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Behavior

Ils métacognitives répondant à l’aide de base d’odeur analysés Match à l’échantillon Test chez le rat

doi: 10.3791/57489 Published: June 18, 2018

Summary

Ce protocole décrit une méthode pour étudier la possibilité de metamemory, ou de la conscience de mémoire, chez les rongeurs. Le paradigme de retard correspondant-à l’échantillon axée sur l’odeur est un roman, écologiquement pertinents comportemental test utile pour évaluer le degré auquel les rongeurs adaptative peuvent répondre basé sur le contrôle cognitif de la force de leurs États de la mémoire.

Abstract

Metamemory implique la capacité cognitive pour évaluer la force de ses souvenirs. Pour étudier la possibilité de metamemory chez les animaux non-humains, nombreuses tâches comportementales ont été créés, dont beaucoup utilisent une option pour refuser les tests de mémoire. Pour évaluer la metamemory chez le rat, nous avons utilisé ce paradigme d’option de baisse-test en adaptant le précédent visuel retardé-match-à-exemples de tests (DMTS)1,2 , mis au point pour les espèces de primat à un test basé sur odeur adapté aux rongeurs. Tout d’abord, les rats sont donnés un échantillon à retenir en creusant dans une tasse de sable parfumé. Après un retard, le rat est présenté avec quatre coupes nettement parfumées, dont contient le parfum identique au cours de l’échantillon ; Si cette coupe correspondante est sélectionnée, puis le rat obtient une récompense préférée, plus grande. Résultats de la sélection de le quelconque des autres trois sans correspondance remplis de sable parfumés coupes dans aucune récompense. Intervalles de rétention sont titrés individuellement tels que sujets effectuent entre 40 et 70 % bon, assurant ainsi des rats parfois retenir et parfois oublier l’échantillon. Ici, la définition opérationnelle du metamemory est la possibilité de faire la distinction entre la présence et l’absence de mémoire par le biais de la réponse comportementale. À cette fin, les deux tiers des essais, une option de déclin est présentée en plus les tasses de quatre choix (essais de choix). Si l’option de baisse-test-une tasse de sable colorée non parfumée, est sélectionné, le sujet reçoit une récompense plus petite moins appréciée et évite le test de la mémoire. Sur le dernier tiers des essais, l’option de baisse-test n’est pas disponibles (essais forcés), causant des sujets à deviner la coupe correcte lorsque l’échantillon est oublié. Le choix des tests, sujets qui savent quand ils se souviennent devraient sélectionner l’option de déclin lorsque la mémoire est faible, plutôt que de passer le test et choisissez incorrectement. Par conséquent, sensiblement des performances supérieures sur les essais choisis par rapport aux tests de mémoire forcée sont révélatrice de l’utilisation adaptative du déclin-auscultation et métacognitives répondant.

Introduction

Metamemory est la capacité d’évaluer la force de ses souvenirs2,3,4. Alors que les humains ont constamment démontré cette capacité cognitive, il y a débat quant à l’existence de metamemory dans les animaux non-humains par exemple5,6. Une méthode courante pour les tests pour la possibilité de metamemory est de présenter les animaux non-humains avec un déclin-test option, qui, si sélectionné les résultats dans une récompense garantie, mais plus petite que la récompense pour une réponse correcte à l’épreuve. Si des sujets peuvent surveiller les États de la mémoire, ils devraient refuser les tests lorsque leurs souvenirs sont faibles (voir commentaires :7,8,9,10).

Dans les dernières décennies, les méthodes élaborées pour les primates humains et non-humains11 et pigeons12 ont été adaptés dans plusieurs façons de vérifier la présence de metamemory dans singes1,2,13 . L’étude plus séminal de metamemory chez le singe était peut-être1 de Hampton retard de match à l’échantillon test (DSSS). Après une formation à la tâche MTS, retards entre l’échantillon et de test ont été titrés afin que le niveau de Difficulté est intermédiaire tel que les singes avaient une chance de souvenir et l’oubli de l’échantillon. Après le délai, les singes ont été présentés avec l’option de refuser le test. Les résultats ont montré que les sujets exécutent sensiblement plus essais avec précision sur dans lequel ils ont choisi passer le test que sur des essais forcés, suggérant que les singes surveillés leur force de la mémoire de l' échantillon1.

