Waiting
Login processing...

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

Behavior

Testing for metakognitiv svarer med en lukt-basert forsinket kamp å Sample Test i rotter

doi: 10.3791/57489 Published: June 18, 2018

Summary

Denne protokollen beskriver en metode for å undersøke muligheten for metamemory, eller minne bevissthet, i gnagere. Lukt-baserte forsinket matchende-å sample paradigmet er en roman, økologisk relevante atferdsmessige test nyttig for å avgjøre omfanget som gnagere kan vise dynamisk svare basert på kognitivt overvåking styrke minne stater.

Abstract

Metamemory innebærer kognitive muligheten til å vurdere styrken på sine minner. For å utforske muligheten for metamemory i ikke-menneskelige dyr, atferdsmessige fjernadministrering har blitt opprettet, hvorav mange utnytte muligheten til å avslå minnetester. For å vurdere metamemory i rotter, utnyttet vi dette nedgang-test alternativet paradigmet ved å tilpasse forrige visuelle forsinket kamp-å sample tester (DMTS)1,2 utviklet for primate arter til en lukt-basert test egnet for gnagere. Først gis rotter en prøve å huske ved å grave i en kopp velduftende sand. Etter en forsinkelse er rotta presentert med fire tydelig duftende kopper, som inneholder identiske duften opplevde under prøven; Hvis denne samsvarende cup, henter rotta foretrukket, større belønning. Utvalg av noen av de andre tre ikke-samsvarende sand-fylt duftende koppene gir ingen belønning. Oppbevaring intervaller er individuelt titreres slik at fag utføre mellom 40 og 70% riktig, derfor sikre rotter husker noen ganger og noen ganger glemmer prøven. Her er operative definisjonen av metamemory evne til å skille mellom tilstedeværelse og fravær av minne gjennom opptreden å svare. Mot dette formål, på to tredjedeler av prøvelser, vises en nedgang-alternativet i tillegg til de fire valg koppene (valg forsøk). Hvis den nedgang-test-alternativet-en unscented farget sand cup, er valgt, emnet mottar mindre mindre-foretrukne belønning og unngår minnetest. På de gjenværende tredje forsøk, nedgang-test-alternativet er ikke tilgjengelig (tvunget forsøk), forårsaker fag å gjette riktig koppen når prøven er glemt. På valg tester, bør fag som vet når de husker velge alternativet nedgang når minnet er svak i stedet ta testen og velge feil. Derfor betydelig er høyere ytelse på valgte sammenlignet med tvungen minnetester veiledende adaptive bruk nedgang-test svar og metakognitiv svarer.

Introduction

Metamemory er muligheten til å vurdere styrken på ens minner2,3,4. Mennesker har konsekvent vist denne kognitive muligheten, er det debatt over eksistensen av metamemory i ikke-menneskelige dyr f.eks5,6. En vanlig metode for å teste muligheten for metamemory er å presentere nonhuman dyr med en nedgang-test alternativ, som hvis valgt resultater i belønning garantert, men mindre enn belønningen for et korrekt svar på prøve. Hvis fag kan overvåke deres minne stater, så de bør avvise tester når sine minner er svak (for anmeldelser se:7,8,9,10).

De siste tiårene, har prosedyrer utarbeidet for menneskelige og nonhuman primater11 og duer12 blitt tilpasset på flere måter å teste videre etter metamemory i aper1,2,13 . Kanskje var den mest banebrytende studien av metamemory i aper Hampton1 forsinket kamp å sample test (DMTS). Etter trening i MTS oppgaven var forsinkelser mellom prøve og test titreres slik at vanskelighetsgraden var middels slik at apekatter hadde en sjanse til å huske og glemme prøven. Etter forsinkelsen aper ble presentert med avslå testen. Resultatene viste at fag utført betydelig mer nøyaktig på studier som de valgte å ta testen enn på tvunget prøvelser, antyder at apekatter overvåket sin minne styrke av eksempel1.

