Waiting
Login processing...

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

Behavior

בדיקת Metacognitive להגיב באמצעות מבוסס על ריח מושהית מבחן התאמה-כדי-Sample בחולדות

doi: 10.3791/57489 Published: June 18, 2018

Summary

פרוטוקול זה מתאר שיטה של חוקרים את האפשרות של metamemory, או זיכרון המודעות, מכרסמים. ריח מושהית-התאמת-כדי-sample שצורת הוא הרומן, רלוונטי מבחינה אקולוגית התנהגותית מבחן שימושי לקביעת היקף אשר מכרסמים הקטן להגיב בהתבסס על קוגניטיבית ניטור הכוח של מדינות הזיכרון שלהם.

Abstract

Metamemory כוללת יכולת קוגניטיבית כדי להעריך את הכוח של זכרונות. כדי לבחון את האפשרות של metamemory בבעלי חיים שאינם בני אדם, משימות התנהגותיות רבות נוצרו, שרבים מהם לנצל את אפשרות לדחות בדיקות זיכרון. כדי להעריך metamemory בחולדות, אנחנו מנוצל הפרדיגמה אפשרות זו ירידה-מבחן באמצעות התאמת הקודם חזותי מושהית-התאמה-כדי-בחינות לדוגמה (DMTS)1,2 שפותחו עבור מינים כדי מבחן המבוסס על ריח מתאים מכרסמים. ראשית, חולדות ניתנת מדגם לזכור מאת לחפור בכוס של חול ריחני. לאחר השהיה, העכברוש מוצג עם ארבע כוסות במובהק ריחניים, שאחת מהן מכילה את הריח זהה חוו במהלך המדגם; אם הכוס התואמת נבחרה, העכברוש מקבל פרס מועדף, גדול יותר. הבחירה של כל אחד אחר שלושה שאינו תואם מלא חול מבושם כוסות תוצאות אין תגמול. מרווחי זמן השמירה הם טיטרציה בנפרד כך נושאים לבצע בין 40 ו-70% לתקן, ולכן הבטחת חולדות לפעמים זוכר ושוכחים לפעמים המדגם. כאן, הגדרה אופרציונלית של metamemory הוא היכולת להבחין בין נוכחות היעדרות של זיכרון דרך להגיב התנהגותית. למטרה זאת, על שני שלישים של ניסויים, אפשרות ירידה מוצג בנוסף לבחירה ארבעה גדלים שונים (בחירה משפטי). אם אפשרות ירידה-מבחן ה-גביע לא מבושם בצבע חול, הוא נבחר, הנושא מקבל פרס קטן פחות מועדפת, מונע בדיקת הזיכרון. על שאר השלישי של הניסויים, האפשרות מבחן הירידה אינה זמינה (ניסויים כפויה), גורם נושאים לנחש את גביע הנכונה כאשר המדגם נשכח. על הבחירה בדיקות, נושאים יודע מתי הם זוכרים צריך לבחור באפשרות ירידה בעת זיכרון חלש יותר מאשר לקחת את המבחן ובחר בצורה שגויה. לכן, באופן משמעותי ביצועים גבוהים יותר במבחני שבחרת לעומת בדיקות זיכרון בכפייה הוא מרמז על השימוש מסתגלת הירידה מבחן תגובה ותגובה metacognitive.

Introduction

Metamemory הוא היכולת להעריך את הכוח של זכרונות2,3,4. בעוד בני אדם הדגימו באופן עקבי את יכולת קוגניטיבית זו, אין ויכוח על קיומו של metamemory בעלי חיים שאינם בני אדם סילקן מכשיר למשל5,6ראשים. אחת השיטות הנפוצות לבדיקת האפשרות של metamemory הוא להעניק חיות במוסר מבחן ירידה האפשרות, אשר, אם נבחר תוצאות ב פרס מובטח, אך קטן יותר מאשר הפרס על תשובה נכונה במבחן. הנבדקים יכולים לפקח על מדינות הזיכרון שלהם, אם הם צריכים לדחות בדיקות כאשר הזיכרונות שלהם חלשים (הדעת ראו:7,-8,-9,-10).

במהלך העשורים האחרונים, נהלים שפותחו עבור יונקים במוסר ואנושי11 ויונים12 כבר הסתגלו מספר דרכים בדיקות נוספות לנוכחות של metamemory הקופים1,2,13 . אולי המחקר החלוצי ביותר של metamemory בקופים היה של המפטון1 מושהית מבחן התאמה-כדי-sample (DMTS). לאחר אימון בפעילות MTS, עיכובים בין מדגם לבין הבדיקה היו טיטרציה כך רמת הקושי היה ביניים כזה כי קופים היה סיכוי לזכור ולשכוח את הדגימה. בעקבות העיכוב, קופים הוצגו עם אפשרות לדחות את הבדיקה. תוצאות המחקר הראו כי הנבדקים ביצעו ניסויים במדויק על יותר באופן משמעותי שבו הם בחרו לעשות את המבחן יותר על ניסויים בכפייה, רומז כי קופים פיקוח כוחם זיכרון של מדגם1.