La plupart metamemory paradigmes testés jusqu'à présent ont utilisé visual ou stimulus auditifs, qui n’est pas surprenant étant donné que la plupart largement testé espèces ont été très visuel de primates non humains par exemple11,14. De la précédente recherche limitée qui existe sur la métacognition chez le rat, la modalité sensorielle utilisée a également été visuel ou auditif15,16,17,18. Vu la preuve récente robuste pour métacognitives répondre quand une tâche basées sur l’odeur était utilisé19, il est possible que les précédents résultats équivoques chez les rats auraient pu être en raison du manque de paradigmes normalisés utilisés. Nous avons conçu un paradigme19 qui a misé sur le sens primaire du rat, olfaction, en adaptant le paradigme DMTS similaire à celle utilisée chez les singes décrits ci-dessus1. La tâche décrite ici consiste à creuser dans des tasses remplies de sable pour obtenir une récompense alimentaire, profitant du comportement naturel de creusement du rongeur.

Metamemory peut être évaluée chez le rat en utilisant la tâche DMTS axée sur les odeurs présentée ici. Tout d’abord, une hiérarchie des récompenses alimentaires s’établit donc les sujets montrent une nette préférence pour une récompense plus valorisée. Des rats sont ensuite formés à creuser dans une tasse de sable parfumé pour obtenir une récompense. Suite à la présentation d’une coupe d’échantillon parfumées, sujets doivent choisir l’une des quatre coupes nettement parfumées. Une récompense est enterrée au fond de la tasse avec le même parfum que l’échantillon. Après que les rats sont compétents sur les base des essais MTS, intervalles de rétention (RIs) sont titrées pour chaque rat afin que la performance se situe entre 40 % et taux de réussite de 70 %. Les 2/3 des essais, des rats sont donnés le choix de refuser le test de la mémoire pour une récompense moins préféré. Capacité métacognitive des rats est évaluée en comparant la performance sur les procès dans lequel l’option de baisse-test est présentée (essais de choix) aux procès dans lequel des rats sont obligés de faire le test (forcé des essais).

Tandis que seuls les rats Long-Evans ont été testées dans ce paradigme, la tâche pourrait être utilisée pour tester d’autres souches de rats de laboratoire et de la souris pour complément d’étude metamemory sur des rongeurs. Il sera également utile tester les rongeurs âgés ou des souris transgéniques présentant des pathologies de la maladie d’Alzheimer afin de mieux comprendre l’incidence des troubles de la mémoire sur processus métacognitifs.

Protocol

Toutes les méthodes décrites ici ont été approuvés par l’animalier institutionnel et utilisation Comité (IACUC) du Collège de la Providence.

1. création de l’appareil d’essai

  1. Utiliser une chambre d’Interaction sociale (76,2 x 114,3 cm.), qui est divisée en 3 salles séparées.
    1. Diviser la salle du centre en un carrossage échantillon et retard à l’aide d’un insert en carton qui peut être soulevé en glissant à travers les pistes métalliques fixés aux murs latéraux.
  2. Papier opaque de contact permet de couvrir les murs clairs pour empêcher l’accès visuel à d’autres salles.
  3. D’un côté de la salle-sur-le-droit (tests chambre ; voir Figure 1), recouvrir le plancher avec des granules de sable et rouge papier contact. Cela servira visuel et tactile discriminative inspirant pour l’option de baisse.
  4. Du côté opposé de la salle d’examen, toute la surface avec des rayures relief en utilisant des bandes de ruban adhésif pour servir un visuel et tactile discriminative inspirant pour le test de choix. Couvrir les rayures avec papier contact noir. Laisser le tiers médian restant de la chambre sans modification.

2. développer préféré alimentaire récompenser la hiérarchie/préférence stable

  1. Sélectionnez les récompenses alimentaires possibles pour les tests. Assurer une récompense pour être une récompense plus grande et donc « préféré » sur l’autre.
    1. Utiliser un morceau entier de céréale comme récompense plus grande, « privilégié » et un morceau de ¼ de céréales comme récompense plus petit, « les moins privilégié ».
      Remarque : Céréales peuvent inclure des céréales sucrées ou déshydraté de guimauve. Il est également possible d’utiliser deux récompenses différentes (p. ex. céréales vs standard rongeurs pellet (TestDiet, 45 mg)), mais il était difficile de déterminer une préférence fiable au sein et entre les individus lorsque la qualité plutôt que quantité de classement était le source de variation dans l’ensemble de récompenses.
  2. Apporter des rats (adultes mâles Long Evans) dans testing sombre salle 30 min avant le test commence. Utilisez éclairage rouge pour éclairer la chambre d’essai, si les rats sont dans la phase nocturne du cycle de la journée. Si ce n’est pas le cas, comme sur la vidéo de test dans des conditions normales d’éclairage.
  3. Placer les deux récompenses, le morceau entier de céréales et de la pièce de ¼ de céréales, dans les coins opposés de la pièce de droite de la chambre (voir Figure 1).
  4. Placer le rat sur le côté opposé de la chambre, à l’opposé de la récompense et laisser le rat à manger une des récompenses.
    Remarque : Pour passer des tests de préférence et pour s’assurer que le plus gros morceau de céréales est la récompense préférée, le sujet doit manger la plus grande récompense sur 4 des 5 essais (5 essais par session) pour 2 sessions consécutives. Exécuter deux séances par jour.
    1. Si, après 10 séances, le rat n’a pas démontré une préférence pour le gros morceau de céréales, introduire une récompense différente.
  5. Tout au long des essais, pour s’assurer que les préférences des rats' restent cohérentes, effectuent des vérifications de préférence une fois par semaine.
    1. Exécution de préférence vérifie à l’instar de préférence stable, avec le morceau entier et 1/4 de céréales sur les coins opposés de la chambre.
      Note : 2 essais comprennent un chèque de préférence.
    2. Si des rats sélectionnez la récompense moins privilégiée pour les deux essais, tester rat sur un test complet de préférence de 5 essais.
      1. Si le rat passe, il peut poursuivre ses essais.
      2. Si rat échoue, cesser d’essais et présenter un type différent ou le montant de la récompense.

