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Behavior

Testes para responder metacognitiva usando um Odor baseado adiada partida-para-amostra teste em ratos

doi: 10.3791/57489 Published: June 18, 2018

Summary

Este protocolo descreve um método para investigar a possibilidade de metamemory, ou consciência de memória, em roedores. O paradigma de atraso-correspondência-para-amostra baseada no odor é um novo, ecologicamente relevantes comportamental teste útil para determinar a extensão a que roedores adaptativamente podem responder com base na monitorização cognitivamente a força de seus Estados de memória.

Abstract

Metamemory envolve a capacidade cognitiva para avaliar a força de um memórias. Para explorar a possibilidade de metamemory em animais não-humanos, criaram-se inúmeras tarefas comportamentais, muitos dos quais utilizam a opção de recusar a testes de memória. Para avaliar metamemory em ratos, utilizamos este paradigma de opção do declínio-teste adaptando anterior visual atrasado-jogo-de-amostra testes (DMTS)1,2 , desenvolvido para espécies de primatas para um teste de odor em apropriado para roedores. Primeiro, os ratos são dadas uma amostra para se lembrar por cavando em um copo de areia perfumada. Após um atraso, o rato é apresentado com quatro copos distintamente perfumados, uma das quais contém o aroma idêntico experimentado durante a amostra; Se este copo correspondente é selecionado, em seguida, o rato Obtém uma recompensa preferida, maior. Seleção de qualquer um dos outros três não correspondentes cheio de areia perfumados copos resulta em nenhuma recompensa. Intervalos de retenção são individualmente titulados tal que assuntos executam entre 40 e 70% correto, garantindo portanto ratos lembra às vezes e às vezes esqueço a amostra. Aqui, a definição operacional de metamemory é a capacidade de distinguir entre a presença e a ausência de memória através de resposta comportamental. Nesse sentido, em dois terços dos ensaios, uma opção de declínio é apresentada além dos copos de quatro escolha (ensaios de escolha). Se a opção declínio-teste-um copo de areia colorido sem perfume, é selecionado, o sujeito recebe uma recompensa menor menos-preferido e evita o teste de memória. Sobre o terceiro dos julgamentos remanescente, a opção de declínio-teste não está disponíveis (ensaios forçados), fazendo com que assuntos de adivinhar a taça correta quando a amostra é esquecida. Em testes de escolha, assuntos que me lembro quando eles devem selecionar a opção de declínio quando a memória é fraca, ao invés de fazer o teste e escolha incorretamente. Portanto, significativamente maior desempenho nos testes escolhidos em comparação com testes de memória forçada é indicativo do uso adaptativo da resposta do declínio-teste e respondendo metacognitiva.

Introduction

Metamemory é a capacidade de avaliar a força de um memórias2,3,4. Enquanto os seres humanos têm consistentemente demonstrado essa capacidade cognitiva, há debate sobre a existência de metamemory em animais não-humanos , por exemplo,5,6. Um método comum para testar para a possibilidade de metamemory é apresentar animais não-humanos com um declínio de teste-opção, que, se selecionado resultados em uma recompensa garantida, mas menor do que a recompensa para uma resposta correta para o teste. Se temas podem monitorar seus Estados de memória, então eles devem declinar testes quando suas memórias são fracas (para clientes, consulte:7,8,9,10).

Sobre as passado poucas décadas, procedimentos desenvolvidos para primatas não-humanos e humanos11 e pombos12 foram adaptados de várias maneiras para testar para a presença de metamemory em macacos1,2,13 . Talvez o estudo mais seminal de metamemory em macacos foi Hampton1 adiada partida-para-amostra teste (DMTS). Após o treinamento na tarefa MTS, atrasos entre a amostra e teste foram titulados para que o nível de dificuldade foi intermediário tal que macacos tem a chance de lembrar e esquecer a amostra. Após o atraso, os macacos foram apresentados com a opção de recusar o teste. Os resultados mostraram que indivíduos realizou significativamente mais testes com precisão em que eles escolheram para fazer o teste do que em ensaios forçados, sugerindo que os macacos monitorada sua força de memória da amostra1.

