Summary
En cost-benefit-analyse er en vejning skala tilgang, som hjernen udfører i løbet af beslutningsprocessen. Her foreslår vi en protokol til at træne rotter på en operant-baserede besluttende paradigme hvor rotter vælge højere belønninger på bekostning af venter 15 s til at modtage dem.
Abstract
Forstærkning-styrede beslutningstagning er evnen til at vælge mellem konkurrerende kurser baseret på den relative værdi af fordelene og deres konsekvenser. Denne proces er en integreret del af normal menneskelig adfærd og har vist sig at være forstyrret af neurologiske og psykiatriske lidelser som misbrug, skizofreni og depression. Gnavere har længe været brugt til at afdække neurobiologi i den menneskelige erkendelsesevne. Med henblik herpå, er blevet udviklet flere adfærdsmæssige opgaver; men de fleste er ikke-automatiserede og er arbejdskrævende. Den seneste udvikling af open source microcontroller har aktiveret forskere til at automatisere operant-baserede opgaver for at vurdere en række kognitive opgaver, standardisere stimulus præsentation, forbedring af dataregistrering og dermed forbedre forskningsresultaterne. Her, beskriver vi en automatiseret forsinkelse-baserede forstærkning-styrede besluttende opgave, ved hjælp af en operant T-maze kontrolleret af brugerdefinerede-skrevet software-programmer. Bruger disse besluttende opgaver, viser vi ændringerne i de lokale felt potentielle aktiviteter i den forreste cingulate cortex af en rotte, mens det udfører en forsinkelse-baserede costbenefit-og beslutningsprocessen opgave.
Introduction
Beslutningsprocessen er processen med at anerkende og vælge valg baseret på værdier og præferencer af beslutningstager og konsekvenserne af den markerede handling1. Selv om beslutningstagning er blevet grundigt undersøgt på forskellige områder (dvs., økonomi, psykologi, og neurovidenskab), neurale mekanismer, der ligger til grund for sådanne kognitive evner ikke er endnu fuldt forstået. To underkategorier af beslutningsprocessen er perceptuelle beslutningstagningen og forstærkning-styrede beslutningstagning. Selvom de optage betydelig overlappende elementer og begreber, perceptuelle beslutningstagning er baseret på tilgængelige sensorisk information1,2, der henviser til, at forstærkning-styrede beslutningstagning beskæftiger sig med den relative værdi aktioner fik over en bestemt tidshorisont3. Et vigtigt aspekt af forstærket beslutningstagning er cost benefit-analyse, som er udført intuitivt af hjernen ved computing fordelene ved de givne valg og fratrække de dermed forbundne omkostninger for hvert alternativ1.
T-maze (eller variant Y-labyrint) er en af de mest anvendte labyrinter i kognitive eksperimenter ved hjælp af gnavere. Dyr er placeret i start arm (base af T) og lov til at vælge mål-armen (en af de side våbnene). Opgaver som en tvungen vekslen eller højre-forskelsbehandling er hovedsagelig anvendes med gnavere i T-maze for at teste reference og arbejder hukommelse4. T-labyrinter er også meget udbredt i beslutningstagningen eksperimenter5,6,7. I den enkleste design, er belønningen placeret i kun ét mål arm. Valget er forudsigelig, og dyr ville helt sikkert foretrække belønningen i stedet for ingenting, uanset hvilken værdi der belønning. En anden mulighed er at placere belønninger i begge mål arme og derefter lade dyrene træffe et valg om hvilken vej at tage afhængig af flere parametre (dvs, det naturlige præference for dyret, forskellen i værdi af belønninger, og omkostningerne skal betales). I den værdibaserede design, er opgaven mere kompliceret med vejning skala egenskaber. På denne måde modtager et dyr forskelligt værdsat belønninger ved at vælge mellem de to alternativer samt mellem udgifterne til aktioner [i.e., mængden af venter (forsinkelse-baserede) eller mængden af indsats (indsats-baseret) for at modtage belønninger], hver bidrager til den beslutning, der er lavet5,6.
