Author Produced

הגרסאות החדשות של אסטרטגיה Set-הסטה בחולדה

Behavior

Your institution must subscribe to JoVE's Behavior section to access this content.

Fill out the form below to receive a free trial or learn more about access:

 

Summary

Set-הסטה, צורה של גמישות התנהגותית, דורש שינוי קשב מממד גירוי אחד למשנהו. הארכנו מכרסם הוקם להגדיר-הסטת משימת 1 על ידי דרישת לב לגירויים שונים בהתאם להקשר. המשימה הייתה בשילוב עם נגעים ספציפיים לזהות תת נוירון שבבסיס משמרת מוצלחת.

Cite this Article

Copy Citation | Download Citations

Aoki, S., Liu, A. W., Zucca, A., Zucca, S., Wickens, J. R. New Variations for Strategy Set-shifting in the Rat. J. Vis. Exp. (119), e55005, doi:10.3791/55005 (2017).

Please note that all translations are automatically generated.

Click here for the english version. For other languages click here.

Abstract

גמישות התנהגותית היא קריטית להישרדות לשינויים סביבתיים. בהגדרה רחבה, גמישות התנהגותית דורשת שינוי של אסטרטגיה התנהגותית המבוסס על שינוי שלטון כללים. אנו מתארים אסטרטגיה להגדיר-הסטה מטלה שדורשת משמרת קשב מממד גירוי אחד למשנהו. הפרדיגמה משמש לעתים קרובות לבדיקת גמישות מחשבתית אצל הפרימטים. עם זאת, הגרסה המכרסמת לא פותחה באופן נרחב. הרחבנו משימה-הסטת סט הוקמה לאחרונה בחולדת 1 על ידי דרישת לב לגירויים שונים בהתאם להקשר. כל תנאי הניסוי נדרשים חיות כדי לבחור שמאלה או ידית נכונה. בתחילה, כל החיות היו צריכות לבחור על בסיס המיקום של המנוף. בהמשך לכך, שינוי הכלל התרחש, אשר נדרש שינוי סט משלטון מבוסס מיקום לכלל שבו המנוף הנכון היה מצוין על ידי אות אור. השווינו את ביצועי על threדואר הגירסות שונות של המשימה, שבו גירוי האור היה גם רומן, רלוונטי בעבר, או בעבר לא רלוונטי. מצאנו כי נגעים הנוירוכימיים ספציפיים באופן סלקטיבי ביכולתם לעשות סוגים מסוימים של משמרת סט כפי שהיא נמדדת על ידי הביצועים על הגירסות השונות של המשימה.

Introduction

גמישות התנהגותית היא דרישת מפתח להישרדות בעולם משתנה. אחת הפרדיגמות התנהגותי הוקמה לבדיקת יכולת זו מוגדרת-הסטה, שבו הסטת הקשב מממד גירוי אחד למשנהו יש צורך לשינוי אסטרטגיות פעולה לאחר שינוי כלל. אזורים במוח כמה כגון קליפת המוח הקדם חזיתית בסטריאטום מעורבים סט-הסטה 2, 3, 4, 5. מנגנונים עצביים עבור פונקציה זו נחקרו על פני כמה מינים כולל בני אדם 5, קופים 6 וחולדות 1, 7, 8, 9. עם זאת, גרסות החולדה של משימות-הסטת סט שלא היו כפי שפותחו בהרחבה. העלות-תועלת של חולדות, המתאים שלהם גודל לניתוח stereotaxic, ואת הזמינות של שיטות גנטיות שפותחו לאחרונה 10, להניע פיתוח נוסף של פרדיגמות הסטה-סט לשימוש אצל חולדות.

פרדיגמה טיפוס הסטה-סט לחולדות דורש שינוי בין שתי אסטרטגיות התנהגותיות: למשל, אסטרטגיה בתגובה ואסטרטגיה ויזואלית-קיו. חולדות בתחילה צריכות לבחור באחת משתי אפשרויות זמינות (כגון מנופים שמאלה או ימינה בגרסה אוטומטי אופרנטית 1 או שמאלה או ימינה נשק גרסת T-מבוך 7, 8, 9, 11). אחרי משמרת סט, הם צריכים לעבור באמצעות אסטרטגיה ויזואלית-קיו, כגון אות אור המציינת את הצד הנכון. באותם משימות הכנת הסטה קונבנציונליות, יש צורך להסיט את תשומת לב מממד לגירוי אחד לממד אחר שהיה בעבר לא רלוונטי.

