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Behavior

Für die metakognitiven Reaktion mit einem Geruch-basierte Tests verzögert Match Beispieltest bei Ratten

doi: 10.3791/57489 Published: June 18, 2018

Summary

Dieses Protokoll beschreibt eine Methode zur Untersuchung der Möglichkeit Metamemory oder Speicher-Bewusstsein bei Nagetieren. Der Geruch-basierte verzögert-matching-zu-Probe Paradigma ist ein Roman, ökologisch relevanten Verhaltens Test nützlich für die Bestimmung des Umfangs auf dem Nagetiere adaptiv basierend auf kognitiv Überwachung die Stärke ihrer Speicher-Staaten reagieren können.

Abstract

Metamemory beinhaltet die kognitive Fähigkeit, die Stärke der eigenen Erinnerungen zu beurteilen. Um die Möglichkeit von Metamemory bei nichtmenschlichen Tieren zu erkunden, zahlreiche Verhaltensstörungen Aufgaben erstellt wurden, von denen viele eine Option Gedächtnistests zurückgehen zu nutzen. Metamemory bei Ratten zu bewerten, haben wir dieses Niedergangs-Test Option Paradigma durch Anpassung zurück Sehtests verzögert-Spiel-zu-Probe (DMTS)1,2 entwickelt für Primatenarten, ein Geruch-basierter Test geeignet für Nager verwendet. Ratten sind zunächst eine Probe zu erinnern, durch das Graben in eine Tasse duftenden Sand gegeben. Nach einer Verzögerung wird die Ratte mit vier deutlich duftenden Tassen, vorgestellt von denen den identischen Duft erlebt während der Probe enthält; Wenn diese passende Tasse ausgewählt wird, erhält die Ratte eine bevorzugte, größere Belohnung. Auswahl der anderen drei nicht übereinstimmenden sandgefüllte duftenden Tassen ergibt keine Belohnung. Aufbewahrung-Intervalle sind individuell titriert, so dass Themen führen Sie zwischen 40 und 70 % zu korrigieren, damit Ratten erinnern manchmal und manchmal vergessen die Probe. Hier ist die operationale Definition der Metamemory die Fähigkeit zur Unterscheidung zwischen der an- und Abwesenheit des Speichers durch Verhalten reagiert. Zu diesem Zweck über zwei Drittel der Studien präsentiert eine Abnahme-Option zusätzlich zu den vier Wahl-Cups (Wahl-Studien). Wenn der Rückgang-Test Option-ein unscented farbigen Sand Cup ist ausgewählt, das Thema erhält eine kleinere weniger bevorzugt Belohnung und vermeidet den Speichertest. Auf das restliche Drittel der Studien, die Abnahme-Test-Option ist nicht verfügbar (erzwungene Studien), was zu Themen, die richtige Tasse zu erraten, wenn die Probe vergessen wird. Auf Choice-Tests sollte Themen, die wissen, wann sie daran erinnern, der Rückgang-Option auswählen, wenn Speicher schwach ist, anstatt den Test und wählen Sie nicht falsch. Deshalb deutlich höhere Leistung auf ausgewählten Tests im Vergleich zu erzwungenen Gedächtnistests bezeichnend für die adaptive Nutzung der Rückgang testantwort und metakognitiven reagiert.

Introduction

Metamemory ist die Fähigkeit, die Stärke der eigenen Erinnerungen2,3,4zu beurteilen. Während Menschen konsequent diese kognitive Fähigkeit gezeigt haben, gibt es Debatte über die Existenz von Metamemory in nicht-menschlichen Tieren z. B.5,6. Eine gängige Methode zum Testen für die Möglichkeit der Metamemory ist die nichtmenschliche Tieren mit einer Abnahme-Prüfung präsentieren option, die, wenn Ergebnisse in eine garantierte, aber kleinere Belohnung als Belohnung für eine richtige Antwort auf die Probe ausgewählt. Themen können ihre Speicher-Staaten überwachen, wenn sie Prüfungen abnehmen dürfte, wenn ihre Erinnerungen schwach sind (siehe Bewertungen:7,8,9,10).

In den vergangenen Jahrzehnten wurden Verfahren entwickelt, die für menschlichen und nichtmenschlichen Primaten11 und Tauben12 in mehrfacher Hinsicht zu weiteren Tests auf das Vorhandensein von Metamemory Affen1,2,13 angepasst . Vielleicht war die die wegweisende Studie von Metamemory bei Affen Hamptons1 Match-Probe-Test (DMTS) verzögert. Nach dem Training in der MTS-Aufgabe wurden Verzögerungen zwischen der Probe und Test titriert, so dass das Schwierigkeitsniveau Mittelstufe war so, dass Affen eine Chance hatte von erinnern und vergessen die Probe. Nach der Verzögerung präsentierten sich die Affen mit der Option, den Test ablehnen. Ergebnisse zeigten, dass Themen deutlich mehr genau auf Studien, in denen sie beschlossen, machen den Test als erzwungene Studien, durchgeführt, was darauf hindeutet, dass Affen ihre Speicher-Stärke der Probe1überwacht.

