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Neuroscience

タッチ スクリーンの持続的注意課題 (土) ラット

Published: September 15, 2017 doi: 10.3791/56219
Automatic Translation
1,2, 1, 1, 1
1Psychology Department, Temple University, 2Neuroscience Program, Temple University

Summary

持続的注意、または断続的な予測不可能なイベントの状況を継続的に監視は、認知の重要な側面です。ここでタッチ スクリーン オペラント チャンバーを用いたラットでの持続的な関心をテストする方法を詳しく説明します。我々 は男女ともに注意を調べる場合に役立ちますこのタスクを作る雄および雌ラットに匹敵する性能を発揮します。

Abstract

持続的な関心は、長期間にわたって断続的に予測不可能なイベントを監視する機能です。この注意プロセス認知の他の側面を subserves し、特定の神経発達、神経で破壊されると神経変性疾患。したがってを損なうし、持続的な関心を向上させるメカニズムを識別するために臨床的に重要です。そのようなメカニズムは頻繁に最初齧歯動物モデルを使用して発見しました。したがって、持続的注意の側面をテストするためのいくつかの動作手順は、齧歯動物のために開発されています。McGaughy と単 (1995 年) で最初に説明した、1 つは持続的注意タスクと呼ばれる (土) 信号 (すなわち、簡単な光のプレゼンテーション) と非信号試験区別するラットの列車します。信号は短く、こうして感知されるに細心の注意が必要です。注意力の需要を増やすことができます (例えばhouselight の点滅) ディス トラクターを導入することによってさらに。このタッチ スクリーン オペラントのチェンバースは、刺激と応答を記録を提示することができます 1 つの壁にタッチ スクリーンが設定されているタスクを変更しました。ここでは、タッチ スクリーンの部屋で座っていたために、我々 のプロトコルを詳しく説明します。さらに、男性と女性の Sprague-dawley ラットのパフォーマンスの標準的な措置を提案します。男女ともにこのタスクに匹敵する性能は、多くの研究者が、実験的なデザインで女性の齧歯動物を含む、特に注意研究のための使用を強調表示します。さらに、ますます人気のあるタッチ スクリーン室土の簡単な実装は、その有用性を増加します。

Introduction

共有機能1,2,3注意障害の疾患アルツハイマー病、統合失調症、注意欠陥多動性障害 (ADHD) に至る。持続的注意の障害、断続的で予測不可能なイベントの状況を継続的に監視する機能 — 持続的注意は選択と分割の注意と同様、他の認知のために重大、特に破壊的な4,5を処理します。健康な人でさえ否定的注意の維持の難しさ損なう毎日関数6認知に影響します。したがって、持続的な関心とどのようにそれはなる調節不全の神経生物学の基礎の理解につながる介入多くの人々 の利益となる認知能力を改善します。

回路と対混乱注意適切に貢献する分子プロセスを記述するために多くの研究者がヒト以外の動物のモデルになっている、注目中の特定の細胞および分子プロセスの操作タスクは可能です。努力は、さまざまな注目7,8,9,10を維持する能力を評価することがオペラント注意タスクの開発につながっています。持続的注意タスクとして知られている McGaughy と単 (1995 年) によって開発されたそのようなの 1 つのパラダイム (土)。SAT の訓練を受けての齧歯動物は、非信号試験からの光信号は簡潔に点滅している信号試験を区別する必要があります。注意力の需要は、視覚妨害 (点滅 houselight)10を導入することで増やすことが。土に注意を査定するための重要なパラメーターはよく文書化され、このタスクが検証された雄および雌ラットおよびマウス10、11,12。バージョンも土13の並進運動の有用性を強調、人間に適応されています。重要なは、このタスクを使用する持続的注意4前脳基底部の corticopetal システムを巻き込むできました。マイネルト核 (NBM) ので具体的には、コリン作動性ニューロンの信号試験14に正確な応答をヒット前脳基底部前頭前野にプロジェクトの質 inominata (SI) 地域に欠かせない/ 15。対照的に、この地域における gaba 作動性ニューロンは非信号試験16正確な応答である正しい拒絶 (CRs) 時のパフォーマンスを仲介すると考えられています。このタスクの基本的な回路が確立されると、ストレス ホルモンから神経毒性タンパク質に至るまで注目を損なうこの回路の変調の要因は識別された17,18をされています。総称して、これらの研究は、土の有用性を強調表示します。

研究室では、土を実装する 1 つの制限は、元のプロシージャがセンター パネル ライトと 2 つの拡張可能なレバー、ヒットと CRs10の 1 つのための指定、タスクの完全に構成されているオペラントの部屋を必要とすることです。信号試験光のパネルは簡単に点灯し、レバーを 4 s 応答ウィンドウを示す拡張します。その期間中に指定されたヒット レバーが押された場合、ラット報酬を受ける (食糧または水)。信号試験、ミス、として知られている不適切なレバー押しは報われない。非シグナル状態試験、パネルのライトが消灯し、レバーを拡張します。CR が報われる一方、非シグナル状態試験、誤報、として知られている不適切なレバー押しは報われない。任意の応答を応答ウィンドウ中にする失敗は、不作為としてカウントされます。土の可用性を展開すると、最近 1 つの壁、両方の視覚刺激とレコード ノーズポーク反応19を表示できるタッチ スクリーン、タッチ スクリーン オペラント チャンバーズのタスクを変更しました。タッチ スクリーンの部屋は装置20の 1 枚で、さまざまなタスク (例えば、ペアに関連付ける学習、逆転学習など) を実行する汎用性のために人気になっています。他のタッチ スクリーンのプロシージャに似ています20,21,22, 我々 の適応土の穴にそれをカット、マスクと呼ばれる、不透明なプラスチック製のタッチパネル カバーの使用が必要です。背後にある、画面に白い刺激を提示することによって信号のプレゼンテーションは、中央の円形のホールと 2 つの方形波の応答領域を 1 つのヒットと CRs、指定できる応答19に触れるようにラット。伝統的な部屋で 4 s の応答ウィンドウは、通常、レバーのプレゼンテーションで示されますが、以前の研究実証トーンは信号の応答ウィンドウ23にも使用できます。タッチ スクリーンの土で同様に短音の応答ウィンドウを信号します。他のトレーニングのパラメーター (例えば試験、試行間間隔等の数) は伝統的な間で類似保持されますとタッチ スクリーン (土) です。我々 は以前伝統とタッチ スクリーンの SAT バージョン間のパフォーマンスを評価および SAT は持続的注意19を測定する有効な方法で対等だったが見つかりました、そのタッチ スクリーンを示唆しています。タッチ スクリーンにより、土より多目的なのでそれは今タッチ スクリーン オペラント ボックスの広まった使用のために適応することができます。

