Waiting
Login processing...

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

Behavior

Bedömning av stresseffekter på kognitiv flexibilitet med hjälp av ett operantstrategiskifte paradigm

Published: May 4, 2020 doi: 10.3791/61228

Summary

Stressiga livshändelser försämrar kognitiv funktion, vilket ökar risken för psykiatriska störningar. Detta protokoll illustrerar hur stress påverkar kognitiv flexibilitet med hjälp av en automatiserad operant strategi skiftande paradigm i manliga och kvinnliga Sprague Dawley råttor. Specifika hjärnområden som ligger till grund för särskilda beteenden diskuteras och resultatens translationella relevans utforskas.

Abstract

Stress påverkar kognitiv funktion. Huruvida stress förbättrar eller försämrar kognitiv funktion beror på flera faktorer, inklusive 1) typ, intensitet och varaktighet av stressorn; 2) typ av kognitiv funktion under studie; och 3) tidpunkt för stressorn i förhållande till lärande eller utförande av den kognitiva uppgiften. Dessutom har könsskillnader mellan effekterna av stress på kognitiv funktion dokumenterats i stor utsträckning. Beskrivs här är en anpassning av en automatiserad operant strategi skiftande paradigm för att bedöma hur variationer i stress påverkar kognitiv flexibilitet hos manliga och kvinnliga Sprague Dawley råttor. Specifikt används återhållsamhetsstress före eller efter träning i denna operantbaserade uppgift för att undersöka hur stress påverkar kognitiv prestanda hos båda könen. Särskilda hjärnområden som är associerade med varje uppgift i detta automatiserade paradigm har varit väletablerade (dvs. den mediala prefrontala cortexen och orbitofrontal cortex). Detta möjliggör riktade manipuleringar under experimentet eller bedömning av vissa gener och proteiner i dessa regioner efter slutförandet av paradigmet. Detta paradigm möjliggör också detektering av olika typer av prestandafel som uppstår efter stress, som var och en har definierat neurala substrat. Också identifierade är distinkta könsskillnader i framhärdande fel efter en upprepad återhållsamhet stress paradigm. Användningen av dessa tekniker i en preklinisk modell kan avslöja hur stress påverkar hjärnan och försämrar kognition vid psykiatriska störningar, såsom posttraumatiskt stressyndrom (PTSD) och egentlig depression (MDD), som visar markanta könsskillnader i prevalens.

Introduction

Hos människor kan stressiga livshändelser försämra kognitiv funktion (dvs kognitiv flexibilitet1), vilket betecknar förmågan att anpassa kognitiva bearbetningsstrategier för att möta nya förhållanden i miljön2. Försämring av kognition fäller ut och förvärrar många psykiatriska störningar, såsom posttraumatiskt stressyndrom (PTSD) och egentlig depression (MDD)3,4. Dessa störningar är dubbelt så utbredda hos kvinnor5,6,7,8, men den biologiska grunden för denna skillnad är fortfarande okänd. Aspekter av verkställande funktion hos människor kan bedömas med hjälp av Wisconsin Card Sorting Task, en demonstration av kognitiv flexibilitet2. Prestanda i denna uppgift är nedsatt hos patienter med PTSD9 och MDD10, men den neurala grunden för denna förändring kan endast undersökas av hjärnavbildning11.

Framsteg i förståelsen av hur stress påverkar hjärnan har gjorts genom användning av djurmodeller, särskilt gnagare. Eftersom kognitiv flexibilitet påverkas vid stressrelaterade sjukdomar är det en exceptionellt relevant fenotyp att undersöka hos gnagare. Hittills har de flesta stressneurobiologisk litteratur använt ett alternativt kognitivt flexibilitetsparadigm (ibland kallat grävuppgiften)12,13,14,15. Även om denna uppgift har granskats i stor utsträckning, kräver det mer tid och ansträngning av experimenteraren för att träna gnagare. Anpassad och beskriven här är ett väletablerat automatiserat set-shifting protokoll16 för att bedöma kognitiv flexibilitet hos manliga och kvinnliga Sprague Dawley råttor med olika stressmodeller17,18. Förfarandet kräver minimal tillsyn av experimenteraren och gör det möjligt att testa flera råttor samtidigt. Dessutom, till skillnad från andra versioner av denna automatiserade uppgift19, kräver anpassningen av detta paradigm bara 3 dagars utbildning och inkluderar en effektiv programmerad dataanalys.

Huruvida stress förbättrar eller försämrar kognitiv funktion beror på stressorns typ, intensitet och varaktighet, liksom stressorns timing i förhållande till lärande eller genomförande av en kognitiv uppgift20,21. Protokollet innehåller således stressprocedurer både före och efter operantutbildningen. Den undersöker också representativa resultat från stressstudier. Dessutom har de hjärnregioner som ligger till grund för särskilda aspekter av börsförskjutning varit väletablerade2,16,22; Därför beskriver rapporten också hur man kan rikta in sig på och bedöma vissa hjärnregioner under eller efter stress- och strategiförskjutningsförfarandena.

Det har funnits begränsad forskning om att direkt undersöka könsskillnader i kognitiv flexibilitet18,23.  Protokollet beskriver hur man 1) införlivar både hanråttor och honråttor i det experimentella paradigmet, sedan 2) spårar estrouscykler före och under procedurerna hos fritt cyklande honor. Tidigare studier har visat att stress före operantträning kan leda till könsspecifika underskott i kognitiv flexibilitet hos råttor17. Särskilt honråttor uppvisar störningar i kognitiv flexibilitet efter stress, medan kognitiv flexibilitet förbättras hos hanråttor efter stress17. Intressant nog är ett viktigt kännetecken för stressrelaterade psykiatriska störningar, som har en könsfördomsfördom hos människor, kognitiv inflexibilitet. Dessa resultat tyder på att kvinnor kan vara mer sårbara för denna typ av kognitiv svikt än män. Användningen av dessa tekniker i djurmodeller kommer att kasta ljus över effekterna av stress på hjärnan och hur det försämrar kognition vid psykiatriska störningar hos människor.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

Alla förfaranden i denna studie godkändes av Institutional Animal Care and Use Committee (IACUC) vid Bryn Mawr College. Få IACUC eller på annat sätt tillämpligt myndighetsgodkännande innan du beställer försöksdjur och påbörjar försök.