A maioria dos paradigmas de metamemory testadas até agora têm utilizado visual ou estímulos auditivos, que não é surpreendente dado que a maioria amplamente testado espécie tem sido altamente visual de primatas não-humanos , por exemplo,11,14. Da pesquisa anterior limitada que existe na metacognição em ratos, a modalidade sensorial utilizada foi também visual ou auditivo15,16,17,18. Dada a recente evidência robusta para metacognitiva responder quando uma tarefa baseada em odor foi usado19, é possível que os anteriores resultados ambíguos em ratos podem ter sido devido à falta de paradigmas padronizadas utilizados. Nós projetamos um paradigma19 que capitalizou o sentido principal do rato, a olfação, adaptando-se o paradigma DMTS semelhante ao usado em macacos descritos acima1. A tarefa descrita aqui envolve a escavar em copos cheio de areia para obter uma recompensa de comida, aproveitando-se do comportamento de escavação natural do roedor.

Metamemory pode ser avaliada em ratos usando a tarefa DMTS baseado em odor apresentada aqui. Primeiro, uma hierarquia de alimentos recompensas é estabelecida para que assuntos demonstram uma clara preferência por uma recompensa mais valorizada. Ratos são treinados então cavar em um copo de areia perfumada para obter uma recompensa. Após a apresentação de uma xícara de amostra perfumada, assuntos devem escolher um dos quatro copos distintamente perfumados. Uma recompensa é enterrada no fundo do copo com o mesmo perfume que a amostra. Depois de ratos são proficientes nos testes básicos MTS, intervalos de retenção (RIs) são titulados para cada rato, para que o desempenho cai entre 40% e 70% taxa de sucesso. Em 2/3 dos julgamentos, ratos são dada a chance de recusar o teste de memória para uma recompensa menos preferido. Capacidade metacognitiva dos ratos é avaliada comparando desempenho nos ensaios em que a opção de teste de declínio é apresentada (ensaios de escolha) para ensaios em que ratos são forçados a fazer o teste (forçado ensaios).

Enquanto apenas ratos de Long-Evans foram testados neste paradigma, a tarefa pode ser usada para testar outras cepas de ratos de laboratório e ratos para um estudo mais aprofundado metamemory em roedores. Também será benéfico testar roedores envelhecidos ou ratos transgênicos com a doença de Alzheimer patologias para entender melhor como distúrbios de memória afetam processos metacognitivas.

Protocol

Todos os métodos descritos aqui foram aprovados pelo cuidado institucional do Animal e Comissão de utilização (IACUC) do Providence College.

1. criando o aparelho de teste

  1. Use uma câmara de interação Social (76.2 x 114.3 cm.), que é dividido em 3 salas separadas.
    1. Divida a sala de centro em uma amostra e atraso da curvatura usando uma inserção de papelão que pode ser levantada deslizando através de faixas de metal ligadas à parede lateral.
  2. Use papel contact opaco para cobrir as paredes claras para impedir o acesso visual a outras salas.
  3. De um lado do quarto-sobreo-direito (sala de testes; consulte a Figura 1), cubra o chão com grânulos de areia e papel contact vermelho. Isto servirá como visual e tátil um taco discriminativa para a opção de declínio.
  4. No lado oposto da sala de testes, cobri o chão com listras levantadas usando tiras de fita adesiva para servir como um visual e tátil um taco discriminativa para o teste de escolha. Cobrir as listras com papel contact preto. Deixe o restante terço médio da câmara inalterada.

2. desenvolvimento preferido comida recompensar a hierarquia/preferência teste

  1. Selecione recompensas de alimento possível para o teste. Certifique-se de uma recompensa para ser uma recompensa maior e, portanto, "preferido" sobre o outro.
    1. Use uma peça inteira de cereal como recompensa maior, "preferencial" e um pedaço de ¼ de cereal como recompensa menor, "menos preferida".
      Nota: Cereais podem incluir cereais açucarados ou desidratado marshmallow. Também é possível usar duas recompensas diferentes (por exemplo, cereais vs padrão roedores da pelota (TestDiet, 45 mg)), mas era difícil determinar uma preferência confiável ranking dentro e entre os indivíduos quando a qualidade e não quantidade foi o fonte de variação através de recompensas.
  2. Traga ratos (adulto masculino longo Evans) para testes a escuro quarto 30 min antes do teste começa. Use iluminação vermelha para iluminar a câmara de teste, se os ratos são na fase escura de ciclo do seu dia. Se não, como mostrado no vídeo de teste sob condições normais de iluminação.
  3. Coloque os dois premia, a peça inteira de cereal e o pedaço de ¼ de cereais, em cantos opostos da sala direita da câmara (ver Figura 1).
  4. Coloque o rato no lado oposto da câmara, enfrentando longe as recompensas e permitir que o rato comer uma das recompensas.
    Nota: Para passar o teste de preferência e certifique-se de que a maior parte de cereais é a recompensa preferencial, o assunto tem que comer a maior recompensa em 4 de 5 ensaios (5 ensaios por sessão) para 2 sessões consecutivas. Execute duas sessões por dia.
    1. Se, após 10 sessões, o rato não mostrou uma preferência para o maior pedaço de cereal, introduza uma recompensa diferente.
  5. Durante todo o teste, para garantir que as preferências dos ratos permanecerão consistentes, execute verificações de preferência uma vez por semana.
    1. Preferência de execução verifica-se da mesma maneira como preferência de testes, com a peça inteira e 1/4 de cereais em cantos opostos da câmara.
      Nota: 2 ensaios abrangem um cheque de preferência.
    2. Se ratos selecione a recompensa menos preferencial para ambos os testes, teste rato num teste de preferência total de 5 ensaios.
      1. Se o rato passa, ela pode continuar a testar.
      2. Se rat falhar, cessar de teste e apresentar um tipo diferente ou quantidade de recompensa.