De fleste metamemory paradigmer testet så langt har brukt visuell eller auditiv stimuli, som ikke er overraskende gitt at fleste vidt testet arter har vært svært visuell nonhuman primater f.eks11,14. Den forrige begrenset forskning som finnes på metacognition i rotter, er også sensoriske modalitet brukt visuell eller auditiv15,16,17,18. Gitt siste robust bevis for metakognitiv å svare når en lukt-baserte oppgave var brukt19, er det mulig at tidligere tvetydig resultatene i rotter kunne ha vært på grunn av manglende standardisert paradigmer brukes. Vi utviklet en paradigme19 som kapitalisert på rat's primære forstand, luktesans, ved å tilpasse det DMTS paradigmet som ligner den som brukes i aper beskrevet ovenfor1. Aktiviteten beskrevet her innebærer graving i sand-fylt kopper å få en næringen belønne, utnytter gnageres naturlig graving atferd.

Metamemory kan vurderes i rotter ved hjelp av lukt-baserte DMTS oppgaven presenteres her. Først opprettes et hierarki av næringen belønninger så fag viser en klar preferanse for mer verdsatt belønning. Rotter er trent til å grave i en kopp velduftende sand for å få en belønning. Etter presentasjonen av en duftende eksempel kopp, må fag velge ett av fire tydelig duftende kopper. Belønning er begravd nederst på koppen med samme duften som prøven. Etter rotter er dyktigere på grunnleggende MTS tester, titreres oppbevaring intervaller (RIs) for hver rotte slik at ytelsen faller mellom 40% og 70% suksessrate. På 2/3 av får rotter valget mellom å avslå minnetest for en mindre foretrukne belønning. Rotter metakognitiv evne vurderes ved å sammenligne ytelsen på studier der alternativet nedgang-test er presentert (valg forsøk) for studier som rotter er tvunget til å ta testen (tvunget forsøk).

Mens bare lang-Evans rottene ble testet i dette paradigmet, kan oppgaven brukes til å teste andre stammer av laboratoriet rotter og mus å lære metamemory i gnagerarter. Det vil også være nyttig å teste alderen gnagere eller transgene mus med Alzheimers patologi for bedre å forstå hvordan hukommelse lidelser påvirker metakognitiv prosesser.

Protocol

Alle metodene som er beskrevet her er godkjent av institusjonelle Animal Care og bruk Committee (IACUC) av Providence College.

1. opprette Testing apparatet

  1. Bruk en sosial interaksjon kammer (76,2 x 114.3 cm.), som er delt inn i 3 separate rom.
    1. Del center rommet i en prøve og forsinkelse camber bruker en papp setter som kan løftes ved å skyve gjennom metall spor knyttet til vegger.
  2. Bruke ugjennomsiktig kontakt papir for å dekke klart vegger for å hindre visuell tilgang til andre rom.
  3. Dekke gulvet med sand granulater og røde kontakt papir på den ene siden av rommet-på-the-høyre (testing rom, se figur 1). Dette vil tjene som visuell og taktil et discriminative signal for alternativet nedgang.
  4. På motsatt side av testing rommet, dekke gulvet med hevet striper med strimler av maskeringstape for å tjene som en visuell og taktil et discriminative signal for valg testen. Dekk stripene med svart kontakt papir. La de gjenværende midtre tredjedelen av kammeret uendret.

2. utvikle foretrukket mat belønne hierarki/preferanse Testing

  1. Velg mulig mat belønninger for testing. Sikre en belønning for å være en større belønning og derfor "foretrukket" over den andre.
    1. Bruke hele korn som større, "foretrukne" belønning og en ¼ stykke av kornsorten som mindre, "mindre foretrukne" belønning.
      Merk: Korn kan inkludere søtet frokostblanding eller dehydrert marshmallow. Det er også mulig å bruke to ulike belønninger (f.eks frokostblanding vs standard gnager pellet (TestDiet, 45 mg)), men det var vanskelig å fastslå en pålitelig preferanse rangering innen og over enkeltpersoner når kvalitet heller enn kvantitet det kilde til variasjoner over belønninger.
  2. Bringe rotter (voksne mannlige lange Evans) i mørke testing rom 30 min før testing begynner. Bruk rød belysning for å belyse testing kammer, hvis rotter er i mørke fase av deres dagers syklus. Hvis ikke, teste under normale lysforhold som vist i videoen.
  3. Sted to belønninger, hele stykke frokostblanding og ¼ stykke korn, i motsatte hjørner på rett plass av kammer (se figur 1).
  4. Plasser rotta på motsatt side av kammeret, vendt fra belønningene, og la rotta å spise en av belønningen.
    Merk: Skjedde preferanse testing og sikre at jo større stykke av kornsorten er foretrukket belønningen, må emnet spise større belønning på 4 av 5 forsøk (5 forsøk per økt) for 2 sammenhengende økter. Kjøre to økter per dag.
    1. Hvis, etter 10 økter, rotta ikke har vist en preferanse for større stykke frokostblanding, innføre ulike belønning.
  5. Gjennom testing, for å sikre at rottene innstillinger forblir konsekvent, utføre preferanse regningene en gang i uken.
    1. Kjøre preferanse sjekker på samme måte som preferanse testing, med hele og 1/4 stykke korn på motsatte hjørner av kammeret.
      Merk: 2 forsøk utgjør en preferanse sjekk.
    2. Velger rotter mindre foretrukne belønningen for både studier, teste rotte på en full preferanse test av 5 prøvelser.
      1. Hvis rotta går, kan det fortsette testingen.
      2. Hvis rotten svikter, opphøre testing og introdusere en annen type eller mengde belønning.