Die meisten Metamemory Paradigmen, die bisher getestet wurden genutzt, visuelle oder auditive Reize, was nicht verwunderlich ist, angesichts der Tatsache, dass die meisten weithin Arten getestet wurden hochgradig visuelle nichtmenschlichen Primaten z. B.11,14. Von der bisherigen begrenzte Forschung, die auf Metacognition bei Ratten vorhanden ist, wurde die sensorische Modalität verwendet auch visuellen oder auditiven15,16,17,18. Angesichts den jüngsten robuste Beweis für metakognitiven reagieren, wenn ein Geruch-basierte gebrauchte19galt, ist es möglich, dass die vorherigen fragwürdige Ergebnisse bei Ratten aufgrund fehlender standardisierter Paradigmen verwendet hätte. Wir entwarfen eine Paradigma-19 die Ratte in den primären Sinne, Geruchssinn, aktiviert durch die Anpassung der DMTS Paradigma ähnlich wie beim Affen1beschriebenen verwendet. Die hier beschriebene Aufgabe beinhaltet Graben im Sand gefüllten Tassen, unter Ausnutzung der natürlichen Graben Verhalten rattenkopf Essen Belohnung zu erhalten.

Metamemory kann bei Ratten mit dem Geruch-basierte DMTS Task hier vorgestellten beurteilt werden. Erstens ist eine Hierarchie von Nahrung Belohnungen hergestellt, sodass Themen eine klare Präferenz für mehr geschätzt Belohnung zeigen. Ratten sind dann trainiert, zu graben in eine Tasse duftenden Sand um eine Belohnung zu erhalten. Nach der Präsentation des duftenden probeschale müssen Themen einer der vier deutlich duftenden Tassen wählen. Eine Belohnung wird am unteren Rand der Tasse mit dem gleichen Duft wie die Probe begraben. Nach Ratten auf der MTS-Grundsatzversuche beherrschen, sind Aufbewahrung Intervalle (RIs) für jede Ratte titriert, so dass Leistung zwischen 40 % und 70 % Erfolgsquote fällt. Auf 2/3 der Studien sind Ratten die Wahl zu den Speicher-Test für eine weniger bevorzugten Belohnung sinken gegeben. Ratten metakognitiven Fähigkeiten wird anhand Leistungsvergleich auf Studien, in denen die Abnahme-Test-Option (Wahl-Studien) Studien präsentiert wird, Ratten gezwungen sind, den Test (gezwungen Studien).

Während nur Long-Evans Ratten in diesem Paradigma getestet wurden, konnte die Aufgabe verwendet werden, testen Sie andere Stämme von Laborratten und Mäuse, Metamemory in Nagetierarten weiter zu studieren. Es werden auch vorteilhaft für Testen im Alter von Nagetieren oder transgener Mäuse mit Alzheimer-Krankheit Pathologien, um besser zu verstehen, wie Gedächtnisstörungen metakognitiven Prozesse beeinflussen.

Protocol

Alle hier beschriebene Methoden wurden von den institutionellen Animal Care und Nutzung Committee (IACUC) von Providence College genehmigt.

1. Erstellen der Tests Apparat

  1. Verwenden Sie eine soziale Interaktion-Kammer (76,2 x 114,3 cm.), unterteilt in 3 getrennten Räumen.
    1. Teilen Sie den Center-Raum in einer Probe und Verzögerung Camber mit einer Kartoneinlage, die angehoben werden kann, indem Sie schieben durch Metallschienen an den Seitenwänden befestigt.
  2. Verwenden Sie undurchsichtiges Kontakt Papier um die klare Wände zur visuellen Zugriff auf andere Räume zu verhindern.
  3. Bedecken Sie auf der einen Seite des Zimmer-auf-der-Rechts (Testraum; siehe Abbildung 1) den Boden mit Sand Granulat und rote Kontakt Papier. Dies dient als optisch und haptisch ein diskriminierendes Stichwort für die Abnahme-Option.
  4. Bedecken Sie auf der gegenüberliegenden Seite der Testraum den Boden mit erhöhten Streifen mit Streifen Klebeband, als visuelle und taktile ein diskriminierendes Stichwort für den Wahl-Test dienen. Decken Sie die Streifen mit schwarzem Papier ab Kontakt. Lassen Sie die verbleibenden mittlere Drittel der Kammer unverändert.

2. Entwicklung bevorzugte Nahrung belohnen Hierarchie/Vorlieben testen

  1. Wählen Sie Nahrungsmittel Belohnungen für die Prüfung. Eine Belohnung eine größere Belohnung zu gewährleisten und daher "bevorzugt" über den anderen.
    1. Verwenden Sie ein ganzes Stück von Getreide als größere, "bevorzugte" Belohnung und ein ¼ Stück von Getreide als kleinere, "weniger bevorzugten" Belohnung.
      Hinweis: Getreide können auch gesüßte Cornflakes oder dehydriert Marshmallow. Es ist auch möglich, zwei verschiedene Belohnungen (z.B. Getreide vs. standard Nagetier Pellet (TestDiet, 45 mg)) zu verwenden, aber es war schwierig zu bestimmen, eine zuverlässige Präferenz ranking innerhalb und zwischen den Individuen, wenn Qualität anstatt Quantität war die Quelle der Variation über Belohnungen.
  2. Ratten (Erwachsene männliche lange Evans) in dunklen Tests bringen Raum 30 Minuten vor dem Test beginnt. Verwenden Sie rotes Licht, um Prüfkammer, zu beleuchten, wenn Ratten in der dunklen Phase des Zyklus des Tages sind. Wenn dies nicht der Fall ist, unter normalen Lichtverhältnissen zu testen, wie im Video gezeigt.
  3. Legen Sie die zwei belohnt, das ganze Stück von Getreide und ¼ Stück von Getreide in gegenüberliegenden Ecken des richtigen Raumes der Kammer (siehe Abbildung 1).
  4. Die Ratte auf der gegenüberliegenden Seite der Kammer, die Belohnungen abgewandten und die Ratte eine der Belohnungen zu essen.
    Hinweis: Übergeben Präferenz zu testen und sicherzustellen, dass der größere Teil von Getreide die bevorzugte Belohnung ist muss das Thema der größere Belohnung auf 4 von 5 Studien (5 Versuche pro Sitzung) für 2 aufeinander folgenden Sitzungen Essen. Führen Sie zwei Sitzungen pro Tag.
    1. Wenn die Ratte nach 10 Sitzungen, keine Vorliebe für das größere Stück von Getreide gezeigt hat, stellen Sie eine andere Belohnung.
  5. Während Tests prüft um sicherzustellen, dass Ratten Präferenzen konsistent bleiben, führen Sie bevorzugt einmal pro Woche.
    1. Laufen Präferenz überprüft auf die gleiche Weise als Präferenz testen, mit dem ganzen und 1/4 Stück von Getreide auf gegenüberliegenden Ecken der Kammer.
      Hinweis: 2 Studien umfassen eine Präferenz-Prüfung.
    2. Wenn Ratten die weniger bevorzugte Belohnung für beide Prüfungen auswählen, testen Sie Ratte auf eine volle Präferenz Test 5 Versuche.
      1. Wenn Ratte geht, kann es testen weiter.
      2. Ratte andernfalls nicht mehr testen und einführen, eine andere Art oder Höhe der Belohnung.