1. Beredning av djur

  1. Förvärva manliga och kvinnliga vuxna Sprague Dawley råttor.
    OBS: Råttorna kan levereras före 65 dagars ålder, men påbörja inte procedurer förrän efter denna punkt för att säkerställa att både hanar och kvinnor är fullt mogna.
  2. Parhus samkönade råttor så länge som möjligt, eftersom långvarig isolering är en stressor24. För matbegränsning, ensång hus råttor strax före operant strategi växlingsprotokoll.
  3. Efter 1 veckas acklimatisering börjar du försiktigt hantera råttor i 3-5 min per dag. Samla kroppsvikten hos varje råtta. Dessutom, om du är intresserad av att bedöma hur gonadalhormoner kan påverka resultaten, samla vaginal lavage för honråttor (beskrivs i avsnitt 2).
  4. Begränsa (från mat) djur som kommer att köras i operantstrategin skiftande paradigm minst 3 dagar innan träningen börjar så att de framgångsrikt lär sig uppgiften. Se till att vatten alltid är fritt tillgängligt. Skriftliga register bör föras för varje djur för att dokumentera daglig mat- och vätskekonsumtion, hydreringsstatus och eventuella beteendemässiga och kliniska förändringar som används som kriterier för tillfälligt eller permanent avlägsnande av ett djur från ett protokoll (Morton 2000). NRC 2003b).
    1. Om du använder ett stressförfarande i mer än 3 dagar före träning, justera livsmedelsbegränsningen så att den matchar antalet stressdagar (t.ex. 5 dagars fasthållning plus livsmedelsbegränsning25).
    2. Leverera varje dag 80% av det normala dagliga matintaget (dvs. 4 g mat per 100 g kroppsvikt)26. Använd den dagliga viktsamlingen för råttan för att beräkna hur mycket mat som ska ges varje dag.
    3. Fortsätt livsmedelsbegränsningen genom tränings- och testdagarna. Placera dock inte mat i hemburen förrän efter att råttan har slutfört träning eller testning för dagen, annars kommer de inte att motiveras att utföra uppgifterna för en matpelletsbelöning. Se till att tidpunkten för matleverans till råttor när uppgiften är klar är ganska oförutsägbar eftersom detta hjälper till att undvika minskad motivation att uppträda i operantkammaren (till förmån för att helt enkelt vänta på mat i hemburen efteråt).
      OBS: Djur som genomgår fasthållningsstressparadigmet uppvisar inte signifikant större viktminskning än kontroll, ostressade ämnen. Olika stressprocedurer kan dock själva inducera viktminskning, vilket resulterar i att råttor får mindre mat än ostressade motsvarigheter under kroppsviktsbaserad livsmedelsbegränsning. Detta kan innebära ytterligare en, förvirrande stressfaktor. Om så verkar vara fallet, alternativt använda en fast mängd mat som ges till varje ämne, oavsett vikt27.

2. Vaginal lavage

OBS: Gonadalhormoner (dvs östrogen och progesteron) är kända för att påverka stressresponsen och kognition28,29,30. Dessa hormoner fluktuerar över den estus cykeln av honråttor31. Om du är intresserad av att spåra den esttruösa cykeln av fritt cyklande kvinnliga gnagare för att korrelera med stress- eller kognitiv flexibilitetsdata, samla in vaginal lavage enligt beskrivningen nedan. Representativa uppgifter om estrous cykelstadium tillhandahålls inte.

  1. För att få vaginala lavageprover från kvinnor, samla varmt vatten i en ren bägare, en glasögonett, en "lavage" -bild (mikroskopbild med akrylfärgcirklar för att hålla lavaprovet) och en tom bägare.
  2. Fyll pipetten med en liten mängd varmt vatten (~ 0,5 ml) och sätt sedan in spetsen i den kvinnliga råttans vagina (genom att lyfta med svansen). Utvisa det sterila vattnet 2x-3x och utvisa den insamlade vätskan på en mikroskopisk glidbild. Svämma inte över lavagerutschbanan.
  3. Utvisa eventuell överskottsvätska i den tomma bägaren. Märk lavagebilden med råttnummer och lägg proverna från varje råtta i den ordningen så att det är klart vilket prov som tillhör varje råtta.
  4. Skölj noggrant pipetten genom att leda rent varmt vatten och dispensera den i "överskottet" bägaren flera gånger innan du fyller pipetten för att prova nästa råtta.
  5. Bär försiktigt lavagebilden till ett brightfieldmikroskop för att avbilda lavageprovet och klassificera dagen inom den estruösa cykeln enligt beskrivningen i Becker et al31.
    OBS: Helst bör lavaging göras i några veckor för att korrekt spåra en kvinnas cykel och bör utföras vid en mycket liknande tidpunkt varje dag för att kontrollera dygnsrytmen. Helst bör denna procedur utföras före stress och operant strategiförskjutningsförfaranden. Användningen av bomullspinne och steril saltlösning kan också användas som ett alternativ till denna ögondropparteknik. Data för honråttor kan analyseras post-hoc enligt estrous cykeldag (tänk på dagar av cykel när stress utförs och/ eller dag i cykeln när testningen sker).

3. Utrustning och programvara

  1. Använd operantkammare för beteendeträning och testning.
    1. Se till att kamrarna innehåller minst två infällbara spakar med två stimulanslampor ovanför, ett husljus och en dispenser för förstärkning för dessa uppgifter.
    2. Kontrollera att spakarna är på vardera sidan av det centrala förstärkningstillförselområdet med en stimulanslampa ovanför varje spak.
    3. Använd huslampan för att belysa kammaren utan att störa upptäckten av ljusstimulansen (det är bäst om huslampan är på kammarens bakvägg, mittemot spakarna och stimulansljusen).
  2. Använd dammfria matpellets (här används 45 mg pellets: 18,7% protein, 5,6% fett och 4,7% fiber) för förstärkning hos livsmedelsbegränsade råttor. Använd inte pellets med hög sackaros eller fetthalt (om det inte finns intresse för hur stress påverkar det smakliga matintaget).
  3. Kontrollera presentationen av stimuli, spakdrift och datainsamling från en dator med programvara som kan driva kammaren(Materialtabell).
    OBS: Om du vill ha information om kodning av program som använder den här programvaran kontaktar du författarna. MED-PC-skript ingår som kompletterande filer. Denna programvara samlar in information om djurets svar för varje försök (vilken hävstång som trycks in, om det är korrekt / felaktigt / inget svar och latens för att göra valet). Från den här informationen kan användare beräkna olika mått i beteendeparadigmet, enligt beskrivningen i avsnittet beteendeanalys.
  4. Utför träning/testning vid samma tid varje dag för att kontrollera dygnsrytmen i stresshormoner32 (och andra relevanta åtgärder).
  5. Fyll bottenfacket på varje operantlåda med färska sängkläder för att samla avföring/ avfall. Efter varje session dumpar du varje bricka, rengör brickor och kammarinredning med alkoholservetter eller ett IACUC-godkänt desinfektionsmedel och byt ut med färska sängkläder innan du placerar ett nytt djur i kammaren.

