Gnagare Psyko Vigilance Test (rPVT): En metod för bedömning neurobehavioral Performance i råttor och möss

Summary

En råtta version av den mänskliga Psycho Vigilance Test (PVT) beskrivs som mäter aspekter av uppmärksamhet som liknar de som mäts med den mänskliga PVT, inklusive aspekter av mänsklig vaksamhet såsom prestanda noggrannhet, motorns varvtal, för tidigt att svara och brister i uppmärksamhet.

Abstract

Den mänskliga Psycho Vigilance Test (PVT) är en allmänt använd procedur för att mäta förändringar i trötthet och ihållande uppmärksamhet. Denna artikel beskriver en gnagare version av PVT-benämns "rPVT" -som mäter liknande aspekter av uppmärksamhet (dvs prestanda noggrannhet, motorns varvtal, för tidigt att svara, och brister i uppmärksamhet). Data presenteras som visar både på kort och lång sikt nyttan av rPVT när de används med laboratorieråttor. Råttor enkelt lära sig rPVT, och lära sig att utföra den grundläggande proceduren tar mindre än två veckors utbildning. Väl förvärvat, råtta föreställningar i rPVT visar en hög grad av likhet med samma prestationsmått i den mänskliga PVT, inklusive likheter i, bortfaller i uppmärksamhet, reaktionstider, vaksamhet minskningar över sessionstiden (dvs den mänskliga "time-on uppgiften "effekter), och svaret-stimulus intervall (RSI) beskrivna effekten för människor. Sålunda på rPVT kan vara ett mycket värdefullt verktyg för att bedöma effekterna av en rad olika variabler på ihållande uppmärksamhet ganska liknar mänskliga PVT föreställningar, och därmed kan vara användbart för att utveckla nya behandlingar för neurobehavioral dysfunktioner.

Introduction

Den mänskliga psyko vaksamhet test (PVT) är en vanligt förekommande, väldokumenterade verktyg för att mäta vaksamhet och ihållande uppmärksamhet hos människor, och utvecklades ursprungligen av Dinges et al. ^1-3 för att bedöma stabiliteten i reaktionstider och uppmärksamhet (t.ex. fel i form av förtida svar och brister i uppmärksamhet), både inom sessioner som helhet och över tid inom enskilda sessioner. Under årens lopp har den mänskliga PVT ändrats och uppdaterats ^4-11 för att spåra tidsmässiga förändringar i olika aspekter uppmärksamhet, och har visat sig vara känsliga för förändringar i sömnbrist och utmattning, och påverkas av narkotikamissbruk och ålder av patienter ^{12 13.} PVT är en till synes enkel procedur i vilken ett ämne berör kortfattat en skärm när en stimulus (typiskt en LED antal display) visas slumpmässigt i tiden, vanligen efter två - 10 s. I den mänskliga versionen, är antalet displayen inkrementeras i ms och stoppas när than skärmen vidrörs, vilket indikerar patientens reaktionstid (RT). Minskningar i vaksamhet indikeras med en) saktade reaktionstider, 2) en ökning upphör (kallas "fel av försummelse" i mänsklig litteratur, och brukar definieras som RT som är> 500 ms i längd), och 3) en ökning av tidigt svara (kallas "fel provisions" eller "tjuvstarter" i den mänskliga litteratur). Andra åtgärder kan också erhållas med PVT för att pröva sådana variabler som kön och åldersskillnader; för en översyn av dessa åtgärder, se Basner och Dinges ^4. Slutligen har PVT använts i det allmänna området för riskbedömning mänsklig, och har med framgång använts i ett brett spektrum av verksamhetsområden som omfattar de militära, flyg- och järnvägsindustrin, första responders, och extrema miljöer såsom NASA: s Extreme Miljö Uppdrag Operations (NEEMO), den internationella Mars-500 Project ^14, och på den internationella Space stationen (ISS). På ISS, är PVT kallas "Reaction Självtest" och används för att ge astronauter med individualiserad trötthet relaterad återkoppling (t.ex. förändringar i RT eller brister i uppmärksamhet).

Den mänskliga PVT har använts i årtionden, som har gnagare versioner av enkel reaktionstid uppgifter (som är något liknande). Det har först på senare tid, dock, att en direkt gnagare motsvarighet till den mänskliga PVT har rapporterats i litteraturen. Christie och kollegor beskrev en version av den humana PVT för råttor, och rapporteras minskningar av vaksamhet följande sömnbrist ^15,16. Ytterligare nya studier har rapporterat versioner av rPVT ^17-19. Dessa rapporter har beskrivit förändringar i ihållande uppmärksamhet efter olika sömnbrist tekniker; dock har data från dessa studier också rapporterade höga nivåer av för tidigt som svarade (t.ex., i vissa fall, mer än 40% av det totala antalet Responses); sådana egenskaper är helt olik alla PVT föreställningar med människor. En så stor skillnad i gnagare vs mänskliga föreställningar är sannolikt på grund av skillnader i specifika parametrar som används i den mänskliga vs. gnagare versioner av PVT; till exempel, den Christie et al. Studien omfattade en slumpmässigt varierande 3-7 s foreperiod, medan en mänsklig PVT använder normalt 2-10 s foreperiod (även se Basner et al ⁵ för en 3-min version av den mänskliga PVT som använder en 1 -. 4 s foreperiod) . Användningen av relativt korta foreperiod värden kan ofta resultera i djur "timing" deras svar, och därmed kan främja, via oavsiktlig förstärkning, ökat antal prematura responser, som har rapporterats i de nuvarande gnagare rPVT studier.

Den version av rPVT beskrivs här bygger på vår tidigare publicerad artikel ^20, och ger en detaljerad beskrivning av de tekniker och förfarandena. den skiljer sigfrån tidigare publicerade versioner av rPVT i följande avseenden: 1) råttor tränade med variabla foreperiod värden av 3 - 10 s, och 2) råttor hade att reagera snabbt, eftersom endast svar inom en kort svarsfönster (även benämnd en "begränsad hold ") efter stimulans debut förstärktes (1,5 s i den aktuella studien, 3,0 s i de tidigare publicerade versioner av rPVT). Med hjälp av dessa ändringar samt korta timeout för felaktig svarande resulterat i högre nivåer av stimulans kontroll, vilket visas genom signifikanta förbättringar i noggrannhet och sänkta nivåer av förtida svara. Denna rapport beskriver också förutsägbara förändringar i prestandavariabler (t.ex. bortfaller i uppmärksamhet, RTS) att parallell de som ses hos människa vid prövningen vaksamhet dekrementerar ^21, och när man undersöker andra prestandamått, inklusive människan "tid på uppgiften" effekt och response- stimulans intervall (RSI) effekt som observeras i den mänskliga PVT

Den slutliga versionen av rPVT beskrivs här börjar genom att vrida på ett hus ljus (se figur 1). Efter en variabel intervall (foreperiod) av 3 - 10 s har förflutit, är näsan-säcken nyckel lyser i högst 1,5 s. (För att säkerställa en jämn fördelning av foreperiods löptider, är värden slumpmässigt utan ersättning från en lista med 36 möjliga värden som sträcker sig från 3 till 10 s, baserat på 200 ms steg.) Belysning av nosepoke nyckeln är signalen för ett djur till svara, och ett svar som inträffar mellan 150 till 1500 ms efter den ljus insättande är förstärkt med en 45-mg pellet. Efter en förstärkt respons, både näsan-säcken nyckel ljus och huset ljus avstängd och en 1 s inter rättegång intervall (ITI, hus släckt) följer. Näsa-petar på innan ljus debut producera en 8 s timeout (TO) från de experimentella oförutsedda som signaleras genom att släcka huset ljus. Om inga svar inträffar inom 1,5 s resPonse fönster, är både nosepoke ljus och hus ljus avstängd, och en 1 s ITI följer. Nästa planerade foreperiod värde för den efterföljande rättegången inleds efter antingen 1 s ITI eller 8 s för att, beroende på vilket som inträffade under den tidigare rättegången. Sessioner genomförs dagligen (5 dagar / vecka), normalt bestå av cirka 200 försök, och avslutas efter 30 minuter. Detta resulterar med varje prövning har en varaktighet av ca 7,5 s, i genomsnitt.

Forma stabil baslinje prestanda på rPVT åstadkommes genom 1) initialt anpassa en råtta att ta mat pellets ur livsmedelsfacket i kammaren, 2) hand forma en råtta att svara på en näsa säcken nyckel genom att förstärka successiva approximationer till den slutliga näsa peta svar och 3) genomför dagliga sessioner där parametrarna för rPVT förfarandet (dvs foreperiod, ITI, till och nyckelbelysnings gånger) gradvis justeras över en session, beroende på hur väl varje råtta presterar under varje session (beskrivs i detalj nedan).

Protocol

Försöksdjurs vård var enligt Public Health Service (PHS) politik om human vård och användning av försöksdjur. Alla förfaranden utfördes i strikt överensstämmelse med rekommendationerna i Guide för skötsel och användning av försöksdjur i National Institutes of Health. Institutional Animal Care och användning kommittén av Johns Hopkins University godkänt protokoll och alla förfaranden. Johns Hopkins har även godkännande av deras program av Föreningen för bedömning och ackreditering av Laboratory Animal Care (AAALAC).

1. Djur

1. Använd vuxna manliga Long Evans-råttor (ca 10 - 12 veckor gamla vid starten av beteendeträning), även om andra stammar är lämpliga, inklusive inavlade råttor.
2. Vid ankomsten i kolonin, hus råttor enstaka i godkänd placering i bur och rum, på grund av mat begränsning behov som beskrivs nedan. Acklimatisera djur till bostadssituationen samt hantering för flera days före start av mat begränsning förfarandet (ca 7 dagar).
3. Tillhandahålla råttfoder ad libitum i 1 - 2 veckor för att tillåta råttorna att uppnå en "fri-matning" vikt. En gång vid denna vikt, begränsa åtkomsten mat för att minska råttornas vikter, under 1 - 2 veckor, till 85 - 90% av den fria-utfodring vikt. Behåll djur på 85-90% av sina fri-utfodring vikter under beteendeträning och testning. Börja med 15-18 g mat per dag och justera detta belopp baserat på huruvida en kurs behåller sin målvikt.
   OBS: Mat begränsning kräver normalt godkännande av en institutionella ACUC eller andra tillsynsorgan före start begränsningen.
4. Väg djur dagligen och registrera vikten på vikt ark. Se till vägning sker vid samma tid och på samma skala varje dag före starten av någon beteendeträning eller utfodring.
   OBS: Endast börja förträning (nedan) när djuren haruppnått sina mål vikter. Denna praxis möjliggör omedelbara korrigeringar av livsmedels belopp för djur som är antingen under eller över deras mål vikter. Det tillhandahåller också en metod för att bestämma om råttor upprätthållande vikter på 24-timmars intervall. Undvik också väger råttor vid olika tider på dagen, Det kommer att resultera i dramatiska skillnader i vikt, felaktiga matning och dåliga beteende föreställningar.
5. Tillhandahålla färskvatten vid alla tidpunkter i buren genom användning av glas- eller plastflaskor med gummipropp toppar och sipper rören.
6. När sessioner inte genomförs (t.ex. helger, semester), mata råttorna deras normala tilldelning av råttfoder att behålla vikten stabilitet. Väg råttor för att avgöra om det behövs mer mat för att behålla vikten under dessa tider.

2. Utrustning och programvara

1. Använda vanliga modulära operant kammare utrustade med en näsa säcken nyckel, ett hus ljus och en pellet dispenser (dvs feeder).
2. Placera modulära näsan peta knappen på vardera sidan av den centralt belägna pellets dispenser; att se till att denna placering förblir konsekvent i andra operanta kammare och över studierna. Här, är näsan poke-tangenten på den vänstra sidan av pelleten dispenser.
3. Placera den modulära huset ljus högt på den bakre väggen av kammaren för att inte störa andra beteenden.
4. Använd råtta mat pellets (t.ex. Noyes 45 mg pelletar eller liknande) för förstärkning. Matar modellen bestämmer mat pellets storlek, men de flesta råtta matare använder 45-mg mat pellets (mus matare använder vanligtvis 20-mg mat pellets). Använd standard chow pellets, men andra pellets kan köpas (t.ex. sackaros) för olika experimentella manipulationer.
5. Kontroll stimulans presentationer, näsa peta begränsningsinsatser förstärkning leverans och datainsamling via ett gränssnitt som är ansluten till en dator. Kontakta författarna för specifik information om beteende program skrivna medett programmeringsspråk speciellt avsedd för beteendetestning (se tabell av Material och reagenser).
   OBS: Det är viktigt att registrera oberoende och beroende variabler på en trial-by-försök, inklusive djurens svarstyper (t.ex. korrekta svar, för tidigt svar, misses), svars latens och antal försök som presenteras. Vid användning av olika stammar, kön eller arter, kan dessa variabler lätt ändras för att maximera utbildning i nästan alla typer av gnagare.

