Eine Verhaltensaufgabe zur Modellierung des "Alltagsgedächtnisses" in einer Event-Arena zur Förderung allozentrischer Repräsentationen für Nagetiere

Zusammenfassung

Das Ziel dieses optimierten "Alltagsgedächtnis"-Protokolls in einer Veranstaltungsarena war es, eine stabile Ausgangsbasis zu schaffen, die die Verwendung allozentrischer räumlicher Repräsentationen fördert. Dieses Tiermodell bietet eine effektive Testumgebung für zukünftige Forschungen zur Bildung und Speicherung von Ereigniserinnerungen mit Hilfe von Verhaltens- und physiologischen Techniken.

Zusammenfassung

Die Eventarena bietet eine optimale Plattform, um Lernen und Gedächtnis zu erforschen. Die in dieser Arbeit beschriebene appetitive Alltagsgedächtnisaufgabe bietet ein robustes Protokoll für die Untersuchung des episodischen und räumlichen Gedächtnisses bei Nagetieren, das speziell die allozentrische Gedächtnisrepräsentation fördert. Ratten werden darauf trainiert, während der Kodierungsphase Nahrung zu finden und zu graben, und nach einer Zeitverzögerung haben Ratten die Wahl, das Belohnungsfutterpellet an der richtigen Stelle zu finden. Es gibt zwei Schlüsselelemente, die die Verwendung einer allozentrischen Strategie in diesem Protokoll fördern: 1) Ratten starten von verschiedenen Startorten innerhalb und zwischen den Sitzungen, 2) es wird eine stabile Heimatbasis eingerichtet, in der die Ratten ihr Futter zum Fressen tragen müssen. Durch diese Modifikationen ermutigen wir die Nagetiere, allozentrische räumliche Repräsentationen zu verwenden, um diese Aufgabe zu erfüllen. Darüber hinaus bietet die Aufgabe ein gutes Paradigma für die Versuchsplanung innerhalb des Probanden und ermöglicht es den Experimentatoren, verschiedene Bedingungen zu manipulieren, um die Variabilität zu reduzieren. In Verbindung mit verhaltensbezogenen und physiologischen Techniken bietet das resultierende Nagetiermodell eine effektive Testumgebung für zukünftige Forschungen zur Gedächtnisbildung und -erhaltung.

Einleitung

Um die Neurobiologie des Lernens und des Gedächtnisses zu erforschen, sind invasive Techniken erforderlich, die beim Menschen in der Regel nicht durchführbar sind. So werden seit über einem Jahrhundert Verhaltensprotokolle für Labortiere entwickelt, um verschiedene Formen des menschlichen Gedächtnisses zu modellieren. Das Design und die Wahl der Aufgabe und des Apparats sind von zentraler Bedeutung für den Erfolg effektiver Modelle des menschlichen Gedächtnisses. Zahlreiche Paradigmen mit unterschiedlicher Komplexität wurden entwickelt, die von einfachen klassischen und instrumentellen Konditionierungsprotokollen ^1,2,3 bis hin zu Labyrinthen wie dem T-Labyrinth⁴, dem Radialarm-Labyrinth⁵, dem Barnes-Labyrinth⁶, dem Wasserlabyrinth⁷ und dem Käsebrett-Labyrinth⁸ reichen. Doch obwohl diese Aufgaben Facetten des assoziativen Lernens und der räumlichen Navigation erfassen, können sie nicht eindeutig verwendet werden, um die Gedächtnisrepräsentation von momentanen Ereignissen zu untersuchen (d.h. episodisches Gedächtnis). Und obwohl neuartige Objekterkennung⁹ und Permutationen dieser spontanen Gedächtnisaufgabe, wie z.B. das Objekt-Ort-Gedächtnis¹⁰, wertvolle Einblicke in das Erkennungsgedächtnis geliefert haben, testen sie nicht das explizite Abrufen von Ereignissen. Um dieser Nachfrage gerecht zu werden, wurde die Ereignisarena speziell entwickelt, und ihre Verwendung hat die Erforschung der langfristigen, paarweisen Gedächtniskodierung und des Abrufs 11,12,13 sowie der Kodierung und des Abrufs diskreter Ereignisse, die in einem vertrauten Raum stattfinden, ermöglicht 14,15,16,17,18. Letzteres Thema steht im Mittelpunkt dieses Manuskripts.

Die Event-Arena ist ein großes, quadratisches, offenes Feld, auf dem Events für Nagetiere stattfinden. Die Größe der Arena kann so skaliert werden, dass sie entweder Ratten oder Mäuse aufnehmen kann, und Nagetiere werden ermutigt, sie zu betreten und zu erkunden. Ein typisches Beispiel für eine Veranstaltung, die in der Arena stattfindet, ist das Finden und Bergen von Nahrung aus einem Sandbrunnen an einem bestimmten Ort. Die Eventarena ist für solche Appetitaufgaben ausgelegt, bei denen Ratten oder Mäuse darauf trainiert werden, Nahrung zu suchen, zu finden und auszugraben. Es macht sich ihre natürliche Tendenz zunutze, Nahrung in eine dunkle Umgebung zurückzubringen, die sich in diesem Fall neben der Arena befindet, wo sie sie dann fressen. Nach minimalem Training, um nach Nahrung zu graben, nehmen Nagetiere diese Aufgabe auf natürliche Weise an und schneiden in der Kodierungsstudie und in der Recall-Choice-Studie, die nach einer kurzen Verzögerung von 30 Minuten auf die Kodierungsversuche folgt, gut ab. In einem Auswahlversuch stehen mehrere Sandbrunnen (d.h. Orte zum Graben) zur Verfügung, aber nur einer wird belohnt.

Innerhalb der Ereignisarena können verschiedene Aufgaben ausgeführt werden (z. B. räumliches Gedächtnis, episodisches Gedächtnis und Paired-Associate-Lernen). Aufgrund des Interesses an der Entwicklung effektiver Modelle des episodischen Gedächtnisses wurde das folgende Protokoll entwickelt, in dem der Ort, an dem Nahrung zu finden ist, täglich verändert wird. Bei dieser Aufgabe müssen sich die Nagetiere daran erinnern, wo das Ereignis des Grabens nach und des erfolgreichen Bergens einer Nahrungsbelohnung zuletzt in der Ereignisarena stattgefunden hat. Das unten skizzierte Protokoll beinhaltet einen Kodierungsversuch, bei dem Ratten jeden Tag an einem neuen Ort nach einem Sandbrunnen suchen, gefolgt von einem Rückrufversuch, gefolgt von einem Rückrufversuch, bei dem der kürzlich kodierte Sandbrunnenstandort belohnt wird, während die anderen, alternativen Sandbrunnen an verschiedenen Orten kein zugängliches Futter enthalten. Sich daran zu erinnern, wo das Essen am Vortag war, ist nicht hilfreich: Der richtige Ort muss codiert und jeden Tag zumindest für eine Weile gespeichert werden. Dementsprechend haben wir den Begriff "Alltagsgedächtnis" eingeführt, um die in dieser Aufgabe modellierte Form des Gedächtnisses zu erfassen, die wir als Menschen täglich verwenden. Ein menschliches Beispiel für alltägliches Gedächtnis ist die Erinnerung daran, wo man sein Auto im Einkaufszentrum geparkt hat (Abbildung 1A) oder die Brille im Haus abgesetzt hat. In diesem Protokoll sind alle Signale innerhalb und außerhalb der Arena stabil, genau wie in den Umgebungen unseres täglichen Lebens (d.h. Wohnungen, Büros, Parkplätze usw.). Nagetiere müssen sich also daran erinnern, wo in einer vertrauten Umgebung zuletzt etwas passiert ist (Abbildung 1B). Die Aufgabe ist analog zur DMP-Aufgabe (Delayed-Matching-to-Place), aber eine Verbesserung dazu. Da es sich um eine appetitliche Aufgabe handelt, nutzt sie das natürliche Verhalten der Nagetiere aus, um nach Nahrung zu suchen²⁰, anstatt ihrem Wunsch, dem Wasser zu entkommen. Wie im Wasserlabyrinth⁷ gibt es jedoch keine lokalen Hinweise, die zwischen richtigen und falschen Orten unterscheiden. Die Tiere müssen das Recall anstelle der Erkennung verwenden, um die richtige Stelle des Sandbrunnens nach unterschiedlichen Gedächtnisverzögerungen zu lokalisieren.

Abbildung 1: Alltagsgedächtnis. (A) Menschliches Alltagsgedächtnis. Schematische Darstellung eines grünen Autos, das auf einem Parkplatz geparkt ist. Nach einer Verspätung versucht sich die Fahrerin genau zu merken, wo sie ihr Auto geparkt hat. (B) Tierisches Alltagsgedächtnis. Schematische Darstellung einer Ratte, die an einem Ort in der Veranstaltungsarena ein Pellet aus einem Sandbrunnen gräbt und holt. Nach einer Verzögerung erhält die Ratte einen Auswahlversuch mit mehreren falschen Sandbrunnen (grau) und einem richtigen Sandbrunnen (grün). Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.

Die Eventarena wurde bereits erfolgreich bei der Erforschung des "Alltagsgedächtnisses" eingesetzt. Dabei handelt es sich um Erinnerungen, die jeden Tag automatisch kodiert werden, im Langzeitgedächtnis gespeichert werden, aber oft nach relativ kurzer Zeit vergessen sind. Bast et ^al.14 zeigten ein monotones verzögerungsabhängiges Ereignisgedächtnis, das von einem exzellenten Gedächtnis nach kurzen Intervallen bis zu einem Zufallsniveau nach 24 h variiert. Die Gedächtnisspeicherhaltung kann jedoch erfolgreich durch Neuheit nach der Kodierung oder, bei mehreren Kodierungsversuchen, durch erweiterte Versuchsabstände verbessert werden^15,17.

Die Eventarena ist vielseitig und relativ stressfrei; Es werden keine aversiven Reize verwendet. Die Größe der Arena und die Aufgaben, die sie aufnimmt, können sowohl für Ratten^14,15 als auch für Mäuse¹⁶ angepasst werden. Außerdem ist es als landgestützte Aufgabe im Gegensatz zum Wasserlabyrinth²¹ für physiologische Aufzeichnungen und Kalziumbildgebungsstudien zugänglich. Darüber hinaus benötigen Studien, die die Ereignisarena verwenden, gemäß den Prinzipien der 3R (Reduction, Refinement, Replacement) weniger Tiere, um statistische Aussagekraft zu erlangen, da Versuchsdesigns innerhalb des Probanden möglich sind (bei denen jedes Tier als seine eigene Kontrolle für pharmakologische Interventionen, optogenetische Stimulationen usw. dient) und keine aversive Stimulation zur Motivation erforderlich ist. Obwohl das anfängliche Training mehr Zeit erfordert und sich über mehr Sitzungen erstreckt als beispielsweise bei Aufgaben zur Erkennung von Neuheiten, können Manipulationen wie Arzneimittel-, Fahrzeugkontrolle oder optogenetische Stimulation mit einer relativ kleinen Anzahl zusätzlicher Trainingssitzungen durchsetzt sein, sobald die Tiere ein stabiles, asymptotisches Niveau der Aufgabenleistung erreicht haben¹⁷. Darüber hinaus werden bestimmte Facetten der Repräsentation in der Eventarena direkt experimentell kontrolliert, wie z. B. die Art der räumlichen Repräsentation, die bei der Lösung der Aufgabe verwendet wird.

Die Frage der Repräsentation betrifft den mentalen Rahmen, den Ratten anwenden, wenn sie sich daran erinnern, wo sich die jüngsten Ereignisse ereignen¹⁸. Erinnern sie sich, wo sich das Essen befindet, oder erinnern sie sich nur daran, wie sie an das Essen kommen? Ratten können allozentrische (kartenartige) oder egozentrische (körperzentrierte) räumliche Repräsentationen verwenden, um eine appetitive Aufgabe innerhalb der Arena^{zu lösen 18}. Um jedoch die räumliche Strategie zu kontrollieren und zu identifizieren, die von jedem Versuchssubjekt bei der Ausführung der Aufgabe angewendet wird, gibt es unterschiedliche Trainingsprotokolle, die in der Lage sind, die Verwendung nur einer räumlichen Repräsentation selektiv zu fördern. In der Regel wird eine egozentrische Repräsentation verwendet, wenn Ratten ihre Futterbelohnung an denselben Ort zurückbringen, von dem aus sie den Tagesversuch begonnen haben, was mehrere Möglichkeiten bietet, sich während der Hin- und Herläufe an den Belohnungsort zu erinnern. Diese räumliche Strategie kann unabhängig davon angewendet werden, ob der Startort von Tag zu Tag geändert oder konstant gehalten wird. Im Gegensatz dazu wird eine allozentrische Darstellung bevorzugt, wenn Ratten die Futterbelohnung zu einem festen Ort an der Seite der Arena tragen müssen, der sich von den wechselnden Startorten unterscheidet. Es gibt zahlreiche Vorteile allozentrischer Repräsentationen in Bezug auf die Speicherkapazität des Gehirns.

In diesem Artikel haben wir das Home-Base-Protokoll skizziert, das die Verwendung nur einer allozentrischen Repräsentation fördert. Wir haben repräsentative Ergebnisse für diese Aufgabe bereitgestellt, die die Vorteile der Verwendung dieses Nagetiermodells des "Alltagsgedächtnisses" bei der Untersuchung von Lernen und Gedächtnis deutlich machen und aufzeigen, wie allozentrische Repräsentationen des episodischen räumlichen Gedächtnisses gefördert werden können.

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Protokoll

Die in diesem Artikel beschriebenen Methoden wurden vom Ethikprüfungsausschuss der Universität Edinburgh genehmigt; Sie entsprechen dem UK Animals (Scientific Procedures) Act 1986 und der Richtlinie des Rates der Europäischen Gemeinschaften vom 24. November 1986 (86/609/EWG) über die Haltung von Labortieren und ihre Verwendung in wissenschaftlichen Versuchen.

HINWEIS: Das Versuchsobjekt des unten beschriebenen Protokolls sind Lister-Haubenratten, es kann jedoch für andere Nagetierstämme angepasst werden.

1. Umgang mit Tieren, Unterbringung und Lebensmittelkontrolle

1. Warten Sie 1 Woche, bis sich männliche Ratten nach der Ankunft beruhigt haben. Fassen Sie sie während dieser Zeit täglich an, indem Sie sie sanft in ihren Käfigen streicheln und kitzeln. Sobald sie sich abgesetzt haben, fangen Sie an, sie jeden Tag etwa 5 Minuten lang aufzuheben.
2. Notieren Sie das Gewicht jeder Ratte bei der Ankunft und alle 2-3 Tage pro Woche. Passen Sie ihre Nahrungsaufnahme so an, dass das Gewicht jeder Ratte allmählich auf etwa 85 % bis 90 % ihres frei fütternden Körpergewichts reduziert wird. Dies kann anhand einer etablierten Wachstumskurve für freilaufende Ratten abgeschätzt werden. Halten Sie die Ratten während des gesamten Versuchs in diesem futterbeschränkten Gewichtsbereich.
3. Halten Sie die Ratten in einem Lichtzyklus von 12 h (Licht an)/12 h (Licht aus) und führen Sie alle Experimente während der Lichtphase (7-19 Uhr) durch.

2. Einrichten des Gerätes

1. Experimentierräume, Regieräume und Eventarena
   1. Experimentier- und Kontrollräume sind entweder ein Raum, der in zwei Teile unterteilt ist, oder zwei benachbarte Räume, die durch einen Vorhang oder eine Tür getrennt sind und für dieses Experiment benötigt werden.
      HINWEIS: Diese Trennung verhindert, dass die Experimentatoren die Tiere beeinflussen oder stören, während sie diese komplexe Verhaltensaufgabe ausführen und lernen.
   2. Widmen Sie einen Raum der Event-Arena, den statischen Umgebungshinweisen und den experimentellen Verfahren (d.h. dem Experimentierraum) und nutzen Sie den anderen Raum, um die Leistung der Ratten durch die Experimentatoren aufzuzeichnen (d.h. den Kontrollraum).
      HINWEIS: Eine Event-Arena ist ein quadratischer, offener Feldbereich, auf dem Assoziationen zwischen Event-Orten untersucht werden können (Abbildung 2A). Der Name "Event-Arena" leitet sich von der Tatsache ab, dass es sich bei diesem Apparat um eine Arena (d.h. einen offenen, aber begrenzten Raum) handelt, in der "Ereignisse" stattfinden (z.B. das Ausgraben von vergrabenen Lebensmittelpellets in Sandbrunnen; Abbildung 2B)^17,18. Um Überlastung und Verletzungen (d.h. Rückenbelastungen) des Experimentators zu vermeiden, wird die Arena über den Boden (~1 m) angehoben.
   3. Baue aus transparentem Plexiglas eine quadratische Arena (160 cm x 160 cm). Der Boden der Arena besteht aus einem 7 x 7 großen Raster aus 49 beweglichen weißen Plexiglasfliesen (20 cm x 20 cm; Abbildung 2A,B). Modifiziere fünf zusätzliche Plättchen mit einem zentralen Loch (6 cm Durchmesser): Diese halten die Sandschächte in der Arena. Die fünf Positionen dieser geänderten Kacheln sind in der Konfiguration angeordnet, die auf der Sandbrunnenkarte der einzelnen Sitzungen beschrieben ist.
      HINWEIS: Die Konfiguration der fünf Sandbrunnenstandorte ändert sich mit jeder neuen Sitzung (siehe Schritt 4.2).
   4. Stellen Sie die Eventarena in den dafür vorgesehenen Experimentierraum. Richten Sie die Queues innerhalb der Arena ein: Positionieren Sie zwei markante Landmarken mit unterschiedlichen taktilen Oberflächen (z. B. einen geklebten Stapel Golfbälle (30 cm (H) x 11 cm (B) x 11 cm (L)) und eine schwarze Wasserflasche (22 cm (H) x 9 cm (T))) an zwei Stellen innerhalb der Arena: Reihe 4, Spalte 2 und Reihe 4, Spalte 6 (Abbildung 2C).
   5. Halten Sie die Objekte, die für die Intra-Arena-Cues verwendet werden, und ihre Position während des gesamten Experiments konstant, aber reinigen Sie sie täglich mit 70% Ethanol.
   6. Richten Sie die 3D-Extra-Arena-Cues ein: Platzieren Sie markante Orientierungspunkte (z. B. gemusterte kugelförmige Laterne (40 cm (T)), rote Sternlaterne (60 cm (B)), blaue Laterne (70 cm (H) x 35 cm (B))) und Muster um den Umfang der Event-Arena, die in der Mitte des Experimentierraums positioniert ist (Abbildung 2D).
   7. Halten Sie die Objekte, die für die Extra-Arena-Cues verwendet werden, und ihre Position während des gesamten Experiments konstant.
2. Schwarze Kästen
   1. Um den Tieren den Zugang zur Arena zu ermöglichen, bauen Sie vier identische schwarze Boxen aus schwarzem Plexiglas (Länge: 30 cm, Breite: 25 cm, Höhe: 35 cm pro Box; Abbildung 2E). Jede Blackbox sollte über eine ferngesteuerte Schiebetür auf einer einzigen Fläche verfügen. Dies gibt dem Experimentator die Kontrolle über den Eintritt der Ratten in die Arena.
      HINWEIS: Durch das schwarze Plexiglas entsteht ein dunkler Innenraum, der von den Ratten der hellen Umgebung der Freifeld-Eventarena vorgezogen wird.
   2. Platziere diese schwarzen Kästen in der Mitte jeder der vier Wände der Arena. Diese Black Boxes werden anhand ihrer Position relativ zum oberen Rand des Live-Video-Feeds identifiziert, der von der Kamera erfasst und von den Computern im Kontrollraum empfangen wird, wobei die Himmelsrichtungen Norden (oben), Osten (rechts), Süden (unten) und Westen (links) der Veranstaltungsarena verwendet werden.
   3. Erlauben Sie Ratten, die Arena aus einer der drei schwarzen Boxen zu betreten, die als Startbox bezeichnet werden (z. B. Osten, Süden und Westen; Abbildung 2A, orangefarbene Rechtecke). Verwenden Sie das verbleibende Blackbox (z. B. Norden; Abbildung 2A, blaues Rechteck) als Heimatbasis, die die Ratten betreten, um die Futterbelohnung (d.h. Pellets) zu fressen, die sie aus der Arena holen.
      HINWEIS: Jede Blackbox-Position (d.h. Norden, Osten, Süden, Westen) kann als Heimatbasis bezeichnet werden, muss aber während des gesamten Experiments konstant gehalten werden: Die Stabilität ihrer Position ist entscheidend für die erfolgreiche Förderung allozentrischer räumlicher Repräsentationen.
   4. Setze zwei kleine, durchsichtige, flache Brunnen in die Startboxen und die Home-Base, einen für Wasser und einen für Futterpellets (im Falle der Home-Base wird dies nur in der Gewöhnungsphase als Belohnung verwendet) und lege Sägemehl in jede Startbox und die Home-Base.
3. Sandbrunnen
   1. Verwenden Sie transparenten Acrylkunststoff mit einem Innendurchmesser (d) von 6 cm und einer Gesamttiefe (h) von 6 cm, um Sandbrunnen herzustellen, in denen die Futterbelohnung verborgen ist, die die Ratten holen (d. h. sie können sie finden, ausgraben und zum Fressen zur Heimatbasis bringen). Setze eine kugelförmige, perforierte Plastikschüssel 4 cm von der Oberseite entfernt ein. Setze die Sandschächte in die dafür vorgesehenen Plättchen in der Arena ein.
      HINWEIS: Die Kunststoffschüssel bildet einen zugänglichen Teil (6 cm (T) x 4 cm (H)) für Belohnungspellets, zu dem die Ratten Zugang haben, und einen unzugänglichen Bereich (6 cm (T) x 2 cm (H)), zu dem die Ratten keinen Zugang haben (Abbildung 3A,B).
   2. Platzieren Sie in den belohnten Sandbrunnen sowohl für Kodierungs- als auch für Erinnerungswahlversuche vier 0,5-g-Pellets im zugänglichen Bereich und acht Lebensmittelpellets im unzugänglichen Bereich (Abbildung 3C). Platzieren Sie in den nicht belohnten Sandschächten zwölf Pellets in der unzugänglichen Stelle (Abbildung 3C).
      HINWEIS: Sowohl die belohnten als auch die unbelohnten Sandbrunnen enthalten insgesamt 12 Pellets und sind mit speziell aufbereitetem Sand gefüllt, der die Pellets in den Sandschächten verbirgt.
   3. Füllen Sie die Sandschächte mit einer Mischung aus Sand und Masala-Pulver (2,5 g Masala/2,5 kg Sand), um den von den Futterpellets ausgehenden Geruch zu überdecken. Bereiten Sie die Sand-Masala-Mischung zu Beginn jeder Sitzung frisch vor (Abbildung 3D).
      HINWEIS: Die Schritte 2.3.2 und 2.3.3 dienen dazu, Geruchsartefakte zu maskieren, die während der Kodierungs- und Auswahlversuche aus den Sandbrunnen austreten. Dadurch wird sichergestellt, dass die Suche der Ratten nach dem richtigen Sandbrunnen und die daraus resultierende Aufgabenerfüllung ausschließlich von ihrer Erinnerung an den Ort geleitet wird, an dem Nahrung ausgegraben wurde, und nicht von einem Geruchshinweis, der von dem belohnten Sandbrunnen ausgeht und das Vorhandensein von Futterbelohnung verraten könnte.
   4. Während eines Sondenversuchs, bei dem das Gedächtnis der Ratten für den Standort des einzelnen Sandbrunnens getestet wird, der zuvor belohnt wurde (d. h. Futterpellets enthält), sollten alle fünf Sandbrunnen in der Arena als nicht belohnt eingestuft werden (d. h. es sind keine Futterpellets im zugänglichen Bereich verfügbar); Einschließlich des richtigen Sandbrunnenstandorts.
      HINWEIS: Alle Sandbrunnen in der Arena enthalten die gleiche Anzahl von Kugeln (n = 12) in ihrem unzugänglichen Bereich.
4. Gesamteinrichtung und Software
   1. Halten Sie die Beleuchtung des Experimentierraums mit wandhängenden Halogenlampen (115-125 Lux) auf einem moderaten Helligkeitsniveau und halten Sie eine Raumtemperatur zwischen 19 und 23 °C.
   2. Installieren Sie eine ladungsgekoppelte Gerätekamera über der Veranstaltungsarena im Experimentierraum, um die Bewegungen und das Verhalten der Ratte aufzuzeichnen und zu überwachen (Abbildung 4A). Die Kamera liefert einen Live-Feed an den angrenzenden Kontrollraum sowohl für die benutzerdefinierte Videoaufnahme als auch für die benutzerdefinierte Computersoftware (entwickelt von P. A. Spooner, University of Edinburgh).
   3. Überwachen Sie die Bewegungen der Ratten mit der speziellen Computersoftware, die zur Zeitmessung der Ratten verwendet wird (Abbildung 4B). Dieses Programm steuert die Tür jeder Blackbox und ermöglicht es den Experimentatoren, den Zugang der Ratten zur und von der Arena von ihrem angrenzenden Kontrollraum aus fernzusteuern. Notieren Sie die Latenz jedes Tieres, um den richtigen Sandbrunnen zu finden, und die Zeit, die Sie während eines Auswahl- und Sondenversuchs mit dem Graben an jedem Sandbrunnen verbracht haben.

Abbildung 2: Die Event-Arena und die Hinweise. (A) Schematische Darstellung der Event-Arena (Abkürzungen: N= Nord, E= Ost, S= Süd, W= West). (B) Die Event-Arena mit Intra- und Extra-Arena-Cues. (C) Die beiden 3D-Queues innerhalb der Arena (von links nach rechts): Golfballstapel und zylindrische schwarze Flasche. (D) Mehrere 3D-Extra-Arena-Cues (von links nach rechts): gemusterte kugelförmige Laterne; Laterne mit rotem Stern; Blaue Laterne. (E) Eine von vier schwarzen Boxen befindet sich in der Mitte jeder Event-Arenawand. Drei dieser Black Boxes dienen als Startboxen, die den Ratten zu Beginn eines jeden Versuchs eine Ausgangsposition bieten. Die vierte Blackbox ist eine Heimatbasis, in der Ratten die Nahrungsbelohnung verzehren, die sie aus der Arena holen. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.

Abbildung 3: Sandschächte. (A) Schematische Darstellung eines leeren Sandschachts mit den beschrifteten Abschnitten für barrierefreie und unzugängliche Abschnitte. (B) Ein leerer Sandbrunnen mit einem zugänglichen und einem unzugänglichen Abschnitt. (C) Schematische Darstellung der Pelletanordnung in einem belohnten (links) und nicht belohnten (rechts) Sandschacht. Sowohl die belohnten als auch die unbelohnten Sandbrunnen enthalten insgesamt 12 Pellets und sind mit speziell aufbereitetem Sand gefüllt, der die Pellets in den Sandschächten verbirgt. (D) Fotoserien, die die Vorbereitung eines belohnten Sandbrunnens zeigen, einschließlich der korrekten Platzierung der Pellets im zugänglichen Bereich (Schritte 1-4). Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.

Abbildung 4: Der Versuchsaufbau der Veranstaltungsarena. (A) Schematische Darstellung des Versuchsaufbaus der Experimentier- und Kontrollräume. (B) Screenshot, der einen Live-Feed des Experimentierraums zeigt, der über die benutzerdefinierte Computersoftware betrachtet wird. Die maßgeschneiderte Computersoftware ermöglicht es den Experimentatoren, die Startbox-Türen aus der Ferne zu steuern und liefert weitere Messungen. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.

3. Gewöhnungsprotokoll

HINWEIS: Während der Gewöhnung werden die Ratten darauf trainiert, nach Sandbrunnen zu suchen, nach einer Nahrungsbelohnung zu graben und die Eventarena zu erkunden.

1. Lernen, nach einer Belohnung für Nahrung zu graben
   1. Stellen Sie einen kleinen, mit Sand gefüllten Behälter in einen einzelnen Käfig. Für die erste Sitzung (d. h. H1) geben Sie drei 0,5 g Futterpellets direkt unter die Sandoberfläche und legen Sie ein Futterpellet darauf. Legen Sie danach alle vier Pellets unter die Oberfläche (Abbildung 5).
   2. Setzen Sie jede Ratte in den einzelnen Käfig mit einem Sandbrunnen und erfrischen Sie den Sandbrunnen für jede Ratte. Lass die Ratte in dem einzelnen Käfig, bis sie gräbt und erfolgreich alle vier Pellets aus dem Sandbrunnen holt.
2. Gewöhnung Sitzung 1
   1. Lege eine Ratte für 30 s in eine der Startboxen (z.B. Süd) und lege ein Pellet (0,5 g) in den kleinen, flachen Brunnen der Heimatbasis (z.B. Nord), der für Futter bestimmt ist. Das platzierte Futterpellet dient als Belohnung und animiert die Ratten, zum Fressen in die Heimatbasis zu gehen.
   2. Öffnen Sie die Startbox-Klappe (z. B. Süd). Schließe die Tür, wenn die Ratte die Startbox verlässt, die Arena betritt und beginnt, diese neue Umgebung zu erkunden.
   3. Wenn die Ratte die Startbox nicht innerhalb von 5 Minuten verlässt, greifen Sie auf eine der beiden Arten ein. Ermutigen Sie die Ratte entweder, die Arena zu betreten, indem Sie einen Pinsel direkt vor die Startboxtür halten. Sobald die Ratte interessiert ist, bewege den Pinsel weiter in die Arena und lass die Ratte ihm folgen. Sobald die Ratte in der Arena ist und einen sicheren Abstand zur Startbox-Tür hat, schließe die Startbox-Tür.
   4. Alternativ kannst du die Ratte aus der Startbox nehmen, die Tür der Startbox schließen und die Ratte in die Arena stellen, direkt vor der Startbox-Tür, durch die sie eingetreten wäre. Wenn eine Ratte unmotiviert ist und die Aufgabe nicht gut ausführt (z. B. die Startbox ohne Hilfe lassen, effektiv graben usw.), überprüfen Sie das Gewicht der Ratte und berechnen Sie ihr Gewicht bei freier Fütterung (%).
      HINWEIS: Wenn das Gewicht der freien Fütterung weit über 85 % liegt, ist die Ratte möglicherweise nicht hungrig; In diesem Fall kann die gesamte tägliche Nahrungsmenge (g) weiter eingeschränkt werden.
   5. Nachdem die Ratte die Arena 10 Minuten lang erkundet hat, öffne die nördliche Blackbox-Tür (d.h. die Heimatbasis). Wenn die Ratte nicht innerhalb von 5 Minuten nach dem Öffnen der Tür eintritt, nimm sie aus der Arena, schließe die Tür des Black-Boxes Nord und setze die Ratte in die Heimatbasis.
   6. Nachdem die Ratte das Pellet gefressen hat, das sie zu Beginn der Sitzung in der Heimatbasis platziert hat, bringe sie in ihren Heimatkäfig zurück.
3. Gewöhnung Sitzung 2
   1. Stellen Sie in der Event-Arena einen Sandbrunnen auf, in dem alle vier Lebensmittelpellets (0,5 g/Pellet) unter der Oberfläche des Sandes vergraben sind. Ändere den Standort dieses belohnten Sandbrunnens in jeder weiteren Sitzung.
      HINWEIS: Da die Ratten große Futterpellets (0,5 g) haben, ziehen sie es vor, sie in eine Umgebung zu tragen, die sie für sicher halten (d. h. in eine dunkle Umgebung), um sie zu fressen²².
   2. Lege ein Queue-Kügelchen in die flache Vertiefung, die für das Futter vorgesehen ist, in die gewählte Startbox (z. B. Ost), gefolgt von einer Ratte.
   3. Wenn die Ratte mit dem Fressen des Queue-Pellets fertig ist - nach ca. 45 s - öffne die Startbox-Tür (z. B. Ost).
   4. Schließe die Startbox-Tür, sobald die Ratte die Arena betritt und sich in sicherem Abstand zur Tür befindet. Wenn die Ratte nicht aus der Startbox kommt, lesen Sie die Schritte 3.2.3-3.2.4.
   5. Lassen Sie die Ratte im Sandbrunnen nach dem ersten Kügelchen suchen. Um die Nahrungsbelohnung erfolgreich zu erhalten, muss er in dem einzigen Sandbrunnen graben, der sich jetzt in der Arena befindet.
   6. Sobald die Ratte das erste Pellet geholt hat, öffne die Tür der Heimatbasis (d. h. Nord). Die Ratte sollte dann die Heimatbasis lokalisieren und betreten, um ihre Belohnung zu fressen. Wenn die Ratte anfängt, das Pellet in der Arena zu fressen, führe sie vorsichtig zurück zur Heimatbasis, um das Pellet zu fressen.
      HINWEIS: Dies ist von entscheidender Bedeutung, da jede Ratte dazu ermutigt werden muss, in der Heimatbasis zu fressen. Ohne richtiges Training neigen sie dazu, zur Startbox der Prüfung zurückzukehren, von der aus sie die Arena betreten haben, um zu essen.
   7. Nachdem die Ratte das erste Pellet in der Heimatbasis aufgebraucht hat, lass sie die Heimatbasis verlassen und betritt die Arena wieder, um das zweite Pellet zu holen.
   8. Nachdem du das zweite Kügelchen geholt hast, lass die Ratte die Heimatbasis wieder finden, um die Futterbelohnung zu fressen. Sobald die Ratte die Heimatbasis betritt, schließe die Tür der Blackbox des Nordens.
   9. Nachdem die Ratte das zweite Kügelchen in der Heimatbasis gefressen hat, entferne sie vorsichtig aus der Heimatbasis und bringe die Ratte in ihren Heimatkäfig zurück.
4. Sitzungen 3-7
   1. Wiederholen Sie die Gewöhnungssitzung 2 (Schritte 3.3.1-3.3.9) fünfmal und vergraben Sie die Pellets mit jeder Sitzung tiefer im Sandschacht (Abbildung 5). Am Ende der Gewöhnung ermunterst du alle Ratten, schnell zum belohnten Sandbrunnen in der Arena zu rennen, die verfügbaren Futterpellets zu sammeln und sie zum Fressen zurück zur Heimatbasis zu tragen.

Abbildung 5: Die Gestaltung von Gewöhnungssitzungen. Von der linken Spalte in die rechte Spalte: die Gewöhnungssitzung (H1-H7); die Startbox, die für jede Sitzung verwendet wird (z. B. H1: Startbox Süd (SB)); der Ort, an dem Ratten ihre Futterbelohnung fressen müssen (d. h. die nördliche Heimatbasis); die Position der zugänglichen Pellets im belohnten Sandbrunnen (sowohl in schriftlicher als auch in illustrierter Form; p = Pellets), die an dem für jede Sitzung vorgesehenen Sandbrunnenplatz platziert werden; Die Position der Pellets im flachen Sandbrunnen im Einzelkäfig (sowohl in schriftlicher als auch in illustrierter Form), die darauf abzielt, das Grabverhalten zu fördern und die Assoziation der Ratten zwischen dem Graben in einem Sandbrunnen und dem Erhalt einer Futterbelohnung zu stärken. Die letzten beiden Spalten beziehen sich auf Sandbrunnen in den einzelnen Käfigen (außerhalb der Arena). Abkürzung: N/A= nicht zutreffend Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.

4. Haupttrainingsprotokoll

HINWEIS: Jede Haupttrainingseinheit besteht aus zwei Versuchen zur Speicherkodierung (E1, E2), gefolgt von einem Wiederholungsversuch (C1) nach einer kurzen Zeitverzögerung (~30 min). Bei allen Versuchen müssen die Ratten nacheinander zwei Pellets aus dem belohnten Sandbrunnen holen. Nachdem sie jedes Pellet gefunden haben, sollten die Ratten die Heimatbasis lokalisieren und betreten, um diese Futterbelohnung zu fressen. Die Lage des richtigen (d. h. belohnten) Sandbrunnens ist bei allen Ratten über die Sitzungen hinweg ausgeglichen (Abbildung 5).

1. Ausgleichsmaßnahmen
   1. Gleichen Sie die Reihenfolge der Sandbrunnenstandorte und der Startbox-Reihenfolge, die in den Sitzungen verwendet wird, sorgfältig aus (Abbildung 6). Bereiten Sie vor jeder Sitzung die Standortkarte vor (Abbildung 6A). Entscheidung über den richtigen Sandbrunnenstandort für jede Ratte, der sich im Laufe der Sitzungen deutlich ändern muss (Abbildung 6B); und erstellen Sie die Gegenbilanz (Abbildung 6B,C) und das Erfassungsblatt (ergänzende Abbildung 1).
   2. Produzieren Sie drei Sandschachtsätze mit fünf Sandschächten pro Satz (Abbildung 6C). Jedes Set benötigt fünf Sandbrunnen, da während jeder Rückruf-Auswahlprüfung fünf Sandbrunnen-Positionen (ein richtiger und vier falsche) in der Arena verwendet werden, und drei Sandbrunnen-Sets erforderlich sind, damit die Sandbrunnen, die für jede Prüfung verwendet werden, innerhalb jeder Sitzung gewechselt werden können.
   3. Verwenden Sie während jeder Sitzung ein Sandbrunnen-Set für die Kodierungsversuche einer Ratte (Abbildung 6B,C; Kodierung 1: Satz 1, Vertiefung A; Kodierung 2: Satz 1, Vertiefung B) und ein weiterer, anderer Sandbrunnensatz (Abbildung 6B,C; Recall Choice: Set 2, Well C) für ihren Recall-Choice-Test.
   4. Verwenden Sie innerhalb jeder Sitzung eine andere Kombination von Sandbrunnen-Sets für jede Ratte (Abbildung 6B, C), und wechseln Sie zwischen den Sitzungen die Sandbrunnen-Set-Kombinationen ab, die für jede Ratte verwendet werden.
2. Codierung von Versuchen
   1. Platzieren Sie einen belohnten Sandbrunnen an der richtigen Stelle, wie aus dem Lageplan und der Gegenbilanz hervorgeht (Abbildung 7). Verwende niemals die Queue-Positionen innerhalb der Arena, das mittlere Plättchen oder die drei Plättchen direkt vor den vier Startboxen als Sandbrunnen-Ort.
   2. Legen Sie ein Pellet, gefolgt von einer Ratte, in die Startbox (z. B. Ost), die für die Kodierung von Versuch 1 (E1) vorgesehen ist. Das Pellet dient als Hinweis auf die Aufgabe. Lassen Sie der Ratte genügend Zeit (~30 s), um dieses Queue-Pellet zu fressen, bevor Sie den Versuch starten.
   3. Drücken Sie die Starttaste auf dem Bildschirm, um den Versuch auf dem hauseigenen Videoaufnahmesystem aufzuzeichnen.
      HINWEIS: Es ist wichtig, Aufzeichnungen über die Kodierungsversuche der Ratten zu führen, um (1) die Forschungstransparenz (d. h. rohe Beweise für die Aufgabenleistung jedes Tieres), (2) die Neubewertung und (3) die zukünftige Referenz (d. h. die Daten für andere Leistungsmaße zu untersuchen und zu sammeln) zu gewährleisten.
   4. Öffnen Sie die Tür der Startbox aus der Ferne mit der benutzerdefinierten Computersoftware (Abbildung 4B).
   5. Starte den Timer in der benutzerdefinierten Computersoftware, wenn die Ratte die Arena betritt, und schließe die Startbox-Tür.
   6. Geben Sie der Ratte 200 s Zeit, um den richtigen Sandbrunnen zu suchen, zu graben und ihr erstes Pellet zu holen. Wenn die Ratte nach 200 s immer noch nicht den richtigen Sandbrunnen oder ihr erstes Pellet gefunden hat, holt sie eines der Pellets unter dem Sand hervor und legt es darauf. Wenn die Ratte es versäumt, den richtigen Sandbrunnen zu besuchen und dieses Kügelchen nach weiteren 200 s wieder zu holen, führe sie mit einer Bürste vorsichtig zum richtigen Sandbrunnen.
   7. Sobald die Futterbelohnung gefunden wurde, sollte die Ratte sie zur Heimatbasis (z. B. North Black Box) tragen und sie darin fressen. Wenn die Ratte die Heimatbasis nicht findet und betritt, sondern sich stattdessen dafür entscheidet, ihr erstes Pellet in der Arena zu fressen, nimm die Ratte schnell aus der Arena und platziere sie in der Heimatbasis.
   8. Nachdem du ihr erstes Pellet in der Heimatbasis gefressen hast, lass die Ratte die Arena von der Heimatbasis aus betreten und finde ihr zweites Pellet aus dem richtigen Sandbrunnen.
   9. Nachdem du das zweite Pellet geholt hast, lass die Ratte es lokalisieren und in die Heimatbasis eindringen, um es zu fressen.
   10. Schließe die Tür der Heimatbasis, sobald die Ratte sicher drinnen ist, und gib ihr genügend Zeit, das zweite Pellet zu fressen.
   11. Stoppen Sie die benutzerdefinierte Videoaufnahmeaufzeichnung und den Timer in der benutzerdefinierten Computersoftware. Drücken Sie die Stopp-Taste auf dem Bildschirm der benutzerdefinierten Videoaufnahmesoftware. Klicken Sie dann auf die Schaltfläche Stopp auf dem Bildschirm-Timer der benutzerdefinierten Computersoftware.
   12. Während die Ratte frisst, wischen Sie den Boden der Arena mit einem Tuch ab, das in 70%iger Ethanollösung getränkt ist. Tun Sie dies zwischen jedem Versuch.
   13. Bereitet den richtigen Sandbrunnen für die Codierung von Prüfung 2 (E2) vor und platziert ihn an der richtigen Stelle in der Event-Arena.
   14. Nimm die Ratte von der Heimatbasis und lege sie in die Startbox (z.B. West), die für E2 vorgesehen ist.
       HINWEIS: Die Verwendung einer alternativen Startbox ist entscheidend für die effektive Ermutigung der Ratten, nur eine allozentrische räumliche Lösung zur Ausführung der Aufgabe zu verwenden, da sich die Ratten nicht auf einen statischen Blickwinkel der Arena verlassen oder ihrem vorherigen Weg folgen können, um den richtigen Sandbrunnen erfolgreich zu lokalisieren. Stattdessen müssen sie sich um die Hinweise innerhalb und außerhalb der Arena kümmern, was die allozentrische Kodierung fördert.
   15. Wiederholen Sie die Schritte 4.3.2 bis 4.3.12 und bringen Sie die Ratte dann wieder in ihren Heimatkäfig zurück.
3. Versuch zur Rückrufwahl
   HINWEIS: Der Wiederholungswahlversuch jeder Ratte wird 30-40 Minuten nach dem zweiten Kodierungsversuch (E2) durchgeführt und zeigt den Ratten eine Arena mit fünf Sandbrunnen.
   1. Platzieren Sie den belohnten Sandbrunnen an der richtigen Stelle, die der Sitzung zugewiesen wurde, während die vier nicht belohnten Sandbrunnen an den vier falschen Positionen platziert werden, die der betreffenden Sitzung und Ratte zugewiesen wurden (Abbildung 8A). Die Positionskarte der Sandbrunnen für die fünf Sandbrunnen in der Recall-Choice-Studie wird für jede Sitzung geändert und zwischen den Sitzungen ausgeglichen.
   2. Stellen Sie den Sandbrunnen mit vier zugänglichen Pellets an den richtigen Ort. Platzieren Sie vier zusätzliche Sandbrunnen – jeweils unbelohnt und ohne Pellets im zugänglichen Bereich – an den falschen Positionen, die in der Sandbrunnen-Standortkarte der Sitzung festgelegt sind.
   3. Lege das Queue-Pellet und die Ratte in die Startbox für den Recall-Choice-Versuch (z. B. Süd). Stellen Sie sicher, dass sich diese Startposition (z. B. C1: West) von den Positionen unterscheidet, die in den beiden Codierungsversuchen (z. B. E1: Osten, E2: Süden) verwendet werden.
   4. Starten Sie die Aufzeichnung des Prozesses mit dem hauseigenen Videoaufzeichnungssystem.
      HINWEIS: Es ist wichtig, Aufzeichnungen über die Recall-Choice-Versuche der Ratten zu führen, um (1) die Forschungstransparenz (d. h. rohe Beweise für die Aufgabenleistung jedes Tieres, die als Teil des ergänzenden Materials einer Arbeit eingereicht werden könnten), (2) die Neubewertung und (3) die zukünftige Referenz (d. h. die Daten für andere Leistungsmaße zu untersuchen und zu sammeln) zu gewährleisten.
   5. Wählen Sie in der benutzerdefinierten Computersoftware die Timer aus, die den Sandbrunnen entsprechen (Sandbrunnen-Timer), die in dieser speziellen Sitzung verwendet werden sollen (Abbildung 4B).
   6. Sobald die Ratte das Queue-Pellet gefressen hat (~30 s), öffne die Tür mit der benutzerdefinierten Computersoftware. Wenn die Ratte die Startbox verlässt, schließen Sie die Startbox-Tür und starten Sie den Timer auf der benutzerdefinierten Computersoftware.
   7. Wenn die Ratte in einem Sandbrunnen gräbt, klicke auf die Sandbrunnen-Symbole auf dem Bildschirm, um die Zeit aufzuzeichnen, die du mit dem Graben in jedem Sandbrunnen verbracht hast. Notieren Sie weiterhin die Grabzeit der Ratte in jedem besuchten Sandbrunnen bis zum Ende des Rückrufversuchs.
   8. Lass die Ratte dann die Heimatbasis lokalisieren und betreten, um diese Futterbelohnung zu fressen.
   9. Für die Entnahme des zweiten Pellets aus dem richtigen Sandbrunnen im Recall-Choice-Versuch ist das gleiche Verfahren wie bei den Kodierungsversuchen (siehe Schritt 4.2) anzuwenden.
   10. Klicken Sie nicht und notieren Sie die Grabzeit der Ratte in jedem Sandbrunnen, den sie auf der Suche nach dem zweiten Pellet besucht hat. Notieren Sie nur die Reihenfolge der besuchten Sandbrunnen (mit der Nummer 1-5, die jedem Sandbrunnenstandort zugewiesen ist), bevor die Ratte den belohnten Sandbrunnen erfolgreich lokalisiert und ihr zweites Pellet zurückholt. Das erfordert Konzentration.

Abbildung 6: Repräsentatives Gegengewicht. (A) Schematisches Schema, das zeigt, wie sich die Karte der Sandbrunnenstandorte und die korrekte Sandbrunnenposition, auf die die Ratten (z. B. Ratte 1) stoßen, im Laufe der Sitzungen ändern. (B) Beispiel für eine Gegengewichtstabelle für eine Sitzung (z. B. Sitzung 1). Für jeden Versuch innerhalb einer einzigen Sitzung wird eine andere Startbox verwendet (d. h. die Kodierung von Versuch 1 (E1), die von der Startbox Süd (SB) gestartet wurde), aber die Reihenfolge der Verwendung war für jedes Tier gleich (z. B. Ratte 1-3). Die Sandbrunnen, die für den korrekten Ort (z. B. Standort 2, 4, 3) verwendet wurden, und die zugehörigen Sets, die während des Recall-Choice-Versuchs vollständig verwendet wurden, wurden über die Versuche jeder Sitzung (z. B. Kodierung 1, Kodierung 2, Rückrufwahl) und die Tiere, die die Aufgabe ausführten (z. B. Ratte 1-3), ausgeglichen. (C) Eine Tabelle, in der die Sandbrunnensätze aufgeführt sind, die sich innerhalb und zwischen den Sitzungen ausgeglichen haben. Es gibt insgesamt 15 Sandbrunnen und drei Sätze (Set 1-3) von Sandbrunnen, die jeweils fünf Brunnen (A-E) enthalten. Jede Ratte verwendet in jedem Codierungs- und Recall-Choice-Versuch unterschiedliche Wells. Zum Beispiel, wie in Abbildung 6B erwähnt, wird Ratte 1 Sandwell 1A in der Kodierungsversuch 1, Sandwell 1B in der Kodierungsversuch 2 und Sandwell 2C in der Recall-Choice-Versuch verwenden. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.

5. Test der Rückrufsonde

1. Verwenden Sie den gleichen Aufbau wie für einen Recall-Choice-Versuch, mit dem Unterschied, dass es in keinem der fünf Sandbrunnen zugängliche Pellets gibt, einschließlich der zuvor belohnten, korrekten Sandbrunnenposition der Sitzung (Abbildung 8A, B).
   HINWEIS: Wie beim Recall-Choice-Versuch stehen während des Sondentests alle fünf Sandbrunnen zur Verfügung, und die Ratten können in jedem Sandbrunnen ihrer Wahl graben. keiner der Sandbrunnen enthält jedoch eine zugängliche Futterbelohnung – stattdessen befinden sich alle 12 Pellets in dem unzugänglichen Bereich jedes Sandbrunnens (Abbildung 3C).
2. Platzieren Sie die fünf Sandbrunnen, die keine zugänglichen Pellets enthalten, in der Arena an den Stellen, die auf der Sandbrunnenkarte der Sitzung angegeben sind (Abbildung 8).
3. Setze die Ratte mit einem Queue-Pellet in die Startbox. Verwenden Sie die Ausgangsposition, die in keiner der beiden Codierungsversuche derselben Sitzung verwendet wurde.
4. Stellen Sie die Sandbrunnen-Timer in der benutzerdefinierten Computersoftware so ein, dass sie mit der Sandbrunnenkarte der Sitzung übereinstimmen (Abbildung 4B). Stellen Sie sicher, dass die in der benutzerdefinierten Computersoftware eingestellten Sandbrunnen-Timer korrekt mit der Sandbrunnenkarte der Sitzung übereinstimmen.
5. Starten Sie die Aufzeichnung des Sondenversuchs im hauseigenen Videoerfassungssystem.
   HINWEIS: Es ist wichtig, Aufzeichnungen über die Rückrufsondenversuche der Ratten zu führen, um (1) die Forschungstransparenz (d. h. rohe Beweise für die Aufgabenleistung jedes Tieres, die als Teil des ergänzenden Materials einer Arbeit eingereicht werden könnten), (2) die Neubewertung und (3) die zukünftige Referenz (d. h. die Daten für andere Leistungsmaße zu untersuchen und zu sammeln) zu gewährleisten.
6. Sobald die Ratte das Pellet aufgebraucht hat, öffnen Sie die Startbox-Tür aus der Ferne mit der benutzerdefinierten Computersoftware (Abbildung 4B).
7. Sobald die Ratte die Arena betreten hat und sich in sicherer Entfernung von der Tür befindet, schließe die Startbox-Tür und starte den Timer in der benutzerdefinierten Computersoftware.
8. Notieren Sie die Grabzeit und die Latenz der Ratte zu jedem der Sandbrunnen, die während des 120-s-Sondenversuchs besucht wurden, indem Sie auf jeden besuchten Sandbrunnen klicken und so lange halten, wie die Ratte weiter gräbt. Dieser 120-Sekunden-Countdown beginnt, wenn die Ratte im ersten Sandbrunnen gräbt.
9. Zeichnen Sie die Grabungszeiten und Latenzen bei 60 s und 120 s auf, indem Sie einen Screenshot der benutzerdefinierten Computersoftware bei den Zeitmarken 60 s und 120 s erstellen.
10. Nachdem der 120-s-Sondenversuch abgelaufen ist, legen Sie drei Kugeln in den richtigen Sandbrunnen (d. h. die Position des belohnten Sandbrunnens im Kodierungsversuch), um einen Gedächtnisverlust zu verhindern. Die Ratte muss zwei dieser drei Pellets zurückholen. Sobald ein Pellet geborgen ist, muss die Ratte die Heimatbasis lokalisieren und betreten, um es zu fressen.
11. Drücken Sie nach dem 120-s-Sondentest die Stopp-Taste auf dem Bildschirm der benutzerdefinierten Computersoftware. Löschen Sie den Dateinamen und notieren Sie sich nur die Latenz der Ratte, um das erste und zweite Kügelchen zu holen, das an der jetzt belohnten, korrekten Sandbrunnenposition platziert wurde.
    HINWEIS: Bevorzugtes Graben an der richtigen Stelle wird als Gedächtnisindex verwendet: Ein gutes Gedächtnis für das alltägliche Ereignis, das in den Kodierungsversuchen erlebt wurde (d. h. das Auffinden der korrekten Sandbrunnenposition der Sitzung), wird durch eine größere Zeit angezeigt, die mit dem Graben an der richtigen Stelle verbracht wird, als die durchschnittliche Zeit, die mit dem Graben an den falschen Stellen verbracht wird.
12. Planen Sie zu Beginn des Trainings einen Recall-Probe-Test ein, um zu überprüfen, ob die Leistung auf Zufallsniveau ist. Planen Sie danach Sondentests in bestimmten Intervallen (z. B. jede sechste Sitzung) oder planen Sie erst, wenn die Ratten eine stabile Aufgabenleistung erreichen: Um einen Sondentest zu rechtfertigen, muss ihr durchschnittlicher Leistungsindex (%) in drei aufeinanderfolgenden Sitzungen 60 % oder mehr betragen. Der durchschnittliche Leistungsindex wird in Schritt 7.3.1 definiert.

6. Kontrolltest ohne Kodierung

HINWEIS: Ein nicht-kodierender Versuch ist eine Kontrollmaßnahme, mit der festgestellt wird, ob die Ratten Geruchsartefakte anstelle ihres Gedächtnisses an der richtigen Sandbrunnenposition verwenden, um die Aufgabe auszuführen. Wie der Name schon sagt, bedeutet der "Kontrolltest ohne Kodierung", dass vor dem Erinnerungswahlversuch keine Kodierungsversuche durchgeführt werden. Es wird nur die Recall Choice-Studie durchgeführt. Es wird erwartet, dass die Leistung der Ratten im Auswahlversuch auf Zufallsniveau liegt, wenn es ihnen nicht gestattet ist, den Ort des alltäglichen Gedächtnisereignisses zu kodieren. Wenn dies nicht der Fall ist und die Ratten im Kontrolltest ohne Kodierung gut abschneiden, kann eine Neugestaltung der Sandbrunnen und ihrer zugänglichen und unzugänglichen Kompartimente erforderlich sein.

1. Führen Sie einen Recall-Choice-Test durch, wie in Abschnitt 4.3 (Schritte 4.3.1 bis 4.3.10) beschrieben.

7. Erfolgsmessung

HINWEIS: Es werden mehrere Parameter gemessen, und die ergänzende Abbildung 1 zeigt ein Beispieldatenblatt.

1. Auswahl an Sandbrunnen
   HINWEIS: Die Wahl ist definiert als die Anzahl der Sandbrunnen, in denen Ratten während der Versuche zur Rückrufwahl und Rückrufsonde bis einschließlich des richtigen Sandbrunnens graben. Der maximal mögliche Wert der Wahl liegt bei 5, da es insgesamt fünf Sandbrunnen gibt.
   1. Bestimmen Sie bei jedem Versuch des Versuchs (Recall-Choice-Versuch und Recall-Sondentest) die Anzahl der Entscheidungen, die eine Ratte getroffen hat: ob sie ihre Vorderpfote(n) auf oder in einen Sandbrunnen legt. Wenn eine Ratte vorbeigelaufen ist oder nur schnell in der Nähe eines Sandbrunnens geschnüffelt hat, wird dies nicht als Wahl angesehen.
   2. In seltenen Fällen, in denen es schwierig ist, anhand der Videomonitore zu erkennen, ob die Ratten eine Wahl getroffen haben (wie oben definiert), überprüfen Sie am Ende des Versuchs, ob es Spuren von Grabungen gibt: das heißt, wenn der Sand um den/die Sandbrunnen(e) herum verschoben wurde. Wenn es Beweise für Grabungen gibt, wie gering sie auch sein mögen, betrachten Sie dies als eine Wahl. An einem Sandbrunnen eine Pause einzulegen und nicht zu graben, wird nur als Besuch angesehen und sollte nicht als Wahl gewertet werden.
2. Irrtümer
   HINWEIS: Fehler ist definiert als die Anzahl der falschen Sandbrunnen (unbelohnt), die Ratten besuchen, bevor sie den richtigen Sandbrunnen gefunden haben. Die Wahl ist definiert als die Anzahl der Sandbrunnen, in denen Ratten während der Versuche zur Rückrufwahl und Rückrufsonde bis einschließlich des richtigen Sandbrunnens graben. Die maximale Anzahl von Fehlern beträgt vier, da es insgesamt fünf Sandbrunnen gibt.
   1. Berechnen Sie den Fehler mit der folgenden Formel:
      Fehler = (Auswahl - 1)
   2. Wenn eine Ratte den falschen Sandbrunnen erneut besucht, zählen Sie dies nicht als weiteren Fehler, da die maximale Anzahl von Fehlern vier beträgt, da es insgesamt fünf Sandbrunnen gibt.
3. Leistungsindex (PI)
   HINWEIS: Der Leistungsindex ist definiert als die Anzahl der Fehler, die gemacht wurden, bevor die Ratten in einem Rückrufversuch den richtigen Sandbrunnen fanden. Bei fünf Sandschächten können bis zu vier Fehler auftreten. Das Chancenniveau unter fünf Sandbrunnen beträgt daher zwei Fehler (d. h. 50 %).
   1. Berechnen Sie den Leistungsindex mit der folgenden Formel:
      
   2. Wenn eine Ratte den falschen Sandbrunnen erneut besucht, zählen Sie dies nicht als weiteren Fehler, da die maximale Anzahl von Fehlern vier beträgt, da es insgesamt fünf Sandbrunnen gibt.
4. Latenz
   HINWEIS: Die Latenzzeit ist definiert als die Zeit, die verstreicht, bevor das Graben an den richtigen Sandbrunnen beginnt.
   1. Messen Sie die Latenz ab dem Zeitpunkt, an dem die Ratte die Startbox verlässt, bis sie den richtigen Sandbrunnen erreicht. Überwachen und aufzeichnen Sie die Latenz mit der benutzerdefinierten Computersoftware.
5. Zeit zum Graben
   1. Messen Sie die Grabzeit der Ratten in jedem Sandbrunnen (sowohl richtige als auch falsche Sandbrunnen) im Recall-Sondenversuch.
      HINWEIS: Ein gutes Gedächtnis für das alltägliche Ereignis wird dadurch definiert, dass die Ratten während eines größeren Teils des 120-s-Sondenversuchs im richtigen Sandbrunnen (n = 1) graben als die durchschnittliche Zeit, die sie mit dem Graben in den falschen Sandbrunnen verbringen (n = 4).
   2. Berechnen Sie das Richtige und Falsche mit den folgenden Formeln:
      
      

8. Vermeidung von unbeabsichtigter Verzerrung

HINWEIS: Die folgenden Kontrollmaßnahmen sind im gesamten Protokoll implementiert, um die Reproduzierbarkeit und Zuverlässigkeit dieser alltäglichen Speicheraufgabe zu gewährleisten.

1. Gleichen Sie die Sandbrunnenstandorte über die Sitzungen hinweg aus. Dadurch wird vermieden, dass die Belohnung auf eine bestimmte Seite der Event-Arena ausgerichtet ist.
2. Gleichen Sie die Sandschacht-Sets sowie die Sandschächte innerhalb dieser Sets, die in der richtigen Position verwendet werden, zwischen Sitzungen und Ratten innerhalb jeder Sitzung aus. Dies hält die Ratten davon ab, zu versuchen, einem Restgeruchsversuch zu folgen, der aus den Versuchen der vorhergehenden Ratte(n) zurückgeblieben ist.
3. Wischen Sie den Boden der Veranstaltungsarena zwischen jedem Versuch mit einem Tuch ab, das mit 70%iger Ethanollösung getränkt ist. Dadurch wird verhindert, dass der Pfad einer oder mehrerer früherer Rat(s) die nachfolgende Aufgabenleistung beeinflusst.

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Ergebnisse

Dieses stabile Home-Base-Protokoll wurde verwendet, um Ratten erfolgreich darauf zu trainieren, diese alltägliche Gedächtnisaufgabe mit allozentrischen Repräsentationen zu lernen. Dieses Protokoll enthält zwei wichtige Elemente. Zunächst starten die Tiere innerhalb und zwischen den Sitzungen von verschiedenen Black Boxes (z. B. Ost, Süd und West) (Abbildung 7A). Es gibt zwei Codierungsversuche und einen Recall-Choice-Versuch pro Sitzung (oder in einige...

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Diskussion

Der Mensch kodiert automatisch einzelne Ereignisse im Alltag. Manche Ereignisse erinnern wir uns gerne und vergessen andere. Das oben beschriebene episodische Protokoll des Alltagsgedächtnisses bietet eine robuste Methode für Forscher, die diese Art des Gedächtnisses (episodisches Gedächtnis) bei Nagetieren untersuchen möchten. Da es sich dabei um das tägliche Auffinden und Einholen von Futterpellets an einem definierten Ort handelt, wird der natürliche Instinkt der Nagetiere, nac...

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Materialien

Name	Company	Catalog Number	Comments
Camera	CCTVFirst	N/A
Event Arena	University of Edinburgh (designed and built in house)	University of Edinburgh (designed and built in house)	Event arena for everyday memory task
Lister-hooded rats	Charles River UK	603
Multitimer Labview	University of Edinburgh (designed and built in house)	University of Edinburgh (designed and built in house)
Pneumatics, frames, screws of event arena	RS Components Ltd.	University of Edinburgh (P. Spooner)	Tools for building event arena
Sandwells	Adam Plastics (http://www.adamplastics.co.uk)	University of Edinburgh (P. Spooner)	Sandwells for arena
Startboxes	Adam Plastics (http://www.adamplastics.co.uk)	University of Edinburgh (P. Spooner)
Video recording	Windows 10 computers with OBS software, Blackmagic Decklink Mini Recorder cards	N/A