Duyusal Entegrasyon ve Bilişsel Kontrol Deney için tam otomatik Kemirgen Yastıkları Protokolü

Aşağıdaki deneyin genel amacı, karmaşık bilişsel görevleri test etmek için kemirgenlerin edimsel koşullandırılması için otomatik bir davranışsal çerçeve sunmaktır. Davranışsal görev, geleneksel olarak beş seçenekli seri reaksiyon süresi görev çalışmaları için kullanılan beş delikli bir burun dürtme tasarımıdır. Deneklerin, kısa bir gecikme süresinden sonra bir go kuyruğu sunulana kadar burunlarını bir sabitleme deliği içinde tutmaları gerekir.

Fiksasyon destanı sırasında, deneğe bir ödül almak için gelecekteki bir motor hedefi seçmesi için rehberlik etmek için bir işitsel talimat kuyruğu sunulur. İşitsel bir kuyruğun kullanılması, farklı görev destanları ve izinleri arasında iyi tanımlanmış geçişler sağlar, davranışın birçok yönünün yanı sıra çalışma belleği, karar verme ve motor planlamanın nöronal mekanizmalarını inceler. Bu tekniğin, labirent navigasyon deneyleri gibi mevcut yöntemlere göre en büyük avantajı, deneğin yörüngesindeki sistematik değişikliklerle karıştırılabilecek açık motor davranışın, görevin kritik döneminde en aza indirilmesidir.

Bu yöntem motor kontrol hakkında fikir verebilse de, çalışmalar algı, dikkat ve hafıza oluşumu gibi diğer üst düzey bilişsel süreçleri araştırmak için de kullanılabilir. Prosedürü göstermek, laboratuvarımdan bir lisans öğrencisi olan Dylan Miller olacak. Aşağıdaki çalışma, bir tarafında beş delikli bir burun dürtme duvarı ve diğer tarafında bir yemek dağıtım teknesinden oluşan bir opera şartlandırma kutusunda gerçekleştirilmiştir.

Merkez burun dürtme deliği bir sabitleme deliği olarak kabul edilir ve sabitleme deliğinin her iki yanında ikişer tane olmak üzere diğer dört delik motor hedef delikleri olarak kabul edilir. Her delik, üç renkli bir LED ve hayvanın sabitleme deliğine ne zaman girdiğini ve ne zaman geri çekildiğini algılayan bir kızılötesi ışın yayıcı dedektör sistemi ile donatılmıştır. Programlanabilir bir ton üreteci, milisaniye hassasiyetinde tek bir frekans tonu oluşturur ve opera kutusunun içine monte edilmiş bir hoparlöre bağlantısı kesilir.

Ton üreteci ve burun dürtme delikleri, davranışsal izleme sistemi aracılığıyla kontrol edilir. Alışkanlık döneminde özel yazılımlar kullanarak, hayvanları günlük olarak ele alın ve edimsel koşullandırma odasını ve yiyecek hunisini keşfetmelerine izin verin, orijinal vücut ağırlıklarının %85 ila 90'ına ulaşmak için üç günlük bir süre boyunca yiyecek alımlarını kademeli olarak kısıtlayın. İlk adım, konuyu burun dürtme delikleri, yemek dağıtım portu ve yanıp sönen delikler ile ödül arasındaki ilişki ile tanıştırmaktır.

Bunu yapmak için, rastgele bir programda iki hedeften birini seçin ve deliğin içindeki LED yanıp sönerken beyaz bir işitsel ses olan go kuyruğunu oynatın. Yazılımı, deliğe yapılan ziyaretlerde deneği ödüllendirecek şekilde ayarlayın. Delik ziyaret edilmezse 30 saniye sonra denemeyi zaman aşımına uğratın ve hedef seçimine yardımcı olması için yeni bir deneme başlatın.

Yanlış deliklere yapılan ziyaretleri, denemeyi sonlandırarak ve ardından beş saniyelik karartma ile cezalandırın. Ardından, yeni bir delik seçin ve istenen performans seviyesine ulaşılana kadar yeni bir deneme başlatın. Konuyu sabitleme deliğinin içine sokması için eğitmek için.

Bir denemeyi başlatmak için, sabitleme deliğinin içinde sarı bir LED yanıp söner. Sabitleme deliğini ziyaret ettikten sonra hemen go kuyruğunu oynayın ve yeni bir deneme başlatın. Denek sabitleme deliğini ziyaret etmeyi öğrendikten sonra, burnunu belirli bir süre deliğin içinde tutmasını öğretin.