רוב פרדיגמות metamemory נבדקו עד כה נעזרו חזותי או גירויים שמיעתיים, אשר אינה מפתיעה בהתחשב בכך ביותר נרחב נבחנה מינים היו פרימטים במוסר חזותי ברמה גבוהה סילקן מכשיר למשל11,14ראשים. המחקר מוגבל הקודם שקיים על מטא-קוגניציה אצל חולדות, המודאליות חושית המשמש גם היה חזותי או שמיעתי15,16,17,18. לאור העדויות חזקים האחרונות על metacognitive להגיב כאשר משימה מבוססת-ריח היה בשימוש19, זה אפשרי כי התוצאות דו-משמעית הקודם בחולדות היתה בגלל חוסר של פרדיגמות מתוקננת בשימוש. תיכננו הפרדיגמה19 אשר מהוונות על החוש הראשי של חולדה, חוש הריח, באמצעות התאמת הפרדיגמה DMTS דומה לזה שהיה בשימוש בקופים שתוארו לעיל1. הפעילות המתוארת כאן כרוכה חופר בכוסות מלא חול כדי לקבל גמול מזון, ניצול של התנהגות לחפור הטבעי של מכרסם.

Metamemory יכול להידרש בחולדות באמצעות הפעילות DMTS המבוסס על ריח המוצג כאן. ראשית, היררכיה של מזון תגמולים נוסדה אז נושאים להדגים העדפה ברורה לפרס יותר מוערכת. חולדות מאומנים אז לחפור בכוס של חול ריחני כדי לקבל פרס. לאחר המצגת על כוס מדגם ריחניים, נושאים עליך לבחור אחד של ארבע כוסות במובהק ריחניים. פרס קבור בתחתית בגביע עם ניחוח אותו כמו הדגימה. לאחר חולדות שגורה על הבדיקות MTS בסיסי, שמירה במרווחים (RIs) הם טיטרציה העכברוש כל כך הביצועים נופל בין 40%-70% אחוזי הצלחה. ב- 2/3 של הניסויים, חולדות ניתנת הבחירה לדחות את מבחן זיכרון לפרס פחות מועדף. יכולת metacognitive של החולדות מוערך על-ידי השוואת ביצועים על ניסויים בו האפשרות ירידה-test מוצג (הבחירה ניסויים) ניסויים בו חולדות נאלצים לעשות את המבחן (הכריחו ניסויים).

ואילו רק רב-אוונס חולדות נבדקו פרדיגמה זו, הפעילות יכול לשמש כדי לבחון זנים אחרים של מעבדה חולדות ועכברים ללמוד עוד יותר metamemory במין מכרסמים. זה יהיה גם מועיל לבדוק בגילאי מכרסמים או העכברים הטרנסגניים עם מחלת אלצהיימר פתולוגיות כדי להבין טוב יותר כיצד הפרעות זיכרון משפיעים על תהליכים metacognitive.

Protocol

כל השיטות המתוארות כאן אושרו על ידי טיפול בעלי חיים מוסדיים ועל שימוש הוועדה (IACUC) במכללת פרובידנס.

1. יצירת מנגנון בדיקה

  1. השתמש תא אינטראקציה חברתית (76.2 x 114.3 ס"מ.), אשר מחולק ל-3 חדרים נפרדים.
    1. לחלק את החדר מרכז קאמבר מדגם ועיכוב באמצעות הוספה של קרטון זה ניתן להעלות על ידי הזזה באמצעות רצועות מתכת המחוברים הקירות הצדדיים.
  2. השתמש בנייר קשר אטום כדי לכסות את הקירות ברורה כדי למנוע גישה ויזואלית חדרים אחרים.
  3. בצד אחד של החדר-על--הזכות (בדיקת חדר; ראו איור 1), לכסות את הרצפה עם גרגרי חול ונייר קשר אדום. זה ישמש צוינו בעלון רמז שמסווגת באפשרות ' דחה '.
  4. בצד הנגדי של מחדר הבדיקות, לכסות את הרצפה עם פסים מורמת באמצעות רצועות של המסיכה קלטת לשרת בתור קשר עין ומגע רמז שמסווגת עבור הבדיקה הבחירה. מכסים הפסים בנייר קשר שחור. השאירו את השלישי האמצעי הנותרים של התא מזויפת.