現在のプロトコルの詳細をどのようにタッチ スクリーンを実行する研究室では、土。トレーニング スケジュールは、雌のラットは、男性とは違ってあった前スケジュール24を進める難易度で獲得時間を最適化する作業19の前報から若干変更されています。雄および雌ラットの典型的なパフォーマンスを示す結果は、タスクの問題のトラブルシューティングのためのヒントと一緒に、含まれています。

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Protocol

すべての実験健康の国民の協会のガイドラインに従って実施し、寺院大学機関動物使用とケア委員会によって承認されました。このプロトコルは大人で開発された (~ 60 日齢研究開始時) 男性と女性の Sprague-dawley ラット (チャールズ川).

1 タッチ スクリーン土材料

  1. ことを確認音の減衰のブースがそれぞれのタッチ スクリーン室を囲むと家光、音発生器、カメラ、商工会議所、ペレット上に配置の部屋が装備されている。ラベルディスペンサーは、タッチ スクリーンの反対側の壁のフィーダー報酬領域 (つまり点灯ことができます).
    2. カニューレや電極のインプラントを計画されている場合、
  2. は大口径のフィーダー報酬領域を使用します。フィーダーを詰らせることができるほこりを減らすために粉ふるいでふるいされて 45 mg 報酬ペレットを使用します
    3. 。
  3. は、タッチ スクリーン上の応答領域を制限するブラック アクリル マスク (3.175 mm 厚、マット) と各商工会議所を合わせてください。光刺激とそれぞれ配置の下、中心から 2 つの方形波の応答領域 (28.57 mm × 28.57 mm) の中央の円の開口部 (28.58 mm 径、下部には、左と右サイドの間の中央から 107.95 mm) を使用してマスクを準備 (1 つ 85.73 mm から、左側にある、1 つ 85.73 mm、右側からと下から両方 34.93 mm)。マスクの描写は、パブリケーション芯、ら に見つけることができます。 19.
  4. 商工会議所が交わる位置にマット仕上げのタッチ スクリーンの前にマスクを配置します
。

2。 タッチ スクリーン (土) のスケジュール設計

注:、プロトコル下形成およびタッチ スクリーン (土) のスケジュールをテストするためのパラメーターを設定する方法の詳細。これらのスケジュールは、リクエストも承ります。表 1 スケジュール パラメーターを示しています

。
  1. 鼻を突く形成パラメーター。
    1. プログラムを設定し、信号はありませんが表示され、houselight オフのまま
    2. ペレット読み込みフィーダー ポート赤外線ビームによりペレットのオフにこの光の存在を示すために点灯するフィーダー報酬領域を設定します
      3. 。
    3. セット プログラムか応答で鼻突き固定比率 1 (FR1) 強化スケジュールの下で食品ペレットと報酬を与えられるように (すなわち、それぞれの適切な応答報われる)。ただし、プログラムを設定してかどうか鼻ポークは 5 差以上の側、ラット側バイアスの開発を防ぐために報酬を受け取るための非支持側を突く必要があります
      4. 。
    4. は、セッションを終了後 40 分または 120 の報酬を与えられたポークを設定します。2 日連続 40 分 120 鼻ポークを完了する場合、トレーニング スケジュール 1 に科目を進める
      5. 。
  2. トレーニング スケジュール 1、トレーニング スケジュール 2、および土の共有パラメーターの説明
    1. プログラム研修スケジュール上で、houselight に残っているので、注意のニーズの増加します
      2. 。
    2. 54 試験 9 ± 3 s で設定試行間間隔 (ITI) とブロックごとの 3 つのブロックに分けることができますが 162 の試験で構成されていますので、各セッションのプログラムを作成
    3. など、それぞれの 3 つのブロックで発生する同じ数の信号と非信号試験信号と非信号試験が pseudorandomized ことを確認します
      4. 。
    4. は、食品ペレットを提供し、各セッションの開始時に自動的に食品ポート ライト点灯するプログラムを設定します。赤外線ビーム ブレークは、ラットが報酬領域からその頭を削除することを示します場合、食品ポート ライトをオフにし、最初の ITI を開始するプログラムを設定します
      5. 。
    5. 200 ms、70 dB と 4 s の応答ウィンドウを示すプログラムを設定する (すなわち 信号や非信号)、各試行の後トーン (3 kHz).
    6. は、ラットが正しく応答する場合は、ラットは報酬領域からその頭を削除したときに、ITI を開始するプログラムを設定します。ラットは、正しくない応答する場合は、次の応答を開始する ITI を設定します。ラットが省略されている場合 (すなわち、負わないものと応答)、応答ウィンドウの終了後に開始する ITI を設定します
      7. 。
    7. 対抗、これらのスケジュールは、ヒット (バージョン B) 左応答区域でヒット (版 A) と 2 番目のための正しい応答区域で最初の 2 つのバージョンを作成します
      8. 。
  3. トレーニング スケジュール 1 パラメーター。
  4. 500 さんにすべての信号期間を設定
    1. 信号試験に同時ヒットでラットを描画するための信号とともに、50% の濃度の応答区域を照らすにプログラムを設定 ' 正しい応答領域に注目
      2. 。
    2. 正しい拒絶以外の信号試験に消灯を指定領域を維持します
      3. 。
    3. は、不正な応答をトリガー補正試験前の試用版の種類 (すなわち 信号や非信号) が再び表示されるようにプログラムを設定します。正解または不正な応答が 4 回連続が一連の補正試験を終了することを確認します。タスクの完了に必要な 162 の総試験に向けて補正試験をカウントされません
      4. 。
    4. 3 日連続未満 20% 脱落、少なくとも 70% の正しい拒絶、少なくとも 70% のヒットがあればトレーニング スケジュール 2 科目を進める
      5. 。
  5. トレーニング スケジュール 2 パラメーター。
  6. 500 さんにすべての信号期間を設定
    1. トレーニング スケジュール 1 とは異なり、ヒット信号試験消灯応答領域を維持するプログラムを設定します
      2. 。
    2. とは異なり、トレーニング スケジュール 1、補正試験を実行プログラムを持っていない
      3. 。
    3. トレーニング スケジュール 1 と同じ他のすべてのパラメーターを保持します
      4. 。
    4. 3 日連続未満 20% 脱落、少なくとも 70% の正しい拒絶、少なくとも 70% のヒットがあれば土に科目を進める
      5. 。
  7. 土パラメーター。
    1. セット 3 信号期間: 500 ms、50 ms、25 さん
    2. 3 信号期間、中に試用版の 3 つのブロックの各 1 回の等しい数を表示するように擬似ファッションで変数の信号を表示するプログラムを設定します
      3. 。
    3. の少なくとも 70% の 500 ms 信号期間、少なくとも 70% の正しい拒絶、およびより小さい 20% 脱落で 3 日連続ヒットの基準パフォーマンスを定義します
      4. 。
トレーニング ステージ Max。試験 信号時間 (ms) 特別な条件 条件 ステージごと中央日
鼻突く形 120 イベントなし で Houselight 40 分で 120 試験 男性: 2、女性: 2
トレーニング スケジュール 1 162 500 ; Houselight補正試験;応答ウィンドウ信号試験中に 50% で点灯 > 70% のヒット、> 70 %cr, < 3 日間連続 20% 漏れ 男性: 19、女性: 25
トレーニング スケジュール 2 162 500 の Houselight >70% のヒット、> 70 %cr, < 3 日間連続 20% 漏れ 男性: 13、女性: 21
土 162 500、50、25 の Houselight > 500 ms で 70% に当たる > 70 %cr < 20% を除外3 日間連続 男性: 18、女性: 12

