Summary
Atención sostenida o vigilancia continuamente situaciones para eventos intermitentes e impredecibles, es un aspecto crítico de la cognición. Aquí detallamos cómo prueba de atención sostenida en ratas utilizando cámaras operante con pantalla táctil. Demostrar rendimiento comparable en ratas machos y hembras, haciendo esta tarea útil para el estudio de la atención en ambos sexos.
Abstract
Atención sostenida es la capacidad para monitorear eventos intermitentes e impredecibles durante un período prolongado de tiempo. Este proceso atencional dicho otros aspectos de la cognición y se interrumpe en determinadas del desarrollo neurológico, neuropsiquiátrico y trastornos neurodegenerativos. Así, es clínicamente importante identificar los mecanismos que deterioran y mejoran la atención sostenida. Estos mecanismos son a menudo descubiertos utilizando modelos de roedores. Por lo tanto, se han desarrollado varios procedimientos de comportamiento para la prueba aspectos de la atención sostenida para los roedores. Uno, primero descrito por McGaughy y Sarter (1995), llamó a la tarea de atención sostenida (SAT), entrena a las ratas para distinguir entre la señal (es decir, breve presentación light) y ensayos no señal. Las señales son cortas y por lo tanto requieren atención cuidadosa a percibirse. Demandas atencionales pueden incrementarse más con la introducción de un elemento interactivo (p. ej., parpadeo houselight). Hemos modificado esta tarea para pantalla táctil cámaras operante, que se configuran con una pantalla táctil de una pared que puede presentar estímulos y respuestas de registro. Aquí detallamos nuestro protocolo para el SAT en cámaras de pantalla táctil. Además, presentamos las medidas estándar de rendimiento en ratas Sprague-Dawley machos y hembras. Rendimiento comparable en esta tarea en ambos sexos destaca su uso para estudios de atención, especialmente como más investigadores incluyen roedores hembra en su diseño experimental. Por otra parte, la fácil aplicación del SAT para las cámaras de pantalla táctil cada vez más popular incrementa su utilidad.
Introduction
Trastornos que van desde el trastorno por déficit de atención con hiperactividad (TDAH) a la esquizofrenia a la enfermedad de Alzheimer, deficiencias atencionales parte como función1,2,3. Déficit en atención sostenida, la capacidad para monitorear continuamente una situación para eventos intermitentes e impredecibles, son particularmente perturbadores, porque atención sostenida es crucial para la atención selectiva y dividida, así como otros trastornos cognitivos procesos de4,5. Incluso en personas sanas, dificultad para mantener atención negativamente afecta cognición, alterar la función diaria6. Así, la comprensión de las bases neurobiológicas de la atención sostenida y cómo llega a ser desequilibrada podría conducir a intervenciones para mejorar la cognición que beneficiaría a muchas personas.
Para delinear los circuitos y procesos moleculares que contribuyen al adecuado versus atención perturbada, muchos investigadores se han convertido en modelos de animales no humanos, donde la manipulación de poblaciones celulares específicas y procesos moleculares durante la atención tareas es posible. El esfuerzo ha llevado al desarrollo de una variedad de tareas de atención operante que puede evaluar la capacidad de mantener atención7,8,9,10. Un tal paradigma, desarrollado por McGaughy y Sarter (1995), se conoce como la tarea de atención sostenida (SAT). Roedores entrenados SAT deben distinguir ensayos de señal, en el que una señal de luz parpadea brevemente, de los ensayos de no señal. Demandas atencionales pueden incrementarse mediante la introducción de un distractor visual (parpadeo houselight)10. Los parámetros críticos para evaluar atención en SAT están bien documentados y esta tarea ha sido validada en ratas machos y hembras y ratones10,11,12. Una versión incluso ha sido adaptada para los seres humanos, destacando la utilidad traslacional de SAT13. Lo importante es el uso de esta tarea ayudó a implicar el sistema de corticopetal del prosencéfalo basal en atención sostenida4. En concreto, las neuronas colinérgicas en el núcleo basal de Meynert (NBM) sustancia inominata (SI) región del prosencéfalo basal que se proyectan a la corteza prefrontal son críticos para golpes, que son respuestas precisas en señal ensayos14, 15. En contraste, las neuronas GABAérgicas en esta región se cree que median durante corregir rechazos (CRs), que son respuestas precisas en ensayos de no señal16. Una vez establecido el circuito básico para esta tarea, los factores que modulan este circuito para deteriorar la atención hasta de las hormonas del estrés proteínas neurotóxicas han sido identificados17,18. Colectivamente, estos estudios ponen de relieve la utilidad de la SAT.