2. פיתוח העדיפו מזון לתגמל הירארכיה/העדפה בדיקות

  1. בחר מזון אפשרי תגמולים לבדיקה. להבטיח תגמול אחת. פרס גדול יותר, ולכן "מועדפת" על פני האחר.
    1. כדי להשתמש פיסת כל הדגנים תגמול גדול יותר, "עדיף" חתיכה ¼ של דגנים כפרס קטן יותר, "עדיף פחות".
      הערה: דגנים יכולים לכלול דגני בוקר ממותקים או מיובש מרשמלו. אפשרי גם להשתמש שני פרסים שונים (למשל דגנים לעומת תקן מכרסמים גלולה (TestDiet, 45 מ ג)), אבל זה היה קשה לקבוע העדפה אמין הדירוג בתוך ועל -פני יחידים כאשר איכות ולא כמות היה מקור וריאציה על פני תגמולים.
  2. להכניס חולדות (אוונס ארוך זכרים בוגרים) בדיקות כהה חדר 30 דקות לפני הבדיקה מתחילה. השתמש תאורה אדום כדי להאיר חדר הבדיקה, אם חולדות הן בשלב כהה של המחזור של היום שלהם. אם לא, הבדיקה בתנאי תאורה רגילים כפי שמוצג בסרטון.
  3. מקום השני תגמולים, היצירה כל הדגנים, היצירה ¼ של דגני בוקר, בפינות הנגדי של החדר הנכון של התא (ראה איור 1).
  4. מקם את החולדה בצד השני של החדר, מופנה התגמולים, ולאפשר את החולדה לאכול אחד את התגמולים.
    הערה: לעבור בדיקות העדפה ולהבטיח כי היצירה גדול יותר של דגנים הוא הפרס מועדף, הנושא חייב לאכול הפרס גדול על 4 מתוך 5 ניסויים (5 ניסויים בכל הפעלה) עבור 2 פגישות רצופות. להפעיל שני מפגשים לכל יום.
    1. אם, לאחר 10 מפגשים, החולדה לא הראו העדפה היצירה גדול יותר של דגנים, להציג את פרס שונים.
  5. במהלך הבדיקה, כדי להבטיח כי ההעדפות של חולדות נשארים עקביים, לבצע בדיקות העדפה פעם בשבוע.
    1. העדפה לרוץ בודק באופן זהה כהעדפת בדיקות, עם הכתבה על כל ו- 1/4 של דגנים על פינות נגדיות של התא.
      הערה: 2 ניסויים מהווים המחאה העדפה.
    2. אם חולדות לבחור את הפרס פחות מועדף על שני מבחנים, מבחן תלשין על מבחן מלא העדפה של 5 ניסויים.
      1. אם עכבר עובר, זה עשוי המשך בדיקה.
      2. אם החולדה נכשל, חדל בדיקות ולהציג סוגים שונים או כמות של פרס.

3. כללי שיטות

  1. השתמש ניסויים עקבי לאורך כל בדיקות אז עכברים הם לחלוטין בלתי הנסיין ריחות, טיפול.
    הערה: ההנחה היא כי לפני בדיקות העכברושים טופל במשך לפחות שבוע אחד על ידי בני אדם, כך הם בלתי כדי הנקלט, שישאו את ניסויים.
  2. להכניס חולדות בכלובים קופסת הנעליים שלהם (הבית-כלוב) מחדר הבדיקות 30 דקות לפני בדיקות מתחיל להסתגלות אותם אל חדר חדש.
  3. אם הבדיקה נעשית בשלב כהה של המחזור של החולדות, לשמור על סביבת הבדיקות כהה, למעט אורות אדומים כדי להאיר את המנגנון.
  4. ודא כי הכוסות הבחירה ריחניים מסודרים בסדר הנכון כפי שנקבע על-ידי קובץ script אקראיות הכולל לניסיוני. פיתיון בגביע נכונה עם כל פיסת דגנים.
  5. אפשר רק את החולדה לחפור בכוס אחת, מיד להסיר את החולדה מפני המנגנון לאחר כוס נבחר כמצוין על-ידי חופר. הצב העכברוש בכלוב-הבית שבו העכברוש יכולים לסיים לצרוך את הפרס.
  6. בין-trial-המרווח (האם) הוא קבוע כדי 4 דק להתחיל תזמון בשעון עצר פעם חולדה בכלוב-הבית.
    1. במהלך האם, נקי המנגנון על ידי שואב אבק כל שפך חול. ותנגב את הרצפה עם אלכוהול איזופרופיל 70%. לבטל את הפרס, אם זה לא נאכל במהלך המשפט הקודם. כמו כן, פעם בשבוע, לנקות קרמיקה כוסות על ידי השמטת החול. ותנגב כוסות אלכוהול איזופרופילי.
    2. להכין את הכוסות חול למשפט הבא על-ידי סידור מחדש של הסדר המבוסס על קובץ ה-script אקראיות, ואת מתגרה בגביע הנכון.

4. הכשרה כדי להתחיל לאכול חול כוסות, Habituation אל מכשיר בדיקה

  1. יוצקים כ- ½ כוס של המחזה חול לכוסות קרמיקה (6.99 ס"מ. קוטר ו גבוה 8.81 ס"מ).
  2. המקום בגביע מלא חול עם פרסים מזון בכלוב בבית של חולדה כל לילה.
    הערה: חולדות נדרשים בהצלחה לחפור בכוס ולאכול את הפרס ללון שני לילות רצופים.
  3. Habituate חולדה בדיקות מכשירים על-ידי הצבת הנושא במנגנון במשך 5 דקות.
    1. מורחים תגמולים מזון לאורך כל המנגנון כדי לעודד חקר מכשיר נסיעה דרך דלתות שנפתחו. ודא כי חולדות לא להשתין, צרכיהם או להקפיא בתוך החדר במשך יומיים ברצף.
  4. להעביר ריח כוס מלא חול עם מזון גמול מנגנון בדיקה. ודא כי חולדות בהצלחה לחפור בחול, לאחזר את הפרס לפחות יומיים ברציפות ללא התנהגות קופא, עשיית צרכים או הטלת שתן. במידת הצורך, הסר את הכוסות קרמיקה ולמקם דגני בוקר בבית הבליעה.