3. generelle metoder

  1. Bruk konsekvente forskere gjennom testing så rotter er fullt habituated til eksperimentator lukt og håndtering.
    Merk: Det antas at før testing rotter er håndtert i minst 1 uke av mennesker, slik at de er habituated til blir plukket opp og gjennomført av eksperimentelle.
  2. Bringe rotter i burene skoeske (hjem-cage) inn i testing rommet 30 min før testingen begynner å acclimate dem til nye rom.
  3. Hvis testing gjøres i mørke fasen av rottene syklus, holde testing miljøet mørk, med unntak av røde lys til å lyse opp apparatet.
  4. Kontroller at duftende valg koppene er ordnet i riktig rekkefølge som bestemmes av et tilfeldig skript som inkluderer for counterbalancing. Agn riktig koppen med hele stykke frokostblanding.
  5. Bare tillate rotta å grave i en kopp og umiddelbart fjerne rotta fra apparatet når en kopp er valgt som indikert av graving. Sett rotta i hjem-bur der rotta kan fullføre forbruker belønningen.
  6. Inter-trial-intervallet (ITI) fast til 4 min. begynne timing på en stoppeklokke når rotta er i hjem-buret.
    1. Under ITI sølt Rengjør apparatet av støvsuging noen sand og tørke ned gulvet med 70% isopropylalkohol. Kast belønning hvis den ikke ble spist under forrige rettssaken. Også en gang i uken, rense keramiske kopper forkaster gamle sand og tørke kopper med isopropyl alkohol.
    2. Forberede sand koppene neste rettssaken ved omlegge bestillingen basert på skriptet randomisering og baiting riktig koppen.

4. trening for å grave i sanden kopper og habituering til Testing apparater

  1. Hell ca ½ kopp spille sand i keramiske kopper (6.99 cm. i diameter og 8.81 cm høy).
  2. Sted fylt med sand koppen med mat belønninger i hver rat's hjem bur over natten.
    Merk: Rotter er nødvendig å grave i cup og spise belønningen over natten for to påfølgende netter.
  3. Venne rotte testing apparatet ved å plassere motivet i apparater for 5 min.
    1. Spredt mat belønninger hele apparatet å oppmuntre apparater leting og reiser gjennom åpnet dørene. Kontroller at rotter ikke urin, avføring eller fryse inne i kammeret i to dager på rad.
  4. Overføre luktfri sand-fylt cup med næringen belønne til testing apparatet. Kontroller at rotter kunne grave i sanden og hente belønningen minst to dager på rad uten frysing atferd, avføring eller vannlating. Eventuelt fjerne keramiske koppene og plasser korn i kammeret.