Una limitación a la aplicación de SAT en el laboratorio es que el procedimiento original requiere operante cámaras permanentemente configurados para la tarea, con una luz del panel del centro y dos palancas extensibles, uno señalado para golpes y uno para CRs10. En un ensayo de la señal, la luz del panel se ilumina brevemente y luego palancas extienden para indicar una ventana de respuesta s 4. En esa ventana, si se presiona la palanca golpe designada, entonces la rata recibe una recompensa (alimento o agua). Prensas de palanca incorrecta sobre ensayos de señal, conocidos como misses, no son recompensados. Ensayos no señalado, la luz del panel permanece apagado, luego se extienden las palancas. Mientras que una CR es recompensado, prensas de palanca incorrecta sobre ensayos no señaló, conocidos como falsas alarmas, no son recompensados. Un fracaso para hacer alguna respuesta durante la ventana de respuesta cuenta como una omisión. Para ampliar la disponibilidad de la SAT, recientemente modificamos la tarea pantalla táctil cámaras operante, en el que una pared es una pantalla táctil que puede mostrar ambos estímulos visuales y nariz-poke registro respuestas19. Cámaras de pantalla táctil se están convirtiendo en populares debido a su versatilidad para ejecutar una variedad de tareas (por ejemplo, emparejados asociado learning, aprendizaje de inversión, etc.) con una pieza de equipo20. Similares a otros procedimientos de pantalla táctil20,21,22, nuestra adaptación del SAT requiere el uso de una cubierta de pantalla táctil de plástico opaco, llamado una máscara con agujeros en ella. Un agujero circular central permite la presentación de una señal mediante la presentación de un estímulo blanco en la pantalla detrás de él, y dos áreas de cuadrados respuesta, uno señalado para golpes y para CRs, permiten la rata hacer tocar las respuestas19. En las cámaras tradicionales, la ventana de respuesta de 4-s está indicada normalmente con la presentación de las palancas, pero un estudio anterior demostró que un tono puede utilizarse también para indicar la ventana de respuesta23. En SAT con pantalla táctil, nos señal semejantemente de la ventana de respuesta con un breve tono. Otros parámetros de entrenamiento (por ejemplo, el número de ensayos, intervalo de diferenciarlo, etc.) se mantienen similares entre tradicional y SAT con pantalla táctil. Previamente se evaluó el rendimiento entre las versiones de SAT tradicionales y pantalla táctil y encontró que era similar, sugiriendo pantalla táctil SAT es una forma válida para medir la atención sostenida19. La modificación de la pantalla táctil hace la SAT más versátil porque ahora puede ser adaptado para el uso extenso en cajas operante con pantalla táctil.
El presente Protocolo detalla cómo ejecutar pantalla táctil SAT en el laboratorio. Los horarios de entrenamiento han sido ligeramente alterados desde nuestro anterior informe de tarea19 para optimizar el tiempo de la adquisición en ratas hembra, que, a diferencia de los varones, tenía dificultad para avanzar por los anteriores horarios24. Resultados que ilustran el rendimiento típico en ratas machos y hembras están incluidos, junto con consejos para solucionar problemas con la tarea.
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Protocol
todos los experimentos se llevaron a cabo con arreglo a las pautas de los institutos nacionales de salud y fueron aprobados por el Comité de atención y Templo Universidad uso Animal institucional. Este protocolo fue desarrollado con adultos (~ 60 días de edad al iniciar el estudio) las ratas Sprague-Dawley machos y hembras (Charles River).
1. materiales para pantalla táctil SAT
- Asegúrese de que un cubículo de atenuación de sonido rodea cada cámara con pantalla táctil y que cámaras están equipadas con una luz de casa, generador de tono, cámara colocada por encima de la cámara y una pelotilla dispensador con alimentador recompensa área (que puede iluminar) en la pared enfrente de la pantalla táctil.
- Utilizar un área de recompensa del alimentador con una abertura grande si planean implantes cánula o electrodos. Utilizar pellets de recompensa 45 mg que han sido tamizadas con un tamiz de harina para reducir el polvo, que puede obstruir el alimentador de.
- Ajuste cada compartimiento con una máscara de acrílico negro (3,175 mm grosor, la mata) para limitar las zonas de respuesta en la pantalla táctil. Preparar la máscara con una apertura central del círculo (28,58 mm de diámetro, 107,95 mm desde la parte inferior, centrada entre los lados izquierdo y derecho) para el estímulo de luz y dos áreas de cuadrados respuesta (28,57 x 28,57 mm) cada uno colocado abajo y del centro (un 85.73 mm de la lado izquierdo y uno 85.73 mm del lado derecho y ambos 34,93 mm desde la parte inferior). Una representación de la máscara se puede encontrar en la publicación, mechas, et al. 19.
- Coloque la máscara delante de la pantalla táctil con acabado mate colocado hacia la cámara de.
2. diseño de programa para pantalla táctil SAT
Nota: el bajo protocolo detalla cómo definir los parámetros para la configuración y pruebas horarios SAT con pantalla táctil. Todos estos horarios también están disponibles a petición. Tabla 1 muestra los parámetros del programa.
- Parámetros Poke formar nariz.
- Establece el programa para que ninguna señal se presenta y el houselight permanece apagado
- Configurar el área de recompensa de alimentador que se iluminan para indicar la presencia de un perdigón y de esta luz apagar tras recuperación de pellets según lo determinado por el rayo infrarrojo del puerto alimentador.
- Conjunto de programa que nariz empuja en cualquier área de respuesta es recompensado con pellets de alimento en una programación de refuerzo de razón fija 1 (FR1) (es decir, cada respuesta adecuada es recompensado). Sin embargo, configurar el programa para que si el lado del diferencial para nariz-pokes es cinco o mayor, la rata debe meter el lado no favorecido para recibir una recompensa para evitar que el desarrollo de una tendencia lateral.
- Establecer la sesión para terminar después de 40 min o 120 toques recompensados. Pasar temas al entrenamiento Anexo 1 si completar 120 nariz-pokes en 40 min para dos días consecutivos.
- Descripción de parámetros compartidos para entrenamiento Anexo 1 y 2 horario de entrenamiento, el sábado
- Calendarios de formación del programa para que quede el houselight a aumentan las demandas attentional.
- Cada sesión del programa que consta de 162 estudios clínicos que se pueden dividir en tres bloques de 54 ensayos por bloque con el intervalo diferenciarlo (ITI) en s. de 9 ± 3
- Asegurar que la señal y no señal ensayos son pseudorandomized tal que el mismo número de la señal y no señal ensayos ocurre en cada uno de los tres bloques de.
- Configurar el programa para entregar un pellet de alimento y encender la luz de puerto de alimentación automáticamente al inicio de cada sesión. Cuando una rotura de rayos infrarrojos indica que la rata ha eliminado su cabeza desde el área de recompensa, configurar el programa para apagar la luz del puerto de alimentación y comenzar el primer ITI.
- Después de cada ensayo (es decir, señal o no señal), configurar el programa para indicar la ventana de respuesta de 4-s con un 200 ms, 70 dB tono (3KHz).
- Si la rata responde correctamente, configurar el programa para iniciar el ITI cuando la rata quita su cabeza desde el área de recompensa. Si la rata responde incorrectamente, establezca el ITI para comenzar después de la respuesta. Si la rata se omite (es decir, no hace ninguna respuesta), establecer el ITI para comenzar después de la terminación de la ventana de respuesta.
- Para contrarrestar, desarrollar dos versiones de estos horarios, el primero con el área de respuesta correcta señalada para golpes (versión A) y la segunda con el área de respuesta izquierda designado de éxitos (versión B).
- Parámetros de entrenamiento horario 1.
- Establecer todas las duraciones de la señal a 500 ms. de
- en ensayos de señal, configurar el programa para iluminar al mismo tiempo el área de respuesta señalado para hits en 50% de intensidad, junto con la señal, para dibujar la rata ' atención a la zona de respuesta correcta.
- Mantener el área designada para rechazos correcta apagados en ensayos de señal no.
- Establece el programa para que las respuestas incorrectas desencadenan ensayos de corrección en la que el anterior tipo de ensayo (es decir, señal o no señal) se presenta otra vez. Asegúrese de que una respuesta correcta ó cuatro respuestas incorrectas consecutivas, termina la serie de ensayos de corrección. No se tienen en cuenta ensayos de corrección hacia los ensayos total 162 necesarios para la finalización de la tarea.
- Pasar temas al entrenamiento horario 2 si tienen al menos 70% golpes, rechazos correctos de al menos 70% y menos de 20% omisiones durante tres días consecutivos.
- Parámetros de entrenamiento horario 2.
- Set todas las duraciones de la señal a 500 ms.
- a diferencia de entrenamiento Anexo 1, configurar el programa para mantener el área de respuesta de golpes apagados en ensayos señal.
- a diferencia de horario de entrenamiento 1, no tienen el programa ejecutar ensayos corrección.
- Mantener todos los demás parámetros el mismo como formación horario 1.
- Pasar temas al SAT si tienen al menos 70% golpes, rechazos correctos de al menos 70% y menos de 20% omisiones durante tres días consecutivos.
- Parámetros SAT.
- Sets tres duraciones de la señal: 500 ms 50 ms y ms. 25
- configurar el programa para presentar las señales variables de manera pseudoaleatoria, tal que las tres duraciones de la señal se presentan un número igual de veces durante cada uno de los tres bloques de prueba.
- Definir desempeño criterios como golpes de al menos el 70% en la duración de la señal de 500 ms, por lo menos 70% de rechazos correctos y menos de 20% omisiones durante tres días consecutivos.
| etapa de formación | Max. Ensayos | duración de la señal (ms) | condiciones especiales | criterios de | días promedio por etapa |
| Nose Poke forma | 120 | Hay eventos | Houselight en | 120 ensayos en 40 minutos | machos: 2, hembras: 2 |
| entrenamiento Anexo 1 | 162 | 500 | Houselight; Pruebas de corrección; Ventana de respuesta iluminada al 50% durante los ensayos de señal | > 70% éxitos, > 70% CR, < 20% omisiones durante 3 días consecutivos | varones: 19, hembras: 25 |
| formación horario 2 | 162 | 500 | Houselight en | > 70% éxitos, > 70% CR, < 20% omisiones durante 3 días consecutivos | machos: 13, hembras: 21 |
| 162 | SAT | 500, 50, 25 | Houselight en | > 70% llega a 500 ms, > 70% CR, < 20% omisiones para 3 días consecutivos | machos: 18, hembras: 12 |
tabla 1: horarios de entrenamiento y tiempo medio de adquisición para cada programa.
- distractor el sábado
- Mantener los parámetros para bloques de 1 y 3 idéntico al sábado
- Programa el houselight que centellea con una frecuencia de 0,5 Hz durante el bloque 2.
- Al analizar los datos, comparar el desempeño entre los bloques 1, 2 y 3 analizar el antes, durante y después el distractor en la misma sesión.
