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Behavior

Test per metacognitivo risponde utilizzando un odore-based ritardato Test Match a campione in ratti

doi: 10.3791/57489 Published: June 18, 2018

Summary

Questo protocollo descrive un metodo per studiare la possibilità di metamemory, o memoria consapevolezza, nei roditori. Il paradigma di in ritardo-corrispondenza--campione basato su odore è un romanzo, ecologicamente rilevanti del comportamento test utile per la determinazione del limite a cui roditori possono rispondere in modo adattivo basato sul monitoraggio cognitivamente la forza dei loro Stati di memoria.

Abstract

Metamemory coinvolge la capacità cognitiva di valutare la forza dei propri ricordi. Per esplorare la possibilità di metamemory in animali non umani, sono stati creati numerosi compiti comportamentali, molti dei quali utilizzano un'opzione di rifiutare il test di memoria. Per valutare metamemory in ratti, abbiamo utilizzato questo paradigma di opzione declino-prova adattando precedenti test visivi di in ritardo-partita--campione (DMTS)1,2 , sviluppato per specie di primati a un test basato su odore adatto per roditori. In primo luogo, i ratti sono dato un campione da ricordare scavando in una tazza di sabbia profumata. Dopo un ritardo, il ratto è presentato con quattro tazze distintamente profumati, uno dei quali contiene il profumo identico sperimentato durante il campione; Se questa Coppa corrispondente è selezionata, il ratto ottiene quindi una comodo, più grande ricompensa. Selezione di una qualsiasi delle altre tre non corrispondenti pieno di sabbia profumate coppe provoca alcuna ricompensa. Intervalli di conservazione sono titolati individualmente tale che soggetti eseguire tra 40 e 70% correggere, garantendo pertanto ratti a volte a ricordare e a volte dimentico il campione. Qui, la definizione operativa di metamemory è la capacità di distinguere tra la presenza e l'assenza di memoria attraverso meccanismi comportamentali. Verso la fine, sui due terzi delle prove, un'opzione di declino è presentata oltre che le tazze di quattro scelta (prove di scelta). Se l'opzione di declino-prova-una tazza di sabbia colorata senza profumo, è selezionata, il soggetto riceve una ricompensa di meno-preferito più piccola ed evita il test della memoria. Il restante terzo delle prove, l'opzione declino-test non è disponibile (prove forzate), causando soggetti ad indovinare la tazza corretta quando il campione è dimenticato. Il test di scelta, soggetti che sanno quando possano ricordare dovrebbero selezionare l'opzione di declino quando la memoria è debole piuttosto che fare il test e scegliere in modo non corretto. Quindi, significativamente più alta prestazione sulle prove selezionate rispetto ai test di memoria forzata è indicativa dell'uso adattivo della risposta del declino-test e blocca metacognitivo.

Introduction

Metamemory è la capacità di valutare la forza di uno memorie2,3,4. Mentre gli esseri umani hanno costantemente dimostrato questa capacità cognitiva, c'è dibattito circa l'esistenza di metamemory in animali non umani ad esempio5,6. Un metodo comune per il test per la possibilità di metamemory è quello di presentare gli animali non umani con un declino-test opzione, che, se selezionato risultati in una ricompensa garantita, ma più piccola rispetto la ricompensa per una corretta risposta al test. Soggetti in grado di monitorare gli Stati della loro memoria, se essi dovrebbero rifiutare test quando i loro ricordi sono deboli (per recensioni Vedi:7,8,9,10).

Negli ultimi decenni, le procedure sviluppate per primati umani e non umani11 e piccioni12 sono state adattate in diversi modi per testare ulteriormente per la presenza di metamemory scimmie,1,2,13 . Forse lo studio più seminale della metamemory nelle scimmie è stato ritardato1 di Hampton partita a campione test (DMTS). Dopo l'allenamento nell'attività MTS, ritardi tra il campione e la prova sono stati titolati affinché il livello di difficoltà è stato intermedio tale che scimmie ha avuto la possibilità di ricordare e dimenticare il campione. A seguito del ritardo, le scimmie sono stati presentati con l'opzione di rifiutare il test. Risultati hanno mostrato che soggetti hanno eseguito significativamente più accuratamente in prove in cui hanno scelto di fare il test di prove forzate, suggerendo che scimmie monitorata la loro forza di memoria del campione1.

