Name: operant procedures for assessing behavioral flexibility in rats
Uploaded: 2015-02-15T15:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 30 s
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Research described here was supported by a grant from the Natural Sciences and Engineering Research Council of Canada to S.B.F.

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	<li>Floresco, S. B., Zhang, Y., Enomoto, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Neural+circuits+subserving+behavioral+flexibility+and+their+relevance+to+schizophrenia.">Neural circuits subserving behavioral flexibility and their relevance to schizophrenia.</a> Behav Brain Res. 204, 396-409 (2009).</li><li>McKirdy, J., 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=Set+shifting+and+reversal+learning+in+patients+with+bipolar+disorder+or+schizophrenia.">Set shifting and reversal learning in patients with bipolar disorder or schizophrenia.</a> Psychological medicine. 39, 1289-1293 (2009).</li><li>Leeson, V. 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Die Entwicklung von Verhaltens Aufgaben höheren kognitiven Konstrukte bei Nagetieren zu messen ist wichtig, Wissen über die Neurobiologie der Erkenntnis zu gelangen. Mit gut ausgebauten und validierte Aufgaben können Nagetieren auf Aufgaben der Komplexität bieten, den man von Primaten oder sogar Menschen zu beurteilen. Hier haben wir gezeigt, wie zwei Aspekte der Exekutivfunktion, Strategie Verschiebung und Umkehr Lern ​​können bei Nagetieren mit automatisierten operante Techniken untersucht werden. Mit diesen automatisierten Aufgaben haben wir frühere Ergebnisse in Quer Labyrinth und Graben Aufgaben in Bezug auf die neuronalen Substrate Set-Verschiebung und Umkehr lernen 11,13,18-21,27,29 repliziert, was darauf hindeutet, dass die operante Aufgaben gelten Einschätzungen davon konstruiert. Diese automatisierte Aufgaben haben eine Reihe von Vorteilen und Vorteilen gegenüber bestehenden nicht-automatisierte Cross-Labyrinth und Graben Aufgaben. Überzeugendsten ist die überlegene Geschwindigkeit der Datenerhebung in der automatisierten operante Version. Jedereintägige Schulung oder Prüfung dauert nur 30-60 Minuten und ist vollständig computergesteuert minimaler Überwachung vom Experimentator muss. Darüber hinaus können mehrere Tiere gleichzeitig mit einem Mehrkammer operant Einrichtung geprüft werden. Jeder Task-Serie, von der Gestaltung bis zur endgültigen Prüfung können in ca. 2-3 Wochen abgeschlossen sein. Ein weiterer wichtiger Vorteil der automatisierten Aufgaben ist die präzise Steuerung der Reizdarbietung, wodurch die Möglichkeit der Versuchsfehler zu minimieren. So wird beispielsweise die Reihenfolge der Präsentation der Zielstelle für jeden Versuch durch den Computer, anstatt von einem Experimentator randomisierte und kontrollierte manuelle Rücksprache mit einem Trial-by-Testliste. Das Timing zwischen Studien wird genau gemessen und konsequent, und wird nicht durch die Zeit, die ein Experimentator an, zum Beispiel, nehmen Sie eine Ratte aus dem Quer Labyrinth oder die Grab Container neu anordnen verwechselt. Verstärkung Lieferung erfolgt automatisch und unterliegt nicht der Fehler Experimentator (zB zu vergessen, um die Köderrichtigen Arm eines Quer Labyrinth). Die Datenerhebung wird in ähnlicher Weise verbessert, die automatische Erfassung von Reaktionsmustern einschließlich der Messung von genauen Antwortlatenzen. In Abwesenheit von anderen motorischen Störungen können Änderungen Antwortlatenzen zum Hinweis auf Veränderungen der Verarbeitungsgeschwindigkeit zu schließen und / oder um das Niveau der kognitiven Komplexität einer Aufgabe 21,22 beurteilen. Die automatisierte Aufgaben behalten auch ein wichtiger Vorteil der Quer Labyrinth Aufgaben: die Möglichkeit, eine detaillierte Analyse der Fehlerarten auf der Verschiebung oder Aufhebung Tag gemacht durch. Die Unterscheidung zwischen Set-Shifting Fehler, die vom Vortag Strategie (perseverative oder regressive Fehler) zu replizieren und Fehler, die bisher unversucht Strategien (nie verstärkten Fehler) darstellen kann bei der Charakterisierung von spezifischen Defizite in Verhaltensflexibilität zu unterstützen. Insbesondere kehr Fehler frühzeitig im Testraumes anzupassen Unfähigkeit eines Tieres, um die vorherige st aufgebenrategy, während später auftretende regressive