- Programa de extracción de datos.
- Extracto los siguientes datos para SAT y distractor SAT por bloque de prueba y cada señal de duración (para VI y hits por ciento):
- calcular el porcentaje de aciertos dividiendo el número de hits por el número combinado de golpes y accidentes y luego mu ltiplying por 100.
- Calcular el porcentaje de rechazos correctos dividiendo el número de rechazos correctos por el número combinado de rechazos correctos y falsas alarmas y luego multiplicando por 100.
- Calcular el índice de vigilancia (VI), una medida global del rendimiento atencional, utilizando la siguiente fórmula:
que h y f son la proporción de aciertos en señal de juicios y falsas alarmas en los ensayos de no señal, respectivamente. Los valores de VI entre -1 y + 1 con un valor de 0 indicando que la rata es capaz de distinguir entre la señal y no señal ensayos. No incluyen ensayos omitidos en la medida VI. - Calcular el porcentaje de omisiones determinando el porcentaje de ensayos donde no ocurrió ninguna respuesta.
- Extracto los siguientes datos para SAT y distractor SAT por bloque de prueba y cada señal de duración (para VI y hits por ciento):
que h y f son la proporción de aciertos en señal de juicios y falsas alarmas en los ensayos de no señal, respectivamente. Los valores de VI entre -1 y + 1 con un valor de 0 indicando que la rata es capaz de distinguir entre la señal y no señal ensayos. No incluyen ensayos omitidos en la medida VI.3. Procedimiento para las ratas corriendo en pantalla táctil SAT
- ciclo luz/oscuridad inverso consideraciones
Nota: prueba nuestras ratas durante su ciclo oscuro, pero vea la sección de discusión de consideraciones con respecto a la prueba en el ciclo de luz.- Para las pruebas durante el ciclo oscuro, comienzan comportamiento pruebas al menos 30 minutos después del comienzo del ciclo oscuro.
- Una vez que el equipo está configurado, mantener el comportamiento habitación en oscuridad durante todo el entrenamiento y procedimientos para evitar la interferencia con las ratas ' ciclo de sueño-vigilia.
- Cubre jaulas de la rata con toallas negras durante el transporte para minimizar la exposición a la luz.
- Utilizar las linternas con luz roja encendida para trabajo de manos libres en la oscuridad sin interrumpir el ciclo de luz/oscuridad.
- Procedimientos de restricción alimentaria y asignación de horario
- Don equipo de protección personal (EPI; por ejemplo, guantes, máscara, tapa, capa del laboratorio, cubiertas del zapato, etc.) antes de manipular las ratas.
- Cuando las ratas llega a la habitación de la Colonia, casa ratas individualmente o en grupos. La mayoría de las ratas en nuestros estudios se implantan eventualmente con cánulas, que exige una vivienda individual.
- Manejar ratas diariamente durante 5 minutos por día, 5 días antes del inicio del estudio.
- Antes de la restricción de alimentos, registrar cada rata ' s gratis alimentación peso y calcular su peso objetivo en el 85% de su peso de alimentación libre.
- Alimentos restringir las ratas durante 3 días antes de inicio formar.
- Antes de formar, previo exponer las ratas a 15 pellets de recompensa de comida en su jaula casa.
- Después de la restricción inicial de alimentos, ajuste las cantidades diarias de alimento según sea necesario para mantener el rendimiento en la tarea de atención y ~ 85% de cada rata ' s gratis-alimentación peso corporal lo que permite aumento de peso leve con el tiempo (ver directrices 25). Antes de comenzar un nuevo horario, limitar más de lo habitual para aumentar la motivación de las ratas.
- En los días de semana cuando las ratas no realiza conducta, aumentar su comida por al menos 1,0 g a maquillaje para las calorías que habría recibido mientras ser recompensado durante la tarea conductual.
- Grabar cada rata ' peso de s una vez finalizada la sesión.
- No se alimentan las ratas hasta por lo menos 30 minutos después de completar su sesión para evitar una asociación entre conducta cese la prueba y tiempo de alimentación. Si las ratas son grupo ubicado, alimentar cada rata por separado durante 1 hora, luego poner ratas en la condición de vivienda grupo.
- Antes del comienzo del estudio, asignar aleatoriamente cada rata a una de las dos versiones de los programas de formación (A o B) y mantenerlas en su versión designada a lo largo de la formación y procedimientos de SAT.
- Procedimiento de funcionamiento diario
- Don EPI apropiado.
- Poder operante cámaras y el ordenador.
- Comprobar que los depósitos de pellet están llenos de gránulos y que la máscara se inserta delante de la pantalla táctil.
- Asegurarse de que cada cuadro funciona correctamente verificando que el alimentador es dispensar adecuadamente alimentos y pantalla, luces, y el tono están trabajando. Un programa de prueba de caja simple puede ser escrito para ello y nuestra está disponible a petición. El horario correcto en cada caja, prestando mucha atención a la versión apropiada de la carga de
- (es decir,, A o B). Información relevante sobre el animal de entrada ID, sexo, condición experimental, las iniciales del usuario y otras notas si es necesario (por ejemplo, la infusión día 1).