Maggior parte dei paradigmi di metamemory provati finora hanno utilizzato visual o stimoli uditivi, che non è sorprendente dato che la maggior parte ampiamente testato specie sono stati altamente visiva primati non umani per esempio11,14. Della precedente ricerca limitata che esiste su metacognizione nei ratti, la modalità sensoriale utilizzato è stato anche visivo o uditivo15,16,17,18. Data la recente prova robusta per metacognitivo blocca quando un'attività basata su odore è stato usato19, è possibile che i precedenti risultati ambigui in ratti avrebbe potuto essere a causa della mancanza di paradigmi standardizzati utilizzati. Abbiamo progettato un paradigma19 che in maiuscolo il senso primario del ratto, l'olfatto, adattando il paradigma DMTS simile a quella utilizzata nelle scimmie descritti sopra1. L'attività descritta qui coinvolge scavare in tazze riempite di sabbia per ottenere una ricompensa in cibo, approfittando del comportamento naturale di scavatura del roditore.

Metamemory può essere valutata in ratti utilizzando l'attività DMTS basato su odore presentato qui. In primo luogo, è stabilita una gerarchia di ricompense in cibo così soggetti dimostrano una chiara preferenza per un premio più prezioso. I ratti sono quindi preparati a scavare in una tazza di sabbia profumata per ottenere un premio. Dopo la presentazione di una tazza profumata campione, soggetti devono scegliere uno dei quattro tazze distintamente profumate. Una ricompensa è sepolto nella parte inferiore della tazza con lo stesso profumo come il campione. Dopo i ratti sono abili con i test di base MTS, intervalli di ritenzione (RIs) sono titolati per ogni ratto prestazioni cade tra un 40% e un tasso di successo del 70%. 2/3 delle prove, i ratti sono dati la scelta di rifiutare il test della memoria per una ricompensa meno comodo. Capacità metacognitive dei ratti è valutata confrontando la prestazione sulle prove in cui l'opzione declino-test è presentato (prove di scelta) per prove in cui i ratti sono costretti a prendere il test (costretto prove).

Mentre solo lungo Evans ratti sono stati esaminati in questo paradigma, l'attività potrebbe essere utilizzato per verificare altri ceppi di laboratorio ratti e topi per studiare ulteriormente metamemory in specie di roditori. Sarà anche utile testare roditori invecchiati o topi transgenici con patologie di Alzheimer per meglio capire come disturbi della memoria influiscono sui processi metacognitivi.

Protocol

Tutti i metodi descritti qui sono stati approvati dal istituzionale Animal Care e uso Committee (IACUC) di Providence College.

1. creare un apparato di test

  1. Utilizzare una camera di interazione sociale (76.2 x 114,3 cm.), che è diviso in 3 camere separate.
    1. Dividere la stanza di centro in un campione e ritardo camber utilizzando un inserto di cartone che può essere sollevato facendo scorrere attraverso tracce di metallo attaccate alle pareti laterali.
  2. Utilizzare opaco contatto carta per coprire le pareti chiare per impedire l'accesso visivo ad altre stanze.
  3. Su un lato della camera-il-il-destra (sala prove; Vedi Figura 1), coprire il pavimento con granuli di sabbia e carta contatto rosso. Questo servirà come visiva e tattile spunto discriminante per l'opzione di declino.
  4. Sul lato opposto della sala prova, coprire il pavimento con strisce sollevate usando strisce di nastro adesivo per servire come una visiva e tattile discriminativo spunto per il test di scelta. Coprire le strisce con la carta nera di contatto. Lasciare il restante terzo centrale della camera inalterato.

2. sviluppo di cibo preferito premiare gerarchia/preferenza test

  1. Selezionare ricompense in cibo possibile per il test. Garantire una ricompensa per essere una ricompensa più grande e quindi "preferito" sopra l'altro.
    1. Usare un pezzo intero di cereali come ricompensa più grande, "preferito" e un pezzo di ¼ di cereali come ricompensa più piccolo, "meno preferito".
      Nota: Cereali possono includere cereali zuccherati o disidratato, marshmallow. È anche possibile utilizzare due diversi premi (ad es. cereali vs standard roditore pellet (TestDiet, 45 mg)), ma era difficile determinare una preferenza affidabile classifica all'interno e attraverso gli individui quando la qualità piuttosto che la quantità era il fonte di variazione tra ricompense.
  2. Portare i ratti (Evans lungo maschio adulto) in testing scuro stanza 30 min prima del test inizia. Utilizzare l'illuminazione rossa per illuminare la camera di prova, se i ratti sono nella fase scura del ciclo del loro giorno. In caso contrario, come mostrato nel video di prova in condizioni di normale illuminazione.
  3. Posizionare le due premi, il pezzo intero di cereali e il pezzo ¼ di cereali, in angoli opposti della stanza destra della camera (Vedi Figura 1).
  4. Posizionare il ratto sul lato opposto della camera, dalla parte opposta le ricompense e consentire il topo a mangiare una delle ricompense.
    Nota: Per passare il test di preferenza e per garantire che il pezzo più grande di cereali è la ricompensa preferita, il soggetto deve mangiare la ricompensa più grande sulle prove di 4 su 5 (5 prove per sessione) per 2 sessioni consecutive. Eseguire due sessioni al giorno.
    1. Se, dopo 10 sessioni, il ratto non ha mostrato una preferenza per il pezzo più grande di cereali, introdurre un premio diverso.
  5. Nel corso di test, per garantire che le preferenze dei ratti rimangano costanti, eseguire controlli di preferenza una volta a settimana.
    1. Preferenza di esecuzione controlli nello stesso modo come preferenza test, con il pezzo intero e 1/4 di cereali su angoli opposti della camera.
      Nota: 2 prove comprendono un assegno di preferenza.
    2. Se ratti selezionano la ricompensa meno comodo per entrambe le prove, test ratto su un test di preferenza completo di 5 prove.
      1. Se ratto passa, può continuare il test.
      2. In caso di ratto, cessare test e introdurre un diverso tipo o quantità di ricompensa.