Fehler reflektieren Unfähigkeit eines Tieres, die neue Strategie zu erhalten, sobald perseveration hat 20 aufgehört. Nie verstärkten Fehler können einen Ausfall, um die neue Strategie oder eine Unfähigkeit, systematisch nach einer Regel 20 reagieren erwerben anzuzeigen. Frühere Befunde demonstrieren 16,17,20 dissoziierbaren anatomische Basen dieser Arten von Fehlern sind auch wertvoll bei der Interpretation der Ergebnisse dieser Aufgaben. Unsere Verfahren sind entwickelt worden, und für die Verwendung mit Ratten optimiert. Nachdem dies gesagt ist, andere Gruppen haben ähnliche Verfahren für die Prüfung gesetzt schieb Fähigkeiten bei Mäusen 31 verwendet. Allerdings müssen bestimmte Änderungen, mit Mäusen, die für Arten Unterschieden Rechnung verwendet werden. Dazu gehören mehr Präsentation der visuellen Hinweis Licht vor der Hebelverlängerung, Training über mehrere Tage mit 30 Prüfungen / Tag und Einbau einer Timeout-Strafe nach falsche Entscheidungen. Although diese Änderungen machen diesen Test weniger geeignet für die Verwendung mit pharmakologischen Herausforderungen, es nützlich für die Bewertung der kognitiven Flexibilität in genetisch veränderten Mäusen (obwohl unklar ist, ob diese Änderungen würde den frontalen Kortex Empfindlichkeit der Aufgabe zu erhalten) erweisen. Natürlich gibt es auch Grenzen für diese Aufgaben. Einige dieser Einschränkungen ergeben sich aus der automatisierten Art der Aufgabe, während andere auf der Parameter der Aufgabe selbst beziehen. In Bezug auf die letztgenannte, das hier beschriebene Set-Shifting-Aufgabe (wie auch die grenzüber Labyrinth gesetzt schieb Aufgabe 26) verwenden einen eingeschränkten Satz von Reizen und Reaktionen. Im Gegensatz zu den Graben Aufgabe, auf dem Roman Exemplare (zB unbekannte Düfte oder Graben Medien) können verwendet werden, um neue Aufmerksamkeitssätze in jeder Phase 11,19 zu konstruieren, der operanten Satz schieb Aufgabe erfordert notwendigerweise die Wahl zwischen zwei Reize, die bekannt sind, die Tier - entweder die linke vs.Recht Cue-Licht, oder die linke gegen rechte Position. Das heißt, die operante und Quer Labyrinth Set-Shifting Aufgaben umfassen Antwortkonflikt sowie Strategie Verschiebung, obwohl das Konzept der Verschiebung einer Strategie zu einem neuen, bisher nicht relevant Reiz Dimension erhalten bleibt 20,23. Über einen entsprechenden Hinweis, der Set-Verschiebung und Umkehr operante Aufgaben wie hier beschrieben nicht für ein drittes Konjunktur Dimension zu ermöglichen, wie in der Aufgabe, die Graben Graben Medien, Geruch und Textur 11,19 umfassen können. Allerdings haben wir das nicht als ein fataler Fehler nicht, da der operanten Satz schieb Aufgabe des Tieres, um die zuvor relevanten Diskriminierungsstrategie zu unterdrücken und sich um eine zuvor ignorierte Konjunktur Dimension bedarf noch. Darüber hinaus scheint es denkbar, dass Änderungen an den Geräten und Task-Parameter könnte die Hinzufügung einer dritten Dimension Stimulus, wie akustische Signale oder Geruch zu unterstützen, auch wenn diese Zusätze würden wahrscheinlich das Erlernen schwieriger und weniger amenable zu Ein-Tages-pharmakologischen Tests. Schließlich ist auch eine mögliche Einschränkung jeglicher operante basierte Aufgabe der Verlust der direkten Informationen über Ratten Verhalten - dh der Experimentator nicht mehr gerade die Ratte. Wir sind der Meinung, dass die Vorteile in der Objektivität und Datenerfassung Geschwindigkeit durch Automatisierung verliehen mehr als wettmachen für diesen Verlust und Kameras in der operante Kammern angebracht sind eine relativ einfache Möglichkeit, einzelnen visuellen Zugang wieder herzustellen, falls gewünscht. Es gibt eine Reihe von Schritten, die unternommen werden können, um erfolgreich mit diesen oper Aufgaben zu maximieren. Erstens, die Bedeutung der Umgang mit den Tieren vor Ausbildungsbeginn kann nicht überbewertet werden; wie bei jedem Verhaltens Aufgabe, sind gut behandelt Tiere leichter zu handhaben, sind weniger gestresst, und tendenziell weniger variablen Daten zu produzieren. Zweitens können einige Pilotversuche erforderlich sein, die beste Zeit des Tages, um Tests durchführen zu bestimmen; die wir während des Lichtzyklus testen und feststellen, dass performance ist optimal, wenn die Tiere am Ende dieses Zyklus getestet (zB ungefähr 4.00 für einen Lichtzyklus endet um 7:00 