5. kampen å Sample (MTS) opplæring

  1. Opprette 4 forskjellige duftende hauger av sand ved å blande ca 3 kopper spille sand med ¼ TS duftende krydder (kanel, kaffe, paprika og timian). Bestemme for lukt bunker, smuldre ett stykke belønning i feil valg kopper.
    1. Remix duftende sand en gang per uke og butikken i Glassbeholdere slik at duft styrke er konsistent gjennom testing dager.
  2. Hell ½ kopp hver duftende sand i 4 kopper og ordne kopper på en semi-sirkel på svart kontakt papiret (MTS oppgave området; Figur 1A). Kontroller at alle kopper er like langt fra inngangsdøren.
    1. Organisere koppene ved å plassere dem i tildelte posisjon basert på utdataene fra programmering programvare "R" bruker prøvetaking uten erstatning-funksjonen.
  3. Utenfor emnet, begrave en full stykke belønning i riktig duftende cup. Begrave ½ stykke belønning i en identisk-scented eksempel cup. Begrave alle Premier minst en ½ nedover høyden av sand.
    1. Pseudo-tilfeldig velger riktig duftende koppen, den eneste begrensningen er at ingen en duft er prøven duften mer enn 2 ganger på rad.
  4. Plasser motivet i prøve chamber og lavere eksempel koppen med en bøyd slikkepott (håndtak-brett i 90-graders vinkel). Tillate emne å grave i prøven cup og hente ½ frokostblanding belønningen. Fjerne koppen så snart emnet begynner spise belønningen.
  5. Når emnet er ferdig spise belønningen, løft den papp romdeler og åpne døren til testing kammeret som emnet kommer inn i forsinkelse-rommet.
  6. Tillate Emnet "velge" en av koppene ved å grave. Så snart gjør et valg og henter belønning hvis den finnes, Fjern emnet fra kammer og sted i overføring buret. Rotter kan snuse hver kopp, men de tillates bare ett valg som indikert av graving.
    1. Under 4-min ITI, rengjøre kammeret med 70% isopropylalkohol. Vakuum noen sand som kan ha kommet og fylle sand kopper om nødvendig.
    2. Få neste eksempel kopp og agn både prøve og testing cup. Hvis emnet velger feil koppen i forrige rettssaken, fjerne og kast oppspore belønningen.
  7. Sikre at fag får 6-prøve MTS økter per dag. For å bestå MTS trening, må fag velge riktig koppen tre av seks i to påfølgende økter.
    Merk: Dette sikrer at ytelse er over sjanse men under taket på 4-valget test.

6. forsinkelse titrering i forsinket kamp utvalg (DMTS)

  1. Fortsette treningen emner på MTS som før (starter med forsinkelse 0 s).
    Merk: Ytelse må være mellom 40 og 70% korrekt, å sikre det gjennomførelse er godt over sjanse (25%), men under taket. Ytelse i dette området gir fag å oppleve tilfeller når de når Husk samme og forekomster når de glemmer prøven. Dette skaper en mulighet for bruk av nedgang-test svaret være fordelaktig for emnet når valgt forsøk er innført.
  2. Hvis ytelse enn 70% riktig for 2 påfølgende 6-prøve økter, øke forsinkelsen fra 0 til 30 s.
    1. I studier som forsinkelsen ikke er 0 s, bruk en stoppeklokke tid hver forsinkelse. Etter gjenstand har fortært prøven, heve papp skillelinjen veggen og la emne å inngå forsinkelse kammeret. Lukk papp skillet og begynne timing forsinkelsen på stoppeklokken.
    2. Etter 30 s har bestått, åpne døren til testing rom og lukket døren når emnet er inn testing kammeret.
    3. Bære på resten av rettssaken som før.
  3. Hvis ytelsen fortsetter å være over 70% riktig for 2 påfølgende 6-prøve økter, øke hver påfølgende forsinkelse av 1,5 ganger tidligere forsinkelsen.
  4. Hvis ytelsen faller under 40% 2 sammenhengende økter, returneres forsinkelsen til forrige en brukt.
  5. Hvis ytelse er mellom 40% og 70% for 2 sammenhengende økter, angi denne forsinkelsen som fagspesifikke kriterium forsinkelse.

7. avslå bruk opplæring

  1. Etter hver økt DMTS trening, Plasser en kopp med en annen struktur og farget sand, overfor duftende sand koppene. Agn koppen med mindre-foretrukne belønningen ¼ stykke korn, som vil være i nedgang cup. Fjern duftende sand koppene fra kammeret.
  2. Gjennomføre rettssaken som under DMTS trening, slik at faget for en tilfeldig duftende kopp og vente i forsinkelse kammeret fagspesifikke forsinkelsen.
  3. Tillate emne å grave i unscented sand cup og hente belønningen. Deretter Fjern emnet fra kammeret. Dette vil bli vurdert en «tvungen nedgang» rettssak.
  4. Gjennomføre to tvunget nedgang forsøk etter hver økt DMTS trening.