I traditionelle forsinkelse-baserede T-maze beslutningstagning, dyrene er uddannet til at vælge høj belønning arm (HRA) og undgå modsat lav belønning arm (LRA). Sider af HRA og LRA forbliver uændrede i hele eksperimentet. Selv om opgaven beskrevet ovenfor har været veldokumenteret i litteraturen, lider det under flere proceduremæssige ulemper. For det første ved at have et fast mål arm, ved dyret som arm til at vælge fra begyndelsen af hvert forsøg. I dette scenario kan dyr Vælg mål arm baseret på deres hukommelse i stedet for beslutningstagning. Derfor, i en forsinkelse-baserede besluttende paradigme, hvis et dyr vælger den lav belønning på grund af den undersøgelse intervention, det vil ikke være klar om dette skyldes et tab af hukommelse eller til undersøgelse intervention. Kan betragtes som en hukommelse kontrolgruppe at adskille den observerede opførsel fra hukommelsesproblem, men det tynger forskere og dyr både på grund af den ekstra arbejde7. En anden bekymring er tidspunktet for beslutningstagning af dyret: når dyr når zonen beslutning (krydset af alle tre arme), de normalt ser til venstre og til højre, afveje omkostninger og fordele med hensyn til hver arm, og derefter træffe deres beslutning. Men efter et par forsøg, de udfører sådan en beregning før ankommer til zonen beslutning og bare køre direkte til belønning arm. Som et resultat, disse to ulemper — en pre bias til én arm og finde tidspunktet for beslutningsprocessen — begge meget afbryde fortolkning af elektrofysiologiske og neuroimaging data.
I metoden forklares i dette papir, den foretrukne arm (HRA) er cued af en auditiv cue og variere fra prøveversion til retssagen. Dyr indlede forsøg ved at indtaste test zone (figur 1) og udløser den auditive cue af "næse poking" en infrarød port, der er blevet placeret ved krydset mellem de tre våben. Lydsignalet (20 dB, mellem 500 og 1.000 ms) spilles fra en højttaler i slutningen af mål arm.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
Alle procedurer forklares her blev godkendt og udført i overensstemmelse med retningslinjer for pleje og anvendelse af forsøgsdyr og blev godkendt af Florey Institute dyr etiske komité eller Neuroscience Research Center.
1. boliger, håndtering og mad begrænsning
- Bruge voksen (normalt 8 uger gammel) mandlige rotter (enhver stammer) og holde dem i rummet med en 12-h lys/mørke cyklus.
- Begrænse deres mad for at tilskynde dyrene til at udføre opgaven.
Note: Boliger dyrene ualmindeligt er foreslået, da det giver en bedre kontrol af hver enkelt fødeindtagelse. - På dag 1-3, omgås dyr i ca 5 min, 2 x om dagen.
Bemærk: Håndtering gør bekendt dyrene med menneskelig kontakt og nedsætter niveauet af stress og angst i dyr i hele eksperimenterne. - Vejes dyrene efter hver håndtering. Bruge den første dag vægt som fri-fodring mængden og holde dyrene på omkring 80-85% af deres fri-fodring.
2. eksperimentelt Set-up
- Bruge en T-maze udstyret med 3 partitioner eller arme, 2 stimulus højttalere, 5 udtrækkelige døre, og 5 infrarød bevægelsessensorer eller infrarød stråle (IRB) sensorer.
Bemærk: T-maze kan være konstrueret af medium-density fiberboard (MDF) eller polyvinylchlorid (PVC). - Styre labyrinten bygget her af en Arduino microcontroller.
- Kopier koden Arduino til computeren.
- Hent Arduino-softwaren fra webstedet software og installerer det på en computer.
- Tilslut microcontroller til computeren ved hjælp af en USB-port.
- Klik på ikonet software på computeren, gå til værktøjer, og derefter vælge Port.
- Fra drop-down menu, vælge den COM-port (kommunikationsport), der forbinder softwaren på computeren.
- Gå til værktøjer og vælg bestyrelser. Fra drop-down menuen, Vælg type af Arduino, der styrer T-maze.
- Klik på Upload øverst til venstre i vinduet interface. Vælg koden Arduino. Vent, indtil processen er færdig.
