Summary
Bu makalede biz icat ettik otomatik bir T-maze aparat tanıtır ve gecikme dayalı karar verme ve çaba dayalı karar verme ücretsiz hareketli Rodents analiz etmek için bu cihaz bir protokol dayalı.
Abstract
Birçok nörolojik ve psikiyatrik hasta zorluklar ve/veya karar verme açıkları göstermektedir. Kemirgen modelleri nörobiyolojik karar verme sorunların altında yatan nedenleri daha derin bir anlayış oluşturmak yardımcı olur. Fayda-maliyet tabanlı T-maze görev kemirgenler yüksek ödül kol (HRA) ve düşük ödül kol (LRA) arasında seçim karar verme ölçmek için kullanılır. T-maze karar verme görevi, maliyeti belirli bir gecikme süresiyle olduğu ve diğer fiziksel çaba olduğu iki paradigmaları vardır. Her iki paradigmalar deneysel hayvan, birden çok kapılar sıkıcı ve emek yoğun bir yönetim gerektirir, ödül cips ve seçim kayıtları kol. Geçerli çalışma, Pelet teslim, kapı yönetimi ve seçim kayıtları için tam otomasyon ile geleneksel T-maze dayalı bir cihaz icat etti. Bu otomatik Kur hem gecikme ve çaba dayalı karar verme Rodents değerlendirilmesi için kullanılabilir. Burada açıklanan protokolüyle laboratuarımıza birden çok genetik farelerin karar verme fenotipleri araştırıldı. Temsilcisi veri, ablated medial habenular ile fareler aversions gecikme ve çaba gösterdi ve acil ve zahmetsiz ödül seçin eğilimi gösterdi. Bu iletişim kuralı tarafından deneyci müdahale neden değişkenliği azaltmak için ve deney verimliliği artırmak için yardımcı olur. Toplama, kronik silikon sonda veya kayıt elektrot, fiber optik görüntüleme ve/veya sinirsel aktivite manipülasyon kolayca burada açıklanan Kur kullanarak karar verme görevi sırasında uygulanabilir.
Introduction
İnsanların ve diğer hayvanların bir ödül almak için (gecikme, çaba ve risk dahil) maliyet değerlendirmek ve daha sonra eylem belirli bir ders seçmek için onların karar. Karar verme açıkları şizofreni (SZ), dikkat eksikliği hiperaktivite bozukluğu (DEHB), obsesif-kompulsif bozukluk (OKB), Parkinson hastalığı (PD) ve bağımlılığı1de dahil olmak üzere çok sayıda nöropsikiyatrik hastalıkların içinde görünür. Maymunlar ve insanlar üzerinde çalışmalar o birkaç anahtar beyin bölgeleri karar verme2,3,4' te söz konusu saptandı. Primatlar daha karmaşık karar kazançlar içinde meşgul rağmen kemirgenler nerede ödül olası durumlar sık sık değişen bir ortamda hayatta kalmak için uyarlamalı kararlar edebilmek için bildirilmiştir. Buna ek olarak, sinirsel devre mekanizmaları ve karar verme temel moleküler mekanizmaları iyice chemogenetic araçları, optogenetic araçları ve genetik fareler durumu nedeniyle fare modellerinde araştırılması. Birden çok görev kemirgenler karar verme davranışları, dikkatte set-shift görev, gereklilikler veya gecikme tabanlı T-maze görev, Iowa kumar görev, görev5, öğrenme görsel ayrımcılık ters de dahil olmak üzere değerlendirilmesinde kullanılan vs. Benzer T-maze fayda-maliyet protokolleri aslında Pierre grup6 tarafından geliştirilen ve ücretsiz hareketli kemirgenler7,8, karar maliyet (gecikme ve çaba) iki tür etkilerini incelemek için kullanılan 9,10. Bu görev özel avantajı hayvanlar kollarını tuşuna basın ya da bir kase içinde kazmak için eğitim gerekmez olduğunu. Bunun yerine, hayvanlar yüksek ödül yüksek bir kol (HRA) veya düşük ödül diğer kol (LRA) düşük maliyetli seçenek seçeneğini maliyet arasında bir seçim yapmak. Bu nedenle, bu görevi gerçekleştirmek daha kolay olur.
Deneysel hayvan bir amaca silah girer sonra gecikme tabanlı paradigmada, böylece hayvan hedef kolundan tutulur bir kavşak kapı tanıtıldı. Hayvan Ira seçerse, Ira hedef kapıyı hemen geri çekildi ve gıda küçük bir miktar teslim edilir. Hayvan HRA seçerse, HRA hedef kapıda gerekli bekleme süresinden sonra geri çekildi ve gıda granül büyük miktarda (Şekil 1A) teslim edilir. Çaba tabanlı paradigma, HRA bir bariyer tarafından engel ve hayvanlar bitti granül (Şekil 1B) büyük miktarda almak için tırmanmak gerekir. Genel olarak, gecikme tabanlı paradigma dürtüsellik hayvan modelleri sınamak çok yararlı ve çaba tabanlı bir kayıtsız hayvanlar2,4,11,12, anlamaya yardımcı olabilir 13. Hitherto araştırmacılar performans bu tahlil el ile gecikme süresini sayma, ekleme ve kapılar çekilmesi, çaba bariyer manevra, Pelet sayılması, granül pozisyon içine yerleştirerek, yerleştirme ve hayvanlar dönen tarafından ve hayvanların seçimler her deneme için kayıt. Bu emek ve zaman maliyetleri ciddi bir deneysel darboğaz yaygın kullanımı bu davranış tahlil engelleyici araştırmacılar için poz. Geçerli çalışma, gecikme veya çaba dayalı karar verme kemirgenler, tam otomasyon, standardizasyon ve yüksek üretim kapasitesi ile değerlendirmek için bir T-maze dayalı kurulum geliştirdik.