5. התאמה-כדי-Sample (MTS) הדרכה

  1. ליצור 4 ערמות חול מבושם שונים על ידי ערבוב כ 3 כוסות של חול לשחק עם ¼ כפית של תבלין ריחניים (קינמון, קפה, פפריקה, טימין). כדי לשלוט למקלות ריח, קרמבל חתיכה אחת של גמול בכוסות בחירה שגויה.
    1. רמיקס חול מבושם פעם השבועיות ולאורך בחנות מיכלי זכוכית כך עוצמת הריח היא עקבית על-פני בדיקות ימים.
  2. שופכים ½ כוס של כל חול מבושם לתוך 4 כוסות ולסדר את הכוסות בחצי מעגל על הנייר קשר שחור (MTS פעילות באזור; איור 1 א'). להבטיח כי כל הכוסות במרחר שווה דלת הכניסה.
    1. לארגן את הכוסות על-ידי הצבתם במיקום המוקצים בהתבסס על הפלט מתוך התוכנה תכנות "R" באמצעות הדגימה ללא החלפת פונקציה.
  3. מחוץ לתצוגה של הנושא, לקבור את פיסת תגמול מלא בגביע ריחניים הנכון. לקבור את פיסת ½ גמול בכוס מדגם בניחוח באופן זהה. לקבור את כל התגמולים לפחות ½ דרך למטה הגובה של החול.
    1. באופן אקראי מדומה לבחור את גביע כראוי ריחניים, אילוץ היחיד הוא ללא ריח אחד הוא לריח מדגם יותר מ 2 פעמים ברציפות.
  4. למקם את הנושא בבית הבליעה מדגם ולהוריד את גביע מדגם באמצעות מרית כפופות (ידית-מגש בזווית של 90 מעלות). לאפשר הנושא לחפור בגביע מדגם ולאחזר את הפרס דגנים ½. הסר את הגביע ברגע הנושא מתחיל לאכול את הפרס.
  5. ברגע הנושא סיים לאכול את הפרס, הרם על המפריד חדר קרטון, פתח את הדלת לחדר בדיקות כמו הנושא נכנס לחדר ההשהיה.
  6. לאפשר את הנושא "לבחור" אחת מכוסות על-ידי חופר. ברגע הנושא בוחר בחירה ומאחזר גמול אם קיים, הסר את הנושא הקאמרית והמקום בכלוב העברה. חולדות עשויים לרחרח כל גביע, אך הם מותרות רק ברירה אחת כמצוין על-ידי חופר.
    1. במהלך תחתום 4-מין, לנקות את החדר עם אלכוהול איזופרופיל 70%. ואקום כל החול עשוי טימאת לחדש כוסות חול במידת הצורך.
    2. להשיג כוס הדוגמה הבאה, פיתיון מדגם והן גביע הבדיקה. אם הנושא בוחר בגביע שגוי במשפט הקודם, להסיר ולמחוק את הפרס השוקולדים.
  7. ודא כי הנבדקים מקבלים מושב MTS 6-משפט אחד ליום. על מנת לעבור הכשרה MTS, נושאים לבחור בגביע הנכון 3 של הניסויים שישה בשני מפגשים רצופים.
    הערה: הדבר מבטיח ביצועים מעל סיכוי אבל מתחת לתקרה במבחן 4-בחירה.

6. עיכוב טיטור במשחק מושהית מדגם (DMTS)

  1. המשך הדרכה בנושאים MTS כמו קודם (החל העיכוב של 0 s).
    הערה: ביצועים חייבת להישאר בין 40 ל 70% נכון, כדי להבטיח ביצועים מעל הזדמנות (25%), אבל מתחת לתקרה. ביצועים בטווח זה מאפשר נושאים לחוות מופעי כאשר הם זוכרים אותו ומתי מופעי כאשר הם שוכחים את הדגימה. זה יוצר הזדמנות עבור השימוש התגובה ירידה-test להיות יתרון לנושא כאשר הציג ניסויים שבחרת.
  2. אם הביצועים עולה על 70% נכונות עבור 2 רצופים – 6-משפט, להגדיל את העיכוב בין 0 ל- 30 s.
    1. בניסויים שבהם העיכוב אינו 0 s, שימוש סטופר כדי לעיכוב כל הזמן. אחרי הנושא צרך את הדגימה, להעלות את הקיר המפריד קרטון ולאפשר הנושא להיכנס אל החדר עיכוב. לסגור את המפריד קרטון ולהתחיל עיתוי העיכוב בהעצר.
    2. לאחר 30 s עבר, פתח את הדלת לחדר בדיקות, לסגור את הדלת ברגע הנושא נכנס לחדר הבדיקה.
    3. לשאת על שאר המשפט כמו בעבר.
  3. אם הביצועים ממשיכה להיות מעל 70% נכונות עבור 2 רצופים – 6-משפט, להגדיל כל עיכוב עוקבות מאת פי 1.5 העיכוב הקודם.
  4. אם הביצועים יורד מתחת 40% עבור 2 פגישות רצופות, העיכוב מוחזרת הקודם אחד בשימוש.
  5. אם הביצועים נותר בין 40% ל 70% עבור 2 פגישות רצופות, הגדר העיכוב נושא ספציפי קריטריון עיכוב.

7. ירידה הדרכה לשימוש

  1. לאחר כל מפגש של אימון DMTS, מניחים עוד כוס שונה עם מרקם, בצבע חול, מול כוסות חול ריחני. לפתות את הספל עם הפרס המועדפת על-ידי פחות, ¼ פיסת הדגנים, אשר יהיה בגביע ירידה. הסר את הכוסות חול מבושם מן החדר.
  2. לבצע את הניסוי במהלך האימונים DMTS, המאפשר את הנושא לדגום כוס אקראי ריחניים ולחכות בבית הבליעה עיכוב על העיכוב נושא ספציפי.
  3. לאפשר הנושא לחפור בכוס חול לא מבושם ולאחזר את הפרס. ואז להסיר את הנושא מן החדר. זה ייחשב משפט "דחה בכפייה".
  4. התנהגות בשני ניסויים ירידה בכוח לאחר כל מפגש של אימון DMTS.

8. בדיקות: בכוח נגד ניסויים ברירה

  1. הנבדקים על DMTS באמצעות עיכוב קריטריון. לבדוק את כל נושא על מושב 12-משפט אחד ליום.
    1. בחר באופן אקראי 8 של הניסויים ייערכו משפטים "הבחירה" ולמקם את גביע ירידה מול כוסות ריחניים. להשתמש בקובץ script אקראיות כדי לקבוע את הסדר של המשפט-סוג עם האילוץ המתרחשות ניסויים ברירה או כפוי לא יותר מ 3 ברצף.
      הערה: הניסויים 4 הנותרים "ייאלצו," עם הגביע ירידה הוסר מן החדר.
    2. בהתאם עיכוב קריטריון של הנושא, ייתכן שתהיה אפשרות לבחון נושאים 2 או 3 במהלך תחתום אחד קצוץ. במהלך תחתום של הנושא 1, להפעיל את המשפט של הנושא השני. הקפד לנקות את החדר עם אלכוהול איזופרופיל לאחר בכל ניסוי.
    3. הנבדקים על עשרה מפגשים.
  2. במהלך כל המשפט, ברגע העכברוש נכנס לחדר ההשהיה להבטיח שהוא או לפנות שמאלה כדי לדחות את הבדיקה או ימינה לקחת את המבחן (ראה איור 1A; צילום מלמעלה למטה). להקליט אם החולדה נוסע מצד אחד של החדר השני (למשל "מחליט לעשות את המבחן", ואחר כך פחם שחור לצד ירידה-test של החדר).
    הערה: העכבר, לכן, בוחר בחירה metamemory פוטנציאליים כפי שהוא בוחר לקחת או לדחות את המבחן תחילה נפגשתם את ריחות לבחירה ארבעה (ראה תוצאות נייר19 לדיון מעמיק של בו-זמניות לעומת בדיקות metamemory פוטנציאליים).
  3. לחשב את הדיוק על ניסויים בכפייה ברציפות לאחר שני טיפולים של בדיקות צג ירידה-מבחן השימוש.
    1. אם דיוק עולה מעל 70% נכונה במהלך שני מפגשים, חדל בדיקות ולחזור לעכב טיטור עם עיכוב ארוך יותר.
    2. אם הירידה-test להשתמש בגישות 0% או 100% באופן קבוע (מעל 2 פגישות), להשהות בדיקות ולשקול להגדיל או להקטין את הערך של התגובה ירידה-test הבטחת שיעור הירידה להיות בין 10% ל- 40%.
    3. אם הדיוק יורד מתחת 40% הנכון עבור 2 פגישות, חדל בדיקות ולחזור לעכב טיטור עם עיכוב קצר יותר.
    4. לחזור בדיקות לאחר דיוק על ניסויים בכפייה נשאר בין 40% ל 70% נכונות עבור שני מפגשים רצופים.
    5. במהלך הבדיקה, כדי להבטיח כי ההעדפות של חולדות נשארים זהים, לבצע העדפה בודק (2 מבחנים הפעלת) פעם בשבוע. בדיקות העדפה כמתואר לעיל.

9. המוצע הכללה בדיקות

  1. הכללה בדיקות, כגון אלה שתוארו נייר תוצאות19 יכול לשמש כדי לקבוע אם metacognitive להגיב העברות בין מצבים אילו אין שיוך יחיד עם גירויים חיצוניים, סביר לשלוט להגיב.
    1. מבחן חולדות על בדיקה לא-sample ניסויים, בה אין שלב מדגם מוצג אך השלב RI ובדיקה של ניסויים הוא זהה ניסויים רגילים. התמזגות באופן אקראי 4 ניסויים בדיקה עם 8 ניסויים מדגם רגיל מעגנת הפעלה ניסיונית 12. הנבדקים על 10 מפגשים. להשוות את הירידה במחירים-אין ניסויים הדגימה הירידה על ניסויים רגילים.
    2. מבחן חולדות על כפול מדגם ניסויים, שבו מוצגים נושאים עם ניחוח הדגימה המקורית פעמיים כדי להגביר עוצמת הזיכרון. באופן אקראי התמזגות בדיקה ניסויים עם ניסויים מדגם רגיל כפי שהוסבר לעיל. להשוות בין ירידה במחירים כפול מדגם שהתמונות הירידה על ניסויים רגילים.
    3. מבחן חולדות עם שלושה RIs שונים: העיכוב קריטריון, עיכוב אחד אשר הוא קצר יותר (למשל 0 s) מאשר העיכוב קריטריון, אחד שהוא יותר (למשל 4 דקות). כל עיכוב בתוך נושאים הנוכחי הפעלה עם הבחירה ארבעה מבחנים ושניים כפה ניסויים, כך הפעלות המורכב מעובדים 18 ניסויים. באופן אקראי התמזגות כל המבחנים ובדוק חולדות על עשרה מפגשים. להשוות את שיעורי הירידה של ניסויים על עיכובים שלוש, שבו כוח הזיכרון צריך להיות ירד והגדילה, בהתאמה.

10. ניתוח נתונים

  1. לאחר השלמת הבדיקות, לחשב ממוצע שיעור הנכונות עבור ניסויים בכפייה, שבחרת עבור כל נושא.
    1. כדי למצוא את היחס הנכון ניסויים בכפייה, לחלק מספר הנסיונות בכפייה הנכונה על ידי המספר הכולל של ניסויים בכפייה.
    2. כדי למצוא את היחס הנכון ניסויים שבחרת, ראשית להחסיר הניסויים ירדה מהמספר הכולל של בחירה משפטי. חילוק מספר הנסיונות הבחירה הנכונה על ידי המספר הכולל של בחירה משפטי מינוס ניסויים שנדחה כל העכברוש.
    3. לנהל את מבחן t על קבוצת נתונים כדי להשוות את היחס הנכון ניסויים כפויה על היחס הנכון ניסויים שבחרת (ראה איור 2).
    4. אם הכללה יבוצעו בדיקות, לבצע t-בדיקות על ירידה המחירים על ניסויים נורמלי לעומת בדיקה ניסויים כפי שמתואר ב 9. לניסויים עיכוב מעורבת, כפי שמתואר 9.1.3, להשוות בדיקות בכפייה שבחרת באמצעים חוזרות ANOVA עם עיכוב וסוג המשפט כגורם בתוך הנושא. גם, התנהלות של אנובה בכיוון אחד ירידה בשימוש על פני עיכובים כדי לקבוע אם הדיוק מגוונות עם RI.

Representative Results

על מנת ללמוד להגיב metacognitive של הנושא, היחס הנכון ניסויים בכפייה (ביצועי זיכרון בסיסית) מושווה היחס הנכון ניסויים שבחרת, או מבחנים בהם יש אפשרות ירידה הנוכחי. תוצאות חיוביות מסומנים באמצעות דיוק גבוה משמעותית על ניסויים שבחרת לעומת ניסויים בכפייה (איור 2 א). תוצאות אלו מצביעים על כך חולדות עשוי להיות ניטור מדינות הזיכרון שלהם פוחתת הפעילות כאשר הזיכרונות שלהם הם חלשים, מובילה לעלייה ברמת הדיוק כשיש אפשרות ירידה על ניסויים שבחרת.

אם הביצועים אינה משמעותית יותר מדויק על ניסויים שבחרת לעומת ניסויים בכפייה, התוצאות הן null. חוסר ראיות metamemory בחולדות (איור 2B) היפותטי שציין כשל להשתמש באפשרות ירידה במבחן כאשר היה אדפטיבית כך: על ניסויים שבהם נשכחה המדגם.

אם הכללה יבוצעו בדיקות, ביצועים metacognitive תסומן אם נושאים לדחות מבחנים לא-דגימה באופן משמעותי יותר נורמלי לדוגמה ניסויים והירידה זוגי לטעום ניסויים באופן משמעותי יותר מאשר מבחנים לדוגמה נורמלי. ירידה בשימוש צריך להראות הופכי בין עם זיכרון דיוק כמצוין על דיוק על ניסויים בכפייה. אם דיוק על בדיקות כפויה אינה משתנה לפי תנאי הניסיון, לשנות פרמטרים (למשל להגדיל רי) כפי שלא ניתן לקבוע אם הנבדקים הם או לא מתנהגים metacognitively. מעורב עיכובים בדיקות, דיוק על בדיקות שבחרת צריך להיות גבוה באופן משמעותי מאשר הדיוק על בדיקות בכפייה וזה נושאים צריך להיות סביר יותר לדחות מבחנים עם RIs עוד בדיקות לפחות נוטים לדחות עם RIs קצר יותר. ראה תוצאות נייר לקבלת פרטים נוספים על בדיקות הכללה, פרשנויות בהתאמה19.

Figure 1
איור 1 . תצלום של מכשיר ניסיוני ותהליך. A) תמונה של מכשיר מקורי19 בעלי הרשאה. B) תהליך ניסיוני. בשלב הראשון של habituation, מלמד חולדות לחפור בכוסות מלא חול, מתקיים במשך שני לילות. בשלב הבא, החולדות הם בלתי למכשירים ניסיוני, מאומנים להתחפר כוסות מלאות חול שם. ואז נותנים לנסיינים הבחירה של שני פרסים, ייצג ומשולש ירוק, הסהר האדום (כל חתיכה של דגני בוקר לעומת רבע חתיכה של דגני בוקר). לאחר חולדות מראים העדפה משמעותית עבור פרס אחד, במעבר הכשרה MTS, שבו גביעים מלאים חול ריחני, המיוצג על-ידי תמונות של קינמון, פפריקה, טימין, וקפה. אם שיעור ההצלחה הוא מתחת ל 50% עבור שתי הפעלות, הנושא ממשיך הכשרה. אם שיעור ההצלחה של החולדות ב-50% ומעלה, את התקדמות הנושא לעכב טיטור. במהלך העיכוב טיטור, חולדות להמשיך עם הכשרה MTS, אך עיכוב בין מדגם לבין מבחן הוא הציג (החל מ 0 s). אם הדיוק בזיכרון של חולדות מעל 70%, לאחר מכן המהלכים הנכונים הוא גדל. אם הדיוק יורד מתחת 40%, המהלכים הנכונים הוא ירד, וממשיך MTS הכשרה. לולאה זו נמשכת עד לדיוק של חולדות נופל בין 40% ל 70% עבור שני מפגשים רצופים. בשלב זה, חולדות התקדמות במבחן ניסיוני אשר מורכב באופן אקראי intermixed כפויה, ברירה ניסויים. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.

Figure 2
איור 2 . תוצאות חיוביות המציין להגיב metacognitive ותוצאות היפותטי null המציין היעדר להגיב metacognitive. A) תוצאות חיוביות מ 19 בעלי הרשאה. ממוצע שיעור הנכונות של ניסויים בכפייה , נבחר נגזר מן הביצועים של חולדות 9 על 120 ניסויים. * = p <.05-דו-זנבית למבחן t. שיעור גבוה משמעותית של ניסויים ענה נכונה על ניסויים שבחרת לעומת ניסויים בכפייה מציין את השימוש ההולם התגובה ירידה-test. B) פרופורציה שוות ערך ניסויים ענה כראוי בכפייה, נבחר ניסויים. מצביע על העדר ירידה בדיקות על בסיס כוח הזיכרון. צ'אנס, 0.25, מסומן על ידי הקו המקווקו. קווי שגיאה מייצגים שגיאת תקן של האמצעים. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.

Discussion

המובאת כאן היא שיטה להערכת להגיב metacognitive אצל חולדות באמצעות פעילות DMTS המבוסס על ריח. בזכות חוש הריח כמו החוש הראשי של מכרסמים, השימוש של ריח עדיפה על רמזים חזותיים חולדות, עכברים 20,21. השימוש לחפור בחול הוא טבעי הרעיה התנהגות של חולדות, הופך את. המשימה אקולוגי רלוונטיות עבור מינים מכרסמים.

צעד מכריע בפרוטוקול זה להבטיח כי יש היררכיה של מזון תגמולים, שאחת מהן היא המועדפת בבירור בצד השני. במהלך השלבים המוקדמים של המחקר, חולדות נדרשו לבחור בין המשוער פרס מועדף, חתיכה של דגני בוקר ממותקים, גלולה קטנה מזון רגיל. עם זאת, העדפה בדיקות הניב התנהגות ברירה הבחנה, גורם השימוש כמות כמקור של גמול וריאציה. חולדות בחרה בין חתיכת כל הדגנים חתיכה ¼ של דגנים, אמינה העדיף את כמות גדולה יותר. ללא העדפה, אם איכות מזון או הכמות, אין שום תמריץ כדי מבחן חוזר בירידה, אז שלב זה הוא קריטי.

היבט חשוב נוסף של הפרוטוקול זה הקמת נאות RIs וגם אני כך דיוק MTS נשאר בטווח של 40-70 אחוז נכון. אם עיכובים קצרות מדי, הוא הפרעה מינימלית-בגלל זה ארוך, חולדות ניסיון מעולם לא "לשכוח" את הדגימה. לעומת זאת, אם RIs ארוכות מדי. זה קצרות מדי, המבחן הופך קשה מדי, חולדות אף פעם לא זוכר את הדגימה. התגובות הנ ל יכול להתגלות על ידי דיוק על ניסויים בכפייה אלא על ידי תעריפים דחה את זה גבוה מדי או נמוך מדי. נושאים צריכה לסרב כ- 10-50% של בחירה משפטי: אם נושא מסרב בכל משפט או לעולם לא ירידות, הנתונים לא יכול להתפרש גם חיובי או שלילי לנוכחות של metamemory, הערך היחסי של התגובה במבחן ירידה וצריך מחדש . לאורך כל הניסוי, הביצועים הממוצע על ניסויים בכפייה מחושבת באופן עקבי בסוף שני ימים של בדיקות. התקדמות של חולדות באמצעות ניסויים נוספים של DMTS, הביצועים שלהם עשוי לשפר את, אשר היה ליזום טיטור עיכוב ההחזרה (ראה איור 1B) כך עיכובים יכול להיות בהתאם מוגברת כך דיוק נשאר מתחת 70% לתקן. אם זיכרון עבור המדגם בעקביות מעל 70% לשקול הפחתת את זה. אם זיכרון עבור המדגם באופן עקבי מתחת 40% לשקול להגדיל את האם ו/או להגדיל את גודל המדגם ריח 4-10-20 ריחות להפחתת הפרעות זיכרון.

בהתאם המתח של חולדות בשימוש, דיור סביבה וחיות בהירה-כהה מחזור שוכנות, יכול להיות זיכרון חלש או חזק יותר. לעומת זנים עכברוש מעבדה אחרים, כגון Wistar או Dawleys ספראג, אוונס זמן ידועים לרכוש פעילויות קוגניטיביות עם ניסויים יחסית פחות22,23. ייתכן, לכן, שיעברו עוד שלבי habituation ולאחר תרגול נוסף עבור מכרסמים אחרים ללמוד את המשימה. חולדות במחקר הנוכחי שוכנו בסביבות מועשר עם גישה לממש אז זה אפשרי שהזיכרונות שלהם היו חזקה יחסית24,25,26. חולדות המשמש כאן שוכנו גם על ההפוכות מחזור בהירה-כהה עשוי לשפר את ביצועי קוגניטיבית מאז שהם נבדקו במהלך המחזור שלהם כהה.

מסתגלת השימוש התגובה ירידה-test, המצוין על-ידי ביצועים גבוהים באופן משמעותי על הבחירה לעומת בדיקות בכפייה מרמז metacognitive להגיב. עם זאת, להגיב metacognitive יכול לנבוע הסתמכות על רמזים זיכרון פנימי או חיצוני רמזים8. כדי לקבוע אם למעשה השתמש מסתגלת של התגובה ירידה-test היא התוצאה של זיכרון פנימי רמזים, ניסויים צריכות לכוון לחסל כל סימנים חיצוניים רבים ככל האפשר8,14. סימנים חיצוניים נחשבים כל לגירויים ספציפיים הבדיקה זמין לציבור או רמזים אשר נושאים יכול להשתמש כדי להנחות ירידה-מבחן השימוש8. סימנים חיצוניים פוטנציאליות במשימה זו כוללים בולטות היחסי של ריחות בודדים, משך דגימת, תגובה מוחבאת ומשך של RIs. בדיקות הכללה כפי שמתואר כאן, בפירוט רב יותר נייר תוצאות19 הם שימושי פסק-הדין החוצה התנהגותי להגיב בהתבסס על רמזים חיצוניים כמו אגודות cue סביבתיים עקב חוסר עקביות cue בפרמטרים פעילות לאורך ניסויים.

בפרדיגמה זו, העכברוש מחויבת לקבל את ההחלטה לקחת או לדחות את הבדיקה לפני בדיקת הזיכרון מוצג (ראה 8.2), במידה רבה ומבטל את פוטנציאל התגובה תחרות לשלוט בשימוש של התגובה ירידה-test. תחרות התגובה היא נטיה לעשות את המבחן המבוססת על הראייה או ריח של האפשרות הבדיקה הנכונה בעת הבחירה metacognitive מוצג במקביל מבחן הזיכרון ראשי8. דרישת חולדות לבחור לקחת או לדחות את הבדיקה לפני המפגש עם בדיקת הזיכרון עצמו מפחית באופן משמעותי את האפשרות המשתמשות בפקדי תחרות התגובה של התגובה ירידה-test. עם זאת, שיפור אחד עיצוב זה יהיה יש חולדות לבחור או לדחות את הבדיקה על ידי ביצוע תגובה מסוימת בחדר נפרד מהזיכרון הבדיקה עצמה. זה יוביל להאצה נוספת הטבע פוטנציאליים של הפרדיגמה הזאת, דבר אשר עלול לאפשר עבור חיסול מוצלח יותר של סימנים חיצוניים8,19. שיפור נוסף כי מחקרים עתידיים, במידת האפשר, לרשום תגובה מוחבאת בנקודת כאשר העכברוש נכנס לחדר הבדיקה את הזמן שלוקח את הנושא לפנות שמאלה או ימינה (ירידה או לקחת את המבחן, בהתאמה). יכולת זו תאפשר החוקרים לקבוע אם תגובה מוחבאת שימש הנושאים את הסימן החיצוני למדו לשייך תגובות מסוים בשעות נוספות (ראה8). זה יהיה גם מאיר עיניים כדי להקליט אם וכאשר נושאים לשנות את התגובה שלהם (ראה 8.2; למשל נסיעה מצד הבחירה MTS של החדר לאזור המבחן ירידה או להיפך). כפי שפורט בעיתון תוצאות, הבחנו התנהגות זו פעם אחת בלבד, אשר מוסיפה למסקנה כי חולדות החלטה לקחת או לדחות את הבדיקה ברגע שהם נכנסו לחדר בדיקות, לפני שהם פגשו את הזיכרון הבדיקה עצמה, אשר הם עשו על ידי דגימה באופן שיטתי את כל ריח הבחירה.

מאחר חולדות שנבדקו בפרדיגמה זו מועברים metacognitive להגיב על פני בדיקות מרובות הכללה, הוא היה הסיקו כי העכברים היו מסוגלים metamemory - היה בכוחנו לפקח על הזיכרונות שלהם עבור מדגם19. חשוב עבור קבוצות מחקר אחרות לבדוק את הפרדיגמה או עיבודים דומה של זה זה מאמתים עדויות מעבדות שונות הדרוש לפני ניתן להסיק שמקדם בוודאות כי חולדות מסוגלות להגיב metacognitive וזה יהיה התנהגות נשלטת על ידי הסימן פנימי ולא חיצוני. בדיקה לנוכחות של יכולת השינון חשובה זו, אשר מדרדרת עם הגיל, עשוי להוכיח שימושי גישות translational לומד זיכרון לקוי, כמו למשל עם העכברים הטרנסגניים ומודלים של מחלת אלצהיימר. זה יהיה פורה במיוחד עבור חוקרים להעסיק את הפרדיגמה התנהגותית בשילוב עם נגעים במוח, של המוח זמני איון או ההפעלות (למשל optogenetics, chemogenetics), ועם הקלטות אלקטרופיזיולוגיות, כמו חקירות אלה עשויים להבהיר המנגנונים העצביים העומדים בבסיס תהליכי metacognitive.

Disclosures

ישנם גילויים. אין על מה לדווח.

Acknowledgments

אנו מודים רבקה בורוול לשימוש של המעבדה שלה במהלך הקלטת וידאו, רוברט ורה עזרה עם גירסה קודמת של כתב היד הזה.

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).
בדיקת Metacognitive להגיב באמצעות מבוסס על ריח מושהית מבחן התאמה-כדי-Sample בחולדות
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