3. metodi generali

  1. Utilizzare gli sperimentatori coerenti nel corso di test quindi ratti sono completamente abituate al trattamento e sperimentatore odori.
    Nota: Si presume che prima della prova i ratti sono stati gestiti per almeno 1 settimana dagli esseri umani, che sono abituati a essere prelevati e trasportati dagli sperimentatori.
  2. Portare i ratti nelle loro gabbie shoebox (casa-gabbia) in camera test 30 min prima di test inizia a loro ambientarsi nella nuova camera.
  3. Se il test è eseguito durante la fase scura del ciclo dei ratti, mantenere l'ambiente di testing scuro, con l'eccezione di rosso luci per illuminare l'apparecchio.
  4. Garantire che le tazze di scelta profumate sono disposti nell'ordine corretto come determinato mediante uno script di randomizzazione che include per controbilanciare. Esca la tazza corretta con l'intero pezzo di cereali.
  5. Consentire solo il topo a scavare in una tazza ed estrarre immediatamente il ratto dall'apparato una tazza è stata selezionata come indicato da scavare. Mettere il topo in casa-gabbia dove il ratto può finire che consumano la ricompensa.
  6. L'inter-trial-intervallo (ITI) è fissato a 4 min. iniziare il cronometraggio su un cronometro una volta ratto è nella casa-gabbia.
    1. Durante l'ITI, pulire l'apparato di aspirazione qualsiasi versato sabbia e pulire il pavimento con alcool isopropilico al 70%. Scartare la ricompensa se non è stato consumato durante il periodo di prova precedente. Inoltre, una volta a settimana, pulire tazze di ceramica scartando vecchia sabbia e asciugandosi tazze con alcool isopropilico.
    2. Preparare le coppe di sabbia per la prossima prova di riorganizzare l'ordine in base al copione di randomizzazione e la tazza corretta il tasso di adescamento.

4. formazione per scavare nella sabbia tazze e assuefazione all'apparato di test

  1. Versare circa ½ tazza di sabbia giocare in tazze di ceramica (6,99 cm. di diametro e 8,81 cm di altezza).
  2. Posto la coppa piena di sabbia con ricompense in cibo in gabbia a casa di ogni ratto durante la notte.
    Nota: Ratti sono tenuti a scavare nella tazza e mangiare la ricompensa pernottamento per due notti consecutive con successo.
  3. Habituate ratto a Testers posizionando il soggetto nell'apparecchio per 5 min.
    1. Diffondere le ricompense in cibo in tutto l'apparato per incoraggiare l'esplorazione apparato e viaggiando attraverso porte aperte. Garantire che ratti non urinare, defecare o congelare all'interno della camera per due giorni di fila.
  4. Trasferimento inodora tazza di sabbia-riempita con ricompensa in cibo all'apparato di test. Assicurarsi che i ratti con successo scavano nella sabbia e recupero la ricompensa almeno due giorni di fila con nessun comportamento di blocco, la defecazione o la minzione. Se necessario, rimuovere le tazze in ceramica e porre i cereali nella camera.

