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Behavior

Pruebas para responder metacognitivas usando un olor basado en diferido partido-a-Sample Test en ratas

doi: 10.3791/57489 Published: June 18, 2018

Summary

Este protocolo describe un método para investigar la posibilidad de metamemory o conciencia de la memoria, en los roedores. El paradigma de retraso-emparejar-a-muestra olor es una novela, ecológicamente relevantes comportamiento prueba útil para determinar la medida en que los roedores adaptativa pueden responder basado sobre el control cognitivo de la fuerza de sus Estados de memoria.

Abstract

Metamemory consiste en la capacidad cognitiva para evaluar la fuerza de los recuerdos. Para explorar la posibilidad de metamemory en animales no humanos, se han creado numerosas tareas conductuales, muchos de los cuales utilizan la opción de rechazar pruebas de memoria. Evaluar metamemory en ratas, se utilizó este paradigma de opción de la prueba de descenso mediante la adaptación anterior visual diferido-partido-a muestra pruebas (DMTS)1,2 desarrollados para especies de primates a una prueba basada en el olor adecuada para los roedores. En primer lugar, las ratas reciben una muestra para recordar cavando en una taza de arena perfumada. Después de un retraso, la rata se presenta con cuatro tazas distintamente perfumados, uno de los cuales contiene el aroma idéntico durante la muestra. Si se selecciona esta copa que empareja, la rata obtiene una recompensa preferida, más grande. Selección de cualquiera de las otras tres no coincidente llenos de arena perfumadas tazas resultados en ninguna recompensa. Intervalos de retención se titulan individualmente sujetos realizan entre 40 y 70% correcto, asegurando las ratas a veces recordar y olvidar a veces la muestra. Aquí, la definición operacional de metamemory es la capacidad de distinguir entre la presencia y la ausencia de la memoria de respuesta conductual. Con este fin, en dos tercios de los ensayos, una opción de disminución se presenta además de las copas de cuatro opción (ensayos de elección). Si la opción de prueba de caída-una taza de arena color sin perfume, es seleccionado, el sujeto recibe una recompensa menor menos preferido y evita la prueba de memoria. En el tercio restante de los ensayos, la opción de prueba de la decadencia no es disponibles (ensayos forzados), causando temas adivinar la Copa correcta cuando la muestra es olvidada. En las pruebas de selección, temas que saben cuando recuerda deben seleccionar la opción de descenso cuando la memoria es débil en lugar de la prueba y elegir correctamente. Por lo tanto, significativamente un mayor rendimiento en las pruebas solicitadas en comparación con los tests de memoria forzada es indicativo de la utilización adaptativa de la respuesta de la prueba de descenso y metacognitivas respondiendo.

Introduction

Metamemory es la capacidad de evaluar la solidez de los recuerdos2,3,4. Mientras que los seres humanos siempre han demostrado esta habilidad cognitiva, hay debate sobre la existencia de metamemory en animales no humanos por ejemplo,5,6. Un método común para probar la posibilidad de metamemory es presentar los animales no humanos con una prueba de decadencia la opción, que, si selecciona resultados en una recompensa garantizada, pero más pequeña que la recompensa de una respuesta correcta a la prueba. Si temas pueden monitorear sus Estados de memoria, entonces deben disminuir pruebas cuando sus recuerdos son débiles (para ver comentarios:7,8,9,10).

En las últimas décadas, procedimientos desarrollados para humanos y no humanos primates11 y palomas12 se han adaptado de diversas maneras para probar aún más la presencia de metamemory en monos1,2,13 . Quizás el estudio más seminal de metamemory en monos fue1 de Hampton retrasado partido-a-sample test (DMTS). Después del entrenamiento en la tarea MTS, retrasos entre la muestra y la prueba se titulan para que el nivel de dificultad era intermedio tal que monos tuvieron la oportunidad de recordar y olvidar la muestra. Tras la demora, los monos fueron presentados con la opción de rechazar la prueba. Los resultados demostraron que sujetos realizaron significativamente más ensayos con precisión en que decidieron hacer la prueba de que en ensayos forzados, sugiriendo que monos controle su fuerza de la memoria de la muestra1.