- Klik på Serial monitor øverst højre hjørne af vinduet interface. Derefter i et nyt vindue, pop-out, ændre baud-hastigheden til 115200.
3. tilvænning til labyrinten
- Før hver session af tilvænning, bringe dyr til eksperiment værelse mindst 1 h før eksperimentet.
- Forlade 10 sukker piller på hver mål arm og lad alle døre åbne.
Bemærk: På nuværende tidspunkt er der ingen grund til at spore dyrenes bevægelser (figur 1). - Dage 1-3: Placer dyrene individuelt i labyrinten for perioder på 10 min., 1 x per dag, til at udforske labyrint uden begrænsninger.
- Dage 4-5: placere dyrene individuelt i labyrinten. Forlade 2 pellets i hver arm og tillade dem at prøve mad fra begge sider. Fjerne dyret fra labyrinten, umiddelbart efter spise pellets fra begge sider eller efter 5 min for at være i labyrinten.
Bemærk: Den væsentligste forskel mellem denne fase og den foregående fase er, at dyr skal fjernes fra labyrinten umiddelbart efter spise pellets fra begge sider. Dette ville sætte et dyr med at blive fjernet fra labyrint i slutningen af en retssag. - Efter hver session, rent den labyrint etager med 70% ethanol og sørg for ethanol er fordampet før det næste dyr i labyrinten.
4. forskelsbehandling uddannelse
-
Labyrint forberedelse
- Dag 6: Bringe dyr til eksperiment værelse mindst 1 h før eksperimentet.
- Køre programmet Arduino og angive retssag til 14 som de første 4 forsøg vil være tvunget valg og resten vil være valg forsøg.
Bemærk: Programmet vil tilfældigt generere et lige stort antal trials kan tildeles til venstre og højre side af T-maze. - Før hvert forsøg begynder, sted 4 pellets i mål armen, der skal være cued som HRA og 2 piller i den anden arm, som er LRA.
-
Tvunget valg retssag uddannelse (4 forsøg)
- Blokere pseudo-tilfældigt ene arm før hvert forsøg, så dyret er tvunget til at vælge anden arm.
Bemærk: Den blokerede arm kan være en høj belønning arm eller en lav belønning arm, mens den auditive signal fremhæver siden af HRA. - Placere et dyr i boksen start (figur 1). Efter 5-7 Sørensen, samtidig åbner startgaten og klik på Start i Arduino's interface vinduet.
- Indsamle dyret umiddelbart efter spise pellets eller efter 5 min for at være i labyrinten.
- Lad dyret i hjemmet buret for 2 min.
- Blokere pseudo-tilfældigt ene arm før hvert forsøg, så dyret er tvunget til at vælge anden arm.
-
Choice prøve uddannelse (10 forsøg)
- Før hvert forsøg, luk døren-B i den arm, som er valgt af softwaren til at være HRA. Lad door-A åben i den modsatte arm (LRA).
- Placere et dyr i boksen start (figur 1). Efter 5-7 Sørensen, samtidig åbner startgaten og klik på Start.
- Lad dyret frit vælge enten arm. Hvis dyret vælger HRA, åben dør-A, lad dyret Angiv kammer, lukke døren-A og åben dør-B straks at give dyrs adgang til den valgte mad godt.
- Hvis dyret vælger LRA, åben dør-B for at give dyrs adgang til godt mad.
- Fjern dyret, når det har spist alle fødevarer i den valgte mad godt og lad det i burene i 2 min.
- Komplet til 10 choice forsøg for hvert dyr og optage dyrets valg (HRA eller LRA) i hvert forsøg.
- Beregne procentdelen af høj belønning valg (HRC) for alle valg-forsøg efter hver træning.
- Efter afslutningen af 14 stier, de enkelte gange fremkommer ved hver infrarød sensor er vist i vinduet Arduino interface.
5. forsinkelse uddannelse
- Når hvert dyr har nået 80% af HRC i forskelsbehandling uddannelse (trin 4), begynde den forsinkelse uddannelse ved at køre 10 forsøg pr. dag for hvert dyr. I denne fase er døren-B åbnes efter kun en 5 s forsinkelse, når dyret vælger HRA.