Uhr). Drittens sollte darauf geachtet werden, dass die stabile Leistung bei jedem Vortraining Bühne etabliert zu bestätigen, bevor ein Tier zu dem nächsten Schritt. Zum Beispiel, konsistente und robuste Leistung im versenkbare Hebel Trainingsstufe ist ein ausgezeichneter Indikator für kompetente Leistung auf dem &quot;set&quot; Diskriminierung Aufgabe. In Bezug auf die Geräte, auch wenn alle Schritte automatisiert sind, bleibt Experimentator Eingriff notwendig, um zu bestätigen, dass alle Komponenten in Ordnung sind. Zum Beispiel sollte eine Überprüfung der Ausrüstung täglich ausgeführt werden (oder mehr als einmal am Tag, wenn große Anzahl von Tieren sind in der Erprobung), um sicherzustellen, dass alle Lichter, Hebel und Lohn-Delivery-Systeme sind betriebsbereit. Insbesondere können Störungen in Lohn-Delivery-Systeme (insbesondere Pelletspender) drastisch auf die Leistung auswirken. Eine ungewöhnlich hohe Anzahl von Unterlassungeneinem bestimmten Tag kann ein Problem mit der Belohnung Liefer Geräte zeigen und damit die Datenausgabe sollte jeden Tag von einem Experimentator mit der Aufgabe und den erwarteten Leistungsstufen vertraut überprüft werden. In Abwesenheit einer Fehlfunktion der Ausrüstung, kann eine hohe Anzahl von Auslassungen andere Probleme mit Motivation oder tierische Gesundheit zeigen. Wenn ein Tier ist ansonsten gesund, können Nahrungsmittelbeschränkung erhöht werden, um das Tier zu 80-85% der Free-Fütterung Gewicht für eine kurze Zeit dauern, bis die Leistung wiederhergestellt werden. Diese Set-Verschiebung und Umkehr Aufgaben können in einer Vielzahl von experimentellen Paradigmen verwendet werden. Zum Beispiel könnten die Wirkungen von Manipulationen wie Läsionen, Entwicklungsbehandlungen, diätetische Manipulationen, langfristige medikamentöse Behandlung oder genetische Veränderungen untersucht werden. Während die Wirkung einer Behandlung auf dem Set-Shifting oder Umkehrstufe kann von primärem Interesse ist zu beachten, dass, da eine solche chronische oder dauerhafte Behandlungen müssen unbedingt vor trai verabreicht werdenning beginnt, Auswirkungen auf mehreren Stufen der Leistung (vor allem auf der ersten Diskriminierung oder &quot;set&quot;) muss auch 21 untersucht werden. Die Verwendung von akuten Manipulationen, wie pharmakologische Behandlungen oder vorübergehende neuroanatomische Inaktivierungen, sind besonders gut geeignet, um diese Aufgaben. In solchen Fällen ist der Zusatz einer dritten Gruppe (wie in Abbildung 2 dargestellt) nützlich; so erhält der Hauptversuchsgruppe die Manipulation von Interesse am Tag der Verschiebung oder Aufhebung, während eine Kontrollgruppe erhält die Manipulation am Tag der ersten Diskriminierung oder &quot;Set&quot;, um für eine breite Wirkung auf das Lernen zu testen und eine zweite Kontrollgruppe erhält keine Manipulationen (oder Scheinbehandlung) an beiden Tagen 20,22. Beachten Sie, dass für eine solche Manipulation akuten Studien, ist es ratsam, Ratten Leistung während des Lernens der Anfangssatz entsprechen und ordnet diese entsprechend in der experimentellen Gruppe und (zweiten) Kontrollgruppe entsprechend. Diese minimIZES die Möglichkeit, dass behandlungsinduzierte Leistungsunterschiede können durch individuelle Unterschiede darin, wie leicht Ratten lernen, zwischen Reizen zu unterscheiden verwechselt werden. Außerdem, wenn ein Experiment benötigt Testen mehrerer Kohorten über Wochen oder Monate, je Kohorte sollten Tiere aller Versuchsgruppen umfassen. Zum Beispiel kann eine Untersuchung Testen der Wirkungen einer akuten pharmakologischen Manipulationen während eines Schaltvorgangs erfordern 48 Ratten insgesamt 3 Versuchsgruppen, in drei Kohorten von jeweils 16 Tieren getestet. In diesem Fall sollte jede Kohorte 5-6 Ratten in jeder Versuchsgruppe enthalten. Idealerweise sollten die statistische Analyse ein Faktor, gab es keine Unterschiede in der Leistung in jeder Gruppe von Ratten bestätigt umfassen. Schließlich können diese oper Aufgaben besonders nützlich für die Anwendung in vivo Aufzeichnungstechniken, einschließlich Mikrodialyse, Voltammetrie und Elektrophysiologie, aufgrund von Komponenten, wie beispielsweise der kontrollierten Umgebung, genauen Zeit Stimulus presentatIon und Antworten und eingeschränkte Bewegungen der Tiere, die nicht verfügbar oder praktisch in der Quer Labyrinth oder Graben Aufgaben.