3. allgemeine Methoden

  1. Verwenden Sie einheitliche Experimentatoren während der Testphase, so dass Ratten vollständig an Experimentator Gerüche und Handling gewöhnt sind.
    Hinweis: Es wird angenommen, dass vor der Prüfung der Rats für mindestens 1 Woche von Menschen bearbeitet wurden damit sie sind gewöhnt, abgeholt und von den Experimentatoren durchgeführt.
  2. Bringen Sie Ratten in ihren Käfigen Schuhkarton (Haus-Käfig) in den Prüfraum 30 min vor Beginn der Prüfung zu ihnen in den neuen Raum akklimatisieren.
  3. Wenn Tests während der Dunkelphase die Ratten Zyklus abgeschlossen ist, halten Sie die Testumgebung dunkel, mit Ausnahme der roten Lichter um den Apparat zu beleuchten.
  4. Sicherstellen Sie, dass die duftenden Wahl Tassen, in der richtigen Reihenfolge bestimmt durch eine Randomisierung-Skript, die beinhaltet angeordnet sind für Gegengewicht. Die richtige Tasse mit das ganze Stück von Getreide Köder.
  5. Nur die Ratte in eine Tasse zu graben und entfernen Sie die Ratte aus dem Gerät umgehend, sobald eine Tasse ausgewählt worden ist, wie durch das Graben. Legen Sie die Ratte im Haus-Käfig wo die Ratte zu beenden verbrauchen die Belohnung.
  6. Das inter-trial-Intervall (ITI) ist fest auf 4 min. Timing auf eine Stoppuhr zu beginnen, sobald Ratte im Haus-Käfig ist.
    1. Während das ITI verschüttet reinigen das Gerät durch Absaugen einer Sand und den Boden mit 70 % Isopropylalkohol abwischen. Verwerfen Sie die Belohnung, wenn es nicht während der vorherigen Studie gegessen wurde. Auch, reinigen Sie einmal in der Woche keramikbechern indem Sie verwerfen alte Sand und Tassen mit Isopropyl-Alkohol abwischen.
    2. Bereiten Sie den Sand Cups für den nächsten Versuch durch Umstellung der Reihenfolge basierend auf der Randomisierung Skript und Hetze die richtige Tasse.

4. Ausbildung zum Graben im Sand Tassen und Gewöhnung an Tests Apparat

  1. Gießen Sie etwa ½ Tasse spielen Sand in keramikbechern (6,99 cm. im Durchmesser und 8,81 cm groß).
  2. Ort die sandgefüllte Tasse mit Nahrung Belohnungen in jedem Hause Rattenkäfig über Nacht.
    Hinweis: Ratten sind erforderlich, um erfolgreich in die Tasse zu graben und Essen die Belohnung über Nacht für zwei aufeinander folgende Nächte.
  3. Gewöhnen Sie Ratte, Gerät testen, indem man das Thema im Apparat für 5 min.
    1. Verbreiten Sie essen Belohnungen in den Apparat Apparat Exploration und durch geöffneten Türen Reisen zu fördern. Stellen Sie sicher, dass Ratten nicht urinieren, Stuhldrang oder in der Kammer für zwei Tage in Folge einfrieren.
  4. Übertragen Sie geruchlos Sand gefüllten Tasse mit Belohnung auf den Test Apparat. Stellen Sie sicher, dass Ratten erfolgreich im Sand Graben und den Lohn mindestens zwei Tage in Folge ohne Einfrieren Verhalten, Stuhlgang oder Wasserlassen abrufen. Falls erforderlich, entfernen Sie die keramikbechern und platzieren Sie Getreide in der Kammer zu.