8. testing: Tvunget vs valg forsøk

  1. Test fag på DMTS ved hjelp av kriteriet forsinkelsen. Test hvert emne på 12-prøve økter per dag.
    1. Tilfeldig velge 8 av "valg" prøvelser og plassere nedgang koppen overfor duftende koppene. Bruke tilfeldig skript til å bestemme rekkefølgen av prøve-type begrensningen som ikke mer enn 3 valg eller tvunget studier forekommer i en rad.
      Merk: De resterende 4 studier tvinges"," med nedgang cup fjernet fra kammeret.
    2. Avhengig av emnet kriterium forsinkelse, kan det være mulig å teste 2 eller 3 fag under en rottes ITI. 1 motivets ITI, kjøre andre emnet rettssaken. Sørg for å rengjøre kammeret med isopropyl alkohol etter hvert forsøk.
    3. Test fag på ti øktene.
  2. Under hvert forsøk, når rotta inn forsinkelsen kammeret sikre at han slå igjen å avslå testen eller slå rett til å ta testen (se figur 1A, ovenfra og ned bilde). Registrere hvis rotta reiser fra den ene siden av rommet til den andre (f.eks "bestemmer å ta testen" og senere traverser til nedgang-test side av rommet).
    Merk: Rotte, gjør derfor en potensiell metamemory valg som han velger å ta eller avslå testen før møte fire valg lukt (se resultater papir19 for grundig diskusjon av samtidige vs potensielle metamemory tester).
  3. Beregne nøyaktigheten på tvunget forsøk kontinuerlig etter to økter av testing og skjerm nedgang-test bruk.
    1. Hvis nøyaktighet stiger over 70% riktig i løpet av to økter, opphøre testing og tilbake for å forsinke titrering med en lengre forsinkelse.
    2. Hvis nedgang-test bruke tilnærminger 0% eller 100% konsekvent (2 økter), pause tester og vurdere øke eller redusere verdien av nedgang-test svaret å sikre tilbakegang prisene skal mellom 10% og 40%.
    3. Hvis nøyaktighet faller under 40% riktig for 2 økter, opphøre testing og tilbake for å forsinke titrering med en kortere forsinkelse.
    4. Gå tilbake til testing når nøyaktighet på tvunget forsøk er mellom 40% og 70% riktig for to etterfølgende økter.
    5. Gjennom testing kontrollerer for å sikre at rottene innstillinger forbli den samme, utføre preferanse (2 forsøk en sesjon) en gang i uken. Preferanse sjekker er beskrevet ovenfor.

9. foreslåtte generalisering tester

  1. Generalisering tester, som beskrevet i resultatene papir19 kan brukes til å avgjøre om metakognitiv svarer overføringer over forhold som ingen enkelt tilknytning til eksterne stimuli er sannsynlig å kontrollere svarer.
    1. Teste rotter opp på ingen-prøve sonde prøvelser, der ingen prøve fase presentert, men RI og test fasen av studier er identisk med normal forsøk. Tilfeldig intermix 4 sonde forsøk med 8 vanlig eksempel prøvelser som utgjør en 12-prøve-økt. Test fag på 10 økter. Sammenligne nedgang prisene på ingen prøve forsøk med nedgang priser på vanlige forsøk.
    2. Teste rotter på dobbel eksempel prøvelser, som fag er presentert med den opprinnelige prøve lukten to ganger for å øke minnet styrke. Tilfeldig intermix sonde forsøk med vanlig eksempel prøvelser som forklart ovenfor. Sammenligne nedgang priser på dobbel eksempel forsøk med nedgang priser på vanlige forsøk.
    3. Teste rotter med tre forskjellige RIs: kriterium forsinkelsen, en forsinkelse som er kortere (f.eks 0 s) enn kriterium forsinkelsen, og en som er lengre (f.eks 4 min). For hver forsinkelse i en økt stede fag med fire valg prøvelser og to tvunget forsøk, slik at økter består av 18 prøvelser. Tilfeldig intermix alle forsøk og teste rotter på ti øktene. Sammenligne priser nedgang forsøk på tre forsinkelser, der minnet styrke bør være redusert og økt, henholdsvis.