4. Stressförfaranden

  1. Besluta om stressproceduren ska utföras före, under och/eller efter utbildning om det operata strategiskiftande paradigmet (t.ex. 5 dagars återhållsamhetsstress före 3 dagars operantutbildning jämfört med 3 dagars operantutbildning följt av en enda återhållsamhet och testning).
  2. Utför stressproceduren samtidigt dagligen med avseende på operantträning. (t.ex. 30 minuters fasthållningsspänning från och med 9 A.M., följt av placering i operantkammaren).
  3. Utför stressprocedurerna i ett separat rum från både kolonirummet och strategiskiftande paradigmrum (för att säkerställa att det inte finns några förvirrande faktorer förknippade med vittnesstress)33. Placera råttan kort i ett broome-stil genomskinligt fasthållningsrör och försegla öppningen, var försiktig så att du inte klämmer benen eller svansen. Mellan varje ämne, använd ett IACUC-godkänt desinfektionsmedel för att rengöra Broome-röret. Felaktig sanering kan lämna feromoner bakom sig som kan påverka testprotokollet negativt.
    OBS: Uppskatta hur länge den första gruppen råttor kommer att spendera i operantkamrarna. Detta varierar beroende på träning kontra testdag; Men efter att ha kört flera kohorter kan en genomsnittlig tid för att slutföra varje aktivitet för att uppskatta framtida aktiviteter beräknas.
  4. Beroende på hur många operantkammare som finns tillgängliga, förskjut stressproceduren för ämnen. Till exempel utsätts fyra råttor för fasthållningsstress och placeras i fyra operantkammare. En timme senare genomgår ytterligare fyra djur stressprocedurer som ska följas av operantkammaren.

5. Utbildning

OBS: Detta paradigm ändras från det operant set-shifting förfarande som utvecklats av Floresco et al. så att det kan slutföras på 3 dagar19.  Träningsförfaranden för råttor kräver 3 dagar (1 dag för att lära sig varje uppgift enligt beskrivningen nedan). Det är sällsynt att en råtta inte lär sig dessa uppgifter. Om en råtta inte lär sig varje uppgift, bör den uteslutas från den slutliga studien. Se figur 1A för en visuell skildring av det träningsparadigm som beskrivs nedan.

  1. Innan du placerar råttan i kammaren, se till att det finns tillräckligt med matpellets i dispensern och att operantlådorna fungerar korrekt. För att uppnå detta, ladda och initiera ett tränings- eller testdagsprogram i en tom kammare, manuellt testa att rätt spak på lämpligt sätt ger en belöning per spakpress.
  2. Träna råttan att trycka på varje spak
    1. Innan du placerar råttan i lådan under den första träningsdagen, ställ manuellt en matpelletsbelöning på rätt spak, som anges vid lastning av träningsförfarandet i varje kammare.
    2. Träna råttan med ett fast förhållande (FR-1) schema, så att varje korrekt spakpress belönas med en förstärkning. Balansera rätt spak per dag mellan försökspersoner och/eller försöksförhållanden (forma endast en spak i taget) genom att ange rätt spak vid inläsning av träningsförfarandet på den dator som trafikerar kamrarna.
    3. Låt råttan trycka på spaken tills den når kriteriet genom att trycka på rätt spak 50x, vanligtvis slutföra uppgiften mellan 30-45 min.
    4. Följande dag tvingar råttan att utföra denna uppgift på motsatt spak med samma program som den första träningsdagen, men utse den motsatta spaken som rätt. Det finns inget behov av att "forma" spaken med en matpellet på denna träningsdag. Vanligtvis förvärvas detta kriterium snabbt efter att råttor har lärt sig att trycka på den första spaken.
  3. Träna råttan att svara på ljussignalen
    1. På den tredje träningsdagen, belysa ljuset ovanför båda spakarna för 15 s försök, under vilka råttan kan trycka på en av spakarna för att potentiellt få en matpelletsbelöning. Under lätt diskrimineringsuppgiften kommer detta program slumpmässigt att välja vilken hävstång som är korrekt på försök till rättegång.
    2. Om råttan trycker på rätt spak, se till att lamporna förblir tända i 3 s och belöningen levereras, följt av en 5 s period, under vilken lamporna släcks före nästa försök. Om råttan trycker på fel spak, se till att ingen belöning levereras och att lamporna stängs av i 10 s före nästa försök.
    3. Efter denna sista träningsdag beräknar du "sidoförskjutning" för att avgöra om råttan har en preferens för vänster eller höger spak genom att dividera antalet pressar på en spak dividerat med det totala antalet spakpressar. På testdagen kommer råttan att börja på sin minst föredragna sida för att säkerställa att den lär sig den specifika beredskapen för respons-belöning, snarare än att svara på en föredragen hävstång.

6. Testning

OBS: Se figur 1B för en visuell skildring av testparadigmet som beskrivs nedan.

  1. På dag 4 (testdag) placerar du råttan i operantkammaren efter stressprocedurer och testar dem i sidodiskriminering, sidoåtervändning och lätt diskrimineringsuppgifter seriellt. Se till att ljusdiskrimineringsuppgiften endast lyser upp ljuset ovanför den "korrekta" spaken. I varje uppgift måste råttorna i följd uppnå åtta korrekta försök för att slutföra varje diskriminering utan att trycka på den felaktiga spaken. En felaktig spaktryckning återställer denna testkedja.
    1. Testa råttor med hjälp av sidodiskrimineringsuppgiften. Använd sidodiskrimineringsprogrammet, belöna råttan för att trycka på spaken på dess minst föredragna sida enligt bestäms från den tredje dagen av träningen, oavsett ljussignalen. Aktiviteten avslutas när du trycker på rätt spak 8x i följd (exklusive utelämnanden).
    2. Utför sidoåtervändningstestet genom att köra råttor med hjälp av sidodiskrimineringsprogrammet igen, men den här gången beteckna spaken motsatt till den korrekta från sidodiskrimineringsuppgiften som korrekt. Se till att råttan belönas för att trycka på denna spak, oavsett ljussignal. Aktiviteten avslutas när du trycker på rätt spak 8x i följd (exklusive utelämnanden).
    3. Utför lättdiskrimineringsuppgiften, som belönar råttan för att trycka på spaken med ljuset upplyst ovan. Varje operanttestning är klar när du trycker på rätt spak 8x i följd (exklusive utelämnanden).
      OBS: Baserat på tidigare studier kodar dessa uppgifter minst 30 prövningar, oavsett på varandra följande pressar, för att säkerställa att råttor har tillräckligt med tid för att lära sig reglerna för varje uppgift18. Om råttan i följd uppnår åtta korrekta försök innan 30 försök har inträffat, kommer uppgiften således att förbli engagerad tills 30 försök är slutförda.