5. Spiel-auf-Probe (MTS) Ausbildung

  1. Erstellen Sie 4 verschiedene duftende Stapel von Sand durch Mischen ca. 3 Tassen Spiel Sand mit ¼ Teelöffel duftende Gewürze (Zimt, Kaffee, Paprika und Thymian). Um Geruch Signale zu kontrollieren, bröckeln Sie Einteiler der Belohnung in falsche Wahl Tassen.
    1. Remix duftenden Sand einmal pro Woche und laden in Glasbehältern, damit Duft Stärke konsistent ist, über Tage zu testen.
  2. Gießen Sie ½ Tasse jedes duftenden Sand in 4 Tassen und ordnen Sie die Tassen in einem Halbkreis auf dem schwarzen Kontakt Papier (MTS Aufgabenbereich; Abbildung 1A). Sicherstellen Sie, dass alle Tassen gleich weit entfernt von der Eingangstür.
    1. Organisieren Sie die Tassen, indem man sie in der zugewiesenen Position anhand der Ausgabe von der Programmiersoftware "R" mit der Sampling-ohne Ersatz-Funktion.
  3. Vergraben Sie aus der Sicht des Subjekts ein komplettes Stück der Belohnung in der richtigen duftende Tasse. Vergraben Sie ½ Stück der Belohnung in eine identisch duftende probeschale. Begraben Sie alle Prämien mindestens ½ gewissermaßen die Höhe des Sandes.
    1. Wählen Sie Pseudo-zufällig richtig duftende Tasse, die einzige Einschränkung ist, dass ohne ein Duft der Probe-Duft mehr als 2 Mal hintereinander ist.
  4. Platzieren Sie das Motiv in die Probenkammer und senken Sie die Probenbecher mit einem gebogenen Spatel (Griff-Tablett in einem 90-Grad-Winkel). Thema zu graben in den Probenbecher und abrufen den ½ Getreide Lohn zu ermöglichen. Entfernen Sie die Tasse, sobald das Thema beginnt die Belohnung Essen.
  5. Sobald das Thema Essen beendet hat die Belohnung, heben Sie den Karton Raumteiler und öffnen die Tür zu der Prüfkammer, als das Thema der Verzögerung Zimmer betritt.
  6. Das Thema "Auswählen eines die Tassen" durch das Graben zu ermöglichen. Sobald das Thema eine Wahl macht und ruft eine Belohnung, falls vorhanden, entfernen Sie das Thema aus der Kammer und in den Transfer-Käfig. Ratten können jede Tasse zu riechen, aber sie dürfen nur eine Wahl, wie durch das Graben angegeben.
    1. Während der 4-min-ITI reinigen Sie die Kammer mit 70 % Isopropylalkohol. Vakuum-Sand, die verschüttet haben kann und Sand Tassen zu ergänzen, wenn nötig.
    2. Nächsten Probenbecher erhalten und Köder, die Probe und testen Tasse. Wählt das Thema den falschen Cup in der früheren Studie, entfernen Sie und entsorgen Sie den gefressenes Lohn.
  7. Sicherstellen Sie, dass die Probanden eine 6-Testversion MTS Sitzung pro Tag erhalten. Um MTS Ausbildung zu bestehen, müssen Themen der richtige Tasse drei der sechs Versuche in zwei aufeinander folgenden Sitzungen wählen.
    Hinweis: Dies sorgt dafür, dass die Leistung über Chance aber unter der Decke auf die 4-Choice-Test ist.

(6) Verzögerung Titration in verzögerte Anpassung an Probe (DMTS)

  1. Wie zuvor MTS Ausbildungsinhalte weiter (beginnend mit der Verzögerung von 0 s).
    Hinweis: Leistung muss bleiben, zwischen 40 und 70 % richtig sein, um sicherzustellen, dass die Leistung auch über Chance (25 %), aber unter der Decke ist. Leistung in diesem Bereich kann Themen erleben Instanzen wenn sie wann erinnern das gleiche und Instanzen, wenn sie die Probe vergessen. Dies eröffnet die Chance für den Einsatz der Rückgang-Test Antwort zum Thema vorteilhaft erwiesen, wenn ausgewählte Studien vorgestellt werden.
  2. Wenn Leistung 70 % richtig für 2 aufeinander folgende 6-Studie Sitzungen übersteigt, erhöhen die Verzögerung von 0 bis 30 s.
    1. In Studien, auf denen die Verzögerung nicht ist, 0 s, Verwendung einer Stoppuhr zu jeder Verzögerungszeit. Nachdem das Thema die Probe verbraucht hat, erhöhen Sie die Karton-Teiler-Wand und lassen Sie Gegenstand in die Vorkammer treten. Schließen Sie den Karton Teiler und beginnen mit der Zeitmessung der Verzögerung auf die Stoppuhr.
    2. Nach 30 s bestanden hat, die Tür zu den Prüfraum und schloß die Tür, sobald das Thema der Prüfkammer getreten ist.
    3. Tragen Sie auf dem Rest des Verfahrens als vor.
  3. Wenn Leistung über 70 % für 2 aufeinander folgende 6-Testversion-Sessions korrekt bleiben weiterhin, erhöhen Sie jede nachfolgende Verzögerung von 1,5-Mal die vorherigen Verzögerung.
  4. Wenn Leistung für 2 aufeinander folgenden Sitzungen 40 % unterschreitet, wird die Verzögerung zum vorherigen zurückgegeben verwendet.
  5. Setzen Sie Leistung für 2 aufeinander folgenden Sitzungen zwischen 40 % und 70 % bleibt, diese Verzögerung der fachspezifischen Kriterium Verzögerung.