5. partita a campione (MTS) formazione

  1. Creare 4 diverse profumate mucchi di sabbia mescolando circa 3 tazze di sabbia giocare con ¼ di cucchiaino di profumate spezie (cannella, caffè, paprica e timo). Per controllare per spunti di odore, crollare un pezzo di ricompensa in tazze di scelta errata.
    1. Remix profumato sabbia una volta a settimana e conservarlo in contenitori di vetro in modo che profumo forza sia coerenza attraverso test giorni.
  2. Versare ½ tazza di ogni sabbia profumata in 4 tazze e organizzare le tazze in un semi-cerchio sulla carta contatto nera (area attività MTS; Figura 1A). Garantire che tutte le tazze sono equidistanti dalla porta di ingresso.
    1. Organizzare le tazze mettendoli nella posizione assegnata sulla base dell'output dal software di programmazione "R", utilizzando il campionamento senza funzione di sostituzione.
  3. Dalla vista del soggetto, seppellire un pezzo completo di ricompensa nella tazza profumata corretta. Seppellire ½ pezzo di ricompensa in una tazza profumata con lo stesso campione. Seppellire tutti i premi almeno un modo ½ giù l'altezza della sabbia.
    1. Scegliere in modo pseudo-casuale la Coppa correttamente profumata, l'unico vincolo è che non un profumo è il profumo di campione più di 2 volte di fila.
  4. Posizionare il soggetto nel pozzetto di misurazione e abbassare la Coppa di campione con una spatola piegata (manico-vassoio ad un angolo di 90 gradi). Permettere il soggetto di scavare la Coppa di campione e recuperare la ricompensa di ½ cereali. Rimuovere la Coppa, non appena il soggetto comincia a mangiare la ricompensa.
  5. Una volta che il soggetto ha finito di mangiare la ricompensa, sollevare il divisorio del cartone e aprire la porta per la camera di prova come il soggetto entra nella stanza di ritardo.
  6. Permettere al soggetto di "selezionare" una delle tazze scavando. Appena il soggetto fa una scelta e recupera una ricompensa se presente, rimuovere il soggetto dall'aula e posto nella gabbia trasferimento. Ratti possono annusare ogni tazza, ma sono permessi soltanto una scelta come indicato da scavare.
    1. Durante l'ITI di 4 minuti, pulire la camera con alcool isopropilico al 70%. Qualsiasi sabbia che può avere versato il vuoto e riempire tazze sabbia se necessario.
    2. Ottenere la prossima Coppa del campione e l'esca il campione e la Coppa di test. Se il soggetto seleziona la Coppa non corretta nella prova precedente, rimuovere e scartare la ricompensa non vengono consumata.
  7. Garantire che soggetti ricevano una seduta MTS 6-prova al giorno. Per poter superare la formazione di MTS, soggetti devono scegliere la tazza corretta tre delle sei prove in due sessioni consecutive.
    Nota: Questo garantisce che le prestazioni sono sopra la probabilità, ma sotto il soffitto sul test 4-scelta.

6. ritardo titolazione in partita in ritardo a campione (DMTS)

  1. Continuare come prima formazione soggetti su MTS (a partire con il ritardo di 0 s).
    Nota: Prestazioni devono rimanere tra il 40 e il 70% corretto, per garantire che le prestazioni sono ben di sopra di possibilità (25%), ma sotto il soffitto. Prestazioni in questa gamma consentono di soggetti di sperimentare istanze quando essi quando ricorda lo stesso e istanze quando si dimentica il campione. Questo crea un'opportunità per l'uso della risposta declino-prova di essere vantaggioso per il soggetto quando prove selezionate vengono introdotti.
  2. Se le prestazioni superano il 70% corretto per 2 sessioni consecutive di 6-trial, aumentare il ritardo da 0 a 30 s.
    1. Negli studi in cui il ritardo non è 0 s, uso un cronometro per ogni ritardo temporale. Dopo che il soggetto ha consumato il campione, alzare il muro divisorio del cartone e permettere soggetto di entrare nella camera di ritardo. Chiudere il divisore di cartone e iniziare a cronometrare il ritardo sul cronometro.
    2. Dopo 30 s è passato, aprire la porta per la sala di collaudo e chiuse la porta, una volta che il soggetto ha entrato la camera di prova.
    3. Portare avanti il resto della prova come prima.
  3. Se la prestazione continua a rimanere sopra 70% corretto per 2 sessioni consecutive di 6-trial, aumentare ogni ritardo successivo di 1,5 volte il ritardo precedente.
  4. Se la prestazione scende sotto il 40% per 2 sessioni consecutive, il ritardo viene restituito al precedente uno usato.
  5. Se prestazioni rimangono tra 40% e 70% per 2 sessioni consecutive, è possibile impostare tale ritardo come l' oggetto specifico ritardo di criterio.

7. rifiutare la formazione per un uso

  1. Dopo ogni sessione di allenamento DMTS, posizionare un'altra tazza di sabbia martellata e colorata differente, di fronte le tazze sabbia profumate. Esca la Coppa con la ricompensa di meno-preferito, ¼ pezzo del cereale, che sarà la Coppa del declino. Togliere le tazze sabbia profumate dalla camera.
  2. Eseguire la prova come durante l'allenamento DMTS, permettendo al soggetto di assaggiare una tazza profumata in modo casuale e aspettare che la camera di ritardo per il ritardo di oggetto specifico.
  3. Permettere il soggetto di scavare nella sabbia tazza senza profumo e recuperare la ricompensa. Quindi rimuovere il soggetto dalla camera. Questa è considerata una prova "forzato declino".
  4. Effettuare due prove di flessione forzata dopo ogni sessione di allenamento DMTS.

8. test: Costretto a vs scelta prove

  1. Soggetti per i test su DMTS utilizzando il ritardo di criterio. Prova ogni soggetto su un 12-trial sessione al giorno.
    1. Selezionare casualmente 8 delle prove per essere "scelta" prove e posizionare il declino di fronte le tazze profumate. Utilizzare script di randomizzazione per determinare l'ordine di prova-tipo con il vincolo che non più di 3 prove di scelta o forzate si verificano in una successione.
      Nota: 4 prove rimanenti saranno "costretti," con la tazza di declino rimossa dalla camera.
    2. A seconda del ritardo di criterio del soggetto, è possibile testare 2 o 3 soggetti durante ITI di un ratto. Durante ITI di 1 soggetto, eseguire prova a seconda del soggetto. Assicurarsi di pulire la camera con alcool isopropilico dopo ogni prova.
    3. Soggetti per i test su dieci sessioni.
  2. Durante ogni prova, una volta che il topo entra la camera di ritardo garantire che egli sia svoltare a sinistra per rifiutare il test o girare a destra per fare il test (vedere Figura 1A; fotografia dall'alto). Registrare se ratto si sposta da un lato della stanza a altro (ad esempio "decide di fare il test" e poi in seguito traversate al lato di declino-prova della camera).
    Nota: Il ratto, pertanto, fa una scelta di potenziali metamemory come egli sceglie di prendere o rifiutare il test prima di incontrare gli odori di quattro scelta (Vedi risultati carta19 per una discussione approfondita di simultanee vs potenziali metamemory test).
  3. Calcolare la precisione sulle sperimentazioni forzati continuamente dopo due sessioni di test e monitor declino-test di utilizzo.
    1. Se precisione supera il 70% corretto nel corso di due sessioni, cessare test e tornare per ritardare la titolazione con un ritardo più lungo.
    2. Se declino-test utilizzare approcci 0% o 100% costantemente (2 sessioni), sospendere il test e considerare aumentando o diminuendo il valore della risposta declino-test garantendo i tassi di declino per essere compreso tra 10% e il 40%.
    3. Se precisione è inferiore a 40% corretto per 2 sessioni, cessare test e tornare per ritardare la titolazione con un ritardo più breve.
    4. Tornare alla prova dopo la precisione sulla sperimentazione forzate rimane tra 40% e 70% corretto per due sessioni consecutive.
    5. Durante il test, per assicurarsi che le preferenze dei ratti rimangono le stesse, eseguire preferenza controlla (2 prove una sessione) una volta a settimana. Controlli di preferenza sono descritti sopra.

9. suggerito generalizzazione test

  1. I test di generalizzazione, come quelle descritte a risultati carta19 può essere utilizzati per determinare se metacognitivo blocca i trasferimenti attraverso circostanze in cui nessun singolo associazione con stimoli esterni è probabile controllare risponde.
    1. Ratti sulle prove no-sonda, in cui nessuna fase del campione è presentato ma la fase di RI e prova delle prove è identica ai normali processi di test. In modo casuale intermix 4 prove di sonda con 8 prove di campione normale comporta una sessione 12-trial. Soggetti per i test su 10 sessioni. Confronta le tariffe di declino su nessuna prova di campione con i tassi di declino sulle prove normali.
    2. Test di ratti sulle prove di campione doppio, in cui i soggetti vengono presentati con l'originale profumo campione due volte per aumentare la forza di memoria. In modo casuale intermix sonda prove con prove di campione normale come spiegato sopra. Confronta le tariffe di declino sulle prove di campione doppio con i tassi di declino sulle prove normali.
    3. Ratti con tre diversi RIs di prova: il ritardo del criterio, un ritardo che è più breve (ad es. 0 s) rispetto al ritardo del criterio e uno che è più lungo (ad esempio 4 min). Per ogni ritardo entro un soggetti presente sessione con prove a scelta di quattro e due costretto prove, tale che le sessioni sono costituite da 18 prove. In modo casuale intermix tutte le prove e test ratti su dieci sessioni. Confronta le tariffe di declino delle prove su tre ritardi, dove forza di memoria dovrebbe essere diminuito e aumentato, rispettivamente.

10. analisi dei dati

  1. Al termine del test, calcolare media proporzione corretta per prove forzate e selezionate per ogni soggetto.
    1. Per trovare la proporzione della corrette sperimentazione forzate, dividere il numero delle prove corrette forzate per il numero totale delle prove forzate.
    2. Per trovare la proporzione delle prove selezionate corrette, prima di sottrarre le prove è diminuite dal numero totale delle prove di scelta. Dividere il numero di prove di scelta corretta per il numero totale delle prove scelta meno prove rifiutate per ogni ratto.
    3. Condurre un t-test su dati di gruppo per confrontare la proporzione delle prove corrette forzate alla proporzione delle prove selezionate corrette (vedere la Figura 2).
    4. Se vengono eseguiti test di generalizzazione, condurre t-test sui tassi di declino sulle prove di studi normale vs sonda come descritto in 9. Per le prove di ritardo misto, come descritto in 9.1.3, confrontare test forzato e selezionate con un misure ripetute ANOVA con ritardo e il tipo di prova come un fattore di entro-oggetto. Inoltre, procedere ad un one-way ANOVA su uso di declino in ritardi per determinare se la precisione varia con RI.

Representative Results

Al fine di studiare la risposta metacognitivo del soggetto, la proporzione delle prove corrette forzate (prestazioni di memoria di riferimento) viene confrontata con la proporzione delle prove selezionate corrette, o prove in cui c'è un opzione di declino presente. Risultati positivi sono indicati da significativamente maggiore precisione sulle prove selezionate rispetto alle prove forzate (Figura 2A). Questi risultati indicano che i ratti possono essere monitoraggio loro Stati di memoria e in calo l'attività quando i loro ricordi sono deboli, portando ad un aumento nella precisione quando un'opzione di declino è presente sulle prove selezionate.

Se le prestazioni non sono significativamente più accurata sulle prove selezionate rispetto alle prove forzate, i risultati sono null. Questa ipotetica mancanza di prova per metamemory in ratti (Figura 2B) è indicata dal mancato utilizzo l'opzione declino-test quando sarebbe stato adattivo a farlo: sulle sperimentazioni in cui il campione è stato dimenticato.

Se vengono eseguiti test di generalizzazione, metacognitiva prestazioni sarebbero indicata se soggetti declino no-campione prove significativamente più normale esempio prove e declino doppio campione prove significativamente più di prove campione normale. Uso di declino dovrebbe mostrano una relazione inversa con precisione di memoria come indicato sulla precisione sulle sperimentazioni forzate. Se precisione sui test forzato non varia con le condizioni di prova, modificare i parametri (ad es. aumento RI) come è Impossibile determinare se i soggetti sono o non si comportano metacognitively. Misto test ritardi, precisione sulle prove selezionate dovrebbe essere significativamente superiore di precisione sui test forzato e soggetti dovrebbero essere più probabile a declinare le prove con RIs più lungo e meno probabile di rifiutare le prove con RIs più brevi. Vedere carta risultati per maggiori dettagli sui test di generalizzazione e rispettive interpretazioni19.

Figure 1
Figura 1 . Fotografia di apparato sperimentale e di processo. A) fotografia di apparecchi concepiti da19 con autorizzazione. B) processo sperimentale. Il primo passo di assuefazione, ratti a scavare in bicchieri riempiti di sabbia, l'insegnamento si svolge in due giorni. Successivamente, i ratti sono abituati al Apparato sperimentale e sono addestrati a scavare nella sabbia-riempito coppe c'. Soggetti sono poi dato la scelta di due ricompense, rappresentato come un triangolo verde e della Mezzaluna rossa (intero pezzo di cereali vs un quarto pezzo di cereali). Dopo ratti mostrano una significativa preferenza per una ricompensa, transizione alla formazione di MTS, in cui tazze sono riempiti con sabbia profumata, rappresentato da immagini di cannella, paprika, timo e caffè. Se il tasso di successo è inferiore al 50% per due sessioni, il soggetto continua formazione. Se il tasso di successo dei ratti è al 50% o superiore, i progressi di soggetto per ritardare la titolazione. Durante la titolazione di ritardo, ratti continuano con formazione di MTS, ma viene introdotto un ritardo tra il campione e la prova (a partire da 0 s). Se l'accuratezza di memoria dei ratti è superiore al 70%, è aumentata la RI. Se precisione scende sotto il 40%, il RI è diminuito e MTS formazione continua. Questo ciclo continua fino a quando la precisione dei ratti cade dal 40% al 70% per due sessioni consecutive. A questo punto, progresso di ratti alla prova sperimentale che consiste di casualmente mescolati prove forzate e scelta. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Figure 2
Figura 2 . Risultati positivi che indica blocca metacognitivo e ipotetici risultati nulli che indica mancanza di blocca metacognitivo. A) risultati positivi adattati da 19 con autorizzazione. La proporzione media corretta delle prove costretto e scelto è stata derivata dalle prestazioni dei 9 ratti su 120 prove ogni. * = p <,05 il t-test accoppiato a due code. Una percentuale significativamente più alta di prove ha risposto correttamente sulle prove selezionate rispetto alle prove forzate indica l'uso appropriato della risposta test di declino. B) una proporzione equivalente delle prove ha risposto correttamente costretto e scelto prove indica mancanza delle prove sulla base di forza di memoria in declino. Possibilità, 0.25, è indicato dalla linea tratteggiata. Barre di errore rappresentano errore standard dei mezzi. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Discussion