ontent "> בנוסף לשינוי על ממד היו נושאים לא רלוונטים בעבר, יש גם את האפשרות ההגיונית שגירוי היה רלוונטי בעבר, או נעדר בעבר ועכשיו הרומן. מצבים הלקוחים מהחיים בטבע עלולים להיות כרוכים לב רומן, או היסטורית רלוונטי אך לא מכריע קיו. לכן, שקלנו תת אלה של משמרת להגדיר, ב וריאציה חדשה של מכרסם בשינויי מצבים מבוססים על משימת הסטה-סט אוטומטי הוקמה בעבר 1.

אנחנו הוכחנו את השימוש לאחרונה של הגרסה החדשה של פרדיגמות הסטה-סט בניסוי לקבוע את ההשפעה של נגעי neurochemically ספציפיים של הסטריאטום 12. במחקר הקודם שלנו, אנו ממוקדים interneurons כולינרגית שחרור אצטילכולין (ACH) של הסטריאטום dorsomedial או הגחון מאז אח ו אזורי משנה אלה היו מעורבים גמישות התנהגותית. כל תנאי הניסוי דרש באותו bu שינוי אסטרטגיt כל סוגים שונים מעורבים המשמרת קשב: אל רומן, בעבר רלוונטי או קיו רלוונטית בעבר. אנחנו כאן לתאר נהלים מפורטים של פרדיגמות, ולהאיר תוצאות נציג טוענים כי מערכות כולינרגית striatal לשחק תפקיד בסיסי-הסטת סט, שהיא קשורה זה בין אזורי משנה של הסטריאטום שונה בהתאם בהקשרים התנהגותיים 12.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

כל הנהלים עבור השימוש בבעלי חיים אושרו על ידי טיפול בבעלי חיים ועדת שימוש במכון אוקינאווה המדע והטכנולוגיה.

1. בעלי חיים

  1. השג זכר חולדות לונג-אוונס (250-300 גרם על הגעה).
  2. עם ההגעה, לשכן קבוצה של שניים או שלושה עכברושים יחד במשך שבוע ולאחר מכן פרד אותם בכלובים בודדים. שים לב עיצוב ניסיוני זה כרוך הגבלת מזון ועליו להחזיק חיה בכלוב אחד להגביל את צריכת המזון הכמות הנצרכת.
  3. לספק את כל החיות עם כרצונך מזון ומים, ולשכן אותם בתנאים סטנדרטיים (12 שעות / 12 אור hr / חושך מחזור, ב 23 מעלות צלזיוס).
  4. 5 ימים לפני תחילת ניסויים התנהגותיים, מזון-להגביל חיות כ -85% ממשקל הממוצע שלהם עם גישה חופשית למים לאורך ניסויים.
  5. טפל חיות במשך 5 דקות ביום למשך תקופה מינימלית של 5 ימים לפני תחילת הניסויים כדי להכיר tשולי עם הנסיין.

2. חומרה ותוכנה עבור בדיקות התנהגותיות ו ניתוח

  1. חוּמרָה
    1. השתמש קאמרית אופרנטית מצויד בתיבת ניחות קול.
    2. התא משולב עם קבצים מצורפים נוספים מספר: שתי ידיות קיבול בלוח הקדמי, שני רמזי אור ממש מעל המנופים, נקודת מגזין עם חיישן לגילוי של כניסת ראש בין שתי ידיות, מנפק מזון, גנרטור צליל טהור וכן אור הבית בפאנל האחורי.
  2. תוֹכנָה
    1. הבקרה כל האירועים התנהגותי תחת קוד מתוכנת נכתב על ידי תוכנה החוצה IV. השתמש בתוכנת IV Med-PC לאותת וכדי לזהות את כל האירועים התנהגותי באימונים, מבחן.
    2. השתמש חוצה IV לכתיבת קוד לבדיקה התנהגותית. פתיחת קובץ חדש לכתיבה.
    3. לאחר התכנית כתובה, לתרגם ולעבד אותו בתוך התוכנה. שנה את הקוד אם שגיאות הןמאותרים שוב.
    4. עם באגים מוצלח של תכנית, לבדוק אם הקוד של המשתמש עובד כמו שצריך על ידי מנהלת-משפט להפעיל לפני תחילת בפועל של ניסויים.
    5. שימוש IV MED-PC, להריץ ניסויים התנהגותיים. פתח את התוכנה, לחץ על "הפעלה פתוחה" ולהקצות תוכנה אחידה בכל קופסא.
    6. אחרי כל התוכניות שויכו כהלכה זה תיבה, לשלוח אותות דרושים כדי להתחיל ניסויים.
    7. לאחר השלמת המשימה, לשמור את הנתונים כמו לחיצה על "נתונים שמור" או קוד כתיבה לשמור את הנתונים באופן אוטומטי (לפרטים, עיין במדריך של מתכנת עבור IV MED-PC).
    8. לאחר הנתונים מיוצאים לתיקייה ייעודית, לשנות את הנתונים כפי במועד הרכישה ומספרי זהות חיה לשימוש מאוחר יותר. הנתונים הנאספים מיובא לתוך Matlab עבור ניתוחים התנהגות כמתואר להלן (פרוטוקול, 3.7).