7. Verwendung Ausbildung ablehnen

  1. Legen Sie nach jeder Sitzung der DMTS Ausbildung noch eine Tasse eine anders strukturierte und farbigen Sand gegenüber den duftenden Sand Cups. Köder die Tasse mit den weniger bevorzugten Belohnung, ¼ Stück das Getreide, das den Niedergang-Cup werden. Entfernen Sie die duftenden Sand Tassen aus der Kammer.
  2. Die Studie als während DMTS Training, so dass das Thema, eine nach dem Zufallsprinzip duftende Tasse probieren und warten in die Vorkammer für die fachspezifische Verzögerung durchführen.
  3. Lassen Sie Thema in blechtasse unscented Sand Graben und die Belohnung abrufen. Entfernen Sie dann das Thema aus der Kammer. Dies gilt eine "erzwungene ablehnen" Testversion.
  4. Durchführen Sie zwei erzwungenen Niedergangs Studien nach jeder Sitzung von DMTS Training.

8. Prüfung: Gezwungen vs. Choice Prüfungen

  1. Probanden auf DMTS mit dem Kriterium Verzögerung. Testen Sie jedes Thema auf eine 12-Testversion-Sitzung pro Tag.
    1. Wählen Sie nach dem Zufallsprinzip 8 der Prüfungen zur "Wahl" Prüfungen und stellen Sie die Tasse Rückgang gegenüber den duftenden Tassen. Randomisierung Skript verwenden, um die Reihenfolge der Prüfung-Typ bestimmen mit der Einschränkung, die nicht mehr als 3 Wahl oder erzwungene Studien in einer Folge auftreten.
      Hinweis: Die restlichen 4 Prüfungen werden ", mit dem Niedergang-Cup aus der Kammer entnommen gezwungen".
    2. Je nach dem Thema Kriterium Verzögerung kann es möglich, 2 oder 3 Fächer während eine Ratte ITI zu testen sein. Während 1 Thema ITI laufen Sie das zweite Thema Testversion. Sicherstellen Sie, dass um die Kammer mit Isopropyl-Alkohol nach jeder Prüfung zu säubern.
    3. Probanden auf zehn Sitzungen.
  2. Während jede Studie, sobald die Ratte tritt die Vorkammer zu gewährleisten, daß er entweder biegen Sie Links um den Test ablehnen oder biegen rechts ab, den Test zu machen (siehe Abbildung 1A; Top-Down-Foto). Erfasst werden, wenn die Ratte von einer Seite des Raumes zur anderen Reisen (z. B. "beschließt, den Test zu machen" und dann später Traversen zur Abnahme-Test Seite des Raumes).
    Hinweis: Die Ratte macht daher eine prospektive Metamemory Wahl, wie er wählt übernehmen oder ablehnen des Tests vor der Begegnung mit den vier Wahl Gerüche (siehe Ergebnisse Papier19 für ausführliche Beschreibung der gleichzeitigen vs. prospektive Metamemory Tests).
  3. Berechnen Sie die Genauigkeit auf erzwungene Studien kontinuierlich nach zwei Sitzungen des Testens und Monitor Rückgang-Use-Test.
    1. Steigt der Genauigkeit über 70 % richtig im Laufe von zwei Sitzungen nicht mehr testen und wieder Titration mit einer längeren Verzögerung verzögern.
    2. Wenn Abnahme-Test 0 % oder 100 % konsequent Ansätze nutzen (mehr als 2 Sitzungen), pause, testen und betrachten erhöhen oder verringern den Wert der Rückgang-Test Antwort gewährleisten die Rückgang-Preise um 10 % bis 40 % belaufen.
    3. Fällt Genauigkeit unter 40 % richtig für 2 Sitzungen nicht mehr testen und wieder Titration mit einer kürzeren Verzögerung verzögern.
    4. Zurück zur Prüfung nach Genauigkeit auf erzwungene Studien zwischen 40 % und 70 % für zwei aufeinander folgenden Sitzungen korrekt bleibt.
    5. Während der Tests überprüft, ob Ratten Einstellungen gleich bleiben, führen Sie Präferenz (2 Prüfungen pro Sitzung) einmal pro Woche. Präferenz-Kontrollen sind oben beschrieben.

(9) vorgeschlagene Verallgemeinerung Tests

  1. Verallgemeinerung testet, wie z. B. in der Ergebnis-Papier-19 beschriebenen verwendet werden können, um festzustellen, ob metakognitiven Übertragungen über Bedingungen in welche keinen einzigen Zusammenhang mit äußere Reize reagiert reagiert kontrollieren dürfte.
    1. Testen Sie Ratten auf keine-Sample Sonde Studien, in denen keine Probe-Phase vorgestellt aber die RI und Test Phase der Studien ist identisch mit den normalen Prüfungen. Nach dem Zufallsprinzip vermischen Sie 4 Sonde Versuche mit 8 normalstichprobe Studien umfassen eine 12-Testversion-Sitzung. Probanden auf 10 Sitzungen. Vergleichen Sie die Preise der Rückgang auf keine Probe-Studien mit den Rückgang auf normalen Prüfungen.
    2. Testen Sie Ratten auf doppelte Probe Studien, in denen Themen mit der ursprünglichen Probe Duft zweimal, um Speicher Festigkeitssteigerung dargestellt werden. Nach dem Zufallsprinzip intermix Sonde Versuche mit normalstichprobe Studien wie oben beschrieben. Vergleichen Sie Preise Rückgang auf doppelte Probe Studien mit den Rückgang auf normalen Prüfungen.
    3. Ratten mit drei verschiedenen RIs zu testen: das Kriterium Verzögerung, eine Verzögerung ist kürzer (z. B. 0 s) als Kriterium Verzögerung "und" länger ist (z.B. 4 min). Für jede Verzögerung innerhalb einer Sitzung anwesend Themen mit vier Wahl Studien und zwei gezwungen Studien, so dass Sitzungen von 18 Studien enthalten sind. Nach dem Zufallsprinzip vermischen Sie aller Studien und testen Sie Ratten auf zehn Sitzungen zu. Vergleichen Sie die Preise der Rückgang von Studien über drei Verspätungen, wo Speicher Stärke sollte verringert und erhöht, bzw..