10. dataanalyse

  1. Når testingen er fullført, kan du beregne gjennomsnittlig andel riktig for tvang og valgte prøvelser for hvert emne.
    1. For å finne andelen riktig tvunget prøvelser, dele riktig tvunget forsøk av antall tvunget prøvelser.
    2. For å finne andelen riktig valgt forsøk, først trekke prøvelser falt fra antall valg prøvelser. Dele riktig valg forsøk på det totale antallet valg forsøk minus avslått prøvelser for hver rotte.
    3. Utføre en t-test på data for å sammenligne andelen riktig tvunget prøvelser som andelen av riktig valgt forsøk (se figur 2).
    4. Hvis generalisering testene kjøres, Utfør t-tester på nedgang priser på normal forsøk vs sonde prøvelser som beskrevet i 9. Blandet forsinkelse prøvelser, som beskrevet i 9.1.3-patchen, kan du sammenligne tvang og valgte tester med en gjentatte measures VARIANSANALYSE med forsinkelse og prøve-type som i faget faktor. Også gjennomføre en enveis ANOVA nedgang bruk over forsinkelser å avgjøre hvis nøyaktighet variert med RI.

Representative Results

For å studere metakognitiv svarer av faget, er andelen riktig tvunget forsøk (planlagte minne ytelse) sammenlignet med andelen av riktig valgt forsøk eller studier der det er en nedgang valgmuligheten finnes. Positive resultater er angitt med betydelig høyere nøyaktighet på valgt forsøk i forhold til tvungen forsøk (figur 2A). Disse resultatene indikerer at rotter overvåking minne stater og avslår oppgaven når sine minner er svak, fører til en økning i nøyaktighet når en nedgang alternativet finnes på valgte prøvelser.

Hvis ytelsen ikke er betydelig mer nøyaktig på valgt forsøk i forhold til tvungen prøvelser, er resultatene null. Denne hypotetiske mangelen på bevis for metamemory i rotter (figur 2B) er angitt ved å bruke alternativet nedgang-test når det ville ha vært adaptive vil: på studier der utvalget ble glemt.

Hvis generalisering testene kjøres, ville metakognitiv ytelse angis hvis fag avta no utvalg forsøk betydelig mer normal eksempel prøvelser og nedgang dobbel sample forsøk betydelig mer enn vanlig eksempel prøvelser. Avslå bruk skal vise en invers sammenheng med minne nøyaktighet som indikert på nøyaktighet på tvunget prøvelser. Hvis nøyaktighet på tvunget tester ikke varierer med prøve tilstand, endre parametere (f.eks øke RI) som det er umulig å avgjøre hvis fag eller er ikke oppfører seg metacognitively. Blandet forsinkelser tester, nøyaktighet på valgte testene bør være betydelig høyere enn nøyaktighet på tvunget tester og fag bør være mer sannsynlig å avta tester med lengre RIs og minst sannsynlig å avta tester med kortere RIs. Se resultater papir for mer informasjon om generalisering tester og respektive tolkninger19.

Figure 1
Figur 1 . Bilde av eksperimentelle apparater og prosessen. A) fotografi av apparatet tilpasset fra19 med tillatelse. B) eksperimentelle prosessen. Det første trinnet i habituering, undervisning rotter å grave i sanden-fylt kopper, foregår over to netter. Deretter rotter er habituated til eksperimentelle apparatet og er opplært til å grave i sanden-fylt kopper der. Emner blir så gitt valg av to belønninger, representert som en grønn trekant og Røde halvmåne (hele stykke frokostblanding vs kvart stykke av kornsorten). Etter rotter viser en betydelig preferanse for en belønning, overgang de til MTS opplæring, der kopper fylt med duftende sand, representert av bilder av kanel, paprika, timian og kaffe. Hvis suksessraten er under 50% for to økter, fortsetter temaet trening. Hvis suksessrate på rotter er 50% eller høyere, temaet fortsetter å forsinke titrering. Under forsinkelsen titrering, rotter fortsette med MTS trening, men en forsinkelse mellom prøve og test er introdusert (starter med 0 s). Hvis rotter minne nøyaktighet er over 70%, økes RI. Hvis nøyaktighet faller under 40%, RI er redusert, og MTS trening fortsetter. Denne løkken fortsetter til rotter nøyaktighet faller mellom 40% og 70% for to etterfølgende økter. På dette punktet, blandede rotter fremgang eksperimentell test som består av tilfeldig tvang og valg prøvelser. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Figure 2
Figur 2 . Positive resultater indikerer metakognitiv svarer og hypotetisk null resultater indikerer mangel metakognitiv svarer. A) Positive resultater tilpasset fra 19 med tillatelse. Gjennomsnittlig andel riktig tvunget og valgt forsøk ble avledet fra ytelsen til 9 rotter på 120 prøvelser. * = p <.05 på tosidige t-test for. En betydelig høyere andel av prøvelser svarte riktig på valgt forsøk i forhold til tvungen studier viser riktig bruk av nedgang-test svaret. B) en tilsvarende andel av prøvelser svarte riktig på tvunget og valgt forsøk angir mangel av fallende tester på grunnlag av minne styrke. Sjanse, 0,25, angis av den stiplede linjen. Feilfelt representerer standardfeil midler. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Discussion

