Waiting
Login processing...

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

Behavior

Тестирование для метапознания отвечает с помощью запаха-на основе отложено матч тест в крыс

doi: 10.3791/57489 Published: June 18, 2018

Summary

Этот протокол описывает метод для изучения возможности metamemory, или памяти осведомленности, грызунов. Парадигма отложено соответствия к пример на основе запаха — роман, экологически соответствующих поведенческих тест полезной для определения степени, к которому грызуны адаптивно может отвечать основе когнитивно наблюдения численность государств их памяти.

Abstract

Metamemory включает в себя когнитивные способности оценить прочность своих воспоминаний. Изучить возможность metamemory в не человеком животных, были созданы многочисленные поведенческих задач, многие из которых используют возможность для снижение памяти испытаний. Для оценки metamemory в крыс, мы использовали этот спад тест вариант парадигмы путем адаптации предыдущий визуального отложено матч к пробные тесты (ОМТС)1,2 , разработанная для видов приматов на основе запах тест подходит для грызунов. Во-первых крысы приведены образец помнить, копать в чашечку душистого песка. После задержки крыса представлен с четырех отчетливо душистые чашки, один из которых содержит идентичные запах во время выборки; Если выбран этот сопоставления Кубок, крыса получает предпочтительным, больше награда. Выбор любого из других трех несовпадающие песок заполненные душистым чашки приводит никакого вознаграждения. Удержание интервалы индивидуально титруют, что предметы между 40 и 70% правильно, поэтому обеспечение крыс иногда помню и иногда забывают образца. Оперативное определение metamemory здесь, способность различать между присутствием и отсутствие памяти через поведенческие реагирования. С этой целью, на две трети испытаний сокращение вариант представлен помимо четырех выбор чашек (выбор испытания). Если параметр спад тест-без запаха цветной песок Кубок, выбран, тема получает меньше предпочитает менее вознаграждение и избегает тест памяти. На оставшаяся треть судебных процессов, спад тест вариантом является не доступны (принудительное испытания), вызывая субъектов угадать правильный Кубок, когда образец забывается. На выбор тестов предметы, которые знают, когда они помнят необходимо выбрать параметр снижение, когда память слаба, вместо того, чтобы пройти тест и выбрать неправильно. Таким образом значительно более высокую производительность на выбранных тестов по сравнению с принудительным памяти испытаний свидетельствует о адаптивного использования ответ спад теста и метапознания отвечает.

Introduction

Metamemory является возможность оценить прочность своей памяти2,3,4. В то время как люди последовательно продемонстрировали это когнитивные способности, существует дискуссия за существование metamemory в не человеком животных например5,6. Один общий метод для тестирования является возможность metamemory представить животных с тест снижение вариант, который, если выбран результаты в гарантированная, но меньше награду чем награда за правильный ответ на тест. Если предметы могут контролировать их память государства, то они должны снижаться тестов, когда их воспоминания слабы (см. обзоры:7,8,9,10).

За последние несколько десятилетий процедуры, разработанные для человека и нечеловеческие приматов11 и голуби12 были адаптированы несколькими способами для дальнейшего тестирования на наличие metamemory в обезьян1,2,13 . Возможно наиболее семенных Изучение metamemory в обезьян был Хэмптона1 задержки матч образец теста (ОМТС). После обучения в задаче МТС, задержки между образцом и испытания были титруют так что уровень сложности промежуточных таким образом, что обезьяны был шанс вспомнить и забывая образца. После задержки обезьяны были представлены с возможностью отказаться от теста. Результаты показали, что темы, исполненные значительно более точно на испытания, в которых они решили взять тест чем на принудительное испытания, предполагая, что обезьяны мониторинг их памяти прочности образца1.

Большинство metamemory парадигмы, испытаны до настоящего времени использовали визуального или слуховой раздражители, которые не удивительно, учитывая, что наиболее широко испытано видов были высоко визуальный нечеловеческие приматов например11,14. Из предыдущих ограниченные исследования, которое существует на Метапознание крыс используемого сенсорные механизма был визуальный или звуковой15,16,17,18. Учитывая недавние надежные доказательства метапознания реагирования, когда задачи на основе запах был используется19, вполне возможно, что предыдущий двусмысленный результаты в крыс можно было из-за отсутствия стандартизированной парадигмы используется. Мы разработали парадигму19 , которые капитализируются на основной смысл Раца, обоняния, путем адаптации ОМТС парадигмы похож на используемый в обезьян, описанных выше1. Задачи, описываемые здесь включает копание в песок заполненные чашки для получения пищи вознаграждение, воспользовавшись грызунов природных копать поведения.