אימון התנהגותי 3. בדיקה

  1. הרגלה והדרכת מגזין.
  2. להציג שום מנופים לבעלי חיים במהלך שלבים אלה.
  3. בשלב הרגלה, למקם חיות בתא אופרנטית במשך 20 דקות ביום. באותו היום, לתת 10 כדורי סוכרוז (45 מ"ג) לבעלי חיים בכלוב בביתם, אשר להכיר אותם גמול סוכרוז.
  4. לאחר מכן, להתחיל אימון מגזין. מניחי חיות בתא ולתת 20 כדורי סוכרוז (גלולת 1 לכל דקה) לבעלי החיים, מתן הזדמנות ללמוד את המיקום של מגש האוכל ורכישה של הכדורים.
    שימו לב, אלה שלבים ניתן לדלג בשל בלבול אפשרי של חיות על קבלת גלולה ללא תגובה אופרנטית, למרות אימצנו אותם לעשות חיות להכיר עם תא ואכילה ממגש האוכל.
  • לוח זמני חיזוק רציף
    1. רכבת חיות על פי לוח זמני חיזוק מתמשך להשיג גמול על ידי לחיצה על ידית. מפגש של אימון זה נמשך עד שיש 60 כדורים דבורהn קיבל (60 ידית מכבשים) או 40 דקות שחלף.
    2. הווה או את הידית ימינה או שמאלה לאורך כל המחצית הראשונה באתר (עד 30 כדורי מתקבלים), ואחריו את המצגת של המנוף מול במחצית השנייה. הצו לסירוגין על בסיס יומי.
    3. המשיך לוח זמני חיזוק זה עד חיות שהשיגו בהצלחה 60 תגמולים עבור לפחות 2 ימים רצופים. שימו לב שיכול להיות שונה גבוה בין חיות של כמה מהר הם עושים את ידית העיתונאים הראשונים והדבר עלול להשפיע על ההתקדמות של חיזוק. במקרה זה, לשים כמה כדורי סוכרוז על מנוף מוצג להניע אותם להתקרב לעבר המנוף כאשר אין תגובה שנצברה במשך הפגישה הראשונה.
      הערה: חלופה אפשרית היא לשים כדורי סוכרוז כשהמחסום מוצג הראשון חיים, כדי להפוך את השלמת השלב הזה מהר.
  • לוח זמנים עבור ניסוי הדרכה ובחינות ידית עיתונות.
  • התחל במשפט יחיד עם צליל 3 שניות (s).
  • שניות 2 לאחר סיום טון, שתי ידיות הנוכחיות ולאפשר חיות ללחוץ או מנוף בתוך 10 שניות. במקרה כזה אין תגובה נעשית בתוך 10 שניות, לחזור בו שתי הידיות ולספור המשפט הזה כמו ניסוי השמטה.
  • במקרה של אימון מנוף לחץ, ההווה רק ידית אחת מכל צד.
  • ברוב של תנאי ניסוי, חל גירוי אור מעל אחד מנופה. סובב את קיו האור מייד לאחר הישמע הצליל מפסיק וכבה כאשר יש חיות או עושה תשובה או 10 שניות לאחר כניסת מנוף כאשר אין תגובה כבר עשתה.
  • להגדיר מרווחים בין משפט ב 20 ~ 30 שניות.
  • אימון מנוף העיתונות
    1. בשלב זה אימון, להציג שום אור לבעלי חיים.
    2. לאמן חיות תחת הדרכה מנוף העיתונות במשך 5-8 פגישות עם אותו לוח זמנים למשפט כמו הפעלות בדיקות כמתואר להלן.
    3. בשנת האימון הוא, בהווה או שמאלה או ימינה מנוף באופן אקראי, ואת המנוף צריך להיות לחוץ תוך 10 שניות לאחר המנוף מוצג, או במשפט נחשב השמטה ללא תגובה. מפגש להכשרת מנוף לחץ מורכב 80 ניסויים.
    4. לאחר החיות קלעו פחות מ -10% של מחדלים מתוך 80 ניסויים, להזיז אותם במבחן הצד-ההטיה הבאה.
  • מבחן Side-הטיה
    1. בצע בדיקה בצד-משוא פנים כדי לקבוע את ההעדפה של הבהמה או שמאלה או ימינה מנוף 1. ניסוי כרוך בשני מנוף מכבשים משני הצדדים.
    2. מניחים חיות בתא אופרנטית ולאפשר להם לבחור מנוף. בשנת הניסיון הבא, חיות צריכות לבחור את הידית הפוכה על מנת לקבל פרס. אם הניסיון השני של החיה הוא באותו צד של התגובה הראשונה, לתת שום גמול ולהמשיך את המשפט עד תגובה נעשית בצד הנגדי.