3. förträning

1. Tilldela varje djur en operant kammare där det kommer att testas varje dag, och vid ungefär samma tid på dagen, under hela experimentet.
2. Väg råtta och placera den i dess specifika operant kammare med mat pellets i pelletsbehållaren. Placera 10 - 20 mat pellets i behållaren för råttan att äta.
3. För förträning, ange följande parametrar till låga, fasta värden:foreperiod värde = 2 s, timeout värde = 2 s, begränsad håll = 10 s.
4. Starta datorprogram för att styra presentation av huset ljus, nosepoke knappbelysning och automatisk mat pellets leverans.
   OBS: Det är bäst att ha beteende program inställd på en nivå som gör det möjligt för frekventa förstärkningar för de flesta av svaren som produceras av djuret, så att näsan poke -knappen lyser under en relativt lång tidsperiod (t.ex. 10 sekunder) . Detta ökar sannolikheten för att råttan ska peta nyckeln medan det är upplyst, vilket resulterar i leverans av ett livsmedel förstärkare av datorprogrammet.
5. När råttan avslutar livsmedel pellets börjar formningsprocessen genom att förstärka råttan när den närmar sig maten kärlet eller näsan säcken nyckeln. Här, forma varje råtta, vilket innebär att en försöks klockor råttans beteende (genom att lämna ljuddämpande skåp dörrar öppna) och levererar pellets från mataren manuelltså snabbt som möjligt efter det att rått avger det önskade beteendet. Leverera pellets från en knapp på mataren själv, genom en handhållen omkopplare som är kopplad till mataren, eller genom datorprogram används för att styra de beteende eventualiteter genom att klicka på lämplig utgång på gränssnittet.
6. Med användning av metoden att forma genom successiva approximationer ger ett livsmedel förstärkare för beteendeförändringar som är på varandra följande approximationer till den slutliga önskade beteendet ^23. Till exempel, när råttan tillförlitligt hämta mat pellets från livsmedelsbehållaren, börja förstärka enda rörelse mot eller runt näsan poke nyckel, och inte längre förstärka strategier för livsmedelsbehållaren. Här, för att forma råttor flytta till vänster efter att hämta ett livsmedel pellets, eftersom näsan poke nyckeln ligger till vänster om livsmedelsbehållare i operant kammare.
   OBS: Även om försöksledaren levererar mat förstärkare under början av pretraining, är datorprogrammet fortfarande igång och styra huset ljus, nosepoke knappen och mataren. Om en råtta petar nyckeln, kommer datorprogrammet förstärka den automatiskt. Försöksförstärkt beteenden är endast de som leder råttan att peta den upplysta tangenten, såsom sniffning nyckeln eller runt det, flyttar huvudet nära nyckeln eller mot den, osv.
7. Bestäm mängden mat tjänat under förträning session genom att räkna antalet pellets levereras manuellt plus eventuella pellets levereras automatiskt av datorprogram (dvs. pellets levereras eftersom råttan petade den upplysta tangenten). Multiplicera detta tal med 0,045 g för att bestämma den totala mat tjänat (t.ex. 30 pellets x 0,045 g = 1,35 g).
8. Ta råtta och placera den tillbaka i hemmaburen. Subtrahera, för hand, mängden mat tjänade (se 3.7) i beteende session från råttans dagliga föda tilldelning. Mata återstoden av livsmedel tilldelning till råttan efterbeteende träningspass. Mata på minst 30 minuter efter det att beteende session för att undvika buren mat förstärkning omedelbart efter icke-produktiva sessioner.
9. Rengör operant kammaren dagligen med en mild desinfektionsmedel (t.ex. tvål och vatten). Använd 70% EtOH sparsamt, eftersom det kan skada operant kamrarna. Kontrollera näsan poke nyckeln dagligen för att upprätthålla väl fungerande skick och ren med desinfektionsmedel när det behövs, eftersom en nyckel som sticker eller låses på plats kommer att störa ett djurs prestanda om inte repareras snabbt.
10. Forma varje råtta på detta sätt tills råttan avger 40 - 50 korrekta datorförstärkta (ej manuellt eller försöksledaren förstärkt) svar på den upplysta tangenten hämtar varje livsmedel pellet, och återvänder till och petar näsan poke nyckeln utan ytterligare formning. Vanligtvis råttor kräver ca 2-3 30 min sessioner för att nå dessa kriterier (se figur 2).
    NOTERA:behövs ej manuell leverans av mat pellets efter det att rått tillförlitligt peta nyckeln och mottagande livsmedelsförstärkning som levereras av datorprogrammet.

4. rPVT Training

1. När formad startar råtta vid en fast, relativt kort foreperiod intervall och värdera (t.ex. 2 s) på nästa 30-min session tills råttan avslutar 8 av 10 korrekta rättegångar. För vart och ett av dessa försök under träning, belysa näsan säcken nyckeln för en tidsperiod som är tillräckligt lång för en råtta att lämna ett svar. Här, håll knappen lyser för 9 sekunder; detta svar fönster kallas också den begränsade hold (LH).
2. Använd en relativt kort tid (TO, t.ex. 2) som ett straff för tidigt födda svar eller svara före belysningen av näsan poke nyckeln. Under TILL råttor har ingen möjlighet att tjäna mat. Här, TO och foreperiod värde är samma varaktighet under dessa utbildningar och förändring i samma takt.
(dvs., till 2,1), medan förkorta LH med 0,1 s (dvs., till 8,9). Det är bäst att använda ett datorprogram som automatiskt kan göra dessa justeringar under en session.
OBS: När du tränar möss på rPVT en längre ITI är anställd sedan möss kräver mer tid att konsumera mat pellets. Här använder en 30 s ITI för träning och testning manliga C57BL / 6J. Dessutom, eftersom en mus kan väga ~ 20 g kommer det förbrukar betydligt färre pellets under en session. Därför förkorta en typisk session genom att den ände när högst 50 pellets intjänas; Kriteriet för att öka foreperiod och TO också ändras för att vara 4 av 5 korrekta försök innan öka foreperiod och TO med 0,1 s.
3. När väl 30 min sessionen är över, spela in den slutliga foreperiod råttan nådde under träningspasset (t.ex., 4.2 s), antingen i såsompreadsheet eller för hand på ett datablad, och mängden mat tjänat, som beräknas genom att multiplicera antalet korrekta rättegångar gånger 0,045 g (t.ex. 100 korrekta försök x 0,045 g = 4,5 g). Subtrahera denna fodermängd från råttans dagliga tilldelning och mata råtta återstående mat i hemmaburen.
   OBS: Den dagliga datafiler spela den slutliga foreperiod nås av varje råtta. Beräkningen att bestämma mängden mat tjänat i sessionen kan göras automatiskt av datorprogrammet eller för hand med hjälp av ekvationen ovan. Mat tjänade subtraheras för hand från varje råtta är den dagliga maten tilldelning.
4. På den följande dagen, startar 30 min träningspass med en foreperiod som är 300 ms lägre än värdet hos råtta slutade på i föregående session. Till exempel, om råttan slutade på 4,2 s, börjar denna session på 3,9 s. Fortsätt att öka foreperiod med 0,1 s som råttan avslutar 8 av 10 korrekta rättegångar vid varje foreperiod, until råttor nå en foreperiod 10 s. På detta sätt kommer råttor uppleva alla möjliga foreperiods.
   OBS: När råttor nå en foreperiod av 9,7 - 10 s, TO kvar på 8 s och LH är 1,5 s.
5. Vid slutet av varje session, kontrollera råttans dagliga prestanda under denna tid genom att undersöka andelen korrekta rättegångar, prematura prövningar och missar. Råttor upprätthålla vanligen i genomsnitt 40-90% korrekta svar under dessa träningspass, med den genomsnittliga procent korrekt ökar stadigt över utbildning. Här, exportera dagliga uppgifter för varje råtta till ett kalkylblad som beräknar dessa procentsatser för att spåra daglig session prestanda.
6. När råttan når en foreperiod av 10 s, starta nästa efterföljande 30 min session med foreperiods presenteras vid slumpmässiga intervall, med början med foreperiods mellan 7 - 10 s. Säkerställa att TO och LH kvar på 8 och 1,5 s, respektive. Här, datorprogrammet styr behavioral oförutsedda växlar automatiskt från presentera stigande foreperiods till rörliga foreperiods en gång varje råtta når 8 av 10 kriterium vid 10 s foreperiod.
7. När råttan behåller minst 70% rätt med slumpmässigt presenteras foreperiods mellan 7-10 sekunder, ändra programmet för att presentera foreperiods med slumpvisa intervall, med början med foreperiods mellan 5 - 10 s. Undersöka varje råtta dagliga prestanda under denna tid, eftersom denna förändring sker ofta inom en session.
8. Efter råttan behåller 70% korrekt, ändra programmet igen för att presentera ett komplett utbud av foreperiods (3 - 10 s) med slumpvisa intervall under 30 min session. På ett sätt liknande till 4,8, undersöka varje råttas dagliga utveckling under denna tid, eftersom denna förändring inträffar ofta inom en session.
   OBS! Datorprogram styr beteendeoförutsedda automatiskt gör dessa förändringar utifrån varje råtta prestanda (t.ex. 4,7-4,9).Det är viktigt att bara göra ändringen i 4,9 när en råtta framgång är hög (> 70% korrekt), eftersom råttor anta ofta strategin att svara slumpmässigt i tiden, i stället för att på rätt sätt väntar och sköter stimulus. Om en råtta framgång råtta är låg, upprepa 4,7-4,9.
9. För förvärvet Kriterier definierar de grundläggande föreställningar som stabilt när den 4 av 5 dagliga sessioner inom en vecka, är råttornas andelen korrekta svar 75% eller mer under en session och andelen förtida svar är mindre än 30%.