7. Beteendeanalys

OBS: De data som erhållits för varje djur på testdagen registreras automatiskt och sparas av datorn, så länge ett MED-PC-skript för varje uppgift har initierats och tillåtits slutföras (se kompletterande material för MED-PC-skript).

  1. Öppna data för varje testdagsuppgift (sidodiskriminering, sidoåtervändning och lätt diskriminering) med hjälp av datorprogrammet. De viktigaste åtgärderna som registreras av programmet är försök till kriterium, fel i kriteriet och tid till kriterium. Dessa åtgärder beskrivs i detalj nedan.
    OBS: Författarna har genererat ett MATLAB-skript som möjliggör automatisering av analysprocessen samt analys av ihärdiga kontra regressiva fel (kontakta författare för kodinformation för att effektivisera dataanalys).
    1. Använd försök till kriterium (som avser det totala antalet försök [exklusive utelämnanden] som är nödvändiga för att råttan i följd ska kunna genomföra åtta korrekta försök, inklusive dessa åtta försök) som den viktigaste indikatorn på noggrannhet. Dessa data finns i den första kolumnen i matris B i en datafil som genereras av MED-PC-skriptet för någon av aktiviteterna på testdagen.
    2. Undersök det totala antalet fel som gjorts under varje uppgift. Dessa data finns i den tredje kolumnen i matris B i en datafil som genereras av MED-PC-skriptet för någon av aktiviteterna på testdagen. Dessa fel kategoriseras också i ihärdiga eller regressiva fel. Efterstäning av fel begås när råttan fortsätter att följa den tidigare regeln från föregående uppgift. Regressiva fel begås efter att det har kopplats från den tidigare regeln men fortsätter att försöka förvärva den nya regeln (för mer information om hur dessa typer av fel beräknas, se den publicerade metoden18).
    3. Om råttan inte svarade på en ljussignal inom 15 s kategoriseras rättegången som en försummelse, och det kommer inte att räknas in i det totala antalet försök till kriteriet. Beräkna detta genom att först lägga ihop antalet korrekta svar (som finns i den andra kolumnen i matris B i datafilen) och antalet fel (som finns i den tredje kolumnen i matris B i datafilen). Subtrahera sedan det här talet från det totala antalet försök till kriterium (det här är det sista talet i den första kolumnen i matris B i en datafil, som skiljer sig från försöken till kriteriet).
    4. Använd start- och sluttider som registrerats av programmet (högst upp i en datafil som genereras av MED-PC-skriptet för någon av aktiviteterna på testdagen) för att beräkna tid till kriterium. Svars tiden till den första spakpressen kan också beräknas från datafilen genom att subtrahera variabeln K (förfluten tid i sekunder från den första spakpressen) från tiden till kriteriet.
    5. Medelvärdet av data för varje beteendemått för råttor inom samma behandlingsgrupp. Utför lämpliga statistiska analyser (beroende på hur många variabler som undersöks).

8. Hjärnsubstrat

  1. Bestäm ett intresserat hjärnområde och / eller aspekt av kognitiv flexibilitet. Till exempel, om stress ökar viddivlande fel i sidoåterföringsuppgiften, kan orbitofrontal cortex (OFC) vara av särskilt intresse, eftersom tidigare lesionsstudier har indikerat att denna hjärnregion spelar en roll i många former av reverseringsinlärning (dvs. rumslig återföring testad i sidoåtervändningsuppgiften)34,35,36. I det här exemplet är offerråttor efter strategiförskjutningsparadigmet slutfört och undersöker c-fos (mått på neural aktivering37) i OFC med beskrivna immunohistokemiska metoder25 och beskrivs kort här.
    1. Först extrahera hjärnor från djur och skär i 40 μm skivor.
    2. Tvätta vävnaden i fosfatbuffrad saltlösning (PBS) 4x i 5 min vardera och inkubera sedan i 0,3% väteperoxid i 10 min för att släcka endogena peroxidaser.
    3. Tvätta vävnaden i PBS 2x i 5 minuter vardera och inkubera sedan i mus anti-c-fos primär antikropp (1:500), 3% normalt åsneserum (NDS) och 0,3% Triton X över natten.
    4. Nästa dag, tvätta vävnad i PBS 3x i 5 min vardera, inkubera sedan i biotin-SP-konjugerad åsne antimus sary antikropp (1:500) för 2 h.
    5. Tvätta vävnaden i PBS 3x i 5 min vardera och inkubera sedan i avidin-streptavidin AB-komplex i 1 h.
    6. Tvätta vävnaden i PBS 3x i 5 minuter vardera och inkubera sedan i DAB-lösning i upp till 10 minuter när vävnaden genomgår en oxidationskromogen reaktion.
    7. Tvätta vävnad i PBS 3x i 5 min vardera och montera sedan hjärnskivorna på glasmikroskopglas.
    8. Täck vävnaden med hjälp av toluenbaserat monteringsmedium och bild med hjälp av ett brightfield-mikroskop.
      OBS: Här, som återspeglas i de representativa resultaten, offras råttor 30 min efter att strategiskiftet paradigm slutar, ungefär 60-90 min efter att återföringsuppgiften har slutförts (beroende på varje råttas prestanda i ljusuppgiften). Detta bör representera optimal timing för c-fos uttryck38, vilket återspeglar prestanda i återföringsuppgiften.
  2. Alternativt kan du tillrulera ett specifikt hjärnområde för injektion eller virusinjektion före utförandet av stress eller det operant strategiskiftande paradigmet.
    OBS: Forskare kanske vill undersöka hur manipulerande neurala substrat förändrar effekterna av stress på kognitiv flexibilitet. Till exempel kan forskare blockera en viss neurotransmittorreceptor i prefrontal cortex före testning.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Det anpassade automatiserade operant strategiskifte paradigmet som beskrivs ovan användes för att avgöra om upprepad återhållsamhet stress påverkar kognition hos manliga och kvinnliga Sprague Dawley råttor. Representativa beteendedata beskrivs i figur 2 nedan. Kort sagt, kontroll och upprepade gånger återhållna råttor utförde detta operant strategi skiftande test, som bestod av en rad uppgifter: sidodiskriminering, sidovändning och lätt diskriminering.