    3. לנהל סך של 7 מחקריםכדי לקבוע העדפה בצד של חיה.
  • בדיקה.
    1. מפגש יומי מורכב 80 ניסויים.
    2. להכין שלושה תנאים שונים נהלים-הסטת סט כפי שמוצג באיור 1.
    3. כל השלושה התנאים דורשים חיות לשנות אסטרטגיות התנהגותיות דומה מלבחור מנוף אחד כי הוא עקבי באותו הצד (שלב 1, אסטרטגיה בתגובה) כדי בא אות אור המצביעה על צד נכון (שלב 2, אסטרטגית רמז חזותית).
    4. להתחיל עם למידה ראשונית של אסטרטגיה בתגובה (שלב 1) עבור 4 מפגשים, בם חיות צריכות ללחוץ על ידית המבוססת על מיקומו של מנופים. בשלב זה, להגדיר את הצד הנכון אל מול המנוף העדיף על בסיס מבחן הצד-משוא פנים ראשוני כאמור לעיל.
    5. לאחר מכן, להתחיל רמז חזותי למידה (שלב 2) עבור 10 מפגשים. אות אור האירה מעל לכל אחת מהנוף מצביעה על מנוף נכון. בשלב הסטה זו, שלוש diדפוסי fferent של משמרות קשב ניתן להשוות בין שלושה תנאי הניסוי כמתואר להלן (3.3.6-3.3.8).
    6. במצב סט משמרת 1 (איור 1 א), לא לתת אור בשלב 1, אבל אות אור מציינת את הצד הנכון בשלב 2. במצב 1, ולכן, חיות צריכות להשתתף לגירוי רומן.
    7. במצב סט משמרת 2 (איור 1 ב), להציג אות אור מעל המנוף הנכון בשלב 1, ושוב בשלב 2. במצב זה, קיו האור הייתה רלוונטית, אבל לא חובה בהכרח עבור ביצוע בחירה בשלב 1. לפיכך חיות צריכות לטפל אות רלוונטית בעבר.
    8. במצב סט משמרת 3 (איור 1 ג), להפעיל אות אור אקראי מעל הידית ימינה או שמאלה בשלב 1. לכן זה חייב להיות התעלם. בשלב 2 חיות נדרשות לשים לב לגירוי האור כי כבר בעבר לא רלוונטי.
  • ניתוח התנהגות.
    1. במהלך מפגשים, מודד את אחוז התשובות הנכונות על בסיס יומי, למעט ניסויי השמטה.
    2. רוזן שגיא שנצבר במהלך 10 מפגשים של למידת רמז חזותית ולסווג אותם עקשן, רגרסיביות או לא מחוזק שגיאות כמתוארות במחקר קודם 1. יש, ניתוח מפורט של סוגי השגיאה מציע פונקציות נפרדות-הסטה להגדיר.
    3. גדר שגיאות עקשניות כתגובות נכון את הידית בעבר הנכונה בזמן שהביצועים של החיה היו עדיין מתחת סיכוי ברמה 4, 6, 13, 14, 15. קריטריונים דומים שימשו במחקרים קודמים 1, 3, 7, 11.
    4. בהתבסס על דרך עקרונית, לקבוע את הקריטריוןלהפריד בין חוזרים ושגיאות רגרסיביות כמו הנקודה שבה חית הבקיע ראשונה פחות מ 8 מתוך 10 תגובות שגויות (הסתברות של ביצוע 8/10 שגיאות או יותר = 0.054, מבוסס על התפלגות הבינומית מצטברת) בחלון נע של 10 מחקרים .
    5. כדי למצוא את הנקודה הזו, להתחיל חישוב ממוצע נע של Windows 10 המשפט ממשפט -1 ולאחר מכן לקדמו ידי ניסוי אחד בכל פעם, עד <8/10 שגיאות נמדדות. לבצע ניתוח זה בכל הניסויים שבם אות אור מוארת מעל המנוף בעבר השגוי במהלך אסטרטגית רמז חזותית.
    6. הגדר את כל השגיאות הבאות שנעשו לאחר נקודה זו כשגיאות רגרסיביות.
    7. במהלך למידה רמז חזותית, למנות את טעויות לא מחוזקות כשבעלי חיים הגיבו מנוף שגוי בעבר שעליו קיו האור לא הייתה מוארת. מחלקים אותם לתוך החלק מוקדם או מאוחר מבוסס על שלב הלמידה; טעויות שנעשו במחצית הראשונה של 10 מפגשים (sessיון 1-5) נחשב מוקדם ואלה במחצית השנייה (המושב 6-10) נחשבים אלה מאוחר.
  • Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