Aparatı
Ticari bir üretici ile işbirliği içinde (bakınız Tablo malzeme), bir değiştirilmiş geliştirdiğimiz otomatik bilgisayar yazılımı-esaslı alet kontrol (Şekil 2) kullanılan T-maze aparatı. Özellikle, böylece hayvanlar kendilerini başlatmak için işaret ve yeni bir deneme başlatmak gidip bir "arka kapı" ve "geleneksel T-maze (resim 2), ile karşılaştırıldığında geri" tanıttı. T-maze mat gri renkli olduğunu ve deney durumu ve yazılım doğru şekilde ayarlandığında, iki siyah ve beyaz fareler algılanabilir. Üç silah oluşur: bir başlangıç kolu ve iki gol silah, V şeklinde duvarlı uzunluğu 155 mm içinde yükseklik, her 410 mm 30 mm genişlik ve 155 mm genişliğinde açık bir üst bir taban. V şeklindeki koridorun etkili atlama fare engelleyebilirsiniz. Buna ek olarak, V-şekilli koridor kablolar ile kayıt vivo içinde uygulamak kolaylaştırır. Başlangıç kutusu başlangıç kolu sonuna eklenir. Bir hedef kutusu her hedef kol sonuna eklenir. Bir otomatik gıda dağıtıcı yiyecek parçaları önceden tanımlanmış bir dizi sunmak için her hedef kutusunda yüklenir. Pelet alımı kızılötesi sensör tarafından algılanır ve bir bilgisayar tarafından otomatik olarak kaydedilir. Her hedef kutusunu Başlat kutusunu düz bir koridor tarafından bağlanır. Onlar bir deneme tamamladıktan sonra hayvanlar özerk koridor yolu ile Başlat kutusuna dönebilirsiniz. 155 mm içinde yükseklik giriş ve çıkışlarda başlangıç ve hedef kutuları, sürgülü kapı bulunmaktadır. Ayrıca, bir sürgülü kapı hayvanlar geriye doğru bir seçim (Şekil 2A) yaptıktan sonra hareket etmesini engellemek için her hedef kol girişinde yer alır. Bütün sürgülü kapılar bir bilgisayar tarafından kontrol edilir ve otomatik olarak açılabilir ve kapalı. Bir yüksek hassasiyet 1/2" ücret eşleşmiş cihaz (CCD) tek gözlük kamera aparatı hayvanların davranış izlemek için ayarlanır. Objektifin odak uzaklık 2,8 – 12 mm'dir. Kamera yaklaşık 1,9 m yüksek konumdur. Labirent yüksekliği yerden 0,5 m kamera ve labirent arasındaki mesafe yaklaşık 1,4 m (Şekil 2B) olduğu için. İzleme veri CCD kamerasından elde kullanılan canlı denetimine açma ve hayvanlar (ROIs) ilgi belirli bölgelerde girdiğinizde belirli kapıları kapatma T-maze. Çaba tabanlı paradigma için kullanılan engelleri V şekilli duvarlara fits mükemmel, üç boyutlu bir dik açılı üçgen (Şekil 2C) şeklinde ve 155 mm içinde yükseklik. Hayvanlar dikey yan ölçek gerekir ama bir 45 ° eğim inerler edebiliyoruz. Aparatı 100 lux adlı deneme sırasında aydınlatılır. Denemede kullanılan granül şeker (bkz. Tablo reçetesi) ve silika jel granül kuru tutmak için kullanılır (bkz. Tablo reçetesi).
Protocol
Tüm deneysel protokoller hayvan bakımı ve kullanımı komiteler RIKEN beyin bilim Enstitüsü tarafından kabul edildi.
1. hayvan hazırlık
- Cinsiyet, yaş, genotip ve deneysel fare (veya fareler) bağlı olarak deneysel amaçlı farmakolojik tedaviler seçin.
Not: Burada biz dört erkek C57B/6 fareler 2 ay eski performansını gösterdi. - Fareler (12 h ışık/12 s karanlık döngüsü, ışıklar açık 8:00 ile 20:00 saatleri arasında 22 ± 1 ° C arasında) standart koşullar altında tutulan bir odada ev.
Not: amaç iki genotip arasında fark karşılaştırmak için ise, kafes başına 4 fareler grup ve her genotip 2 farelerin bulunur. - Fareler için 2 dk/gün ile insan temas onları daha yakından tanımak 5 gün boyunca baş. Kendi vücut ağırlığı yaklaşık ücretsiz beslenme kilo deneme boyunca yaklaşık % 80-85 korunması ile ölçülen erzak besledin. Su ad libitumsağlar.
- Fareler için deneysel Oda Oda deneysel odasına daha önce deneme her gün 30 dk konut fare gelen tüm fareler aktararak alıştırmak.
- Deneyler hayvan performans sirkadiyen ritim etkilerini önlemek için her gün aynı saatte başlar.
2. hayvan Habituation labirent için
- Labirent habituation (2 dk/gün) işleme fare ile eşzamanlı olarak başlatılır. Bu aşamada tüm kapılar açık tut. Habituation toplam 5 gün için gerçekleştirin.
- 1 gün boyunca labirent gıda granül dağılım.