テーブル 1: トレーニング スケジュールと各スケジュールの平均取得時間

。
  1. ディス トラクター (土)
  2. ブロック 1、3 土と同じパラメーターを保持
    1. それはブロック 2 の間に 0.5 Hz の周波数で点滅するよう、houselight のプログラムを作成します
      2. 。
    2. データを分析する場合、および同じセッション内でディス トラクター前後後のパフォーマンスを分析するブロック 1、2、および 3 の間のパフォーマンスを比較します
      3. 。
  3. データ抽出プログラム。 土の
    1. エキス次データとディス トラクター (VI のパーセント ヒット) 試用版のブロックとそれぞれ別に土信号時間:
      1. ヒットでヒット数を除してヒットとミス、および mu の合計数の割合を計算します。100 ltiplying です
        2. 。
      2. 正しい拒絶の正しい拒絶および誤報の合計数で割ると、100 を掛けることによって正しい拒絶の割合を計算します
        3. 。
      3. は警戒指数 (VI)、次の数式を使用して、注意のパフォーマンスの全体的な指標を計算する: Equation、h と f が信号のヒットの割合試練と false 以外の信号試験にそれぞれアラームします。ラットが非信号試験信号とを区別することができるを示す 0 の値を持つ VI 範囲-1 から +1 の値。VI メジャーに省略された試験を含めないでください
        4. 。
      4. 応答が発生しなかった試験の割合を決定することにより漏れのパーセンテージを計算します
        5. 。

3。タッチ スクリーン (土) で実行しているラットのプロシージャ

  1. リバースの明暗サイクルの考慮事項
    注: 我々 は暗いサイクルの間に私たちのラットをテストが、注意事項についての説明を参照してくださいライト サイクルのテストでは。
    1. 暗いサイクル中にテスト、暗いサイクルの開始後、少なくとも 30 分をテストして動作を開始します
      2. 。
    2. 機器を設定する、行動すべての訓練中に暗闇の中で部屋をテストし、ラットとの干渉を避けるためにプロシージャをテスト ' サイクルのスリープ/スリープ解除します
      3. 。
    3. 光の露出を最小限に抑えるため輸送中に黒タオルとラット ケージをカバーします
      4. 。
    4. ヘッドライトを使用し赤灯明暗サイクルを中断することがなく暗闇の中でハンズフリーの作業に対して有効にします
      5. 。
  2. 食品制限の手順とスケジュールの割り当て
    1. ドン適切な個人保護用具 (PPE;例えば 手袋、マスク、ボンネット、白衣、靴カバー、等)ラットを処理する前にします
      2. 。
    2. ときラットは、ラットに家個別に、またはグループ コロニー部屋に到着します。私たちの研究のほとんどのラットは最終的に注入カニューレ、個々 の住宅が余儀無くされる
      3. 。
    3. ラット研究の開始前に 5 日、毎日 5 分の毎日を処理します
      4. 。
    4. 食事制限する前に各ラットを記録 ' 重量 s 無料餌と無料餌重量の 85% で自分の目標体重を計算します
      5. 。
    5. 食品は、初め整形する前に 3 日間のラットを制限します
      6. 。
    6. 、整形前に事前公開 15 食糧報酬ペレット ホーム ケージにラット
      7. 。
    7. 最初の食事制限の後に毎日の食事量を注意タスクと各ラットの 〜 85% のパフォーマンスを維持するために必要に応じて調整 ' 時間をかけてわずかな体重増加を可能にする s 自由摂食体重 (ガイドライン 25 参照)。新しいスケジュールを開始する前にモチベーションを高めるにはいつもよりラットを制限します
      8. 。
    8. ラットが動作を行わないときの週の日に彼らの食糧を彼らは行動のタスク中に報われるしながら受けたでしょうカロリーのメイクアップに少なくとも 1.0 g 増します。
      9. 。
    9. 各ラットを記録 ' s 重量のセッションが完了した後です
      10. 。
    10. は、行動停止をテストと食事の時間の間の関連付けを避けるために、セッションの完了後、少なくとも 30 分までラットを供給することはできません。ラットは建物グループである場合 1 h ごとに個別に各ラットをフィードし、ラットをグループ住宅条件に戻す
      11. 。
    11. 研究の開始前に (A または B) のトレーニング スケジュールの 2 つのバージョンのいずれかにランダムに各ラットを割り当てるし、トレーニングと土手順全体の指定されたバージョンでそれらを維持します
      12. 。
  3. プロシージャを実行毎日
    1. 適切な PPE をドンします
      2. 。
    2. オペラント室とコンピューターを電源します
      3. 。
    3. ペレット ディスペンサーはペレットが満ちているし、マスクがタッチ スクリーンの前に挿入されているを確認します
      4. 。
    4. 食品と画面、ライト、フィーダーは調剤正しく、トーン作業を確認することによって各ボックスが正しく機能していることを確認します。この目的のためシンプルなボックス テスト スケジュールを書き込むことができるし、我々 はリクエストにより利用できます
      5. 。
    5. は、適切なバージョンに細心の注意を払って各ボックスに正しいスケジュールを読み込み (すなわち、A か B)。動物についての関連情報を入力 ID、セックス、試験条件、ユーザーの頭文字とその他の注意事項が必要な場合 (例えば 日輸液 1).
    6. コロニー部屋からラットを取得し、適切なボックスに入れています
      7. 。
    7. セッションを開始します
      8. 。 すべてが正常に機能していることを確認するのに数分のセッションの開始時に
    8. ビデオ カメラ経由で時計パフォーマンスを設置しました。パフォーマンスを定期的に確認してください
      9. 。
    9. セッションが完了すると、レコードの集計データ (例えば、パーセント ヒット、パーセント CRs、パーセント不作為) とノートブックの問題
      10. 。
    10. 各商工会議所 10% のエタノールで拭くし、動物のセットの間に寝具を置換します
      11. 。
    11. 日のラットの最終的なセットを実行して後、10% のエタノールで十分に部屋をきれいに、床のグリッドとして確保する、可能な限り消去して寝具を置き換える
      12. 。
    12. クラウド サーバー上のデータをバックアップし、重要なデータを抽出します
      13. 。
    13. 機器を電源します
      14. 。
    14. 同時に動物を毎日同じボックスで実行します
      15. 。
    15. (実行私たちラット週 6 日) 週 5-6 日のラットを実行します
      16. 。