    Representative Results

    השתמשנו באסטרטגית הגדרת הסטת משימה שתוארה לעיל כדי לחקור את התפקיד של interneurons כולינרגית ב גמישות התנהגותית. השווינו את ההשפעה על עצמו את המשימה של הנגע סלקטיבית הנגרמת אימונוטוקסין של interneurons כולינרגית ב dorsomedial (DMS), הסטריאטום הגחון (VS) ובקרת מוזרק-מלוחים. כל החיות היו צריך לעבור מלבחור מנוף המבוסס על הצד (ימין או שמאל), בבחירה מבוססת על אור לבן מעל המנוף הנכון. השתמשנו בשלושה תנאי ניסוי של המשמרת להגדיר בה את האור הלבן היה או: (1) רומן, (2) בעבר רלוונטי (המציין את הידית הנכונה), או (3) בעבר לא רלוונטי (באופן אקראי).

    בשלושת תנאי ניסוי אלה, הרכישה הראשונית של אסטרטגיית תגובה הייתה שלמה בכל קבוצות הטיפול, דבר המצביע על כך פסד כולינרגית בסטריאטום היה לו השפעות על למידה ראשונית (איור 2 א - 2C).תוצאות אלו עולות בקנה אחד עם מחקרים קודמים שהראו כי איון של DMS או VS לא השפיע אפליה הראשונית 7, 9 ו יישום של היריבים כולינרגית מערכתית 16 או מקומי כדי הסטריאטום 17, 18, 19 עזב הראשונית למידה ללא פגע.

    במצב סט משמרת 1 (איור 2 א, אות רומן), אחוז התשובות הנכונות לא היה שונה משמעותית. עם זאת, מספר טעויות עקשניות הוגדל משמעותי בקבוצת נגע VS בהשוואה לקבוצת ביקורת. בעת התקנה משמר מצב 2 (תרשים 2B, קיו הרלוונטי בעבר) לא לומדים ביצועים ולא סוגים של טעויות שונו על ידי הנגעים. לעומת זאת, מערכת משמרת מצב 3 (איור 2 ג, רלוונטי בעבר קיו), tהוא מספר שגיאות עקשנית היה שונה משמעותית בין הקבוצות. בפרט, חלה עלייה משמעותית שגיאות עקשניות לאחר נגעי DMS. בהשוואה לקבוצת הביקורת, את מספר השגיאות מחוזקות לא ירד משמעותי בשני DMS ו VS קבוצות נגע, אשר באו לידי ביטוי מוקדם אבל לא בשלב מאוחר של למידת רמז חזותית.

    לסיכום, נגעים כולינרגית VS שבשו שינוי איסטרטגי כאשר גירוי רומן ניתן כרמז חשוב חדש, גרימת שגיאות עקשניות יותר. מצד השני, נגעי DMS מושפעים הגדרת הסטה רק כאשר תשומת לב לגירוי רלוונטי בעבר נדרשה, וכתוצאה מכך חלוקה שונה של סוגי שגיאות.