- 2 ve 3 gün boyunca iki amaca silah Pellet dağılım.
- 4 ve 5 gün üzerinde sadece iki gol kutuları granül kalmış.
- Granül, yerleştirerek sonra her gün, fareler T-maze gruplar halinde dört Başlangıç kutusuna yerleştirin ve 10 min için labirent keşfetmek fareler sağlar.
Not: dört grupta fareler Habituating onları birbirlerinden öğrenirler ve eğitim kadar hızlandırmak için yardımcı olacaktır.
3. hayvan ayrımcılık HRA LRA üzerinden
Not: Bu protokol hem gecikme hem de çaba dayalı karar verme testleri içerir. Ancak, amacına bağlı araştırmacılar bunlardan yalnızca birini veya her ikisini de test edebilirsiniz. Kontrol yazılımı (Tablo-in maddi) otomatik olarak aşağıdaki adımları için T-maze kurulumu denetlemek için kullanılır. Çaba dayalı karar verme test edilecektir Eğer engelleri HRA ve IRA için zorla kol giriş aşamasında tanıtmak. O zaman hayvanlar ayrımcılık ve aynı anda tırmanma bariyer için eğitilecek. Açlıktan ölen fareler aktif engelleri tırmanmaya ve bu aşama sonra hepsini ustaca yükselebilir. Bu nedenle, bu protokol ile düşük bir engel üzerinden başlatmak için gerekli değildir.
-
Zorla kol giriş faz
- Kontrol yazılımı parametre kaydı penceresini açın ve parametreleri aşağıdaki gibi (Şekil 3) ayarlayın.
- "Aşama" seçeneği. "Deneme sayısı" 10'a, her hayvan 5 sürekli gün boyunca günde 10 denemeler devam edecek şekilde ayarlayın.
Not: Kendi seçtiğin bu kullanıcı deneylerde farklı bir deneme numarası birini seçebilirsiniz. - "Süre" 900 ayarla s böylece günde bir fare eğitim 900 s. Set "varsayılan başlangıç gecikme süresi" 3'e tutarınızı geçmez s, 3 başlangıç kapıyı açması hayvan başlangıç alanında algılandıktan sonra s.
- "Pelet" HRA ve IRA için böylece 4 pelet her zaman otomatik olarak HRA kalmaması sağlanmaktadır ve 1 Pelet Ira içinde reçete kümesi sayısı.
Not: bizim deneylerde bulduk 1: 4'tür oranı en iyi 10 mg şeker granül kullanıldığında. Biz 6-10 granül kullanıyorsanız, fareler hepsini yeme tamamlayamıyor ve orada-ecek var olmak ihmal oluyor. - "Dinleme" 0 olarak küme s, o-ecek orada var olmak herhangi bir gecikme HRA ve IRA için bu aşamada çok.
- "Aşama" seçeneği. "Deneme sayısı" 10'a, her hayvan 5 sürekli gün boyunca günde 10 denemeler devam edecek şekilde ayarlayın.
- Kontrol yazılımı "Kimliği kayıt" penceresini açın. HRA, ya sol ya da sağ tarafta konumuna göre yazılım için tek tek her fare Kımlığı kayıt. (Şekil 4).
Not: Konum genotip grupları ile ilgili olarak karşı dengeli. % 50'sini her genotip grubu için HRA her zaman sol tarafta ve Ira her zaman sağ tarafta. Diğer % 50 için HRA her zaman sağ tarafta ve Ira her zaman sol tarafta. - Açık yazılım, uygulama penceresinin "Karar verme" açılan "Görev" listeden seçin. Konu kodu gir ve "Faz 2" "Aşama" aşağı açılan listeden seçin. Gün sayısı "Gün" aşağı açılan listeden seçin. Deney arabirimi pencere girmek için "Tamam" düğmesine basın.
- Deney arabirimi penceresinde, "GetBG" basın hayvan çevre arka plan ne olursa olsun doğru bir şekilde izlenir labirentin sonuna arka plan bilgileri kaydetmek için. (Şekil 5) "Oturum Başlat" düğmesine basın.
- Fare başlangıç kutusuna yerleştirin ve eğitim uzaktan kumandanın "Başlat" düğmesine basarak başlatın.
- Not Başlangıç kapı bir kavşak kapı (sol veya sağ tarafına) otomatik olarak 3 sonra açtığınızda s; sonra fare kavşak alanına girmişken, başlangıç kapı otomatik olarak kapanır.
- Bu kez fare gecikme alan (sol veya sağ tarafına) girer, kavşak kapı otomatik olarak kapanır ve hedef kapı otomatik olarak açılacak gözlemlemek.
- Gözlemlemek Pelet fare alır sonra arka kapı ve ön başlangıç kapı otomatik olarak açılır. Sonra fare arka alanına girmişken, arka kapı otomatik olarak kapanır.
- Bu kez fare Başlat kutusunu girer, öncesi başlangıç kapı otomatik olarak kapanır ve yeni bir duruşma başlayacak gözlemlemek.
Not: her gün bu eğitim aşamasında 10 çalışmaların içinde belgili tanımlık bilgisayar yazılımı otomatik olarak her fare 5 denemeler için HRA ve LRA 5 denemeler için ziyaret sağlayacaktır.
- Labirent iyice her gün temiz.
- Kontrol yazılımı parametre kaydı penceresini açın ve parametreleri aşağıdaki gibi (Şekil 3) ayarlayın.