4。動作のトラブルシューティング

注: ラット、次の整形相 (すなわち、トレーニング スケジュール 1、トレーニング スケジュール 2、トレーニング スケジュール 1 に鼻を突く形に移行した場合にドロップするパフォーマンスは正常ですトレーニング スケジュール 2 土)。ただし、時間の経過とともにパフォーマンスが向上しない場合、またはラットも実行していた好調が突然停止し、場合は、最も頻繁に問題がある食品制限

。
  1. 食品制限のトラブルシューティング
    1. 食事制限が問題の疑いの場合は、問題の原因を診断するためにタスクを実行し、セッションの間で特に省略番号を確認ネズミを見る
      2. 。
    2. ラット高不作為は、特に場合は彼らはブロック 3 の増加があり実行していない、或るボックスで落ち着いて座っています。e 毎日食品 1 g 量やパフォーマンスが向上したかを決定する状況を監視します
      3. 。
    3. ラット高不作為、イライラして画面をつつくがあり実行前後のセッションを通して食品ポートに、1 g で毎日の食事量を増やすし、パフォーマンスが向上したかを決定する状況を監視します
      4. 。
    4. ラットが上かどうかわかりづらい、または栄養不良がある場合、2 日間食事量を増やすし、パフォーマンスを監視します。性能が改善しない、または取得が悪いことに、2 日間食事量を減らすし、パフォーマンスを監視
    5. に次に詳細なパフォーマンスにラットが移動食事制限の調整の後で改善しない場合、簡単に予定します
      6. 。
  2. トレーニングの異なるスケジュールでトラブルシューティング パフォーマンス
    注: その習得時間がその同性の動物がかかる平均日数の上の 2 つの標準偏差を超えている場合、パフォーマンスの低いラットをドロップそのスケジュールの条件まで。Sprague-dawley ラットを減らせたの当社データに基づく提案してきましたが、これらの数字が異なる系統の調整する必要があります。
    1. トレーニング スケジュール 1: トレーニング スケジュール 1 のドロップ Sprague-dawley 男性彼らは 36 日後を取得し、48 日後彼らを入手していない場合は、女性をドロップできません
      2. 。
    2. トレーニング スケジュール 2: 場合ラット ' トレーニング スケジュール 2 秒のパフォーマンスは 12 日間連続で基準以下停滞し、食品制限の問題から除外されたが、最低基準に到達するまでの 5 日間のトレーニング スケジュール 1 に戻ってダウン ラットを移動します。ラットでは、12 日後のトレーニング スケジュール 1 の基準は到達しない、研究からラットをドロップします。研究からネズミが落としラット トレーニング スケジュール 1 を渡しますとトレーニング スケジュール 2 に戻されますが最初のトレーニング スケジュール 2 を起動した後、それぞれはの男性および女性、36、42 日後向上しません
      3. 。
    3. (土): 場合ラット ' 土 s パフォーマンスは 12 日間連続で基準以下沈滞し、食品制限の問題から除外されたが、最低基準に到達するまでの 5 日間のトレーニング スケジュール 1 に戻ってダウン ラットを移動します。ラットでは、スケジュール 1 の条件が 12 日に到達しなかった場合は、研究からラットをドロップします。ラット トレーニング スケジュール 1 を渡しますと、土に戻してが改善されないの男性および女性、28 日の 41 日後それぞれ、当初土日を開始した後は、研究からラットをドロップします
      4. 。
  3. その他の問題のトラブルシューティング
    1. ラット側バイアスが生じた場合 (すなわち、一貫して得点 > 70% のヒットと < 40% 正しい拒絶、またはその逆) にラットを移動トレーニング スケジュール 2、土の中に段階 1 の訓練、両方の応答領域に対応するラットを奨励する補正試験があります。最低限の基準に到達するまでの 5 日間のトレーニング スケジュール 1 でラットをしてください。12 日後トレーニング スケジュール 1 の条件が満たされない場合、研究からラットをドロップします
      2. 。
    2. ネズミを食べて停止、ポルフィリン、開発またはそれ以外の場合、痛みや苦痛の兆しを見せている場合獣医のスタッフとすぐに参照してください
      3. 。