Más paradigmas metamemory probados hasta el momento han utilizado visual o estímulos auditivos, que no es sorprendente dado que la mayoría ampliamente probados especies han sido altamente visual primates no humanos por ejemplo,11,14. De la anterior investigación limitada que existe sobre metacognición en ratas, la modalidad sensorial utilizada ha sido visual o auditiva15,16,17,18. Dada la reciente evidencia robusta para responder metacognitivas cuando una tarea basada en el olor fue usado19, es posible que los anteriores resultados ambiguos en ratas podrían haber sido debido a la falta de paradigmas estandarizados utilizado. Hemos diseñado un paradigma19 que capitalizó el sentido primario de la rata, olfato, adaptando el paradigma DMTS similar a la utilizada en los monos descritos anteriormente1. La tarea aquí descrita implica cavar en vasos llenos de arena para obtener una recompensa de comida, tomando ventaja del comportamiento de excavación natural del roedor.

Metamemory puede ser evaluada en ratas mediante la tarea DMTS basados en olores presentada aquí. En primer lugar, una jerarquía de recompensas de comida se estableció para que sujetos demuestran una clara preferencia por un premio más valorado. Las ratas entonces entrenan a cavar en una taza de arena perfumada para obtener una recompensa. Tras la presentación de una copa de muestra perfumada, temas deben elegir uno de cuatro tazas distintamente perfumados. Una recompensa es enterrada en el fondo de la taza con el mismo olor que la muestra. Después de que las ratas son competentes en las pruebas básicas de MTS, intervalos de retención (RIs) se titulan por cada rata que rendimiento cae entre un 40% y 70% de éxito. En 2/3 de los ensayos, las ratas se dan la opción de rechazar la prueba de memoria para una recompensa menos preferida. Habilidad metacognitiva de ratas se evalúa comparando el rendimiento en los ensayos en que la opción de la prueba de descenso se presenta (ensayos de elección) a los ensayos en el que las ratas se ven obligadas a tomar el examen (obligados ensayos).

Mientras que sólo las ratas de Long-Evans fueron probadas en este paradigma, la tarea podría utilizarse para probar otras cepas de ratones para estudiar más lejos metamemory en roedores y ratas de laboratorio. También será beneficioso para poner a prueba de roedores o ratones transgénicos con enfermedad de Alzheimer patologías para entender mejor cómo trastornos de la memoria afectan procesos metacognitivos.

Protocol

Todos los métodos aquí descritos han sido aprobados por el institucional Animal Care y el Comité uso (IACUC) del Colegio de la Providencia.

1. creando el aparato de prueba

  1. Utilice una sala de interacción Social (76.2 x 114.3 cm.), que se divide en 3 salas.
    1. Dividir el salón del centro en una comba muestra y retraso usando un inserto de cartón que puede ser levantado por deslizándose por las pistas de metal Unidas a las paredes laterales.
  2. Usar papel contact opaco para cubrir las paredes claras para evitar el acceso visual a otras habitaciones.
  3. En un lado del habitación-en-el-derecho (sala de prueba; ver figura 1), cubrir el piso con gránulos de arena y papel contacto. Esto servirá como visuales y táctiles una señal discriminativa para la opción de declinación.
  4. En el lado opuesto de la sala de pruebas, cubrir el piso con franjas elevadas usando tiras de cinta adhesiva para servir como un visual y táctil una señal discriminativa para la prueba de elección. Cubrir las rayas con papel de contacto negro. Dejar el restante tercio medio de la cámara sin alteraciones.

2. desarrollo prefiere alimentos recompensar a prueba de jerarquía/preferencia

  1. Seleccione recompensas de alimento posible para la prueba. Asegurar una recompensa para una recompensa más grande y por lo tanto "preferido" sobre el otro.
    1. Use un pedazo entero de cereal como recompensa más grande, "preferido" y una pieza ¼ de cereal como recompensa más pequeña, "menos preferida".
      Nota: Cereales pueden incluir cereal endulzado o deshidrataron de la melcocha. También es posible utilizar dos diferentes recompensas (por ejemplo cereales vs estándar roedor pellets (TestDiet, 45 mg)), pero era difícil determinar una preferencia confiable ranking dentro y entre los individuos cuando calidad y no cantidad es el fuente de variación a través de recompensas.
  2. Traer las ratas (Evans largo macho adulto) en pruebas oscuro sala 30 minutos antes de la prueba inicia. Utilice iluminación roja para iluminar la cámara de pruebas, si las ratas están en la fase oscura del ciclo de su día. Si no es así, como se muestra en video de prueba bajo condiciones de iluminación normal.
  3. Colocar las dos recompensas, toda la obra de cereal y la pieza ¼ de cereales, en las esquinas opuestas de la habitación derecha de la cámara (ver figura 1).
  4. Colocar la rata en el lado opuesto de la cámara, opuesta a las recompensas y permitir que la rata a comer uno de los premios.
    Nota: Para superar las pruebas de preferencia y asegurarse de que el pedazo más grande de cereal es la recompensa preferida, el sujeto debe comer la recompensa más grande en 4 de 5 ensayos (5 ensayos por sesión) para 2 sesiones consecutivas. Ejecutar dos sesiones por día.
    1. Si, después de 10 sesiones, la rata no ha mostrado una preferencia por el pedazo más grande de cereales, introducir una recompensa diferente.
  5. A lo largo de la prueba, para asegurar que las preferencias de ratas permanecen constantes, realizar controles de preferencia una vez por semana.
    1. Preferencias de ejecución comprueba de la misma manera como preferencia de pruebas, con la pieza entera y 1/4 de cereal en esquinas opuestas de la cámara.
      Nota: 2 ensayos comprenden un cheque de preferencia.
    2. Si las ratas selecciona la recompensa menos preferida para ambos ensayos, prueba de rata en una prueba de preferencia completo de 5 ensayos.
      1. Si pasa de la rata, puede continuar la prueba.
      2. Si la rata no, Cesar pruebas y presentar un diverso tipo o cantidad de recompensa.