-
Serbest kol giriş faz
- Parametreleri ve konu kimliği aynı şekilde zorla girme aşamasında (adım 3.1.1 ve 3.1.2) bitmiş olarak kaydedin. "Faz seçeneği seçin". "Deneme sayısı" 20'ye, her hayvan 7 sürekli gün boyunca gün başına 20 denemeler devam edecek şekilde ayarlayın.
- Uygulama penceresinde, "Faz 3" "Aşama" aşağı açılan listeden seçin. Adım 3.1.3 göre diğer parametreleri ayarlayın.
- Deney arabirimi penceresinde fare HRA denemelerin % 80 oranında seçinceye kadar eğitim otomatik olarak devam etmesi veya fare (parametre kurulumunda kayıtlı gibi) günlük 20 deneme tamamlandığında % 80'i "Başarı oranı" değerini ayarlayın. Adım 3.1.4 göre diğer işlemleri uygulayın.
- Fare özgürce bir kolu, HRA ya da IRA seçmek için izin.
- Not Başlangıç kapı iki kavşak kapı otomatik olarak 3 sonra açtığınızda s; sonra fare kavşak alanına girmişken, başlangıç kapı otomatik olarak kapanır.
- Bu kez fare bir kol seçer ve gecikme alan (sol veya sağ tarafına) girer, kavşak kapı otomatik olarak kapanır ve hedef kapı otomatik olarak açılacak gözlemlemek.
- Gözlemlemek Pelet fare alır sonra arka kapı ve ön başlangıç kapı otomatik olarak açılır. Sonra fare arka alanına girmişken, arka kapı otomatik olarak kapanır.
- Bu kez fare Başlat kutusunu girer, öncesi başlangıç kapı otomatik olarak kapanır ve yeni bir duruşma başlayacak gözlemlemek.
4. gecikme tabanlı karar verme testi
- Parametreleri ve konu kimliği aynı şekilde serbest kol giriş aşamasında (adım 3.2.1) bitmiş olarak kaydedin. 5, "gecikme süresi" ayarlanmış 10,15 s 1 günü, gün 2 ve 3. gün sırasıyla, yani orada olacak 5 s gecikme HRA için günde 1, 2 ve 15 gün s gecikme HRA için HRA'ın 10 s gecikme üzerinde gün 3.
- Uygulama penceresinde, "Aşamasını 4" "Aşama" aşağı açılan listeden seçin. 3.2.2 olduğu gibi aynı şekilde diğer parametreleri ayarlayın.
- Deney arabirimi penceresinde adım 3.2.3 göre tüm işlemleri uygulayın.
-
Fare özgürce bir kolu, HRA ya da IRA seçmek için izin.
- Not Başlangıç kapı iki kavşak kapı otomatik olarak 3 sonra açtığınızda s; sonra fare kavşak alanına girmişken, başlangıç kapı otomatik olarak kapanır.
- Bir kez fareyi bir kol seçer ve gecikme alan (sol veya sağ tarafına) girer, kavşak kapı otomatik olarak kapanacak gözlemlemek.
Not: fare LRA seçerse, hedef kapı otomatik olarak hemen açılır. Fare HRA seçerse, ancak, hedef kapı otomatik olarak 5 sonra açılacaktır s, 10 s ve 15 gün 1, s 2, 3 anılan sıraya göre. - Gözlemlemek Pelet fare alır sonra arka kapı ve ön başlangıç kapı otomatik olarak açılır. Sonra fare arka alanına girmişken, arka kapı otomatik olarak kapanır.
- Bu kez fare Başlat kutusunu girer, öncesi başlangıç kapı otomatik olarak kapanır ve yeni bir duruşma başlayacak gözlemlemek.
Not: Burada, fareler her gecikme durumu 5-7 gün boyunca eğittik. Ancak, birden fazla satır transgenik veya mutasyona uğramış fareler sınama bizim deneyime dayalı, 1 gün (20 denemeler) farklı genotip fareler arasındaki farkı görmek için kesinlikle yeterli ve orada (bkz: Şekil 6 olarak eğitim süresini uzatmak hiçbir anlamı bir örnek). Bu nedenle, şu anda biz sadece 1 gün her gecikme süresi için geçerli ve o inşaat su kuyusu. Araştırmacılar kendi amaçlarına göre eğitim gün uzatmak istiyorsanız, hiçbir sorun olacak.
- İsteğe bağlı: testi ters HRA ile gerçekleştirmek. Fare seçimi bir yönünü tercih sonucu ise sınamak için HRA ve (Bu otomatik olarak yazılım tarafından yapılabilir) LRA sol / sağ konumunu geçin ve fareler serbestçe 4.4 olduğu gibi bir kol seçmek izin verir.
- İsteğe bağlı: bir gecikme kontrol testi gerçekleştirin. Herhangi bir eksikliği değişmiş kayma bellek ya da ödül duyarlılık sonucu yerine karar verme, HRA yanı sıra Ira 15 s gecikme tanıtmak ve fareler serbestçe 4.4 olduğu gibi bir kol seçmek izin değişiklikler sonucu gözlenen olup olmadığını sınamak için.
5. çaba tabanlı karar verme testi
- Bariyer için HRA (Şekil 1) çizimde görüldüğü gibi tanıtmak.
- Tüm parametreleri ayarlayın ve adım 3.2 göre tüm işlemleri uygula — ücretsiz kol giriş faz ve hayvanlar için 3 sürekli gün test.
- Fareler serbestçe bir kolu, HRA ya da IRA seçmek izin.