3. Généralités les méthodes

  1. Utilisez des expérimentateurs cohérentes tout au long de tester si les rats sont parfaitement habitués à la manipulation et les odeurs de l’expérimentateur.
    Remarque : On suppose qu’avant l’essai les rats ont été traités pendant au moins 1 semaine par les hommes, afin qu’ils sont habitués à être ramassé et transportés par les expérimentateurs.
  2. Apporter des rats dans leurs cages de boîte à chaussures (Accueil-cage) dans la salle d’examen 30 min avant le test commence à s’habituer à eux à la nouvelle salle.
  3. Si les tests sont effectués pendant la phase nocturne de cycle de rats, de garder l’environnement de test sombre, à l’exception des feux rouges pour allumer l’appareil.
  4. Veiller à ce que les tasses choix parfumées sont disposés dans l’ordre approprié, tel que déterminé par un script de randomisation qui inclut pour faire contrepoids. Appât la coupe correcte avec le morceau entier de céréales.
  5. N’autoriser que le rat à creuser dans une tasse et retirer immédiatement le rat de l’appareil une fois qu’une coupe a été sélectionnée comme indiqué en creusant. Placez le rat en cage d’accueil où le rat peut finir de consommer la récompense.
  6. L’inter-procès-intervalle (ITI) est fixé à 4 min. commencer "timing" sur un chronomètre, une fois que le rat est dans la maison-cage.
    1. Au cours de l’ITI, nettoyer l’appareil en passant l’aspirateur tout renversé sable et essuyer le plancher avec l’alcool isopropylique à 70 %. Jeter la récompense si elle n’était pas mangé au cours du procès précédent. Aussi, une fois par semaine, nettoyer les tasses en céramique par en supprimant les vieux sable et essuyage des tasses d’alcool isopropylique.
    2. Préparer les coupes du sable pour le prochain procès en réorganisant l’ordre basé sur le script de randomisation et amorce la coupe correcte.

4. formation à creuser dans le sable tasses et accoutumance à l’appareil d’essai de

  1. Verser environ 1/2 tasse de sable jouer dans des tasses en céramique (6,99 cm. de diamètre et de 8,81 cm de hauteur).
  2. Place la coupe remplie de sable avec des récompenses alimentaires en cage maison de tous les rats pendant la nuit.
    Remarque : Les rats sont requis de creuser dans la coupe avec succès et de manger la récompense du jour au lendemain pour deux nuits consécutives.
  3. S’habituer à rat à l’appareillage d’essai en plaçant le sujet dans l’appareil pendant 5 min.
    1. Étaler les récompenses alimentaires tout au long de l’appareil visant à encourager l’exploration de l’appareil et voyageant à travers les portes ouvertes. Veiller à ce que des rats pas uriner, déféquer ou geler à l’intérieur de la chambre pour deux jours d’affilée.
  4. Transfert inodore tasse remplie de sable avec la récompense de la nourriture à l’appareil d’essai. Veiller à ce que les rats avec succès creusent dans le sable et récupérer la récompense au moins deux jours d’affilée sans comportement de gel, défécation, ou de la miction. Si nécessaire, retirer les tasses en céramique et placer des céréales dans la chambre.