- Recuperar las ratas de salón Colonia y ponerlos en la casilla correspondiente.
- Iniciar la sesión.
- Funcionamiento de reloj a través de la cámara de video puesta a punto en el inicio de la sesión durante varios minutos para asegurarse de que todo está funcionando correctamente. Verifique periódicamente el funcionamiento.
- Una vez una sesión completados, registros datos de resumen (p. ej., golpes por ciento, por ciento CRs, omisiones por ciento) y problemas en el cuaderno.
- Limpie cada cámara con 10% de etanol y vuelva a colocar la ropa de cama entre grupos de animales.
- Después de ejecutar el conjunto final de las ratas para el día, limpiar las cámaras de fondo con 10% de etanol, asegurándose de que la rejilla del piso es como limpiar como sea posible y vuelva a colocar la ropa de cama.
- Respaldo de datos en un servidor en nube y extraer los datos críticos.
- Potencia equipo.
- Ejecutar animales al mismo tiempo en las misma cajas cada día.
- Correr ratas 5-6 días a la semana (corremos nuestras ratas 6 días a la semana).
4. Solución de problemas del comportamiento
Nota: es normal que el rendimiento disminuya cuando las ratas son la transición a la siguiente fase que forma (es decir, forma de meter la nariz para entrenamiento Anexo 1, formación horario 1 a 2 de programa de formación, Programa de entrenamiento 2 a SAT). Sin embargo, si el rendimiento no mejora con el tiempo o si una rata se realizaba bien y entonces para de repente funcionando bien, más a menudo el problema es con restricción de alimentos.
- Solución de problemas problemas de restricción de alimentos
- si la restricción alimentaria es un tema sospechoso, mira la rata realizar la tarea para ayudar a diagnosticar donde está el problema y comprobar los números de la omisión, particularmente a través de la sesión.
- Si una rata tiene omisiones alta, especialmente si aumentan en el bloque 3 y se sienta tranquilamente en la caja no funciona, reducalimento diario e cantidad de 1 g y seguimiento de la situación para determinar si el rendimiento es mejorar.
- Si una rata tiene omisiones alta, impacientemente atiza la pantalla y corre hacia adelante y hacia atrás en el puerto de alimentación durante toda la sesión, aumentar la cantidad de comida diaria de 1 g y seguimiento de la situación para determinar si el rendimiento es mejorar.
- En casos donde es difícil decir si es una rata sobre o desnutridos, aumentar la cantidad de comida por 2 días y supervisar el rendimiento. Si no mejora el rendimiento o consigue peor, disminuir la cantidad de comida para 2 días y monitorear el performance
- si el rendimiento no mejora después de ajustar la restricción de alimentos, se mueve la rata a una más fácil programado como detallada siguiente.
- Solución de problemas rendimiento en diferentes programas de formación
Nota: dejar caer una rata mal rendimiento si su tiempo de la adquisición supera dos desviaciones estándar por encima del número promedio de días que tarda un animal de su mismo sexo para llegar a criterios en ese horario. Hemos hecho sugerencias en base a nuestros datos de cortes para las ratas de Sprague-Dawley, pero estos números pueden ser necesario ajustar para diferentes cepas.- Entrenamiento Anexo 1: para el programa de entrenamiento 1, soltar ratas Sprague-Dawley machos si no se adquieren después de 36 días y soltar las hembras si no han adquirido después de 48 días.
- Capacitación horario de 2: Si una rata ' performance s de entrenamiento horario 2 se estanca debajo de criterios durante 12 días en una fila y ha descartado un problema de restricción de alimento, mueve la rata hasta entrenamiento Anexo 1 para un mínimo de 5 días o hasta alcanzar criterios. Si la rata no alcanza criterios de capacitación Anexo 1 después de 12 días, soltar la rata desde el estudio. Si la rata pasa entrenamiento Anexo 1 y se mueve hacia atrás a formación horario 2, pero no mejora después de 36 y 42 días para machos y hembras, respectivamente, después de comenzar inicialmente el entrenamiento horario 2, a continuación, colocar la rata del estudio.
- SAT: Si una rata ' performance s de SAT se estanca debajo de criterios durante 12 días en una fila y ha descartado un problema de restricción de alimento, mueve la rata hasta entrenamiento Anexo 1 para un mínimo de 5 días o hasta alcanzar criterios. Si la rata no alcanza los criterios en el Anexo 1 en 12 días, soltar la rata desde el estudio. Si la rata pasa entrenamiento Anexo 1 y se mueve hacia atrás al SAT, pero no mejora después de 41 y 28 días para machos y hembras, respectivamente, después de comenzar inicialmente el SAT, la rata de la gota del estudio.
- Otros problemas
- si una rata convierte en un prejuicio de lado (es decir, constantemente puntuación > 70% éxitos y < 40% rechazos correctos, o viceversa) mientras que en formación horario 2 o SAT, mueva la rata a Capacitación fase 1, que cuenta con ensayos de corrección que alentar a la rata para responder a las dos zonas de respuesta. Mantener la rata en 1 programa de capacitación por un mínimo de 5 días o hasta alcanzar criterios. La rata de la gota del estudio si no se cumplen criterios en entrenamiento Anexo 1 después de 12 días.
- Consultar con el personal veterinario inmediatamente si una rata deja de comer, convierte de la porfirina o si no muestra signos de dolor y el malestar.
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Representative Results
Para la mayoría de los estudios de atención, ratas son entrenadas a criterios en SAT y luego se realizan manipulaciones para alterar o mejorar la atención. Datos de adquisición no se presentaron por lo general, pero lo hacemos aquí para ilustrar precios de adquisición en ratas Sprague-Dawley machos y hembras. Para ello, cuantificamos la mediana del número de días para llegar a criterios SAT (a partir de la fase de meter nariz). Tenga en cuenta que unas ratas nunca hizo a criterios (n = 5 machos y n = 1 hembra). Los días promedio que tuvieron Varon (n = 24) y mujeres (n = 16) ratas para llegar a criterios (incluyendo aquellos que no alcanzan el criterio en el tiempo asignado) fue de 54,5 y 62 días, respectivamente (figura 1). No hubo diferencias significativas en tiempo de la adquisición entre los sexos [U = 165.5, Z = -0.75, p =. 469]. Es notable que la variabilidad en el tiempo de la adquisición parece mayor en los machos [rango intercuartil (IQR) = 60.25] que las hembras [IQR = 29.50].
Una vez que las ratas adquirieron línea de base, se evaluaron las cuatro medidas de desempeño típico en varones (n = 19) y hembras (n = 15): hits por ciento, porcentajes CRs, VI y omisiones por ciento. Basado en los porcentajes de aciertos y corregir rechazos, machos y hembras fueron igualmente precisa en señalado [t(32) =.929, p =. 360] y ensayos no señaló [t(32) =.071, p =. 394] (Figura 2ab). Como es típico con SAT, exactitud en los ensayos no señaló fue mejor que la precisión en ensayos señalados [F(1, 32) = 129.99, p <. 001], pero esto no fue diferente entre los sexos (es decir, ningún efecto principal de sexo o de interacción, [F. < 1]). Como se señaló, el VI se calcula como una medida global del rendimiento atencional, y machos y hembras tenían similar VIs [t(32) =.419, p =. 678] (figura 2 c). Omisiones fueron bajas, como era de esperarse con un procedimiento de restricción óptima de los alimentos y comparables entre los sexos [t(32) = 1.61, p =. 118] (Figura 2d). Para probar el rendimiento a través de la sesión, evaluó los cambios en los tres bloques de ensayo y no encontró diferencias en hits [F(2, 64) = 2.75, p =. 071] y corregir rechazos [F(2, 64) = 1.871, p =. 162]. Al comparar el rendimiento a través de bloques de prueba, no hubo diferencias de sexo para golpes y rechazos correctos [F< 1] o las interacciones entre el sexo y el bloque de ensayo de golpes [F(2, 64) = 1.427, p =. 247] y corregir rechazos [ F < 1] (datos no mostrados).
SAT, las señales varían de 500 ms y ms 50 ms 25 y rendimiento por lo general declina con la señal más corta duración10,17,18. Replicar que encontrar aquí, como precisión disminuido con la duración de la señal [F(2, 64) = 90.21, p <. 001] (figura 3a). Pruebas post-hoc de Bonferroni revelaron una disminución significativa en los golpes por ciento de 500 ms a 50 ms (p <.001) y de 50 ms 25 ms (p =.017. Rendimiento era comparable entre machos y hembras: no había ningún efecto principal del sexo [F(1, 32) = 1.74, p =. 267] o sexo por la interacción de duración señal [F(2, 64) = 1.66, p =. 198].
Una forma de aumentar las demandas atencionales es intermitente la houselight durante el segundo bloque de ensayos. Probamos un subconjunto de las ratas con este distractor (Varon n = 14, femenino n = 13). Como era de esperar, hubo un efecto principal de la sesión [F(2, 50) = 37.73, p <. 001], tal que el rendimiento disminuyó en el segundo bloque de ensayos (post-hoc, bloque 1 vs 2, p <.001), pero se recuperó una vez que el distractor cesó en bloque 3 (post-hoc, bloque 1 vs 3, p =.862) (figura 3b). Se encontró un efecto principal del sexo [F(1, 25) = 11.29, p =. 003], tal que las hembras realizan peor que los varones durante toda la sesión de distractor. Aunque no había ninguna interacción entre sexo y rendimiento para los bloques de ensayo [F(2, 50) =.582, p <. 563], comparaciones previstas entre machos y hembras en cada bloque de ensayo revelaron que aunque hombres y mujeres realizan del mismo modo en bloque 1 (p =.144), hembras realizan peor en el bloque 2 (p =.046) y bloque 3 (p =.003), sugiriendo que el distractor es más perjudicial en las mujeres y su recuperación es peor.
Figura 1: criterios días. La mediana del número de días para llegar a criterios en la tarea de atención sostenida (SAT) fue similar entre hombres y mujeres. Sin embargo, tiempos de adquisición masculina son más variables, ya que tienen un mayor rango intercuartil (IQR) que las hembras. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
Figura 2: medidas de desempeño SAT. (A, B) Machos y hembras tiene similar exactitud en los ensayos de la señal, como se indica con hits por ciento y los ensayos de no señal, como se indica con rechazos por ciento correcto (CRs). (C) la vigilancia índice (VI), una medida global de la atención, también fue similar en ambos sexos. (D) omisiones fueron baja y comparable entre machos y hembras. Los datos se presentan como medios ± error estándar de la media (SEM). Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
Figura 3: rendimiento de la SAT a través de las duraciones de la señal y en presencia de un Distractor Visual. (A) las señales durante el SAT varían en duración. Como era de esperar, hits por ciento (es decir, exactitud en los ensayos de señal) disminuye las duraciones de la señal Haz más cortas y este efecto fue similar en ambos sexos. Asterisco indica una diferencia significativa de la duración de la señal de 500 ms. (B) el rendimiento en el Distractor SAT sesión normalmente se mide con el VI. Como era de esperar, la introducción de un distractor (es decir, houselight intermitente) en el bloque 2 (ilustrado con una barra negra) disminuyó la VI en hombres y mujeres. Las hembras presentaron un menor VI durante toda la sesión que los machos. Asterisco indica una diferencia significativa de los bloque 1 y bloque 3 (p < 0.05). Los datos se presentan como medios ± SEM. haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
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Discussion
Déficit en atención sostenida se divulgan en neuropsiquiátricos, son del neurodesarrollo y neurodegenerativas trastornos1,2,3, pero los procesos que contribuyen a la óptima versus atención interrumpida documentada. Esto es, en parte, porque equipo especializado limita la adaptación fácil de las tareas de atención de roedores. Sin embargo, cámaras de pantalla táctil están abordando este problema proporcionando la flexibilidad para ejecutar una variedad de tareas cognitivas con una pieza de equipo20,22. Aquí se suma a la creciente lista de tareas cognitivas disponibles para pantallas táctiles de20,22 por detalles de cómo implementar la pantalla táctil se sentó para ratas Sprague-Dawley machos y hembras. Una comparación de rendimiento entre los sexos reveló tasas comparables de adquisición. Sin embargo, los machos fueron más variables para llegar a criterios que las hembras. Esta interesante diferencia de sexo podría estar relacionada con la variabilidad del rasgo alto de machos y no hembras, de la rata de Sprague-Dawley cepa6 y ciertamente requiere más investigación. Después de alcanzar el criterio de línea de base, hombres y mujeres tenían exactitud comparable en señal y no señal ensayos, que se reflejó en las puntuaciones de la VI. Rendimiento de señal y no señal ensayos seguían siendo similar en todos los tres bloques de ensayo en ambos sexos, que es compatible con la mayoría de los informes de funcionamiento constante en toda la sesión en la versión tradicional de la SAT cuando ratas adultas jóvenes sin lesiones evaluaron26,27,28,29,30, pero ver10,11. Omisiones fueron igualmente bajas en ambos sexos, lo que indica que tanto machos como hembras fueron motivadas para realizar la tarea. Tenga en cuenta que en nuestro laboratorio, mantenemos nuestras ratas en un ciclo luz/oscuridad inverso (apagar las luces a las 8:30). Sin embargo, el procedimiento tradicional de la SAT se ha realizado con ratas en un ciclo regular de luz/oscuridad con pruebas durante el periodo de luz (p. ej.,10,17). Rendimiento cognitivo en SAT viene a servir como un zeitgeber probablemente reducir al mínimo el impacto que tiene la hora del día en la prueba de31.
Una característica del SAT es el uso de duraciones diferentes de señal. Hay pruebas de que la introducción de múltiples señales de demanda atencional de los impuestos y activa el sistema colinérgico porque introduce incertidumbre esperada32,33. Además, diferentes duraciones de la señal permite las comparaciones entre señales breves, que son difíciles de detectar, y las señales más. Como era de esperar, los resultados demuestran que el rendimiento disminuyó en ambos sexos como las duraciones de la señal disminuye. Es probable que la mayoría de los investigadores utilizará SAT a prueba de factores que aumentan o disminuyen la atención. Comparar rendimiento en duraciones diferentes de señal puede ser útil en estas situaciones. Por ejemplo, un efecto de una mejora cognitiva supuesta compuesto puede ser más pronunciado en las duraciones más cortas de la señal y así viendo el efecto de la droga en las duraciones de la señal específica puede proporcionar un cuadro más completo de la eficacia.
Un acercamiento a la creciente demanda atencional es introducir un estímulo distrae al destellar el houselight en una versión de la tarea conocida como Distractor SAT. Aquí encontramos que presenta este distractor durante el bloque 2 deteriorado rendimiento comparado con el basal (es decir, bloque 1 con ningún distractor) en ambos sexos. Como era de esperar, rendimiento recuperados una vez que el estímulo de distracción fue terminado en el bloque 3. Aunque no hubo una interacción significativa entre el sexo y bloque de prueba, rendimiento al inicio del estudio era más similar entre hombres y mujeres que en los bloques 2 y 3, donde las mujeres realizaban peor que los hombres, sugiriendo que el efecto del distractor puede ser más pronunciado en las hembras. Sin embargo, el hecho de que el distractor efectivamente deteriorada atención en hombres y mujeres indica que SAT Distractor puede utilizarse para aumentar las demandas atencionales en ambos sexos. Aquí empleamos la manipulación típica distractor de destellar el houselight, pero con pantalla táctil cámaras allí pueden ser otras formas de introducir un estímulo de distracción. Por ejemplo, una tarea de rendimiento continuo de pantalla táctil para roedores presenta señales visuales en la pantalla táctil que son adyacentes al estímulo objetivo aumentar demandas attentional8. Una manipulación similar es posible con SAT, aunque no hemos probado todavía.
