Multi-bilişsel işlevler Test ve Kemirgenler Nöronal Etkinlikler kayıt için Tam Otomatik ve Çok Yönlü Sistemi

Bu prosedürün genel amacı, birden fazla beyin fonksiyonunun incelenebileceği bir görev dizisini gerçekleştirmesi için bir sıçanı eğitmektir. Bu süreç, öncelikle sıçanların davranış odasına alıştırılmasıyla gerçekleştirilir. İkinci adım ise sıçana, ödül olarak gıda peletleri elde etmek için bir manivelayı itmesi öğretilmesidir.

Ardından, sıçanlar burun sokma deliğine kafalarını sokarak gizli bir kolu ortaya çıkarmaları için eğitilirler. Son adım ise sıçanların bir duyusal ipucunu tanımaları ve ardından bu ipucuyla belirtilen doğru kola basmaları için eğitilmesidir. Nihayetinde sıçanlar, ödülleri elde etmeyi amaçlayan görevlerin tüm dizisini öğrenirler.

Davranışsal testlerin ve nöronal aktivite kayıtlarının gerçekleştirilmesi için tam otomatik bir sistem geliştirdik. Bu sistem kullanılarak birden fazla beyin fonksiyonu incelenebilir. Bu sistemin benzersiz özelliği, işitsel görev eğitimleri için ideal olan, özel yapım akustik olarak şeffaf bir hazneye sahip olmasıdır.

Bu sistemin bir diğer özelliği, farklı operan cihazların kolayca eklenebilmesidir; bu durum sistemi oldukça çok yönlü hale getirerek çeşitli işitsel, görsel ve görsel-işitsel davranışsal görevlerin uygulanmasına olanak tanır. Sistem üç ana bileşenden oluşmaktadır: çift cidarlı ses yalıtımlı bir oda, çok kanallı bir elektrofizyolojik kayıt sistemi ve tam otomatik bir davranışsal test sistemi. Ses yalıtımlı odanın içinde özel tasarlanmış bir operan oda yer almaktadır.

Hazne, üç adet akustik olarak şeffaf duvar ve davranışı izleyip kaydetmek için kullanılan modüler bir operasyon panelinden oluşmaktadır. Operasyon panelinin üzerine bir video kamera monte edilmiştir. Bir arayüz kutusu, hazne ile bilgisayar arasında karşılıklı sinyal iletimini sağlar.

İşitsel uyaranlar, kalibre edilmiş programlanabilir bir ses jeneratörü tarafından üretilir ve görsel uyaranlar için operasyon panelinde bulunan üç hoparlör aracılığıyla iletilir; orta ve yan panellerde bir uyaran ışığı ve iki adet üçlü uyaran ekranı yer alır. Orta panelin altına, üç renkli LED ışığa sahip bir burun sokma (nose poke) cihazı monte edilmiştir. Burun sokma ünitesine yerleştirilen bir kızılötesi dedektör, burun sokma ve tutma hareketlerini kaydeder.

Operasyon alanının her iki yanına iki dönemli, çıkarılabilir ve geri çekilebilir tepki kolları monte edilmiştir. Panel ödülleri, yiyecekleri pelet haznesine bırakan iki pelet dağıtıcı tarafından sağlanır. Hayvanın konumunu belirtmek ve cihazları hayvanın konumuna göre kontrol etmek için odanın altına dört çift kızılötesi ışın yerleştirilmiştir.

Son olarak, bir kafa aşamasından gelen kablolar, nöronal aktiviteyi kaydetmek için bir komütatöre bağlanır. Deneysel protokol, Med PC four yazılım platformu içinde oluşturulan programlar aracılığıyla tamamen otomatize edilmiştir. Davranışsal veriler kaydedilir ve Microsoft Excel dosyalarına dönüştürülür, ardından matlab'e aktarılarak analiz edilir.

Eğitimden önce, hayvanın ağırlığı bazal değerin %90'ına düşene kadar gıda alımını kısıtlayın. Kabini alıştırma için hazırlamak amacıyla kolları geri çekin, burun sokma deliğini bir kauçuk tıpa ile kapatın ve her bir pelet haznesine yaklaşık 20 adet yem peleti yerleştirin. Ardından, alıştırma süreci için kabine deneyimsiz bir hayvan yerleştirin.

Sıçan, kısa süre içinde yem kaplarını keşfetmeye ve peletleri yemeye başlayacaktır. Her iki yem kabı da boşaldığında, yazılımı kullanarak her bir tepsiye tek bir pelet dağıtın. Bu sayede sıçan, yemeği kapla ilişkilendirmeyi öğrenecektir.

Yem kaplarının her birine rastgele peletler dağıtarak sıçanın odanın her iki yanına hareket etmesini sağlayın. Yem Kabı İlişkilendirmesini kurmak için genellikle tek bir oturum yeterlidir. Yeni bir oturumda, her iki kolu da odanın içine uzatın ve yem kabını boş bırakın. Ardından, aklimatize olmuş bir sıçanı odaya yerleştirin.