3. general métodos

  1. Utilice a experimentadores constantes a lo largo de la prueba para que ratas son completamente habituadas al manejo y los olores del experimentador.
    Nota: Se supone que antes de la prueba de las ratas se han manejado durante al menos 1 semana por los seres humanos, por lo que están habituados a ser recogido y llevados por los experimentadores.
  2. Traer ratas en sus jaulas de shoebox (jaula de inicio) en el cuarto de prueba 30 minutos antes de la prueba comienza a aclimatarse a la nueva sala.
  3. Si la prueba se realiza durante la fase oscura del ciclo de las ratas, mantenga el entorno de pruebas oscuras, a excepción de las luces rojas para encender el aparato.
  4. Asegúrese de que las tazas de elección perfumadas están dispuestas en el orden correcto según lo determinado por una secuencia de asignación al azar que incluye para contrarrestar. Cebo de la Copa correcta con el pedazo entero de cereal.
  5. Sólo permite la rata a cavar en una taza y retire inmediatamente la rata del aparato una vez seleccionada una taza según lo indicado por la excavación. Colocar la rata en la jaula de la casa donde la rata puede acabar consumiendo la recompensa.
  6. El inter-trial-intervalo (ITI) se fija en 4 minutos empezar a cronometrar en un cronómetro una vez que la rata está en la jaula de la casa.
    1. Durante el ITI, limpia el aparato de aspirar cualquier derrama arena y limpiar el piso con alcohol isopropílico al 70%. Deseche la recompensa si no se come durante el juicio anterior. También, limpie una vez por semana, tazas de cerámica por descartar la arena vieja y limpiando copas con alcohol isopropílico.
    2. Preparar las tazas de arena para el próximo juicio por reorganizar el orden basado en la secuencia de aleatorización y hostigamiento la Copa correcta.

4. capacitación para cavar en arena tazas y habituación al aparato de prueba

  1. Vierta aproximadamente 1/2 taza de arena juego de tazas de cerámica (6,99 cm. de diámetro y 8,81 cm de altura).
  2. Lugar la Copa llena de arena con recompensas de comida en la jaula casera de cada rata durante la noche.
    Nota: Las ratas deben cavar en la Copa y comer la recompensa durante la noche por dos noches consecutivas.
  3. Habituarse a rata a prueba el aparato colocando el tema en el aparato durante 5 minutos.
    1. Recompensas de comida a lo largo del aparato a aparato exploración y viaja a través de puertas abiertas se separó. Asegúrese de que las ratas no orinar, defecar ni congelar dentro de la cámara durante dos días en una fila.
  4. Transferencia taza inodoro lleno de arena con recompensa de comida en el aparato de prueba. Asegúrese de que las ratas con éxito cavan en la arena y recuperar la recompensa por lo menos dos días seguidos sin congelación comportamiento, defecación o micción. Si es necesario, quitar las tazas de cerámica y cereales en la cámara.