Presenteres her er en ny metode for å vurdere metakognitiv svarer i rotter ved hjelp av en lukt-baserte DMTS oppgave. På grunn av luktesans som Red primære forstand er bruk av lukt å foretrekke til visuelle stikkord i rotter og mus 20,21. Bruk av grave i sanden er en naturlig foraging opptreden av rotter, gjør oppgaven økologisk relevante for gnagerarter.

Et viktig skritt i protokollen er å sikre at det er et hierarki av mat belønninger, hvorav ett er klart foretrukket over den andre. Tidlige faser av studien ble rotter pålagt å velge mellom det antatt å være foretrukket belønning, et stykke søtet frokostblanding, og små standard mat pellets. Imidlertid gitt foretrekker testing vilkårlige valg atferd, forårsaker bruk av antallet som kilden til belønning variasjon. Rotter valgte mellom en hele korn og en ¼ del av korn, og favoriserte pålitelig større antallet. Uten en preferanse, om mat eller antall, er det ingen insentiver til å ta testen over fallende, så dette trinnet er viktig.

Et annet viktig aspekt av protokollen å etablere riktig RIs og det er slik at MTS nøyaktighet innen 40 til 70% korrekt. Hvis forsinkelser er for kort og forstyrrelser er minimal-på grunn av lang ITIs, oppleve rotter aldri "glemme" prøven. Omvendt, hvis RIs er for lang og de det er for kort, testen blir for vanskelig og rotter huske aldri prøven. Slik svar kan oppdages ikke bare av nøyaktighet på tvunget prøvelser, men av nedgang priser som er enten for høyt eller for lavt. Fag bør avvise ca 10-50% av valg forsøk: Hvis et emne avslår hver prøveversjon eller aldri synker, data kan ikke tolkes som positiv eller negativ for forekomst av metamemory og den relative verdien av nedgang-test svaret må vurderes på nytt . Hele eksperimentet beregnes konsekvent gjennomsnittlig ytelse på tvunget forsøk på slutten av to dager. Som rotter fremgang gjennom flere studier av DMTS, resultatene kan forbedre, som ville starte en retur forsinkelse titrering (se figur 1B) slik at forsinkelser kan økes hensiktsmessig, slik at nøyaktighet er fortsatt under 70% riktig. Hvis minnet for prøven er konsekvent over 70% kan du vurdere å redusere ITI. Hvis minne for prøven er konsekvent under 40% vurdere å øke ITI og/eller øke utvalgsstørrelsen lukt fra fire til 10-20 lukt redusere minnet forstyrrelser.

Avhengig av belastningen av rotter brukes, boliger miljøet, og lys og mørke syklus dyr ligger i, minne kan være svakere eller sterkere. Sammenlignet med andre laboratorium rotte stammer, som Wistar eller Sprague Dawleys, er lang Evans kjent for å kjøpe kognitive oppgaver med relativt færre forsøk22,23. Det kan derfor ta flere stadier av habituering, og mer opplæring for pilegrimer å lære oppgaven. Rotter studien ble plassert i høyanriket miljøer med tilgang til å utøve så det er mulig sine minner var relativt sterk24,25,26. Rotter her var også plassert på en tilbakeført lys og mørke syklus som kan øke cognitive gjennomførelse siden de ble testet under deres mørke syklus.