5. match à l’échantillon (MTS) formation

  1. Créez 4 différents tas parfumées de sable en mélangeant environ 3 tasses de sable jouer avec ¼ c. à thé d’épices parfumées (cannelle, café, paprika et thym). Pour contrôler des indices de l’odeur, émietter un morceau de récompense dans des tasses de choix incorrect.
    1. Remix parfumés sable une fois par semaine et les entreposer dans des conteneurs de verre afin que le parfum force est constante dans les essais de jours.
  2. Versez 1/2 tasse de chaque sable parfumé dans 4 tasses et organiser les tasses dans un demi-cercle sur le papier de contact noir (zone de tâches de MTS ; Figure 1 a). S’assurer que toutes les tasses sont équidistants de la porte d’entrée.
    1. Organiser les tasses en les plaçant dans la position assignée basée sur la sortie du logiciel de programmation « R » à l’aide de l’échantillonnage sans fonction de remplacement.
  3. Hors de vue du sujet, enterrer une pièce intégrale de récompense dans la tasse parfumée correcte. Enterrer ½ pièce de récompense dans une tasse d’échantillon de parfum de manière identique. Enterrer toutes les récompenses au moins une descente ½ de la hauteur du sable.
    1. Pseudo-choisir au hasard la coupe correctement parfumée, la seule contrainte est qu’aucun un parfum n’est le parfum de l’échantillon plus de 2 fois de suite.
  4. Placer l’objet dans le compartiment de mesure et abaisser la coupe de l’échantillon en utilisant une spatule courbée (poignée-plateau à un angle de 90 degrés). Permettre le sujet à creuser dans la coupe de l’échantillon et récupérer la récompense de céréales ½. Retirez la coupelle dès que le sujet commence à manger la récompense.
  5. Une fois que l’objet a fini de manger de la récompense, soulevez le paravent en carton et ouvrir la porte de la chambre d’essai que l’objet entre dans la salle de retard.
  6. Permettre à l’objet de « sélectionner » une des coupes en creusant. Dès que le sujet fait un choix et récupère une récompense le cas échéant, retirer le sujet de la chambre et le place dans la cage de transfert. Des rats peuvent renifler chaque tasse, mais ils ne sont autorisés qu’une seule possibilité comme il est indiqué en creusant.
    1. Au cours de l’IIT 4 min, nettoyer la chambre avec l’alcool isopropylique à 70 %. N’importe quel sable qui a pu associer à vide et de reconstituer les tasses sable si nécessaire.
    2. Obtenir la prochaine coupe de l’échantillon et des appâts de l’échantillon et le test de coupe. Si le sujet sélectionne la coupe incorrecte dans l’essai précédent, retirer et jeter la récompense non consommée.
  7. S’assurer que les sujets reçoivent une seule session MTS 6-épreuve par jour. Pour réussir la formation de MTS, sujets doivent choisir la bonne coupe trois des six essais en deux sessions consécutives.
    Remarque : Cela garantit que les performances sont plus que le hasard, mais en dessous du plafond sur le test 4-choix.

6. retard titrage en Match retardé à échantillon (DSSS)

  1. Continuer comme avant les sujets de formation sur les MTS (commençant par le retard de 0 s).
    Remarque : Performances doit rester entre 40 et 70 % correct, pour s’assurer que les performances sont bien plus que le hasard (25 %), mais en dessous du plafond. Performances dans cette gamme permet aux sujets de l’expérience des instances quand ils quand n’oubliez pas les mêmes et instances quand ils oublient l’échantillon. Cela crée des possibilités d’utilisation de la réponse de baisse-test étant avantageuse au sujet où les essais choisis sont introduites.
  2. Si le rendement dépasse 70 % de réponses correctes pour 2 sessions consécutives de 6-trial, augmenter l’intervalle de 0 à 30 s.
    1. Dans les essais où le retard n’est pas 0 s, utiliser un chronomètre à chaque temporisation. Après que le sujet a consommé de l’échantillon, soulever la cloison en carton et laisser sujet d’entrer dans la chambre de retardement. Fermer la cloison en carton et de commencer à chronométrer le retard sur le chronomètre.
    2. Après 30 s a passé, ouvrir la porte de la salle d’examen et ferma la porte une fois que le sujet est entré dans la chambre d’essai.
    3. Porter sur le reste du procès comme avant.
  3. Si performance continue à rester au-dessus de 70 % de réponses correctes pour 2 sessions consécutives de 6-trial, augmenter chaque retard subséquent de 1,5 fois le délai précédent.
  4. Si cette performance tombe au-dessous de 40 % pour 2 sessions consécutives, le retard est retourné à la précédente, on a utilisé.
  5. Si performance reste entre 40 % et 70 % pendant 2 sessions consécutives, définir ce retard comme le disciplinaire retard de critère.