3. general métodos

  1. Use experimentadores consistentes durante todo o teste para que ratos são totalmente habituados à manipulação e odores do experimentador.
    Nota: Presume-se que antes de testar os ratos foram tratados pelo menos 1 semana por seres humanos, para que eles estão habituados a ser captado e transportados pelos experimentadores.
  2. Traga ratos em suas gaiolas de caixa de sapatos (casa-gaiola) para a sala de testes 30 min antes de testes começa a adaptá-los à nova sala.
  3. Se o teste é feito durante a fase escura do ciclo dos ratos, manter o ambiente de teste escuro, com excepção das luzes vermelhas para iluminar o aparelho.
  4. Certifique-se de que os copos de escolha perfumadas são organizados na ordem correta, conforme determinado por um script de randomização que inclui, para contrabalançar. Isca a taça correta com a peça inteira de cereal.
  5. Só permitir o rato cavar em um copo e imediatamente remover o rato do aparelho depois de seleccionar uma xícara conforme indicado pela escavação. Coloque o rato em casa-gaiola onde o rato pode acabar consumindo a recompensa.
  6. O inter-trial-intervalo (ITI) é fixado à 4 min. iniciar a cronometragem em um cronômetro, uma vez que o rato está na casa-gaiola.
    1. Durante o ITI, limpa o aparelho por qualquer aspiração derramado areia e limpando o chão com álcool isopropílico a 70%. Descarte a recompensa se ele não foi comido durante o julgamento anterior. Além disso, uma vez por semana, limpe copos cerâmicos descartando velha areia e limpando copos com álcool isopropílico.
    2. Preparar os copos de areia para o próximo julgamento, reorganizando a ordem com base em script de randomização e provocando o copo correto.

4. treinamento para cavar na areias copos e habituação aos aparelhos de teste

  1. Despeje aproximadamente ½ xícara de jogar areia em copos de cerâmicos (6,99 cm. de diâmetro e 8,81 cm de altura).
  2. Lugar a taça cheia de areia com recompensas de comida na gaiola para casa cada rato durante a noite.
    Nota: Ratos são obrigados a cavar na taça e comer a recompensa durante a noite por duas noites consecutivas com êxito.
  3. Se habituar rato a testar o aparelho colocando o assunto no aparelho por 5 min.
    1. Espalhe recompensas alimentares em todo o aparato para incentivar a exploração do aparelho e viajando através de portas abertas. Certifique-se que ratos não urinar, defecar ou congelar-se dentro da câmara por dois dias seguidos.
  4. Transferi inodora xícara cheia de areia, com recompensa de comida para o aparelho de teste. Certifique-se que ratos com êxito cavam na areia e recuperar a recompensa pelo menos dois dias em uma fileira com nenhum comportamento congelar, defecação ou micção. Se necessário, remover os copos de cerâmicos e coloque os cereais na câmara.