Försök till kriterium för varje uppgift visas i figur 2A. Normalt representerades bättre prestanda för varje uppgift av ett reducerat antal försök till kriterium. Dessa data visar att efter akut återhållsamhet, män slutförde sidan återföring uppgift i betydligt färre prövningar än unstressed, kontrollera män. Omvänt krävde stressade kvinnor ett betydligt större antal försök för att slutföra sidoåterföringsuppgiften. Dessa resultat tyder på att män uppvisade förbättrad prestanda efter stress, medan kvinnor uppvisade nedsatt prestanda. I den lätta diskrimineringsuppgiften ökade stressen antalet försök till kriterium jämfört med kontrollkvinnor, vilket försämrade prestandan hos kvinnor men inte män i denna uppgift.

Det totala antalet fel som gjorts för varje uppmärksamhetsuppgift visas i figur 2B. I överensstämmelse med antalet försök till kriterium gjorde stressade män betydligt färre fel än kontrollhanar, medan stressade kvinnor gjorde fler fel i sidoåtervändningsuppgiften. I den lätta diskrimineringsuppgiften gjorde kvinnorna dessutom betydligt fler fel. Sammanfattningsvis, dessa data tyder på att upprepad stress förbättrar kognitiv prestanda hos män men försämrar kognitiv prestanda hos kvinnor.

Totala fel kategoriserades vidare i framhärdande eller regressiva fel i figur 2C (för en skillnad mellan dessa två typer av fel, se avsnitt 7 i protokollet). Intressant nog gjorde stressade män färre ihärdiga fel i sidoåterföringsuppgiften än kontrollmän. Å andra sidan, i både sidoåtervändningen och lätta diskrimineringsuppgifter, gjorde stressade kvinnor ett större antal framhärdande fel än kontrollkvinnor. Det fanns inga skillnader mellan behandlingsgrupperna i antalet regressiva fel som gjordes under någon av uppgifterna.

Utelämnanden i varje försök och tid för att nå kriteriet visas i figur 2D (för mer information om hur dessa beräknades, se avsnitt 7 i protokollet). Dessa åtgärder utvärderades endast i sidoåtervändning uppgiften, eftersom denna uppgift uppvisade de största könsskillnaderna. Stressade kvinnor gjorde en högre andel utelämnanden jämfört med alla andra behandlingsgrupper. Dessutom, medan stress tycktes minska tiden för att slutföra sidoåterföringsuppgiften hos män, stress långvarig slutförande av uppgiften hos kvinnor. Sammanfattningsvis försämrade upprepad stress kognitiv flexibilitet hos kvinnor men inte män.

Hjärnsubstrat som ligger till grund för kognitiv flexibilitet beskrivs i figur 3. Som starka könsskillnader observerades i sidan återföring uppgift, hjärnområdena bakom denna uppgift undersöktes för att avgöra om de visade liknande könsskillnader i neural aktivitet. Som tidigare diskuterats har lesionsstudier indikerat att orbitofrontal cortex (OFC) förmedlar sidoåterföringsuppgiften34. Således var c-fos, ett mått på neural aktivering37, märkt i OFC vid 30 min efter slutförandet av strategiförskjutningen, vilket borde ha återspeglat prestanda i sidoåterföringsuppgiften38. Det är dock möjligt att OFC också kan spela en roll i den extradimensionella strategiförskjutningskomponenten i denna uppgift39. Därför är det viktigt att utföra offret vid lämplig tidpunkt för att återspegla hjärnaktivitet under en viss uppgift inom operantstrategin skiftande paradigm. Här inducerade stress en betydande ökning av neuronal aktivering i OFC hos män jämfört med kontroller. Stress inducerade dock en betydande minskning av neuronal aktivering i OFC hos kvinnor jämfört med kontroller. Hos män var ofc-aktivering och försök till kriterium dessutom negativt korrelerade. högre OFC-aktivering var förknippad med färre prövningar av kriteriet. Däremot fanns det inget samband mellan OFC aktivering och prestanda hos kvinnor, vilket tyder på att OFC var oengagerad under dessa föreställningar.

Figure 1
Bild 1: Schematisk av operantstrategin skiftande paradigm under tränings- och testdagar. Klicka här för att se en större version av denna figur.

Figure 2
Figur 2: Representativa beteendedata från operant strategiskiftande paradigm. (A) Försök enligt kriterium för varje uppgift på testdagen. I sidoåtervändning uppgiften, stress förbättrad prestanda hos män men nedsatt prestanda hos kvinnor. I den lätta diskrimineringsuppgiften försvagade stressen prestandan hos kvinnor, medan det inte påverkade män. B) Antal fel för varje uppgift på testdagen. Stress minskade antalet fel som gjordes hos män men ökade fel hos kvinnor i både sidoåtervändning och lätt diskriminering uppgifter. C) Ihärdig och regressiv felkategorisering. Stress minskade vidrevande fel hos män men ökade bestående fel som begåtts hos kvinnor i både sidoåtervändning och lätt diskriminering uppgifter. (D) Procentuella försök utelämnade och tid till kriterium i sidoåtervändningsuppgiften. Stress ökade andelen utelämnanden hos honråttor. Stress minskade den tid som krävs av män men ökade den tid som krävs av kvinnor för att slutföra uppgiften. Statistiken beräknades med hjälp av tvåvägs ANOVA följt av Tukeys t-test (n = 12 råttor per grupp; felstaplar representerar SEM; #p ≤ 0,10, *p < 0, 05). Denna siffra har ändrats från en tidigare publikation17. Klicka här för att se en större version av den här figuren.

Figure 3
Figur 3: Representativ neural aktivering efter operant strategiskifte paradigm. (A) OFC-aktivering efter strategiförskjutningsuppgift. Representativa bilder av immunohistochemical 3,3'-diaminobenzidine (DAB) färgning med hjälp av en antikropp mot c-fos i OFC visualiseras med hjälp av brightfield mikroskopi, sedan kvantifieras. Stress ökade signifikant aktivering (visas av antalet c-fos-uttryckande celler) i OFC hos män, medan det minskade aktiveringen hos kvinnor. Skalstrecket längst ned till höger bildpanel representerar 200 μm. Statistiken beräknades med hjälp av tvåvägs ANOVA följt av Tukeys t-test (n = 12 råttor per grupp, 6–8 avsnitt av OFC analyserade per råtta; felstaplar representerar SEM; *p < 0,05). (B) Försök till kriterium i sidoåterföringsuppgiften korrelerade med OFC-aktivering. Manspersoner visade en betydande negativ korrelation, medan kvinnor inte gjorde det. Klicka här för att se en större version av denna siffra.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Protokollet visar hur man mäter effekterna av stress på kognitiv funktion. Specifikt används ett modifierat operant strategiskiftesparadigm hos gnagare, som mäter kognitiv flexibilitet (analogt med Wisconsin Card Sorting Task hos människor)1. Kognitiv flexibilitet betecknar förmågan att anpassa kognitiva bearbetningsstrategier för att möta nya förhållanden i miljön, och det är avgörande för normal daglig funktion2. Eftersom mänskliga studier om kognitiv flexibilitet mestadels är begränsade till hjärnavbildning11, kommer användningen av detta paradigm hos djur att kraftigt främja förståelsen av effekterna av stress på hjärnan och kognition.