7. diminuer la formation d’utilisation

  1. Après chaque session de formation DMTS, placez une autre coupe d’un sable de texture et de couleur différente, en face les tasses sable parfumés. Appât la coupe avec la prime moins appréciée, ¼ de morceau de la céréale, qui sera à la Coupe du déclin. Retirer les coquilles de sable parfumés de la chambre.
  2. Mener le procès que pendant l’entraînement de DMTS, permettent ainsi de déguster une tasse parfumée au hasard et d’attendre dans la chambre de retardement pour le retard de sujets particuliers.
  3. Laisser le sujet à creuser dans la tasse de sable non parfumée et récupérer la récompense. Puis retirer le sujet de la chambre. Est considérée un procès « baisse forcée ».
  4. Effectuer deux essais baisse forcée après chaque session de formation DMTS.

8. test : Forcé vs choix essais

  1. Sujets d’essai sur DMTS utilisant le retard de critère. Testez chaque sujet sur une session de 12 essais par jour.
    1. Choisir au hasard 8 des essais essais de « choix » et placer la tasse de déclin en face les coupes parfumées. Utiliser le script de randomisation pour déterminer l’ordre de procès-type avec la contrainte que pas plus de 3 essais de choix ou forcées se produisent dans une succession.
      Remarque : Le reste des 4 procès seront « obligés, » avec la coupe de déclin retirée de la chambre.
    2. Selon critère du sujet, il serait possible de tester les 2 ou 3 sujets durant ITI d’un rat. Au cours ITI du 1 sujet, exécutez procès du deuxième sujet. S’assurer pour le nettoyage de la chambre avec de l’alcool isopropylique après chaque essai.
    3. Sujets d’essai sur dix séances.
  2. Pendant chaque essai, dès que le rat pénètre dans la chambre de retardement ce qu’il soit à gauche pour le test du déclin ou de tourner à droite pour passer le test (voir Figure 1 a; photo de haut en bas). Noter si le rat se déplace d’un côté de la pièce à l’autre (par exemple « décide de faire le test » et puis plus tard traverses du côté de baisse-test de la salle).
    Remarque : Le rat, donc un choix éventuel metamemory comme il choisit de prendre ou de refuser le test avant de rencontrer les odeurs de quatre choix (voir résultats papier19 pour une analyse approfondie des simultanés vs metamemory éventuels essais).
  3. Calculer la précision sur les essais forcés en continu après que deux séances d’essais et de moniteur de recul-test utilisation.
    1. Si précision dépasse 70 % de réponses correctes au cours de deux sessions, cesser les essais et retournez pour retarder le titrage avec un délai plus long.
    2. Si baisse-test des démarches 0 % ou 100 % de façon constante (plus de 2 sessions), pause essais et envisager d’augmenter ou de diminuer la valeur de la réponse de baisse-test assurant les taux de déclin pour se situer entre 10 % et 40 %.
    3. Si précision est inférieure à 40 % de réponses correctes pour 2 sessions, cesser de tests et de remettre pour retarder le titrage avec un délai plus court.
    4. Retourner à l’essai au bout de précision sur les essais forcés reste entre 40 % et 70 % de réponses correctes pour deux sessions consécutives.
    5. Tout au long de l’essai, pour s’assurer que les préférences des rats' restent les mêmes, effectuer de préférence vérifie (2 essais par session) une fois par semaine. Contrôles de préférence sont décrites ci-dessus.

9. suggéré généralisation des Tests

  1. Généralisation des tests, tels que ceux décrits dans le document de résultats19 peuvent être utilisés pour déterminer si métacognitives répondant des transferts dans l’ensemble des conditions dans laquelle aucune association unique avec des stimuli externes sont susceptible de contrôler la réponse.
    1. Test de rats soumis à des essais de sonde non-échantillon, dans lequel aucune phase d’échantillon n’est présentée, mais la phase d’essais RI et test est identique aux essais de normales. Au hasard, mélangez 4 essais de sonde avec 8 essais sur échantillons normaux comme comprenant une session 12-procès. Sujets sur 10 séances. Comparer les taux de déclin sur aucun essai de l’échantillon avec le taux de déclin sur les essais de normales.
    2. Test de rats soumis à des essais sur échantillons double, dans lequel les sujets sont présentés avec le parfum original d’échantillon deux fois pour augmenter la force de la mémoire. Au hasard d’intermix sonde essais avec des essais sur des échantillons normaux comme expliqué ci-dessus. Comparer les taux de déclin sur le double des essais sur échantillons avec le taux de déclin sur les essais de normales.
    3. Tester les rats avec trois RIs différents : le retard du critère, un retard qui est plus courte (par exemple 0 s) que le retard de critère et l’autre qui est plus long (par exemple 4 min). Pour chaque retard dans un sujets présente session avec les essais de quatre choix et deux forcé essais, tels que les sessions sont composées de 18 essais. Au hasard, mélangez tous les essais et tester des rats sur dix séances. Comparer les taux de déclin des essais sur trois retards, où force de mémoire devrait être diminuée et augmentée, respectivement.

