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.
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.
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.
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.
The authors have nothing to disclose.
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.
Froot loops | Kellogg's | B00I8QZ4HM | Sweetened cereal |
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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 |
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Colored Sand | Sandtastik Products | B000Q4O9UW | Orange sand |
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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 |