Not: Burada, fareler 14 gün boyunca eğittik. Ancak, birden fazla satır transgenik veya mutasyona uğramış fareler sınama bizim deneyime dayalı, 3 gün farklı genotip fareler arasındaki farkı görmek için kesinlikle yeterli ve (bkz: Şekil 6 örnek olarak eğitim süresini uzatmak için bir anlamı yok ). Bu nedenle şu anda biz sadece 3 gün çaba tabanlı test için geçerlidir ve o inşaat su kuyusu. Araştırmacılar kendi amaçlarına göre eğitim gün uzatmak istiyorsanız, hiçbir sorun olacak. - İsteğe bağlı: testi ters HRA ile gerçekleştirmek. Fare seçimi bir yönünü tercih sonucu ise sınamak için HRA ve (Bu otomatik olarak yazılım tarafından yapılabilir) LRA sol / sağ konumunu geçin ve fareler serbestçe bir kolu olduğu gibi adım 5.3 seçmek izin verir.
- İsteğe bağlı: çaba kontrol testi gerçekleştirin. Herhangi bir eksikliği değişmiş kayma bellek ya da ödül duyarlılık sonucu yerine bir kolu olduğu gibi adım 5.3 serbestçe seçmeye karar verme, HRA yanı sıra Ira bir bariyer tanıtmak ve fareler izin değişimler sonucu gözlenen olup olmadığını sınamak için.
6. veri analizi
-
Veri ve sonuçları doğrudan denetim yazılımı edinin.
- Yazılım otomatik olarak deneysel tarihini yazmak, başlamak ve bitirmek zaman, süre, deneme sayısı, HRA, Pelet numarası HRA ve Ira, konumu (X, Y) ve "Veri" klasöründeki her fare hareket izleme vb, konumunu olduğunu unutmayın .
- Yazılım otomatik olarak sahip onay aşağıdaki öğeleri analiz ve onları her hayvan altında "Sonuç" klasöründe kayıt kimliği: süresi, deneme sayısı, HRA seçim sayı, LRA tercih numarası, HRA seçim yüzde, LRA seçim yüzde, hareketli ortalama toplam uzunluğu, ve toplam kavşak saat.
- Karışık ANOVA (split-Arsa ANOVA), tüm deneyler gelen verileri istatistiksel çözümleme gün/oturum olarak konu içinde faktörü ve grup faktör (genotip grubu veya grupları farklı deneysel koşullar ile) ile konu arasındaki faktör olarak gerçekleştirin.
- Gün/oturum grup faktörü arasındaki etkileşimi ise grup faktör ana etkisini analiz. Gün/oturum grup faktör ile arasında önemli bir etkileşim ise post hoc ikili karşılaştırmalar uygulanır.
Representative Results
Gecikme - ve çaba - bir örnek karar verme görevi (mHb:DTA fareler)14 onların vahşi tipli littermate kontrol fareler (CT fareler) ile Şekil 6' da gösterilen medial habenular ablated fareler tarafından gerçekleştirilen temel. İki mHb:DTA fareler ve iki CT fareler bir kafese sütten sonra ortak barındırılıyor.
Gecikme tabanlı karar alma testi (Şekil 6A), genotip ve ayrımcılık eğitim faz (ne zaman HRA'ın gecikme süresi 0 idi) ve gecikme temelli karar verme test de dahil olmak üzere herhangi bir aşamasında, oturum arasında önemli bir etkileşimde vardı aşama (HRA'ın gecikme süresi 5 yaşındayken s, 10 s ve 15 s, sırasıyla). Gecikme süresi 5 yaşındayken genotip temel etkisi önemli değil s. Ancak, ne zaman belgili tanımlık gecikmek zaman uzamış 10'a s ve 15 s, mHb:DTA fareler karşılaştırıldığında CT fareler için HRA ziyaretlerin yüzdesi önemli bir azalma gösterdi. MHb ablasyon için daha büyük bir ödül beklemek tercih farelerin azalmıştır ve bunun yerine bir eğilim zaman bekleme süreleri 10 saniye hemen, küçük bir ödül seçin ya da görüntülenen bu sonuçlar ortaya daha uzun. Verileri bu mHb dürtüsellik ve/veya saat maliyet/fayda değerlendirme, hayvanlar daha büyük bir ödül almak için Gecikmeli erişim tahammül eğilimli işleme kontrolünü önemli beyin yapısında olabilir önerdi.
HRA, sol/sağ yerelleştirme (1 x bariyer faz ve ters faz HRA'ın ne olursa olsun içinde bir bariyer yerleştirildiğinde çaba tabanlı karar alma testi (Şekil 6B), HRA yüzdesi ziyaret önemli ölçüde mHb:DTA farelerde azalma ). Bu mHb:DTA fareler fenotip bir açığı nedeniyle kayma tercih ve bellek olmadığı anlamına gelir. Çaba kontrol testinde engelleri her iki amaç kollarında (2 × engelleri faz) yerleştirildi ve Ira ve HRA yüksek çaba ile ilişkili bulunmuştur. Bu nedenle, çaba maliyet düşük ödül veya yüksek ödül seçme hayvanlar için aynıydı. MHb:DTA fareler HRA Ira daha sık ziyaret etti ve bir karşılaştırılabilir ulaştı HRA ziyaret sayısı son oturum (oturum 5). Bu sonucu ödül duyarlılık ve mekansal hafıza mHb:DTA farelerde olduğu gibi olduğunu gösteriyor. Verileri aydınlatılmamıştır mHb çaba maliyet/fayda değerlendirme, hayvanlar büyük ödüller kazanmak için daha fazla işe koymak sağlayan önemli bir rol oynamak.