10. die Datenanalyse

  1. Nachdem die Tests abgeschlossen sind, berechnen Sie durchschnittlichen Anteil für Zwangs- und ausgewählten Studien für jedes Fach korrekt.
    1. Um den Anteil der korrekt erzwungene Studien zu finden, teilen Sie die Anzahl der richtigen erzwungenen Versuche durch die Gesamtzahl der erzwungenen Versuche.
    2. Um den Anteil der richtig ausgewählten Studien zu finden, zuerst subtrahieren Sie die Versuche sank von der Gesamtzahl der Wahl Versuche. Teilen Sie die Anzahl der richtigen Wahl Versuche durch die Gesamtzahl der Wahl Studien minus abgelehnte Studien für jede Ratte.
    3. Führen Sie einen t-Test auf Gruppendaten, den Anteil der richtigen erzwungene Studien auf den Anteil der richtig gewählten Prüfungen zu vergleichen (siehe Abbildung 2).
    4. Wenn Verallgemeinerung Tests ausgeführt werden, führen Sie t-Tests auf Rückgang Preise auf normale Studien vs. Sonde Studien wie in 9 beschrieben. Für gemischte Verzögerung Versuche im 9.1.3 beschriebenen vergleichen Sie Zwangs- und ausgewählten Tests mit einer Messwiederholung ANOVA mit Verzögerung und Trial-Typ als Faktor im Thema. Führen Sie auch, eine einfache ANOVA auf Rückgang Verwendung über Verzögerungen um festzustellen, ob Genauigkeit mit RI variiert.

Representative Results

Um die metakognitiven Reaktion des Subjekts zu studieren, ist der Anteil der korrekten erzwungene Studien (Baseline-Speicher-Performance) im Vergleich zu den Anteil der richtig ausgewählten Studien oder Studien, in denen gibt es eine Rückgang Option vorhanden. Positive Ergebnisse sind durch deutlich höhere Genauigkeit auf ausgewählten Studien im Vergleich zu erzwungenen Studien (Abbildung 2A) angezeigt. Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass Ratten können ihrer Speicher-Zustände Überwachung und die Aufgabe abnimmt, wenn ihre Erinnerungen schwach sind, was zu einer Erhöhung in der Genauigkeit, wenn eine Abnahme-Option auf ausgewählten Studien vorhanden ist.

Wenn Leistung nicht deutlich genauer auf ausgewählten Studien im Vergleich zu erzwungenen Versuche ist, sind die Ergebnisse null. Diese hypothetische Mangel an Beweisen für Metamemory bei Ratten (Abb. 2 b) wird durch die Nichtbeachtung der Rückgang-Test-Option verwenden, wenn es adaptive zu tun gewesen wäre: auf Studien, in denen die Probe geriet in Vergessenheit.

Verallgemeinerung Tests ausgeführt werden, würden metakognitiven Leistung anzugeben wenn Themen keine-Sample Studien deutlich rückläufig mehr normale Probe Irrungen und Niedergang doppelte Studien deutlich mehr als normale Probe Studien probieren. Rückgang Nutzung sollte eine inverse Beziehung mit Speicher Genauigkeit zeigen, wie auf Genauigkeit auf erzwungene Studien angegeben. Wenn Genauigkeit auf erzwungene Tests mit Test Bedingung nicht variieren, ändern Sie Parameter (z.B. Anstieg RI) ist es unmöglich, festzustellen, ob Themen werden oder sind nicht metacognitively Verhalten. Auf sollte Verzögerungen Tests gemischt, Genauigkeit auf ausgewählten Tests sollte deutlich höher sein als Genauigkeit auf erzwungene Tests und Themen eher zu Tests mit längeren RIs sinken und zuletzt rückläufig Tests mit kürzeren RIs. Siehe Ergebnisse Papier für mehr Details auf Verallgemeinerung Tests und jeweiligen Interpretationen19.

Figure 1
Abbildung 1 . Foto von experimentellen Apparat und Prozess. (A) Foto des Apparates aus19 mit Erlaubnis angepasst. B) experimentellen Verfahren. Der erste Schritt der Gewöhnung, Lehre Ratten Graben im Sand gefüllten Tassen erfolgt über zwei Nächte. Als nächstes die Ratten sind auf den experimentellen Apparat gewöhnt und sind darauf trainiert, Graben im Sand gefüllten Tassen. Themen werden dann die Wahl von zwei Belohnungen, dargestellt als ein grünes Dreieck und des Roten Halbmonds (ganze Stück Getreide vs. ein Viertel Stück von Getreide) gegeben. Nach Ratten eine deutliche Präferenz für eine Belohnung zeigen, Übergang sie zur MTS Training, in dem mit duftenden Sand, vertreten durch Bilder von Zimt, Paprika, Thymian und Kaffee Tassen gefüllt sind. Wenn die Erfolgsquote für zwei Sitzungen unter 50 % liegt, setzt das Thema Ausbildung. Wenn die Erfolgsquote der Ratten ist bei 50 % oder über das Thema fortschreitet, Titration zu verzögern. Während der Verzögerung Titration, Ratten MTS Ausbildung fortsetzen, aber eine Verzögerung zwischen der Probe und Test eingeführt wird (beginnend mit 0 s). Wenn Ratten Speicher Genauigkeit über 70 % liegt, steigt dann der RI. Wenn Genauigkeit unter 40 % fällt, die RI wird verringert, und MTS Training fortgesetzt. Diese Schleife wird fortgesetzt, bis die Ratten Genauigkeit zwischen 40 % und 70 % für zwei aufeinander folgenden Sitzungen fällt. An dieser Stelle vermischt Ratten Fortschritte in der experimentellen Test besteht aus zufällig Zwangs- und Choice Prüfungen. Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.