Metamemory можно оценить с использованием представленные здесь задачи ОМТС на основе запах крысы. Во-первых иерархия пищи награды устанавливается так предметам демонстрируют явное предпочтение более ценные награды. Крысы затем подготовку копать в чашечку душистого песка для получения вознаграждения. После представления чашечку душистого образца предметы должны выбрать один из четырех отчетливо душистые чашки. Награду похоронен в нижней части Кубка с тот же запах, как образец. После того, как крысы владеют на основных тестов МТС, удержание интервалы (RIs) титруют для каждого крыса так что производительность падает между 40% и 70% успеха. На 2/3 судебных разбирательств крысы предоставляется выбор отказаться тест памяти менее предпочтительным вознаграждение. Метакогнитивное способность крыс оценивается путем сравнения производительности на испытания, в которых параметр спад тест представлен (Выбор испытания) для испытания, в которых крысы вынуждены пройти тест (принудительный испытания).

Хотя только Лонг-Эванс крыс были протестированы в этой парадигме, задача может быть использован для тестирования других штаммов лабораторных крыс и мышей для дальнейшего изучения metamemory видов грызунов. Будет также полезно для тестирования возрасте грызунов или трансгенных мышей с болезнью Альцгеймера патологий, чтобы лучше понять, как расстройства памяти влияет на метакогнитивных процессов.

Protocol

Все методы, описанные здесь были одобрены институциональный уход животных и использование Комитет (IACUC) Провиденс колледж.

1. Создание тестирования аппарата

  1. Используйте камеру социального взаимодействия (76.2 x 114,3 см.), который состоит из 3 отдельных комнат.
    1. Делят зале центра на образец и задержки прогиба, с использованием картона вставки, которые могут быть отменены путем сползать через металла треков, прилагается к боковым стенкам.
  2. Используйте непрозрачные контактной бумаги для покрытия ясно стены для предотвращения визуальный доступ в другие комнаты.
  3. На одной стороне номер на право (тестирование номер; см. Рисунок 1) покрывают пол с песком гранул и красной контактной бумаги. Это будет служить визуальные и тактильные дискриминационных Кий для параметра спад.
  4. На противоположной стороне тестирования комнаты покрыть пол с поднятой полосами, с использованием полос клейкой ленты для обслуживания как визуальные и тактильные дискриминационных Кий для выбора теста. Обложка полосы с перчиком контакта. Оставьте остальные средней трети камеры в неизмененном виде.

2. Разработка предпочтение продуктов питания вознаграждение иерархии/предпочтение тестирования

  1. Выберите возможные пищевые награды для тестирования. Обеспечить одну награду быть большего вознаграждения и поэтому «предпочтительный» над другим.
    1. Используйте целый кусок зерновых как больших, «предпочтительный» награды и ¼ часть зерновых меньше, «менее предпочтительным» награду.
      Примечание: Зерновые могут включать подслащенные зерновых или обезвоженной зефир. Это также можно использовать две различные награды (например зерновых против стандартной грызунов Пелле (TestDiet, 45 мг)), но это было трудно определить надежный предпочтение рейтинг внутри и между лицами, когда качество а не количество Источник изменчивости различных наград.
  2. Привести крысы (взрослый мужчина долго Эванс) в темной тестирование начинается номер 30 мин до начала испытаний. Используйте красный освещения для освещения тестирования камеры, если крысы в темные фазы их день цикла. Если нет, то проверить при условиях нормального освещения, как показано в видео.
  3. Место два награды, весь кусок зерновых и ¼ часть зерновых, в противоположных углах правильный номер камеры (см. Рисунок 1).
  4. Место крысы на противоположной стороне камеры, стоящие вдали от награды и позволяют крысы съесть одну из наград.
    Примечание: Пройти тестирование предпочтения и обеспечить, что большая часть зерновых является предпочтительным вознаграждение, предметом должны съесть больше награда на 4 из 5 испытаний (5 испытаний каждой сессии) за 2 последовательных сессий. Запуск двух заседаний в день.
    1. Если, после 10 сеансов, крыса не показали предпочтение для большей части зерновых, ввести различные награды.
  5. На протяжении тестирования, чтобы обеспечить последовательное крыс предпочтения, проверку предпочтение один раз в неделю.
    1. Выполнения предпочтение проверяется так же, как предпочтение, тестирование, с целыми и 1/4 часть зерновых на противоположных углах палаты.
      Примечание: 2 исследования включают проверку предпочтения.
    2. Если крысы выбрать менее предпочтительным награда для обоих испытаний, испытания Крыса на полное предпочтение тест 5 испытаний.
      1. Если крыса проходит, она может продолжать тестирование.
      2. Если крыса не удается, прекратить испытания и представить другого типа или размера вознаграждения.

3. Общие методы

  1. Использование последовательного экспериментаторов на протяжении тестирования, так что крысы полностью привыкли экспериментатор запахи и обработки.
    Примечание: Предполагается, что до начала испытаний крысы обрабатывались по крайней мере 1 неделю люди, так, что они привыкли к их подобрали и перевозимых экспериментаторов.
  2. Принесите крыс в их клетках shoebox (дома Кейдж) в тестирования номер 30 мин до начала испытаний акклиматизироваться их в новую комнату.
  3. Если тестирование выполняется в течение темные фазы цикла крыс, держите темные, за исключением красных огней для освещения аппарат среды тестирования.
  4. Убедитесь, что ароматические выбор чашки расположены в правильном порядке как определяется рандомизации сценарий, который включает для противовеса. Блесна правильно Кубок с весь кусок зерновых.
  5. Разрешить только крыса копать в одной чашке и немедленно удалить крысы из аппарата после Кубка был выбран как указано, копать. Место крыса в доме клетки где крыса может закончить потребление награду.
  6. Межамери-суда-интервал (ИТИ) крепится к 4 мин начать сроки на секундомер, когда крыса в доме клетке.
    1. Во время ITI чистой аппарат пылесосом любой пролитой песка и вытирая вниз пол с 70% изопропиловый спирт. Отменить награду, если он не был съеден во время предыдущего судебного разбирательства. Кроме того раз в неделю, чистить керамические чашки, отказавшись от старого песка и вытирая чашки с изопропиловым спиртом.
    2. Подготовьте песок чашки для следующего судебного разбирательства, переставляя порядка, основанного на сценарий рандомизации и травля правильный Кубок.

4. Подготовка к копать в песок чашки и привыкания к тестирование аппарат

  1. Налейте примерно ½ стакана песка играть в керамические чашки (6,99 см. в диаметре и 8.81 см высотой).
  2. Место в Кубке песок заполненные с пищи награды в каждой крыса дома клетке на ночь.
    Примечание: Крысы требуются успешно копать в Кубке и есть награда ночь для двух ночей подряд.
  3. Приучать крыса тестирования аппарата, поместив предмет в аппарат за 5 мин.
    1. Распространение продовольствия награды на протяжении аппарат для поощрения аппарата разведки и путешествия через открытые двери. Убедитесь, что крысы не мочиться, дефекации или заморозить внутри камеры на два дня подряд.
  4. Передать запаха песок заполненные Кубок с продовольствия награду тестирования аппарата. Убедитесь, что крысы успешно копаться в песке и получить вознаграждение по крайней мере два дня подряд без поведение при заморозке, дефекация и мочеиспускание. При необходимости удалите керамические чашки и место зерновых в камере.

5. матч к образец (МТС) обучение

  1. Создайте 4 различные ароматические груды песка, смешивая приблизительно 3 стакана песка играть с ¼ чайной ложки душистые пряности (корица, кофе, паприка и тимьян). Для управления для запаха подсказки, раскрошить один кусок награду в неправильный выбор чашки.
    1. Ремикс душистые песок один раз в неделю и хранить в стеклянной таре, так что запах сила последовательно через тестирование дней.
  2. Налейте полстакана каждый душистые песка 4 чашки и организовать чашки в полукруг на черный контакт бумаге (область задачи МТС; Рисунок 1A). Убедитесь, что все кубки равноудалена от входной двери.
    1. Организуйте чашки, помещая их в назначенной позиции, основанной на выходе из программирования «R» с использованием выборки без замены функции.
  3. Вне поля зрения субъекта похоронить полный кусок награду в чашке правильный душистые. Похоронить ½ часть вознаграждения в Кубке одинаково душистые образца. Похоронить все награды по крайней мере ½ путь вниз высоту песка.
    1. Псевдо-произвольно выбирать правильно душистые Кубок, единственным ограничением является не один аромат запах образца более чем в 2 раза подряд.
  4. Место вопросу в палате образец и ниже образец Кубок, с помощью шпателя Бент (ручка лоток под углом 90 градусов). Разрешить копать в чашке образец и получить награду ½ зерновых. Как только тема начинает есть награда, удалите Кубок.
  5. По окончании еды награду предметом снять картон перегородка и открыть дверь в испытательной камере, как предмет входит в комнату задержки.
  6. Разрешить вопрос «выберите» один из чашки, копать. Как только тема делает выбор и получает вознаграждение, если они присутствуют, удалите тему из камеры и место передачи клетке. Крысы могут понюхать каждый Кубка, но они только разрешены один выбор, как указано, копать.
    1. Во время 4-мин ITI очистите камеру с 70% изопропиловый спирт. Вакуумные любой песок, который может пролита и пополнить песок чашки, если это необходимо.
    2. Получение следующего образца Кубка и приманки как образец, так и тестирования Кубок. Если предметом выбирает неправильный Кубок предыдущего судебного разбирательства, снимите и выбросьте недоеденные награду.
  7. Убедитесь, что предметы получают одну сессию 6-триалу МТС в день. Для того чтобы пройти обучение МТС, предметы должны выбрать правильный Кубок три из шести судебных процессов в двух последовательных сеансах.
    Примечание: Это гарантирует, что производительность выше шанс, но ниже потолка на 4-Выбор теста.

6. Задержка титрования в задержки матч образца (ОМТС)

  1. Продолжить обучение предметам на МТС как раньше (начиная с задержкой 0 s).
    Примечание: Производительность должна оставаться между 40 и 70% правильно, чтобы убедиться, что производительность намного выше шанс (25%), но ниже потолка. Производительность в этом диапазоне позволяет субъектов испытать случаи, когда они когда же помнить и случаи, когда они забывают образца. Это создает возможность для использования ответа спад теста быть выгодным для субъекта, когда вводятся выбранного испытания.
  2. Если производительность превышает 70% правильно за 2 последовательных сессий 6-триалу, увеличить задержку от 0 до 30 s.
    1. В судебных процессах, на которых не является задержка 0 s, использовать секундомер на время каждой задержки. После того, как тема поглотил образца, поднять стены картонные делителя и позволяют тема войти в камеру задержки. Закройте картон делителя и начать времени задержки на секундомер.
    2. После 30 s прошло, открыть дверь в комнату, тестирования и закрыл дверь после вступления теме испытательной камеры.
    3. Носить на остальной части судебного разбирательства как раньше.
  3. Если производительность по-прежнему выше 70% правильно за 2 последовательных сессий 6-триалу, увеличьте каждой последующей задержки в 1,5 раза предыдущий задержки.
  4. Если производительность падает ниже 40% за 2 последовательных сессий, задержка возвращается к предыдущему одно использовало.
  5. Если производительность остается между 40% и 70% для 2 последовательных сессий, значение этой задержки как конкретным критерием задержки.

7. сокращение использования учебных

  1. После каждой сессии обучения ОМТС место другой Кубок различных текстурированных и цветного песка, напротив душистые песок чашки. Приманка Кубок с менее предпочтительный вознаграждение, ¼ часть зерновых, которая будет снижение Кубок. Удаление душистые песок чашки из камеры.
  2. Осуществляют судебное разбирательство как во время обучения ОМТС, позволяя предмет образец случайно душистые Кубок и ждать в зале задержки задержки конкретным.
  3. Разрешить копать в чашке без запаха песка и получить вознаграждение. Затем удалите тему из камеры. Это будет считаться пробу «принудительного спада».
  4. Проводить два испытания принудительного спад после каждой сессии ОМТС обучения.

8. Тестирование: Вынужден против выбор испытания

  1. Испытуемых на ОМТС, используя критерий задержки. Тестирование каждого предмета на один сессии 12-суд в день.
    1. Случайным образом выберите 8 судебных процессов будет «выбор» испытания и место снижение Кубок напротив душистые чашки. Использовать сценарий рандомизации для определения порядка судебного разбирательства тип с ограничением, которое не более чем 3 выбор или принудительного испытания происходят в процессе правопреемства.
      Примечание: Оставшиеся 4 испытания будут «вынуждены, «снижение Кубок удалены из камеры.
    2. В зависимости от субъекта критерий возможно, удастся испытания 2 или 3 в течение одного крыса ITI. В течение 1 предмет ITI Запустите второй предмет разбирательства. Обеспечить, чтобы очистить камеру с изопропиловым спиртом после каждого разбирательства.
    3. Испытуемых на десяти сессий.
  2. В ходе каждого судебного разбирательства, после того, как крыса вводит задержку палата обеспечивает что он либо повернуть налево отклонить тест или повернуть направо, пройти тест (см. рис. 1а; сверху вниз фотография). Запись, если крыса перемещается из одной стороне комнаты в другой (например «постановляет принять тест» и затем траверсы на спад тест сторону комнаты).
    Примечание: Крыса, таким образом, делает выбор потенциальных metamemory, как он выбирает, чтобы принять или отклонить тест перед сталкиваются четыре выбор запахов (см. Результаты бумаги19 для обстоятельного обсуждения параллельных против потенциальных metamemory тесты).
  3. Вычислите точность на принудительное испытания, непрерывно после двух сессий тестирования и мониторинга спад теста использования.
    1. Если точность поднимается выше 70% правильно в течение двух сессий, прекратить испытания и вернуться к задержке титрования с более длительную задержку.
    2. Если снижение тест 0% или 100% последовательно использовать подходы (свыше 2 сессии), приостанавливать тестирование и рассмотреть возможность увеличения или уменьшения значение ответа спад теста, обеспечивая снижение ставок от 10% до 40%.
    3. Если точность падает ниже 40% правильно 2 сессий, прекратить испытания и вернуться к задержке титрования с короче задержки.
    4. Вернуться испытаний после точность на принудительное испытаний остается между 40% и 70% для двух последовательных сессий.
    5. На протяжении всего испытания, чтобы крыс предпочтения остаются теми же, выполняют предпочтение проверяет (2 исследования сессия) один раз в неделю. Предпочтение проверки описаны выше.

9. предлагается обобщение тесты

  1. Обобщение тесты, такие как тех, которые описаны в документе результаты19 может быть использован для определения, если метапознания отвечает переводов различных условий, в которых нет единой ассоциации с внешними раздражителями, скорее всего управления ответ.
    1. Испытания крыс на без-пробоотборник испытания, в которых представлены не образец фазы, но Ри и тестовый этап испытаний идентична обычной испытания. Случайно перемешивают 4 зонд испытания с 8 нормальной образца испытания составляют 12-суда сессии. Испытуемых на 10 сеансов. Сравните цены снижение на не образца испытания с снижение цены на обычных судебных разбирательств.
    2. Испытания крыс на двойной образца испытания, в которых предметы представлены с оригинальным ароматом образец дважды, чтобы увеличить прочность памяти. Случайно перемешивают зонд испытания с нормальной образца испытания как описано выше. Сравните темпы истощения на двойной образца испытания с снижение цены на обычных судебных разбирательств.
    3. Испытания крыс с тремя различными RIs: критерий задержки, одной задержки, которая короче (например 0 сек) чем критерий задержки и один, который длиннее (например 4 мин). Для каждой задержки в рамках настоящей темы сессии с четырьмя выбор испытания и два вынуждены испытания, таким образом, что сеансы состоят из 18 испытаний. Случайно перемешивают все испытания и испытания крыс на десяти сессий. Сравните снижение темпов судебных разбирательств на три задержки, где сила памяти должны быть снизился и увеличились, соответственно.

10. анализ данных

  1. После завершения тестирования, рассчитайте средняя доля правильно для принудительного и выбранного испытания для каждого предмета.
    1. Чтобы найти долю правильного принудительного испытаний, разделите количество правильных принудительного испытаний на общее количество принудительного испытаний.
    2. Чтобы найти доля правильно выбранного испытания, сначала вычтите испытания, отказался от общего числа испытаний выбор. Разделите число испытаний правильный выбор на общее количество испытаний выбор минус отказался испытания для каждого крыса.
    3. Провести t тест на группу данных для сравнения доля правильных принудительного испытаний для доля правильно выбранных испытаний (см. Рисунок 2).
    4. Если обобщение тесты, проведите t тесты на снижение цены на обычных судебных процессов против зонд испытания, как описано в 9. Для смешанных задержки судебных разбирательств как описано в 9.1.3, Сравните принудительного и выбранные тесты с неоднократные меры ANOVA с задержкой и суда тип как фактор в рамках темы. Кроме того проводить одностороннюю ANOVA на сокращение использования через задержки для определения, если точность варьируется с ри.

Representative Results

С целью изучения метапознания отвечает теме, доля правильных принудительного испытаний (памяти производительность) сравнивается с доля правильно выбранной испытания или испытания, в которых есть вариант снижения нынешнего. Позитивные результаты отмечаются значительно более высокую точность по выбранной испытаний по сравнению с принудительным испытаний (рисунок 2A). Эти результаты показывают, что крысы может быть мониторинг их состояния памяти и снижается задачи, когда их воспоминания являются слабыми, привело к увеличению в точности, когда спад параметр присутствует на выбранный испытания.

Если производительность не является значительно более точное, на выбранных испытаний по сравнению с принудительным испытания, результаты равны null. Этот гипотетический отсутствие доказательств для metamemory у крыс (рис. 2B) обозначается отказа для использования параметра спад тест, когда было бы адаптивной сделать: на испытания, в которых образец был забыт.

Если обобщение тесты, метапознания производительности будет указано, если предметы значительно сократится без образец испытания более нормальным образца испытания и снижение двойной образец испытания значительно больше, чем нормальный образец испытания. Снижение использования должен показать обратная связь с точностью памяти, как указано на точность принудительного испытаний. Если точность на принудительное тесты не меняется с пробной состояния, измените параметры (например , увеличение ри) как это невозможно определить, если предметы, или не ведут себя metacognitively. Смешанные задержки тесты, точность на выбранные тесты должны быть значительно выше, чем точность на принудительное тесты и вопросы должны быть скорее отказаться от испытаний с более RIs и наименее вероятно снижение тесты с короче RIs. Увидеть результаты бумаги для получения более подробной информации на обобщение тесты и соответствующей интерпретации19.

Figure 1
Рисунок 1 . Фотография экспериментальный аппарат и процесса. A) фотография аппарата адаптировано из19 с разрешения. B) экспериментальный процесс. Первый шаг привыкания, преподавания крыс копать в песок заполненные чашки, имеет место более двух суток. Далее крысы привыкли к экспериментальный аппарат и обучены копать в песок заполненные чашки там. Темы даются затем выбор две награды, в виде зеленого треугольника и Красного Полумесяца (цельный кусок зерновых против четверти кусок зерновых). После того, как крыс показывают значительное предпочтение одного вознаграждения, они переход на МТС обучения, в котором чашки заполнены с душистым песка, представлены изображения, корица, перец, тимьян и кофе. Если показатель успеха ниже 50% для двух сессий, тема продолжает обучение. Если успех крыс составляет 50% или выше, тема прогрессирует отложить титрования. Во время задержки титрования, крысы продолжить подготовку МТС, но введена задержка между образцом и тест (начиная с 0 s). Если крысы памяти точность выше 70%, Ри увеличивается. Если точность падает ниже 40%, RI, уменьшается, и продолжается подготовка МТС. Этот цикл продолжается до тех пор, пока крыс точность падает между 40% и 70% для двух последовательных сессий. На данный момент прогресс крыс на экспериментальные испытания, который состоит из случайно перемешаны принудительного и выбор испытания. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.

Figure 2
Рисунок 2 . Позитивные результаты, указав метапознания отвечает и гипотетическое значение null результаты, указывающее отсутствие метапознания отвечает. A) положительные результаты адаптировано из 19 с разрешения. Средняя доля правильных принудительного и выбрали испытаний была получена от производительности 9 крыс на 120 испытания. * = p <.05 на паре двустороннее t теста. Значительно большую долю испытаний, ответил правильно на выбранных испытаний по сравнению с принудительным испытания указывает надлежащего использования ответа спад теста. B) эквивалентную доле испытаний ответил правильно на принудительный и выбрали испытания указывает на отсутствие снижения тесты на основе памяти сила. Шанс, 0.25, обозначается пунктирной линией. Планки погрешностей представляют стандартная ошибка средств. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.

Discussion

Здесь представлен новый метод для оценки метапознания отвечает у крыс с помощью запаха-задачи на основе ОМТС. Из-за обоняние как основной смысл грызунов Использование запаха предпочтительнее визуальные подсказки в крыс и мышей 20,21. Копаться в песке используется естественное пищевое поведение крыс, что делает задачу экологически связанных видов грызунов.

Решающим шагом в протоколе является обеспечение того, что существует иерархия пищи награды, одна из которых явно предпочтительнее над другим. Ранних этапах исследования крыс были обязаны выбирать между предположительно быть предпочтительным вознаграждение, кусок подслащенные зерновых и небольшие стандартное питание Пелле. Однако предпочтение тестирования принесли неизбирательного выбор поведение, вызывая использование количества как источник изменчивости вознаграждение. Крысы выбрал между целый кусок зерновых и ¼ часть зерновых и надежно благоприятствования большее количество. Без предпочтений будь то качество или количество, нет никакого стимула взять тест на снижается, поэтому этот шаг имеет решающее значение.

Еще один важный аспект протокола создание надлежащего RIs и ИТИС так что МТС точность остается в пределах от 40 до 70% правильно. Если задержки являются слишком короткими, и вмешательство минимально-из-за длительного ИТИС, крысы никогда не испытывают «забыв» образца. И наоборот если рис слишком долго и ITIs слишком коротким, тест становится слишком сложным и крысы никогда не помню образца. Такие ответы могут быть обнаружены не только точность на принудительное испытания, но снижение ставки, которые являются либо слишком высоким или слишком низким. Предметы должны снижаться примерно 10-50% испытаний выбор: если предмет падает каждый суд или никогда не снижается, данных не может быть интерпретировано как положительный или отрицательный для присутствие metamemory и относительное значение ответа спад теста необходимо провести переоценку . На протяжении всего эксперимента средняя производительность на принудительное испытаний последовательно рассчитывается в конце двух дней тестирования. Как крысы прогресс через более испытания ОМТС, может повысить их производительность, которая будет инициировать обратный задержки титрования (см. рис. 1B) таким образом, что задержки могут надлежащим образом увеличилось, таким образом, чтобы точность остается ниже 70% исправить. Если память для образца последовательно выше 70% считают, уменьшение ITI. Если память для образца последовательно ниже 40% считают увеличение ITI и/или увеличения размера выборки запах от четырех до 10-20 запахов для уменьшения помех памяти.

В зависимости от штамма крыс используется жилищных условий и свето тени цикла животных размещены в, памяти могут быть слабее или сильнее. По сравнению с другими напряжениями крысы лаборатории, например Wistar или Спрэг Dawleys, длинные Эванс известны приобрести когнитивных задач с относительно меньше испытаний22,23. Таким образом, это займет больше стадии привыкания и более обучение для других грызунов узнать задачи. В настоящем исследовании крыс были размещены в высоко обогащенного средах с доступом осуществлять так что возможно их воспоминания были относительно сильной24,25,26. Крысы, используемый здесь были также размещены на обращенном цикла свето тени, которые могут увеличить когнитивных функций, поскольку они были испытаны во время их темные цикла.

Адаптивное использование ответа спад теста, обозначается значительно более высокую производительность на выбор по сравнению с принудительным тесты предполагает метапознания отвечает. Однако метапознания отвечает может привести от опоры на сигналы внутренней памяти или внешние сигналы8. Чтобы определить, если на самом деле адаптивного ответа спад теста используется результат внутренней памяти сигналы, экспериментаторов должны стремиться ликвидировать как многие внешние сигналы максимально8,14. Внешние сигналы, считаются любые публично доступных тест конкретные стимулы или подсказки, которые предметов может использовать для руководства спад теста используйте8. Потенциальные внешние сигналы в решении этой задачи включают относительную значимость отдельных запахов, образец длительности, задержка ответа и продолжительности RIs. Обобщение тесты как описано здесь и более подробно результаты бумаги19 полезны в постановлении, поведенческих ответ, основанный на внешние сигналы как ассоциации экологических кий благодаря кий непоследовательность в параметры задачи через эксперименты.

В этой парадигме, крыса обязан принять решение, чтобы принять или отклонить тест перед тест памяти представлена (см. 8.2), во многом устраняя потенциал для реагирования конкуренции для управления использованием ответа спад теста. Ответ конкуренции является склонность принимать тест, основанный на зрелище или запах правильный тестовый вариант, когда параллельно с основной памяти испытаний8представлен метапознания выбор. Требующие крыс выбрать принять или отклонить тест перед встречая тест памяти сам значительно снижает возможность того, что ответ правила контроля использования ответа спад теста. Однако одно из улучшений к этому дизайн бы у крыс выбрать принять или отклонить тест, сделав особый ответ в комнате отдельно от памяти испытать себя. Это также повысит перспективных характер этой парадигмы, которая может позволить для более успешной ликвидации внешних сигналов8,19. Дополнительные улучшения для будущих исследований, если это возможно, запись задержка ответа в точке когда крыса входит тестирование комнату на время, необходимое для субъекта повернуть влево или повернуть направо (отклонить или принять тест, соответственно). Это позволит исследователям определить, если задержка ответа служил как внешние ключевые темы научились ассоциировать с конкретных ответов сверхурочных (см.8). Было бы также полезным записать, если и когда темы изменить их ответ (см. 8.2; например путешествия от МТС выбор стороны комнаты в зоне испытания снижение или наоборот). Как говорилось в документе результаты, мы наблюдали такое поведение только один раз, который добавляет к выводу, что крысы, принял решение принять или отклонить тест, как только они вошли в комнату тестирования и до того, как они столкнулись с памяти испытания самого, который они сделали систематически выборки каждый выбор запахов.

Потому что крысы, испытания в этой парадигме переданы метапознания отвечает через несколько обобщение испытаний, был сделан вывод, что крысы способны metamemory - они могут контролировать свои воспоминания для образца19. Это будет иметь важное значение для других исследовательских групп для тестирования этой парадигмы или аналогичного приспособления его, как прежде, чем он может быть заключен с уверенностью, что крысы способны метапознания отвечает и что подкрепляющих доказательств из различных лабораториях необходимо поведение управляется не внешний, а внутренний сигнал. Тестирование на наличие этой важной мнемонические способности, которая ухудшается с возрастом, может оказаться полезным в переводческие подходы к изучению памяти дисфункции, такие как с трансгенных мышей и модели болезни Альцгеймера. Было бы особенно плодотворным для исследователей использовать парадигму поведенческих в сочетании с поражениями головного мозга, временные мозга инактивации или активаций (например Оптогенетика, chemogenetics) и электрофизиологические записей, как Эти исследования могут выяснить нейронные механизмы, лежащие в основе метакогнитивных процессов.

Disclosures

Существует нет раскрытия информации для доклада.

Acknowledgments

Мы благодарим Ребекка Burwell для использования ее лаборатории во время записи видео и Роберт Вера за помощь с предыдущей версии этой рукописи.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Froot loops Kellogg's  B00I8QZ4HM Sweetened cereal 
Sociability Chamber  Noldus Technologies  46503 / 46553
Black Contact Paper  Con-Tact  B000KKMO90
Cardboard 
Ceramic small animal dishes  Norpro B00061N0QO 7 cm. in diameter and 3.8 cm tall
Play sand  ACTIVA B004BNBXJ4 White Sand
Duct Tape 3M B001HT720O Black duct tape
Cinnamon  Simply Organic  FNTR07824 Amazon 
Coffee Folgers  B016KZTPJU Amazon 
Paprika  Simply Organic  B06XB9QGVB Amazon 
Thyme  Simply Organic  579193 Amazon 
Colored Sand  Sandtastik Products  B000Q4O9UW Orange sand 
70% isopropyl alcohol  Swan B00HKDI6WO Amazon 
Dust buster (vacuum)  Black + Decker B01DAI5BZ2 Cordless vacuum 
Metal tracks  Home Depot  EC751BA Used for door in chamber 
Spatula Chef Craft  B00B0M5LQK Bent at a right angle to lower sample cup into testing apparatus

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Hampton, R. R. Rhesus monkeys know when they remember. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 98, 5359-5362 (2001).
  2. Templer, V. L., Hampton, R. R. Rhesus monkeys (Macaca mulatta) show robust evidence for memory awareness across multiple generalization tests. Animal Cognition. 15, (3), 409-419 (2012).
  3. Sutton, J. E., Shettleworth, S. J. Memory without awareness: Pigeons do not show metamemory in delayed matching to sample. Journal of Experimental Psychology-Animal Behavior Processes. 34, (2), 266-282 (2008).
  4. Nelson, T. O., Narens, L. Metamemory: A theoretical framework and new findings. Psychology of Learning and Motivation. 26, 125-322 (1990).
  5. Carruthers, P. Meta-cognition in animals: A skeptical look. Mind & Language. 23, (1), 58-89 (2008).
  6. Crystal, J. D. Where Is the Skepticism in Animal Metacognition? Journal of Comparative Psychology. 128, (2), 152-154 (2014).
  7. Kornell, N. Where Is the "Meta" in Animal Metacognition? Journal of Comparative Psychology. 128, (2), 143-149 (2014).
  8. Hampton, R. R. Multiple demonstrations of metacognition in nonhumans: Converging evidence or multiple mechanisms. Comparative cognition & behavior reviews. 4, 17-28 (2009).
  9. Smith, J. D., Couchman, J. J., Beran, M. J. Animal Metacognition: A Tale of Two Comparative Psychologies. Journal of Comparative Psychology. 128, (2), 115-131 (2014).
  10. Smith, J. D., Zakrzewski, A. C., Church, B. A. Formal models in animal-metacognition research: the problem of interpreting animals' behavior. Psychonomic Bulletin & Review. 23, (5), 1341-1353 (2016).
  11. Smith, J. D., Shields, W. E., Washburn, D. A. Memory monitoring by animals and humans. Journal of Experimental Psychology-General. 127, (3), 227-250 (1998).
  12. Inman, A., Shettleworth, S. J. Detecting metamemory in nonverbal subjects: A test with pigeons. Journal of Experimental Psychology-Animal Behavior Processes. 25, (3), 389-395 (1999).
  13. Brown, E. K., Templer, V. L., Hampton, R. R. An assessment of domain-general metacognitive responding in rhesus monkeys. Behavioural Processes. 135, 132-144 (2017).
  14. Basile, B. M., Schroeder, G. R., Brown, E. K., Templer, V. L., Hampton, R. R. Evaluation of Seven Hypotheses for Metamemory Performance in Rhesus Monkeys. Journal of Experimental Psychology-General. 144, (1), 85-102 (2015).
  15. Foote, A. L., Crystal, J. D. Metacognition in the rat. Current Biology. 17, (6), 551-555 (2007).
  16. Foote, A. L., Crystal, J. D. "Play it Again": a new method for testing metacognition in animals. Animal Cognition. 15, (2), 187-199 (2012).
  17. Yuki, S., Okanoya, K. Rats Show Adaptive Choice in a Metacognitive Task With High Uncertainty. Journal of Experimental Psychology-Animal Learning and Cognition. 43, (1), 109-118 (2017).
  18. Kirk, C. R., McMillan, N., Roberts, W. A. Rats Respond for Information: Metacognition in a Rodent? Journal of Experimental Psychology-Animal Behavior Processes. 40, (2), 249-259 (2014).
  19. Templer, V. L., Lee, K. A., Preston, A. J. Rats know when they remember: transfer of metacognitive responding across odor-based delayed match-to-sample tests. SpringerLink. (2017).
  20. Keller, A., Vosshall, L. B. Better smelling through genetics: mammalian odor perception. Current Opinion in Neurobiology. 18, (4), 364-369 (2008).
  21. Barnett, S. A. The rat: A study in behavior. Transaction Publishers. (2007).
  22. Andrews, J. S. Possible confounding influence of strain, age and gender on cognitive performance in rats. Cognitive Brain Research. 3, (3), 251-267 (1996).
  23. Kumar, G., Talpos, J., Steckler, T. Strain-dependent effects on acquisition and reversal of visual and spatial tasks in a rat touchscreen battery of cognition. Physiology & Behavior. 144, (Supplement C), 26-36 (2015).
  24. Bruel-Jungerman, E., Laroche, S., Rampon, C. New neurons in the dentate gyrus are involved in the expression of enhanced long-term memory following environmental enrichment. European Journal of Neuroscience. 21, (2), 513-521 (2005).
  25. Nilsson, M., Perfilieva, E., Johansson, U., Orwar, O., Eriksson, P. S. Enriched environment increases neurogenesis in the adult rat dentate gyrus and improves spatial memory. J. Neurobiol. 39, (4), (1999).
  26. Van Praag, H., Kempermann, G., Gage, F. H. Neural consequences of environmental enrichment. Nature reviews. Neuroscience. 1, (3), 191 (2000).
Тестирование для метапознания отвечает с помощью запаха-на основе отложено матч тест в крыс
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Lee, K. A., Preston, A. J., Wise, T. B., Templer, V. L. Testing for Metacognitive Responding Using an Odor-based Delayed Match-to-Sample Test in Rats. J. Vis. Exp. (136), e57489, doi:10.3791/57489 (2018).More

Lee, K. A., Preston, A. J., Wise, T. B., Templer, V. L. Testing for Metacognitive Responding Using an Odor-based Delayed Match-to-Sample Test in Rats. J. Vis. Exp. (136), e57489, doi:10.3791/57489 (2018).

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