10. analyse des données

  1. Après que le test est terminé, calculer la proportion moyenne correcte aux essais de forcé et choisis pour chaque sujet.
    1. Pour trouver la proportion correcte Trials forcé, divisez le nombre de bon essais forcés par le nombre total d’essais forcés.
    2. Pour trouver la proportion correcte essais choisis, tout d’abord de soustraire les essais est passées le nombre total d’essais de choix. Divisez le nombre d’essais de choix correct par le nombre total d’essais de choix moins épreuves déclinées pour chaque rat.
    3. Effectuer un test t sur les données de groupe pour comparer la proportion correcte Trials forcée à la proportion de corrects essais choisis (voir Figure 2).
    4. Si la généralisation des tests sont exécutés, effectuer des tests t sur les taux de déclin sur les essais de normal vs sonde essais selon 9. Pour les essais de retard mixtes, comme décrit dans 9.1.3, comparer les tests forcés et choisies avec une ANOVA à mesures répétées avec retard et le procès-type comme facteur intra-sujet. Procéder également à une ANOVA à utilisation de déclin dans les délais afin de déterminer si la précision varie avec RI.

Representative Results

Afin d’étudier la réponse métacognitive du sujet, la proportion des essais forcés correctes (performances de la mémoire de base) est comparée avec la proportion d’essais choisis corrects ou procès dans lequel il y a une option de déclin actuelle. Des résultats positifs sont indiqués par une précision significativement plus élevée sur les essais choisis par rapport aux essais forcés (Figure 2 a). Ces résultats indiquent que les rats peuvent être suivi leurs États de la mémoire et baisse la tâche lorsque leurs souvenirs sont faibles, conduisant à une augmentation en précision lorsqu’une option de déclin est présente sur les essais choisis.

Si la performance n’est pas beaucoup plus précis sur les essais choisis par rapport aux essais forcées, les résultats sont null. Cet hypothétique manque de preuves pour metamemory chez le rat (Figure 2 b) est indiqué de ne pas utiliser l’option de baisse-test alors qu’il aurait été adaptative de le faire : le procès dans lequel l’échantillon a été oublié.

Si la généralisation des tests sont exécutés, métacognitive performance serait être indiquée si sujets décliner des essais non-échantillons significativement plus normales essais sur échantillons et déclin double échantillon essais significativement plus d’essais sur des échantillons normaux. Utilisation de déclin doit présenter une relation inverse avec exactitude de mémoire comme indiqué sur la précision sur les essais forcés. Si la précision des tests forcés ne varie pas avec la condition du procès, modifier les paramètres (p. ex. augmenter la RI) tel qu’il est impossible de déterminer si les sujets sont ou sont comportent pas metacognitively. Mélangé à des tests de retards, la précision sur les essais choisis doit être significativement plus élevée que la précision des tests forcés et les sujets devraient être plus susceptibles de refuser les tests avec RIs plus longues et moins susceptibles de diminuer les tests avec RIs plus courtes. Voir document des résultats pour en savoir plus sur la généralisation des tests et interprétation respective19.

Figure 1
Figure 1 . Photographie d’appareils expérimentaux et de processus. A) photographie d’appareils adaptés de19 avec permission. B) processus d’expérimentation. La première étape de l’habituation, rats de creuser dans les gobelets remplis de sable, l’enseignement se déroule sur deux nuits. Ensuite, les rats sont habitués à l’appareil expérimental et sont formés à se retrancher il les gobelets remplis de sable. Sujets sont alors donnés le choix de deux récompenses, représenté par un triangle vert et du Croissant-Rouge (morceau entier de céréales contre un quart morceau de céréales). Après que des rats montrent une préférence marquée pour une récompense, transition vers la formation de MTS, dont tasses sont remplies de sable parfumé, représenté par des images de cannelle, paprika, thym et le café. Si le taux de réussite est inférieur à 50 % pour les deux sessions, la question continue de formation. Si le taux de réussite des rats est à 50 % ou plus haut, la progresse de sujet pour retarder le titrage. Au cours du titrage de retard, des rats continuent avec formation de MTS, mais un retard entre l’échantillon et le test est introduit (commençant par 0 s). Si l’exactitude de mémoire de rats' est supérieure à 70 %, le RI est augmentée. Si la précision est inférieure à 40 %, le RI est diminuée, et MTS formation continue. Cette boucle continue jusqu'à ce que la précision des rats se situe entre 40 % et 70 % pour deux sessions consécutives. À ce stade, des progrès de rats à l’épreuve expérimentale qui consiste au hasard entremêlées forcés et choix des essais. S’il vous plaît cliquez ici pour visionner une version agrandie de cette figure.

Figure 2
Figure 2 . Des résultats positifs indiquant répond métacognitives et hypothétiques résultats null, indiquant l’absence de réponse métacognitives. A) adaptés de 19 avec la permission des résultats positifs. La proportion moyenne correcte des essais forcé et choisi a été dérivée de la performance de 9 rats sur 120 essais chacun. * = p <.05 sur test t jumelé à deux queues. Une proportion significativement plus élevée des essais a répondu correctement sur les essais choisis par rapport aux essais forcés indique l’utilisation appropriée de la réponse de baisse-test. B) une proportion équivalente des essais a répondu correctement forcé et choisi les essais indique absence de baisse des essais sur la base de la force de la mémoire. Chance, 0.25, est indiquée par la ligne pointillée. Barres d’erreur représentent écart-type des moyens. S’il vous plaît cliquez ici pour visionner une version agrandie de cette figure.

Discussion

Présenté ici est une nouvelle méthode pour évaluer la réponse métacognitives chez le rat en utilisant une tâche DMTS basées sur l’odeur. En raison de l’olfaction dans le sens primaire de rongeurs, l’utilisation de l’odeur est préférable à des repères visuels chez les rats et les souris 20,21. L’utilisation de creuser dans le sable est un comportement naturel chez le rat, ce qui rend la tâche écologiquement pertinents pour les espèces de rongeurs.

Une étape cruciale dans le protocole est de s’assurer qu’il existe une hiérarchie des récompenses alimentaires, dont un est clairement préférable à l’autre. Durant les premières phases de l’étude, des rats devaient choisir entre la présumée être préféré récompenser, un morceau de céréales sucrées et nourriture standard petit pellet. Toutefois, tests de préférence produit de comportement de choix aveugle, entraînant l’utilisation de la quantité comme la source de variation de la récompense. Les rats choisir entre un morceau entier de céréale et un morceau de ¼ de céréales et sûrement favorisé la plus grande quantité. Sans une préférence, si la qualité des aliments ou quantité, il n’y a aucune incitation à passer le test sur le déclin, cette étape est cruciale.

Un autre aspect important du protocole met en place correcte de RIs et ITIs afin que MTS précision reste dans la plage de 40 à 70 % de réponses correctes. Si les délais sont trop courts, et l’interférence est un minimum-en raison de la longue ITIs, rats jamais l’expérience « oublier » l’échantillon. À l’inverse, si RIs sont trop longs et l’ITIs sont trop courtes, le test devient trop dur et rats ne me souviens pas l’échantillon. De telles réactions peuvent être détectées non seulement de précision sur les essais forcés, mais par les taux de déclin qui sont soit trop élevée ou trop basse. Sujets devraient diminuer de 10 à 50 % des essais de choix : si un sujet décline chaque procès ou jamais les baisses, données ne saurait être interprétées comme positif ou négatif pour la présence de metamemory et la valeur relative de la réponse de baisse-test doit être réévaluée . Tout au long de l’expérience, performance moyenne sur essais forcés est toujours calculée à la fin des deux journées d’essais. Mesure que les franchiront rats' plus essais du DSSS, peut améliorer leurs performances, qui lancerait un titrage de délai de retour (voir Figure 1 b) tels que les retards peuvent être augmentées de façon appropriée telle que la précision reste inférieur à 70 % de la corriger. Si la mémoire de l’échantillon est constamment supérieur à 70 % considèrent diminuant l’ITI. Si la mémoire de l’exemple est toujours inférieure à 40 % considèrent augmentant l’ITI et/ou en augmentant la taille de l’échantillon d’odeur de quatre à 10-20 les odeurs pour diminuer les interférences de la mémoire.

Selon les souches de rats utilisés, habitat et cycle lumière-obscurité animaux est logés dans, la mémoire peut être plus faible ou plus fort. Par rapport aux autres souches de rats de laboratoire, tels que Wistar ou Dawleys Sprague, Long Evans sont réputés acquérir des tâches cognitives avec relativement moins épreuves22,23. Il faudra, par conséquent, plusieurs étapes d’accoutumance et plus de formation pour les autres rongeurs apprendre la tâche. Des rats dans la présente étude étaient logés dans des environnements hautement enrichis avec accès à l’exercice, il est donc possible de que leurs souvenirs étaient relativement forte24,25,26. Rats utilisés ici étaient également logés sur un cycle lumière-obscurité inversé qui peut augmenter les performances cognitives, puisqu’ils ont été testés au cours de leur cycle de sombre.

Utilisation adaptative de la réponse de baisse-test, indiquée par une performance nettement plus élevée sur le choix par rapport aux tests forcés suggère répondant métacognitives. Cependant, répondre métacognitives peut entraîner s’appuyant sur des indices de mémoire interne ou des facteurs externes8. Pour déterminer si, en fait, utilisation adaptative de la réponse de baisse-test est le résultat d’indices de mémoire interne, expérimentateurs devraient viser à éliminer comme externe de nombreux indices que possible8,14. Des facteurs externes sont considérés comme n’importe quel stimulus de test spécifiques accessibles au public ou indices qui soumet pourraient utiliser pour guider le déclin-test utilisation8. Des facteurs externes potentielles dans cette tâche incluent relative importance des odeurs différentes, la durée de l’échantillon, latence de réponse et durée de RIs. Généralisation des tests décrits ici et plus en détail les résultats papier19 servent à exclure la réponse comportementale fondée sur des facteurs externes comme les associations environnementales cue en raison de l’incohérence de cue dans les paramètres de la tâche à travers des expériences.

Dans ce paradigme, le rat est tenu de prendre la décision de prendre ou de refuser le test avant le test de la mémoire est présenté (voir 8.2), dans une large mesure éliminant la possibilité de concurrence réponse contrôler l’utilisation de la réponse de baisse-test. Concours de réponse est la propension à passer le test basé sur la vue ou l’odeur de l’option test correct lorsque le choix métacognitif est présenté en même temps que le test de la mémoire centrale8. Exigeant des rats à choisir de prendre ou de refuser le test avant de rencontrer le test de la mémoire elle-même réduit considérablement la possibilité qui utilisent des contrôles de compétition de réponse de la réponse de baisse-test. Cependant, une amélioration à cette conception serait d’avoir les rats à choisir de prendre ou de refuser le test en faisant une réponse particulière dans une pièce distincte de la mémoire se tester lui-même. Cela accroîtra la nature prospective de ce paradigme, qui peut permettre l’élimination plus réussie des indices externes8,19. Une amélioration supplémentaire pour les études à venir doit, si possible, enregistrer latence de la réponse au point lorsque le rat pénètre dans la salle d’examen le temps qu’il faut pour le sujet à tourner à gauche ou à droite (déclin ou passer le test, respectivement). Cela permettrait aux chercheurs de déterminer si latence de réponse sert un sujets de repère externes ont appris à associer avec les heures supplémentaires de réactions particulières (voir8). Il serait instructif d’enregistrer si et quand les sujets changent leur réponse (voir 8.2 ; p. ex. : voyage du côté de choix MTS de la salle jusqu'à la zone d’essai de baisse ou vice versa). Tel que discuté dans l’étude des résultats, nous avons observé ce comportement qu’une seule fois, ce qui ajoute à la conclusion que pris la décision de prendre ou de refuser le test dès qu’ils sont entrés dans la salle d’examen et avant ils se sont heurtés à la mémoire des rats se tester lui-même, ce qu’ils firent par l’échantillonnage systématique chaque odeur de choix.

Parce que les rats testés dans ce paradigme transféré métacognitives répondant à travers de multiples tests de généralisation, il a été conclu que les rats étaient capables de metamemory - ils pourraient surveiller leurs souvenirs pour l' échantillon19. Il sera important pour les autres groupes de recherche tester ce paradigme ou adaptations similaires de celui-ci que corroborer le témoignage de différents laboratoires est nécessaire avant qu’on peut en conclure avec certitude que les rats sont capables de répondre métacognitives et qui comportement est contrôlé par un signal interne et non externe. Déterminer la présence de cette importante capacité mnémonique, qui se dégrade avec l’âge, peut s’avérer utile dans des approches translationnelles pour étudier le dysfonctionnement de la mémoire, telles que sur des souris transgéniques et des modèles de la maladie d’Alzheimer. Il serait surtout utile pour les chercheurs d’employer ce paradigme comportemental en conjonction avec des lésions cérébrales, de l’inactivation de cerveau temporaire ou activations (p. ex. optogenetics, chemogenetics) et les enregistrements électrophysiologiques, comme ces enquêtes peuvent élucider les mécanismes neuronaux qui sous-tendent les processus métacognitifs.

Disclosures

Il n’y a aucune divulgation au rapport.

Acknowledgments

Nous remercions Rebecca Burwell pour l’utilisation de son laboratoire pendant l’enregistrement vidéo et Robert Vera aide avec une version antérieure de ce manuscrit.

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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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).
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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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