Stress kan försämra kognitiv funktion40. Faktum är att detta är en av de vanligaste fenotyperna vid stressrelaterade sjukdomar som PTSD och MDD3,41. Dessutom finns det starka könsskillnader i förekomsten av stressrelaterade psykiatriska sjukdomar5,6,7, men det finns liten förståelse för neurobiologin bakom dessa partiska incidenser. Således kan användningen av denna operant strategi skiftande paradigm hos djur av båda könen bidra till att främja den nuvarande förståelsen av könsskillnader inom psykiatrin.

Denna operant strategi skiftande uppgift gör det möjligt för forskare att undersöka viktiga aspekter av kognition som är relevanta för psykiatriska störningar. Till exempel beräknas ihärdiga fel efter experimentell manipulering i detta paradigm. Uthållighet observeras vid stressrelaterade psykiatriska störningar som PTSD, och det försämrar förmågan hos en att lära sig en ny uppsättning regler, vilket i slutändan försämrar arbetsminnet3. Måttet på framhärdande fel är således omräkningsrelevant relevant. Dessutom har utelämnanden i uppmärksamhetsuppgifter noterats hos patienter med PTSD, vilket indikerar långsammare närbehandling3. Följaktligen kan utelämnande data från detta paradigm ha kliniska motsvarigheter. Sammanfattningsvis, kognitiv flexibilitet mätt som av detta experimentella paradigm modeller viktiga fenotyper som observeras i psykiatriska störningar.

Detta experimentella paradigm möjliggör också precision i inriktning på neurala substrat som ligger till grund för kognitiv flexibilitet. Till exempel har litteraturen indikerat att prefrontal cortex (PFC) är en avgörande hjärnregion för kognitiv flexibilitet3, inklusive den mediala prefrontala (mPFC) och orbitofrontal cortex (OFC). Av dessa underregioner i PFC är OFC viktigt för prestanda i sidoåterföringsuppgiften34,35. Dessa hjärnområden är också ett viktigt mål för stressinducerade funktionella förändringar42,43. Intressant nog verkar den stressmodell som används här spela en roll i gnagares efterföljande prestanda i tester av kognitiv flexibilitet; Således bör det beaktas vid utformningen av framtida experiment. Dessa varierande reaktioner på stress pekar på potentiellt nya mekanismer genom vilka kognition påverkas av stress. Således, inriktning på specifika signalsubstanser, proteiner, eller aktivering av dessa hjärnregioner kan kasta ljus över hur stress påverkar kognition hos manliga och kvinnliga gnagare. Forskare kan välja att manipulera dessa neurala substrat vid olika tidpunkter i samband med stress eller strategiförskjutning, eller alternativt mäta neurala substrat efter exponering för dessa beteendeparadigm.

Denna modifierade operant strategi skiftande uppgift har tydliga fördelar jämfört med andra kognitiva flexibilitetsparadigm som används i stresslitteraturen (dvs. grävuppgiften12,13,14,15), som kräver mer tid och ansträngning av experimenteraren för att träna gnagare. Denna procedur kräver minimal tillsyn av experimenteraren och gör det möjligt att testa flera råttor samtidigt. Dessutom, till skillnad från andra versioner av denna automatiserade uppgift19, kräver paradigmet bara 3 dagars utbildning och innehåller en effektiv programmerad dataanalys.

Det operata strategiskiftande paradigmet har vissa begränsningar. En begränsning är att den bara kan testa två stimulansdimensioner (t.ex. vänster eller höger spak kontra ljussignal), medan grävuppgiften12,13,14,15 kan testa en tredje stimulansdimension (t.ex. gräva media kontra lukt kontra konsistens). Den uppgift som beskrivs i detta protokoll gör det dock fortfarande möjligt att testa råttans förmåga att skifta till olika regler, vilket möjliggör testning av de kognitiva flexibilitetskonstruktionerna. Dessutom är det möjligt att lägga till andra parametrar till operantkamrarna för att möjliggöra en tredje stimulans (t.ex. en lukt), men detta kan förlänga den utbildning som krävs för uppgiften.

Den främsta fördelen med denna uppgift är dess enkelhet och förmåga att para ihop den med stressiga eller farmakologiska manipuleringar för att ytterligare förstå hur stress påverkar hjärnan. Det bör noteras att denna enkelhet kommer med en ökad svårighet som ämnen står inför när de lär sig att trycka på, jämfört med den ekologiskt relevanta grävuppgiften. Medan denna operant uppgift är mycket mindre arbetsintensiv, kommer gnagare i allmänhet att kräva fler försök för att förvärva denna uppgift. Men både grävuppgiften och detta paradigm engagerar liknande neurobiologiska mekanismer och representerar därmed giltiga alternativ för undersökning av kognitiv flexibilitet16,44. Medan det har funnits olika resultat i litteraturen om effekterna av stress på kognitiv flexibilitet med hjälp av grävuppgiften och detta operantprocedur23,25,27,45,46, återspeglar den presenterade metoden de komplexa effekterna som en stressors typ, intensitet och varaktighet kan ha på kognitiv funktion20,21.

En annan begränsning av uppgiften är att gnagare är inrymda i slutna ogenomskinliga lådor; Således kan andra beteenden än de som samlas in via datorgränssnittet inte kodas. Till exempel kan ett stort antal utelämnanden av en råtta bero på beteendehämning orsakad av stress eller på att råttan sover. Dessutom kan andra stereotypa beteenden, såsom grooming (vilket är särskilt relevant för att studera stress), vara intressanta att analysera under uppgiften. Montering av kameror i operantkammare kan möjliggöra denna typ av beteendeprecision.