Hochrangige kognitive Prozesse einschließlich Regelerzeugung, Verhaltens Auswahl und Strategie Auswertung werden gemeinsam als &quot;Führungsaufgabe&quot; oder bezeichnet &quot;Verhaltensflexibilität ein.&quot; Solche Prozesse sind entscheidend für die normale kognitive Funktion und kann in so unterschiedlichen Erkrankungen wie Schizophrenie beeinträchtigt werden , Alkoholismus, Depression, Schlaganfall und Alzheimer-Krankheit 2-7. Die Regulierung der Exekutivfunktion Prozesse in erster Linie durch Bereiche im frontalen Kortex vermittelt werden, einschließlich der dorsolateralen präfrontalen Kortex und orbitofrontalen Kortex beim Menschen 8-10. Die Entwicklung der Aufgaben auf Exekutivfunktion und / oder Verhaltensflexibilität in nichtmenschlichen Tieren, insbesondere Nagetiere zu bewerten, hat stark erweiterte das Verständnis der Neurobiologie der Erkenntnis 11-14. Solche Aufgaben haben die Möglichkeit, verschiedene Komponenten der Verhaltensflexibilität getrennt zu messen, einschließlichStrategie Verschiebung und Umkehr Lernen. Strategie Verschiebung bezieht sich auf die Fähigkeit, aktiv zu unterdrücken einen zuvor gelernten Aktionsstrategie während Erwerb eines neuen, konkurrierenden Strategie, insbesondere über Konjunktur Abmessungen (extradimensionalen Verschiebung) - zB Wechsel von der Durchführung einer visuellen Diskriminierung aufgrund (Rot gegen das Grün, wo rot ist &quot;richtige&quot; und taktile Reize sind irrelevant) der Durchführung einer taktilen Diskriminierung (glatt gegen raue, wo glatt ist &quot;richtig&quot; und visuelle Reize sind jetzt irrelevant). Auf der anderen Seite beinhaltet Umkehr Lernen auch eine Änderung der Reaktionsstrategie, aber innerhalb der gleichen Stimulus Dimension - zB in &quot;Rot gegen das Grün&quot; Wenn beispielsweise rot bisher richtig, eine Umkehr würde das grüne diktieren, ist jetzt korrekt, während taktile Reize wäre irrelevant bleiben. Mehrere Aufgaben entwickelt worden, um Verhaltensflexibilität bei Nagetieren zu untersuchen. Der Quer maze Aufgabe erfordert ein Tier, um entweder eine erste Richtung basierte Regel (zB &quot;immer rechts abbiegen&quot;) oder eine visuelle basierte Regel (zB &quot;immer in Richtung der visuellen Hinweis drehen&quot;) bis zu einem bestimmten Kriterium der Wahrnehmung erfahren. Dann wird das Tier benötigt, um unerwartet verschieben entweder über Modalität in die entgegengesetzte Regel (Strategie Verschiebung, ursprünglich als &quot;nonreversal shift&quot; 15 bezeichnet) oder verschieben innerhalb Modalität zur gegenüberliegenden Kontingenz (Umkehr Lernen) 13,14,16. Solche Aufgaben sind empfindlich gegenüber Störungen in kortikalen und subkortikalen Netzwerke, in denen die präfrontalen Kortex, Thalamus und Striatum 1,13,14,16-18. Eine andere Art von Aufmerksamkeits Satz schieb Task (manchmal als der Graben Aufgabe bezeichnet) erfordert Ausbildung Tiere zwischen zwei Behältern, die entlang von zwei oder drei Dimensionen Stimulus (Graben Medien, Geruch und / oder externen Textur) unterscheiden diskriminieren. Ähnlich zu dem Quer mazeAufgabe, Tiere sind dann verpflichtet, entweder über Abmessungen (Strategie Verschiebung) zu verschieben oder in der gleichen Dimension (Umkehr Lernen), und diese Aufgaben sind ähnlich empfindlich auf frontalen Kortex Manipulationen 11,19. Ein Vorteil dieser Aufgabe ist, dass während der extradimensionalen Strategiewechsel, Ratten werden mit neuen Sets von Stimuli (Exemplare), die sicherstellt, dass die Leistung Beeinträchtigungen in dieser Phase sind wahrscheinlich auf Störungen in der Fähigkeit zur Aufmerksamkeits Satz, um verschiedene Aspekte verlagern vorgestellt Verbindung Stimuli, anstatt eine beeinträchtigte Fähigkeit zu stoppen Annäherung an einen spezifischen Stimulus zuvor mit Belohnung verbunden. Allerdings ist diese Funktion auch es schwieriger, den besonderen Charakter eines Defizits während eines festgelegten Verschiebung ermitteln. Obwohl die oben beschriebenen Aufgaben wurden in der Literatur gut dokumentiert sind, beide aus einer Reihe von Verfahrens Nachteile, vor allem die Länge der Zeit, die für die Testtiere. Sowohldie