Una desventaja de esta tarea es que tarda mucho tiempo para las ratas a alcanzar criterios de referencia. Sin embargo, esta duración de la formación es una característica de7,las tareas de muchos atención del34,35, por lo que el SAT no es una excepción. Para facilitar la formación, cuidado de rendimiento a lo largo de las fases de conformación y formación es crucial, por lo que pueden hacer intervenciones para abordar cuestiones de desempeño de manera oportuna. En nuestra experiencia, una repentina caída en el rendimiento más a menudo es atribuible a un problema con la restricción de alimentos. Cuando se sospecha un problema de restricción de alimentos, es fundamental para determinar omisiones, espectáculo de la rata durante la tarea y revisar registros diarios de peso para determinar como ajustar la alimentación. Aunque más raro, también puede desarrollar un prejuicio de lado. Este problema se remedia fácilmente, sin embargo, dejando caer atrás la rata para entrenamiento Anexo 1, que requiere ensayos de corrección forzosas. Otros factores importantes a considerar son entrenamiento de ratas en la misma hora cada día y garantizar que se ejecutan en el horario adecuado. Adherirse a estos consejos optimiza este procedimiento conductual.
En el presente estudio, probamos la atención en la cepa de ratas Sprague-Dawley. Esta cepa fue elegida basado en nuestro anterior trabajo investigando el comportamiento en machos y hembras Sprague-Dawley ratas18,19,36,37. Otras cepas, incluyendo Fischer/marrón Noruega híbrido ratas, Wistar y Long Evans ratas, han sido probados con la versión original de SAT 10,32,38. Por lo tanto, es probable que el procedimiento descrito aquí puede ser utilizado con una variedad de cepas de ratas. De hecho, dado que las cepas pigmentadas, en comparación con la cepa de ratas Sprague-Dawley, de albino tienen mejor agudeza visual 39, es posible que las cepas pigmentadas adquiriría SAT fAster (pero ver referencia21). Ir más allá de las ratas, una versión del ratón del SAT fue desarrollada para uso en cámaras operante tradicional40. Pantalla táctil versiones de otras tareas de atención (por ejemplo, los cinco tareas de tiempo de reacción serial elección y rendimiento continuo) se utilizan con ratones8,41, así que es probable que los parámetros detallados aquí pueden ser adaptados a prueba de ratones en una versión de pantalla táctil SAT.
En Resumen, el presente Protocolo detalla cómo implementar SAT para pantalla táctil cámaras operante en ratas. Dada la creciente popularidad de este equipo, SAT con pantalla táctil puede ser fácilmente empleada en muchos laboratorios con este protocolo. Otro aspecto importante de nuestro diseño del estudio es que comparamos rendimiento SAT entre los sexos. Mientras que ambos sexos han sido evaluados utilizando tradicionales SAT10,11, muchas tareas de la pantalla táctil de atención fueron desarrolladas utilizando roedores sólo masculinos o no comparan el rendimiento de machos y hembras8,19 ,41. Encontramos que la pantalla táctil SAT adquisición y desempeño criterios eran similares en machos y hembras, lo que sugiere que, tanto como con SAT tradicional, pantalla táctil de SAT es una prueba igualmente válida de la atención en ambos sexos. La importancia de la validación de los procedimientos conductuales en roedores machos y hembras se está volviendo cada vez más crítica debido a recientes esfuerzos implementados por los institutos nacionales de salud que requieren la consideración del sexo como una variable biológica; una política para abordar el sesgo histórico masculino en investigación básica42. Los actuales resultados indican que no hay ninguna razón para excluir a ratas hembra en un estudio diseñado para pantalla táctil SAT. Por otra parte, porque pantalla táctil SAT performance es similar en hombres y mujeres al inicio del estudio, cualquier manipulación destinada a mejorar o alterar la atención que se traduce en una diferencia de sexo no es complicado por las diferencias de sexo en las medidas de rendimiento de línea de base. Así, la creciente adopción de cámaras de pantalla táctil y el movimiento para incluir roedores hembra en pantalla de táctil hacer estudios de investigación básica sentaron un enfoque particularmente útil estudiando mantenimiento de atención.
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Disclosures
Los autores no tienen nada que revelar.
Acknowledgments
Nos gustaría agradecer a Joy Bergmann, Attilio Ceretti, Sarah Cohen, Nina Duncan, Arron Hall, Hanna Lefebo y Madeleine Salvatore para su ayuda con el comportamiento y el Dr. Vinay Parikh, Dr. Brittney Yegla y Rob Cole para su asesoramiento en los parámetros de la SAT. Nos gustaría agradecer a Dr. Jill McGaughy por consejos sobre el procedimiento de formación. Este trabajo fue financiado por los institutos nacionales de la subvención de salud NIMH 092438 y National Science Foundation concesión de IOS 1552416 a D.A.B.
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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