- Hvis dyret når en HRC på 80% i slutningen af et træningspas med en 5 s forsinkelse, øge forsinkelse til 10 s for den næste oplæring samling.
- Når dyret har nået en HRC 80% med en 10 s forsinkelse, øge forsinkelse til 15 s for den næste oplæring samling.
- Optage dyrets valg for hvert forsøg at beregne HRC efter hver træning.
- Efter afslutningen af forsøgene, de enkelte gange fremkommer ved hver infrarød sensor er vist i vinduet Arduino interface.
Note 1: Timeren starter, når du klikker på Enter. 'Time_decision' er tid efter næse-sækken til IRB-1. 'Time_left_1' er tidspunktet for et dyr bryder IRB - 1L og 'Time_left_2' er når IRB - 2L er brudt. Hvis den adfærdsmæssige undersøgelse er kombineret med Elektrofysiologi eller neurale imaging (f.eks.calcium imaging) metoder, film optagelse er foreslået for en bedre synkronisering af dyrets adfærd til neurale signaler.
6. Elektrofysiologi (elektrode fabrikation)
- Bruge enkelt eller bipolar elektroder til at optage de lokale felt potentialer (LFPs).
Bemærk: Brugen af bipolar elektroder foreslås, fordi det giver mulighed for lokal re henvisninger at reducere virkningen af volumen overledning. Den registrerede LFP er derfor differential spændingen mellem 2 elektroder med en ~ 200 μm afstanden mellem spidserne. - For at gøre en bipolære elektrode, lim 2 wolframelektroder sammen eller vind 2 rustfrit stål ledninger sammen (normalt, PFA-belagt rustfrit stål ledninger med 50 μm diameter bruges).
- Lodde grundstødningen og optagelse ledninger til en mini stik/stik til at blive et stik til Elektrofysiologi optagelse system.
7. anæstesi
- For at implantere elektroder, bedøver rotter ved en intraperitoneal injektion af en blanding af ketamin (100 mg/kg) og xylazin (8 mg/kg), eller ved at administrere isofluran som beskrevet i følgende fremgangsmåde.
Bemærk: Isofluran anbefales på grund af forbedret kontrol af dens bedøvende dybde. - Bruge en bedøvende maskine med kontrolleret iltkoncentration og bedøvende vapor flow.
- For at bedøver dyret af isofluran, placere det i salen, induktion og angive isofluran med en hastighed på ca. 4% og ilt ved 500-1.000 mL/min. på den bedøvende maskine.
- Fortsætte induktion, indtil den oprettende refleks af dyr forsvinder.
- Indstille den bedøvende vedligeholdelse sats på 1-2,5% isofluran og 300-400 mL/min ilt på maskinen.
- Placere en varme-pad med isolering (VAT) på et stereotaxisk enhed og derefter immobilisere dyret i stereotaxisk enheden.
- Måle niveauet af anæstesi ved at klemme tæerne af dyret.
8. kirurgisk procedure
- Ved hjælp af en elektrisk barbermaskine eller et par saks, barbere dyrets hoved hvor snittet er at blive gjort.
- Skrub området kirurgi med ethanol og derefter povidon-jod, 4%.
- Anvende øje lubricant for at beskytte dyrets hornhinden under operationen.
- Ved hjælp af væv pincet, træk forsigtigt huden mellem dyrets øjne og ører. Brug saks, skåret huden, der er klemt mellem pincet og fjerner periosteum.
- Bruge brintoverilte til at rengøre og desinficere kraniet.
- Find placeringen af elektroden indsætningspunktet ved hjælp af stereotaxisk koordinater og mærke det på kraniet med en permanent markør.
- Bruge en håndholdt boremaskine til at lave et hul for grundstødning elektrode, én for forankring af implantatet, og et hul pr. optagelse elektrode.
- Indsæt elektroderne på en meget langsom sats at minimere de mulige kortikale og subkortikale skader.
- Tilslut grundstødning elektrode til kraniet ved hjælp af en lille skrue.
- Sikre stik stik/stikket på plads ved hjælp af et tyndt lag af dental akryl cement.
- Injicere buprenorphin (15 µg/kg subkutant) eller meloxicam (1-3 mg/kg subkutant) som en smertestillende.