Presentato qui è un nuovo metodo per la valutazione metacognitivo blocca in ratti facendo uso di un'attività DMTS basati sull'odore. A causa dell'olfatto come senso primario dei roditori, l'uso di odore è preferibile agli indizi visivi presenti in ratti e topi 20,21. L'uso di scavare nella sabbia è un naturale comportamento di foraggiamento dei ratti, rendendo il compito ecologicamente rilevanti per specie di roditori.

Un passo cruciale nel protocollo consiste nel garantire che non esiste una gerarchia delle ricompense in cibo, uno dei quali è chiaramente preferibile rispetto l'altro. Durante le prime fasi dello studio, i ratti erano tenuti a scegliere tra la presunta per essere comodo ricompensa, un pezzo di cereali zuccherati e pellet piccola cibo standard. Tuttavia, test di preferenza ha reso indiscriminato comportamento scelta, causando l'utilizzo di quantità come la fonte di variazione di ricompensa. Ratti ha scelto tra un pezzo intero di cereali e un pezzo di ¼ di cereali e favorito in modo affidabile la quantità più grande. Senza una preferenza, se la qualità del cibo o quantità, non c'è alcun incentivo ad assumere che il test in declino, questo passaggio è cruciale.

Un altro aspetto importante del protocollo è stabilire corretto RIs e ITIs affinché precisione MTS rimane all'interno della gamma del 40-70% corretto. Se i ritardi sono troppo brevi e interferenza è minima-a causa di lunghe ITIs, ratti esperienza mai "dimenticare" il campione. Al contrario, se RIs sono troppo lunghi e l'ITIs è troppo breve, il test diventa troppo difficile e ratti mai ricordare il campione. Tali risposte possono essere individuate non solo dalla precisione sulle sperimentazioni forzate ma per tassi di declino che sono troppo alta o troppo bassa. Soggetti dovrebbero diminuire di circa il 10-50% delle prove di scelta: se un soggetto rifiuta ogni prova o mai declini, dati non possono essere interpretati come positivo o negativo per la presenza di metamemory e il valore relativo della risposta declino-test deve essere rivalutata . In tutto l'esperimento, performance media sulle sperimentazioni forzati costantemente viene calcolato alla fine dei due giorni di test. Come il progresso dei ratti attraverso ulteriori prove della DMTS, può migliorare la loro performance, che avrebbe avviato una titolazione di ritorno ritardo (cfr. Figura 1B) correggere tale che ritardi possono essere opportunamente aumentati tale precisione rimane inferiore al 70%. Se la memoria per l'esempio è costantemente superiore al 70% diminuire l'ITI. Se la memoria per l'esempio è costantemente sotto il 40% considera aumentando l'ITI e/o aumentare la dimensione del campione di odore da quattro a 10-20 gli odori per ridurre le interferenze di memoria.

A seconda del ceppo di ratti utilizzati, habitat e ciclo luce-buio animali sono alloggiati, memoria potrebbe essere più debole o più forte. Rispetto ad altri ceppi di ratti di laboratorio, ad esempio Wistar o Dawleys Sprague, lungo Evans sono noti per l'acquisizione di compiti cognitivi con relativamente meno prove22,23. Potrebbe, pertanto, richiedere ulteriori fasi di assuefazione e più formazione per altri roditori imparare l'attività. Ratti nel presente studio sono stati alloggiati in ambienti altamente arricchiti con accesso ad esercitare quindi è possibile che i loro ricordi erano relativamente forte24,25,26. Ratti utilizzati qui sono stati anche alloggiati su un ciclo luce-buio invertito che può aumentare la prestazione conoscitiva, poiché essi sono stati testati durante il loro ciclo scuro.