Hayvan bir manivela yakınına geldiğinde bir pelet verin. Ayrıca sıçan manivelaya karşı koklama, dokunma veya tırmanma gibi ilgi gösterdiğinde de ödüllendirin. Yanlışlıkla yapılan bir manivela itme işlemi de bir ödülü tetiklemelidir.

Kol itme davranışını teşvik etmek ve her iki kolun da keşfedilmesini sağlamak için, hayvanın her bir kolu ardışık olarak sınırlı sayıda itmesine izin verin; limit değerine ulaşıldığında kolu geri çekin. Prosedürü tekrarlamak için her iki kolu da tekrar uzatın. Kol her itildiğinde geri çekilene kadar limiti kademeli olarak azaltın.

Kaldıraçla yiyecek ödül ilişkisinin kurulması için genellikle bir ila iki oturum yeterlidir. Yeni bir oturumda, kaldıraçları geri çekin.

Burun sokma deliğindeki kauçuk tıpaları çıkarın ve burun sokma cihazının içine birkaç adet yem peleti yerleştirin. Hayvanı tekrar hazneye yerleştirin ve iki kaldıraçtan birini rastgele uzatın.

Sıçan, yiyecek peletleri için burun sokma deliğini kokladığında ve uzatılmış kolu gördüğünde, bir yiyecek peleti almak için kola yaklaşacak ve onu itecektir. Kol basıldıktan ve ödül dağıtıldıktan sonra, sıçanı burun sokma düzeneğini keşfetmeye teşvik etmek için kolu geri çekin. Bir sıçanın burun, sokma, kol, itme ödülleri şeklindeki görev dizisini öğrenmesi genellikle bir adet 30 dakikalık seans sürer.

Yeni bir oturumda, Q eğitimine başlamak için hayvanı hazneye yerleştirin. Hayvan bir burun dokundurma (nose poke) olayı gerçekleştirdikten sonra, belirgin bir işitsel uyaran çalın. Hem sağ hem de sol kolları uzatın.

Her işitsel uyaran sunumundan sonra, sıçanı yalnızca işitsel uyaran tarafından belirtilen kolu ittiğinde ödüllendirin; hayvan kademeli olarak belirli bir işitsel uyaranla ilişkilendirmeyi öğrenecektir. Tek bir kol ile. Hayan artık eğitiminin amaçlanan tam dizisini; burun sokma, uyaran, kol itme, ödül veya ödül yok şeklinde gerçekleştirebilmelidir.

Sıçanın, tutarlı bir performans düzeyine ulaşana kadar yeni öğrenilen görevi pratik yapmasına izin verin. Oturum 30 dakika ile sınırlandırılmıştır. Bu sistem, bir sıçanın frekans ayırt etme eşiğini inceleyen iki alternatifli seçimli perde ayırt etme görevini gerçekleştirmek için kullanılabilir.

Sıçanlar, işitsel bir ipucunun belirttiği doğru kolu hızlıca itmeleri için eğitildikten sonra, bir işitsel öğrenme eğrisi elde edilir. Her renkli çizgi, tek bir hayvanın ayrım frekansı varyasyonlarını temsil eder. Koyu renkli çizgi ise ortalama öğrenme eğrisini temsil eder.

%75 isabet oranına ulaşmak için ortalama yedi eğitim seansı gerekmiştir. Kriter. Bu görevdeki hayvan davranışı; işitsel uyaranın başlangıcına göre reaksiyon süresi, denemeler arası aralık ve performansın zamansal dinamikleri dahil olmak üzere çeşitli ölçümlerle nicel olarak karakterize edilebilir. Bu sistem kullanılarak çok sayıda bilişsel beyin fonksiyonu da incelenebilir.

Üstteki açıklamalar, tek bir denemenin sırasındaki her bir eylemi tanımlamaktadır. Alttaki açıklamalar, elektrofizyoloji ile birleştirildiğinde incelenebilen bilişsel davranışsal işlevleri belirtmektedir. Bilişsel davranışsal işlevlerin nöral temellerinin kaydedilmesi de çalışılabilir.

Bu grafik, iki alternatifli seçim perde ayrımı görevi gerçekleştiren bir sıçanın nucleus space ssus bölgesinde kaydedilen bir nöronu göstermektedir. Bu grafik ventral segmental alanda kaydedilen bir nöronu gösterse de, bu prosedür uygulanırken sıçanlar arasındaki farklılıklara, davranışsal özelliklerine ve bilişsel yeteneklerine dikkat edilmesi önemlidir; en iyi eğitim sonuçları için eğitim prosedürleri ve parametreleri bireyselleştirilmelidir. Bu sistemi temel olarak işitsel sistemi incelemek için geliştirmiş olsak da, diğer araştırmacılar tarafından görsel sistemi ve motivasyon, dikkat, sabır ve ödüller gibi birden fazla bilişsel beyin fonksiyonunu incelemek için kolayca uyarlanabilir.