Quer Labyrinth Aufgabe und das Graben Aufgabe kann nur ein Tier zu einem Zeitpunkt getestet werden soll; außerdem müssen Tests in Echtzeit von einem engagierten Experimentator verabreicht werden und kann bis zu mehreren Stunden pro Tag und Tier statt. Darüber hinaus werden die Präsentation von Stimuli und der Aufzeichnung der Verhaltensantworten bei beiden Arten von Aufgaben manuell von einem Experimentator gesteuert und sind daher anfällig für menschliche Fehler und subjektiven Interpretation. Hier beschreiben wir eine automatisierte Methode für die Bewertung der Strategie Verschiebung und Umkehr lernen bei der Ratte mit operante Verfahren, die Stimulus-Steuerung und Darstellung der Daten zu optimieren, und dramatisch verbessern die Geschwindigkeit der Datenerhebung und Durchsatz 20,21. Die verwendeten Form und Bahn Ratten beschriebenen Verfahren sowie die Komponenten der Aufgabe selbst und der Analyse der resultierenden Daten. Wir haben festgestellt, dass, wie die grenzüber Labyrinth und Graben Aufgaben, diese automatisierte Aufgaben sind empfindlich gegenüber Störungen im präfrontalenund subkortikalen Schaltung sowie auf eine neurologische Entwicklungs Manipulation, die Modelle Schizophrenie 20-23.

<table><tbody><tr><td>Behavioral Chamber Package with Retractable Levers</td><td>Med Associates, Inc.</td><td>MED-008-B2</td><td>Required components include two retractable levers, two stimulus lights, houselight, and reinforcement delivery system</td></tr><tr><td>MED-PC software</td><td>Med Associates, Inc.</td><td>SOF-735</td><td></td></tr><tr><td>MPC2XL software</td><td>Med Associates, Inc.</td><td>SOF-731</td><td>Data transfer utility for importing raw data into Excel format</td></tr><tr><td>Dustless precision pellets, 45 mg, sugar</td><td>Bio-Serv</td><td>F0042</td><td></td></tr></tbody></table>

operant procedures for assessing behavioral flexibility in rats

Exekutive Funktionen bestehen aus mehreren höheren kognitiven Prozesse, die Regelerzeugung und Verhaltensauswahl zu fahren. Eine emergente Eigenschaft dieser Prozesse ist die Möglichkeit, das Verhalten als Reaktion auf Änderungen in der eigenen Umgebung (dh Verhaltensflexibilität) einzustellen. Diese Prozesse sind für den normalen menschlichen Verhaltens und können in verschiedenen neuropsychiatrische Störungen, einschließlich Schizophrenie, Alkoholismus, Depression, Schlaganfall und Alzheimer-Krankheit gestört werden. Verständnis der Neurobiologie von Führungsaufgaben wurde stark durch die Verfügbarkeit von Tier Aufgaben für die Beurteilung der einzelnen Bestandteile der Verhaltensflexibilität, insbesondere Strategie Verschiebung und Umkehr Lernen vorangetrieben. Während verschiedene Arten von Aufgaben entwickelt worden, die meisten sind nicht automatisiert, arbeitsintensiv und erlauben Testen nur ein Tier auf einmal. Die jüngste Entwicklung der automatisierten, operante basierten Aufgaben für die Beurteilung der Verhaltensflexibilität optimiert testing, standardisiert Stimuluspräsentation und Datenaufzeichnung, und dramatisch verbessert den Durchsatz. Hier beschreiben wir automatisierte Strategie Verschiebung und Umkehr Aufgaben, mit operante Kammern, die durch eigens geschriebenen Software-Programme gesteuert. Unter Verwendung dieser Aufgaben haben wir gezeigt, dass die medialen präfrontalen Kortex regelt Strategie Verschiebung aber nicht Umkehr Lernen bei Ratten, ähnlich dem beim Menschen beobachteten Dissoziation. Außerdem Tiere mit einem Neugeborenen Hippocampus Läsion, eine neurologische Entwicklungsmodell von Schizophrenie, werden selektiv über die Strategie Verschiebung Aufgabe aber nicht die Umkehrung Aufgabe beeinträchtigt. Die Strategie Verschieben Task ermöglicht auch die Identifizierung von getrennten Arten von Leistungsfehlern, von denen jede zuzuschreiben unterschiedliche neuronale Substrate. Die Verfügbarkeit dieser automatisierten Aufgaben und Nachweise für die dissoziierbaren Beiträge der separaten präfrontalen Bereichen, macht sie besonders geeignet Assays zur Untersuchung der neurobiologischen Grundlagenprozesse sowie drug Entdeckung und Screening in Krankheitsmodellen.

Akute reversible Inaktivierung des präfrontalen Cortex durch Infusion des Lokalanästhetikum Bupivacain-Hydrochlorid (0,75%, 0,5 &amp; mgr; l) in die prälimbischen Bereich über eine chirurgisch implantierte Infusionskanüle 20 ca. 10 min vor dem Test durchgeführt werden. Weiterhin können die Effekte der Inaktivierung während entweder der ersten Aufgabe (&quot;Set&quot;) oder der zweiten Aufgabe (&quot;Shift&quot; oder &quot;Umkehr&quot;) bewertet werden, um mögliche allgemeine Wirkung auf Lernen zu untersuchen. 2 zeigt die Ergebnisse einer solchen Inaktivierungen Tier Durchführung der Cue-to-Response-Strategie-Schaltablauf. Präfrontalen Inaktivierung am ersten Tag, dem Cue / &quot;Set&quot; Aufgabe, nicht die Leistung (Abbildung 2A) beeinträchtigt, was darauf hindeutet, dass die medialen präfrontalen Kortex ist nicht für die anfängliche Lern Diskriminierung notwendig. Allerdings präfrontalen Inaktivierung am zweiten Tag, dem Response / &quot;Shift&quot; Aufgabe, signifLeistung in dieser Tiere sentlich beeinträchtigt benötigt eine wesentlich größere Anzahl von Versuchen, um Leistungskriterium (2B) erreichen. Wenn der präfrontale Kortex inaktiviert wurde, machte Tieren mehr kehrähnliche Fehler als nie verstärkten Fehler in der Shift-Task (2C). Diese Befunde replizieren vorherigen Daten hinsichtlich der Wichtigkeit der medialen präfrontalen Kortex für Strategieverschiebung und insbesondere bei der Unterdrückung eines zuvor erlernten Strategie 13,20. Umgekehrt haben Tiere in der Umkehrung der Reaktionsfolge ausgebildet dieses präfrontalen Abhängigkeit zeigen. Tiere, die Inaktivierung des präfrontalen Kortex auf der &quot;Reversal&quot; Tag nicht aus Kochsalzlösung infundiert Tiere entweder auf die erste Reaktion von Diskriminierungen (3A) oder die anschließende Umkehr (3B) 20 .Diese Ergebnisse stehen im Einklang mit früheren Untersuchungen, die belegen, dass sich unterscheiden the orbitofrontal cortex, nicht die medialen präfrontalen Kortex, reguliert Umkehr Lernen auf einer Vielzahl von Aufgaben, 12,19,26, einschließlich einer operanten Aufgabe ähnlich der hier beschriebenen 27. <img alt="Abbildung 2" src="/files/ftp_upload/52387/52387fig2highres.jpg" /> Abbildung 2. Die Inaktivierung des präfrontalen Kortex Impairs Strategie Shifting. A, Trials auf dem ersten Cue Scheidungsaufgabe (&quot;Set&quot;) von Ratten, die Infusion von Kochsalzlösung oder Bupivacain (Bupi) in den medialen präfrontalen Kortex am Stichtag Kriterium. Präfrontalen Inaktivierung hatte keinen Einfluss auf Ersterwerb. B, Trials auf die Umstellung auf den Antwortaufgabe (&quot;Shift&quot;) Kriterium folgenden medialen präfrontalen Infusionen mit Kochsalzlösung oder Bupivacain auf die Schalt Tag. Die Inaktivierung des präfrontalen Cortex beeinträchtigt den Strategiewechsel der Antwort Aufgabe.C, Fehlerarten von Tieren an der Schalt Tag begangen. Präfrontalen Inaktivierung vor der Schaltaufgabe (&quot;Sal-BUPI&quot; -Gruppe) führte zu einem Anstieg in perseverative artigen Fehlern. * P &lt;0,05 vs. Kochsalzlösung-Salzlösung. Diese Zahl hat sich von Floresco et al modifiziert. 20 <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/52387/52387fig2large.jpg" target="_blank">Klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Figur zu sehen.</a> <img alt="Figur 3" src="/files/ftp_upload/52387/52387fig3highres.jpg" /> Abbildung 3. Die Inaktivierung des präfrontalen Kortex Blätter Reversal Learning Intact. A, Prozesse, die während der ersten Reaktion Diskriminierung Ausbildung von Ratten, die dann erhalten würden Infusionen mit Kochsalzlösung oder Bupivacain (Bupi) in den medialen präfrontalen Kortex vor der Umkehr Ausbildung Kriterium. Es wurden keine Unterschiede gesehen. BProben, die während der Umkehrung der Reaktion Diskriminierung Kriterium, nach medialen präfrontalen Infusionen mit Kochsalzlösung oder Bupivacain. Präfrontalen Inaktivierung nicht Umkehr Lernen beeinträchtigen. Diese Zahl hat sich von Floresco et al modifiziert. 20 In Abbildung 4 dargestellten Daten ist ein Beispiel dafür, wie erforderlich Ratten, &quot;Erinnerung&quot; Studien durchführen mit Hilfe der alten Regel vor einem Strategiewechsel in die Interpretation der Daten zu erleichtern. In dieser Studie (Enomotor und Floresco, unveröffentlichte Beobachtungen) wurden Ratten für Leistung auf den Erwerb einer visuellen Hinweis Regel am Tag 1 (4A) abgestimmt. Am Tag 2 erhielten die Ratten Fahrzeug oder 0,2 mg / kg Haloperidol. Zu Beginn des Tages 2 Testsitzung wurden sie 20 Studien gegeben, wo sie benötigt wurden, zu reagieren mit dem visuellen Hinweis Regel am Tag 1 erworben hat, nach der die Regel eingeschaltet Mitte der Sitzung auf eine Antwort Diskriminierung. Wie in Figur 4 dargestelltB, diese Behandlung während der ersten 20 Erinnerung Studien der Session beeinträchtigt Abruf der visuelle Hinweis Regel. Anschließend erforderlich Haloperidol behandelten Ratten weniger Versuche zu Kriterium (4C) zu erreichen, und machten weniger Fehler kehr (4D) auf dem Strategiewechsel. Beachten Sie, dass wir nicht genutzt hatte die Erinnerung Studien vor der Verschiebung, so können diese Daten interpretiert worden als Verbesserung in Reihe Schalten von Haloperidol. Allerdings ist die Wertminderung während der Herrschaft Abrufphase legt nahe, dass diese Effekte besser als Speicher für die zuvor erworbenen Regel, die auf weniger als Reaktion Konflikten geführt werden kann, wenn Ratten wurden benötigt, um eine neue Regel zu lernen und damit schnelleres Schalten beeinträchtigt haben verstanden. <img alt="4" src="/files/ftp_upload/52387/52387fig4highres.jpg" /> Abbildung 4. Beeinträchtigte Regel Retrieval und den erleichterten Set-Shifting von Halop Induzierteeridol Behandlung. A, Trials auf visuellen Hinweis Diskriminierung Ratten, die Fahrzeug (Kochsalzlösung) oder Dopamin D2-Antagonist Haloperidol (0,2 mg / kg) vor dem Strategieschaltablauf am nächsten Tag empfangen wurden Kriterium. Tiere in beiden Gruppen zeigten vergleichbare Pre-Droge Leistung. B, Zu Beginn des Tests an Tag 2 erhielten die Ratten 20 Erinnerung Studien, in denen sie die Pläne weiterhin mit Haloperidol deutlich zurückgegangen Genauigkeit reagieren mit dem visuellen Hinweis Regel von Tag 1. Behandlung Während diese Mahnung Studien. C Nachdem der 20 Mahnung Studien verlagerte sich der Rechtsmittel Sitzung auf eine Antwort von Diskriminierungen. Haloperidol behandelten Ratten benötigt weniger Versuche zu Kriterium während der Schicht zu erzielen. D. Haloperidol-Behandlung auch kehr Fehler reduziert. Obwohl diese Daten könnte eine verbesserte Leistung, die Wertminderung in der Regel Wieder Anzeige im B schlagen </strong&gt; zeigt an, dass die scheinbare &quot;verstärkten Strategie