5. Data Analysis för grundläggande motåtgärder

1. För att bedöma beteende föreställningar under förvärv, använd upprepade-åtgärder ANOVA, med upprepad faktor av sessionen, tid på uppgiften värde, eller Foreperiod värde för varje prestationsmått som beskrivs nedan.
   OBS: Här studierna använda både inom- och mellan-ämnen mönster, där vi jämför alla djuren till deras own baslinjer efter en experimentell tillstånd och jämföra försöksdjur med kontrolldjur efter samma manipulation. När stabila beteende baslinjer uppnås, kommer användning av inom-ämnen mönster begränsa antalet råttor som behövs.
2. Definiera prematura svar som svar före starten av tangentljus eller inom de första 150 ms av tangentljus vara på.
3. Definiera korrekta svar som svar görs efter nyckeln tänds, med en minimal fördröjning större än 150 ms och en maximal latens av svarsfönsterlängden; här, 1500 ms.
4. Definiera missar (eller underlåtenhet) som försök där ämnet misslyckas med att lämna ett svar.
5. Definiera svar latenser som förfluten tid (i ms) från ljus debut depression i näsan peta nyckeln; även kallad reaktionstiden (RT).
6. Definiera totala prövningar som antalet för tidigt födda svar plus korrekta svar plus missar.
   OBS: I mänskliga PVT föreställningar, prematura ressvarande och bortfaller i uppmärksamhet kan vara ganska ovanligt, och utredare rapporterar oftast endast de faktiska råa frekvenserna för dessa åtgärder. Detta är emellertid inte fallet i föreställningar med råttor. För att möjliggöra jämförelser mellan olika versioner av rPVT i litteraturen, är råttornas prestandamått som presenteras här som en procentandel av den totala prövningar. Användning av ett datorprogram som kan spela in och märka varje av dessa poster på en trial-by-försök för efterföljande analys är att föredra, eftersom råttor kommer att slutföra mer än 200 försök per 30 min session och kommer ofta uppfyller kriterierna för att flytta till ett annat steg i träningsproceduren inom en session.

6. Ytterligare Beräknade mäter prestanda

1. För en 30 min beteende session definiera upphör som korrekta svar där RT var mer än dubbelt så den genomsnittliga reaktionstiden för varje råtta session (gjort efter en session); även omfatta missade försök i beräkningen förfaller.
   NEJTE: I den mänskliga PVT är bortfaller vanligtvis definieras som reaktionstider (RT)> 500 ms ^4. För gnagare, är det bäst att utföra post-hoc-jämförelser för varje råttas medelvärdet RT - förvärvat från trial-by-trial analys som beskrivs ovan - i stället för att jämföra dem med ett tröskelvärde, på grund av variabiliteten i RTs från enskilda råttor. Denna metod liknar bortfaller i andra publicerade versioner av rPVT ^15,16. Här och i andra publicerade versioner, bortfaller även inkluderar missade försök (förfaller = svar med RT> två gånger medelvärdet RT för en session, plus missar) eftersom missade prövningar i människa PVT redovisas som bortfaller, liksom.
2. Fastställa den uppskattade falsklarm genom att beräkna den procentuella andelen av prematura svar som inträffar under själva 3-10 s intervall när en stimulus kunde ha dykt upp.
   OBS: Denna åtgärd använder en delmängd av för tidigt födda svar som inträffar under en tid då den stimulans kan inträffa,dvs. prematura reaktioner som uppträder inom de 3 - 10 s foreperiod fönster. Denna åtgärd ingår inte för tidigt svar före 3 beror på att den stimulans ljuset aldrig skulle belysas under den tiden. Här är denna delmängd av för tidigt födda svar sorteras automatiskt från alla för tidiga svar i ett kalkyl datorprogram.

Representative Results

Baseline Rat rPVT uppträdanden

Med de parametrar som beskrivs här, 86,7% av de 122 hanråttor nått slut rPVT parametrar inom i genomsnitt 9,0 (SD = 10,13; n = 122) dator automatiserad utbildningar (som beskrivs i 4,1-4,9 rPVT utbildning, i vår erfarenhet, endast ca 2% av råttor inte kommer att förvärva rPVT). Enligt den nuvarande metoden, råttor i genomsnitt 73,4% rätt svar, bortfaller 18,6% i uppmärksamhet, och 10,6% för tidigt att svara under sin första plenum under standardprestandaparametrar av rPVT; betyder reaktionstider i genomsnitt 527 ms (se figur 3). Vid ^{4: e} plenum, korrekt svarande stabiliserats och visade inga signifikanta förändringar i efterhand. Data från vår publicerade artikel ²⁰ anges att om djur når en högre än genomsnittet d 'indexvärde under den första normala sessionen, thej också uppnå kriterierna baslinjen prestanda snabbare (genomsnittlig # sessioner för att nå grundläggande kriterier = 8,7 vs. 10,0, som bestäms av medelvärdet split t-testanalyser, p = 0,009). Således, efter 4 sessioner på de slutliga parametrar (se 4.9), råttor prestationer ökat kraftigt till över 75% korrekt svar kriterium och låg kvar på denna nivå under 80 på varandra följande sessioner (cirka 16 veckor, se Figur 3). En liknande trend observerades också för d 'värden. Således, förträning och rPVT Training kräver ungefär 12 dagar, med cirka 4 extra sessioner för att uppnå stabil baslinje föreställningar att upprätthålla förvärvskriterier> 75% korrekt svar och <30% för tidigt att svara (dvs. falsklarm svara).

Frekvensfördelning för reaktionstider för manliga och kvinnliga råttor är lätt att skaffa från rPVT data (Figure 5). Vi förvärvade dessa distributioner från n = 92 manliga och n = 5 honråttor och jämfört dem med reaktionstidsfördelningar för vuxna män och kvinnor som utför PVT. Frekvensfördelning för råttor visar den förväntade kraftiga ökningen i reaktionstider vid lägre värden med en längre åt höger svans på de högre värdena.

Tid på uppgiften och vaksamhet Minska

Uttrycket "vaksamhet" har definierats som förmågan hos en patient att bibehålla dess fokus för uppmärksamhet och för att vara uppmärksamma på stimuli under långa tidsperioder ^24; minskningar i vaksamhet typiskt observeras allteftersom tiden förflyter i utförandet av en uppmärksamhetsrelaterade uppgift. I den mänskliga PVT är minskningar i vaksamhet utvärderas via förändringar i medelhastigheten (dvs 1 / RT) över tiden utför uppgiften (t.ex. över konsekutiva tidsintervall inom varje PVT session). enliknande åtgärd kan förvärvas från rPVT uppgifter där svarshastighet (dvs 1 / RT) examineras som en funktion av tiden på uppgiften intervallet genom att dividera 30 min rPVT session i 5 fack i sex minuter: 1) 0-6 minut, 2) 6,1-12 minuter, 3) 12,1-18 min, 4) 18,1-24 min, och 24,1-30 min och plotta data som en funktion av varje tidsficka (figur 6). Som framgår av den mänskliga PVT minskar råttornas svarshastighet över tiden på uppgiften, vilket indikerar en vaksamhet dekrement eller en minskning i prestanda som den tid som utför uppgiften ökar (Figur 4). Alla rPVT prestandamåttet (t.ex. procentuella förändringar i rätt svarar för tidigt att svara, eller upphör) kan undersökas som en funktion av tiden på uppgiften ^20.

Variabel Foreperiod Effekt

För att bedöma förändringar i prestanda som en funktion av den enskilda variabel foreperiod löptider, varje prestationsmått (t.ex. noggrannhet, bortfaller, RTS) är i genomsnitt för varje foreperiod; alltså andelen upphör för en 4 s foreperiod skulle bestå av det genomsnittliga antalet bortfaller registreras efter alla foreperiod värden mellan 3 - 4 s; På samma sätt skulle lapse data för en 5 s foreperiod bestå av medelvärdet av antalet lapses inspelade följande alla foreperiod värden mellan 4,1 - 5 s, och så vidare. Detta denna typ av analysresultat i 7 foreperiod fack (se nedan och figur 7), med ca 30 försök inträffar per bin i en normal session 200 försök. I den mänskliga PVT, t ex vid korta foreperiods (eller korta svarsstimulans intervall kallas RSI är i människans litteratur), RT är längre och bortfaller är färre, medan längre intervall RT är kortare och tjuvstarter är mer frekventa ^22. Dessa effekter tycks vara oberoende av en patients tid på uppgiften prestanda och ge en annan metod för investigating individuella PVT prestanda. En upprepad-åtgärder ANOVA visade en signifikant inom-ämnen huvudeffekt av Foreperiod för procent korrekt svar [F (6600) = 33,876, p <0,05], median RT [F (6600) = 57,667, p <0,05], för tidigt att svara (eller falsklarm) [F (6600) = 139,776, p <0,05] och bortfaller [F (6600) = 9,814, p = 0,002]. Procent korrekta svar var lägst vid 10 s foreperiod värde jämfört med alla andra foreperiods (alla p s <0,05). Median RT var längst vid 4 s foreperiod värde (samtliga p s <0,05) tidig svarande var lägst på 4 s foreperiod värde och högst vid 10 s foreperiod värde (samtliga p s <0,05), medan bortfaller var störst vid 4 s värde och lägst vid 10 s foreperiod värde (samtliga p s <0,05). Figur 6 illustrerar dessa skillnader för råttor som utför rPVT, så att prestanda till lägre foreperiod värdena är långsammare och innehåller en större andel av bortfaller, men som de foreperiod ökar, rätt svar minskar medan RTS är snabbare och andelen prematura svar ökar. Dessa data visar en hastighet noggrannhet avvägning som subjekt måste vänta längre för belysning av stimulans ljus.

Figur 1. Diagram över rPVT ordningen. De grundläggande motåtgärder i rPVT indikeras med boxar och pilar med heldragna linjer, och beskrivs i texten under "Grundläggande åtgärder". Falsklarm är för tidigt svar som inträffar inom den grå skuggade området. Bortfaller är korrekta försök med längre än genomsnittet respons latenser plus missar. Se "Ytterligare Beräknade åtgärder" för mer i detalj; se även Davis et al. ²⁰ för en detaljerad tabell över dessa prestandamått. Denna siffra ursprungligen dök upp i Davis et al. ^20.ttp: //ecsource.jove.com/files/ftp_upload/54629/54629fig1large.jpg "target =" _ blank "> Klicka här för att se en större version av denna siffra.

Figur 2. Diagram över rPVT förträning och träningssteg. Den förträning förfarande formar näsan poke svaret genom försöksledaren levererade förstärkning som växlar till datorn levererade armering gång råttorna peta tillförlitligt näsan poke nyckel. Råttor gå igenom de rPVT träningssteg utifrån sina egna individuella prestationer i varje session. Hela processen från förträning till det slutliga träningsstadiet kräver ungefär 12 dagar. Väl framme vid steg 4,9, stabil baslinje föreställningar kräver ca ytterligare 4 sessioner för att upprätthålla procent korrekt svarar över 75% (se baslinje rPVT Föreställningar); totalt antal dagar / sessioner som behövs för att uppnå prestationskraven är ungefärligly 16 sessioner. RFT = förstärkning. FP = foreperiods. Klicka här för att se en större version av denna siffra.

Figur 3. Utgångs rPVT Föreställningar i Male Long Evans råttor. Här visas procentandelen av korrekt svarar, bortfaller i uppmärksamhet, och för tidigt att svara över varandra sessioner för n = 122 råttor. Data för missar visas för jämförelseändamål med tidens mått; mer än hälften av de brister i uppmärksamhet faktiskt missade försök, och de återstående missade försök förstärktes (dvs "rätt") försök men också försök under vilka ett ämne reaktionstid var två gånger (eller större än) råttans medelvärdet RT för denna särskilda session (dvs., som definieras som ett förlopp i uppmärksamhet). Data points visas för Session # 1 indikerar föreställningar under det första hela sessionen för varje råtta som utför i den slutliga prestandaparametrar. Baserat på de ungefärliga 200 korrekta försök per session, intervall av genomsnittliga absoluta värdena för de olika åtgärder som avbildas här över 80 sessioner är följande: procent korrekt svar: 144 - 166 försök; procent förfaller: 26 - 40 prövningar; procent för tidigt att svara: 14 - 20 försök; procent missar: 12 - 20. Felstaplar = ± SEM. Klicka här för att se en större version av denna siffra.

Figur 4. Mean rPVT mäter prestanda för manliga och kvinnliga Long Evans råttor och C57BL / 6J möss. Procentsatser av korrekt svarar, falsklarm, och förfaller, i snitt d 'prime, och median Reacti på tider för hanråttor (n = 122), honråttor (n = 5), och möss (n = 4) utför rPVT i dagliga sessioner (M - F). Efter förträning och rPVT träningsmoment, gnagare utför rPVT till liknande nivåer. De flesta åtgärder är liknande, förutom att reaktionstiderna för möss är långsammare än för både manliga och kvinnliga råttor. Klicka här för att se en större version av denna siffra.

Figur 5. Svars Latency fördel för Råttor Utföra rPVT liknar Humans Performing PVT. Här visas de latency fördel observerats för män och kvinnor som utför den mänskliga PVT (ritas från Blatter et al. ^25), tillsammans med latens distributioner för manliga och kvinnliga råttor som utför rPVT. filer / ftp_upload / 54629 / 54629fig5large.jpg "target =" _ blank "> Klicka här för att se en större version av denna siffra.

Figur 6. råttornas tid på uppgiften Kurva för hastighet (1 / RT) liknar Hastighet för människor Utföra 10 min version av PVT. Vänster: En genomsnittlig tid på uppgiften funktion för mänskliga prestationer i en 7-min PVT session ritas från Rayman och Van Someren ^26. Höger: En genomsnittlig tid på uppgiften funktion för råttor (n = 122) som utför i 30-min rPVT sessioner. På ett sätt liknande den för humant prestanda, det finns minimala förändringar i hastighet över en session hos friska människor och normala råttor. Den här gången på uppgiften funktionen ger en baslinje som kan manipuleras av sömn, osv. Felstaplar på båda grafer ± SEM.tp_upload / 54629 / 54629fig6large.jpg "target =" _ blank "> Klicka här för att se en större version av denna siffra.

Figur 7. En variabel Foreperiod effekter återfinns i rPVT Behavioral Föreställningar. Genomsnittliga vecko föreställningar av råttor (n = 122) för procent korrekta svarar, median reaktionstider, för tidigt att svara och brister i uppmärksamhet. Data visas som en funktion av den variabla foreperiod varaktighet, dvs den "väntetid" krävs före stimulus ljus som kommer på. Råttor är långsammare, men mer exakt vid kortare foreperiods, medan de är snabbare, men släpper ut mer prematura svaren och är mindre exakt på längre foreperiods. Till exempel, att jämföra prestationer på 4 s foreperiod dem vid 10 s foreperiod, råttor har längre median RT vid 4 s foreperiod (~ 550 ms jämfört med ~ 400 ms vid 10 s foreperiod), flera upphör (~ 30% jämfört med -10% vid 10 s foreperiod), och större korrekt svara (~ 80% jämfört med ~ 70% vid 10 s foreperiod), men färre förtida svar (~ 1% vs . ~ 25% vid 10 s foreperiod). Således, råttor är långsammare, men mer exakt på kortare foreperiods och snabbare, men mindre exakt på längre foreperiods. Felstaplar = ± SEM. Klicka här för att se en större version av denna siffra.

Discussion

Den metod som beskrivs häri resulterar i rPVT föreställningar hos råttor som jämför positivt i många aspekter att den typiska PVT prestanda redovisas i den mänskliga litteraturen. Genom att använda föreliggande tekniker, kan ett snabbt utbilda råttor att utföra rPVT, och produktens prestanda som erhålls med dessa tekniker kännetecknas av tydliga diskriminering (dvs. höga halter av korrekt svarar, låga nivåer av både tidig svara och bortfaller). Vidare reaktionstid fördel erhållits med rPVT är ganska lika de som ses hos människa utför PVT ¹² (se figur 5), som är frekvenserna hos både tidigt att svara och bortfaller (t.ex. som visas för ungdomar efter Beijamini et al. ^27). Slutligen motsvarigheter till både de humana tid på uppgift och variabel foreperiod intervallet (dvs RSI) kan effekter som observerats hos människor också ses när gnagare utför rPVT (se figurerna 6 7, respektive). Denna höga grad av likhet mellan människa och gnagare föreställningar på PVT uppgiften ger rPVT en klar fördel för användning som en pre-klinisk forskning teknik, särskilt för translationell forskning som fokuserar på uppmärksamhet / vaksamhet.

Vid antagandet av rPVT för gnagare, utredare behöver tänka på flera saker som kan påverka utbildning längd och förmåga gnagare att framgångsrikt förvärva rPVT, inklusive de parametrar som används för att införa grundläggande föreställningar, olika typer av förstärkare, och kön och stammar av ämnen som används . De parametrar som beskrivs ovan tillhandahåller en metod genom vilken råttorna lätt kan utbildas under en kort tid för att förvärva rPVT. Till exempel, för att forma råttor peta näsan säcken nyckel tar cirka 2-3 30 min forma sessioner, följt av cirka två veckors daglig (M - F) automatiserade utbildningar för råttor för att uppnå kriterierna förvärvs. I genomsnitt, haneLong Evans råttor behöver 9,0 automatiserade utbildningar för att uppnå dessa kriterier, men ibland vissa råttor tar längre tid och är långsammare att göra det genom de automatiserade sessioner. Att se till att råttor uppnå och bibehålla sina målvikter kommer att bidra till att minimera antalet sessioner som krävs för att nå de kriterier. Vidare kan de flesta rPVT parametrar ändras för att maximera utbildning, däribland det totala antalet försök, den tid som foreperiods den begränsade hold värde, hur lång paus, och ITI varaktighet. Råttor uppvisar normalt högre halter av korrekta svar när utbildning börjar och foreperiods är låg (t.ex. 2-5 sek). När väl foreperiods stiger till över 5 s, kommer de flesta råttor visar en minskning i den procentuella andelen korrekta försök, och en efterföljande ökning av prematura responser, eftersom de lär sig att konsekvent vänta på näsan poke nyckeln som skall belysas innan avger ett svar. Såsom råttor framsteg, finns det återigen en gradvis ökning avandelen korrekta svar som foreperiods närmar 9 - 10 s. När råttor övergången till de slumpmässigt presenterade foreperiods, föreställningar är nära förvärvs kriterier (t.ex. 65-80% korrekt). Ibland kommer vissa råttor visar en större andel av för tidigt födda svar som kan minskas genom att öka timeout varaktighet, så att när råttor reagerar tidigt, är möjligheten att tjäna förstärkning försenad.

Jämfört med andra versioner av rPVT i litteraturen, utbildar det nuvarande protokollet beteende föreställningar som kännetecknas av färre förtida svar och ett större antal korrekta svar. Förändringarna i det nuvarande protokollet i förhållande till andra publicerade studier är troligtvis anledningen till ökad stimulans kontroll av beteende. Våra protokoll utbildar gnagare att endast reagera i närvaro av stimulans ljus eftersom belysning av stimulans ljus förutspår tillförlitligt tillgängligheten av förstärkning. Det är,svara på näsan peta viktigaste resultaten i förstärkning endast om svaret görs medan nyckeln är upplyst; Således blir den stimulans ljus särskild stimulans (S ^D) som på ett tillförlitligt signalerar tillgänglighet av armering, och reagera på näsan poke nyckel är under en hög grad av stimulus kontroll. En trolig orsak till detta är att använda en längre variabel foreperiod intervall (3 - 10 s, jämfört med 3 - 7 si andra studier) och en kortare korrekt svar intervall (1,5 s, jämfört med 2,5 - 3,0 s i andra studier) , vilket kraftigt sänker sannolikheten för ett djur på rätt sätt svara på försök av en slump. Dessutom, i andra publicerade versioner av rPVT kan gnagare tjäna förstärkning för att svara under 0,5 s stimulans ljus belysning eller under 2,5 s begränsade grepp efter stimulans ljus har släckts. Denna typ av begränsat grepp som tillåter förstärkning i frånvaro av den hypotes S ^D faktiskt försvagar effectiveness av stimulans ljus som en S ^D eftersom ljuset inte tillförlitligt förutsäga tillgången på förstärkning. Det är, råttor är förstärkta för vissa pressar som inträffar under ljusets belysning, med tanke på dess korta varaktighet, och för många pressar efter ljuset har släckts. Vid prövningen beteendet hos råttor i tidigare versioner av rPVT finns nästan lika många korrekta och för tidigt födda svar, vilket tyder på att stimulans ljuset inte fungerar som en S ^D och ämnen svarar på nyckeln i mer slumpmässigt sätt. Dessutom träningsprogram som beskrivs i 4,1-4,6 exponerar ett djur till alla tänkbara foreperiods före baslinjen föreställningar, som inte gjordes i de tidigare versionerna av rPVT. Vidare steg 4,7-4,9 gradvis återinföra de lägre foreperiods att förhindra individer från att helt enkelt svara på kortare löptider och utelämna eller svara i förtid på försök med längre foreperiods. Tillsammans utgör dessa protocol förändringar ökar sannolikheten för att stimulans ljuset kommer att bli en stark S ^D som styr svarar över olika foreperiods, i stället för en svag S ^D som minimalt kontroller svara (t.ex. svar förekommer ofta i frånvaro av S ^D).

Använda protokollsteg som beskrivs här, har vi utbildat olika stammar av råttor (dvs Long Evans, Fischer 344, och Lewis) ^28, både manliga och kvinnliga Long Evans råttor och manliga C57BL / 6J-möss till liknande prestanda. Medan olika råttstammar användes för de flesta av de andra tidigare publicerade studier, Oonk och kollegor ¹⁷ Long Evans hanråttor och producerade beteende uppträdanden likadana som Christie och kollegor ^15,16. Dessa fynd tyder på att träningsparametrar som används är sannolikt viktigare för lägre förtida svar än råttstammen eller kön användes. Oavsett, stammen och kön than ämnen är viktiga variabler att beakta. Även om det är möjligt att träna de flesta stammar av råttor eller möss i rPVT bör utredarna undersöka sina undersåtar träning framsteg dagligen och ändra parametrar i enlighet därmed för att uppnå stabila beteende baslinjer. Till exempel, när du tränar kvinnliga Långa Evans råttor måste minskas, eftersom honråttor inte konsumera så mycket mat som Long Evans råttor det totala antalet prövningar finns. Vi upptäckt detta beteende genom att undersöka honråttor "trial-by-försöks föreställningar att se att när de tjänade i genomsnitt 7 g mat, slutade de svara på grund av mättnad (dvs stort antal missar utan korrekta försök eller för tidig svar). Den totala provnummer minskades från 200 till 150, därefter minskar mängden mat som skulle kunna fås från 9 g till 6,75 g. Med en lägre provnummer, kvinnliga Långa Evans råttor bibehålls genomsnittliga utgångs föreställningar som motsvarade Long Evans råttor. Me flesta parametrar i rPVT programmet kan ändras för att maximera uppträdanden, inklusive användning av en längre TILL för råttor med en större andel av prematura svar. Således, övervakning genomsnittliga dagliga föreställningar, förutom att undersöka inom period föreställningar, är avgörande för att minimera mängden av utbildning tid som behövs, särskilt när du tränar en ny stam eller en annan sex än vad som vanligen används.

Den använda typen och mängden av förstärkare är ytterligare en fråga att överväga. I vårt fall, standard chow livsmedel pellets är ett effektivt förstärkare, främst på grund upprätthålla råttor vid 85 - 90% av sina fri-utfodring vikter lätt att göra i laboratoriet, håller råttor friska för långtidsstudier, och resulterar i en konsekvent beteende uppträdanden från session till session. Under denna matning regim, har vi haft råttor utför rPVT på konsekventa nivåer i nästan ett år och kan spåra experimentellt inducerad och åldersrelaterade förändringar i föreställningar.Det har visat sig att, i andra enkla reaktionstiden (SRT) förfaranden, svars latenser varierar ofta som en omvänd funktion av frekvensen eller storleken på förstärkningen ^29,30. När exempelvis armering levereras intermittent, eller mängden armerings minskas (t.ex., mindre pelletstorlek eller lägre procent sackaroslösning) respons latenser kan vara längre. Medan den nuvarande metoden inte inkluderar förändrade förstärkningsparametrar, kan dessa frågor lätt undersökas i rPVT, genom att helt enkelt ändra typ av förstärkare som används och hur det förstärkare levereras (t.ex. varje rätt prov förstärkt, var tredje korrekt rättegång förstärkt, etc .).

I likhet med andra djurmodeller av mänskligt beteende, det finns begränsningar för den rPVT. Till exempel skulle man kunna hävda att vissa beteendemönster som redovisas här (t.ex. tid på uppgiften förändringar) är en funktion av mättnad; En närmare examinatipå av gnagare beteende visar tyder på att mättnad var inte en faktor. Till exempel, mättnad under en beteende session kan inträffa, med tanke på att råttor kan tjäna upp till 9 g av livsmedel i 30 minuter. Som beskrivits ovan, var detta upplevs med kvinnliga Long Evans råttor och krävde att göra justeringar till den totala mängden mat som skulle kunna fås. Vid prövningen dagliga framträdanden på en trial-by-försök, måste man vara noga med att försäkra att alla råttor distribuerar svar (dvs, korrigerar, för tidigt födda, och missar) jämnt över perioden, till exempel stora block av utelämnade försök nära slutet av sessionen, till exempel, skulle indikera mättnad. Om tids på uppgiften effekt var resultatet av mättnad i slutet av sessionen, men man kan också förvänta procent korrekt svar för att minska och utelämnanden att öka. Men procent korrekt svarande bibehålls på samma nivå över 30 min session ^20; och medan bortfaller ökar som en SESsionen fortskrider, denna ökning består av långsammare korrekta svar och inte missade försök (eller utelämnade prövningar). Således ämnen upprätthålla höga nivåer att reagera över hela sessionen med de parametrar och justeringar som beskrivs ovan.

En viktig livsmedelsrelaterad fråga att överväga är att sömnbrist är kända för att öka livsmedelskonsumtion och att livsmedelsförstärkta uppgifter hypotes att underskatta de negativa effekterna av sömnbrist på beteendet ^31, med tanke på de motsatta effekter på beteendet. Flera studier har undersökt denna hyperphagic effekten av sömnbrist, och Koban och colleages ³² slutsatsen att sömnbrist-inducerad hyperfagi inte sker med korta deprivation scheman (dvs <5 dagar), men är en funktion av långsiktig sömnbrist (dvs. ,> 6 dagar). Även om denna fråga inte var särskilt undersöktes i detta manuskript, är det möjligt att använda det nuvarande förfarandet för att fastställa if dessa effekter inverkan prestanda. Först kort- och långsiktiga sömnbrist scheman skulle behöva bedömas i rPVT att avgöra om de hade liknande effekter på prestanda. Om sömn berövade råttor var hungrigare än normalt (dvs hungrigare än hunger nivå i samband med vanlig mat begränsning), skulle det vara en hypotes att negativt påverka deras prestanda, men inte leda till föreställningar som är bättre än deras utgångsprestandanivåer. Medan ökad hunger kan öka hastigheten med vilken råttor förvärva inlärningsuppgifter, överdriven hunger i den nuvarande versionen av rPVT resulterar normalt i föreställningar som saknar beteendekontroll, det vill säga, föreställningar som kännetecknas av ett stort antal förtida svar och mycket snabba RT åtgärder, däribland många RT vid eller under 150 ms (dvs slumpmässiga svar). Medan utbilda råttor i den nuvarande versionen av rPVT har vi ibland observerat råttor avger alltför tidigt att svara och mycket fast RT åtgärder under utbildning; i dessa fall, att öka en råttas totala livsmedels tilldelning ofta resulterar i minskad för tidigt att svara och stabiliserade RT latenser.

Den rPVT beskrivs här ger en translationell plattform för användning i en mängd olika experimentella paradigm, inklusive effekter av skador, kort- eller långsiktiga farmakologiska manipulationer, och genetiska modifieringar. Med tanke på att den mänskliga PVT var utformad för att utvärdera resultatet efter sömnbrist, ger rPVT en enkel plattform för att undersöka de underliggande biologiska mekanismerna i samband med sömnbrist, störd eller kronisk sömnrestriktion. Till exempel, tiden på uppgiften och svar-stimulansintervall effekter är lätt mätbara i denna version av rPVT i normala råttor, jämfört med andra publicerade versioner ^17, vilket ger en stabil baslinje att experimentellt manipulera dessa prestandamått med förändringar i sömntiden. Med tanke på att sömndeprivation hos människor endast påverkar tiden på uppgiften effekt och inte svaret-stimulus intervall effekt (variabel foreperiod effekt här) ^22, kan rPVT användas för att undersöka de underliggande biologiska mekanismer som ansvarar för de differentiella effekterna av sömnbrist på neurobehavioral prestanda. Den rPVT är speciellt användbar för långsiktiga experimentella manipulationer eftersom råttor upprätthålla stabila prestationer under flera månader, vilket gör det möjligt för att etablera en) en normal prestation baslinje, 2) experimentellt förändra det baslinjen, och 3) bedöma baslinjen när den experimentella manipulation har avslutats , utan behov av ytterligare grupper av råttor.

Trots de många likheterna mellan gnagare och mänskliga föreställningar på PVT finns det skillnader som finns. Dessa skillnader kommer främst från behovet av explicita oförutsedda av förstärkning med råttor för att forma och upprätthålla exakta och tillförlitliga rPVT performances, medan i människor användningen av ordentlig instruktions kontroll är allt som erfordras för att erhålla goda PVT föreställningar. Till exempel, de observerade skillnaderna i mänsklig vs. råtta reaktions tid föreställningar är troligen tillskrivas både användningen av armeringsutsedda kontra instruktions kontroll samt de uppenbara topografiska skillnader svara för människor och råttor (t.ex. kranar finger mot nosepokes) . Reaktionstider av människor är typiskt 50% kortare, jämfört med råttor och människor är typiskt instrueras att producera så snabbt en reaktionstid som möjligt. Även om dessa instruktioner också kan tydliggöras i djurstudier via oförutsedda armerings (t.ex. via endast förstärkningssvar som uppfyller en specifik, kort latens krav ^29,33-35), kan användningen av sådana oförutsedda avsevärt förlänga den nödvändiga tiden för att tåg tids djur ^34,36,37. Vidare rPVT sessioner är 30 minuter, men den mänskliga PVT sessions är mellan 3-10 minuter, beroende på vilken version av PVT används. Denna skillnad måste övervägas när man försöker att replikera mänskliga prestandaparametrar i en gnagare uppgift.

den rPVT är således ett användbart verktyg i utredningen av effekterna av ett stort antal variabler på vaksamhet prestanda som kan jämföras med den mänskliga PVT, kan tjäna som en innovativ translationell plattform för att utforska grunderna för individuell sårbarhet till neurobehavioral nedsättningar, och för utveckla potentiella profylax, motåtgärder, och behandlingar för neurobehavioral dysfunktioner.

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.