    איור 1
    איור 1: שלושה תנאים שונים עבור משמרת סט. תרשים זרימה של שלושוריאציות (A, B ו- C) של הפרדיגמה הסטה-סט. עיגול צהוב מראה סימן חזותי. הודפס מחדש באישור אאוקי et al. 12. אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.

    איור 2
    איור 2: תוצאות ההתנהגות במשימה הסטה-סט. אחוז התשובות הנכונות הוא בתגובה ואסטרטגית רמז החזותי (משמאל), סוגים של טעויות שבוצעו במשך 10 מפגשים של אסטרטגית רמז חזותית (באמצע), ובתחילה ורכיבים מאוחר של שגיאות מחוזקות לעולם (מימין) מוצגים עבור כל תנאי ניסוי ( A, שינוי של אסטרטגיה התנהגותית נזקק לטיפול לגירוי רומן, B, לגירוי רלוונטי בעבר, p <0.05, <0.01 ו- <0.001, בהתאמה. הודפס מחדש באישור אאוקי et al. 12. אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.

    Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

    Discussion

    פיתחנו וריאציות חדשות על הפרדיגמה הסטה-סט הוקמה לשימוש אצל חולדות. באמצעות פרדיגמות אלה, נגעים כולינרגית של הסטריאטום נמצאו לפגוע בשינויי מצבים, דבר המצביע על תפקיד ספציפי של interneurons כולינרגית striatal ב-הסטה להגדיר: דיכוי של כלל ישן ואת הנחיה של חיפושים עבור כלל חדש. ההשפעות היו שונות בין בסטריאטום dorsomedial ועל הגחון, בהתאם לתפקיד השונה של מבנים אלה בלמידה.

    משימת הסטה-סט כבר בשימוש נרחב לבחון גמישות התנהגותית במינים החל מבני אדם מכרסמים 1, 4, 5, 7, 8, 9, 12. המונח "להגדיר" מוגדר כרכוש של הגירוי הרלוונטי להתנהגות במשפט נתון"Xref"> 20, 21. המחקר הנוכחי הציג וריאציות חדשות בן נושא נדרש לשנות אסטרטגיה התנהגותית מבוסס על שינוי שבו הסט רלוונטי. הגרסאות החדשות יש להשוות בזהירות עם מחקרים אחרים באמצעות-הסטה להגדיר. בשנת פרדיגמה הסטה-סט טיפוסית, נושא בתחילה יוצר להגדיר רלוונטי להנחות התנהגות ומתעלם הסט הרלוונטי. אחרי משמרת להגדיר, הנושא צריך לטפל בהן הסט בעבר לא רלוונטי. בין שלושת התנאים שהצענו כאן, רק תנאי 3 כרוכה משמרת סט. תנאי 1 ו -2 נבדלים משימות הכנת משמרת כזו כי גם גירוי רומן או משנה של גירוי מתחם נעשה רלוונטי. עקומות למידה ומספר השגיאות עקשניות של חולדות שלמים גילו הבדלים ברכישת הרכש החוזר הראשוניות בין שלושה תנאים. לפיכך, כל אמצעי מצב פונקציות שונות: רכישה בתגובת קיו רומן, תשומת לב רלוונטית נוספתלא קיו מכריע, ותשומת לב קיו הרלוונטי. וריאציות חדשות אלה שימושיים לחקירת המנגנונים העצביים עבור צורות שונות של גמישות התנהגותית.

    עכברי יתרונות רבים ללימוד המנגנונים העצביים שבבסיס גמישות התנהגותית, כולל הגודל הגדול שלהם שהופך אותם מתאימים לניתוח stereotaxic, הזמינות של זנים מהונדסים, ויכולת קוגניטיבית. מחקרים קודמים קבעו T-מבוך מבוסס או אוטומטי גרסה של משימת הסטה-סט בחולדות 1, 7, 8, 9, 11. במקרה זה גרסה אוטומטית אינה זמינה, שלוש מניפולציות שונות הציגו במאמר זה חלות על משימת סט-שינוי מבוסס T-מבוך 3, 7. כמו כן, מידות גירוי אחרות עם מערוצי תחושות שונים כגוןקיו ריח יכול להיות משולב 22, המשתרע וריאציות נוספות.