Uso adattivo della risposta declino-prova, indicata da prestazioni significativamente più scelta rispetto ai test forzato suggerisce rispondendo metacognitivo. Tuttavia, risponde metacognitivo potrebbe derivare da affidamento su memoria interna segnali o indicazioni esterne8. Per determinare se in realtà uso adattivo della risposta declino-test è il risultato di stecche di memoria interna, sperimentatori dovrebbero mirare ad eliminare le esterno molti spunti come possibili8,14. Indicazioni esterne sono considerati qualsiasi pubblicamente disponibili test specifici stimoli o spunti che soggetti potrebbero utilizzare per guidare il declino-test uso8. Potenziali indicazioni esterne in questa attività includono relativa salienza di odori individuali, durata del campione, latenza di risposta e la durata di RIs. Test di generalizzazione come descritto qui e più dettagliatamente i risultati carta19 sono utili per escludere blocca comportamentale basato su indicazioni esterne come associazioni ambientali cue a causa di incoerenza di cue nei parametri dell'attività attraverso esperimenti.

In questo paradigma, il ratto è necessaria per prendere la decisione di prendere o rifiutare il test prima che il test della memoria è presentato (Vedi 8.2), eliminando in gran parte il potenziale concorrenziale di risposta controllare l'uso della risposta test di declino. Risposta la concorrenza è la propensione a fare il test basato sulla vista o l'odore dell'opzione test corretta quando la scelta metacognitiva è presentata in concomitanza con la memoria principale test8. Che richiedono di ratti a decidere di prendere o rifiutare il test prima di incontrare il test della memoria stessa riduce notevolmente la possibilità che utilizzano controlli di concorrenza risposta della risposta declino-prova. Tuttavia, un miglioramento a questo disegno sarebbe avere ratti scegliere di prendere o rifiutare il test facendo una particolare risposta in una stanza separata dalla memoria del test stesso. Questo aumenterebbe ulteriormente la natura prospettica di questo paradigma, che può consentire l'eliminazione di più successo di indicazioni esterne8,19. Un ulteriore miglioramento per gli studi futuri è quello, se possibile, registrare latenza di risposta al punto quando il topo entra la sala di collaudo per il tempo necessario per il soggetto a svoltare a sinistra o a destra (declino o prendere la prova, rispettivamente). Questo permetterebbe ai ricercatori di determinare se la latenza di risposta serviti come soggetti un'indicazione esterna imparato da associare lavoro straordinario particolare risposte (Vedi8). Inoltre sarebbe illuminante per registrare se e quando soggetti cambiano la loro risposta (v. 8.2; ad es. viaggio dal lato di scelta MTS della camera per l'area di prova di declino o viceversa). Come discusso nel libro risultati, abbiamo osservato questo comportamento solo una volta, che aggiunge alla conclusione che ratti preso la decisione di prendere o rifiutare il test, non appena sono entrati la sala di collaudo e prima hanno incontrato la memoria test stesso, che hanno fatto da sistematicamente il campionamento ogni odore di scelta.

Perché ratti esaminati in questo paradigma trasferito metacognitivo risponde attraverso prove multiple di generalizzazione, è stato concluso che i ratti erano in grado di metamemory - potrebbero monitorare i loro ricordi per il campione19. Sarà importante per altri gruppi di ricerca testare questo paradigma o simili adattamenti di esso come corroborante prova da diversi laboratori è necessaria prima che si può concludere con certezza che i ratti sono in grado di rispondere metacognitivo e che comportamento è controllato da un segnale interno piuttosto che esterno. Test per la presenza di questa importante capacità mnemonica, che peggiorano con l'età, può risultare utile in traslazionali approcci allo studio della disfunzione di memoria, come ad esempio con topi transgenici e modelli del morbo di Alzheimer. Sarebbe particolarmente fruttuosa per i ricercatori ad impiegare questo paradigma comportamentale in collaborazione con le lesioni di cervello, di inattivazione temporanea cervello o attivazioni (ad es. optogenetica, chemogenetics) e con le registrazioni elettrofisiologiche, come Queste indagini possono delucidare i meccanismi neurali alla base di processi metacognitivi.

Disclosures

Non ci sono nessun informazioni integrative alla relazione.

Acknowledgments

Vi ringraziamo Rebecca Burwell per l'uso del suo laboratorio durante la registrazione video e Robert Vera per aiuto con una versione precedente di questo manoscritto.

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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Test per metacognitivo risponde utilizzando un odore-based ritardato Test Match a campione in ratti
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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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