Şekil 1: geleneksel T-maze cihazları, karar verme test için Şematik diyagramı (A) gecikme temelli karar verme test cihazları. Hayvanlar başlangıç kolundan yerleştirildi ve iki gol kolu, HRA ve LRA arasında açmadı. Hayvanlar HRA kararlaştırdığında (bağlı olarak gecikme süresini saniye cinsinden) daha büyük bir ödül almak için beklemek zorunda kaldılar. Araştırmacılar hayvanlar, granül ve kapı her deneme için el ile ele almak gerekir. (B) çaba temelli karar verme test cihazları. Hayvanlar başlangıç kolundan yerleştirildi ve iki gol kolu, HRA ve LRA arasında açmadı. Zaman hayvanlar HRA seçti, daha büyük bir ödül almak için üçgen bir engel tırmanmak zorunda kaldılar. Araştırmacılar hayvanlar, granül, kapılar ve engelleri her deneme için el ile ele almak gerekir. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.
Resim 2: T-maze kurulum için karar verme testini otomatik (A)üst görünümden otomatik kurulum. (B) yan görünüm otomatik kurulum. Soldan sağa, çaba temelli karar verme test için kullanılan (C) 3D dik açılı üçgen bariyer are yan görünüm, ters yan görünümü ve hipotenüs yan görünüm, anılan sıraya göre. Özgün teknik fotoğrafları ticari üreticinin izni ile düzenlenebilir. GBL: (solda), hedef kutusunu GBR: hedef kutusunu (sağ), GDL: (solda), hedef kapı GDR: hedef kapı (sağda), DAL: gecikme (solda), alan DAR: gecikme alan (sağda), JDL: kavşak kapı JDR (solda),: kavşak kapı (sağda), BDL: arka kapı BDR (solda),: arka kapı (sağda), CCD: birleştiğinde şarj Aygıt fotoğraf makinesi). Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.
Şekil 3: parametre kaydı penceresinde. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.
Şekil 4: konu kimliği kayıt penceresi. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.
Şekil 5: deney arabirimi penceresi. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.
Şekil 6: gecikme ve çaba tabanlı karar verme mHb:DTA farelerde. (A)gecikme temelli karar verme test mHb:DTA farelerde (12-14 ay fareler vardı-eski, n = 8/genotip). HRA seçim yüzdesi gecikme süresi 0 ve 5 s, ama gecikme süresi 10 yaşındayken mHb:DTA farelerde önemli ölçüde azalmıştır genotip karşılaştırılabilir s ve 15 s. Gecikme süresi 5 yaşındayken s, genotip × gün etkileşim: F(1,14) 0.594, p = 0,236; = genotip etkisi: F(1,14) 0.61, p = 0.45; = ne zaman belgili tanımlık gecikmek zaman oldu 10 s: genotip × gün etkileşim: F(1,14) 37.5, p = 0,346; = genotip etkisi: F(1,14) 32.4, p = < 0.0001; gecikme süresi 15 s: F(1,14) yaşındayken 38,7, p = 0,243; = genotip etkisi: F(1,14) = 31,6 ve p ≤0.0001. (B) çaba temelli karar verme test mHb:DTA farelerde (12-14 ay fareler vardı-eski, n 9/genotip =). Bariyer aşama x 1 sırasında genotip ve oturum arasında önemli bir etkileşim vardı (genotip × gün etkileşim: F(1,16) 2,11, p = 0,015 =), ve post hoc ikili karşılaştırma Bu HRA % tüm önemli ölçüde düştü mHb:DTA farelerin ortaya oturumları. Tersine çevirme aşamasında genotip ve oturum arasında önemli bir etkileşimde vardı (genotip × gün etkileşim: F(1,16) 1.61, p = 0,08 =). mHb:DTA fareler ziyaret HRA önemli ölçüde CT fareler daha az (ana genotip etkisi: F(1,16) 8,18, p = 0,01 =). 2 × engelleri aşamasında, genotip ve oturumları ve oturum 3 ve oturum 4 önemli bir fark arasında önemli bir etkileşim vardı (2 x engelleri faz: genotip × gün etkileşim: F(1,16) 3.9, p = 0.0067 =). Bir HRA ulaştı mHb:DTA fareler üzerinde son oturum, oturum 5 sayı CT fareler karşılaştırılabilir ziyaret edin. Verileri temsil eden ortalama ± SEM ** p < 0,01; p < 0,001. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.
Şekil 7: test yapma kararı (gecikme ya da çaba-tabanlı) akış.
Discussion
Karar verme bilişsel bir süreç son derece evrim15sırasında korunmuş olduğunu. İnsan ve hayvanların rakip eylem seçenekleri olası ödül göreli maliyetini değerlendirmek ve o zaman onların seçim yapmak. Hastalarda psikolojik bozuklukları ve nörolojik hastalıkların bir numaradan açıkları karar verme16değişik şekillerde göstermektedir. Bu nedenle karar verme sürecinin temel nörobiyolojik ve patofizyolojik mekanizmaları araştırmak önemlidir. Son birkaç yıl içinde gecikme ve çaba karar verme daha fazla çekiyor tabanlı faiz araştırma. Ayrıca, kemirgenler, özellikle fareler karar17bu iki yöntem çalışmaya yaygın olarak kullanılmıştır.
Birçok çalışma ilginç keşifler T-maze aparatı bir HRA ve LRA2,6,7,8,9,10, ile ilişkili bir davranış görevi kullanarak yol açtı 18 , 19 , 20 , 21 , 22. görev, HRA büyük ödüller ile bir zaman gecikmesi ya da çaba efor ilişkilendirir. Ira, hayvanların herhangi bir gecikme süresi ve fiziksel çaba olmadan hemen küçük bir ödül elde edebilirsiniz. Geleneksel yaklaşım insan deneyci'nın el ile müdahale dayanır. Her deneme olarak, deneyci granül saymak ve HRA ve LRA, yiyecek tepsileri koyun için hedefi kapılar HRA ve Ira yerleştirin ve sonra hayvan başlangıç kolu sonuna yerleştirin. Hayvan ya silah girdiği zaman, bir kavşak kapı hayvan hedef kol kısıtlamak için yerleştirilmesi gerekiyor. İletişim kuralı bağlı olarak deneyci zaman saymak ve küme bir gecikmeden sonra hedef kapıyı açmak gerekiyor. Hayvan hedef alan girer ve pellet(s) elde eder sonra deneyci kafese geri ve hayvanın kol seçim ve davranış kayıt gerekir. O zaman deneyci T-maze kapı ve Pelet sonraki duruşma için hazırlamak için ihtiyaç duyduğu. Eğitim ve sınama işlemleri bütün muazzam zaman ve emek yoğun vardır. Ayrıca, farklı labs arasında standardizasyon eksikliği başka bir husustur.
Bu yazıda, değiştirilmiş otomatik T-maze aparatı ile bir video izleme sistemi (geleneksel iletişim kuralları sorunları çözmek için,Şekil 7) dayalı bir protokol sundu. Bir "arka kapı" ve "arka koridor" geleneksel T-maze tanıtarak, labirent "böldüğü ikizkenar üçgen" şeklinde elde edilen. Bu kurulum davranış (1) tam otomasyon avantajları eğitim ve sınama. Bu deneyci öznellik etkisini kaldırır ve insan zamanı en aza indirir ve emek taahhütleri. Böylece dört fareler eğitimli veya aynı anda hangi geleneksel iletişim kuralları kullanılarak gerçekleştirilmesi mümkün değildir bir deneyci tarafından test laboratuarı'dört kurulumları var. (2) Denemecileri serbestçe Pelet numarası, gecikme süresi, kapı açılış ve kapanış, deneme numaraları, süresi ve izleme modu dahil olmak üzere birden çok parametre ayarlamak kontrol yazılımı sağlar gibi yazılım esneklik vardır. Bu nedenle, bu sistemi çeşit deneysel ihtiyaçlarını karşılayabilir. (3) T-maze üzerinde tüm sürgülü kapılar açık olduklarında labirent tabanı altında depolanması için tasarlanmış gibi geniş uyumluluk vardır. Bu nedenle, belgili tanımlık tertibat kolayca optogenetic/optik manipülasyon, in vivo Elektrofizyoloji kayıt ve microdialysis de dahil olmak üzere farklı fizyolojik sistemleri ile entegre edilebilir. Ayrıca, fareler bir konum tercihi nedeniyle HRA açmadı olasılığını dışlamak için gecikme - hem çaba - tabanlı tahlil için bir kontrol testi uygulamak öneririz. İki gol kollarında maliyetleri Dengeleme tarafından hayvan her iki ödül sonuçlar aynı maliyetle deneyim fırsatı var. Seçim sadece ödül temelinde diferansiyel, böylece maliyetler ve faydaları karar vermeden önce tümleştirmek için ihtiyaç kaldırarak yapılabilir. Bu da testler olup maliyet veya ödül, bellek açığı yerine veya bir değişiklik hangi onlar kendi kararlarını değerlendirildi şekilde ölçeklendirmek için bir yetersizlik sonucu hayvanların seçimler herhangi bir değişimdir.
Bizim Laboratuvar fareler bu kurulum ile yaklaşık 10 suşları analiz ettim. Bir örnek mHb:DTA fareler hem gecikme - ve çaba-dayalı karar verme sağlam bir fenotip gösterdi temsilcisi verilerde gösterildi. Diğer bir deyişle, ödül değeri kesinlikle zaman ve çaba mHb:DTA farelerde tarafından iskonto yapılır. Sonucu mHb dürtüsellik kumanda üzerindeki önemli rolü gösterdi. Buna ek olarak, biz ücretsiz hareketli fareler üzerinde karar verme sürecinde (yayınlanmamış veri) Silikon sonda kayıtları başvurdum. Tüm deneyler doğrulama testleri otomatik kurulum özelliği için sağlanan. Böylece, otomatik aparatı ile T-maze göre karar için standart iletişim kuralı genetik etkileri, farmakolojik etkileri ve gecikme ve çaba kemirgenler indirim nöral devre etkileri algılamak için uygundur. Özet olarak, kurulum gecikme ve çaba dayalı karar verme deneyleri için ideal bir sistem olarak hizmet etmek için pek çok avantajı vardır.
Disclosures
Yazarlar ifşa gerek yok.