5. partido a muestra (MTS) formación

  1. Crear 4 pilas perfumados diferentes de arena aproximadamente 3 tazas de juego de arena de mezcla con 1/4 cucharadita de especias aromáticas (canela, café, pimentón y tomillo). Para el control de señales de olor, se desmoronan una pieza de recompensa en vasos de elección incorrecta.
    1. Remix con olor a arena una vez por semana y conservar en envases de vidrio para que aroma fuerza es consistente a través de días de prueba.
  2. Vierta 4 tazas de 1/2 taza de cada arena perfumada y arreglar las tazas en un semicírculo sobre el papel de contacto negro (zona de tarea MTS; Figura 1A). Asegúrese de que todas las ventosas son equidistantes de la puerta de entrada.
    1. Organizar las tazas colocándolos en la posición asignada basada en la salida del software de programación "R" utilizando el muestreo sin la función de reemplazo.
  3. Fuera de la vista del sujeto, enterrar un trozo completo de recompensa en la taza con aroma correcto. Entierro de ½ pedazo de recompensa en una taza de muestra idénticamente perfumado. Entierro todas las recompensas por lo menos una ½ bajada de la altura de la arena.
    1. Pseudo-aleatoriamente elige la Copa correctamente perfumada, la única restricción es que no hay un olor es el olor de la muestra más de 2 veces en una fila.
  4. Colocar al tema en la cámara de muestra y disminuir la taza de muestra con una espátula doblada (bandeja de mango en un ángulo de 90 grados). Permiten sujeto a cavar en la taza de muestra y obtener la recompensa de cereal ½. Retire la taza tan pronto como el tema comienza a comer la recompensa.
  5. Una vez que el sujeto ha terminado de comer la recompensa, levantar el tabique cartón y abra la puerta a la cámara de prueba que el sujeto entra en la habitación de retraso.
  6. Permita que el tema "seleccionar" una de las copas por excavación. Tan pronto como el sujeto toma una decisión y recupera una recompensa si está presente, retire al tema de la cámara y el lugar en la caja de transferencia. Las ratas pueden oler cada taza, pero sólo se permiten una opción como se indica por la excavación.
    1. En el ITI 4min, limpie la cámara con alcohol isopropílico al 70%. Cualquier arena que puede haber derramado al vacío y llenar tazas de arena si es necesario.
    2. Obtener siguiente taza de muestra y cebo de la muestra y la prueba de la Copa. Si el sujeto selecciona la Copa incorrecta en el ensayo anterior, retire y deseche la recompensa sin comer.
  7. Asegúrese de que los sujetos reciben una sesión de prueba de 6 MTS por día. Con el fin de aprobar MTS, temas deben elegir la Copa correcta tres de los seis ensayos en dos sesiones consecutivas.
    Nota: Esto asegura que el rendimiento es sobre la ocasión pero por debajo del techo en la prueba de elección 4.

6. valoración demora en partido retrasado a muestra (DMTS)

  1. Continuar temas de formación en MTS como antes (a partir de la demora de 0 s).
    Nota: Rendimiento debe permanecer entre 40 y 70% correcto, para asegurar que el rendimiento es muy por encima posibilidades (25%), pero por debajo del techo. Desempeño en este rango permite temas experimentar instancias cuando cuando recuerde el mismo y casos cuando se olvida de la muestra. Esto crea una oportunidad para el uso de la prueba de la disminución de la respuesta ser ventajosos para el sujeto cuando se introducen pruebas solicitadas.
  2. Si el desempeño excede 70% correcto para 2 sesiones consecutivas de estudio 6, incrementar el retardo de 0 a 30 s.
    1. En ensayos en los que el retraso no es 0 s, uso un cronómetro de tiempo de cada retardo. Después de que el sujeto ha consumido la muestra, levantar el muro divisor de cartón y deje sujeto a entrar en la cámara de retardo. Cierre el separador de cartón y comenzar el retardo en el cronómetro de la sincronización.
    2. Después de 30 s ha pasado, abrir la puerta a la sala de pruebas y cerrar la puerta una vez que el sujeto ha entrado en la cámara de pruebas.
    3. Seguir el resto de la prueba como antes.
  3. Si el rendimiento sigue siendo superiores al 70% correcto para 2 sesiones consecutivas de estudio 6, aumentar cada retraso posterior por 1.5 veces el retardo anterior.
  4. Si rendimiento cae por debajo de 40% para 2 sesiones consecutivas, el retraso se devuelve a la anterior uno utilizó.
  5. Si rendimiento permanece entre 40% y 70% durante 2 sesiones consecutivas, establecer ese retraso como el tema-específicas retraso de criterio.

7. disminuir la formación de uso

  1. Después de cada sesión de entrenamiento de DMTS, coloque otra taza de arena con textura y color diferentes, frente a las tazas de arena perfumadas. Cebo de la taza con la recompensa menos preferido, pedazo ¼ de los cereales, que serán la Copa de descenso. Retirar las tazas de arena perfumadas de la cámara.
  2. Llevar a cabo el juicio como durante el entrenamiento de DMTS, permitiendo que el sujeto muestra una taza con aroma al azar y esperar en la cámara de retardo para el retraso de temas específicos.
  3. Permiten sujeto a cavar en la taza de arena sin olor y recuperar la recompensa. Luego retire al tema de la cámara. Esto se considerará un ensayo "descenso forzado".
  4. Realizar dos ensayos de descenso forzado después de cada sesión de entrenamiento de DMTS.

8. prueba: Forzado vs opción ensayos

  1. Temas de prueba en DMTS mediante el retraso de criterio. Cada tema de prueba en una sesión de ensayo de 12 por día.
    1. Seleccionar al azar 8 de los ensayos ensayos de "elección" y coloque la taza de declive frente a las tazas con aroma. Usar script de asignación al azar para determinar el orden de ensayo de tipo con la restricción de que no más de 3 ensayos de elección o forzados ocurren en una sucesión.
      Nota: Los ensayos restantes 4 se verá "obligados," con la taza de declive de la cámara de.
    2. Función de retardo de criterio del sujeto, puede ser posible probar a 2 o 3 temas en ITI de una rata. Durante ITI de 1 tema, ejecute juicio al segundo sujeto. Asegúrese de limpiar la cámara con alcohol después de cada ensayo.
    3. Sujetos de prueba en diez sesiones.
  2. Durante cada ensayo, una vez que la rata entra en la cámara de retardo asegurar que lo sea a la izquierda para rechazar la prueba o a la derecha para tomar el examen (ver figura 1A; fotografía de arriba a abajo). Grabar si rata viaja de un lado de la habitación a la otra (por ejemplo "decide tomar el examen" y luego atraviesa al lado de la sala de prueba de descenso).
    Nota: La rata, por lo tanto, hace una elección anticipada metamemory como decide tomar o rechazar la prueba antes de encontrarse con los olores de la 4 opción (ver resultados papel19 para discusión cuidadosa del concurrente vs metamemory posibles pruebas).
  3. Calcular la exactitud en ensayos forzados continuamente después de dos sesiones de pruebas y monitor disminución-prueba de uso.
    1. Si de precisión se eleva por encima de 70% correcto a lo largo de dos sesiones, dejan de prueba y volver a retrasar la valoración con un retardo más largo.
    2. Si prueba de descenso usa enfoques 0% o 100% constantemente (2 sesiones), pausa prueba y considerar aumentando o disminuyendo el valor de la respuesta de la prueba de descenso asegurando la disminución entre 10% y 40%.
    3. Si exactitud cae por debajo de 40% correcto para 2 sesiones, dejan de prueba y volver a retrasar la valoración con un retraso más corto.
    4. Volver a pruebas después de precisión en ensayos forzados sigue siendo entre 40% y 70% correcto para dos sesiones consecutivas.
    5. A lo largo de la prueba garantizar que las preferencias de ratas siguen siendo los mismos, realizar de preferencia controles (2 ensayos una sesión) una vez por semana. Controles de preferencia son descritas.

9. pruebas de generalización sugerido

  1. Pruebas de generalización, tales como los descritos en el documento de resultados19 pueden utilizarse para determinar si metacognitivas respondiendo las transferencias a través de condiciones que no solo asociada a estímulos externos es probable que controlar la respuesta.
    1. Prueba de ratas en los ensayos de sonda de muestreo no, en el que ninguna fase de la muestra se presenta pero la fase RI y prueba de los ensayos es idéntica a los ensayos normales. Combinación al azar de 4 ensayos de sonda con 8 ensayos de muestra normal que comprenden una sesión de ensayo de 12. Sujetos de prueba en 10 sesiones. Comparar las tasas de declive en ningún ensayo de la muestra con las tasas de caída en los ensayos normales.
    2. Prueba de ratas en doble muestra ensayos en que se presentan los temas con el olor original de la muestra dos veces para aumentar la fuerza de la memoria. Combinación al azar ensayos de sonda con ensayos de muestra normal como se explicó anteriormente. Comparar las tasas de disminución en los ensayos de muestra doble con las tasas de caída en los ensayos normales.
    3. Prueba de ratas con tres diferentes RIs: el retraso de criterio, un retraso que es más corta (p. ej. 0 s) que el retraso de criterio y que es más largo (por ejemplo 4 minutos). Por cada retardo dentro de un sujetos presente sesión con ensayos de elección cuatro y dos forzados ensayos, que las sesiones se componen de 18 ensayos. Al azar mezcle todos los ensayos y prueba de las ratas en diez sesiones. Comparar las tasas de disminución de los ensayos sobre tres retrasos, donde fuerza de memoria debe ser disminuido y aumentado, respectivamente.

