Method Article
Attentional set-shifting cognitive abnormalities are a core feature of many psychiatric diseases. Here, we present the development of a novel automatic system for the effective study of attentional set-shifting abilities, executive functions and other cognitive abilities in mice with high translational validity to human studies.
Alterations in executive control and cognitive flexibility, such as attentional set-shifting abilities, are core features of several neuropsychiatric diseases. The most widely used neuropsychological tests for the evaluation of attentional set-shifting in human subjects are the Wisconsin Card Sorting Test (WCST) and the CANTAB Intra-/Extra-dimensional set shift task (ID/ED). These tasks have proven clinical relevance and have been modified and successfully adapted for research in animal models. However, currently available tasks for rodents present several limitations, mainly due to their manual-based testing procedures, which are hampering translational advances in psychiatric medicine. To overcome these limitations and to better mimic the original version in primates, we present the development of a novel operant-based two-chamber ID/ED "Operon" task for rodents. We demonstrated the effectiveness of this novel task to measure different facets of cognitive flexibility in mice including attentional set formation and shifting, and reversal learning. Moreover, we show the high flexibility of this task in which three different perceptual dimensions can be manipulated with a high number of stimuli cues for each dimension. This novel ID/ED Operon task can be an effective preclinical tool for drug testing and/or large genetic screening relevant to the study of executive dysfunction and cognitive symptoms found in psychiatric disorders.
الإنتباه مجموعة بنظام النوبة هو قدر من المرونة الإدراكية وظائف تنفيذية 1. فإنه يشير إلى القدرة على التبديل بين القواعد الداخلية التعسفية ("مجموعات المعرفية-الإنتباه"). المهام العصبية الأكثر استخداما لقياس الإنتباه مجموعة بنظام النوبة والمرونة الإدراكية لدى البشر هي ولاية ويسكونسن بطاقة اختبار الفرز (WCST) 2 ونسخة أكثر حداثة وأكثر دقة: في داخل الأقاليم وخارج الأبعاد الإنتباه-تحويل مجموعة (ID / ED) من كامبريدج العصبية اختبار البطارية الآلي (جامعة كيمبردج) 3،4. وقد استخدمت هذه المهام لتحديد التشوهات المعرفية المحددة في مجموعة واسعة من الاضطرابات النفسية بما في ذلك مرض التوحد 5، 6 الفصام واضطرابات مرض باركنسون 7، واضطرابات الوسواس القهري 8 ونقص الانتباه / 9 مفرط. أهمية سريرية ومنهجية صلبة من WCST وID / اختبارات ED لها توريالفائدة racted في تنفيذ اختبارات مماثلة في مجال البحوث قبل السريرية 10،11. هذه المهام تسمح لقياس انتقائي داخل نفس الموضوع من مختلف القدرات المعرفية مثل تعلم تمييزي، والتعلم انعكاس، تشكيل مجموعة الإنتباه، وتحول الاهتمام داخل نفس البعد (. أي داخل الأبعاد التحول: IDS) وبين مختلف الأبعاد الحسية (أي خارج الأبعاد التحول: EDS). هذا أمر بالغ الأهمية لأن الدوائر الكهربائية في المخ متميزة، فضلا عن أمراض الأعصاب قد يغير هذه الوظائف المعرفية متميزة بطرق مختلفة. على سبيل المثال، تم التدليل على التفكك مزدوج أو وظيفية تأثير التخصص بين الجانبي (في القرود والبشر) / وسطي (في القوارض) والمناطق المدارية للPFC في الإنتباه المهام تحويل مجموعة. في حين أن القشرة الأمامية المدارية هي أكثر انخراطا في مراحل عكس هذه المهام، والجانبية / وسطي المنطقة PFC تحكم مراحل التحول خارج الأبعاد12-14.
إصدارات القوارض من هذه الاختبارات تحويل مجموعة الإنتباه للقرود تم إنشاء بنجاح 13-16. ومع ذلك، فإن بعض جوانب هذه الإصدارات القوارض قد يحد من التطبيقات واستخدامها. على سبيل المثال، يتم تشغيل هذه المهام يدويا، وبالتالي للغاية ويصعب توحيد كثيفة العمالة. وعلاوة على ذلك، قد يؤدي وجود المعززات الغذائية داخل المحفزات في تفسير غامض الردود الحيوانية والتحيز المحتمل في الاختيار صنع 10. هذه الخصائص قد حدت من سرعة الفحص والأهم من ذلك، تطبيقها في الدراسات الجينية و / أو فحص المخدرات على نطاق واسع.
للتغلب على هذه القيود وتعزيز التطبيقات المحتملة من نماذج التحول ID / ED في القوارض، نقدم هنا من مجلسين مهمة القائم على استثابي رواية لاختبار المرونة الإدراكية لدى الفئران. هذه المهمة رواية تحاكي كثيرا مهمة ID / ED المستخدمة في الإنسان وغيرالرئيسيات الإنسان وتلتف مشاكل الإصدارات السابقة القوارض.
وقد وافق جميع الإجراءات المتبعة في الوزارة الإيطالية للجنة الصحة واستخدام الحيوان المحلية، وجرت وفقا لدليل لرعاية واستخدام الحيوانات المختبرية لتوجيهات مجلس الجماعة الأوروبية.
ملاحظة: يبين الشكل 6 وضع جدول زمني لإجراء كامل من بروتوكول لاختبار ID / ED المهمة.
1. جهاز
الشكل 1. من مجلسين "جينات متصلة مع بعضها" جهاز. (A) المنظر من أعلى الجهاز بأكمله و (B) وجهة نظر من أمام غرفة واحدة محاكاة الماوس نقطة من رأي أثناء الاختبار. 1: المثيرات البصرية (المصابيح)؛ 2: مجلة الغذائي؛ 3: ثقب الأنف كزة. 4: التحفيز عن طريق اللمس (نسيج)؛ 5: تحفيز حاسة الشم. 6: باب جرار التلقائي؛ 7: منزل -نور؛ 8: photobeam الأشعة تحت الحمراء للتحكم في الباب. يتم فصل غرف (16 × 16 × 16 سم 3) من باب البلاستيك الشفاف (6). photobeams الأشعة تحت الحمراء (8) تعقب حركات الحيوانات والتحكم في فتح / إغلاق الباب التلقائي للسماح الماوس لتغيير الدوائر. تقدم كل غرفة فتحتين الأنف كزة (3) مع photobeams تحت الحمراء، وبينهما، وهي مجلة الغذائية (2) مع photobeams حيث ألقى موزع بيليه تعزيز الغذاء. A-ضوء البيت (7) ويقع فوق كل من المجلات الغذائية اثنين. وقد تم تجهيز كل ثقب الأنف كزة مع سلسلة من المحفزات للتغيير والتي قد تختلف في ثلاثة أبعاد الحسية المختلفة (رائحة، وعرض، واللباقة). نشرت أصلا في 'البينية في نهاية المطاف وExtradimensional سيكلوجية الإنتباه تعيين تحويل المهام لالفئران "19. الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
محتوى "> ملاحظة: الجهاز جينات متصلة مع بعضها (الشكل 1) ويتكون من مجلسين متطابقة مع الجدران زجاجي والكلمة الألومنيوم (16 × 16 × 16 سم 3 لكل غرفة) يتم فصل الدوائر من قبل زجاجي شفاف تقسيم الباب الذي يمكن أن يكون تلقائيا. تسيطر على السماح الماوس للوصول إلى أي من المجلسين. كل غرفة لديها اثنين من الثقوب الأنف كزة مع photobeams تحت الحمراء، وبينهما، مجلة الغذاء مع photobeams حيث ألقى موزع بيليه تعزيز الغذاء. وتقع مروحة وعلى ضوء البيت فوق كل المجلات الغذائية اثنين.الروائح | القوام | أضواء |
الخوخ ضد حكيم | الفيلكرو ضد الفيلم | أضواء على ضد الأنوار |
الفانيليا ضد الخزامى | الخشنة الصنفرة ضد الصنفرة غرامة | الخامس أحمر. أخضر |
الفراولة ضد القرفة | على نحو سلس من الورق المقوى ضد الكرتون مخدد | ضد الأزرق. الأصفر |
الجريب فروت ضد توابل | الإسفنج ضد بلاستيكية ناعمة | البرتقالي ضد الأبيض |
الليمون ضد المشمش | honeycمكتب الإدارة والميزانية ورقة ضد رقائق الألومنيوم | إصلاح أضواء ضد مصابيح وامضة |
تستند الجدول 1. النماذج المستخدمة في ID / ED جينات متصلة مع بعضها المهمة. التمييز مجمع على مجموعات محددة من أزواج من النماذج (انظر الشكل 2 للحصول على مثال تسلسل التمييز). وتعرض أزواج نموذج من أبعاد مختلفة في تركيبات عشوائية. المحفزات محايدة لمختلف أبعاد هي: تدفق الهواء مع عدم وجود رائحة. ورق ابيض؛ لا المنبهات الخفيفة. الجدول نشرت أصلا في "في نهاية المطاف داخل وExtradimensional سيكلوجية الإنتباه تعيين تحويل المهام لالفئران" 19.