Acknowledgments
Dr. Matthew F S Rushworth (Deneysel Psikoloji bölümü, Oxford Üniversitesi) ve Dr. Sakagami Masamichi (beyin bilim araştırma merkezi, Tamagawa üniversite) proje inisiyasyon ve ayrıntıları onların değerli tavsiyeler için teşekkür etmek istiyorum protokollerin. Biz Dr Lily Yu kritik Yorumlar ve el yazması düzenleme için teşekkür ederiz. Bu proje RIKEN teşvik araştırma projesi (100226201701100443) tarafından Q.Z, beyin bilim projesi, merkezi için roman bilim girişimler, Doğa Bilimleri (BS291003) Q.Z, RIKEN yaşlanma proje (için ulusal enstitüleri için desteklenen 10026-201701100263-340120) Q.Z ve JSP'ler Kakenhi Grant-in-Aid genç bilim adamları (B) (17841749) Q.Z. için
Yazarlar katkıları: Q.Z gebe ve başlatılan proje, Q.Z, Y.K ve H.G gerçekleştirilen deneyler ve veri analizi, H.G koordine laboratuvar ve O'HARA & Co, Ltd, arasındaki iş Q.Z ve Y.K el yazması yazdı, sı denetimli proje.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| automated t-maze for decion making testing | O’HARA & Co.,ltd | no catalog number, customorized | Address requested by the reviewer: 4-28-16 Ekoda, Nakano-ku, Tokyo 165-0022 TEL: 81-3-3389-2451 FAX:81-3-3389-2453 |
| slica gel | Nacalai Tesque | 1709155 | |
| AIN-76A Rodent Tablet 10mg | Test Diet | 1811213(5TUL) | Manufactured for Japan,SLC |
| Time TM1 software | O’HARA & Co.,ltd | no catalog number | |
| SPSS statistics V21.0 | IBM |
References
- Frank, M. J., Scheres, A., Sherman, S. J. Understanding decision-making deficits in neurological conditions: insights from models of natural action selection. Philosophical Transactions of the Royal Society B: Biological Sciences. 362 (1485), 1641-1654 (2007).
- Prevost, C., Pessiglione, M., Metereau, E., Clery-Melin, M. L., Dreher, J. C. Separate valuation subsystems for delay and effort decision costs. J Neurosci. 30 (42), 14080-14090 (2010).
- Kennerley, S. W., Walton, M. E. Decision Making and Reward in Frontal Cortex: Complementary Evidence From Neurophysiological and Neuropsychological Studies. Behavioral Neuroscience. 125 (3), 297-317 (2011).
- Kurniawan, I. T., Guitart-Masip, M., Dolan, R. J. Dopamine and Effort-Based Decision Making. Frontiers in Neuroscience. 5, 81 (2011).
- Izquierdo, A., Belcher, A. M. Rodent models of adaptive decision making. Methods Mol Biol. 829, 85-101 (2012).
- Thiebot, M. H., Le Bihan, C., Soubrie, P., Simon, P. Benzodiazepines reduce the tolerance to reward delay in rats. Psychopharmacology. 86 (1-2), 147-152 (1985).
- Green, M. F., Horan, W. P., Barch, D. M., Gold, J. M. Effort-Based Decision Making: A Novel Approach for Assessing Motivation in Schizophrenia. Schizophr Bull. 41 (5), 1035-1044 (2015).
- Fatahi, Z., Sadeghi, B., Haghparast, A. Involvement of cannabinoid system in the nucleus accumbens on delay-based decision making in the rat. Behav Brain Res. 337, 107-113 (2018).
- Iodice, P., et al. Fatigue modulates dopamine availability and promotes flexible choice reversals during decision making. Sci Rep. 7 (1), 017-00561 (2017).
- Rudebeck, P. H., Walton, M. E., Smyth, A. N., Bannerman, D. M., Rushworth, M. F. Separate neural pathways process different decision costs. Nat Neurosci. 9 (9), 1161-1168 (2006).
- Bonnelle, V., et al. Characterization of reward and effort mechanisms in apathy. J Physiol Paris. 109 (1-3), 16-26 (2015).
- Hartmann, M. N., et al. Apathy but not diminished expression in schizophrenia is associated with discounting of monetary rewards by physical effort. Schizophr Bull. 41 (2), 503-512 (2015).
- Lockwood, P. L., et al. Prosocial apathy for helping others when effort is required. Nat Hum Behav. 1 (7), 017-0131 (2017).
- Kobayashi, Y., et al. Genetic dissection of medial habenula-interpeduncular nucleus pathway function in mice. Frontiers in behavioral neuroscience. 7 (17), (2013).
- Hanks, T. D., Summerfield, C. Perceptual Decision Making in Rodents, Monkeys, and Humans. Neuron. 93 (1), 15-31 (2017).
- Lee, D. Decision Making: from Neuroscience to Psychiatry. Neuron. 78 (2), 233-248 (2013).
- Carandini, M., Churchland, A. K. Probing perceptual decisions in rodents. Nature Neuroscience. 16 (7), 824-831 (2013).
- Denk, F., et al. Differential involvement of serotonin and dopamine systems in cost-benefit decisions about delay or effort. Psychopharmacology. 179 (3), 587-596 (2005).
- Walton, M. E., Bannerman, D. M., Rushworth, M. F. S. The Role of Rat Medial Frontal Cortex in Effort-Based Decision Making. The Journal of Neuroscience. 22 (24), 10996-11003 (2002).
- Bardgett, M. E., Depenbrock, M., Downs, N., Points, M., Green, L. Dopamine Modulates Effort-Based Decision-Making in Rats. Behavioral Neuroscience. 123 (2), 242-251 (2009).
- Floresco, S. B., Tse, M. T., Ghods-Sharifi, S. Dopaminergic and glutamatergic regulation of effort- and delay-based decision making. Neuropsychopharmacology. 33 (8), 1966-1979 (2008).
- Assadi, S. M., Yucel, M., Pantelis, C. Dopamine modulates neural networks involved in effort-based decision-making. Neuroscience & Biobehavioral Reviews. 33 (3), 383-393 (2009).