    זה בעבר הוכח כי איון של DMS או VS פוגעת בשינויי מצבים כאשר הוא דורש השתתפות לגירוי רלוונטי בעבר 7, 9. זהו גם המקרה במצב 3 של המחקר הנוכחי. עם זאת, שאלה חשובה אשר עדיין לא ענה היא האם הסטה-סט לקוי נגזרה להיות מסוגל לשנות אסטרטגיות פעולה (כגון מאסטרטגיה בתגובת אסטרטגית רמז חזותית) במהלך משמרת, או חוסר היכולת לשלם את תשומת לב גירוי שהיה רלוונטי האפליה הראשונית. אי אפשר להכריע בין שתי האפשרויות הללו ע"י בחינת הקשר ניסיוני אחת בלבד. כדי לנתק את גירעון הקשב הספציפי מירידה כללית יותר של הסטה אסטרטגית, בקשנו ליצור וריאציות חדשות של משימת הסטה-הסט, באמצעות שני משתניםתנאים אף אוזן גרון המחייבים אותו במשמרת אבל סוגים שונים של תשומת לב.

    באמצעות תנאים נוספים אלה, נוכל להפריד תשתית עצבית בסיסי תזוזה של אסטרטגיות בהקשרים שונים. לדוגמא, שהתמדה של חולדות lesioned VS במצב 1 שבו גירוי חדש הוצג אפשרה לנו לחשוף מנגנון פוטנציאל של מערכת כולינרגית גחון בתהליכי קשב ואת גישה החשובה חידוש עבור הכלל החדש. מצד שני, אנחנו לא על התופעה הכללית של נגעים DMS על שינוי אסטרטגי. במקום זאת, הייתה ספציפית למצב שבו מגירת גירוי השתנה וחי הצורך לשים לב אות בעבר לא רלוונטית. שני תנאים נוספים לשלוט בהצלחת ליקוי כללי של הסטה אסטרטגית. עובדה זו אפשרה לנו להגיע למסקנה כי DMS ו VS מערכות כולינרגית יש תפקיד נפוץ דיכוי האסטרטגיה הישנה ואת ההנחיה של התנהגות גישוש, למרות שהם עובדיםהקשרים סביבתיים שונים, ואף אחד יש תפקיד כללי הסטה אסטרטגיות עצמה.

    לסיכום, וריאציות הסטה-קבוצה חדשה מאפשרות לנתח גמישות מחשבתית של העכברוש ביתר פירוט ולעזור הבנה נוספת של מנגנונים עצביים עבור גמישות התנהגותית תחת הקשרים סביבתיים שונים. מחקרים עתידיים בדיקת מעורבותם של אזורי מוח מרכזיים אחרים כגון קליפת המוח הקדם חזיתית ההיפוקמפוס יעודדו שימוש במגוון הקשרים כמו הציג במאמר זה.

    Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

    Materials

    Name Company Catalog Number Comments
    Standard Modular Test Chamber Med Associates ENV-008
    Low Profile Retractable Response Lever Med Associates ENV-112CM
    Stimulus Light for Rat Med Associates ENV-221M
    Switchable Dual Pellet/Dipper Receptacle for Rat Med Associates ENV-202RM-S
    Head Entry Detector for Rat Receptacles Med Associates ENV-254-CB
    Modular Pellet Dispenser; 45 mg for Rat Med Associates ENV-203M-45
    Sonalert Module for Rat Med Associates ENV-223AM 4.5 kHz available (ENV-223HAM)
    House Light for Rat Chambers Med Associates ENV-215M
    SmartCtrl Interface Module, 8 input/16 output Med Associates DIG-716B
    SmartCtrl Connection Panel, 8 input/16 output Med Associates SG-716B
    45 mg Tablet-Fruit Punch TestDiet 1811255 Several flavors available

    DOWNLOAD MATERIALS LIST

    References

    1. 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, 85-96 (2008).
    2. Nicolle, M. M., Baxter, M. G. Glutamate receptor binding in the frontal cortex and dorsal striatum of aged rats with impaired attentional set-shifting. European Journal of Neuroscience. 18, 3335-3342 (2003).
    3. Ragozzino, M. E., Ragozzino, K. E., Mizumori, S. J. Y., Kesner, R. P. Role of the dorsomedial striatum in behavioral flexibility for response and visual cue discrimination learning. Behavioral Neuroscience. 116, 105-115 (2002).
    4. Dias, R., Robbins, T. W., Roberts, A. C. Dissociation in prefrontal cortex of affective and attentional shifts. Nature. 380, 69-72 (1996).
    5. 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. 21, 7733-7741 (2001).
    6. Dias, R., Robbins, T. W., Roberts, A. C. Dissociable Forms of Inhibitory Control within Prefrontal Cortex with an Analog of the Wisconsin Card Sort Test: Restriction to Novel Situations and Independence from "On-Line" Processing. The Journal of Neuroscience. 17, 9285-9297 (1997).
    7. Floresco, S. B., Ghods-Sharifi, S., Vexelman, C., Magyar, O. Dissociable Roles for the Nucleus Accumbens Core and Shell in Regulating Set Shifting. The Journal of Neuroscience. 26, 2449-2457 (2006).
    8. 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. 19, 4585-4594 (1999).
    9. Ragozzino, M. E., Jih, J., Tzavos, A. Involvement of the dorsomedial striatum in behavioral flexibility: role of muscarinic cholinergic receptors. Brain Research. 953, 205-214 (2002).
    10. Witten, I. B., et al. Recombinase-Driver Rat Lines: Tools, Techniques, and Optogenetic Application to Dopamine-Mediated Reinforcement. Neuron. 72, 721-733 (2011).
    11. Floresco, S. B., Magyar, O., Ghods-Sharifi, S., Vexelman, C., Tse, M. T. L. Multiple Dopamine Receptor Subtypes in the Medial Prefrontal Cortex of the Rat Regulate Set-Shifting. Neuropsychopharmacology. 31, 297-309 (2006).
    12. Aoki, S., Liu, A. W., Zucca, A., Zucca, S., Wickens, J. R. Role of Striatal Cholinergic Interneurons in Set-Shifting in the Rat. The Journal of Neuroscience. 35, 9424-9431 (2015).
    13. Dias, R., Aggleton, J. P. Effects of selective excitotoxic prefrontal lesions on acquisition of nonmatching- and matching-to-place in the T-maze in the rat: differential involvement of the prelimbic-infralimbic and anterior cingulate cortices in providing behavioural flexibility. European Journal of Neuroscience. 12, 4457-4466 (2000).
    14. Hunt, P. R., Aggleton, J. P. Neurotoxic Lesions of the Dorsomedial Thalamus Impair the Acquisition But Not the Performance of Delayed Matching to Place by Rats: a Deficit in Shifting Response Rules. The Journal of Neuroscience. 18, 10045-10052 (1998).
    15. Jones, B., Mishkin, M. Limbic lesions and the problem of stimulus-Reinforcement associations. Experimental Neurology. 36, 362-377 (1972).
    16. Chen, K. C., Baxter, M. G., Rodefer, J. S. Central blockade of muscarinic cholinergic receptors disrupts affective and attentional set-shifting. European Journal of Neuroscience. 20, 1081-1088 (2004).
    17. Bradfield, L. A., Bertran-Gonzalez, J., Chieng, B., Balleine, B. W. The thalamostriatal pathway and cholinergic control of goal-directed action: interlacing new with existing learning in the striatum. Neuron. 79, 153-166 (2013).
    18. Okada, K., et al. Enhanced flexibility of place discrimination learning by targeting striatal cholinergic interneurons. Nat Commun. 5, (2014).
    19. Ragozzino, M. E. Acetylcholine actions in the dorsomedial striatum support the flexible shifting of response patterns. Neurobiology of Learning and Memory. 80, 257-267 (2003).
    20. Ravizza, S. M., Carter, C. S. Shifting set about task switching: Behavioral and neural evidence for distinct forms of cognitive flexibility. Neuropsychologia. 46, 2924-2935 (2008).
    21. Rushworth, M. F. S., Hadland, K. A., Paus, T., Sipila, P. K. Role of the Human Medial Frontal Cortex in Task Switching: A Combined fMRI and TMS Study. Journal of Neurophysiology. 87, 2577-2592 (2002).
    22. Bissonette, G. B., Roesch, M. R. Rule encoding in dorsal striatum impacts action selection. European Journal of Neuroscience. 42, 2555-2567 (2015).

    Comments

    0 Comments


      Post a Question / Comment / Request

      You must be signed in to post a comment. Please or create an account.

      Usage Statistics