Bunu yapmak için, deneğin sabitleme deliğini ziyaret etmesini bekleyin ve denemeyi sonlandırın. Konu 500 milisaniye içinde geri çekilirse, erken geri çekmeleri yedi saniye boyunca bir karartma süresiyle cezalandırın. Aksi takdirde, kuyruğu oynayın ve bir yiyecek peleti teslim ederek doğru ziyaretleri ödüllendirin.

Bir sonraki adım, işitsel talimat kuyruğunu, 150 milisaniye darbe süresi ve 100 milisaniye darbe aralığı ile tek frekanslı işitsel ton, darbeli ve üçlü olarak tanıtmaktır. Ek olarak, gecikme süresinin uzunluğunu ortalama 1,5 saniyeye çıkarın. Her denemede 1,3 ila 1,8 saniye arasında tek tip bir yoğunluğa dayalı olarak rastgele bir gecikme süresi uzunluğu seçin.

Konu sabitleme deliğine girdikten hemen sonra talimat ipucunu oynatın. Hedeflerin her birine iki talimat ipucu atayın. Ancak, denekler göreve daha aşina hale gelene kadar bu aşamada her hedef için ilişkilendirilmiş yalnızca bir ipucu kullanın.

İstenen performans seviyesine ulaşılana kadar deneğin hedef deliği seçmek için hem işitsel hem de görsel ipuçlarını kullanmasına izin verin. Deneği yalnızca işitsel ipuçlarını kullanacak şekilde eğitmek için, hedef deliğin içindeki yanıp sönen LED'leri kapatın, böylece denek yalnızca işitsel talimat ipuçlarını kullanabilir. İstenen performansa ulaşıldığında rastgele sunulan talimat ipuçları dizisine diğer iki ipucunu ekleyin ve eğitim adımlarını tekrarlayın.

Her adımın sonunda, deneğin bir sonraki aşamaya geçmeden önce en az üç ardışık seans boyunca %75'in üzerinde davranışsal performans sağladığından emin olun. Son aşamaya ulaşıldığında, performansın istenen seviyede tutulmasını sağlamak için konuyu bir hafta boyunca protokolde tutun. Başarı oranını, hedeflere yapılan doğru ziyaretlerin yüzdesinin toplam deneme sayısına bölünmesi olarak tanımlayın.

Başarı oranı eğitimin her aşamasında ölçülmelidir. Farklı hata türleri arasında erken geri çekme, sabitleme deliği komisyon hatasından erken geri çekmeler nedeniyle zaman aşımına uğrayan denemelerin yüzdesi, denek yapılandırılmamış bir hedefi ziyaret ettiğinde başarısız denemelerin yüzdesi ve bir görev hatası yer alır. Denek, deneme başlatıldıktan sonra hedeflerden hiçbirini ziyaret etmediğinde yapılan hataların yüzdesi.

Her deneme için, go kuyruğunun başlangıcı ile deneğin sabitleme deliğinden geri çekilmesi arasındaki gecikme olarak tanımlanan reaksiyon süresini ölçün. Hedefe ulaşma süresi, deneğin sabitleme deliğinden geri çekilmesi ile hedef deliğe girmesi arasındaki süre olarak da ölçülür. Bu örnek, tek bir konunun 14 kayıt oturumundaki başarı oranını göstermektedir.

Hata türlerine, komisyon hataları ve ihmal hatalarının daha az sıklıkta meydana geldiği erken geri çekmeler hakimdir. Bu histogram, reaksiyon süresinin farklı denemeler arasındaki dağılımını gösterir. Burada, farklı denemeler arasında hedeflenecek sürenin dağılımı gösterilmektedir.

Denek görevi aldıktan sonra, 32 kanallı bir mikro elektrot dizisi ile implante edildi. Limbik öncesi alanda, 22'lik bir raster grafiği ile hizalanmış bir örnek iz gösterilir. Eşzamanlı olarak kaydedilen birimler, davranışsal olaylar için işaretler izlerin üzerine çizilir.

Bu prosedürü denerken, her eğitim seansından önce Perus'u kontrol etmeyi ve daha sonra deneğin performansını izlemeyi unutmamak önemlidir. Davranışsal puanlardaki önemli düşüş, ekipman arızasından kaynaklanabilir. Bu teknik, bilişsel sinirbilim alanındaki araştırmacıların, hedefe yönelik davranışın yukarıdan aşağıya kontrolünü keşfetmelerinin yolunu açmalıdır.