Tilpasset bruk av nedgang-test svaret, angitt av betydelig høyere ytelse på valg i forhold til tvungen tester antyder metakognitiv svarer. Men kan metakognitiv svarer følge av avhengigheten internminne signaler eller eksterne stikkordene8. For å avgjøre hvis faktisk adaptive bruk av nedgang-test svaret er resultatet av internminne Stikkordene, bør forskere sikte på å eliminere som mange eksterne pekepinner som mulig8,14. Eksterne stikkordene regnes noen offentlig tilgjengelig testspesifikk stimuli eller signaler som fag kan bruke å veilede nedgang-test Bruk8. Potensielle eksterne signaler i denne oppgaven er relativ salience personlige lukt, prøve varighet, svar ventetid og varigheten av RIs. Generalisering tester som beskrevet her og nærmere resultater papir19 er nyttige i utelukker opptreden å svare basert på eksterne signaler som miljømessige stikkordet foreningene på grunn av stikkordet inkonsekvens i oppgaven parametere over eksperimenter.

I dette paradigmet, rotta er pålagt å gjøre beslutningen om å ta eller avslå testen før minnetest er presentert (se 8.2), hovedsakelig eliminere potensialet for svar konkurranse å bruk nedgang-test svaret. Svar konkurransen er tilbøyelighet til å ta testen basert på synet eller lukten av alternativet riktig test når det metakognitiv valget vises samtidig med primærminne test8. Krever rotter å ta eller avslå testen før møte minnetest reduserer selv muligheten for at svaret konkurranse kontroller bruk av nedgang-test svaret. Men ville en forbedring til dette design være å ha rotter ta eller avslå testen ved å gjøre en bestemt respons i et rom atskilt fra minnet test seg. Dette vil ytterligere øke fremtidige natur dette paradigmet, som for bedre eliminering av eksterne stikkordene8,19. En ytterligere forbedring for fremtidige studier er, hvis mulig, registrere svar ventetid på punktet når rotta testing rommet til tiden det tar for faget å slå venstre eller høyre (avslå eller ta testen, henholdsvis). Dette vil tillate forskerne å avgjøre hvis svaret ventetid fungert som en ekstern kø fag lært å assosiere med bestemt svar overtid (se8). Det vil også være opplysende å registrere hvis og når fag endre deres svar (se 8.2, f.eks reise fra MTS valg siden av rommet til testområdet nedgang eller vice versa). Som omtalt i resultatene papiret, observerte vi dette bare én gang, som legger til konklusjonen at rotter å ta eller avslå test så snart de kom inn i testing rommet og før de møtte minnet test selv, som de gjorde ved systematisk prøvetaking hvert valg lukt.

Fordi rotter testet i dette paradigmet overført metakognitiv kan svarer over flere generalisering tester, det ble konkludert med at rotter var i stand til metamemory - de overvåke minner for eksempel19. Det vil være viktig for andre forskningsgrupper å teste dette paradigmet eller lignende tilpasninger av det som bekrefter bevis fra forskjellige laboratorier er nødvendig før det kan konkluderes med sikkerhet at rotter er dugelig av metakognitiv å svare, og at virkemåten kontrolleres av et internt i stedet for eksterne stikkordet. Lete etter denne viktige mnemonic evne, som reduseres med alderen, kan være nyttig i translasjonsforskning tilnærminger til å studere minne dysfunksjon, som med transgene mus og modeller av Alzheimers sykdom. Det ville være særlig fruktbar for forskere å ansette denne opptreden paradigme i forbindelse med hjernen lesjoner, midlertidige brain inaktivering eller aktiveringer (f.eks optogenetics, chemogenetics) og med elektrofysiologiske innspillinger, som disse undersøkelsene kan belyse nevrale mekanismene bak metakognitiv prosesser.

Disclosures

Det er ingen opplysninger til rapporten.

Acknowledgments

Vi takker Rebecca Burwell for bruk av hennes laboratoriet under videoopptak og Robert Vera for hjelp med en tidligere versjon av dette manuskriptet.

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).
Testing for metakognitiv svarer med en lukt-basert forsinket kamp å Sample Test i rotter
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