2. إعداد الحيوان
ملاحظة: تم الحصول على نتائج ممثلة ذكرت هنا من الذكور C57BL / 6J الفئران، 3-7 أشهر من العمر، خلال المرحلة الخفيفة.
3. التعويد
الشكل 2. مثال المهمة ID / ED. مثال على ID / ED 'تمسك-المنصوص عليها في "وأظهرت النماذج" ثنائية الأبعاد ". مقتبسة من "إن البينية في نهاية المطاف وExtradimensional سيكلوجية الإنتباه تعيين تحويل المهام لالفئران" 19. الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
4. "عالقون-المنصوص عليها في" ID / ED النموذج الداخلي
ملاحظة: للحصول على هذا الإجراء، وتستخدم سابقا في كل من القرود والقوارض 7،15،16، فمن الضروري للتلاعب ثلاثة أبعاد الإدراك الحسي مختلفة لكل واحدة من الفأرة اختبار. أما بالنسبة للمراحل التعود، جميع جلسات يومية تبدأ الاختبار عن طريق وضع الماوس في واحدة من الغرفتين حيث كل المحفزات محايدة. قبل بداية المحاكمة، يتم تبديل العظة التحفيز على في الغرفة المقابلة. ثم يتم إنزال الباب تقسيم لإعطاء الوصول الماوس إلى غرفة أخرى حيث العظة التحفيز على.
ق ق = "jove_title"> 5. 'ثنائي البعد' ID الداخلي / ED بارادايم
ملاحظة: ثمة شرط آخر لقياس الإنتباه القدرة على تحويل مجموعة، وتستخدم في كل من القرود والقوارض 12،17 13، هو 'يومين البعد' النموذج. في هذه الحالة، يتم استخدام اثنين فقط من الأبعاد الحسية طوال فترة الاختبار.
تحليل 6. البيانات
ويبين الشكل 2 مثالا المهمة ID / ED. وتعرض أزواج من المحفزات (إما "التمييز 1" أو "التمييز 2 ') بشكل عشوائي في كل مرحلة، والماوس يجب اختيار التحفيز الصحيح في كل زوج. في هذا الجدول المثال، يتم الإبلاغ عن نموذج الصحيح في جريئة. في المرحلة الأولى (SD أو تمييز بسيط)، والمحفزات المقدمة في اثنين من الثقوب الأنف كزة اختلفت في واحد من ثلاثة أبعاد (على سبيل المثال، O1: الفانيليا مقابل O2: لافندر) ويكافأ الماوس لاختيار نموذج الصحيح (على سبيل المثال، O1). عندما يصل الموضوع المعيار في هذه المرحلة، والمرحلة التالية (CD أو تمييز مركب) يبدأ، حيث يتم عرض نفس النماذج البعد ذات الصلة مضافين عشوائيا عن طريق النماذج من الثانية، ولكن البعد ذي صلة، قدم كعامل الخلط ( على سبيل المثال، L1: الضوء الأزرق vs.L2: الضوء الأصفر). اثنين من التمييز المختلفة ممكنة في هذه المرحلة (eitheص 'التمييز 1 "أو" التمييز 2'). في المرحلة المقبلة (CDRE أو تمييز مركب عكس)، يتم عكس الطارئة مكافأة ولكن النماذج والبعد ذات الصلة هي دون تغيير: الفأر أن يتعلم أن الحافز الصحيح سابقا غير صحيح الآن (على سبيل المثال، يكافأ الخزامى رائحة الآن). في المرحلة المقبلة (IDS أو التحول داخل الأبعاد)، النماذج الجديدة (الروائح وأضواء على حد سواء) يتم تقديمها ولكن البعد ذات الصلة (رائحة في هذا المثال) لا يزال هو نفسه (على سبيل المثال، الفراولة هي الاختيار الصحيح). في المرحلة المقبلة (IDR أو عكس البينية الأبعاد)، يتم عكس الطارئة مكافأة. بعد التحول داخل الأبعاد الثاني (IDS2 وعكسه)، وعرض النماذج الجديدة لاختبار التحول خارج الأبعاد (EDS) التي يتم تغيير البعد ذات الصلة. في 'تمسك في مجموعة "EDS، والفأر لديه التركيز على البعد الجديد (على سبيل المثال، والملمس، T1: الصنفرة الخشنة مقابل T2: سا غرامةndpaper)، في حين أن البعد ذات الصلة سابقا (في هذه الحالة، ورائحة) هو الآن البعد غير ذي صلة. في 'يومين البعد' EDS، والبعد ذي صلة سابقا (في هذه الحالة، وعلى ضوء) هو الآن البعد ذات الصلة. في المرحلة النهائية (EDSRe أو خارج الأبعاد عكس)، يتم عكس الطارئة مكافأة.
من أجل الحصول على نتائج موثوقة، أبعاد التحفيز المستخدمة في هذه المهمة يجب أن تكون على قدم المساواة تعلم جيدا. كما هو مبين في الشكل (3)، والبصرية، واللمس، والتمييز رائحة في هذا الجهاز رواية يتطلب وقت مماثل (F (2،64) = 0.36؛ P = 0.69) ومشابه عدد من التجارب (F (2،64) = 0.059؛ P = 0.94) للوصول إلى معيار، مما يشير إلى أن الحيوانات قادرة على أداء التمييز بسيطة بغض النظر عن البعد المقدمة.
إذا تم وضع مجموعة الإنتباه موثوق خلال مراحل الاختبار المهمة، عوينبغي أن يكون erformance من العادي من النوع البري الماوس فقرا في المرحلة EDS بالمقارنة مع المراحل السابقة واللاحقة، كما ورد في دراسات سابقة في القوارض والرئيسيات 12،13. على وجه الخصوص، زيادة قوية من الزمن والتجارب اللازمة للوصول إلى المعايير التي ينبغي أن توجد في EDS بالمقارنة مع المراحل IDS. كما هو موضح في الشكل (4)، في تجربتنا مع بروتوكول 'تمسك-المنصوص عليها في "، وكشف تحليل أداء الفئران تأثير التمييز لعدد من التجارب (F (8168) = 9.23؛ P <0.0001) والزمن ( F (8168) = 8.62؛ P <0.0001) المطلوبة للوصول إلى المعايير. في الواقع، الفئران حاجة لمزيد من التجارب والمزيد من الوقت لإيجاد حل لمرحلة EDS مقارنة CD، IDS، IDS2 وEDSRe مراحل (P <0.05، الشكل 4A-B). وبالمثل، أظهر تحليل لأداء اختبار مع بروتوكول "يومين البعد '(الشكل 5) تأثير كبير على عدد من التجارب التمييز (F (8،72) = 30.66؛ حاجة P <0.0005) للوصول إلى المعايير؛ P <0.005) والزمن (F (8،72) = 4.65. في الواقع، وتبين لنا أن الفئران حاجة إلى مزيد من التجارب (P <0.05) والمزيد من الوقت (p <0.05) ليحل EDS مقارنة CD، IDS، IDS2 وEDSRe (الشكل 5A-B). ينبغي مراعاة عدم وجود فروق في القدرات تحول بين الفئران اختبار مع أبعاد مختلفة.
في العادي من النوع البري الماوس، عكس الأول التعلم (أي.، CDRE) هو أكثر صعوبة من التمييز الأولي (أي CD). في الاتفاق، كما يتضح من الأرقام 4 و 5، الفئران حاجة لمزيد من التجارب (P <0.05، الشكل 4-5A) والمزيد من الوقت (p <0.05، الشكل 4-5B) لإكمال هذه المرحلة. وعلاوة على ذلك، يجب أن الأداء عكس تحسن من CDRE إلى IDSRe إلى IDS2Re، كما تبين لنا في تجربتنا مع كل من بروتوكولات "يومين البعد '' تمسك في مجموعة 'و. هذه بالنتيجهنهاية الخبر مواصلة تعزيز دليلا على تشكيل مجموعة الإنتباه من خلال هذه المهمة.
طوال هذه المهمة، يجب أن الفئران تحسين سرعة الاستجابة عبر مراحل متتالية. وفقا لذلك، أظهر تحليل الكمون للاستجابة لها تأثير كبير التمييز (F (8200) = 42.59؛ P <0.0001). على وجه الخصوص، كما يتبين من نتائج ممثلة في الشكل 4C الكمون لكزة في المرحلة IDS2 وانخفضت مقارنة بما كان عليه في المراحل IDS، CD وSD (P <0.0005). وعلاوة على ذلك، الكمون إلى يستجيبون ارتفع خلال المرحلة EDS مقارنة IDS2 السابقة وIDS2Re ومراحل EDSRe المتعاقبة (P <0.05). وتمشيا مع هذه النتائج، وتحليل الكمون للرد خلال مهمة "يومين البعد 'أظهرت أيضا تأثير كبير على التمييز (F (7،63) = 9.98؛ P <0.0005). كما هو مبين في الشكل 5C، الكمون لاتخاذ خيار ثكما ارتفعت خلال EDS مقارنة IDS2 السابقة وIDS2Re وEDSRe المتعاقبة (P <0.05). منذ كان يعتبر الكمون للرد مؤشر التصنيع اتخاذ القرار، 18، وهذه النتائج تشير إلى أن زيادة الفئران واجه بعض المشاكل تجهيز القاعدة التمييزية جديدة خلال EDS. استنادا إلى الأداء السلوكي البرية من نوع الفئران (الشكل 4-5)، ونحن مصممون على أن أقل عدد ممكن من حجم العينة (عن طريق تحليل الطاقة R) لكل مجموعة التجريبية يجب أن تكون 8.
الشكل 3. التمييز بسيطة من الضوء والرائحة والملمس وتعادل. (A) عدد من التجارب و(B) الوقت اللازم للوصول إلى المعيار على التمييز بسيطة مع الضوء الوحيد، رائحة أو الملمس المحفزات. تمثل القيم يعني ± SEM في جميع أنحاء الأرقام 2-4. أوري البياناتنشرت ginally في 'البينية في نهاية المطاف وExtradimensional سيكلوجية الإنتباه تعيين تحويل المهام لالفئران "19.
الرقم 4. نوع البرية C57BL6J أداء الفئران الذكور في الوقت "تمسك مجموعة في" ID / ED جينات متصلة مع بعضها المهمة. (A) المحاكمات، (B) (بالدقائق) والأيام اللازمة للوصول إلى المعيار في مراحل مختلفة من وID / مهمة ED جينات متصلة مع بعضها باستخدام 'تمسك-المنصوص عليها في "نموذج ID / ED. (C) الوقت (بالثواني) المنقضي بين فتح باب المفرق وردا الأنف كزة (الكمون للرد) خلال مراحل مختلفة من المهمة. تم اختبار ما مجموعه 26 الفئران. تم استبعاد 4 الفئران لأنها لم تكن بدس موثوق لاسترداد التعزيز الطعام أثناء التدريب أو لم تكن قادرة على إنهاء هالإجراء ntire. A: * P <0.05 مقابل CD، IDS، IDS2، IDS2Re وEDSRe. B: * P <0.05 مقابل CD، IDS2، IDS2Re وEDSRe. A و B: #P <0.05، ## ص <0.005 مقابل CD، IDSRe وIDS2Re. C: * P <0.05 مقابل IDS2، IDS2Re وEDSRe. لاحظ أن الفئران كانت قادرة على إكمال المهمة بأكملها في 5-9 أيام في جميع التجارب التي أعلن عنها في الأرقام 3-4. بيانات نشرت أصلا في 'البينية في نهاية المطاف وExtradimensional سيكلوجية الإنتباه تعيين تحويل المهام لالفئران "19. الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
الرقم 5. من النوع البري C57BL6J أداء الفئران الذكور في "البعد اثنين" ID / EDمهمة جينات متصلة مع بعضها. (A) المحاكمات، (B) الوقت (بالدقائق) والأيام اللازمة للوصول إلى المعيار في مراحل مختلفة من ID / ED الاوبرون المهمة باستخدام نموذج ثنائية الأبعاد. (C) الوقت (بالثواني) المنقضي بين فتح باب المفرق وردا الأنف كزة (الكمون للرد) خلال مراحل مختلفة من المهمة. تم اختبار ما مجموعه 13 الفئران. وتم استبعاد 3 الفئران لأنها لم تكن بدس موثوق لاسترداد التعزيز الطعام أثناء التدريب أو لم تكن قادرة على الانتهاء من الإجراء بأكمله. A و B: #P <0.05 مقابل CD وIDS2Re، * p <0.05 مقابل CD، IDS، IDS2، EDSRe. C: * P <0.05 مقابل IDS2، IDS2Re وEDSRe. بيانات نشرت أصلا في 'البينية في نهاية المطاف وExtradimensional سيكلوجية الإنتباه تعيين تحويل المهام لالفئران "19. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
الرقم 6. الجدول الزمني للالإجراء بأكمله من بروتوكول لاختبار ID / ED المهمة.
المسرح | الوصف | ملاحظات إضافية | المراجع |
بسيط التمييز (SD) | |||
التمييز مركب (CD) | المحفزات تختلف في بعدين الإدراك الحسي، مثل اللون والشكل للمؤثرات البصرية في مهمة الإنسان، أو بين الملمس والرائحة المحفزات للقوارض | ||
عكس التعلم (CDRE - IDSRe - IDS2Re - EDSRe) | اثنين نموذجاالصورة ضمن البعد الإدراك الحسي لديهم حالات الطوارئ التعزيز على عكس ذلك أن ما كان في السابق غير صحيحة ثم غير صحيحة والعكس بالعكس) | في المسلسل التعلم انعكاس، الأداء يتحسن مع متتالية داخل مجموعة انتكاسات. وهكذا، مراحل عكس (أي.، CDRE، IDSRe، IDS2Re) لا تقيم وظيفة فقط من المناطق القشرية مختلفة، ولكن أيضا تخدم 1) لتشكيل مجموعة الإنتباه cognitive- تحدى المرحلة EDS، و 2) لمنع تكييف الخرافية لغير مقصودة جوانب التحفيز | - آفات القشرة الأمامية المدارية في الفئران (Bissonette وآخرون، 2008). وmonkyes ضعف في التعلم عكس (دياز وآخرون، 1996). - الرنين المغناطيسي الوظيفي خلال الأداء على التعلم عكس أظهرت تفعيل القشرة الأمامية المدارية (هامبشاير وأوين، 2006) |
التحول Intradimensional (IDS - IDS2) | يتم تقديم النماذج الجديدة، ولكن عزز نفس البعد | IDS المراحل الصورةerve بمثابة الرقابة الداخلية الحاسمة (أي، يجب أن يكون EDS أكثر صعوبة من IDS)، وكذلك المساهمة في تشكيل مجموعة المعرفي الإنتباه | نضوب الدوبامين في PFC ضعاف تشكيل مجموعة الإنتباه (روبنز وروبرتس، 2007). لم 6-OHDA lesioned القرود لا تظهر لحد من الكلاسيكية الانخفاض في أخطاء من أول (IDS1) إلى آخر (IDS5) التمييز، والتي يجب أن تعكس اقتناء مجموعة الإنتباه |
التحول Extradimensional (EDS) | 'تمسك-المنصوص عليها في "بروتوكول: في السابق يتم استبدال البعد التحفيز غير ذي صلة بعدا الحوافز الجديد الذي يصبح فورا ذات الصلة | لا يمكن أن يعزى الفشل في التحول إلى بعدا جديدا يتعلق بأي التعلم مسبق عن هذا البعد لأنه لم تواجه من قبل. الفشل، لذلك، يعكس perseveration إلى البعد ذات الصلة سابقا | - آفات هف mPFCه كان عرض ليضعف EDS في الفئران (Bissonette وآخرون، 2008)، وmokeys (دياز وآخرون، 1996) - يعانون من ضعف المرضى الفص الجبهي في 'perseveration' حالة تمسك في مجموعة ولكن ليس في حالة "اثنين البعد '(أوين وآخرون، 1993) - الدوبامين في mPFC التضمين أداء EDS في الفئران (Papaleo وآخرون، 2008؛. Scheggia وآخرون، 2014) والفئران (تونبريدج وآخرون، 2004). |
بروتوكول 'بعدين': ومما يعزز البعد غير ذي صلة سابقا | فشل واضح لتحويل مجموعة الإنتباه قد تنشأ عندما يكون الموضوع هو قادرة على تحويل الانتباه بعيدا عن البعد ذات الصلة سابقا (عندما يصبح غير ذي صلة) ولكن، مع ذلك، غير قادر على إعادة التركيز على البعد ذات الصلة حديثا | - آفة من mPFC في الفئران (Birrell وبراون، 2000) ضعاف EDS التحول - وقد تبين الرنين المغناطيسي الوظيفي خلال الأداء على EDS تفعيل PFC-ventro الجانبي (هامبشاير وأوين، 2006)60؛ |
الجدول 2: مراحل ID / ED O بيرون مهمة وصف المراحل المهمة، بما في ذلك ما يشير إلى الآفة والدراسات الدوائية معالجة دور مناطق الدماغ تشارك في بنيات مختلفة اختبارها خلال هذه المهمة.