- Lad dyret i et bur på en opvarmet mat at inddrive. Observere dyret mindst hvert 30 min, indtil den har inddrevet fra narkose.
9. efter indgrebet uddannelse
- Efter kirurgi, give mindst en 10-dages tilbagebetalingsperioden. Hus dyr individuelt med fri adgang til mad og vand ad libitum og overvåge dem dagligt (Se Rudebeck, Walton, Smyth, Bannerman og Rushworth7 for flere oplysninger).
- Efter opsvinget, begynde at begrænse dyrets kost til 85% af deres fri-fodring.
- Omskole dyr i labyrinten for at huske forskelsbehandling fasen (trin 4).
- Fortsat efteruddannelse musene, indtil de har opnået 80% af HRC.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
De data præsenteres her er den indspillet LFP fra venstre orbitofrontal cortex (OFC) og den forreste cingulate cortex (ACC) af seks mandlige Wistar rotter ved hjælp af bipolar elektroder (af PFA-belagt rustfrit stål). Tabel 1 viser de adfærdsmæssige erhvervelse længde for hver uddannelse fase. Koordinaterne for målområder blev bestemt ud fra en rotte hjerne atlas9 og er som følger: til AAC, 1,2 mm foran bregma, 0,8 mm lateral til midterlinjen, og 2 mm ventrale til kraniet; og for OFC, 3,5 mm foran bregma, 2,3 mm lateral til midterlinjen og 5,4 mm ventrale til kraniet.
Optagelserne blev bandpass-filtreret (0,01 - 250 Hz) til at udtrække LFPs og derefter stikprøven på 1.000 Hz. Den spektrale analyse blev udført på LFPs ved hjælp af de multi-konus10. Fem Slepian vokslys og en tid-båndbredde produkt af tre blev brugt til at opnå den optimale spektrale koncentration. Tid-frekvens spectrograms blev anslået ved hjælp af en glidende vindue af 300 ms der blev flyttet over data på 5 ms skridt. Til en bedre overvågning af opgave-afhængige graduering af de spektrale beføjelser og at dæmpe 1/f power-skalering problem, alle spectrograms var oprindelig normaliseret og konverteret til decibel ved hjælp af dBtf = 10log10 (Stf/mSf), hvor Stf er spektrum på tidspunkt t og frekvensen f og mSf er den gennemsnitlige spektrum af alle tidspunkter i den oprindelige plan i en frekvens band11. De spektrale beføjelser var beregnet for grundlinje (300 ms før næse poking), stimulus (100 ms), før kammer (300 ms inden de kommer ind i salen) og kammer (600 ms) tidsvinduer. Den statistiske analyse blev udført ved hjælp af en ikke-parametrisk permutation-baseret t-test.
Som vist i den øverste række i figur 2A, var der et fald i både lav (4-12 Hz) og høj (45-85 Hz) frekvens beføjelser i ACC fra starten til slutningen af stimulus. Sammenligne den tid brugt uden for mødesalen med tiden i salen, den spektrale analyse viste ingen ændringer i de oscillerende aktiviteter (som ses i den øverste række i figur 2B) i ACC.
Lavfrekvente svingninger i OFC viste også falder i de spektrale beføjelser, mens dyrene nærmede IR-porten; men dette syntes tidligere (-80 ms) og varede længere i forhold til de lavfrekvente svingninger i ACC (50-420ms). Mid/high-frequency band aktiviteter (23-100 Hz) i OFC steg efter stimulus debut (figur 2A, nederste række). Ingen væsentlige ændringer blev observeret i tidsvinduer pre kammer og kammer, når de blev sammenlignet sammen (figur 2B, nederste række). Disse resultater er i overensstemmelse med tidligere resultater formode at OFC og ACC er begge involveret i værdibaseret beslutningstagning2,12,13.
Figur 1: skematisk af en retssag i en forsinkelse-baserede besluttende opgave valg. Labyrinten måler 60 cm x 10 cm x 40 cm. Boksen er tilsluttet start arm gennem en Udtrækkelig dør. To andre udtrækkelige døre (dør-A og dør-B) er placeret på hvert mål arm og sammen de gør et kammer til at forsinke dyrenes adgang til belønninger. Dør-A er anbragt 12,5 cm fra indgangsstedet til hver arm og dør-B placeres lige før maden godt, 5 cm fra enden af armen. En hævet metal mad godt, 3 cm i diameter, er placeret i den fjerneste ende af hvert mål arm, 2 cm over labyrint gulvet.
Dyret er placeret i boksen start og får lov til at nærme sig og næse-sækken den infrarøde port (IRB-1) til at udløse den auditive stimulus, som stikord HRA (i dette panel, højre arm). IRB - 2L og IRB-2R tidsstemplet dyrets valg. Hvis dyret vender rigtigt, dør-A er åbnet for at lade dyret Angiv arm (afdeling) og er lukket umiddelbart efter dyret ind. Efter 15 s, dør-B er åbnet for at give dyrs adgang til belønning. Hvis dyret vælger at dreje til venstre, (dør-A er åbnet i venstre side), dør-B er åbnet umiddelbart efter det ind i venstre kammer. IRB - 3L og IRB-3R tidsstemplet dyrets indgangen til salen.
Figur 2: tidsmæssige og spektral dynamikken i ACC og OFC neurale aktiviteter. (A) dette panel viser tidsfrekvens parceller af ACC (øverste række) og OFC (nederste række) neurale aktiviteter under en succesrig high-belønning forskelsbehandling. De spektrale beføjelser er baseline-normaliseret ved at trække tidsvinduet post poking fra baseline tidsvindue. Værdien 0 i abscissen angiver starten af den auditive stimulus. (B) dette panel viser tidsfrekvens parceller af ACC (øverste række) og OFC (nederste række) neurale aktiviteter når dyret ind i kammeret. Vinduet kammer tid er normaliseret af tidsvinduet pre kammer. Værdien 0 i abscissen angiver tidspunktet for åbne døren-A. Farve poser skildrer omfanget af de spektrale ændringer i decibel skala. De sorte rektangler viser betydelige afvigelser fra niveauet chance (p < 0,05 af to-sidet permutation test). Venligst klik her for at se en større version af dette tal.
| Tilvænning | Forskelsbehandling uddannelse | Forsinkelse uddannelse (5s) | Forsinkelse uddannelse (10s) | Forsinkelse uddannelse (15) | i alt | |
| Rotte 1 | 3 dage | 15 dage | 8 dage | 6 dage | 5 dage | 37 dage |
| Rat 2 | 3 dage | 18 dage | 9 dage | 6 dage | 5 dage | 41 dage |
| Rotte 3 | 3 dage | 13 dage | 7 dage | 5 dage | 6 dage | 34 dage |
| Rotte 4 | 3 dage | 15 dage | 9 dage | 6 dage | 6 dage | 39 dage |
| Rotte 5 | 3 dage | 17 dage | 8 dage | 7 dage | 5 dage | 40 dage |
| Rotte 6 | 3 dage | 16 dage | 7 dage | 6 dage | 6 dage | 38 dage |
Tabel 1: Adfærdsmæssige variabilitet og tidsforløb for læring for 6 rotter.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Gnavere har længe været anvendt i neurovidenskabelige studier, der beskæftiger sig med forskellige emner, lige fra kognitive evner såsom læring og hukommelse2,14 og forstærket adfærd7,15,16 den centrale kontrol af organer17,18 og neuropharmacology19,20. Den foreslåede protokol forklarede en komplekse adfærdsmæssige opgaven egnet til eksperimenter involveret med Elektrofysiologi og neuroimaging. Vi har beskrevet den forsinkelse-baserede forstærket guidede opgave for rotter, men det kan være tilpasset til mus siden rotter og mus Udfør samme måde på tørt land opgaver.
Vi brugte næse poking som stimulus til at udløse en audio stimulus. Dog løftestang-presning og andre stimulus modaliteter som visuelle eller olfaktoriske stimuli kan også anvendes, hver for sig eller samtidigt. Den foreslåede operant opgave har en række fordele og fordele i forhold til eksisterende ikke-operant metoder. Mest overbevisende er den automatiske præcise tidsstemplings selvfølgelig dyrenes beslutninger som ellers er meget vanskelige. Metoden er især velegnet til Elektrofysiologi og neuroimaging undersøgelser. En anden fordel er at fjerne de rumlige komponenter af opgaven, som kræver rumlig hukommelse kontrolgrupper. Som en meget krævende opgave er det meget sandsynligt, at ikke alle rotter udføre godt på paradigme. Erstatte dyret, hvis den forbliver inaktiv i starten arm, forsinkelser at angive zonen beslutning for mere end 5 min eller producerer højere fejl priser sammenlignet med andre dyr i gruppen.
Når som helst beslutning antages omkostninger og værdier af noget valg at blive evalueret samtidig. Derfor vælger enten HRA eller LRA i denne opgave kan være resultater af ændringer i kodning af omkostningerne, i kodning af fordelene, eller i costbenefit beregning. En advarsel af den foreslåede metode er at være ude af stand til at skelne mellem de kodning processer.
Der er en række trin, der kan træffes for at maksimere succes i uddannelse dyrene og indspille deres elektrofysiologiske signaler. For det første, håndterer dyr før uddannelse er afgørende. Indspilningerne starter med at forbinde optagelse ledninger til dyrets hoved-scenen, forsøge at vænne dem så at de tillader dig at holde hovedet. Dette er meget vigtigt, som sjældent håndteres dyr bliver opsat i løbet af denne procedure og kan skade hoved-fase eller optagelse kabel. Generelt godt håndteret dyr er mindre stressede, nemmere at arbejde med, og har tendens til at producere mindre variable data.
For det andet, gnavere efterlade en række lugtstof stikord i labyrinten (dvs., feromon-holdige urin og afføring, udskiller feromoner fra deres knurhår region og i væsker fra deres mund puder). Labyrinten skal derfor være udslettet efter hver enkelt brug og ved afslutningen af et eksperiment at minimere virkningen af disse resterende lugtstof molekyler på testresultaterne. Ethanol (70%) er en fælles desinfektionsmiddel der anvendes til at rense testudstyr. Dog, ligesom mange desinfektionsmidler, selve alkoholen har en lugt, der kan påvirke gnaver adfærd. Derfor, Sørg for, at det er helt fordampet før placere et dyr i labyrinten.
For det tredje, selv om LFPs er mindre følsom over for støj end pigge, ved hjælp af solid stik og et godt sikret kabel nedsætter niveauet af bevægelse støj. Let sprøjte vand på labyrint gulvet kan mindske enhver statisk elektricitet, som er lavet af friktion mellem dyrets pels og gulvets overflade.
Til sidst, kan den protokol, der er beskrevet i denne artikel bidrage til at designe forsinkelse-baserede forstærket besluttende eksperimenter og optage elektrofysiologiske signaler, mens dyret udfører opgaven.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Forfatterne har ikke noget at oplyse.
Acknowledgments
Denne forskning blev støttet af RMH neurovidenskab Foundation, Australien; den australske hjernen Foundation; RACP Thyne Reid Fellowship, Australien; og ved et projekt giver fra kognitiv videnskab og teknologi Rådet, Iran til Abbas Haghparast.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| T-maze | Self made | ||
| Dustless Precision Sugar Pellets | TSE Systems Intl. Group | F0023 | 45 mg, Sucrose |
| Ketamine Hydrochloride Injection, USP | Sigma-Aldrich | 6740-87-0 | |
| Xylazine | Sigma-Aldrich | 7361-61-7 | |
| stereotaxic device | Stoelting | ||
| Isofluran | Santa Cruz Biotechnology | sc-363629Rx | |
| PFA-coated stainless-steel wires | A-M systems | ||
| acrylic cement | Vertex, MA, USA | ||
| (wooden or PVC (polyvinyl chloride)-made) | local suppliers | ||
| Mini-Fit Power Connector | Molex | 15243048 | |
| ethannol 70% | Local suppliers | ||
| buprenorphine | diamondback drugs | ||
| Arduino UNO | Arduino | https://www.arduino.cc/ | |
| Infrared emitting diode | Sharp | GL480E00000F | http://www.sharp-world.com/ |
| Chronux Toolbox | Chronux.org | ||
| Arduino codes | https://github.com/dechuans/arduino-maze |
References
- Gold, J. I., Shadlen, M. N. The neural basis of decision making. Annual Review of Neuroscience. 30, 535-574 (2007).
- Shi, Z., Müller, H. J. Multisensory perception and action: development, decision-making, and neural mechanisms. Frontiers in Integrative Neuroscience. 7, 81 (2013).
- Sutton, R. S., Barto, A. G. Reinforcement Learning: An Introduction. 1, MIT Press. Cambridge, MA. (1998).
- Khani, A., Rainer, G. Neural and neurochemical basis of reinforcement-guided decision making. Journal of Neurophysiology. 116, 724-741 (2016).
- Fatahi, Z., Haghparast, A., Khani, A., Kermani, M. Functional connectivity between anterior cingulate cortex and orbitofrontal cortex during value-based decision making. Neurobiology of Learning and Memory. 147, 74-78 (2018).
- Khani, A., et al. Activation of cannabinoid system in anterior cingulate cortex and orbitofrontal cortex modulates cost-benefit decision making. Psychopharmacology. 232, 2097-2112 (2015).
- Rudebeck, P. H., Walton, M. E., Smyth, A. N., Bannerman, D. M., Rushworth, M. F. Separate neural pathways process different decision costs. Nature Neuroscience. 9, 1161-1168 (2006).
- Gage, G. J., et al. Surgical implantation of chronic neural electrodes for recording single unit activity and electrocorticographic signals. Journal of Visualized Experiments. (60), e3565 (2012).
- Paxinos, G., Watson, C. The Rat Brain in Stereotaxic Coordinates. , Academic Press. San Diego, CA. (1998).
- Bokil, H., Andrews, P., Kulkarni, J. E., Mehta, S., Mitra, P. P. Chronux: a platform for analyzing neural signals. Journal of Neuroscience Methods. 192, 146-151 (2010).
- Cohen, M. X. Analyzing Neural Time Series Data: Theory and Practice. , MIT Press. Cambridge, MA. (2014).
- Luk, C. -H., Wallis, J. D. Choice coding in frontal cortex during stimulus-guided or action-guided decision-making. Journal of Neuroscience. 33, 1864-1871 (2013).
- Rudebeck, P. H., et al. Frontal cortex subregions play distinct roles in choices between actions and stimuli. Journal of Neuroscience. 28, 13775-13785 (2008).
- Goshadrou, F., Kermani, M., Ronaghi, A., Sajjadi, S. The effect of ghrelin on MK-801 induced memory impairment in rats. Peptides. 44, 60-65 (2013).
- Haghparast, A., et al. Intrahippocampal administration of D2 but not D1 dopamine receptor antagonist suppresses the expression of conditioned place preference induced by morphine in the ventral tegmental area. Neuroscience Letters. 541, 138-143 (2013).
- Esmaeili, M. -H., Kermani, M., Parvishan, A., Haghparast, A. Role of D1/D2 dopamine receptors in the CA1 region of the rat hippocampus in the rewarding effects of morphine administered into the ventral tegmental area. Behavioural Brain Research. 231, 111-115 (2012).
- Chaleek, N., Kermani, M., Eliassi, A., Haghparast, A. Effects of orexin and glucose microinjected into the hypothalamic paraventricular nucleus on gastric acid secretion in conscious rats. Neurogastroenterology & Motility. 24, e94-e102 (2012).
- Kermani, M., Eliassi, A. Gastric acid secretion induced by paraventricular nucleus microinjection of orexin A is mediated through activation of neuropeptide Yergic system. Neuroscience. 226, 81-88 (2012).
- Kermani, M., Azizi, P., Haghparast, A. The role of nitric oxide in the effects of cumin (Cuminum Cyminum L.) fruit essential oil on the acquisition of morphine-induced conditioned place preference in adult male mice. Chinese Journal of Integrative Medicine. , 1-6 (2012).
- Ahmadi, A., et al. Synthesis and antinociceptive behaviors of new methyl and hydroxyl derivatives of phencyclidine. Current Medicinal Chemistry. 19, 763-769 (2012).