Sammantaget beskriver denna rapport användningen av stressprocedurer i samband med ett operant strategiskifte paradigm för att ytterligare förstå hur stress påverkar hjärnan. Det bör noteras att förutom stressprocedurer och kognitiv bedömning hos vuxna kan forskning om olika utvecklingsstadier ge avgörande information om etiologin för kognitiv inflexibilitet. Förutom att studera stressens effekter på kognitiv flexibilitet kan detta enkla och effektiva operant strategiskiftesparadigm paras ihop med många experimentella manipuleringar för att undersöka hur hjärnan anpassar sig till föränderliga miljöer. Dessutom kan alternativa experimentella metoder användas för att studera den neurala grunden för kognitiv flexibilitet, inklusive lesioner, farmakologi, genredigering och elektrofysiologi. Eftersom kognitiv inflexibilitet är en av de viktigaste fenotyperna i psykiatrisk sjukdom, måste mer forskning bedrivas för att ytterligare förstå dess neurobiologiska substrat.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Författarna har inget att avslöja.

Acknowledgments

Författarna vill tacka Hannah Zamore, Emily Saks och Josh Searle för deras hjälp med att etablera denna operant strategi skiftande paradigm i Grafe lab. De vill också tacka Kevin Snyder för hans hjälp med MATLAB-koden för analys.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
3 inch glass pipette eye droppers Amazon 4306-30-012LC For vaginal lavage
Alcohol Wipes VWR 15648-990 To clean trays in set shifting boxes between rats
Biotin-SP-conjugated AffiniPure Donkey Anti-Mouse lgG (H+L), minimal cross reaction to bovine, chicken, goat, guinea pig, hamster, horse, human, rabbit, sheep serum proteins Jackson ImmunoResearch 715-065-150 All other DAB protocol staining materials are standard buffers/DAB and are not specified here, as this is not the main focus of the methods paper
C-fos mouse monoclonal primary antibody AbCam ab208942 To stain neural activation in brain areas after set shifting
Dustless Food Pellets Bio Serv F0021 For set shifting boxes (dispenser for reward)
GraphPad Prism Used for data analysis
Leica DM4 B Microscope and associated imaging software Leica Lots of different parts for the microscope and work station, for imaging lavage and/or cfos
MatLab Software; code to help analyze set shifting data, available upon request.
Med-PC Software Suite Med Associates SOF-736 Software; uses codes to operate operant chambers
Operant Chambers Med PC MED-008-B2 Many different parts for the chamber set up and software to work with it; we also wrote a separate code for set shifting, available upon request.
Rat Bedding Envigo T.7097
Rat Chow Envigo T.2014.15
Restraint Devices Bryn Mawr College Made by our shop For stress exposure; specifications available upon request.
Scribbles 3d fabric paint Amazon 54139 For vaginal lavage
Sprague Dawley Rats Envigo At least D65 Males and Females
VWR Superfrost Plus Micro Slide VWR 48311-703 For vaginal lavage and/or brain slices/staining for c-fos