في هذه الدراسة نقدم رواية الآلي من مجلسين ID / ED "جينات متصلة مع بعضها" مهمة بالنسبة للفئران التي هي قادرة على قياس موثوق المرونة الإدراكية من خلال التعلم انعكاس، وتشكيل مجموعة الإنتباه والتحول. هذا نموذج مماثل للWCST وID المهام / ED التي يشيع استخدامها في الرئيسيات غير البشرية والإنسان ويتغلب على القيود الرئيسية من الإصدارات السابقة للقوارض. هذا النموذج جينات متصلة مع بعضها يمكن استخدامها كأداة فعالة جديدة لمكافحة المخدرات وكبيرة و / أو فحوصات الجينية ذات الصلة المعرفية (DYS) وظائف في الفئران مع أهمية عالية للطب متعدية.
هذه المهمة الآلي والميزات التالية على ID كانت تستخدم في السابق مهمة / ED للقوارض: (1) أن لديها إجراءات كثيفة العمالة أقل من الإصدارات اليدوية (على سبيل المثال، فإن البرنامج يقوم بتنظيم كافة مراحل مهمة، وخفض إلى حد كبير التدخلات من قبل. مجرب)؛ (2) أنه يقضي على أي مصدر من الذاتية في parame المقاسالنسب (على سبيل المثال، لا يلزم المجرب للحكم على ما إذا كان أو لم يكن الحيوان قد جعلت في الواقع استجابة الاختيار). (3) أنه يقضي على أي احتمال أن الفئران قد تتبع الاشارات المتعلقة التعزيز من أجل تقديم رد (أي دائما تسليم مكافأة تلقائيا في مجلة الوسط)؛ (4) أنه يتجنب الظروف البيئية التعسفي (على سبيل المثال، استخدام متاهات والأجهزة من مختلف الأحجام / المواد، واستخدام المنبهات جديلة إعدادها يدويا)؛ (5) لأنها تتيح التلاعب في ثلاثة أبعاد متميزة مع طائفة واسعة من المحفزات المختلفة، وفقا للمهام الإنسانية المماثلة المستخدمة في إعداد سريرية. نحن هنا تقديم البيانات فقط من الفئران، ولكن قد يكون من المتوقع أيضا مزايا مماثلة للفئران.
هناك خطوات حاسمة في هذه المهمة، والتي هي المعلمات بناء-صلاحية الداخلية التي يمكن استخدامها من أجل تحديد areliable الإنتباه الأداء تحويل مجموعة: أ) فقرا الأداء في compar EDSإد إلى المراحل السابقة ب) تحسن عام من IDS إلى IDS2. ج) تحسن معين في مراحل عكس متتالية، حيث أن أكثر يتم تدريب حيوان في داخل المحددة انتكاسات، كان ذلك أفضل ينبغي أن تؤدي على عقب انتكاسات داخل مجموعة 20؛ د) أداء أفضل في EDSRe مقارنة EDS. هذه المهمة الاوبرون ID / ED جديدة تقدم كل هذه الميزات، بما يتفق مع الدراسات السابقة في القرود باستخدام / مهمة ED جامعة كيمبردج ID والقوارض باستخدام دليل "حفر" نسخة 12،13. علاوة على ذلك، علمت كل مرحلة من مراحل هذه المهمة الآلي في عدد مساو من التجارب بغض النظر عن البعد المناسب / غير ذي صلة المستخدمة (أي رائحة، والملمس والضوء) 19. أثبت هذا أن جميع المحفزات المستخدمة لها بروز مشابهة ومناسبة لمجموعة الإنتباه-تشكيل و / أو التحول. وتبين تجاربنا أن الصعوبة في حل EDS يتم تمييز أيضا من الزيادة في الإختفاء استجابة. زمن التحميلزيادات للحفاظ على دقة الأمثل خلال التمييز أصعب 21. وهكذا، وبالنظر إلى كمون للرد بمثابة مؤشر للسرعة معالجة المعلومات واتخاذ القرارات وحل المشكلات 18، والإختفاء أبطأ خلال EDS قد تعكس الاستراتيجية المعتمدة لمواجهة صعوبة في حل مجموعة بنظام النوبة.