10. Análisis de datos

  1. Una vez finalizada la prueba, calcular el porcentaje promedio correcto para ensayos forzados y solicitados para cada tema.
    1. Para encontrar la proporción correcta forzada ensayos, divida el número de ensayos correcta forzados por el número total de ensayos forzados.
    2. Para encontrar la proporción de ensayos elegidos correcto, primero restar los ensayos disminuidos a partir el número total de los ensayos de la elección. Dividir el número de ensayos de la elección correcta por el número total de los ensayos de la elección menos disminuyó ensayos para cada rata.
    3. Llevar a cabo una prueba t de datos para comparar la proporción de ensayos correcta forzadas a la proporción de pruebas solicitadas correcta (ver figura 2).
    4. Si se ejecutan pruebas de generalización, realizar pruebas t en las tasas de declive en ensayos normales vs sonda los ensayos tal como se describe en 9. Ensayos de retardo mixto, como se describe en 9.1.3, comparar pruebas solicitadas y forzadas con una medidas repetidas ANOVA con retraso y el tipo de juicio como un factor de sujeto. También, realizar un ANOVA unidireccional declive uso en retrasos para determinar si la exactitud varía con RI.

Representative Results

Para estudiar la respuesta metacognitivas del sujeto, la proporción de ensayos correcta forzadas (rendimiento de la memoria de línea de base) se compara con la proporción de ensayos elegidos correcto, ni en que hay una disminución de la opción presente. Resultados positivos se indican con exactitud significativamente más alta en pruebas solicitadas en comparación con los ensayos forzados (figura 2A). Estos resultados indican que las ratas pueden monitoreo sus Estados de memoria y disminuyendo la tarea cuando sus recuerdos son débiles, provocando un aumento en la precisión cuando una opción de descenso está presente en ensayos solicitados.

Si el rendimiento no es significativamente más exacta en ensayos solicitados en comparación con los ensayos forzados, los resultados son nulos. Esta hipotética falta de evidencia de metamemory en ratas (figura 2B) se indica por no usar la opción de la prueba de descenso cuando habría sido adaptable para hacerlo: en los ensayos en los que la muestra fue olvidada.

Si se ejecutan pruebas de generalización, desempeño metacognitivo estaría indicado si temas rechazar ensayos no muestra significativamente más normal muestra ensayos y disminución doble muestra ensayos significativamente más ensayos de la muestra normal. Disminución uso debe mostrar una relación inversa con la exactitud de la memoria como se indica en precisión en ensayos forzados. Si precisión en pruebas forzadas no varía con la condición de prueba, cambiar los parámetros (por ejemplo aumentar la RI) ya que es imposible determinar si los sujetos son o no se comportan metacognitively. Mezclan pruebas de retrasos, en las pruebas solicitadas debe ser significativamente mayor que la precisión en las pruebas de forzado y temas deberían ser más probables que disminuya las pruebas con RIs más y menos probables que disminuya las pruebas con RIs más cortos. Consulte resultados para más detalles sobre las pruebas de generalización y respectivas interpretaciones19.

Figure 1
Figura 1 . Foto de aparato experimental y proceso. A) fotografía del aparato adaptado de19 con permiso. B) proceso Experimental. El primer paso de la habituación, ratas a cavar en vasos llenos de arena, la enseñanza lleva a cabo durante dos noches. A continuación, las ratas se acostumbra al aparato experimental y están capacitadas para cavar en vasos llenos de arena allí. Temas luego se dan la opción de dos recompensas, representado como un triángulo verde y la Media Luna Roja (pieza entera de cereal y un cuarto pedazo de cereal). Después de ratas muestran una preferencia significativa por una recompensa, su transición a la formación de MTS, en que copas se llenan de arena perfumada, representado por imágenes de canela, pimentón, tomillo y café. Si la tasa de éxito es inferior al 50% para dos sesiones, el tema continúa formación. Si la tasa de éxito de las ratas es al 50% o superior, los avances del tema a retrasar la valoración. Durante la valoración del retraso, las ratas siguen con formación de MTS, pero se introduce un retardo entre la muestra y la prueba (a partir de 0 s). Si exactitud de memoria de las ratas está por encima de 70%, se aumenta la RI. Si exactitud cae por debajo de 40%, disminuye la RI, y continúa capacitación de MTS. Este bucle continúa hasta que la precisión de ratas baja entre 40% y 70% para dos sesiones consecutivas. En este punto, progreso de ratas a la prueba experimental que consiste en al azar mezcladas ensayos forzados y elección. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Figure 2
Figura 2 . Resultados positivos que indica respuesta metacognitivas e hipotéticos resultados nulas indica falta de respuesta metacognitivas. A) resultados positivos adaptados de 19 con permiso. El porcentaje promedio correcto de forzado y elegido fue derivado de la ejecución de 9 ratas 120 ensayos. * = p <.05 en prueba de t pareada dos colas. Una proporción significativamente mayor de ensayos respondidas correctamente en ensayos solicitados en comparación con los ensayos forzados indica el uso adecuado de la respuesta de la prueba de descenso. B) una proporción equivalente de ensayos respondidos correctamente forzado y elegido los ensayos indica falta de pruebas sobre la base de fuerza de la memoria en declive. Oportunidad, de 0.25, se indica por la línea punteada. Barras de error representan el error estándar de los medios. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Discussion