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Representative Results

ほとんどの注意研究のラットは、土の条件に訓練を受けています、破壊または注意を改善する操作が実行します。集録データは通常表示されない、雌雄ラットにおける獲得率を説明するためにここで 。このため、土 (鼻を突くフェーズの開始) の基準に到達する日の数の中央値を定量化しました。いくつかのラット絶対加えそれ条件 (n = 5 の男性と n = 1 の女性)。男性がかかった中央日 (n = 24) と女性 (n = 16) (割り当てられた時間で基準に達しなかった者を含む) の基準に到達するラットはそれぞれ 54.5 日と 62 日 (図 1)。集録時間の男女間に有意差はなかった [U = 165.5、 Z =-0.75、 p =。 469]。集録時間の変動が男性より表示されることに注目すべきだ [四分範囲 (IQR) = 60.25] 女性より [IQR = 29.50]。

男性の 4 つの典型的なパフォーマンス測定を行ったラットは、ベースラインを取得される、(n = 19) と女性 (n = 15): パーセント ヒット、パーセント CRs、VI、およびパーセント脱落。ヒットと正しい拒絶、男性と女性の割合に基づいて同様に正確に通知 [t(32).929, p = =。 360] と非シグナル トライアル [t(32) =.071、 p =。 394] (図 2 a、b)。典型的な土とは、非シグナル試験の精度だったシグナル試験の精度より [F(1, 32) 129.99、 p = <. 001]、これは (すなわち、ないの主な効果性や相互作用、[Fの男女別でしたが、< 1])。前述のように、VI、注意のパフォーマンスの全体的な指標として計算され、男性と女性が同じような Vi [t(32) =.419、 p =。 678] (図 2 c)。省略された低、最適な食べ物制限プロシージャ、期待どおりに、男女間で同等 [t(32) = 1.61、 p =。 118] (図 d)。セッション間でパフォーマンスをテストするため我々 は 3 つのトライアルのブロック間での変更の評価し、ヒットの違いが見つかりません [F(2, 64) = 2.75、 p =。 071] 拒絶を修正 [F(2, 64) = 1.871、 p =。 162]。ヒットと正しい拒絶に関して性差がない試験ブロック間でパフォーマンスを比較すると、[F< 1] またはセックスとヒットのトライアルのブロック間の相互作用 [F(2, 64) = 1.427、 p = 247] 拒絶 [を修正。F < 1] (データは示されていない)。

土日中に 500 ms、50 ms、25 ms の間で信号変わるし、パフォーマンスは通常短い信号期間10,17,18低下します。我々 は見つけることここでは、信号の持続時間減少の精度として複製 [F(2, 64) 90.21、 p = <. 001] (図 3 a)。ボンフェローニ事後テストは 500 ms から 50 ms のヒット率の大幅な低下を明らかにした (p <.001) と 25 ms、50 ms から再び (p =.017。パフォーマンスは男女間で比較した: セックスの主な効果はありませんでした [F(1, 32) = 1.74、 p =。 267] または信号期間の相互作用によってセックス [F(2, 64) = 1.66 p =。 198]。

注意力の需要を増加する 1 つの方法は、試験の 2 番目のブロックの中に、houselight が点滅です。我々 はこのディス トラクターとラットのサブセットをテスト (男性 n = 14、女性 n = 13)。セッションの主な影響があった、期待どおりに [F(2, 50) = p 37.73 <. 001] 試験の 2 番目のブロックの中に、パフォーマンスが低下するよう、(事後、対 2 pブロック 1 <.001),、ディス トラクター停止でいったんは回復がブロック 3 (事後、ブロック 1 対 3、 p =.862) (図 3 b)。セックスの主要な影響があった [F(1, 25) 11.29、 p = =. 003] 女性行うディス トラクター セッション全体を通して男性よりも悪いことなど。セックスとトライアルのブロックのため性能の相互作用はなかったが [F(2, 50).582、 p = <. 563]、計画の比較試験各ブロックで男女間明らかに男性と女性がブロック 1 に同様に (p =.144), 女性は、ブロック 2 で悪化を実行 (p =.046) とブロック 3 (p =.003),、ディス トラクターは女性が破壊されるとその回復が悪い。

Figure 1
図 1: 基準日。持続的注意タスクの基準に到達する日の数の中央値 (土) 男女間類似していた。ただし、男性の取得時間は、女性より大きい四分範囲 (IQR) があるより多くの変数です。この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください。

Figure 2
図 2: 土指標。(A, B)雄および雌ラットは、パーセント正しい拒絶 (CRs) で示されるパーセント ヒットと非信号試験で示される、信号試験と同様の精度を持っています。(C) 警戒指数 (VI)、注目の全体的な指標も雌雄で類似していた。(D) 不作為は、低く、男女間で同等だった。(SEM) 平均値 ± 標準誤差を手段として、データが掲載されています。この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください。

Figure 3
図 3: 視覚刺激の存在下で信号の期間にわたって土パフォーマンス。土の中に (A) 信号は時間で変化します。予想通り、パーセント ヒット (すなわち、信号試験の精度) 低下信号期間が短く、雌雄で類似していたこの効果とします。アスタリスクは、持続時間 500 ms 信号から有意な差を示しています。(B) のパフォーマンス、ディス トラクターの土セッション通常 VI により測定します。予想通り、ブロック 2 (黒いバーで示されて) のディス トラクター (すなわち、点滅 houselight) の導入は、男性と女性の両方で VI を減少しました。女性は、男性よりも、セッション全体を通して低い VI を持っていた。印は、ブロック 1 とブロック 3 から有意差 (p < 0.05)。データを提示する ± SEM. の手段としてこの図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください。

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Discussion

神経の持続的注意の障害が報告される、神経発達、および神経変性疾患1,2,3、対混乱注意最適に貢献するプロセスがけいこ。これは、一部では、特殊な装置齧歯動物注意課題の簡単な適応を制限するためです。ただし、タッチ スクリーン室機器20,22の 1 枚でさまざまな認知タスクを実行するための柔軟性を提供することでこの問題に取り組んでいます。ここでタッチ スクリーンを実装する雌雄ラットのために座ってどのようにタッチ スクリーン20,22詳述によって利用可能な認知タスクの成長のリストに追加します。男女間のパフォーマンスの比較では、同等の集録レートを明らかにしました。しかし、男性は女性よりも基準を達することの多くの変数です。この興味深い性差 Sprague-dawley ラットひずみ6のない女性が、男性の高特性変動に関連するが、確実に保証詳しい調査。基準条件を達成した後男性と女性は、VI のスコアに反映されて信号と非信号試験に匹敵する精度を持っていた。信号と信号非臨床試験でのパフォーマンス残った一貫している安定した性能の多くのレポートと伝統的な土バージョンでのセッション間で病変なし若いラットは、男女ともに、すべての 3 つのトライアル ブロック間で似たような26,27,28,29,30が参照してください10,11を評価しました。漏れは男女ともに、男性と女性の両方がタスクを実行する動機を示す同様に低かった。当研究室でを維持する私たちのラット逆ダーク/ライト サイクル (8:30 で消灯) に注意してください。しかし、伝統的な土のプロシージャは (例えば,10,17) 光期間テストを定期的な明暗サイクルでラットで実施しています。土の認知能力は、可能性が高い時間帯が31をテストに与える影響を最小限に抑える同調因子として仕えるようになります。

土の特徴は、異なる信号期間の使用です。ある証拠複数の導入が税金注意要求を通知し、予想される不確実性32,33を導入しているために、コリン作動性システムを行っています。また、簡単な信号を検出することは困難であると長い信号の比較できます信号継続時間を変化させます。予想通り、成績とパフォーマンスが男女ともに低下する減少した信号の期間と。ほとんどの研究者が土を増加または注意を減少させる因子を試験に使用するそうです。異なる信号期間のパフォーマンスを比較することは、これらの状況で便利です。たとえば、推定認知化合物強化の効果は短い信号期間でより発音され、効力のより完全な画像を提供可能性があります特定の信号の期間で薬の効果をこのように見ています。

注意需要の増加へのアプローチは、ディス トラクター (土) として知られているタスクのバージョンで、houselight を点滅させることで気が散る刺激を導入することです。ここでブロック 2 の間にこの妨害を提示、男女ともに (すなわち、ないディス トラクターとブロック 1) ベースラインと比較してパフォーマンスが損なわれることがわかった。予想通り、性能回復ブロック 3 で終了すると気が散る刺激だった。セックスとトライアルのブロックとの間の重要な相互作用はありませんでした、パフォーマンスのベースラインに類似していたより男性とブロック 2、3 よりも女性の間女性が、妨害の効果がもっとかもしれないことを示唆している男性よりも悪い行い女性で顕著。ただし、ディス トラクターが効果的に男性と女性で注意を障害という事実は、男女ともに注意が要求するディストラクタ土を利用できることを示します。ここで我々 は、houselight の点滅の典型的なディス トラクター操作を採用、タッチ スクリーン室そこは気が散る刺激を導入する他の方法をあることができます。たとえば、齧歯動物のためのタッチ スクリーン連続遂行課題は、注意力の需要8を増加する標的刺激に隣接しているタッチ スクリーンの視覚的手掛かりを紹介します。我々 はまだそれをテストしていないが、似たような操作は土日で可能です。

このタスクの 1 つの欠点は、ラット基準条件に到達するために長い時間がかかることです。ただし、トレーニングのこの期間は、SAT は例外ではない多くの注意タスク7,34,35, の特徴です。タイムリーのパフォーマンス問題に対処するための介入を行うことができますので、トレーニングしやすく、シェーピングおよびトレーニングの段階でパフォーマンスに細心の注意は、重要です。我々 の経験でほとんどのパフォーマンスの急激な低下、食事制限の問題に起因します。食品制限の問題が疑われる場合、不作為を評価タスク中のラットのパフォーマンスを見て、餌を調整する方法を決定するための毎日の体重記録を検討する重要です。稀、また側バイアスを開発できます。この問題は簡単に改善、しかし、強制補正試験を必要とするトレーニング スケジュール 1 にラットをさけた。考慮すべき他の重要な要因は毎日同じ時間にラットを訓練、適切なスケジュールで実行されることを確保します。これらのヒントに従うことは、この行動の手順を最適化します。

現在の研究では、我々 は Sprague-dawley ラット系統の注意をテストしました。この歪みは、筆者らは男性と女性 Sprague-dawley ラット18,19,36,37の行動を調査に基づいて選ばれました。ハイブリッド ・ フィッシャー/ブラウン ノルウェーラット、ウィスター系ロング ・ エヴァンスなど他の系統ラットでテストされている土10,32,38の元のバージョン。したがって、ここで説明する手順は、ラット系統のさまざまな利用できる可能性が高いです。実際には、アルビノ Sprague-dawley ラットの系統と比較して、色素の系統がより良い視力39あることを考えるそれは色素の系統は土 f を取得することが可能アスター (しかし参照21を参照)。ラットを超えて移動する、土のマウス バージョンは伝統的なオペラント室40で使用するため開発されました。タッチ スクリーンのバージョンその他の注意タスク (例えば、5 つの選択肢の系列反応時間課題と継続的なパフォーマンス) のマウス8,41, で使用されるので、ここで詳細なパラメーターは、マウスをテストに適応できるそうです。タッチ スクリーンの SAT のバージョン。

要約すると、この議定書はタッチ スクリーン ラットのオペラント チャンバーズの土を実装する方法をについて説明します。この装置の人気の高まりを考えると、タッチ スクリーン土は、このプロトコルでの多くの実験室で簡単に雇われることができます。私たちの研究デザインの別の重要な側面は、男女間の土の性能を比較したことです。伝統的な土10,11を使用して両方の性が評価され、注意の多くのタッチ スクリーン タスク利用した唯一の男性齧歯動物が開発されたまたは男女8,19 のパフォーマンス比べものになりませんでした。 ,41。タッチ スクリーン (土) 取得、基準パフォーマンス男性と女性に類似していたことがわかった伝統的な土、タッチ スクリーンと好きと同じようなことを示唆する、SAT では男女ともに注目の同様に有効なテスト。男性と女性の両方の齧歯動物の行動手順の検証の重要性は、生物学的変数としてのセックスの考察を必要とする健康の国民の協会によって実装される最近の努力のためにますます重要になってポリシー基礎研究42で歴史的な男性バイアスに対処するためのもの。現在の調査結果を示す土タッチ スクリーン用に設計された研究では雌ラットを除外する理由はないです。また、タッチ スクリーン (土) パフォーマンスは、ベースラインで男女で似ており、改善や男女差の結果注目を損なうことを目的とした任意の操作は複雑ではないベースラインのパフォーマンス指標の性差によって。したがって、タッチ スクリーン室増加の採用と女性の齧歯動物は、基礎研究をタッチ スクリーンへの移動、注意を向け続ける勉強して特に有用なアプローチを座った。