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Hurtubise, J. L., Howland, J. G. Effects of stress on behavioral flexibility in rodents. Neuroscience. 345, 176-192 (2016).
  2. Bissonette, G. B., Powell, E. M., Roesch, M. R. Neural structures underlying set-shifting: Roles of medial prefrontal cortex and anterior cingulate cortex. Behavioural Brain Research. 250, 91-101 (2013).
  3. Vasterling, J. J., Brailey, K., Constans, J. I., Sutker, P. B. Attention and memory dysfunction in posttraumatic stress disorder. Neuropsychology. 12 (1), 125-133 (1998).
  4. Bangasser, D. A., Kawasumi, Y. Cognitive disruptions in stress-related psychiatric disorders: A role for corticotropin releasing factor (CRF). Hormones and Behavior. 76, 125-135 (2015).
  5. Nestler, E. J., et al. Neurobiology of depression. Neuron. 34 (1), 13-25 (2002).
  6. Keane, T. M., Marshall, A. D., Taft, C. T. Posttraumatic stress disorder: etiology, epidemiology, and treatment outcome. Annual Review of Clinical Psychology. 2, 161 (2006).
  7. Seeman, M. V. Psychopathology in women and men: focus on female hormones. The American Journal of Psychiatry. 154 (12), 1641-1647 (1997).
  8. Hodes, G. E., Epperson, C. N. Sex Differences in Vulnerability and Resilience to Stress Across the Life Span. Biological Psychiatry. 86 (6), 421-432 (2019).
  9. Monika, T. -B., Antoni, F., Piotr, G., Marian, M., Krzysztof, Z. Wisconsin Card Sorting Test in psychological examination of patients with psychiatric disorders. Polski merkuriusz lekarski: organ Polskiego Towarzystwa Lekarskiego. 25, Suppl 1 51-52 (2008).
  10. Merriam, E. P., Thase, M. E., Haas, G. L., Keshavan, M. S., Sweeney, J. A. Prefrontal cortical dysfunction in depression determined by Wisconsin Card Sorting Test performance. The American Journal of Psychiatry. 156 (5), 780-782 (1999).
  11. Monchi, O., Petrides, M., Petre, V., Worsley, K., Dagher, A. Wisconsin Card Sorting revisited: distinct neural circuits participating in different stages of the task identified by event-related functional magnetic resonance imaging. The Journal of Neuroscience: the Official Journal of the Society for Neuroscience. 21 (19), 7733-7741 (2001).
  12. Bulin, S. E., Hohl, K. M., Paredes, D., Silva, J. D., Morilak, D. A. Bidirectional optogenetically-induced plasticity of evoked responses in the rat medial prefrontal cortex can impair or enhance cognitive set-shifting. eNeuro. 7 (1), 0363 (2019).
  13. Chaby, L. E., Karavidha, K., Lisieski, M. J., Perrine, S. A., Liberzon, I. Cognitive Flexibility Training Improves Extinction Retention Memory and Enhances Cortical Dopamine With and Without Traumatic Stress Exposure. Frontiers in Behavioral Neuroscience. 13, 24 (2019).
  14. Drozd, R., Rojek-Sito, K., Rygula, R. The trait 'pessimism' does not interact with cognitive flexibility but makes rats more vulnerable to stress-induced motivational deficits: Results from the attentional set-shifting task. Behavioural Brain Research. 335, 199-207 (2017).
  15. Birrell, J. M., Brown, V. J. Medial frontal cortex mediates perceptual attentional set-shifting in the rat. The Journal of Neuroscience: the Official Journal of the Society for Neuroscience. 20 (11), 4320-4324 (2000).
  16. Floresco, S. B., Block, A. E., Tse, M. T. L. Inactivation of the medial prefrontal cortex of the rat impairs strategy set-shifting, but not reversal learning, using a novel, automated procedure. Behavioural Brain Research. 190 (1), 85-96 (2008).
  17. Grafe, L. A., Cornfeld, A., Luz, S., Valentino, R., Bhatnagar, S. Orexins Mediate Sex Differences in the Stress Response and in Cognitive Flexibility. Biological Psychiatry. 81 (8), 683-692 (2017).
  18. Snyder, K. P., Barry, M., Valentino, R. J. Cognitive impact of social stress and coping strategy throughout development. Psychopharmacology. 232 (1), 185-189 (2014).
  19. Brady, A. M., Floresco, S. B. Operant procedures for assessing behavioral flexibility in rats. Journal of Visualized Experiments. (96), e52387 (2015).
  20. Sandi, C., Pinelo-Nava, M. T. Stress and Memory: Behavioral Effects and Neurobiological Mechanisms. Neural Plasticity. , 1-20 (2007).
  21. Shansky, R. M., Lipps, J. Stress-induced cognitive dysfunction: hormone-neurotransmitter interactions in the prefrontal cortex. Frontiers in Human Neuroscience. 7, 123 (2013).
  22. Ragozzino, M. E., Detrick, S., Kesner, R. P. Involvement of the prelimbic-infralimbic areas of the rodent prefrontal cortex in behavioral flexibility for place and response learning. The Journal of Neuroscience: the Official Journal of the Society for Neuroscience. 19 (11), 4585-4594 (1999).
  23. Liston, C., et al. Stress-induced alterations in prefrontal cortical dendritic morphology predict selective impairments in perceptual attentional set-shifting. The Journal of Neuroscience: the Official Journal of the Society for Neuroscience. 26 (30), 7870-7874 (2006).
  24. Hatch, A., Wiberg, G. S., Balazs, T., Grice, H. C. Long-Term Isolation Stress in Rats. Science. 142 (3591), 507 (1963).
  25. Grafe, L. A., Cornfeld, A., Luz, S., Valentino, R., Bhatnagar, S. Orexins Mediate Sex Differences in the Stress Response and in Cognitive Flexibility. Biological Psychiatry. 81 (8), 683-692 (2017).
  26. Animal Care and Use Committee, T. J. H. U. Species Specific Information: Rat. , Available from: http://web.jhu.edu/animalcare/procedures/rat.html (2020).
  27. Lapiz-Bluhm, M. D. S., et al. Behavioural assays to model cognitive and affective dimensions of depression and anxiety in rats. Journal of Neuroendocrinology. 20 (10), 1115-1137 (2008).
  28. McEwen, B. S. Permanence of brain sex differences and structural plasticity of the adult brain. Proceedings of the National Academy of Sciences. 96 (13), 7128-7130 (1999).
  29. Manber, R., Armitage, R. Sex, steroids, and sleep: a review. Sleep. 22 (5), 540-555 (1999).
  30. Sherwin, B. B. Estrogen and Cognitive Functioning in Women. Endocrine Reviews. 24 (2), 133-151 (2003).
  31. Becker, J. B., et al. Strategies and methods for research on sex differences in brain and behavior. Endocrinology. 146 (4), 1650-1673 (2005).
  32. Koch, C. E., Leinweber, B., Drengberg, B. C., Blaum, C., Oster, H. Interaction between circadian rhythms and stress. Neurobiology of Stress. 6, 57-67 (2017).
  33. Warren, B. L., et al. Neurobiological sequelae of witnessing stressful events in adult mice. Biological Psychiatry. 73 (1), 7-14 (2013).
  34. McAlonan, K., Brown, V. J. Orbital prefrontal cortex mediates reversal learning and not attentional set-shifting in the rat. Behavioural Brain Research. 146 (1-2), 97-103 (2003).
  35. Schoenbaum, G., Saddoris, M. P., Stalnaker, T. A. Reconciling the roles of orbitofrontal cortex in reversal learning and the encoding of outcome expectancies. Annals of the New York Academy of Sciences. 1121 (1), 320-335 (2007).
  36. Meunier, M. Effects of orbital frontal and anterior cingulate lesions on object and spatial memory in rhesus monkeys. Neuropsychologia. 35 (7), 999-1015 (1997).
  37. Zappulla, R. A., Wang, W., Friedrich, V. L., Grabel, J., Nieves, J. CNS activation patterns underlying motor evoked potentials as demonstrated by c-fos immunoreactivity. Electroencephalography and Clinical Neurophysiology. 43, 155-169 (1991).
  38. Schoenenberger, P., Gerosa, D., Oertner, T. G. Temporal Control of Immediate Early Gene Induction by Light. PLoS ONE. 4 (12), 8185 (2009).
  39. Chase, E. A., Tait, D. S., Brown, V. J. Lesions of the orbital prefrontal cortex impair the formation of attentional set in rats. The European Journal of Neuroscience. 36 (3), 2368-2375 (2012).
  40. Hancock, P. A., Warm, J. S. A dynamic model of stress and sustained attention. Human Performance in Extreme Environments. 7 (1), 15-28 (2003).
  41. Johnson, P. L., Molosh, A., Fitz, S. D., Truitt, W. A., Shekhar, A. Orexin, stress, and anxiety/panic states. Progress in Brain Research. 198, 133-161 (2012).
  42. Leuner, B., Shors, T. J. Stress, anxiety, and dendritic spines: what are the connections. Neuroscience. 251, 108-119 (2013).
  43. Holmes, A., Wellman, C. L. Stress-induced prefrontal reorganization and executive dysfunction in rodents. Neuroscience and Biobehavioral Reviews. 33 (6), 773-783 (2009).
  44. Placek, K., Dippel, W. C., Jones, S., Brady, A. M. Impairments in set-shifting but not reversal learning in the neonatal ventral hippocampal lesion model of schizophrenia: further evidence for medial prefrontal deficits. Behavioural Brain Research. 256, 405-413 (2013).
  45. Nikiforuk, A., Popik, P. Long-lasting cognitive deficit induced by stress is alleviated by acute administration of antidepressants. Psychoneuroendocrinology. 36 (1), 28-39 (2011).
  46. Bondi, C. O., Rodriguez, G., Gould, G. G., Frazer, A., Morilak, D. A. Chronic unpredictable stress induces a cognitive deficit and anxiety-like behavior in rats that is prevented by chronic antidepressant drug treatment. Neuropsychopharmacology. 33 (2), 320-331 (2008).

Tags

Beteende Problem 159 könsskillnader kognitiv flexibilitet stress prefrontal cortex uppmärksamhet ihärdiga fel
Bedömning av stresseffekter på kognitiv flexibilitet med hjälp av ett operantstrategiskifte paradigm
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Gargiulo, A. T., Li, X., Grafe, L.More

Gargiulo, A. T., Li, X., Grafe, L. A. Assessment of Stress Effects on Cognitive Flexibility using an Operant Strategy Shifting Paradigm. J. Vis. Exp. (159), e61228, doi:10.3791/61228 (2020).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter