Waiting
Login processing...

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

Behavior

Kemirgen Psikomotor teyakkuz Testi (rPVT): Sıçan ve Farelerde Nörodavranışsal Performans değerlendirilmesi için bir yöntem

Published: December 29, 2016 doi: 10.3791/54629
Automatic Translation
1, 2, 1
1Division of Behavioral Biology, Department of Psychiatry and Behavioral Sciences, The Johns Hopkins University School of Medicine, 2Applied Behavior Biology Unit, Institutes for Behavior Resources

Summary

İnsan psikomotor teyakkuz testinden (PVT) içindeki bir fare versiyonu dikkat erken yanıt, performans doğruluğu, motor hızı, insan uyanıklık yönleri ve ihmaller dahil olmak üzere insan PVT ile ölçülen benzer dikkat yönlerini ölçen açıklanmaktadır.

Abstract

insan Psikomotor teyakkuz Testi (PVT) yorgunluk ve sürekli dikkat değişiklikleri ölçmek için yaygın olarak kullanılan bir yöntemdir. Bu makale dikkat benzer yönlerini ölçen -yani PVT soluklu "rPVT" bir kemirgen sürümü açıklanmaktadır (yani, erken performans doğruluğu, motor hızı, dikkat ve ihmaller yanıt). Veriler laboratuvar sıçan ile kullanıldığında rPVT kısa ve uzun vadeli hem de kullanışlılığı göstermektedir ki sunulmuştur. Sıçanlar kolayca rPVT öğrenmek ve temel prosedürü gerçekleştirmek için öğrenme eğitim az iki hafta sürer. Bir kez, rPVT sıçan performansları oturum zaman (yani, insan "zaman-on- genelinde benzerlikler, dikkat süresi geçerse, reaksiyon süreleri, uyanıklık azalmasına da dahil olmak üzere, insan PVT bu aynı performans ölçümlerine benzerlik yüksek derecede göstermek edinilen görev "etkileri), ve insanlar için tarif tepki uyaran aralığı (RSI) etkisi. Böylece rPVT nörodavranışsal fonksiyon bozukluklarının için yeni tedaviler geliştirmek için yararlı olabilir böylece insan PVT performansları oldukça benzer devamlı dikkat değişkenlerin geniş bir yelpazede etkisini değerlendirmek için son derece değerli bir araç olabilir ve.

Introduction

İnsan psikomotor teyakkuz testi (PVT) insanlarda ihtiyat ve sürekli dikkat ölçmek için yaygın olarak kullanılan, iyi valide araçtır ve aslında Dinges ve arkadaşları tarafından geliştirilmiştir. Reaksiyon süreleri ve dikkat istikrarı değerlendirmek için 1-3 (örneğin, erken tepkiler ve dikkat süresi geçerse açısından hataları) bir bütün olarak seans içinde ve bireysel seans içinde zaman içinde hem de. Yıllar geçtikçe, insan PVT değiştirilmiş ve çeşitli yönleri dikkat zamansal değişiklikleri izlemek için 4-11 güncellenir ve uyku yoksunluğu ve yorgunluk değişikliklere duyarlı olduğu kanıtlanmıştır ve uyuşturucu kullanımı ve konuların 12 yaşına kadar etkilenir olmuştur 13. 10 s - PVT bir uyarıcı (tipik bir LED numara ekran) 2 sonra genellikle zaman içinde rastgele göründüğünde bir konu kısaca bir ekran dokunur hangi bir görünüşte basit bir işlemdir. İnsan versiyonda, sayı ekran ms artırılır ve ne zaman t durdurulurO ekran ve böylece kişinin reaksiyon zamanı (RT) gösteren dokunulduğunda. uyanıklık reaksiyon süreleri, 2), insan literatürde "ihmal hatalar" olarak adlandırılan ihmaller artış (ve genellikle uzunluk olarak> 500 ms) olan RTS, S olarak tanımlandığı gibidir, ve 3) bir artış olarak) 1 ile yavaşlatılmış gösterilen gittikçe azaldığı prematüre ( "komisyonu hatalar" ya da insan literatüründe "sahte başlar" olarak adlandırılır) yanıt. Diğer önlemler de cinsiyet ve yaş farklılıkları gibi değişkenleri incelemek için PVT ile elde edilebilir; Bu tedbirlerin bir inceleme için, Basner ve Dinges 4'e bakınız. Son olarak, PVT insan risk değerlendirmesinin genel alanında istihdam edilmiştir ve başarılı gibi NASA'nın Extreme Çevre Misyonları askeri, havacılık ve demiryolu endüstrileri, ilk müdahale ve aşırı ortamlarını içeren operasyonel alanlarda geniş bir yelpazede altında kullanılmaktadır Operasyon (NEEMO), uluslararası Mars500 Projesi 14 ve Uluslararası Spac üzerindee İstasyonu (ISS). ISS, PVT "Tepki Self Test" denir ve bireyselleştirilmiş yorgunluk ilgili geribildirim astronotlar sağlamak için kullanılır (örneğin, RTS veya dikkat süresi geçerse değişiklikler).

(Biraz benzer) basit reaksiyon zamanı görevleri kemirgen sürümlerini insan PVT, yıllardır kullanılmakta olmuştur. Sadece son zamanlarda, ancak, insan PVT doğrudan kemirgen meslektaşı literatürde bildirilmiştir edildiğini. Christie ve arkadaşları sıçanlarda insan PVT bir sürümünü açıklanan ve uyku yoksunluğu 15,16 aşağıdaki teyakkuz azalttılar. Ek son çalışmalar rPVT 17-19 sürümleri bildirdi. Bu raporlar, çeşitli uyku yoksunluğu teknikleri aşağıdaki devamlı dikkat değişiklikleri tanımlamışlardır; (yanıt erken Bununla birlikte, bu çalışmalarda elde edilen veriler de bildirmişlerdir yüksek seviyelerde, örneğin RESPO toplam sayısı, bazı durumlarda, daha fazla% 40nses); Bu tür performansları oldukça insanlarla herhangi PVT performansları benzemez. İnsan performansları nedeniyle PVT kemirgen sürümlerinde vs insan istihdam belirli parametreler farklılıklar muhtemeldir vs kemirgen Böyle büyük bir fark; örneğin, Christie ve diğ. (- 4 s foreperiod. 1 kullanan insan PVT 3 dakika versiyonu için Basner ve arkadaşları: 5 de) 10 s foreperiod - bir insan PVT normalde 2 istihdam ederken, 7 N foreperiod - çalışma rastlantısal olarak değişken 3 kullanılan . Nispeten kısa foreperiod değerlerinin kullanımı genellikle verdikleri yanıtlara "zamanlama" hayvanlarda neden olabilir ve böylece mevcut kemirgen rPVT çalışmalarda rapor edilmiş olarak yanlışlıkla takviye yoluyla, erken yanıtların sayısında artış, teşvik edebilir.

Burada anlatılan rPVT sürümü daha önceden yayımlanmış bir makaleye 20 dayanan ve ilgili teknik ve prosedürlerin ayrıntılı bir açıklama sağlar. Bu farklılıkAşağıdaki açılardan rPVT önceden yayınlanmış sürümlerinden: 1) sıçanlar 3 değişken foreperiod değerleri ile eğitilmiştir - 10 sn ve 2) sıçanlar kısa bir yanıt penceresi içinde sadece yanıtların beri hızla yanıt vermek zorunda (aynı zamanda bir "sınırlı olarak adlandırılan (bu çalışmada 1.5 s takviye edilmiş uyaranın başlangıcından sonra) "tutun; 3,0 sn rPVT önceki yayınlanan sürümleri) içinde. erken yanıt düzeylerini doğruluk önemli gelişmeler gösterilen ve azaltılmış yanlış olarak bu değişiklikleri yanı sıra kısa zaman aşımına uğrayan kullanarak, uyarıcı kontrolü daha yüksek düzeyde sonuçlandı yanıt vermenin. Bu rapor aynı zamanda performans değişkenleri de öngörülebilir değişiklikler açıklanmaktadır (örneğin, dikkat, RTS kopukluklar) inceleyen uyanıklık 21 azaltır, ve ne zaman insanlarda görülen bu paralel insan "görev süresi" etkisi ve Yanıt niteliğinde dahil olmak üzere diğer performans ölçülerini incelerken insan PVT gözlenen uyaran aralığı (RSI) etkisi

Burada anlatılan rPVT son sürümü bir ev ışık yakarak başlar (Şekil 1). 3 değişken aralığı (foreperiod) sonra - 10 s geçtiğinde, burun-gedikler anahtarı 1.5 sn maksimum aydınlatılır. (Foreperiods sürelerin eşit dağılımını sağlamak için, değerler rastgele 200 ms aralıklarla dayalı, 3 ila 10 s arasında değişen 36 olası değerler listesinden değiştirmeden oluşturulur.) Nosepoke anahtarının aydınlatma için bir hayvan için sinyal cevap ve ışık başlangıcı aşağıdaki 150 1,500 ms 45 mg pelet ile takviye arasındaki meydana gelen bir tepki. güçlendirilmiş bir cevabından sonra, burun-gedikler anahtar ışık ve ev ışık hem de kapatılır ve bir 1 s arası deneme aralığını (ITI; ev ışığı kapalı) ortaya çıkar. Işık başlamasından önce de burun-pokes ev ışık söndürme ile bildirilir deneysel beklenmedik bir 8'in s zaman aşımı (TO) üretirler. no responses 1.5 s res içinde oluşursaponse pencere, nosepoke ışık ve ev ışık hem de kapalı ve ITI ensues 1 s vardır. sonraki duruşma için sonraki zamanlanmış foreperiod değeri başladıktan sonra 1 s ITI ya da önceki yargılama sırasında meydana hangisi 8 s İÇİN, ya. Oturumlar (5 gün / hafta) günlük yapılmaktadır, normalde yaklaşık 200 çalışmaların oluşur ve 30 dakika sonra sona erer. Bu ortalama olarak yaklaşık 7.5 sn süresi, sahip her deneme ile sonuçlanır.

1 ile gerçekleştirilir rPVT stabil bazal performansı) başlangıçta odasında yemek tepsisinden dışarı gıda pelet almak için bir sıçan adapte Şekillendirme, 2) El-şekillendirme finale başarılı tahminler pekiştirerek bir burun gedikler anahtar üzerinde yanıt vermek için bir sıçan burun her sıçan her oturum sırasında ne kadar iyi performans bağlı yanıtı karıştırmak, ve 3), rPVT prosedürü parametreleri (örneğin, foreperiod, ITI, ve anahtar aydınlatma kez) yavaş yavaş bir oturum boyunca ayarlanır İÇİN günlük toplantılar düzenliyor (aşağıda detaylı olarak tarif).

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

Laboratuvar hayvan bakımı Halk Sağlığı Servisi (PHS) Laboratuar Hayvanlarının İnsani Bakım Politikası ve Kullanım göre oldu. Tüm işlemler, Ulusal Sağlık Enstitüleri Laboratuvar Hayvanları Bakım ve Kullanım Kılavuzu önerileri ile tam uyum içinde gerçekleştirilmiştir. Johns Hopkins Üniversitesi Kurumsal Hayvan Bakım ve Kullanım Komitesi protokolü ve tüm prosedürleri onayladı. Johns Hopkins ayrıca Laboratuar Hayvan Bakımı Değerlendirme ve Akreditasyon Derneği (AAALAC) tarafından kendi programının akreditasyonu tutar.

1. Hayvanlar

  1. Diğer suşlar uygun olmasına rağmen inbred sıçanlar dahil olmak üzere, - (davranışsal eğitim başlangıcında 12 haftalık, yaklaşık 10) yetişkin erkek Long Evans sıçanları kullanın.
  2. kolonide girişte nedeniyle gıda kısıtlaması tek başına onaylı caging ve Odalar, ev fareleri, aşağıda tarif gerekiyor. konut duruma hayvanları ACCLIMATE yanı sıra çok sayıda d taşımaays yiyecek kısıtlaması prosedürü (yaklaşık 7 gün) başlamadan önce.
  3. Sıçanlar "özgür-beslenme" ağırlık elde etmek için izin vermek için 2 hafta - 1 için fare yemi ad libitum sağlamak. Serbest besleme ağırlığının% 90 - 85, 2 hafta - bu ağırlıkta bir kez 1 üzerinde, farelerin ağırlıklarını azaltmak için gıda erişimi kısıtlamak. Davranışsal eğitim ve test sırasında serbest besleme ağırlıkları% 90 - 85 hayvanları korumak. 15 ile başlayın - Günde gıda 18 g olup olmadığına bir oran hedef kiloyu korumak olduğu dayanan bu miktarını ayarlamak.
    NOT: Gıda kısıtlama normalde kişinin kurumsal ACUC veya diğer düzenleyici kurum öncesinde kısıtlama başlamadan onayını gerektirmektedir.
  4. günlük hayvanları tartmak ve ağırlığı yaprak ağırlığı kaydedin. Emin olun ağırlığındaki herhangi davranışsal eğitim veya beslenme başlamadan önce her gün aynı anda ve aynı ölçekte yapılır.
    NOT: Yalnızca hayvanların olduğunda (aşağıda) antrenman öncesi başlangıçhedef ağırlık elde. Bu uygulama kapsamında ya da hedef ağırlıkları üzerinden ya olan hayvanlar için gıda miktarları anında düzeltmeler için izin verir. Ayrıca fareler, 24 saat aralıklarla ağırlıkları muhafaza olup olmadığını belirlemek için bir yöntem temin etmektedir. Ayrıca günün farklı saatlerinde sıçan tartı önlemek; ağırlıkça büyük farklar hatalı besleme ve kötü davranış performansları ile sonuçlanacaktır.
  5. lastik tıpa üstleri ve sipper tüpleri cam veya plastik şişe kullanımı ile evde kafes içinde her zaman taze su sağlamak.
  6. Oturumlar (örneğin, hafta sonları, tatiller) yürütülen olmadığı zaman, ağırlık istikrarı korumak için sıçanlar sıçan yemi onların normal tahsis beslenirler. daha fazla gıda bu saatlerde ağırlığı korumak için gerekli olup olmadığını belirlemek için fareler tartılır.

2. Ekipman ve Yazılım

  1. Bir burun gedikler tuşu, bir ev ışık ve pelet dağıtıcı (yani besleyici) ile donatılmış standart modüler edimsel odaları kullanın.
  2. merkezi bir konumda bulunan pelet dağıtıcının her iki tarafında modüler burun gedikler anahtarını yerleştirin; Bu yerleşim, diğer edimsel odalarında ve çalışmaların tutarlı kalmasını sağlamak. Burada, burun dürtüklemek anahtar pelet dağıtıcının sol tarafındadır.
  3. diğer davranışlarla müdahale etmeyecek şekilde odasının arka duvarına yüksek modüler ev ışık yerleştirin.
  4. Kullanım sıçan gıda pelet (örneğin, Noyes 45 mg pelet veya benzeri) takviye için. besleyici modeli gıda pelet boyutunu belirler, ancak çoğu sıçan besleyiciler 45 mg gıda pelet (fare besleyiciler tipik olarak 20 mg gıda pelet) kullanmak. Standart yiyecek pelet kullanın, ancak diğer pelet farklı deneysel manipülasyonlar için (örneğin, sükroz) satın alınabilir.
  5. Kontrol bir bilgisayara bağlı bir arayüz üzerinden sunumlar, burun dürtüklemek yanıt girişlerini, takviye teslimat ve veri toplama uyaran. ile yazılmış davranışsal programları ile ilgili özel bilgiler için yazarları temasaBir programlama dili, özellikle davranışsal testler (Malzeme ve Reaktifler Tablo bakınız) için tasarlanmış.
    NOT: Bu hayvanların tepkisi (örn doğru tepkiler, prematüre tepkiler, özlüyor) türleri, tepki gecikmesi ve sunulan çalışmaların sayısı da dahil olmak üzere bir deneme-by-deneme olarak bağımsız ve bağımlı değişkenler, kaydedilmesi önemlidir. Farklı suşlar, cinsiyeti ya da türler kullanırken, bu değişkenler kolayca kemirgen hemen hemen her tür eğitim maksimize etmek için değiştirilebilir.

3. Antrenman öncesi

  1. bu deney süresince, her gün test edilmiş ve günün yaklaşık olarak aynı anda olacak bir edimsel odasının her hayvan atayın.
  2. Sıçan tartılır ve pelet dağıtıcı gıda pelet ile kendine özgü edimsel odasında yerleştirin. sıçan yemek için hazne 20 gıda pelet - 10 yerleştirin.
  3. Antrenman öncesi, düşük, sabit değerlere aşağıdaki parametreleri ayarlayın:foreperiod değeri = 2 s, zaman aşımı değeri = 2 s, sınırlı tutma = 10 s.
  4. Evin ışık sunumu, nosepoke anahtar aydınlatma ve otomatik gıda pelet teslim kontrol etmek için bilgisayar programını başlatın.
    NOT: burun gedikler anahtarı zaman nispeten uzun bir süre için yanar şekilde hayvan tarafından üretilen yanıtların, çoğunluğu için sık sık takviye sağlayan bir seviyeye ayarlanmış davranışsal programa sahip olmak en iyisidir (örneğin, 10 s) . Bu bilgisayar programı tarafından bir gıda güçlendirici teslim sonuçlanan aydınlatılmış iken sıçan anahtarını sokmak olasılığını artırır.
  5. sıçan gıda pelet tamamlandıktan sonra, gıda depo veya burun gedikler anahtarını yaklaştığında sıçan güçlendirerek şekillendirme işlemini başlatın. Burada, manuel bir deneyci (açık hücre kapıları ses zayıflatıcı bırakarak) sıçan davranışlarını izler ve besleyici pelet teslim anlamına gelir her sıçan, şekilmümkün olduğunca çabuk sıçan istenen davranışı yayar sonra. besleyici kablolu veya arayüz üzerinde uygun çıkış tıklayarak davranışsal beklenmedik kontrol etmek için kullanılan bir bilgisayar yazılımı aracılığıyla bir el anahtarı sayesinde, besleyici kendisini bir düğmeden pelet sunun.
  6. Ardışık yaklaşım ile şekillendirme yöntemi kullanarak, istenen son davranış 23 birbirini takip eden yaklaşık değerler davranış değişiklikleri için bir gıda güçlendirici sağlar. Örneğin, sıçan güvenilir gıda yuvadan gıda pelet almak bir kez, doğru ya da burun gedikler tuşu etrafında sadece hareketi takviye başlar ve artık gıda yuvasına yaklaşımları güçlendirmek. Burun gedikler anahtarı edimsel odaları gıda yuvasına solunda yer almaktadır beri burada, şekil sıçanlar, bir gıda pelet aldıktan sonra sola taşımak için.
    NOT: deneyci pretr başında sırasında gıda reinforcers teslim olsa daTahliye, bilgisayar programı hala çalışıyor ve ev ışık, nosepoke anahtarı ve besleyici kontrol ediyor. Bir sıçan anahtarı uzatıp, bilgisayar programı otomatik olarak güçlendirecektir. Deneyci takviyeli davranışlar yalnızca sıçan lider olan vb tuşu yakın ya da ona karşı hareketli kafa, bu tür anahtar koklama veya çevresinde, ışıklı anahtar sokmak için vardır.
  7. Elle teslim pelet sayısını artı bilgisayar yazılımı tarafından otomatik olarak teslim edilmiş olan herhangi granül sayarak Antrenman öncesi oturumu sırasında kazanılan gıda miktarını belirlemek (sıçan ışıklı anahtar dürttü çünkü yani pelet teslim). Kazanılan toplam gıda (örneğin, 30 pelet x 0.045 g = 1.35 g) belirlemek için 0.045 g çarpın.
  8. Sıçan çıkarın ve kendi ev kafesine geri koyun. Çıkart, elle, gıda miktarı sıçan günlük gıda tahsis davranışsal oturumda (3.7 bakınız) kazandı. sıçan sonra gıda tahsis kalanını Yemdavranışsal eğitim oturumu. nonprodüktif seanstan sonra hemen eve kafes gıda takviyesini engellemek için davranışsal oturumun bitiminden sonra 30 dakika en az besleyin.
  9. Nazik bir dezenfektan (örneğin, sabun ve su) ile günlük edimsel odasına temizleyin. o edimsel odaları zarar verebilir göz önüne alındığında, idareli% 70 EtOH kullanın. gerektiğinde sopa ya da hızlı bir şekilde tamir değilse bir hayvanın performansını bozacak yerde kilitli alır bir anahtar beri, dezenfektan ile uygun çalışma ortamı ve temiz tutmak için günlük burun gedikler anahtarını kontrol edin.
  10. , Işıklı anahtar üzerinde 50 doğru bilgisayar takviyeli (değil manuel veya deneyci takviyeli) yanıtları her gıda pelet alır ve döner ve ek şekillendirme olmadan burun gedikler anahtarını uzatıp - sıçan 40 yayar kadar bu şekilde her sıçan şekillendirin. Tipik haliyle, sıçanlar yaklaşık 2 gerektirir - bu kriterleri ulaşmak için 3 ila 30 dakikalık dönem (bakınız Şekil 2).
    NOT:Gıda pelet Manuel teslim sıçan güvenilir anahtarı alay ve bilgisayar programı tarafından verilen gıda takviyesini aldıktan sonra gerekli değildir.

4. rPVT Eğitimi

  1. Bir kez sabit, nispeten kısa foreperiod aralıklarla sıçan başlatmak ve sıçan 10 üzerinden 8 doğru denemeler tamamlanıncaya kadar sonraki 30 dakika oturumda (örn, 2 s) değer İÇİN, şeklindedir. Eğitim sırasında bu çalışmaların her biri için, bir yanıt yapmak için bir sıçan için yeterince uzun bir süre için burun gedikler anahtarını aydınlatmak. Burada, 9 saniye ışıklı anahtar tutmak; Bu tepki pencere de sınırlı tutma (LH) denir.
  2. Bir erken yanıt için ceza veya burun dürtüklemek anahtarının aydınlatma öncesinde yanıt olarak; nispeten kısa bir zaman aşımı (örneğin, 2 s TO) kullanın. TO boyunca fareler yiyecek kazanmak için hiçbir fırsatı var. Burada, TO ve foreperiod değeri aynı oranda bu eğitim ve değişim sırasında aynı süre vardır.
    3. yani) 0,1 s tarafından LH kısalma ise i> 0.1 sn (yani, 2.1) ile foreperiod ve TO artırmak. Bu otomatik olarak oturumu sırasında bu ayarlamalar yapabilirsiniz bir bilgisayar programı kullanmak en iyisidir.
    NOT: rPVT üzerine fareler eğitim yaparken fareler gıda pelet tüketmeye daha fazla zamana ihtiyaç yana, uzun bir ITI kullanılır. Burada, eğitim ve erkek C57BL / 6J test etmek için bir 30 saniye ITI kullanın. Fare ~ 20 g ağırlığında olabilir çünkü Ayrıca, bir oturum sırasında önemli ölçüde daha az pelet tüketecektir. Bu nedenle, 50 pelet maksimum kazanılır o uca sahip bir tipik oturumu kısaltmak; foreperiod artırılması ve TO için kriter de 0,1 s tarafından foreperiod ve TO artırmadan önce 5 doğru denemeler dışında 4 olarak değiştirildi.
  3. 30 dakika oturumu bittikten sonra, son foreperiod eğitim oturumu (örneğin, 4.2 ler) esnasında ulaşılan sıçan kayıt olarak yapreadsheet veya veri kağıda elle ve doğru çalışmalar sayısını çarpılarak hesaplanır kazanılan Gıda miktarı, 0.045 gr (örneğin, 100 doğru denemeler x 0.045 g = 4.5 g). Sıçan günlük tahsis gelen bu gıda miktarını çıkarmak ve evde kafes içinde siçana kalan gıda yem.
    NOT: Günlük veri dosyaları her sıçanın ulaştığı son foreperiod kaydedin. oturumda kazanılan gıda miktarını belirlemek için hesaplama yukarıdaki denklem kullanılarak bilgisayar programı tarafından veya elle otomatik olarak yapılabilir. Her sıçanın elle çıkarılır kazanılan Gıda günlük gıda tahsis var.
  4. Ertesi gün, sıçan önceki oturumda sona eren değerden 300 ms düşük bir foreperiod ile 30 dakika eğitim oturumunu başlatın. Sıçan 4.2 sn'de sona Örneğin, bu oturumda 3.9 sn başlar. , Sıçan, her foreperiod de 10 üzerinden 8 doğru denemeler tamamlar olarak 0,1 s tarafından foreperiod artan u Devamntil sıçanlar 10 saniyelik foreperiod ulaşır. Bu şekilde, sıçanlar mümkündür foreperiods tüm karşılaşacaklardır.
    NOT: Sıçanlar 9.7 bir foreperiod ulaştıklarında - 10 s, TO 8 s kalır ve LH 1.5 s.
  5. Her oturumun sonunda, doğru denemeler, prematüre denemeler ve özlüyor yüzdesini inceleyerek bu süre içinde sıçan günlük performansını kontrol. Eğitim boyunca giderek artan doğru ortalama yüzde, bu eğitimi sırasında% 90 doğru cevaplar - Sıçanlar yaygın 40 ortalama korumak. Burada, günlük oturum performansını izlemek için bu yüzdeler hesaplayan bir elektronik tabloya her sıçan için günlük veri ihracat.
  6. 10 sn - sıçan 10 saniyelik foreperiod ulaştığında, 7 arası foreperiods ile başlayan, rasgele aralıklarla sunulan foreperiods sonraki müteakip 30 dakika oturumu başlatmak. TO ve LH sırasıyla 8 ve 1,5 s kalmadığından emin olun. Burada, bir bilgisayar programı behaviora kontroll şarta otomatik olarak her sıçan 10 s foreperiod de 10 üzerinden 8 kriterini ulaştığında değişken foreperiods için artan foreperiods sunulması geçer.
  7. sıçan 7 arasında rastgele sunulan foreperiods ile en az% 70 doğru tutar kez - 10 sn - 10 sn, 5 ila foreperiods ile başlayan, rasgele aralıklarla foreperiods sunmak programı değiştirmek. Bu değişiklik genellikle seans içinde olur çünkü bu süre içinde her sıçan günlük performansını inceleyin.
  8. 30 dakika oturumu sırasında rasgele aralıklarla - (10 s 3) sıçan% 70 doğru tutar sonra foreperiods tam kapsamlı sunmak için programı yeniden değiştirin. Bu değişiklik genellikle seans içinde olur çünkü 4.8 benzer bir şekilde, bu süre içinde her sıçan günlük performansını incelemek.
    NOT: otomatik davranış beklenmedik kontrol bilgisayar programı her sıçan performansına dayalı bu değişiklikleri yapar (örneğin, 4,7-4,9).rat'ın başarı oranı yüksek olduğunda sadece 4,9 değişiklik yapmak önemlidir (>% 70 doğru), sıçanlar sıklıkla zaman içinde rasgele yanıt, yerine düzgün bekleyen ve uyarıcı katılıyor stratejisini benimsemek beri. 4.9 - Bir sıçan başarı sıçan düşükse, 4.7 tekrarlayın.
  9. Bir hafta içinde 4 5 üzerinden günlük oturumlar, doğru cevapların farelerin yüzdesi% 75 veya daha fazla bir oturum sırasında ve erken cevapların yüzdesi% 30'dan az olduğu zaman, Toplama Kriterleri, istikrarlı olarak bazal performansları tanımlar.

Temel Tepki Tedbirleri 5. Veri Analizi

  1. edinimi sırasında davranışsal performanslarını değerlendirmek için, aşağıda açıklanan her performans ölçmek için Görev Değeri Zaman Oturumu, ya da Foreperiod Değeri ya tekrarlanan faktörü ile tekrarlayan ölçümler ANOVA kullanın.
    NOT: Burada, çalışmalar onların o tüm hayvanları karşılaştırmak hem kendi içinde ve arasındaki-konular tasarımlar kullanmakwn deneysel koşul sonra taban ve aynı manipülasyon aşağıdaki hayvanları kontrol etmek için deney hayvanları karşılaştırın. kararlı davranış taban elde edildiğinde, tasarımlar tabi içi kullanılması gerekmektedir sıçanların sayısını sınırlayacaktır.
  2. önce anahtar ışığın başlangıcı ya da anahtar ışık olmanın ilk 150 ms içinde yanıtlar erken yanıtları tanımlayın.
  3. key light sonra yapılan tepkiler daha büyük 150 ms az gecikme ve yanıt pencere uzunluğu maksimum gecikme ile geliyor gibi doğru cevapları tanımlayın; Burada, 1500 ms.
  4. konu bir yanıt yapmak için başarısız hangi denemeler olarak özlüyor (veya atlamalar) tanımlayın.
  5. Anahtar karıştırmak burun depresyona ışık başlangıcından (ms) geçen süre olarak tepki gecikmeleri tanımlayın; olarak da adlandırılan, reaksiyon süresi (RT).
  6. Prematüre tepkiler artı doğru cevaplar artı özlüyor sayısı toplam denemeler tanımlayın.
    NOT: İnsan PVT performanslarında, prematüre resdikkat göllenme ve ihmaller oldukça nadir olabilir ve araştırmacılar en sık bu önlemlerin sadece gerçek ham frekansları rapor. Bununla birlikte, bu fareler ile performansları için söz konusu değildir. Literatürde rPVT farklı sürümleri arasında karşılaştırmalar için izin vermek için, farelerin performans ölçütleri toplam çalışmaların bir yüzdesi olarak burada sunulmuştur. Sıçanlar 30 dakika oturumu başına 200'den fazla deneme tamamlayacak ve genellikle başka adıma geçmek için kriterleri karşılayacak beri kayıt ve sonraki analiz için bir deneme-by-deneme olarak bu öğelerin her biri etiketleyebilirsiniz bir bilgisayar programı kullanımı tercih edilir bir seans içinde eğitim prosedüründe.

6. Ek Bilgisayarlı Performans Ölçütleri

  1. 30 dakika davranış oturum için, RT (A oturumdan sonra yapılır) her bir sıçan oturumu iki kez ortalama reaksiyon süresi daha fazla olduğu doğru yanıt olarak sona erdikten tanımlar; Ayrıca hızlandırılmış hesaplamasına cevapsız çalışmalarda bulunmaktadır.
    YOK HAYIRT: insan PVT olarak, ihmaller tipik reaksiyon süreleri (RT)> 500 ms 4 olarak tanımlanır. deneme-by-deneme yukarıda anlatılan analizde elde - - kemirgenler için, her sıçan ortalama oda sıcaklığına post-hoc karşılaştırmalar yapmak en iyisidir yerine nedeniyle bireysel sıçanların RTS değişkenlik için, bir eşik değerine bunları karşılaştırmak. Bu yöntem rPVT 15,16 diğer yayınlanmış sürümlerinde ihmaller benzer. Burada ve diğer yayınlanmış versiyonları, ihmaller de cevapsız dahil denemeler (ihmaller = RTS ile yanıtları> iki ortalama RT oturumda, artı özlüyor için), insan PVT kaçırılan çalışmalar yanı sıra, ihmaller olarak kaydedilir çünkü.
  2. Bir uyarıcı ortaya çıkmış olabilir zaman 10 s aralığında - Gerçek 3 sırasında meydana erken yanıtların yüzdesi hesaplanarak tahmin yanlış alarm oranını belirler.
    NOT: Bu tedbir sadece uyarıcı oluşabilir bir dönemde meydana gelen prematüre tepkilerin bir alt kümesini kullanır,yani 3 içinde meydana erken tepkiler - 10 sn penceresini foreperiod. uyarı ışığı, bu süre içinde aydınlatılacaktır asla, bu ölçüm 3 s önce erken yanıt içermez. Burada, erken tepkilerin bu alt kümesi otomatik bir elektronik tablo bilgisayar programında tüm prematüre yanıtlardan sıralanır.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Baseline Rat rPVT Performanslar

Burada ayrıntılı parametreleri ile, 122 erkek sıçanların% 86,7 9.0 ortalama içinde nihai rPVT parametrelerini ulaştı (SD = 10.13; n = 122) 4,1 açıklanan bilgisayar otomatik eğitim seansları (- 4.9 rPVT Eğitimi; deneyimlerimiz, sadece sıçanlarda yaklaşık% 2) rPVT elde olmayacaktır. Geçerli metodolojiyi kullanarak, sıçanlar rPVT standart performans parametreleri altında ilk tam oturumu sırasında yanıt dikkat% 73.4, yanıt doğru% 18.6 süresi geçerse ortalama ve% 10.6 prematüre; ortalama tepki süreleri 527 ms (bakınız Şekil 3) ortalama. 4. Tam oturumunda, doğru stabilize ve sonrasında anlamlı bir değişiklik gösterdi yanıt vermenin. Bizim yayınlanan makalesinde 20 Veri göstermektedir ki hayvanların ilk normal Oturum sırasında ortalama d 'endeks değeri daha yüksek ulaşması durumunda, they da (ortalama bölünmüş t-testi analizleri ile belirlenen, temel kriterleri = 8.7 vs 10.0 ulaşmak için oturumların # ort p = 0.009) daha hızlı başlangıç performans kriterlerini elde. Böylece, son parametreler 4 seans (4.9 bakınız) sonra, farelerin performansları önemli ölçüde% 75 doğru yanıt kriter üzerine yükseldi ve 80 ardışık oturumları (yaklaşık 16 hafta, bakınız Şekil 3) üzerinden bu seviyede kalmıştır. Benzer bir eğilim D 'değerleri gözlenmiştir. Böylece, Antrenman öncesi ve rPVT Eğitim>% 75 doğru yanıt ve <% 30 prematüre (yani, yanlış alarm yanıt) yanıt elde etme kriterlerini korumak için kararlı bazal performanslarını elde etmek için yaklaşık 4 ek seans yaklaşık 12 gün gerektirir.

RPVT verilerinden elde etmek kolay erkek ve dişi sıçanlar için reaksiyon süreleri Frekans dağılımları (Şekilure 5). Biz n = 92 erkek ve n = 5 dişi sıçanların bu dağıtımları edinilen ve PVT gerçekleştiren yetişkin erkek ve kadınlar için reaksiyon süresi dağılımları bunları karşılaştırdık. sıçanlar için frekans dağılımları daha yüksek değerlerde uzun sağa kuyruk alt değerlerde reaksiyon süreleri beklenen keskin artış göstermektedir.

Görev ve teyakkuz Decrement Süre

Dönem "teyakkuz" dikkat odağını korumak ve zaman 24 uzun süreler boyunca uyaranlara karşı tetikte kalması bir konunun yeteneği olarak tanımlanmıştır; teyakkuz halinde azaltır, tipik bir dikkat ile ilgili görevin yerine getirilmesinde süresi dolmadan olarak görülmektedir. İnsan PVT olarak, uyanıklık içinde azaltır ortalama hız değişiklikleri yoluyla değerlendirilir (yani 1 / RT) zaman (her PVT oturumu içinden ardışık zaman aralıklarında arasında örneğin,) görevi yerine bitti. birbenzer bir tedbir tepki hızı (yani 1 / RT) 6 dakika 5 bidonları içine 30 dakika rPVT oturumu bölerek görev aralığına zamanın bir fonksiyonu olarak incelendiğinde rPVT verilerinden elde edilebilir: 1) 0-6 dakika, 2) 6,1-12 dakika, 3) 12,1-18 dakika, 4) 18,1-24 dakika ve 24,1-30 dakika ve her zaman bölmesinden bir fonksiyonu olarak verileri temel (Şekil 6). İnsan PVT görüldüğü gibi, farelerin tepki hızı, bir uyanıklık azalmada veya zaman miktarı görev artışlar gerçekleştirmek gibi performans düşmesiyle (Şekil 4) gösteren görev, zaman içinde azalır. Herhangi bir rPVT performans ölçüsü (örneğin, yanıt doğru erken yüzde değişiklikler yanıt, ya da ihmaller) görev 20 zamanın bir fonksiyonu olarak incelenebilir.

Değişken Foreperiod Etkisi

Bireysel değişkenin bir fonksiyonu fo olarak performansındaki değişiklikleri değerlendirmek içinreperiod süreleri, her bir performans ölçüsü (örneğin, doğruluk, ihmaller, RTS) her foreperiod için ortalaması alınır; böylece 4 s foreperiod için ihmaller yüzdesi 3 arasındaki tüm foreperiod değerleri şunları kaydetti süresi geçerse ortalama sayısını oluşacak - 4 s; böylece 5 s, ve - benzer bir 5 s foreperiod için hızlandırılmış veri 4.1 arasındaki tüm foreperiod değerleri şunları kaydetti süresi geçerse sayısının ortalama oluşacak. 7 foreperiod kutularına analiz sonuçları Bu, bu tür yaklaşık 30 deneylerde 200 çalışmaların normal oturumda göz başına meydana gelen, (aşağıdaki Şekil 7). İnsan PVT, örneğin, kısa foreperiods (veya kısa yanıt-uyaran aralıklarla insan literatürde RSI en adlandırılır), RTS daha uzun ve daha uzun aralıklarla RTS kısadır ve sahte başlar 22 daha sık iken ihmaller, daha az bulunmaktadır. Bu etkiler, bir görev performansını deneğin zamandan bağımsız olacak ve inve olan bir yöntem sağlamaktır görünürBireysel PVT performansını stigating. Tekrarlanan ölçümler ANOVA yanıt yanıt doğru yüzde [F (6,600) = 33.876; p <0.05], ortalama RT [F (6,600) = 57.667; p <0.05], erken için Foreperiod önemli bir-nesnelerle birlikte ana etkisi ortaya (ya da yanlış alarmlar) [F (6,600) = 139,776, p <0.05] ve ihmaller [F (6,600) = 9,814, p = 0.002]. Yüzde doğru en düşük 10 s foreperiod değerde diğer tüm foreperiods karşılaştırılmıştır yanıt (tüm p en <0.05). Medyan RTS 4 s foreperiod değeri en uzun idi (tüm p en <0.05) Prematüre 4 s foreperiod değeri en düşük ve yanıt vermenin 10 s foreperiod değeri en yüksek (tüm p en <0.05) ihmaller 4 s değerde en büyük oysa, ve 10 s foreperiod değeri en düşük (tüm p en <0.05). Şekil 6 rPVT gerçekleştiren sıçanlar için bu farklılıkları, alt foreperiod değerleri ise daha yavaş şekilde performans göstermektedir ve süresi geçerse daha büyük bir yüzdesini içerir, ancak RTS daha hızlı ve erken tepkileri yüzdesi artmaktadır ise foreperiod artar doğru azalır yanıt. Bu veriler denek olarak hız-doğruluk takas uyaran ışık aydınlatma için uzun süre beklemek gerekir göstermektedir.

Şekil 1
RPVT Prosedür Şekil 1. diyagramı. rPVT temel tepki önlemleri katı çizgilerle kutuları ve oklarla gösterilir ve "Temel Önlemler" başlığı altında metinde açıklanmıştır. Yanlış alarmlar sadece gri gölgeli alanda meydana gelen prematüre tepkilerdir. Ihmaller tepki gecikmeleri artı özlüyor ortalamadan daha uzun olan doğru çalışmalar vardır. Daha fazla detay için "Ek Bilgisayarlı Önlemler" bölümüne bakın; Ayrıca, Davis et al. Bu performans önlemlerin detaylı bir tablo için 20. Bu şekil, ilk Davis ve ark ortaya çıktı. 20.ttp: //ecsource.jove.com/files/ftp_upload/54629/54629fig1large.jpg "target =" _ blank "> bu rakamın daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayınız.

şekil 2
RPVT Antrenman öncesi ve Eğitim Adımlar 2. Diyagramı Şekil. Antrenman öncesi prosedür fareler güvenilir burun gedikler anahtarını kurcalamak kez bilgisayar teslim takviye geçer deneyci-teslim takviye ile burun gedikler yanıtını şekillendirir. Sıçanlar her oturumda kendi bireysel performanslarına göre rPVT eğitim adımlarında hareket. final eğitim aşamasına antrenman öncesi kadar tüm süreç yaklaşık 12 gün gerektirir. Bir kez adım 4.9 de, istikrarlı bazal performansları% 75 (Baseline rPVT Konserler bakınız) Yukarıdaki yanıt doğru yüzde korumak için yaklaşık bir ek 4 seans gerektirir; Toplam gün / oturumları performans kriterlerini elde etmek için gerekli yaklaşıktırly 16 seans. SFT = takviye. FP foreperiods =. Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.

Şekil 3,
Erkek Long Evans Sıçanlarda 3. Baseline rPVT Performanslar rakam. n = 122 sıçanlar için ardışık oturumları arasında yanıt gösterilen yanıt doğru yüzdeleri, ihmaller dikkat, ve erken. sıvı ölçümü için veri hızlandırılmış ölçüsüyle karşılaştırma amacıyla gösterilmiştir; dikkat süresi geçerse yarıdan fazlası aslında denemeler cevapsız ve kalan cevapsız çalışmalar bir kişinin reaksiyon süresi iki kere sırasında (yani, "doğru") denemeler değil, aynı zamanda çalışmalar takviye edildi (veya daha fazla) için sıçan ortalama RT (dikkat aradan olarak tanımlanan, yani) o oturumu. veri pOturum # 1 için gösterilen oints nihai performans parametreleri altında gerçekleştirmek her sıçan için ilk tam oturumu sırasında performansları göstermektedir. yanıt doğru yüzde: aşağıdaki gibidir: oturum başına yaklaşık 200 doğru denemeler dayanarak, 80 seans arasında burada tasvir çeşitli önlemler için ortalama mutlak değer aralıkları vardır 144-166 denemeleri; Yüzde ihmaller: 26-40 denemeler; Yüzde erken yanıt: 14-20 denemeleri; Yüzde özlüyor: 12 - 20. Hata çubukları = ± SEM. Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.

Şekil 4,
Erkek ve Kadın Long Evans Sıçanlar ve erkek C57BL / 6J fareler için Şekil 4. Ortalama rPVT Performans Ölçütleri. Yanıt doğru yüzdeleri, yanlış alarm ve ihmaller, ortalama d 'başbakan ve medyan Reacti günlük oturum (F - M) rPVT performans erkek farelere (n = 122), dişi farelerde (n = 5), ve farelerde (n = 4) için kez. Antrenman öncesi ve rPVT eğitim aşamasından sonra, kemirgenler benzer seviyelere rPVT gerçekleştirin. fareler için bu reaksiyon süreleri hem erkek hem de dişi fareler için daha yavaştır dışında çoğu önlemler, benzer. Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.

Şekil 5,
RPVT Sahne Rats için Şekil 5. Tepki Gecikme Dağılımları PVT Sahne İnsana benzer edilmiştir. RPVT gerçekleştiren erkek için gecikme dağılımları ve dişi sıçanların ile birlikte (Blatter ve ark. 25 yeniden çizilmesi) insan PVT gerçekleştiren kadın ve erkekler için gözlemlenen gecikme dağılımları, gösterilmiştir. dosyaları / ftp_upload / 54629 / 54629fig5large.jpg "target =" _ blank "> bu rakamın daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayınız.

Şekil 6,
For Speed Görev Curve'de Şekil 6. Rats 'Zaman (1 / RT) PVT 10 dakika Version Sahne İnsana Speed benzer olduğunu. Sol: Görev fonksiyonu bir ortalama süre Rayman ve Van Someren 26 den 7 dakika PVT oturumu yeniden çizilir insan performans için. Sağ: 30 dakikalık rPVT oturumları performans sıçanlarda (n = 122) için görev fonksiyonu ortalama süre. insan performansının benzer bir şekilde, sağlıklı insanların ve normal farelerde bir oturum boyunca hız minimal değişiklikler vardır. Görev fonksiyonu bu kez uyku yoksunluğu, vb tarafından manipüle edilebilir bir temel sağlar. SEM ± iki grafikte de hata çubukları.tp_upload / 54629 / 54629fig6large.jpg "target =" _ blank "> bu rakamın daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayınız.

Şekil 7,
Şekil 7. Değişken Foreperiod Etkisi rPVT Davranış Performans Belirgin olduğunu. Ortalama haftalık prematüre yanıt yüzde sıçanlarda (n = 122) Doğru yanıt, medyan reaksiyon süreleri, performansları ve dikkat ihmaller. Veriler, yani değişken foreperiod süresi bir fonksiyonu, uyarıcı ışık gelmeden önce gerekli "bekle zaman" olarak gösterilir. daha hızlı, ama daha erken yanıtları yayarlar ve uzun foreperiods az doğru ise Sıçanlar, yavaş, ancak daha kısa foreperiods daha doğrudur. Örneğin, 10 s foreperiod de olanlara 4 s foreperiod performansları karşılaştırarak, fareler ~ 10 sn'de 550 ms vs ~ 400 ms fo 4 s foreperiod (daha uzun medyan RTS varreperiod), daha ihmaller (~% 30 vs ~ 10 s foreperiod% 10), ve daha doğru yanıt (~% 80 vs ~ 70 10 s foreperiod de%), ancak daha az prematüre tepkiler (~% 1 vs . ~ 10 s foreperiod% 25). Böylece, sıçanlar yavaş, ama daha kısa foreperiods daha doğru ve daha hızlı, ancak daha uzun foreperiods az doğrudur. Hata çubukları = ± SEM. Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Burada açıklanan metodoloji insan literatürde tipik PVT performansı birçok açıdan olumlu karşılaştırmak sıçanlarda rPVT performansları ile sonuçlanır. Mevcut tekniklerin kullanılması, bir hızla rPVT gerçekleştirmek için sıçan eğitebilirsiniz ve bu tekniklerle elde edilen performanslar net ayrımcılıklara (yanıt doğru yani, yüksek düzeyde, hem yanıt erken ve süresi geçerse düşük seviyelerde) ile karakterize edilir. Frekansları gibi Ayrıca, rPVT ile elde edilen reaksiyon süresi dağılımı, PVT 12 (bakınız Şekil 5) gerçekleştiren, insanlarda görülen oldukça benzeyen hem erken yanıt ve kusurları (ör Beijamini ve ark ergenler için gösterildiği gibi. 27). Son olarak, hem insan kemirgenler rPVT gerçekleştirdiğinizde (bkz zaman-on-görev ve değişken foreperiod aralığı (yani, RSI) insanlarda gözlenen etkiler de görülebilir Şekil 6 muadilleri 7 sırasıyla). PVT görev insan ve kemirgen performansları arasındaki benzerlik Bu yüksek derecede özellikle dikkat / uyanıklık odaklanan translasyonel araştırma için, bir ön-klinik araştırma tekniği olarak kullanılmak üzere rPVT ayrı bir avantaj sağlar.

kemirgenler için rPVT benimsendiğinde, araştırmacılar kullanılan konularda temel performanslarını kurmak için kullanılan parametrelerin, reinforcers türleri ve cinsiyet ve suşlar dahil başarıyla rPVT elde etmek için eğitim süresini ve kemirgenler yeteneği etkileyebilecek bazı şeyleri dikkate almak gerekir . Yukarıda tarif edilen parametreler sıçanlarda kolay rPVT elde etmek için kısa bir zaman miktarı için eğitilmesi için kullanılabilecek bir yöntem sağlar. Sıçanlar edinme kriterlerini elde etmek için otomatik eğitimler - günlük yaklaşık 2 hafta (F M) takip oturumları, şekillendirme 3 30 dakika - örneğin, fareler şekillendirme burun gedikler anahtarı yaklaşık 2 sürer sokmak için. Ortalama, erkek üzerindeLong Evans sıçanları bu kriterleri elde etmek için 9.0 otomatik eğitimler gerekir, ancak otomatik oturumlar boyunca bunu yapmak için zaman zaman bazı sıçan uzun sürer ve yavaştır. sıçanlar sağlanması ve kriterleri ulaşmak için gerekli seans sayısını en aza indirmek için yardımcı olacaktır hedef ağırlıklarını muhafaza sağlamak. Bundan başka, çok rPVT parametreleri çalışmaların sayısı, foreperiods süresi sınırlı tutma değeri, zaman aşımı süreleri ve ITI süresi de dahil olmak üzere bir eğitim, en üst düzeye çıkarmak için modifiye edilebilir. (- 5 sn gibi, 2) eğitim başlar ve foreperiods düşük olduğunda Sıçanlar genellikle doğru yanıt yüksek oranlarda görüntüler. foreperiods 5 sn üzerinde yükselecek kez onlar sürekli bir yanıt vermeden önce aydınlatılacak burun gedikler anahtarı için beklemek öğrenme gibi, çoğu sıçan, doğru çalışmaların yüzdesinde azalma ve erken yanıtları bir sonraki artış gösterecektir. Sıçanlar ilerleme olarak, kademeli bir artış yine orada10 sn - Doğru cevapların yüzdesi foreperiods 9 yaklaşırken. (-% 80 doğru, örneğin, 65) rastgele sunulan foreperiods için sıçan geçiş kez performansları satın alma kriterleri yakındır. vesileyle, bazı sıçan sıçan erken yanıt zaman, takviye kazanmak için fırsat gecikir şekilde zaman aşımı süresini artırarak azaltılabilir erken yanıtların daha büyük bir yüzdesini gösterecektir.

Literatürde rPVT diğer sürümlere göre, mevcut protokol daha az erken tepkiler ve doğru yanıtların daha fazla sayıda ile karakterize davranış performansları eğitiyor. diğer yayınlanmış çalışmaların mevcut protokol göreceli değişiklikler büyük olasılıkla davranış daha uyaran kontrolü için nedenleri vardır. Bizim protokol uyaran ışık aydınlatma güvenilir takviye kullanılabilirliğini tahmin çünkü uyaran ışık varlığında sadece cevap kemirgenler eğitiyor. Yani,burun yanıt anahtarı yanar iken yanıt yapılır yalnızca güçlendirilmesinde önemli sonuçlar sokmak; böylece, uyarıcı ışık güvenilir takviye hazır olduğunu bildiriyor bir ayırt edici uyaran (S D) olur ve burun dürtüklemek tuşu yanıt uyaran kontrolünün yüksek derecede altındadır. Bunun bir olasılıkla nedeni, uzun değişken foreperiod aralığının kullanımı (2.5 ile karşılaştırıldığında 1.5 s, - diğer çalışmalarda 3.0 s) ve daha kısa bir doğru yanıt aralığı (3-7 diğer çalışmalarda s - 3 ile karşılaştırıldığında 10 saniye) büyük ölçüde bir hayvan doğru tesadüfen bir deneme cevap olasılığını düşürür. Ayrıca, rPVT diğer yayınlanmış sürümleri, kemirgenler uyarıcı ışık sönmüş sonra 0,5 sn uyarıcı ışık aydınlatması sırasında veya 2.5 s sınırlı tutma sırasında yanıt için takviye kazanabilirsiniz. Hipotez S D yokluğunda takviye izin veren sınırlı tutun Bu tür aslında effectivene zayıflatırS D olarak uyaran ışık ss ışığı güvenilir takviye kullanılabilirliğini tahmin değil çünkü. Bu fareler, ışığın aydınlatma sırasında meydana gelen bazı presler güçlendirilmiş kısa süre verilmiş ve birçok presler için ışık sönmüş sonra vardır vardır. RPVT önceki sürümlerinde sıçanların davranışını incelerken, uyarıcı ışık S D olarak görev değildir ve konular daha rasgele bir şekilde anahtarın yanıt olduğunu göstermektedir doğru ve erken tepkiler neredeyse eşit sayıdadır. Ayrıca, 4.1'de detaylı eğitim rejimi - 4.6 önceki rPVT önceki sürümlerinde yapılmadığı temel performansları, tüm olası foreperiods bir hayvan ortaya çıkarır. 4.9 kademeli olarak basitçe kısa sürelerde yanıt ve atlama veya daha uzun foreperiods ile denemeler üzerinde erken yanıt vermesini konuları önlemek için alt foreperiods reintroduce - Dahası, 4.7 adımları. Birlikte, bu Protocol değişiklikleri uyaran ışık yerine minimal kontroller (örneğin, tepkiler sıklıkla S D yokluğunda meydana) yanıt zayıf S D, farklı foreperiods genelinde yanıt kontrolleri güçlü bir S D olacağı olasılığını artırır.

Burada ayrıntılı protokol adımları kullanarak, sıçanlarda farklı suşları eğitim verdi (yani, Long Evans, Fischer 344 ve Lewis) 28 erkek ve dişi Long Evans sıçanları ve benzer performans seviyelerine erkek C57BL / 6J fareler hem. Farklı sıçan suşları diğer daha önce yayınlanmış çalışmaların çoğu için kullanılan iken, Oonk ve arkadaşları 17 el Long Evans erkek sıçanlar ve çok Christie ve arkadaşları 15,16 arasında olduğu gibi üretilen davranışsal performansları. Bu bulgular kullanılan eğitim parametreleri büyük olasılıkla daha istihdam sıçan suşu veya seksten daha düşük prematüre yanıtlar için önemli olduğuna işaret etmektedir. Ne olursa olsun, gerilme ve t sekso konular dikkate önemli değişkenlerdir. o rPVT sıçanların veya farelerin çoğu suşları yetiştirmek mümkün olsa da, araştırmacılar günlük olarak deneklerin eğitim süreçlerini incelemek ve istikrarlı davranış taban elde etmek için buna uygun parametreleri değiştirmek gerekir. kadın Long Evans fareleri eğitim Örneğin, mevcut çalışmaların toplam sayısı dişi sıçanlar erkek Long Evans sıçan kadar yiyecek tüketmeyin çünkü azaltılması gerekir. Biz onlar kazandı sonra, ortalama gıda 7 g, onlar yüzünden doyma (yanıt durdu görmek için dişi farelerin deneme-by-deneme performansları inceleyerek bu davranışı tespit, yani hiçbir doğru denemeler veya erken ile isabetsizlik çok sayıda tepkiler). toplam deneme sayısı sonradan 6.75 g 9 g kazanılan olabilir gıda miktarını azaltarak, 200 ila 150 düşürülmüştür. Daha düşük deneme sayısı ile dişi Long Evans sıçanları erkek Long Evans sıçanlarda eşdeğer olan ortalama bazal performansları yapılmaktadır. MrPVT program dahilinde ost parametreleri erken tepkilerin daha büyük bir oranda fareler için daha uzun bir kullanım da dahil olmak üzere, performans üst düzeye çıkarmak için değiştirilebilir. Böylece, incelenmesi içinde oturuma performansları yanı sıra, günlük ortalama performanslarını izleme, yeni bir gerginlik ya da yaygın olarak kullanılan farklı bir seks eğitim, özellikle ihtiyaç duyulan eğitim süreyi en aza indirmek için kritik öneme sahiptir.

kullanılan pekiştiricinin türü ve miktarı dikkate ek bir konudur. onların serbest besleme ağırlıkları% 90, laboratuvarda yapmak kolaydır, uzun vadeli çalışmalar için sağlıklı fareler tutar ve tutarlı davranış sonuçları - 85 sıçan muhafaza öncelikle çünkü bizim durumumuzda, standart chow gıda pelet, etkili bir güçlendiricidir vardır oturumdan oturuma performansları. Bu beslenme rejimi altında, yaklaşık bir yıldır tutarlı düzeylerde rPVT performans fareler vardı ve deneysel ve performansları yaşa bağlı değişiklikleri izlemek mümkün olması.Diğer basit reaksiyon süresi (SRT) cerrahide, yanıt gecikmeleri genellikle frekansta bir ters fonksiyonu ya da takviye 29,30 büyüklüğü olarak değişir, bu gösterilmiştir. Takviye aralıklı teslim edilir, ya da pekiştirici miktarı azaldığı zaman, örneğin, (örneğin, küçük pelet boyutu veya alt yüzde sakaroz çözeltisi) tepki gecikmeleri daha uzun olabilir. Geçerli yöntem değişmiş takviye parametrelerini içermez iken, bu sorunlar kolaylıkla basitçe güçlendirici (örneğin, güçlendirilmiş Her doğru deneme, her üç doğru deneme takviyeli, vb teslim edilir nasıl kullanıldığını pekiştiricinin tipi ve değiştirerek, rPVT incelenebilir .).

insan davranışının diğer hayvan modellerinde olduğu gibi, rPVT sınırlamalar vardır. Örneğin, ileri sürülebilir ki (görev değişiklikleri zaman gibi) doyma bir fonksiyonudur burada bildirilen bazı davranış kalıpları; Ancak, daha yakın bir examinatikemirgenlerden davranış gösteriyor on doyma bir faktör olmadığını göstermektedir. Örneğin, bir davranış oturumu sırasında doyma, sıçanlar 30 dakika içinde gıda 9 g kadar kazanabilirsiniz verilen meydana edebilirsiniz. Yukarıda açıklandığı gibi, bu dişi Long Evans sıçanlarda deneyimli ve kazanılan olabilir gıda toplam miktarı ayarlamalar yapmak gerekli oldu. Bir deneme-by-deneme olarak günlük performansları incelerken, bir eşit örneğin oturumda, genelinde tüm sıçanlar (yani, düzeltir, prematüre ve özlüyor) yanıtları dağıtma sigortalamak için dikkat etmelisiniz, sonlarına ihmal çalışmaların büyük bloklar oturumun, örneğin, doyma işaret eder. Zaman-on-görev etkisi seans sonuna doğru doyma sonucu Ancak, bir de doğru yüzde azaltmak için yanıt ve artırmak için eksiklikler beklenebilir. Ancak, yüzde doğru 30 dakika oturumu 20 genelinde aynı düzeyde tutulur yanıt vermenin; ve ihmaller bir SES olarak artarken,sion bu artış daha yavaş doğru yanıtlardan oluşur ve kaçırılmaması denemeler (veya atlanmış denemeler), ilerler. Böylece, denekler yukarıda açıklanan parametreler ve ayarlamalar ile tüm oturumun boyunca yanıt yüksek seviyelerini korumaktadır.

Dikkate almak önemli bir gıda ile ilgili bir sorun davranışına karşı etkileri göz önüne alındığında, bu uyku yoksunluğu gıda tüketimini arttırdığı bilinmektedir ve bu gıda takviyeli görevler davranışları 31 uyku yoksunluğunun olumsuz etkilerini hafife varsayılmaktadır olmasıdır. Çeşitli çalışmalarda uyku yoksunluğu bu hiperfagiktir etkisini inceledik ve Koban ve colleages 32 uyku yoksunluğu kaynaklı hiperfaji kısa yoksunluk programları (yani <5 gün) oluşmaz sonucuna varıldı, ancak uzun vadeli uyku yoksunluğu bir fonksiyonudur (yani ,> 6 gün). Bu konu özellikle bu yazının incelenen değildi iken, i belirlemek için geçerli prosedürü kullanmak mümkündürbu etkiler darbe performansı f. İlk olarak, kısa ve uzun vadeli uyku yoksunluğu programları da performansı üzerinde benzer etkilere sahip olup olmadığını belirlemek için rPVT değerlendirilmelidir gerekir. Uyku yoksun fareler normalden daha hungrier olsaydı (yani, normal gıda kısıtlaması ile ilişkili açlık seviyesinden daha hungrier), olumsuz bazal performans seviyeleri daha iyi performans neden onların performansını etkilemez, ancak hipotez olacaktır. Artan açlık sıçanlar öğrenme görevleri elde hızını artırmak mümkün olmakla birlikte, rPVT geçerli sürümünde aşırı açlık genellikle dahil olmak üzere birçok prematüre tepkilerin çok sayıda ve çok hızlı RT tedbirler ile karakterize yani davranışsal kontrol, eksikliği performansları, performansları ile sonuçlanır ya da 150 ms (yani, rastgele cevaplar) altına RTS. rPVT geçerli sürümünde sıçan eğitirken, zaman zaman fareler aşırı yanıt erken ve çok fa yayan gözlemledimeğitim sırasında st RT önlemler; bu gibi durumlarda, bir fare toplam gıda tahsis artan sıklıkla azalmış yanıt erken ve stabilize RT gecikmeleri sonuçlanır.

Burada açıklanan rPVT kısa lezyonlar, ya da uzun vadeli farmakolojik manipülasyonlara ve genetik değişiklikleri etkileri de dahil olmak üzere deneysel paradigmalar, çeşitli kullanım için bir çeviri platformu sağlar. İnsan PVT uyku yoksunluğu aşağıdaki performansını değerlendirmek için tasarlanmış olduğunu göz önüne alındığında, rPVT uyku yoksunluğu, bozulma ya da kronik uyku kısıtlaması ile ilişkili altta yatan biyolojik mekanizmaları araştırmak için basit bir platform sağlar. Örneğin, görev ve tepki uyaran aralığı etkileri üzerine zaman deneysel uyku süresi değişiklikleri ile bu performans tedbirleri işlemek için istikrarlı bir temel sağlar yayınlanan diğer sürümleri 17 ile karşılaştırıldığında normal sıçanlarda rPVT bu sürümünde kolayca ölçülebilir bulunmaktadır. uyku göz önüne alındığındaGörev etkisi zaman ve tepki uyaran aralığı etkisi (burada değişken foreperiod etkisi) 22 rPVT nörodavranışsal performansına uyku yoksunluğunun ayırıcı etkilerden sorumlu altında yatan biyolojik mekanizmaları araştırmak için kullanılabilecek tek etkiler insanlarda yoksunluk. Sıçanlar: 1) Normal bir performans temeli oluşturma olanak sağlayan, bir kaç ay boyunca stabil performansını korumak için rPVT uzun süreli deney manipülasyonlar için özellikle yararlıdır, 2) deneysel olarak başlangıç ​​döneminde değiştirerek, ve 3) bir temel değerlendirilmesi deney manipülasyon sona erdiğinde sıçan ek grupları için gerek kalmadan.

kemirgen ve PVT insan performansları arasında birçok benzerlik olmasına rağmen, mevcut farklılıklar vardır. Bu farklılıklar şekil ve doğru ve güvenilir rPVT pe korumak için fareler ile takviye açık beklenmeyen ihtiyacı öncelikle türetmekİnsanlarda, uygun öğretim kontrol kullanımı ise rformances, bütün bu iyi PVT performans elde etmek için gereklidir. Örneğin, sıçan reaksiyon zamanı performansları vs insan gözlenen farklılıklar insan ve sıçanlarda (örneğin, parmak vs. nosepokes musluk) için yanıt takviye şarta örgün eğitim kontrolü yanı sıra bariz topografik farklılıklar kullanımı hem atfedilebilir muhtemeldir . insanların reaksiyon süreleri sıçanlara kıyasla, tipik olarak% 50 daha kısa, ve insanlar genellikle mümkün olduğunca çabuk bir reaksiyon zamanı üretmek için talimat vardır. Bu talimatları da (belirli bir kısa gecikme gereksinimi 29,33-35 karşılayan takviye tepkiler yoluyla, örneğin) takviye kefaletler aracılığıyla hayvan çalışmalarında açık yapılabilir iken, bu gibi beklenmeyen kullanımı oldukça gerekli süreyi uzatabilir için tren zaman hayvanlar 34,36,37. Dahası, rPVT oturumları insan PVT s 30 dakika, amakullanılan PVT hangi sürümünü bağlı, 10 dakika - essions 3 arasındadır. Bu fark bir kemirgen görevi insan performans parametrelerini çoğaltmak için çalışırken göz önünde bulundurulması gerekir.

Böylece rPVT insan PVT olumlu karşılaştırır uyanıklık performansı üzerindeki değişkenlerin geniş bir yelpazede etkilerinin araştırılmasında yararlı bir araçtır, nörodavranışsal bozuklukları bireysel açığına üsleri keşfetmek için yenilikçi bir öteleme platformu olarak hizmet ve için olabilir olduğunu nörodavranışsal fonksiyon bozukluklarının potansiyel profilasksisinde, karşı önlemleri ve tedaviler geliştirmek.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

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.

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Dinges, D. F., Orne, M. T., Whitehouse, W. G., Orne, E. C. Temporal placement of a nap for alertness: contributions of circadian phase and prior wakefulness. Sleep. 10, 313-329 (1987).
  2. Dinges, D. F., Powell, J. W. Microcomputer analyses of performance on a portable, simple visual RT task during sustained operations. Behav Res Method Inst Comp. 17, 652-655 (1985).
  3. Kribbs, N. B., et al. Effects of one night without nasal CPAP treatment on sleep and sleepiness in patients with obstructive sleep apnea. Am Rev Respir Dis. 147, 1162-1168 (1993).
  4. Basner, M., Dinges, D. F. Maximizing sensitivity of the psychomotor vigilance test (PVT) to sleep loss. Sleep. 34, 581-591 (2011).
  5. Basner, M., Mollicone, D., Dinges, D. F. Validity and Sensitivity of a Brief Psychomotor Vigilance Test (PVT-B) to Total and Partial Sleep Deprivation. Acta Astronaut. 69, 949-959 (2011).
  6. Dinges, D. F., et al. Cumulative sleepiness, mood disturbance, and psychomotor vigilance performance decrements during a week of sleep restricted to 4-5 hours per night. Sleep. 20, 267-277 (1997).
  7. Drummond, S. P., et al. The neural basis of the psychomotor vigilance task. Sleep. 28, 1059-1068 (2005).
  8. Jewett, M. E., Dijk, D. J., Kronauer, R. E., Dinges, D. F. Dose-response relationship between sleep duration and human psychomotor vigilance and subjective alertness. Sleep. 22, 171-179 (1999).
  9. Lim, J., Dinges, D. Sleep deprivation and vigilant attention. Ann N Y Acad Sci. 1129, 305-322 (2008).
  10. Van Dongen, H. P., Dinges, D. F. Sleep, circadian rhythms, and psychomotor vigilance. Clin Sports Med. 24 (2), 237-249 (2005).
  11. Van Dongen, H. P., et al. Caffeine eliminates psychomotor vigilance deficits from sleep inertia. Sleep. 24 (7), 813-819 (2001).
  12. Blatter, K., et al. Gender and age differences in psychomotor vigilance performance under differential sleep pressure conditions. Behav Brain Res. 168 (2), 312-317 (2006).
  13. Lim, J., Dinges, D. F. Sleep deprivation and vigilant attention. Annals of the New York Academy of Sciences. 1129, 305-322 (2008).
  14. Basner, M., et al. Mars 520-d mission simulation reveals protracted crew hypokinesis and alterations of sleep duration and timing. Proc Natl Acad Sci U S A. 110, 2635-2640 (2013).
  15. Christie, M. A., et al. Microdialysis elevation of adenosine in the basal forebrain produces vigilance impairments in the rat psychomotor vigilance task. Sleep. 31, 1393-1398 (2008).
  16. Christie, M. A., McKenna, J. T., Connolly, N. P., McCarley, R. W., Strecker, R. E. 24 hours of sleep deprivation in the rat increases sleepiness and decreases vigilance: introduction of the rat-psychomotor vigilance task. J. Sleep Res. 17, 376-384 (2008).
  17. Oonk, M., Davis, C. J., Krueger, J. M., Wisor, J. P., Van Dongen, H. P. Sleep deprivation and time-on-task performance decrement in the Rat Psychomotor Vigilance Task. Sleep. 38, 445-451 (2015).
  18. Loomis, S., McCarthy, A., Edgar, D., Tricklebank, M., Gilmour, G. Behavioural evidence that modafinil and amphetamine do not produce equivalent qualities of wake promotion in sleep-restricted rats. Sleep Medicine. 14, Supplement 1 185 (2013).
  19. Deurveilher, S., Bush, J. E., Rusak, B., Eskes, G. A., Semba, K. Psychomotor vigilance task performance during and following chronic sleep restriction in rats. Sleep. 38, 515-528 (2015).
  20. Davis, C. M., Roma, P. G., Hienz, R. D. A rodent model of the human psychomotor vigilance test: Performance comparisons. J Neurosci Methods. 259, 57-71 (2016).
  21. Lim, J., et al. Imaging brain fatigue from sustained mental workload: an ASL perfusion study of the time-on-task effect. Neuroimage. 49, 3426-3435 (2010).
  22. Tucker, A. M., Basner, R. C., Stern, Y., Rakitin, B. C. The variable response-stimulus interval effect and sleep deprivation: an unexplored aspect of psychomotor vigilance task performance. Sleep. 32, 1393-1395 (2009).
  23. Skinner, B. F. The behavior of organisms: an experimental analysis. , Appleton-Century-Crofts. (1938).
  24. Warm, J. S., Parasuraman, R., Matthews, G. Vigilance requires hard mental work and is stressful. Hum Factors. 50, 433-441 (2008).
  25. Blatter, K., et al. Gender and age differences in psychomotor vigilance performance under differential sleep pressure conditions. Behav Brain Res. 168, 312-317 (2006).
  26. Raymann, R. J., Van Someren, E. J. Time-on-task impairment of psychomotor vigilance is affected by mild skin warming and changes with aging and insomnia. Sleep. 30, 96-103 (2007).
  27. Beijamini, F., Silva, A. G., Peixoto, C. A., Louzada, F. M. Influence of gender on psychomotor vigilance task performance by adolescents. Braz J Med Biol Res. 41, 734-738 (2008).
  28. Davis, C. M., DeCicco-Skinner, K. L., Hienz, R. D. Deficits in Sustained Attention and Changes in Dopaminergic Protein Levels following Exposure to Proton Radiation Are Related to Basal Dopaminergic Function. PLoS One. 10, 0144556 (2015).
  29. Stebbins, W. C. Response latency as a function of amount of reinforcement. J Exp Anal Behav. 5, 305-307 (1962).
  30. Stebbins, W. C., Lanson, R. N. Response latency as a function of reinforcement schedule. J Exp Anal Behav. 5, 299-304 (1962).
  31. Christie, M. A., McCarley, R. W., Strecker, R. E. Twenty-four hours, or five days, of continuous sleep deprivation or experimental sleep fragmentation do not alter thirst or motivation for water reward in rats. Behav Brain Res. 214, 180-186 (2010).
  32. Koban, M., Sita, L. V., Le, W. W., Hoffman, G. E. Sleep deprivation of rats: the hyperphagic response is real. Sleep. 31, 927-933 (2008).
  33. Moody, D. B. Animal Psychophysics, The Design and Conduct of Sensory Experiments. Stebbins, W. C. , Appleton-Century-Crofts. 277-302 (1970).
  34. Pfingst, B. E., Hienz, R. D., Kimm, J., Miller, J. M. Reaction-time procedure for measurement of hearing I. Suprathreshold functions. J Acoust Soc Am. 57, 421-430 (1975).
  35. Stebbins, W. C. Auditory reaction time and the derivation of equal loudness contours for the monkey. J Exp Anal Behav. 9, 135-142 (1966).
  36. Hienz, R. D., Weerts, E. M. The Baboon in Biomedical Research. VandeBerg, J. L., Williams-Blanger, S., Tardif, S. D. , Springer. (2009).
  37. May, B. J., Huang, A. Y., Aleszczyk, C. M., Hienz, R. D. Methods of Comparative Acoustics. Klump, G. M., Dooling, R. J., Fay, R. R. , Birkhauser Verlag. 95-108 (1995).

Tags

Davranış Sayı 118 PVT Dikkat Vigilance Radyasyon Sirkadyen bozulma Sıçan göreve Zaman Tepki uyaran aralığı etkisi uyku rPVT Fareler
Kemirgen Psikomotor teyakkuz Testi (rPVT): Sıçan ve Farelerde Nörodavranışsal Performans değerlendirilmesi için bir yöntem
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Davis, C. M., Roma, P. G., Hienz, R. … More

Davis, C. M., Roma, P. G., Hienz, R. D. The Rodent Psychomotor Vigilance Test (rPVT): A Method for Assessing Neurobehavioral Performance in Rats and Mice. J. Vis. Exp. (118), e54629, doi:10.3791/54629 (2016).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

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

Waiting X
Simple Hit Counter