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Disclosures

著者が明らかに何もありません。

Acknowledgments

土パラメーターに喜びベルクマン、アッティリオスリック Ceretti、サラ ・ コーエン、ニーナ ダンカン、アーロン ホール、ハンナ Lefebo と動作で、援助のマドレーヌ サルヴァトーレと博士ヴィネ パリキ、博士ブリトニー · Yegla とロブ ・ コールが彼らのアドバイスに感謝したいと思います。トレーニング手順に関するヒント博士ジル McGaughy に感謝したいと思います。この仕事は健康補助金ニッケル水素 092438 研究機構によって支えられた、全米科学財団は、D.A.B. に IOS 1552416 を付与

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Bussey-Saksida Rat Touch Screen Chambers Easy-Install System Lafayette Instrument 80604-20 Includes: Touch Screen, Chamber base with perforated floors, Large Feeder Reward Area (44.5 mm wide x 92.5 mm high), Speaker, Houselight, Tone Generator, SAC; Trapezoidal animal working area is 126 mm wide at the Feeder, 240 mm wide and 332 mm deep at the Screen, and 300 mm in height
Sound Attenuation Cubicles (SAC) Lafayette Instrument 80604-20 Attenuation to approximately 35 dB; 38 kg in weight; External dimensions: 600 mm wide x 670 mm tall x 352 mm deep; Internal dimensions: 540 mm wide x 610 mm tall x 532 mm deep
Abet II Software for Touch Screens Lafayette Instrument 89505 Version 2.19
Whisker Multimedia Lafayette Instrument 80698-1 Required for Abet II Touch Operation
Pellet Dispenser Lafayette Instrument 80209-45 45 mg Interchangeable Pellet Size Wheel
Camera Lafayette Instrument 80600-CAM Filtered and focused for IR light
Microsoft Windows Microsoft Windows 7-64 bit recommended
Controller PC-Touch Screen Chambers Lafayette Instrument 88530 Dual Core Pentinum Processor; 2.5 GHz or greater; keyboard, mouse, and monitor; Installed PCI card, cable and expansion; Four RS232 ports; Four VGA ports
Dustless Precision Pellets BioServe F0165 45 mg
Black Acrylic Mask Everything Plastic Custom Product Black polycarbonate with one matte finish side, 3.18 mm thick; Central circular opening, 28.58 mm diameter, 107.95 mm from the bottom, centered between the left and right side; Two square response areas, 28.57 mm x 28.57 mm each positioned below and off center, one 85.725 mm from the left and one 85.725 mm from right side, and both 34.925 mm from the bottom.
Utility Cart Fisher Scientific 11-954-754 30.75 in. x 18.38 in x 33 in
Black towel Large enough to cover cages for animal transport
Headlights with red lights Energizer HDL33A2E LED white and red light