Presentado aquí es un nuevo método para evaluar la respuesta metacognitivas en ratas mediante una tarea DMTS basado en el olor. Debido al olfato como sentido primario de los roedores, el uso de olor es preferible a señales visuales en ratas y ratones de 20,21. El uso de cavar en la arena es un natural comportamiento de alimentación de las ratas, haciendo la tarea ecológica relevante para roedores.

Un paso crucial en el protocolo es asegurar que existe una jerarquía de recompensas de comida, uno de los cuales es claramente preferido sobre el otro. Durante fases iniciales del estudio, las ratas debían elegir entre la supuesta recompensa preferida, un pedazo de cereal endulzado y pellets pequeños alimentos. Sin embargo, pruebas de preferencia rendido comportamiento elección indiscriminado, causando el uso de la cantidad como la fuente de variación de la recompensa. Las ratas eligieron entre una pieza entera de cereales y una pieza ¼ de cereal y favorecieron confiablemente la cantidad más grande. Sin una preferencia, si la calidad del alimento o la cantidad, no hay ningún incentivo para tomar el examen en declive, por lo que este paso es crucial.

Otro aspecto importante del protocolo es establecer correctamente RIs y ITIs para que exactitud MTS permanece dentro del rango de 40 a 70% correcto. Si los retrasos son demasiado cortos, e interferencia es mínima debido a la larga es, las ratas nunca experimentan "olvidarse" de la muestra. Por el contrario, si RIs son demasiado largos y el ITIs son demasiado cortos, la prueba se hace demasiado difícil y ratas nunca recuerden la muestra. Dichas respuestas pueden detectarse no sólo precisión ensayos forzada sino por tasas de descenso demasiado alto o demasiado bajo. Sujetos deben declinar cerca de 10-50% de los ensayos de la elección: Si un sujeto niega cada juicio o nunca declina, los datos no pueden ser interpretados como positivos o negativos para la presencia de metamemory y el valor relativo de la respuesta de la prueba de caída debe ser reevaluados . Durante todo el experimento, rendimiento promedio de ensayos forzados constantemente se calcula al final de dos días de pruebas. Como progreso a través de más ensayos de DMTS en ratas, puede mejorar su rendimiento, que iniciaría una titulación demora retorno (ver figura 1B), que demoras pueden aumentarse adecuadamente tal que exactitud es inferior a 70% correcto. Si memoria para la muestra está constantemente por encima del 70% considerar disminuir el ITI. Si la memoria de la muestra es consistentemente por debajo del 40% considerar aumentar el ITI o aumentar el tamaño de la muestra del olor de cuatro a 10-20 olores para disminuir la interferencia de la memoria.

Dependiendo de la cepa de ratas utilizados, ambiente vivienda y ciclo luz-oscuridad animales se encuentran en, la memoria puede ser más débil o más fuerte. En comparación con otras cepas de ratas de laboratorio, como Wistar o Dawleys de Sprague, Evans mucho conocen a adquirir las tareas cognitivas con relativamente pocos ensayos22,23. Por lo tanto, puede tomar más etapas de la habituación y más entrenamiento para otros roedores aprender la tarea. Ratas en el presente estudio fueron alojadas en ambientes altamente enriquecidos con acceso a ejercer por lo que es posible que sus recuerdos fueron relativamente fuerte24,25,26. Las ratas aquí también estaban alojadas en un ciclo de luz-oscuridad invertido que puede aumentar el rendimiento cognitivo ya que fueron probados durante su ciclo oscuro.