Figure 2
Abbildung 2 . Positive Ergebnisse zeigt metakognitiven reagiert und hypothetischen null Ergebnisse zeigt Mangel an metakognitiven reagiert. (A) Positive Ergebnisse aus 19 mit Erlaubnis angepasst. Der durchschnittliche Anteil korrekt gezwungen und ausgewählten Studien war die Leistung von 9 Ratten über 120 Studien abgeleitet. * = p <.05 auf gepaarter zweiseitigen t-Test. Ein wesentlich höherer Anteil der Studien zu ausgewählten Studien im Vergleich zu erzwungenen Versuche richtig beantwortet zeigt die entsprechende Verwendung der Rückgang-Test-Antwort. B) ein gleichwertiger Anteil der Studien beantwortet richtig gezwungen und Studien ausgewählt zeigt Mangel an rückläufigen Prüfungen auf der Grundlage von Speicher-Stärke. Chance, 0,25, wird durch die gepunktete Linie angezeigt. Fehlerbalken darzustellen Standardfehler der Mittel. Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.

Discussion

Präsentiert hier ist eine neuartige Methode zur Bewertung von metakognitiven reagiert bei Ratten mit Hilfe einer Geruch-basierte DMTS Aufgabe. Aufgrund der Geruchssinn als Nagetiere primären Sinne ist die Verwendung von Geruch vorzuziehen, visuelle Hinweise bei Ratten und Mäusen 20,21. Die Verwendung von Graben im Sand ist eine natürliche Futtersuche Verhalten der Ratten, die Aufgabe ökologisch relevant für Nagetierarten machen.

Ein entscheidender Schritt im Protokoll ist sicherzustellen, dass es eine Hierarchie von Nahrung Belohnungen, von denen über den anderen eindeutig bevorzugt wird. In frühen Phasen der Studie wurden Ratten erforderlich, zwischen den mutmaßlichen bevorzugte Belohnung, ein Stück gesüßte Cornflakes und kleine standard Futter-Pellets zu wählen. Jedoch ergab die Präferenz testen wahllose Wahl Verhalten, wodurch den Einsatz von Quantität als die Quelle der Belohnung Variation. Ratten wählen Sie zwischen ein ganzes Stück von Getreide und ein ¼ Stück von Getreide und zuverlässig begünstigt die größere Quantität. Ohne eine Präferenz ob Lebensmittelqualität oder Quantität, gibt es keinen Anreiz zu übernehmen, dass den Test rückläufig, so dass dieser Schritt entscheidend ist.

Ein weiterer wichtiger Aspekt des Protokolls ist richtige RIs und ITIs etablieren, so dass MTS Genauigkeit im Bereich von 40 bis 70 % richtig bleibt. Wenn Verzögerungen zu kurz sind und Eingriff minimal-aufgrund der langen ITIs ist, erleben Ratten nie "vergessen" die Probe. Wenn RIs zu lang sind und die ITIs zu kurz sind, der Test wird zu schwierig und Ratten nie erinnern die Probe. Solche Reaktionen können erkannt werden, nicht nur durch Genauigkeit auf erzwungene Studien, sondern durch Rückgang Raten, die entweder zu hoch oder zu niedrig sind. Themen sollten etwa 10-50 % der Wahl Versuche ablehnen: Wenn ein Thema jeden Versuch oder nie Rückgänge ablehnt, Daten können nicht interpretiert werden, als positiv oder negativ auf das Vorhandensein von Metamemory und der relative Wert der Rückgang-Test Antwort muss neu bewertet werden . Während das Experiment wird Durchschnittsleistung über erzwungene Studien konsequent am Ende der zwei Testtage berechnet. Als Ratten Fortschritt durch weitere Prüfungen des DMTS, ihre Leistung verbessern kann, welches wäre eine Rückkehr Verzögerung Titrierung in Gang setzen (siehe Abbildung 1 b) korrigieren, so dass Verzögerungen entsprechend erhöht werden können, so dass Genauigkeit unter 70 % liegt. Sollten Sie Speicher für die Probe ständig über 70 % liegt verringert das ITI. Wenn Speicher für das Beispiel konsequent unter 40 % überlegen Sie ITI erhöhen und/oder Erhöhung des Stichprobenumfangs Geruch von 4 auf 10-20 Gerüche, Gedächtnis Störungen zu verringern.

Abhängig von der Sorte der Ratten verwendet kann Häuslichkeit und hell-dunkel-Zyklus Tiere in untergebracht sind, Speicher schwächer oder stärker. Im Vergleich zu anderen laborbelastungen Ratte, wie Wistar oder Sprague Dawleys lange Evans sind dafür bekannt, kognitive Aufgaben mit relativ weniger Studien22,23erwerben. Sie kann daher treffen, mehr Stufen der Gewöhnung und mehr Training für andere Nagetiere, die Aufgabe zu lernen. Ratten in der vorliegenden Studie wurden in hoch angereicherten Umgebungen mit Zugang zum ausüben, so ist es möglich ihre Erinnerungen waren relativ starke24,25,26untergebracht. Ratten, die hier verwendet wurden auch auf einem umgekehrten Hell-Dunkel-Zyklus untergebracht, die kognitiven Leistungsfähigkeit erhöhen kann, da sie während ihrer dunklen Zyklus getestet wurden.