لقد أثبتنا أن جهاز رواية لدينا يمكن استخدامها بشكل فعال مع المزيد من 'الكلاسيكية' الإنتباه-تحويل مجموعة نموذج توظف بعدين فقط طوال فترة الاختبار (أي البعد اثنين) أو مع تمسك في وضع النموذج، مما يعني استخدام من ثلاثة أبعاد. اعتمادا على المجال المعرفي للاهتمام، فمن الممكن أن تختار بروتوكول الأنسب. كل من هذه النماذج التي استخدمت سابقا في البشر، القرود والقوارض 7،12-17. ومع ذلك، فإن الإجراء تمسك في وضع غير قادرة على التمييز بين المكونات المختلفة للمجموعة بنظام النوبة وغير صباحاخام القياس الانتقائي للعمل الفص الجبهي في المرضى من البشر 7،22. وعلاوة على ذلك، مشكلة واحدة التي قد تحدث في النموذج يومين البعد هو عدم الاعتداد المستفادة التي يمكن التحيز النتائج. يشير علم perseveration عدم الاعتداد إلى عدم القدرة على حضور والتعرف على المعلومات التي كانت في السابق غير ذي صلة 7. يمكن أن يحدث هذا الوضع في المرحلة EDS من نموذج ثنائية الأبعاد، كما هو مطلوب هذا الموضوع إلى تحويل الانتباه إلى البعد غير ذي صلة سابقا. في هذه الحالة، فإنه من المستحيل أساسا لتمييز ما إذا كان العجز EDS ويرجع ذلك إلى عدم القدرة على تحويل الانتباه بعيدا عن البعد ذات الصلة من قبل و / أو عدم القدرة على التحول الآن الانتباه إلى البعد غير ذي صلة سابقا. قد ضعف ثم تعكس فقط تثبيط نشط من الاستجابة إلى البعد بها سابقا لا صلة لها بالموضوع من قبل جمعية عشوائية مع تعزيز ردود الفعل. في المقابل، في يخدع مجموعة عالقا فيdition، لا يمكن أن يعزى الفشل في التحول إلى بعدا جديدا يتعلق بأي التعلم مسبق عن هذا البعد لأنه لم تواجه من قبل. الفشل، لذلك، يعكس perseveration إلى البعد ذات الصلة سابقا. في الختام، حتى لو في عادية الفئران من النوع البري على 'تمسك-تعيين في "و" يومين البعد' الإنتباه النماذج قد تعطي نتائج مماثلة المكره مجموعة، ونحن نفضل صراحة تمسك-المنصوص عليها في perseveration للأسباب ناقشت فوق.
The authors declare that they have no financial conflicts of interest.
We thank G. Pruzzo for his excellent technical assistance and the IIT mechanical workshop for help in building our new apparatus. This research was supported by the Istituto Italiano di Tecnologia, the Marie Curie FP7-Reintegration-Grant N°268247, and by the Italian Ministry of Health Grants for Young Researchers (GR-2010-2315883).
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Plexiglas walls and aluminum floor | Custom made | (16 x 16 x 16 cm for each chamber) | |
Plexiglas door | Custom made | ||
PC | Dell Inc. | ||
MED-PC IV software | (Med Associates, St. Albans, VT, USA) | custom made | Use an operant code in order to automatically control the presentation of the stimuli and the sequence of the stages |
Nose-poke hole | Med Associates, St. Albans, VT, USA) | ENV-314M | |
Food magazine | Med Associates, St. Albans, VT, USA) | ENV-303M | |
Pellet dispenser for food reinforcement | Med Associates, St. Albans, VT, USA) | ENV-203-14P | |
Houselight | Med Associates, St. Albans, VT, USA) | ENV-315M | |
Dilution olfactometer | (Med Associates, St. Albans, VT, USA) | PHM-275 | |
Liquid odorants | (Sigma Aldrich, Dorset, UK) | (see Table 1) | |
Mineral oil | (Sigma Aldrich, Dorset, UK) | M5904 | |
Air pump and vacuum | (Med Associates, St. Albans, VT, USA) | PHM-280 | Vacuum is recommended for scents removal at the end of each trial |
Light-emitting diodes (LED) | High-intensity, transparent gem, 3 mm | ||
Floor textures | 3x3 cm | ||
Reinforcement pellets | TestDiet | 5TUL 14mg | For mice |
Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article
Request PermissionThis article has been published
Video Coming Soon
Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved