Die Schaffung dieses System wurde von 5RO1MH77027 unterstützt.

Die drei voll automatisierten Protokolle in der TSsystem (Matching, appetitive Instrumental-und klassische Konditionierung) und der Switch-Protokoll wurden von der Tierpflege und Einrichtungen Ausschuss an der Rutgers New Brunswick genehmigt worden. 1. Einrichten des physikalischen Systems <ol><li> Bis die Testumgebungen in den Schränken (siehe Abbildung 1). </li><li> Installieren Sie das Experiment-Steuersoftware mit den Testumgebungen auf den Protokoll-Steuerrechner zur Verfügung gestellt. Hinweis: diese Computer nicht verwenden für andere Zwecke! </li></ol> 2. Einrichten der Software System <ol><li> Richten Sie die LAN (local area network), so dass der Server, auf dem Daten-Analyse-Software installiert ist, kann die Festplatten des Computers (s), die die Testumgebungen (siehe Abbildung 1) zugreifen. </li><li> Stellen Sie die Datei-Synchronisation-Konto für die Datenspeicherung in der &quot;Wolke&quot;. </li><li> Put den Ordner TSsystem und seinen Unterordnern auf dem Suchpfad des Handels Programmiersprache in einem Cloud-Ordner synchronisiert. Hinweis: Die TSsystem ist ein Software-Werkzeugkasten, das heißt, eine Bibliothek von über 30 High-Level-Funktionen, die das Erstellen von komplexen Datenanalyse-und Datengrafikcode zu erleichtern, die automatisch verarbeitet die Daten, wann immer es von den Ausgabedateien erzeugt geerntet das Experiment-Steuerprogramms. Alle Befehle wirken auf Daten in Feldern des Experiments Struktur und stellen die Ergebnisse in anderen Bereichen in der gleichen Struktur (siehe Fig. 2). Diese Open-Source-Befehle werden in einer der am häufigsten verwendeten kommerziellen wissenschaftlichen Programmierung und Grafik-Sprachen geschrieben. Es hat viele andere &quot;Werkzeugkästen&quot;, darunter die meisten sinn einem Statistik-Toolbox. </li></ol> 3. Starten eines Experiment <ol><li> Rufen TSbegin (siehe Abbildung 3). Hinweis: TSbegin ist ein interactive GUI (G matogra phische U ser I nterface) in der TSsystem Toolbox. Es führt den Benutzer durch den Prozess der Erstellung der hierarchischen Datenstruktur, in die die Rohdaten und alle Ergebnisse daraus abgeleitet werden von den anderen Funktionen in der Toolbox TSsystem platziert werden. </li><li> Rufen TSaddprotocol (siehe Abbildung 4). Hinweis: TSaddprotocol ist ein GUI in der TSsystem Toolbox. Es führt den Benutzer durch den Prozess der Regelparameter für die Angabe einer Versuchsprotokoll unter Angabe Entscheidung Code, der die Entscheidung, das Protokoll zu beenden und gehen auf die nächste automatisieren und Angabe der Entscheidungskriterien verwendet werden. </li><li> Zeigen Mäuse in den 24/7 Live-in Testumgebungen, eine Maus pro Umwelt. Hinweise: Achten Sie darauf, beachten Sie die ID-Nummer der Maus, die in jede der nummerierten Testumgebungen (Box 1, Box 2, etc.) geht. Beachten Sie auch, den Brief, den das Experiment-Steuerung identifiziertComputer im lokalen Netzwerk (LAN) und die IP-Adresse. </li><li> Nennen TSstartsession (Abbildung 5). Hinweis: TSstartsession ist ein GUI in der TSsystem Toolbox. Es führt den Benutzer durch den Prozess des Startens eines experimentellen Sitzung. Experimentelle Sitzungen dauern ein oder zwei Wochen, in denen mehrere verschiedene Verhaltenstests Protokolle ausgeführt werden. TSstartsession speichert die Informationen, die in das Makro, das Protokoll-Steuersoftware liest, wenn eine Sitzung gestartet geht. Eingeschlossen ist der Pfad und Name der Code-Datei, die der Protokoll-Steuersoftware liest. TSsystem der analytischen Software liest den Code in das hierarchische Datenstruktur, so dass es nie Zweifel über den genauen Protokoll in Kraft zu jeder Zeit. </li><li> Gehen Sie auf die Steuerungsrechner und rufen Sie die Makros des MedPC Ordner geschrieben, um die Sitzung für die Boxen von diesem Computer gesteuert starten. </li></ol> 4. Datenanalyse <ol><li> Wenn Sie ein neues Protokoll erstellt haben, schreiben Sie geeignete Daten-Analyse-und Grafikcode mit Hilfe der Befehle in der TSsystem Toolbox, die erheblich vereinfachen die Erstellung von komplexen Datenanalysen. Hinweis: Die Daten-Analyse-und Grafikcode für die drei Protokolle, deren Ergebnisse im Folgenden beschrieben werden in der TSsystem Toolbox enthalten. Denn sie sind Open Source, können sie nach Belieben modifiziert werden. Der Code für diese Analysen ist ausführlich kommentiert, die es einfacher, um Code für die Analyse der Ergebnisse von Benutzer angegebene Protokolle zu erstellen macht. </li><li> Für die Dauer des Experiments (24 h bis viele Wochen), E-Mail-Überwachung für Benachrichtigungen vom Server anzeigt, Fehlfunktionen möglich Anlagen (Stromausfälle, spontan, Steuer-Computer neu gestartet, Pellet-Zufuhrstörungen, etc.), die der TSsystem Daten-Analyse Programm erkennt. </li><li> Studieren Sie die Grundleistung, dass die Daten-Analyse-Code in TSsystem geschrieben produziert jedes Mal, es wird von th genannte Analyse Timer (typischerweise 2-4 mal / Tag). Hinweis: Die Analyse Timer ruft die Datenanalyse-und Grafikprogramm an benutzerspezifischen Abständen. Das aufgerufene Programm mit Funktionen TSsystem geschrieben. Er liest in der hierarchischen Datenstruktur, die Rohdaten aus der Datei, auf die das Protokoll-Steuerungssoftware schreibt geerntet. Dann analysiert die Daten und Abbildungen sind die Ergebnisse der Analysen. Die Datei mit dem hierarchischen Datenstruktur wird in einer Datei-Synchronisation Ordner in der Cloud gespeichert. Dies sorgt für die automatische Offsite-Backup. Die automatische Dateisynchronisierung speichert Kopien der Strukturdatei auf den Computern aller Personal und Mitarbeiter, die Zugriff gewährt haben. Spezifizierte Grafiken werden automatisch auf schriebene Personal und Mitarbeiter per E-Mail. Ein Hauptforscher können den Fortschritt der Prüfung von jedem Ort der Welt zu jeder Zeit zu überwachen und, wenn nötig, zu revidieren die Versuchsprotokoll, auf Linie, von der Remote-site, wo die Mäuse getestet. </li><li> Verwenden TSbrowser, um die Daten-und Auswertungsstatistiken in der hierarchischen Datenstruktur zu studieren, wie sie geworden sind, in quasi Echtzeit (siehe Abbildung 2). </li></ol>

<ol>
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R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fully+Automated+Cognitive+Assessment+of+Mice+Strains+Heterozygous+for+Cell--Adhesion+Genes+Reveals+Strain--Specific+Alterations+in+Timing+Precision.">Fully Automated Cognitive Assessment of Mice Strains Heterozygous for Cell--Adhesion Genes Reveals Strain--Specific Alterations in Timing Precision.</a> Philosoph. Trans. Royal Soc. B. , (2013).</li></ol>

Die Autoren haben nichts zu offenbaren.

Unsere Methode liefert eine Vielzahl von physiologischen sinn, quantitative Ergebnisse über die Funktionsweise der verschiedenen Mechanismen der Kognition, Lernen und Gedächtnis, für viele Mäuse auf einmal, in einer minimalen Menge an Zeit mit einem Minimum an menschlicher Arbeitskraft, und ohne Behandlung der Versuchspersonen während der Tage, Wochen oder Monaten der Prüfung. Diese Attribute passen sie für die genetische und pharmakologische Screening-Programme. Es nutzt minimal modifiziert off-the-shelf Hardwar...

Um die leistungsfähigen Techniken der Genetik, Molekulargenetik, Molekularbiologie und Neuropharmakologie zu bringen, um auf die Aufklärung der zellulären und molekularen Mechanismen, die grundlegenden Mechanismen der Erkenntnis vermitteln zu tragen, brauchen wir High-Volume-, Hochdurchsatz-Screening-Verfahren, die psychophysischen physiologisch sinnvoll zu quantifizieren Eigenschaften von kognitiven Mechanismen. Ein psychophysisch messbare physiologische sinnvolle quantitative Eigenschaft eines Mechanismus ist eine Eigenschaft, die von Verhaltens Mittel, durch elektrophysiologische oder biochemische Mittel gemessen und auch werden kann. Beispiele sind das Absorptionsspektrum von Rhodopsin, die freilaufende Periode der circadianen Uhr und die Refraktärzeit der Belohnung Axone im medialen Vorderhirnbündel 1,2. Psychophysikalische Messungen, die zellulären und molekularen Messungen verglichen werden können, eine Grundlage für die Verknüpfung von zellulären und molekularen Mechanismen, die psychologischen Mechanismen, durch quantitative Korrespondenz. Für example, die Tatsache, dass die in situ-Absorptionsspektrum des Rhodopsin in Stäbchenaußensegmenten überlagert auf den menschlichen skotopischen spektrale Empfindlichkeitsfunktion gibt starke Hinweise, dass das Photon ausgelöste Isomerisierung von Rhodopsin ist der erste Schritt bei skotopischer. Die quantitativen Aspekte der komplexen Verhaltensmuster sind auch zentral für die Nutzung von QTL-Methoden in der Verhaltensgenetik 3,4. Die Leistung von Mäusen (und Ratten) auf etablierten Instrumental-und Pawlowschen Lernprotokolle hängt von Gehirnmechanismen, die abstrakte Größen wie die Zeit messen, die Anzahl, Dauer, Geschwindigkeit, Wahrscheinlichkeit, Risiko und räumliche Lage. Beispielsweise die Geschwindigkeit der Akquisition von Pavlovian bedingter Reaktionen hängt von dem Verhältnis zwischen dem durchschnittlichen Abstand zwischen den Verstärkungs Ereignisse (typischerweise Lebensmittellieferungen) und der mittleren Latenz zur Bewehrung nach dem Einsetzen des Verstärkungssignals für bevorstehende 5-7. Für eine zweite Blutzuckerwerle, das Verhältnis der durchschnittlichen Dauer der Besuche, zwei Aufgabetrichter in einem passenden Protokoll etwa gleich dem Verhältnis der Geschwindigkeiten der Verstärkung an diesen beiden Trichtern 10.08. Die Verhaltenstestverfahren derzeit im breiten Einsatz von Neurowissenschaftlern interessiert zugrunde liegenden Mechanismen sind zum größten Teil, geringes Volumen, geringe Durchlauf und arbeitsintensiv 26. Außerdem haben sie keine Mengen, die mit durch elektrophysiologische und biochemische Verfahren Meßgrößen verglichen werden kann, zu messen, wie zum Beispiel können die verhaltens gemessenen Perioden und Phasen der zirkadianen Oszillatoren elektrophysiologische und biochemische Maßnahmen der zirkadianen Periode und Phase verglichen werden. Aktuelle Verhaltenstestverfahren konzentrieren sich auf Kategorien von Lernen, wie räumliches Lernen, Lernen zeitliche oder Angst lernen, anstatt auf zugrunde liegenden Mechanismen. Die weit verbreitete Wasserlabyrinth Test der räumlichen Lernen 11-15 ist ein Beispiel für diesen shortcomings. Räumliche Lernen ist eine Kategorie. Lernen in dieser Kategorie hängt von vielen Mechanismen, von denen einer der Mechanismus der Koppel 16,17. Koppelnavigation hängt wiederum auf dem Tacho, den Mechanismus, der Streckenlauf 18 misst. Ebenso ist eine zeitliche Lern ​​Kategorie. Eine innere Uhr gehört zu den Mechanismen auf dem Lernen in dieser Gruppe abhängig ist, da ein Oszillator mit einer etwa 24-Stunden-Zeitraum ist für die Tiere benötigt, um die Tageszeit, zu der Ereignisse auftreten 17,19 erfahren. Die Uhr, die Nahrung ermöglicht Vorfreude noch zu 19 entdeckt werden. Ein Takt ist eine Zeitmesseinrichtung. Endogene Oszillatoren mit einer Vielzahl von Perioden ermöglichen das Gehirn Ereignisse in der Zeit durch Aufzeichnung der Phasen dieser Uhren 16,17 lokalisieren. Die Fähigkeit, Positionen in der Zeit aufzuzeichnen ermöglicht die Messung von Zeitdauern, dh Abstände zwischen Positionen in der Zeit. Assoziatives Lernen hängt von ter Messungen der Laufzeiten 5,6,20,21 Gehirns. Zähler gibt Anzahl Messmechanismen. Anzahl Mess ermöglicht Wahrscheinlichkeitsschätzung, da eine Wahrscheinlichkeit, das Verhältnis zwischen der numerosity einer Teilmenge und dem numerosity des Ober. Anzahl Messdauer und Mess ermöglichen Ratenschätzung, da eine Rate ist die Anzahl der Ereignisse, geteilt durch die Dauer des Intervalls, über die die Zahl gemessen. Messungen der Dauer, Anzahl, Geschwindigkeit und Wahrscheinlichkeit ermöglichen Verhaltensanpassungen an veränderte Risiken. 22,23 Unsere Methode konzentriert sich auf die Messung der Genauigkeit und Präzision dieser grundlegenden Mechanismen. Genauigkeit ist das Ausmaß, in dem das Gehirn die Maßnahme entspricht einem objektiven Maßstab. Präzision ist die Variation oder Unsicherheit im Gehirn die Maßnahme von einem festen objektiven Wert, beispielsweise eine feste Dauer. Weber-Gesetz ist die älteste und sicher etabliert Ergebnis in der Psychophysik. Sie behauptet, dass die Genauigkeit derGehirn Maß einer Menge ist ein fester Bruchteil dieser Menge. Die Weber-Fraktion, die die Statistiker der Variationskoeffizient in einer Verteilung (σ / μ), misst Präzision. Das Verhältnis der psychophysischen Mittel (z. B. bedeuten, beurteilt Dauer) auf das Ziel Mittelwert (Mittelwert Ziel Dauer) ist das Maß der Genauigkeit. Das hier vorgestellte Verfahren maximiert Volumen (Anzahl der Tiere, die zu einem beliebigen Zeitpunkt in einer gegebenen Menge von Laborraum abgeschirmt) und Durchsatz (Menge an Informationen erhalten, dividiert durch die mittlere Dauer der Überprüfung von einem einzigen Tier) bei gleichzeitiger Minimierung der Menge an Human Arbeit erforderlich, um die Messungen zu machen und die Maximierung der Unmittelbarkeit, mit der die Ergebnisse des Screening bekannt geworden. Die Daten-Analyse-Software-Architektur stellt hier vorge automatisch die Rohdaten und all die Zusammenfassung der Ergebnisse und Statistiken aus der Daten zusammen in einer einzigen d abgeleitetata Struktur, mit Feldüberschriften, die verständlich die Weltmeere von Zahlen machen darin enthalten sind. Die analytische Software arbeitet nur Daten in dieser Struktur und speichert jeweils die Ergebnisse ihrer Operationen in Bereichen innerhalb derselben Struktur. Dies gewährleistet eine intakte Weg von Rohdaten zu veröffentlichen Zusammenfassungen und Grafiken. Die Software schreibt automatisch in die Struktur der Experiment-Kontrollprogramme, die die vollautomatische Prüfung geregelt, und es wird automatisch angezeigt, welche Rohdaten aus, welches Programm kam. So bewahrt sie eine tadellose Datenspur, ohne Zweifel, auf die experimentellen Bedingungen in Kraft waren, für jedes Tier an jedem Punkt in der Prüfung und keinen Zweifel daran, wie die zusammenfassende Statistiken wurden aus den Roh-Daten abgeleitet. Diese Methode der Datensicherung erleichtert die Entwicklung von standardisierten Verhaltens Screening-Datenbanken, die es ermöglicht, anderen Labors weiter zu analysieren, diese reichen von Datensätzen. <p class = &quot;jove_content&quot;&gt; Dieses Verfahren minimiert das Risiko von Verlust der Unterstützung für die Firmware und Software von denen es abhängt. Das Prüfgerät ist trivialerweise aus einer alteingesessenen Handelsquelle modifiziert. Die Programmiersprachen sind die individuelle Sprache, die von der Hardware-Hersteller, für die Protokollsteuerung vorgesehen, und für die Datenanalyse und Grafik, ein speziell angefertigtes, nicht kommerziellen Open-Source-Werkzeugkasten (TSsystem) in einem sehr weit unterstützt Handels wissenschaftliche Programmierung, Daten geschrieben Analyse-und Grafiksprache. Die Toolbox enthält High-Level-Befehle für das Extrahieren von Strukturinformationen und Auswertungsstatistiken von langwierigen Zeitstempel versehen Ereignisdatensätze. Die Protokoll-Umsetzung der Programme und die Daten-Analyse-Programme sind Open-Source und gründlich dokumentiert. Das Screening-System ist in Abbildung 1 schematisch dargestellt. Zehn Schränke, können mit jeweils 8 Testumgebungen in einem 10 ft x 15 ft Laborraum eingerichtet werden, so dass 80 Mäuse to gleichzeitig ausgeführt werden. Kabel durch eine Öffnung in einer Wand Partei sollte die Umgebungen der elektronischen / elektrischen Schnittstellenkarten und PCs in einem anderen Raum zu verbinden. Die PCs laufen die Protokoll-Steuerprogramme. Ein Computer ist für alle 2 Schränke (16 Testumgebungen) erforderlich. Die PCs sind über ein Local Area Network auf einem Server mit der Datenanalyse und Grafik-Software verbunden werden.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="881">>
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:213px;">SmartCtrl Connection Panel</td>
			<td style="width:127px;">Med Associates</td>
			<td style="width:136px;">SG-716B (115)</td>
			<td style="width:339px;">control panel for inputs/outputs</td>
			<td style="width:67px;">8</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:213px;">SmartCtrl Interface Module</td>
			<td style="width:127px;">Med Associates</td>
			<td style="width:136px;">DIG-716B (114)</td>
			<td>smart card for each chamber</td>
			<td>8</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:213px;">Universal Cable</td>
			<td style="width:127px;">Med Associates</td>
			<td style="width:136px;">SG-210CB (115)</td>
			<td>cable from smart card to control panel</td>
			<td>1</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:213px;">Tabletop Interface Cabinet</td>
			<td style="width:127px;">Med Associates</td>
			<td style="width:136px;">SG-6080C (109)</td>
			<td>cabinet to hold smart cards</td>
			<td>1</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:213px;">Rack Mount Power Supply</td>
			<td style="width:127px;">Med Associates</td>
			<td style="width:136px;">SG-500 (112)</td>
			<td>28 volt power</td>
			<td>1</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:213px;">Wide Mouse Test Chamber</td>
			<td style="width:127px;">Med Associates</td>
			<td style="width:136px;">ENV-307W (31)</td>
			<td>test chamber</td>
			<td>8</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:213px;">Filler Panel Package</td>
			<td style="width:127px;">Med Associates</td>
			<td style="width:136px;">ENV-307W-FP (32)</td>
			<td>various-size panels for test chamber</td>
			<td>8</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:213px;">Wide Mouse Modular Grid Floor</td>
			<td style="width:127px;">Med Associates</td>
			<td style="width:136px;">ENV-307W-GF (31)</td>
			<td>test chamber floor grid</td>
			<td>8</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:213px;">Head Entry Detector</td>
			<td style="width:127px;">Med Associates</td>
			<td style="width:136px;">ENV-303HDW (62)</td>
			<td>head entry/pellet entry into hopper</td>
			<td>40</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:213px;">Pellet Dispenser</td>
			<td style="width:127px;">Med Associates</td>
			<td style="width:136px;">ENV-203-20 (73)</td>
			<td>feeder</td>
			<td>16</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:213px;">Pellet Receptacle</td>
			<td style="width:127px;">Med Associates</td>
			<td style="width:136px;">ENV-303W (61)</td>
			<td>hopper</td>
			<td>24</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:213px;">Pellet Receptacle Light</td>
			<td style="width:127px;">Med Associates</td>
			<td style="width:136px;">ENV-303RL (62)</td>
			<td>hopper light</td>
			<td>24</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:213px;">House Light</td>
			<td style="width:127px;">Med Associates</td>
			<td style="width:136px;">ENV-315W (43)</td>
			<td>house light</td>
			<td>8</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:213px;">IR Controller</td>
			<td style="width:127px;">Med Associates</td>
			<td style="width:136px;">ENV-253B (77)</td>
			<td>entry detector for tube between nest and test</td>
			<td>16</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:213px;">Fan</td>
			<td style="width:127px;">Med Associates</td>
			<td style="width:136px;">ENV-025F28 (42)</td>
			<td>exhaust fan for each chamber</td>
			<td>8</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Polypropylene Nest Tub</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>nest box</td>
			<td>8</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Acrylic Connection Tube</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>connection between nest and test areas</td>
			<td>8</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:213px;">Steel Cabinet</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>cabinet to hold test chambers (78&#34;H, 48&#34;W, 24&#34;D)</td>
			<td>1</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:213px;">Windows computer</td>
			<td style="width:127px;"> </td>
			<td style="width:136px;"> </td>
			<td>running MedPC experiment-control software</td>
			<td>1</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:213px;">Server</td>
			<td style="width:127px;"> </td>
			<td style="width:136px;"> </td>
			<td>running Matlab, linked to exper-control computer by LAN</td>
			<td>1</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:213px;"> </td>
			<td style="width:127px;"> </td>
			<td style="width:136px;"> </td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:213px;">Software</td>
			<td style="width:127px;"> </td>
			<td style="width:136px;"> </td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:213px;">MedPC software</td>
			<td style="width:127px;">Med Associates</td>
			<td style="width:136px;"> </td>
			<td>proprietary process-control programming language</td>
			<td>1</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:213px;">Matlab w Statistics Toolbox</td>
			<td style="width:127px;">Matlab</td>
			<td style="width:136px;"> </td>
			<td>proprietary data analysis and graphing programing system</td>
			<td>1</td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:213px;">TSsystem</td>
			<td></td>
			<td style="width:136px;">in Supplementary Material w updates from senior author</td>
			<td>Open-source Matlab Toolbox</td>
			<td>1</td>
		</tr>
		<tr height="189">
			<td height="189" style="height:189px;width:213px;">Note: This is the euipment needed for one cabinet, containing 8 test environments. Hardware must be replicated for each such cabinet. However one computer can control 2 cabinets (16 test environments)</td>
			<td style="width:127px;"> </td>
			<td style="width:136px;"> </td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

automated, quantitative cognitive/behavioral screening of mice: for genetics, pharmacology, animal cognition and undergraduate instruction

Wir beschreiben eine Hochdurchsatz-, High-Volume, voll automatisiert, live-in 24/7 Verhaltenstestsystem für die Beurteilung der Auswirkungen von genetischen und pharmakologischen Manipulationen zu den grundlegenden Mechanismen der Wahrnehmung und des Lernens in Mäusen. Ein Standard-Polypropylen-Maus Gehäusewanne wird durch eine Acrylröhre in eine handelsübliche Maus Test-Box verbunden. Das Testfeld hat drei Trichtern, 2 davon sind mit Pellet-Feeder. Alle sind intern beleuchtbar mit einer LED und durch Infrarot (IR) für Kopf-Einträge überwacht Balken. Mäuse leben in der Umgebung, die Handhabung beim Screening eliminiert. Sie erhalten ihre Nahrung während zwei oder mehr tägliche Fütterung Zeiten, indem in der operanten (instrumental) und Pawlowschen (klassische)-Protokolle, für die wir geschrieben haben, Protokoll-Steuersoftware und Quasi-Echtzeit-Datenanalyse-und Grafiksoftware. Die Datenanalyse-und Grafikroutinen sind in einer MATLAB-basierte Sprache erstellt, um stark vereinfachen die Analyse von großen Zeit-s geschriebenStampfverhaltensmäßigen und physiologischen Ereignisdatensätze und eine vollständige Datenpfad von Rohdaten über alle Zwischen Analysen zu den veröffentlichten Grafiken und Statistiken in einer einzigen Datenstruktur zu bewahren. Die Datenanalysecode erntet die Daten mehrmals am Tag und unterwirft sie statistische und grafische Auswertungen, die automatisch in der &quot;Wolke&quot; in-lab Computer gespeichert werden und auf. Daher wird der Fortschritt der einzelnen Mäusen visualisiert und quantifiziert täglich. Die Daten-Analyse-Code spricht mit dem Protokoll-Steuercode und ermöglicht die automatisierte Nachnahme Protokoll zu Protokoll der einzelnen Themen. Die Verhaltensprotokolle implementiert passenden, autoshaping, Zeitschalt Trichter-, Risikobewertung im Zeit Trichter-Schalt, Impulsivität Messung und der circadianen Vorfreude auf die Verfügbarkeit von Nahrungsmitteln. Open-Source-Protokoll-Steuerung und Datenanalyse-Code macht die Zugabe von neuen Protokollen einfach. Acht Testumgebungen passen in eine 48 x 24 x 78 in Schrank, zwei solche Kabineinets (16 Umgebungen) kann durch einen Computer gesteuert werden.

Das System kann und sollte verwendet werden, um Protokolle, um die Ziele der einzelnen Prüfer oder Klassenlehrer zugeschnitten ausgeführt werden. Das passende Protokoll, das 2-Trichter autoshaping Protokoll, und der Switch-Protokoll: Wir haben jedoch eine Reihe von 3-Protokolle, die bei großen Screening von genetisch manipulierten Mäusen und Groß pharmakologischen Tests beweisen entwickelt. Der passende Protokoll misst die Kapazität der Maus, die Einkommen (Futterpellets pro Zeiteinheit) an zwei verschiedenen Orte...

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Automated, Quantitative Cognitive/Behavioral Screening of Mice: For Genetics, Pharmacology, Animal Cognition and Undergraduate Instruction

Vollautomatisches System zur Messung physiologisch sinnvollen Eigenschaften der Mechanismen der Vermittlung räumliche Lokalisierung, zeitliche Lokalisierung, Dauer, Geschwindigkeit und Wahrscheinlichkeitsschätzung, Risikobewertung, Impulsivität und die Genauigkeit und Präzision der Erinnerung, um die Auswirkungen der genetischen und pharmakologischen Manipulationen bewerten grundlegenden Mechanismen der Kognition bei Mäusen.

Automatisierte, Quantitative Kognition / Verhalten Screening der Mäuse: Für Genetik, Pharmakologie, Animal Cognition und Undergraduate-Unterricht

We describe a high-throughput, high-volume, fully automated, live-in 24/7 behavioral testing system for assessing the effects of genetic and ...

automated-quantitative-cognitivebehavioral-screening-mice-for

Research

JoVE Journal

Behavior

14.2K Aufrufe.  Rutgers University.  Vollautomatisches System zur Messung physiologisch sinnvollen Eigenschaften der Mechanismen der Vermittlung räumliche Lokalisierung, zeitliche Lokalisierung, Dauer, Geschwindigkeit und Wahrscheinlichkeitsschätzung, Risikobewertung, Impulsivität und die Genauigkeit und Präzision der Erinnerung, um die Auswirkungen der genetischen und pharmakologischen Manipulationen bewerten grundlegenden Mechanismen der Kognition bei Mäusen. 

Serie: Automated, Quantitative Cognitive/Behavioral Screening of Mice: For Genetics, Pharmacology, Animal Cognition and Undergraduate Instruction

Modulating Cognition Using Transcranial Direct Current Stimulation of the Cerebellum

Numerous studies have emerged recently that demonstrate the possibility of modulating, and in some cases enhancing, cognitive processes by exciting brain regions involved in working memory and attention using transcranial electrical brain stimulation. Some researchers now believe the cerebellum supports cognition, possibly via a remote neuromodulatory effect on the prefrontal cortex. This paper describes a procedure for investigating a role for the cerebellum in cognition using transcranial direct current stimulation (tDCS), and a selection of information-processing tasks of varying task difficulty, which have previously been shown to involve working memory, attention and cerebellar functioning. One task is called the Paced Auditory Serial Addition Task (PASAT) and the other a novel variant of this task called the Paced Auditory Serial Subtraction Task (PASST). A verb generation task and its two controls (noun and verb reading) were also investigated. All five tasks were performed by three separate groups of participants, before and after the modulation of cortico-cerebellar connectivity using anodal, cathodal or sham tDCS over the right cerebellar cortex. The procedure demonstrates how performance (accuracy, verbal response latency and variability) could be selectively improved after cathodal stimulation, but only during tasks that the participants rated as difficult, and not easy. Performance was unchanged by anodal or sham stimulation. These findings demonstrate a role for the cerebellum in cognition, whereby activity in the left prefrontal cortex is likely dis-inhibited by cathodal tDCS over the right cerebellar cortex. Transcranial brain stimulation is growing in popularity in various labs and clinics. However, the after-effects of tDCS are inconsistent between individuals and not always polarity-specific, and may even be task- or load-specific, all of which requires further study. Future efforts might also be guided towards neuro-enhancement in cerebellar patients presenting with cognitive impairment once a better understanding of brain stimulation mechanisms has emerged.

Transcranial direct current stimulation (tDCS) over the cerebellum exerts a remote effect on the prefrontal cortex, which can modulate cognition and performance. This was demonstrated using two information-processing tasks of varying complexity, whereby only cathodal tDCS improved performance when the task was difficult, but not easy.

Stetig Cognition Mit Transkranielle Gleichstromstimulation des Kleinhirns

Numerous studies have emerged recently that demonstrate the possibility of modulating, and in some cases enhancing, cognitive processes by exciting brain ...

Forschung

Verhalten

The Modified Hole Board - Measuring Behavior, Cognition and Social Interaction in Mice and Rats

This protocol describes the modified hole board (mHB), which combines features from a traditional hole board and open field and is designed to measure multiple dimensions of unconditioned behavior in small laboratory mammals (e.g., mice, rats, tree shrews and small primates). This paradigm is a valuable alternative for the use of a behavioral test battery, since a broad behavioral spectrum of an animal&#8217;s behavioral profile can be investigated in one single test.
The apparatus consists of a box, representing the &#8216;protected&#8217; area, separated from a group compartment. A board, on which small cylinders are staggered in three lines, is placed in the center of the box, representing the &#8216;unprotected&#8217; area of the set-up. The cognitive abilities of the animals can be measured by baiting some cylinders on the board and measuring the working and reference memory. Other unconditioned behavior, such as activity-related-, anxiety-related- and social behavior, can be observed using this paradigm. Behavioral flexibility and the ability to habituate to a novel environment can additionally be observed by subjecting the animals to multiple trials in the mHB, revealing insight into the animals&#8217; adaptive capacities.
Due to testing order effects in a behavioral test battery, na&#239;ve animals should be used for each individual experiment. By testing multiple behavioral dimensions in a single paradigm and thereby circumventing this issue, the number of experimental animals used is reduced. Furthermore, by avoiding social isolation during testing and without the need to food deprive the animals, the mHB represents a behavioral test system, inducing if any, very low amount of stress.

This protocol describes the modified hole board, which is a behavioral test set-up that comprises the characteristics of an open field and a traditional hole board. This set-up enables the differential analysis of unconditioned behavior of small laboratory mammals as well as the analysis of cognitive abilities.

Der modifizierte Loch Board - Mess Verhalten, Kognition und Sozialinteraktion an Mäusen und Ratten

This protocol describes the modified hole board (mHB), which combines features from a traditional hole board and open field and is designed to measure ...

Assessment of Social Cognition in Non-human Primates Using a Network of Computerized Automated Learning Device (ALDM) Test Systems

Fagot &#38; Paleressompoulle1 and Fagot &#38; Bonte2 have published an automated learning device (ALDM) for the study of cognitive abilities of monkeys maintained in semi-free ranging conditions. Data accumulated during the last five years have consistently demonstrated the efficiency of this protocol to investigate individual/physical cognition in monkeys, and have further shown that this procedure reduces stress level during animal testing3. This paper demonstrates that networks of ALDM can also be used to investigate different facets of social cognition and in-group expressed behaviors in monkeys, and describes three illustrative protocols developed for that purpose. The first study demonstrates how ethological assessments of social behavior and computerized assessments of cognitive performance could be integrated to investigate the effects of socially exhibited moods on the cognitive performance of individuals. The second study shows that batteries of ALDM running in parallel can provide unique information on the influence of the presence of others on task performance. Finally, the last study shows that networks of ALDM test units can also be used to study issues related to social transmission and cultural evolution. Combined together, these three studies demonstrate clearly that ALDM testing is a highly promising experimental tool for bridging the gap in the animal literature between research on individual cognition and research on social cognition.

Assessment of Social Cognition in Non-human Primates Using a Network of Computerized Automated Learning Device ALDM Test Systems

Fagot &#38; Paleressompoulle1 have published an automated learning device (ALDM) aimed at testing individual cognitive abilities in semi-free ranging monkeys. The main goal of our protocol is to use a network of ALDM test units to study social cognition in non-human primates.

Beurteilung der sozialen Kognition in nicht-menschlichen Primaten Mit einem Netzwerk von Computermated Learning-Gerät (ALDM) Test Systems

Fagot &#38; Paleressompoulle1 and Fagot &#38; Bonte2 have published an automated learning device (ALDM) for the study of cognitive abilities of monkeys ...

A Protocol for Housing Mice in an Enriched Environment

Environmental enrichment (EE) is a housing environment for mice that boosts mental and physical health compared to standard laboratory housing. Our recent studies demonstrate that environmental enrichment decreases adiposity, increases energy expenditure, resists diet induced obesity, and causes cancer remission and inhibition in mice. EE typically consists of larger living space, a variety of &#8216;toys&#8217; to interact with, running wheels, and can include a number of other novel environmental changes. All of this fosters a more complex social engagement, cognitive and physical stimulations. Importantly, the toy location and type of toy is changed regularly, which encourages the mice to adapt to a frequently changing and novel environment. Many variables can be manipulated in EE to promote health effects in mice. Thus these approaches are difficult to control and must be properly managed to successfully replicate the associated phenotypes. Therefore, the goal of this video is to demonstrate how EE is properly set up and maintained to assure a complex, challenging, and controlled environment so that other researchers can easily reproduce the protective effects of EE against obesity and cancer.

Environmental enrichment for mice requires a complex and challenging setup, as well as comprehensive husbandry and handling techniques to assure robust metabolic and anti-cancer effects in the mice. This protocol provides detailed procedures to reproduce the above mentioned effects in mice.

Ein Protokoll für die Housing Mäuse in einer angereicherten Umwelt

Environmental enrichment (EE) is a housing environment for mice that boosts mental and physical health compared to standard laboratory housing. Our recent ...

Rodent Brain Microinjection to Study Molecular Substrates of Motivated Behavior

Brain microinjection can aid elucidation of the molecular substrates of complex behaviors, such as motivation. For this purpose rodents can serve as appropriate models, partly because the response to behaviorally relevant stimuli and the circuitry parsing stimulus-action outcomes is astonishingly similar between humans and rodents. In studying molecular substrates of complex behaviors, the microinjection of reagents that modify, augment, or silence specific systems is an invaluable technique. However, it is crucial that the microinjection site is precisely targeted in order to aid interpretation of the results. We present a method for the manufacture of surgical implements and microinjection needles that enables accurate microinjection and unlimited customizability with minimal cost. Importantly, this technique can be successfully completed in awake rodents if conducted in conjunction with other JoVE articles that covered requisite surgical procedures. Additionally, there are many behavioral paradigms that are well suited for measuring motivation. The progressive ratio is a commonly used method that quantifies the efficacy of a reinforcer to maintain responding despite an (often exponentially) increasing work requirement. This assay is sensitive to reinforcer magnitude and pharmacological manipulations, which allows reinforcing efficacy and/ or motivation to be determined. We also present a straightforward approach to program operant software to accommodate a progressive ratio reinforcement schedule.

Rodents are an appropriate model to investigate the molecular substrates of behavior and complex psychiatric disorders. Brain microinjection in awake rodents can be used to elucidate disease substrates. An efficient and customizable brain microinjection method as well as the execution of an operant paradigm that quantifies motivation is presented.

Nagetier Gehirn-Mikroinjektion, um molekulare Substrate motiviertes Verhalten Studieren

Brain microinjection can aid elucidation of the molecular substrates of complex behaviors, such as motivation. For this purpose rodents can serve as ...

Introducing Clicker Training as a Cognitive Enrichment for Laboratory Mice

Establishing new refinement strategies in laboratory animal science is a central goal in fulfilling the requirements of Directive 2010/63/EU. Previous research determined a profound impact of gentle handling protocols on the well-being of laboratory mice. By introducing clicker training to the keeping of mice, not only do we promote the amicable treatment of mice, but we also enable them to experience cognitive enrichment. Clicker training is a form of positive reinforcement training using a conditioned secondary reinforcer, the "click" sound of a clicker, which serves as a time bridge between the strengthened behavior and an upcoming reward. The effective implementation of the clicker training protocol with a cohort of 12 BALB/c inbred mice of each sex proved to be uncomplicated. The mice learned rather quickly when challenged with tasks of the clicker training protocol, and almost all trained mice overcame the challenges they were given (100% of female mice and 83% of male mice). This study has identified that clicker training for mice strongly correlates with reduced fear in the mice during human-mice interactions, as shown by reduced anxiety-related behaviors (e.g., defecation, vocalization, and urination) and fewer depression-like behaviors (e.g., floating). By developing a reliable protocol that can be easily integrated into the daily routine of the keeping of laboratory mice, the lifetime experience of welfare in the mice can be improved substantially.

The development of new refinement strategies for laboratory mice is a challenging task that contributes towards fulfilling the 3R principle. This protocol introduces clicker training as a cognitive enrichment program for laboratory mice.

Einführung in Clicker Ausbildung als Cognitive Anreicherung für Labormäuse

Establishing new refinement strategies in laboratory animal science is a central goal in fulfilling the requirements of Directive 2010/63/EU. Previous ...

Battery of Behavioral Tests Assessing General Locomotion, Muscular Strength, and Coordination in Mice

Behavioral testing is used in pre-clinical trials to assess the phenotypic effects and outcomes that a particular disease or treatment has on the animal&#39;s wellbeing and health. There are numerous behavioral tests that may be applied. We selected a test for general locomotion, the open field test (OFT); a test for muscular strength, the mesh test (MT); and a test for coordination, the rotarod test (RR). Testing can be accomplished on a weekly or monthly basis. As a test for general locomotion, the OFT works by objectively monitoring movement parameters while the mouse is in an open field apparatus. The field is generally a 2&#39; x 2&#39; box, and the movements are recorded through laser sensing or through video capture. The mouse is placed in the center of the open field and allowed to move freely for the test. The MT uses the latency for a mouse to fall off an inverted screen as a measure of muscular strength. A mouse is placed on a screen, which is inverted over a clear box, and is timed for their latency to fall. Three trials are performed, with the best of the three trials scored for that day. A score of 60 s is the maximum time a mouse is left inverted. Mice are given a 5-min rest period between mesh test trials. Lastly, an accelerated protocol on the RR assesses motor coordination and endurance. During a trial, a mouse walks on a rotating rod as it increases in speed from 4 rpm to 40 rpm over 5 min. The trial ends when the mouse touches the magnetized pressure sensor upon falling. Each mouse undergoes three trials, and the best trial is scored for that day. This combined behavioral data allows for the global assessment of mobility, coordination, strength, and movement of the test animals. At least two out of the three behavioral testing measures must show improvement for an animal to qualify as having overall improved motor function.

Behavioral testing is used in pre-clinical trials to assess the phenotypic effects of a disease or treatment on an animal's wellbeing. In order to globally assess motor functioning, we selected tests for general locomotion, muscular strength, and coordination: the open field test, the mesh test, and the rotarod test, respectively.

Batterie des Verhaltens testet Beurteilung der allgemeinen Fortbewegung, Muskelkraft und Koordination bei Mäusen

Behavioral testing is used in pre-clinical trials to assess the phenotypic effects and outcomes that a particular disease or treatment has on the ...

Systematic Assessment of Well-Being in Mice for Procedures Using General Anesthesia

In keeping with the 3R Principle (Replacement, Reduction, Refinement) developed by Russel and Burch, scientific research should use alternatives to animal experimentation whenever possible. When there is no alternative to animal experimentation, the total number of laboratory animals used should be the minimum needed to obtain valuable data. Moreover, appropriate refinement measures should be applied to minimize pain, suffering, and distress accompanying the experimental procedure. The categories used to classify the degree of pain, suffering, and distress are non-recovery, mild, moderate, or severe (EU Directive 2010/63). To determine which categories apply in individual cases, it is crucial to use scientifically sound tools.
The well-being-assessment protocol presented here is designed for procedures during which general anesthesia is used. The protocol focuses on home cage activity, the Mouse Grimace Scale, and luxury behaviors such as burrowing and nest building behavior as indicators of well-being. It also uses the free exploratory paradigm for trait anxiety-related behavior. Fecal corticosterone metabolites as indicators of acute stress are measured over the 24-h post-anesthetic period.
The protocol provides scientifically solid information on the well-being of mice following general anesthesia. Due to its simplicity, the protocol can easily be adapted and integrated in a planned study. Although it does not provide a scale to classify distress in categories according to the EU Directive 2010/63, it can help researchers estimate the degree of severity of a procedure using scientifically sound data. It provides a way to improve the assessment of well-being in a scientific, animal-centered manner.

We developed a protocol to assess well-being in mice during procedures using general anesthesia. A series of behavioral parameters indicating levels of well-being as well as glucocorticoid metabolites were analyzed. The protocol can serve as a general aid to estimate the degree of severity in a scientific, animal-centered manner.

Systematische Bewertung des Wohlbefindens bei Mäusen für Verfahren mit Vollnarkose

In keeping with the 3R Principle (Replacement, Reduction, Refinement) developed by Russel and Burch, scientific research should use alternatives to animal ...

An Automated T-maze Based Apparatus and Protocol for Analyzing Delay- and Effort-based Decision Making in  Free Moving Rodents

Many neurological and psychiatric patients demonstrate difficulties and/or deficits in decision making. Rodent models are helpful to produce a deeper understanding of the neurobiological causes underlying the decision-making problems. A cost-benefit based T-maze task is used for measuring decision making in which rodents choose between a high reward arm (HRA) and a low reward arm (LRA). There are two paradigms of the T-maze decision-making task, one in which the cost is a time delay and the other in which it is physical effort. Both paradigms require a tedious and labor-intensive management of experimental animals, multiple doors, pellet reward, and arm choice recordings. In the current work, we invented an apparatus based on traditional T-maze with full automation for pellet delivery, door management and choice recordings. This automated setup can be used for the evaluation of both delay- and effort-based decision making in rodents. With the protocol described here, our lab investigated the decision-making phenotypes of multiple genetically modified mice. In the representative data, we showed that the mice with ablated medial habenular showed aversions of both delay and effort and tended to choose the immediate and effortless reward. This protocol helps to decrease the variability caused by experimenter intervention and to enhance experiment efficiency. In addition, chronic silicon probe or microelectrode recording, fiber-optic imaging and/or manipulation of neural activity can be easily applied during the decision-making task using the setup described here.

This article introduces an automated T-maze apparatus that we invented, and a protocol based on this apparatus for analyzing delay-based decision making and effort-based decision making in free moving rodents.

Eine automatisierte T-maze basierte Apparat und Protokoll für die Analyse von Verzögerung und Aufwand-basierte Entscheidungsfindung bei frei beweglichen Nagetieren

Many neurological and psychiatric patients demonstrate difficulties and/or deficits in decision making. Rodent models are helpful to produce a deeper ...

Automated, Long-term Behavioral Assay for Cognitive Functions in Multiple Genetic Models of Alzheimer's Disease, Using IntelliCage

Multiple factors&#8212;such as aging and genes&#8212;are frequently associated with cognitive decline. Genetically modified mouse models of cognitive decline, such as Alzheimer&#39;s disease (AD), have become a promising tool to elucidate the underlying mechanisms and promote the therapeutic advances. An important step is the validation and characterization of expected behavioral abnormality in the models, in the case of AD, cognitive decline. The long-term behavioral investigations of laboratory animals to study the effect of aging demand substantial efforts from researchers. The IntelliCage system is a high-throughput and cost-effective test battery for mice that eliminates the need for daily human handling. Here, we describe how the system is utilized in the long-term phenotyping of a genetic Alzheimer&#39;s disease model, specifically focusing on the cognitive functions. The experiment employs repeated battery of tests that assess spatial learning and executive functions. This cost-effective age-dependent phenotyping allows us to identify the transient and/or permanent effects of genes on various cognitive aspects.

Automated, Long-term Behavioral Assay for Cognitive Functions in Multiple Genetic Models of Alzheimer&#039;s Disease, Using IntelliCage

This paper describes a protocol for cognitive assessments for genetic models of the Alzheimer&#39;s disease using the IntelliCage system, which is a high throughput automated behavioral monitoring system with operant conditioning.

Automatisiert, langfristige Verhaltensstörungen Assay für kognitive Funktionen in mehreren genetischen Modellen der Alzheimer-Krankheit, mit IntelliCage

Multiple factors&#8212;such as aging and genes&#8212;are frequently associated with cognitive decline. Genetically modified mouse models of cognitive ...