Uso adaptativo de la respuesta de la prueba de descenso, indicada por el rendimiento significativamente mayor en elección en comparación con pruebas forzadas sugiere responder metacognitivas. Sin embargo, responder metacognitivas puede causar dependencia de señales de la memoria interna o señales externas8. Para determinar si de hecho uso adaptativo de la respuesta de la prueba de descenso es el resultado de señales de memoria interna, los experimentadores deben procurar eliminar como externo muchas señales como sea posible de8,14. Señales externas se consideran cualquier estímulo de prueba específica disponible para el público o señales que temas podrían utilizar para prueba de disminución de uso8. Posibles señales externas en esta tarea incluyen prominencia relativa de olores individuales, muestra duración, latencia de respuesta y duración de la RIs. Pruebas de generalización como se describe aquí y más detalladamente el papel de resultados19 son útiles para descartar la respuesta conductual basado en señales externas como asociaciones de referencia ambiental debido a la inconsistencia de cue en los parámetros de la tarea a través de experimentos.

En este paradigma, la rata es necesaria para tomar la decisión de tomar o rechazar la prueba antes de la prueba de memoria se presenta (ver 8.2), eliminando en gran parte el potencial para competición de respuesta controlar el uso de la prueba de la disminución de la respuesta. Competencia de respuesta es la propensión a tomar el examen basado en el vista o el olor de la opción correcta de la prueba cuando la opción metacognitiva se presenta simultáneamente con la prueba de memoria principal8. Que requieren de ratas para elegir o rechazar la prueba antes de encontrar la prueba de memoria se reduce significativamente la posibilidad que utilizan los controles de competencia respuesta de la respuesta de la prueba de descenso. Sin embargo, una mejora a este diseño sería tener ratas decide tomar o rechazar la prueba haciendo una respuesta particular en una habitación separada de la memoria de prueba sí mismo. Esto aumentaría aún más el carácter prospectivo de este paradigma, que puede permitir la eliminación de más éxito de señales externos8,19. Una mejora adicional para futuros estudios es, si es posible, grabar la latencia de respuesta en el punto cuando la rata entra en la sala de pruebas para el tiempo que tarda el objeto a girar a la izquierda o girar a la derecha (disminución o tomar el examen, respectivamente). Esto permitiría a los investigadores a determinar si la latencia de respuesta sirvió como un temas de localización externa aprendieron a asociar con horas extraordinarias respuestas particulares (ver8). También sería esclarecedor para grabar si temas cambian su respuesta (ver 8.2; por ejemplo, viajar desde el lado de la opción MTS de la habitación a la zona de pruebas de declinación o viceversa). Como se explica en el documento de resultados, se observó este comportamiento solo una vez, que se suma a la conclusión de que las ratas tomadas la decisión de tomar o rechazar la prueba tan pronto como entraron en el cuarto de prueba y antes de que se encontraron con la memoria prueba de sí mismo, que lo hicieron por sistemática de muestreo cada olor de elección.

Porque las ratas en este paradigma transfirieron metacognitivas respondiendo a través de múltiples pruebas de generalización, se concluyó que las ratas eran capaces de metamemory - podrían controlar sus memorias para la muestra de19. Va a ser importante para otros grupos de investigación probar este paradigma o adaptaciones similares de la misma, corroborando la evidencia de diferentes laboratorios es necesario antes de que se puede concluir con certeza que las ratas son capaces de metacognitivas comportamiento es controlado por una señal interna más que externa. Determinar la presencia de esta importante capacidad mnemónica, que se degrada con la edad, puede resultar útil en traslacionales enfoques para estudiar la disfunción de la memoria, como con ratones transgénicos como modelos de la enfermedad de Alzheimer. Sería especialmente fructífero para los investigadores a emplear este paradigma conductual junto con las lesiones del cerebro, del cerebro temporal inactivación o activaciones (e.g. optogenetics, chemogenetics) y con las grabaciones electrofisiológicas, como Estas investigaciones pueden dilucidar los mecanismos neuronales subyacentes a procesos metacognitivos.

Disclosures

No hay ninguna revelación al informe.

Acknowledgments

Agradecemos a Rebecca Burwell para el uso de su laboratorio durante la grabación de vídeo y Roberto Vera ayuda con una versión anterior de este manuscrito.

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

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Pruebas para responder metacognitivas usando un olor basado en diferido partido-a-Sample Test en ratas
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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).

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