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References

  1. Cornblatt, B. A., Keilp, J. G. Impaired attention, genetics, and the pathophysiology of schizophrenia. Schizphr Bull. 20 (1), 31-46 (1994).
  2. Gmehlin, D., et al. Attentional Lapses of Adults with Attention Deficit Hyperactivity Disorder in Tasks of Sustained Attention. Arch Clin Neuropsychol. 31 (4), 343-357 (2016).
  3. Perry, R. J., Hodges, J. R. Attention and executive deficits in Alzheimer's disease. A critical review. Brain. 122 (Pt 3), 383-404 (1999).
  4. Sarter, M., Givens, B., Bruno, J. P. The cognitive neuroscience of sustained attention: where top-down meets bottom-up. Brain Res Rev. 35 (2), 146-160 (2001).
  5. Smilek, D., Carriere, J. S. A., Cheyne, J. A. Failures of sustained attention in life, lab, and brain: Ecological validity of the SART. Neuropsychologia. 48 (9), 2564-2570 (2010).
  6. Becker, J. B., Prendergast, B. J., Liang, J. W. Female rats are not more variable than male rats: a meta-analysis of neuroscience studies. Biol Sex Differ. 7 (1), 34 (2016).
  7. Cope, Z. A., Young, J. W. The Five-Choice Continuous Performance Task (5C-CPT): A Cross-Species Relevant Paradigm for Assessment of Vigilance and Response Inhibition in Rodents. Curr Protoc Neurosci. 4, 9-56 (2017).
  8. Kim, C. H., et al. The continuous performance test (rCPT) for mice: a novel operant touchscreen test of attentional function. Psychopharmacology (Berl). 232 (21-22), 3947-3966 (2015).
  9. Robbins, T. W. The 5-choice serial reaction time task: behavioural pharmacology and functional neurochemistry. Psychopharmacology (Berl). 163 (3-4), 362-380 (2002).
  10. McGaughy, J., Sarter, M. Behavioral vigilance in rats: task validation and effects of age, amphetamine, and benzodiazepine receptor ligands. Psychopharmacology (Berl). 117 (3), 340-357 (1995).
  11. McGaughy, J., Sarter, M. Effects of ovariectomy, 192 IgG-saporin-induced cortical cholinergic deafferentation, and administration of estradiol on sustained attention performance in rats. Behav neurosci. 113 (6), 1216-1232 (1999).
  12. St Peters, M., Cherian, A. K., Bradshaw, M., Sarter, M. Sustained attention in mice: expanding the translational utility of the SAT by incorporating the Michigan Controlled Access Response Port (MICARP). Behav Brain Res. 225 (2), 574-583 (2011).
  13. Demeter, E., Sarter, M., Lustig, C. Rats and humans paying attention: cross-species task development for translational research. Neuropsychology. 22 (6), 787-799 (2008).
  14. McGaughy, J., Kaiser, T., Sarter, M. Behavioral vigilance following infusions of 192 IgG-saporin into the basal forebrain: selectivity of the behavioral impairment and relation to cortical AChE-positive fiber density. Behav neurosci. 110 (2), 247-265 (1996).
  15. Gritton, H. J., et al. Cortical cholinergic signaling controls the detection of cues. Proc Natl Acad Sci. 113 (8), E1089-E1097 (2016).
  16. Burk, J. A., Sarter, M. Dissociation between the attentional functions mediated via basal forebrain cholinergic and GABAergic neurons. Neuroscience. 105 (4), 899-909 (2001).
  17. Parikh, V., Bernard, C. S., Naughton, S. X., Yegla, B. Interactions between Aβ oligomers and presynaptic cholinergic signaling: Age-dependent effects on attentional capacities. Behav Brain Res. 274, 30-42 (2014).
  18. Cole, R. D., Kawasumi, Y., Parikh, V., Bangasser, D. A. Corticotropin releasing factor impairs sustained attention in male and female rats. Behav Brain Res. 296, 30-34 (2016).
  19. Wicks, B., et al. Method for testing sustained attention in touchscreen operant chambers in rats. J Neurosci Meth. 277, 30-37 (2017).
  20. Hvoslef-Eide, M., Nilsson, S. R., Saksida, L. M., Bussey, T. J. Cognitive Translation Using the Rodent Touchscreen Testing Approach. Curr Top Behav Neurosci. 28, 423-447 (2016).
  21. Bussey, T. J., et al. The touchscreen cognitive testing method for rodents: how to get the best out of your rat. Learn Mem. 15 (7), 516-523 (2008).
  22. Mar, A. C., et al. The touchscreen operant platform for assessing executive function in rats and mice. Nat Protoc. 8 (10), 1985-2005 (2013).
  23. Gill, T. M., Sarter, M., Givens, B. Sustained visual attention performance-associated prefrontal neuronal activity: evidence for cholinergic modulation. J Neurosci. 20 (12), 4745-4757 (2000).
  24. Mazure, C. M., Jones, D. P. Twenty years and still counting: including women as participants and studying sex and gender in biomedical research. BMC Womens Health. 15 (1), 94 (2015).
  25. Toth, L. A., Gardiner, T. W. Food and Water Restriction Protocols: Physiological and Behavioral Considerations. J Am Assoc Lab Anim Sci. 39 (6), 9-17 (2000).
  26. Nuechterlein, K. H., Luck, S. J., Lustig, C., Sarter, M. CNTRICS Final Task Selection: Control of Attention. Schizo Bull. 35 (1), 182-196 (2009).
  27. Burk, J. A., Herzog, C. D., Porter, M. C., Sarter, M. Interactions between aging and cortical cholinergic deafferentation on attention. Neurobiol Aging. 23 (3), 467-477 (2002).
  28. St Peters, M., Demeter, E., Lustig, C., Bruno, J. P., Sarter, M. Enhanced control of attention by stimulating mesolimbic-corticopetal cholinergic circuitry. J Neurosci. 31 (26), 9760-9771 (2011).
  29. Turchi, J., Holley, L. A., Sarter, M. Effects of nicotinic acetylcholine receptor ligands on behavioral vigilance in rats. Psychopharmacology. 118 (2), 195-205 (1995).
  30. Newman, L. A., McGaughy, J. Attentional effects of lesions to the anterior cingulate cortex: How prior reinforcement influences distractibility. Behav neurosci. 125 (3), 360-371 (2011).
  31. Gritton, H. J., Stasiak, A. M., Sarter, M., Lee, T. M. Cognitive Performance as a Zeitgeber: Cognitive Oscillators and Cholinergic Modulation of the SCN Entrain Circadian Rhythms. PLOS ONE. 8 (2), e56206 (2013).
  32. Newman, L. A., McGaughy, J. Cholinergic deafferentation of prefrontal cortex increases sensitivity to cross-modal distractors during a sustained attention task. J Neurosci. 28 (10), 2642-2650 (2008).
  33. Yu, A., Dayan, P. Uncertainty, Neuromodulation, and Attention. Neuron. 46 (4), 681-692 (2005).
  34. Bari, A., Dalley, J. W., Robbins, T. W. The application of the 5-choice serial reaction time task for the assessment of visual attentional processes and impulse control in rats. Nat Protoc. 3 (5), 759-767 (2008).
  35. Bhandari, J., Daya, R., Mishra, R. K. Improvements and important considerations for the 5-choice serial reaction time task-An effective measurement of visual attention in rats. J Neurosci Meth. 270, 17-29 (2016).
  36. Bangasser, D. A., Shors, T. J. The hippocampus is necessary for enhancements and impairments of learning following stress. Nat Neurosci. 10 (11), 1401-1403 (2007).
  37. Wiersielis, K. R., et al. Sex differences in corticotropin releasing factor-evoked behavior and activated networks. Psychoneuroendocrinology. 73, 204-216 (2016).
  38. Parikh, V., et al. Diminished trkA receptor signaling reveals cholinergic-attentional vulnerability of aging. Eur J Neurosci. 37 (2), 278-293 (2013).
  39. Prusky, G. T., Harker, K. T., Douglas, R. M., Whishaw, I. Q. Variation in visual acuity within pigmented, and between pigmented and albino rat strains. Behav Brain Res. 136 (2), 339-348 (2002).
  40. Peters, M., Cherian, A. K., Bradshaw, M., Sarter, M. Sustained attention in mice: Expanding the translational utility of the SAT by incorporating the Michigan Controlled Access Response Port (MICARP). Behav Brain Research. 225 (2), 574-583 (2011).
  41. Romberg, C., Mattson, M. P., Mughal, M. R., Bussey, T. J., Saksida, L. M. Impaired Attention in the 3xTgAD Mouse Model of Alzheimer's Disease: Rescue by Donepezil (Aricept). J Neurosci. 31 (9), 3500-3507 (2011).
  42. Clayton, J. A., Collins, F. S. NIH to balance sex in cell and animal studies. Nature. 509 (7500), 282-283 (2014).

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神経科学、問題 127、注意、認知、オペラント条件づけ、タッチ スクリーン 警戒 男女差
タッチ スクリーンの持続的注意課題 (土) ラット
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Bangasser, D. A., Wicks, B., Waxler, D. E., Eck, S. R. Touchscreen Sustained Attention Task (SAT) for Rats. J. Vis. Exp. (127), e56219, doi:10.3791/56219 (2017).

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