5. jogo-a-amostra (MTS) formação

  1. Crie 4 pilhas perfumadas diferentes de areia misturando aproximadamente 3 xícaras de jogar areia com ¼ colher de chá de especiarias aromáticas (canela, café, páprica e tomilho). Para controlar para pistas de odor, desmoronar-se um pedaço de recompensa em copos de escolha incorreta.
    1. Remix de areia perfumada uma vez por semana e armazenamento em recipientes de vidro para que a força do perfume é consistente em dias de teste.
  2. Despeje 4 xícaras com ½ xícara de cada areia perfumada e organizar os copos em um semicírculo sobre o papel contact preto (área de tarefa MTS; Figura 1A). Certifique-se de que todos os copos são equidistantes a porta de entrada.
    1. Organize os copos, colocando-os na posição atribuída com base na saída a partir do software de programação "R" de amostragem sem função de substituição.
  3. Fora de visão sobre o assunto, enterre um pedaço cheio de recompensa na Taça perfumada correta. Enterre o ½ pedaço de recompensa em um copo da amostra aroma de forma idêntica. Enterre todas as recompensas pelo menos uma forma de ½ para baixo a altura da areia.
    1. Pseudo aleatoriamente escolher o copo corretamente perfumado, a única restrição é que sem um perfume é o cheiro de amostra mais de 2 vezes seguidas.
  4. Colocar o assunto na câmara de amostra e menor o de amostra usando uma espátula dobrada (identificador-bandeja em um ângulo de 90 graus). Permitir que o assunto cavar na taça de amostra e recuperar a recompensa de cereais ½. Retire a xícara, tão logo o assunto começa a comer a recompensa.
  5. Uma vez que o assunto terminou de comer a recompensa, levante a divisória de papelão e abrir a porta para a câmara de teste como o assunto entra no quarto de atraso.
  6. Permitir que o assunto para "selecionar" os copos escavando. Assim que o sujeito faz uma escolha e recupera uma recompensa se estiver presente, remova o assunto da câmara e coloque na gaiola transferência. Ratos podem cheirar cada copo, mas eles só são permitidos uma escolha conforme indicado pela escavação.
    1. Durante o ITI 4-min, limpe a câmara com álcool isopropílico a 70%. Qualquer areia que pode ter derramado a vácuo e repor a areias copos, se necessário.
    2. Obter próximo de amostra e isca a amostra e o copo de teste. Se o sujeito seleciona a Copa incorreta no julgamento anterior, remova e descarte a recompensa não consumida.
  7. Certifique-se de que temas recebem uma sessão de julgamento-6 MTS por dia. Para transmitir a formação MTS, assuntos devem escolher a taça correta três dos seis ensaios em duas sessões consecutivas.
    Nota: Isso garante que o desempenho é acima de oportunidade, mas abaixo do teto na prova 4-escolha.

6. atraso titulação em partida atrasada a amostra (DMTS)

  1. Continuar a disciplinas de formação em MTS como antes (começando com o atraso de 0 s).
    Nota: Desempenho deve ficar entre 40 e 70% correto, para garantir que o desempenho é bem acima da oportunidade (25%), mas abaixo do teto. Desempenho neste intervalo permite que temas a experiência de instâncias quando eles quando lembra o mesmo e quando eles esquecem a amostra de instâncias. Isso cria uma oportunidade para o uso da resposta declínio-teste ser vantajoso para o assunto quando ensaios escolhidos são introduzidos.
  2. Se o desempenho exceder 70% correto para 2 sessões consecutivas de 6-julgamento, aumentar o atraso de 0 a 30 s.
    1. Nos ensaios em que o atraso não é 0 s, uso um cronômetro para cada atraso de tempo. Depois que o assunto tem consumido a amostra, levantar a parede de divisória de papelão e permitir o assunto entrar na câmara de atraso. Feche o divisor de papelão e iniciar a cronometragem de atraso sobre o cronômetro.
    2. Após 30 s passou, abra a porta para a sala de testes e feche a porta, uma vez que o sujeito entrar na câmara de teste.
    3. Continue o resto do julgamento como antes.
  3. Se o desempenho continua a ser acima de 70% correto para 2 sessões consecutivas de 6-julgamento, aumente cada atraso subsequente por 1,5 vezes o atraso anterior.
  4. Se o desempenho cai abaixo de 40% para 2 sessões consecutivas, o atraso é retornado para o anterior um usado.
  5. Se desempenho permanece entre 40% e 70% para 2 sessões consecutivas, defina esse atraso como o assunto específico atraso de critério.

7. recusar uso formação

  1. Após cada sessão de treinamento de DMTS, coloque outra xícara de uma areia texturizada e colorida diferente, em frente os copos de areia perfumados. Isca a taça com a recompensa de menos-preferido, ¼ pedaço do cereal, que será a Copa de declínio. Remova os copos de areia perfumados da câmara.
  2. Realizar o julgamento como durante a formação de DMTS, permitindo que o assunto para saborear uma taça aleatoriamente perfumada e esperar na câmara de atraso para o atraso de assunto específico.
  3. Permitir que o assunto cavar na taça de areia sem perfume e recuperar a recompensa. Em seguida, remova o assunto da câmara. Isso será considerado um julgamento "declínio forçada".
  4. Realizar dois ensaios de declínio forçada após cada sessão de treinamento de DMTS.

8. teste: Forçado vs escolha Trials

  1. Cobaias na DMTS usando o atraso de critério. Teste cada assunto em uma sessão de julgamento-12 por dia.
    1. Selecione aleatoriamente 8 dos ensaios ensaios de "escolha" e coloque o copo de declínio em frente as xícaras perfumadas. Usar script de randomização para determinar a ordem de julgamento-tipo com a restrição de que não mais do que 3 testes de escolha ou forçadas ocorrem numa sucessão.
      Nota: Os restantes 4 ensaios serão "forçados," com a Copa do declínio removida da câmara.
    2. Dependendo do atraso do critério do sujeito, pode ser possível para testes em 2 ou 3 durante ITI de um rato. Durante ITI do 1 assunto, execute o julgamento do segundo sujeito. Certifique-se para limpar a câmara com álcool isopropílico após cada tentativa.
    3. Cobaias em dez sessões.
  2. Durante cada tentativa, uma vez que o rato entra a câmara de retardo certifique-se de que ele quer virar à esquerda para recusar o teste ou virar à direita para fazer o teste (ver figura 1A; fotografia de cima para baixo). Gravar-se rato viaja de um lado da sala para a outra (por exemplo, "decide fazer o teste" e, posteriormente, atravessa para o lado de declínio-teste do quarto).
    Nota: O rato, portanto, faz uma escolha de potenciais metamemory como ele escolhe para dar ou recusar o teste antes de encontrar os odores de quatro escolha (ver resultados papel19 para discussão detalhada de simultâneas vs metamemory prospectivo testes).
  3. Calcule a precisão nos testes forçados de continuamente depois de duas sessões de testes e monitor declínio-teste de uso.
    1. Se exatidão sobe acima de 70% correto ao longo de duas sessões, cessar a testar e retornar para atrasar a titulação com um atraso maior.
    2. Se declínio-teste usar abordagens 0% ou 100% consistentemente (2 sessões), testando uma pausa e considerar aumentando ou diminuindo o valor da resposta declínio-teste garantir as taxas de declínio para ser entre 10% e 40%.
    3. Se exatidão cai abaixo de 40% correto para 2 sessões, cessar a testar e retornar para atrasar a titulação com um atraso de mais curto.
    4. Retornar para testes depois de precisão nos testes forçados de permanece entre 40% e 70% correto para duas sessões consecutivas.
    5. Durante todo o teste garantir que as preferências dos ratos permanecem os mesmos, realizar preferência verifica (2 ensaios uma sessão) uma vez por semana. Verificações de preferência são descritas acima.

9. testes de generalização sugerido

  1. Testes de generalização, como os descritos os resultados papel19 podem ser usados para determinar se metacognitiva respondendo as transferências entre as condições em que nenhuma única associação com estímulos externos é provável controlar a responder.
    1. Teste de ratos em ensaios não-amostra sonda, em que nenhuma fase de amostra é apresentada mas fase RI e teste de ensaios é idêntico aos testes normais. Intermix aleatoriamente de 4 ensaios de sonda com 8 ensaios de amostra normal deve incluir uma sessão de julgamento-12. Em 10 sessões de cobaias. Compare as taxas de declínio sem julgamentos de amostra com as taxas de declínio em ensaios normais.
    2. Teste de ratos em dobro experimentações de amostra, em que temas são apresentados com o perfume de amostra original duas vezes para aumentar a força da memória. Intermix aleatoriamente de ensaios de sonda com ensaios de amostra normal, como explicado acima. Compare taxas de declínio em dobro experimentações de amostra com as taxas de declínio em ensaios normais.
    3. Teste de ratos com três diferentes RIs: o atraso de critério, atraso de um que é mais curto (por exemplo, 0 s) do que o atraso de critério e que é mais longo (por exemplo, 4 min). Para cada atraso dentro um assuntos presente sessão com ensaios de escolha de quatro e dois forçaram julgamentos, tal que as sessões são compostas de 18 ensaios. Aleatoriamente todos os ensaios de mistura e teste de ratos em dez sessões. Compare as taxas de declínio de ensaios em três atrasos, onde força de memória deve ser diminuída e aumentada, respectivamente.

10. os dados análise

  1. Após testes estiverem concluídos, calcule média proporção correta para ensaios forçados e escolhidos para cada disciplina.
    1. Para encontrar a proporção de julgamentos forçadas corretos, divida o número de ensaios forçados corretos pelo número total de julgamentos forçados.
    2. Para encontrar a proporção correta ensaios escolhidos, primeiro Subtrai os julgamentos declinados a partir do número total de testes de escolha. Divida o número de testes de escolha correta pelo número total de testes de escolha menos julgamentos será recusados para cada rato.
    3. Conduza um t-teste em agrupar dados para comparar a proporção de julgamentos forçadas corretos para a proporção correta ensaios escolhidos (ver Figura 2).
    4. Se são executados testes de generalização, testes t-sobre as taxas de declínio em ensaios normal vs sonda ensaios conforme descrito em 9. Para ensaios de atraso misto, conforme descrito em 9.1.3, compare testes forçadas e escolhidos com um medidas repetidas ANOVA com atraso e julgamento-tipo como um fator no assunto. Também, realizar uma ANOVA One-Way na utilização de declínio em atrasos para determinar se a precisão variado com RI.

Representative Results

A fim de estudar o respondendo metacognitiva do assunto, a proporção de julgamentos forçadas corretos (desempenho de memória de linha de base) é comparada com a proporção de ensaios escolhidos corretos, ou julgamentos em que há uma declínio de opção presente. Resultados positivos são indicados por significativamente maior precisão em ensaios escolhidos em comparação com ensaios forçados (Figura 2A). Estes resultados indicam que os ratos podem ser monitorando seus Estados de memória e declinando a tarefa quando as suas memórias são fracas, levando a um aumento na exatidão quando uma opção de declínio está presente em ensaios escolhidos.

Se o desempenho não é significativamente mais preciso em ensaios escolhidos em comparação com ensaios forçados, os resultados são nulos. Esta hipotética falta de evidência para metamemory em ratos (Figura 2B) é indicada por não usar a opção de teste de declínio, quando teria sido adaptável a fazê-lo: nos ensaios em que a amostra foi esquecida.

Se são executados testes de generalização, metacognitiva desempenho seria indicado se temas ensaios não-amostra de diminuir significativamente mais normais testes de amostra e declínio duplo amostra ensaios significativamente mais ensaios da amostra normal. Uso de declínio deve mostrar uma relação inversa com precisão de memória conforme indicado na precisão em ensaios forçados. Se a precisão em testes forçadas não varia com a condição de julgamento, altere os parâmetros (por exemplo, aumento do RI) como é impossível determinar se os temas são ou não estão se comportando metacognitively. Misturado com testes de atrasos, precisão nos testes escolhidos deve ser significativamente maior do que a precisão nos testes forçadas e temas devem ser mais prováveis a diminuir testes com RIs mais e menos prováveis a diminuir testes com menores RIs. Ver papel de resultados para obter mais detalhes sobre testes de generalização e respectivas interpretações19.

Figure 1
Figura 1 . Fotografia do aparato experimental e processo. A) fotografia do aparelho adaptado de19 com permissão. B) processo Experimental. o primeiro passo de habituação, ensinando ratos para cavar em copos cheio de areia, realiza-se durante duas noites. Em seguida, os ratos estão habituados ao aparato experimental e são treinados para cavar em copos cheio de areia lá. Assuntos são dadas a escolha de duas recompensas, representado como um triângulo verde e o crescente vermelho (peça inteira de cereais vs um quarto pedaço de cereal). Depois de ratos mostram uma significativa preferência por uma recompensa, eles transição para treinamento de MTS, em que copos estão cheios de areia perfumada, representada por imagens de canela, colorau, tomilho e café. Se a taxa de sucesso é inferior a 50% para duas sessões, o assunto continua o treinamento. Se a taxa de sucesso dos ratos é 50% ou superior, a avança de assunto para atrasar a titulação. Durante a titulação de atraso, ratos continuam com formação de MTS, mas um atraso entre a amostra e o teste é apresentado (começando com 0 s). Se a precisão de memória dos ratos é acima de 70%, em seguida, o RI é aumentado. Se a precisão cai abaixo de 40%, o RI é diminuído, e treinamento MTS continua. Este ciclo continua até que precisão dos ratos cai entre 40% e 70% para duas sessões consecutivas. Neste ponto, progresso de ratos para o teste experimental que consiste aleatoriamente misturadas ensaios forçados e escolha. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Figure 2
Figura 2 . Resultados positivos, indicando respondendo metacognitiva e hipotéticos resultados nulos indicando a falta de resposta metacognitiva. A) resultados positivos, adaptados de 19 com permissão. A proporção média correta dos julgamentos forçados e escolhido foi derivada o desempenho de 9 ratos em 120 testes cada. * = p <.05 em t-teste bicaudal pareado. Uma proporção significativamente maior de ensaios respondida corretamente em ensaios escolhidos em comparação com ensaios forçados indica o uso adequado da resposta declínio-teste. B) uma proporção equivalente de ensaios respondida corretamente forçado e escolhido ensaios indica falta de testes com base na força da memória a diminuir. Oportunidade, 0.25, é indicada pela linha pontilhada. Barras de erro representam o erro padrão dos meios. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Discussion

Apresentado aqui é um romance método avaliando metacognitiva respondendo em ratos utilizando uma tarefa DMTS baseada no odor. Devido a olfação como sentido primário dos roedores, o uso do odor é preferível visuais em ratos e camundongos 20,21. O uso de cavar na areia é um comportamento de forrageamento natural de ratos, tornando a tarefa ecologicamente relevantes para as espécies de roedores.

Um passo crucial no protocolo é assegurar que não há uma hierarquia de recompensas de comida, um dos quais é claramente preferencial sobre o outro. Durante as primeiras fases do estudo, ratos foram obrigados a escolher entre o presumido ser preferencial recompensa, um pedaço de cereal açucarado e comida padrão pequeno sedimento. No entanto, testes de preferência renderam indiscriminado comportamento escolha, fazendo com que o uso da quantidade como a fonte da variação de recompensa. Ratos a escolheu entre uma peça inteira de cereal e um pedaço de ¼ de cereais e confiantemente favoreceram a quantidade maior. Sem uma preferência, se alimentar de qualidade ou quantidade, não há nenhum incentivo para refazer a prova em declínio, assim que este passo é crucial.

Outro aspecto importante do protocolo é estabelecer adequada RIs e ITIs assim precisão MTS continua dentro da faixa de 40 a 70% correto. Se os atrasos são muito curtos, e interferência é mínima-devido à longas ITIs, ratos nunca experimentam "esquecendo" a amostra. Por outro lado, se RIs são muito longos e os ITIs são muito curtas, o teste torna-se muito difícil e ratos nunca lembram a amostra. Tais respostas podem ser detectadas não só pela precisão em ensaios forçados mas por taxas de declínio ou muito alta ou muito baixa. Assuntos devem declinar cerca de 10-50% dos testes de escolha: se um assunto declina qualquer julgamento ou nunca declínios, dados não podem ser interpretados como positivos ou negativos para a presença de metamemory e o valor relativo da resposta declínio-teste precisa ser reavaliada . Durante todo o experimento, desempenho médio em ensaios forçados consistentemente é calculado ao final de dois dias de testes. Como o progresso dos ratos através de outros ensaios de DMTS, pode melhorar seu desempenho, que iniciaria uma titulação de retorno atraso (ver figura 1B) corrigir tal que atrasos podem ser adequadamente aumentados, tal que a precisão continua a ser inferior a 70%. Se memória para a amostra é consistentemente acima de 70% consideram diminuindo o ITI. Se memória para a amostra é consistentemente abaixo de 40%, considere aumentar o ITI e/ou aumentar o tamanho da amostra de odor de quatro a 10-20 odores para diminuir a interferência da memória.

Dependendo da cepa de ratos utilizados, ambiente de moradia e ciclo luz-escuridão animais estão alojados, memória pode ser mais forte ou mais fraco. Em comparação com outras estirpes de rato de laboratório, tais como Wistar ou Dawleys Sprague, Evans longa são conhecidos para adquirir tarefas cognitivas com relativamente poucos ensaios22,23. Pode, portanto, tomar mais fases de habituação e mais treinamento para outros roedores aprender a tarefa. Ratos no presente estudo foram alojados em ambientes altamente enriquecidos com acesso ao exercício, então é possível que suas memórias foram relativamente forte24,25,26. Ratos usados aqui também foram alojados em um ciclo claro-escuro invertido, que pode aumentar o desempenho cognitivo, uma vez que eles foram testados durante o seu ciclo escuro.

Uso adaptativo da resposta declínio-teste, indicado pelo desempenho significativamente maior na escolha em comparação com testes forçadas sugere respondendo metacognitiva. No entanto, respondendo metacognitiva pode resultar da dependência de pistas de memória interna ou externa pistas8. Para determinar se de facto uso adaptativo da resposta declínio-teste é o resultado de pistas de memória interna, experimentadores devem procurar eliminar como externo muitas sugestões quanto possível8,14. Sinais externos são considerados estímulos específicos de teste disponíveis publicamente ou pistas que submete poderiam usar para orientar o uso de declínio-teste8. Potenciais sinais externos nesta tarefa incluem saliência relativa de odores individuais, duração de amostra, latência de resposta e duração dos RIs. Testes de generalização, como descrito aqui e em mais detalhe os resultados papel19 são úteis para descartar comportamental respondendo com base em sinais externos como associações de sinalização ambiental devido à inconsistência de sinalização em parâmetros da tarefa através de experimentos.

Neste paradigma, o rato é necessária para tomar a decisão de dar ou recusar o teste antes do teste de memória é apresentado (ver 8.2), em grande parte, eliminando o potencial para a competição de resposta controlar o uso da resposta declínio-teste. Resposta a concorrência é a propensão para fazer o teste com base na visão ou cheiro da opção teste correto quando a escolha metacognitiva é apresentada simultaneamente com o teste de memória primária8. Em si exigindo ratos para escolher para dar ou recusar o teste antes de encontrar o teste de memória reduz significativamente a possibilidade de resposta concorrência controles usam da resposta declínio-teste. No entanto, uma melhoria para este projeto seria ter ratos optar por dar ou recusar o teste por fazer uma resposta particular em uma sala separada da memória de teste em si. Isto iria aumentar ainda mais a natureza prospectiva deste paradigma, que pode permitir a eliminação mais bem sucedido de pistas externas8,19. Uma melhoria adicional para estudos futuros, deve, se possível, gravar latência de resposta no ponto quando o rato entra na sala de teste para o tempo que leva para o assunto virar à esquerda ou à direita (diminuir ou fazer o teste, respectivamente). Isso permitiria que os pesquisadores a determinar se latência de resposta serviu como súditos uma sinalização externa aprenderam a associar com horas extraordinárias respostas particulares (ver8). Também seria esclarecedor para gravar e se temas mudam sua resposta (ver 8.2; por exemplo, viajar do lado escolha MTS da sala para a área de teste de declínio ou vice-versa). Conforme discutido no jornal resultados, observamos esse comportamento apenas uma vez, que adiciona à conclusão de que tomou a decisão de dar ou recusar o teste assim que eles entraram a sala de testes e antes de se depararam com a memória de ratos testem em si, o que eles fizeram por amostragem sistemática cada odor de escolha.

Porque ratos testados neste paradigma transferido metacognitiva respondendo através de vários testes de generalização, concluiu-se que ratos eram capazes de metamemory - eles poderiam monitorar suas memórias para a amostra19. Será importante para outros grupos de pesquisa testar este paradigma ou adaptações similares do mesmo como provas de laboratórios diferentes é necessário antes de que pode-se concluir com certeza que ratos são capazes de responder metacognitiva e que comportamento é controlado por um sinal interno do que externo. Testar para a presença dessa importante capacidade mnemônica, que degrada com a idade, pode ser útil em abordagens translacionais para estudar disfunção de memória, tais como com ratos transgénicos e modelos da doença de Alzheimer. Seria especialmente frutífera para pesquisadores empregar este paradigma comportamental em conjunto com as lesões cerebrais, da inativação cérebro temporária ou ativações (por exemplo, optogenetics, chemogenetics) e com gravações eletrofisiológicas, como Estas investigações podem elucidar os mecanismos neurais subjacentes a processos metacognitivas.

Disclosures

Não há nenhum divulgações para o relatório.

Acknowledgments

Agradecemos Rebecca Burwell para o uso do seu laboratório durante a gravação de vídeo e Robert Vera ajuda com uma versão anterior deste 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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Testes para responder metacognitiva usando um Odor baseado adiada partida-para-amostra teste em ratos
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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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