Adaptive Nutzung der Rückgang-Test Antwort, angezeigt durch deutlich höhere Leistung nach Wahl im Vergleich zu erzwungenen Tests schlägt metakognitiven reagiert. Jedoch kann die metakognitiven reagieren aus dem Vertrauen auf internen Speicher Cues oder externe Signale8führen. Um festzustellen, ob tatsächlich adaptive Nutzung der Rückgang-Test-Antwort das Ergebnis der internen Speicher Cues ist sollen Experimentatoren zu beseitigen, wie viele externe wie möglich8,14 Hinweise. Externe Hinweise gelten öffentlich verfügbaren Test-spezifische Reize oder Signale, die Themen könnten Rückgang-Test Gebrauch8zu führen. Mögliche externe Hinweise bei dieser Aufgabe enthalten relative Auffälligkeit der einzelnen Gerüchen, Probe Dauer, Antwort Latenz und Dauer der RIs. Verallgemeinerung Tests wie beschrieben hier und etwas ausführlicher die Ergebnisse Papier19 eignen sich auszuschließen Verhaltens reagiert basierend auf externe Signale wie ökologische Cue Verbände aufgrund Cue Inkonsistenz in Task-Parameter über Experimente.

In diesem Paradigma die Ratte ist erforderlich, um die Entscheidung zu nehmen oder den Test ablehnen, bevor der Speicher-Test (siehe 8.2) dargestellt wird weitgehend eliminiert das Potenzial für die Antwort-Wettbewerb um den Niedergang testantwort kontrollieren. Antwort-Wettbewerb ist die Neigung, machen den Test anhand der Anblick oder Geruch der richtige Testoption wenn die metakognitiven Wahl gleichzeitig mit dem primären Speicher Test8dargestellt wird. Benötigen Ratten zu übernehmen oder ablehnen den Test vor der Begegnung mit den Speicher-Test reduziert sich deutlich die Möglichkeit, die Antwort Wettbewerb Steuerelemente der Rückgang-Test Antwort verwenden. Allerdings wäre eine Verbesserung zu diesem Design haben Ratten übernehmen oder ablehnen des Tests indem man eine bestimmte Reaktion in einem Raum getrennt von den Speicher selbst zu testen. Dies würde weitere prospektive Natur dieses Paradigmas erhöhen und für mehr erfolgreiche Beseitigung von externen Signale8,19kann. Eine weitere Verbesserung für zukünftige Studien soll, wenn möglich, aufzeichnen Antwort Wartezeit an der Stelle betritt die Ratte den Prüfraum zu der Zeit, die für das Thema zu biegen nach links oder rechts abbiegen (ablehnen oder machen Sie den Test, beziehungsweise). Damit hätten die Forscher um festzustellen, ob Antwort Wartezeit serviert, wie eine externe Cue Themen gelernt, bestimmte Antworten Überstunden zugeordnet (siehe8). Auch wäre es aufschlussreich zu erfassen, wenn Themen ihre Antwort ändern (siehe 8.2; z. B. von der MTS Wahl Seite des Raumes auf den Rückgang Testbereich oder umgekehrt reisen). Wie in der Zeitung Ergebnisse besprochen, beobachteten wir dieses Verhalten nur einmal trägt zu dem Schluss, dass Ratten, die eine Entscheidung nehmen oder den Test ablehnen, sobald sie den Prüfraum eingegeben und bevor sie den Speicher angetroffen selbst, was sie auch Taten Testen von systematisch Abtasten jeder Wahl Geruch.

Da Ratten getestet in diesem Paradigma metakognitiven übertragen könnte reagiert über mehrere Verallgemeinerung Tests wurde der Schluss gezogen, dass Ratten Metamemory - konnten sie ihre Erinnerungen für die Probe19überwachen. Es ist wichtig für andere Forschungsgruppen, dieses Paradigma oder ähnliche Anpassungen der es zu testen, wie Erkenntnisse aus verschiedenen Labors erhärten benötigt wird, bevor es mit Sicherheit geschlossen werden kann, dass Ratten fähig metakognitiven reagiert und das Verhalten wird durch eine interne als externe Cue gesteuert. Prüfung auf das Vorhandensein dieser wichtigen mnemotechnischen Fähigkeit, die mit dem Alter verschlechtert, erweisen translationale Ansätze zum Studium Speicher Dysfunktion, wie z. B. mit transgenen Mäusen und Modellen der Alzheimer-Krankheit nützlich. Es wäre besonders fruchtbar für Forscher dieses Verhaltens Paradigma in Verbindung mit Hirnläsionen, temporäre Gehirn Inaktivierung oder Aktivierungen (z.B. optogenetik, Chemogenetics) und elektrophysiologische Aufnahmen als beschäftigen Diese Untersuchungen können die neuronalen Mechanismen metakognitiven Prozesse aufzuklären.

Disclosures

Es gibt keine Angaben zu berichten.

Acknowledgments

Wir danken Rebecca Burwell für den Einsatz von ihrem Labor während der Videoaufnahme und Robert Vera für Hilfe mit einer früheren Version dieses Manuskriptes.

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

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Für die metakognitiven Reaktion mit einem Geruch-basierte Tests verzögert Match Beispieltest bei Ratten
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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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