamiento. Varios estudios han examinado este efecto hiperfágica de la privación del sueño, y Koban y Colleages 32 llegó a la conclusión de que el sueño hiperfagia privación inducida no se produce con los horarios de privación corta (es decir, <5 días), pero es una función de la privación del sueño a largo plazo (es decir, ,> 6 días). Si bien esta cuestión no se examinó específicamente en este manuscrito, es posible utilizar el procedimiento actual para determinar if estos efectos resistencia al impacto. En primer lugar, a corto y tendrían que ser evaluados en el rPVT para determinar si tenían efectos similares sobre el rendimiento de los horarios de la privación del sueño a largo plazo. Si las ratas privadas de sueño eran más hambre de lo normal (es decir, más hambre que el nivel de hambre asociada con la restricción de alimentos normal), sería la hipótesis de un impacto negativo en su rendimiento, pero no dar lugar a actuaciones que son mejores que sus niveles de rendimiento de línea de base. Si bien el aumento del hambre puede aumentar la velocidad a la que las ratas adquieren las tareas de aprendizaje, hambre excesiva en la versión actual de la rPVT típicamente resulta en actuaciones que carecen de control de la conducta, es decir, actuaciones que se caracterizan por un gran número de respuestas prematuras y medidas RT muy rápidos, entre ellos muchos RT iguales o inferiores a 150 ms (es decir, las respuestas al azar). Mientras que el entrenamiento ratas en la versión actual de la rPVT, hemos observado ocasionalmente ratas fa emisor de responder prematura y muy excesivamedidas st RT durante el entrenamiento; en estos casos, el aumento de la asignación total de alimentos de una rata con frecuencia se traduce en una reducción de responder prematuros y estabilizadas latencias RT.
El rPVT descrito aquí proporciona una plataforma de traslación para su uso en una variedad de paradigmas experimentales, incluyendo los efectos de las lesiones, a corto o manipulaciones farmacológicas a largo plazo, y las modificaciones genéticas. Dado que el PVT humano fue diseñado para evaluar el rendimiento después de la privación del sueño, la rPVT ofrece una plataforma sencilla para la investigación de los mecanismos biológicos subyacentes asociados con la privación del sueño, la alteración o restricción crónica del sueño. Por ejemplo, el tiempo en la tarea y la respuesta de estímulo efectos de intervalo son fácilmente medibles en esta versión de la rPVT en ratas normales, en comparación con otras versiones de 17, lo que proporciona una línea base estable para manipular experimentalmente estas medidas de rendimiento con los cambios en la duración del sueño. Dado que el sueñola privación en los seres humanos sólo afecta el tiempo de efecto de tareas y no el efecto de estímulo-respuesta intervalo (efecto foreperiod variable de aquí) 22, el rPVT se pueden utilizar para investigar los mecanismos biológicos subyacentes responsables de los efectos diferenciales de la privación del sueño sobre el rendimiento neuroconductual. El rPVT es particularmente útil para las manipulaciones experimentales a largo plazo porque las ratas mantienen actuaciones estables durante varios meses, lo que permite el establecimiento de 1) una línea de base normal rendimiento, 2) alterar experimentalmente que la línea de base, y 3) la evaluación de la línea de base una vez que la manipulación experimental ha terminado , sin la necesidad de grupos adicionales de ratas.
A pesar de las muchas similitudes entre los roedores y las actuaciones humanas en el PVT, hay diferencias que existen. Estas diferencias se derivan principalmente de la necesidad de contingencias explícitas de refuerzo con ratas a fin de conformar y mantener pe rPVT precisos y fiablesrformances, mientras que en los seres humanos el uso del control de instrucción adecuada es todo lo que se requiere con el fin de obtener buenos resultados PVT. Por ejemplo, las diferencias observadas en humanos frente a actuaciones de tiempo de reacción de rata son probablemente atribuible a tanto el uso de las contingencias de refuerzo contra el control de instrucción, así como las diferencias topográficas evidentes en la respuesta para los seres humanos y ratas (por ejemplo, dedo grifos vs. nosepokes) . Los tiempos de reacción de los seres humanos son típicamente 50% más corto, en comparación con las ratas y seres humanos son típicamente instrucciones para producir un tiempo de reacción tan rápido como sea posible. Si bien estas instrucciones también se pueden hacer explícita en estudios con animales a través de las contingencias de reforzamiento (por ejemplo, a través de las respuestas de refuerzo única que cumplen un requisito de corta latencia específica 29,33-35), el uso de tales contingencias puede alargar considerablemente el tiempo necesario para tiempo que los animales tren 34,36,37. Además, las sesiones rPVT son 30 min, pero el PVT humano sESIONES son entre 3 - 10 minutos, dependiendo de la versión de la PVT se utiliza. Esta diferencia debe tenerse en cuenta cuando se trata de replicar los parámetros de rendimiento humano en una tarea de roedores.
Así, el rPVT es una herramienta útil en la investigación de los efectos de una amplia gama de variables sobre el rendimiento de vigilancia que se compara favorablemente con el PVT humana, puede servir como una plataforma de traslación innovadora para explorar las bases de la vulnerabilidad individual a alteraciones neuroconductuales, y para el desarrollo de los profilácticos potenciales, las contramedidas, y tratamientos para trastornos neuroconductuales.
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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. |
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