Verschiebung&quot; eher auf die reduzierten Störungen aus dem zuvor erworbenen Regel. Enomoto und Floresco, unveröffentlichte Beobachtungen. *, p &lt;0,05 vs. Fahrzeug. Die Neugeborenen-ventralen Hippocampus-Läsion (NVHL) Manipulation verwendet worden, um einige Aspekte der Schizophrenie bei Ratten 28, insbesondere kognitive Beeinträchtigungen 29,30 modellieren. Kurz gesagt, wird eine exzitotoxische Läsionen zum Hippocampus von 7 Tage alten Ratten verabreicht, und der Test wird in Erwachsenen (60+ Tage postnatal) durchgeführt. . Dies ist ein Modell der Hypothese auf Entwicklungsflugbahn der Schizophrenie 28 Abbildung 5 zeigt die Leistung von NVHL und Kontrollratten auf der vorbelichteten Version der Set-Shifting: Antwort auf Sequence-Stimmung NVHL Ratten werden an das Erlernen der ersten Regel (Response / &quot;Set unbeeinträchtigt. &quot;, 5A), aber drastisch verschlechtert<html> bei Umstellung auf die neue Regel (Cue / &quot;Shift&quot;), wie durch die Erhöhung der Anzahl der Versuche erforderlich sind, um Kriterium (5B) zu erreichen angezeigt. Darüber hinaus war dieses Defizit vor allem auf eine Erhöhung perseverative Fehler, wie es in 5C gezeigt ist, was darauf hindeutet präfrontalen Abnormalitäten 20,21. Diese Ergebnisse bestätigen frühere Ergebnisse beeinträchtigen Strategie Verschiebung in NVHL Tiere mit Hilfe der Quer Labyrinth Aufgabe 29. Ähnlich wie bei den Daten von prefrontally inaktivierten Tieren oben gezeigt, wurden NVHL Tiere nicht in den Umkehr beeinträchtigt Lernen (6A, B), obwohl sie langsamer reagieren (6C, D) waren. Diese negative Erkenntnis impliziert, dass die beobachtete Verschiebung Strategie Defizite nicht auf eine einfache Unfähigkeit, zwischen Reizen 21 wechseln. ES.jpg &quot;/&gt; Abbildung 5. Eingeschränkte Set-Shifting im NVHL Modell für Schizophrenie. Leistung auf dem vorbelichteten Version der Set-Shifting-Sequenz (Antwort-to-Cue) in NVHL und Schein-Kontrolltieren. A, wurden NVHL Tiere auf dem Antwort unbeeinträchtigt (&quot;Set&quot;) Aufgabe. B, jedoch NVHL Tiere benötigt deutlich mehr Studien als Shams Kriterium auf der Visual Cue (&quot;Shift&quot;) Aufgabe. C erreichen, Fehler auf der &quot;Shift&quot; Tag. NVHL Tieren mehr kehr Fehler als Schein-Tiere, aber nicht auf regressive oder nie verstärkten Fehler abweichen. * P &lt;0,05 vs. Schein. Diese Zahl hat sich von Placek et al modifiziert. 21 <img alt="Figur 6" src="/files/ftp_upload/52387/52387fig6highres.jpg" /> Abbildung 6. Mangelnde NVHL der Wertminderung von Reversal Learning. <strong&gt; A, B, NVHL und Schein Tiere nicht in ihrer Fähigkeit zu erwerben, entweder die erste Reaktion Lernaufgabe (&quot;Set&quot;), oder die Antwort Reversal abweichen. C, D, waren NVHL Tiere langsamer als Shams auf reagieren sowohl die &quot;Set&quot; und die &quot;Auflösung&quot; Aufgaben. Diese Zahl hat sich von Placek et al modifiziert. 21 Schließlich hat Pilottests zeigten, dass Tiere so gut wie nicht in der Lage, um eine Umkehrung der Cue Aufgabe, nämlich zu lernen, um den Hebel gegenüber dem Stimulus Licht beleuchtet drücken sind. Fünf von sechs Tieren getestet abgeschlossen 450 Umkehr-Studien (3 Tage) ohne Erreichen Kriterium, und der sechste Tier benötigt 418 Studien (Brady, unveröffentlichte Beobachtungen, Daten nicht gezeigt). Dies ist wahrscheinlich, da die Reiz Leuchten sind sehr ausgeprägten und reiz Hinweise, dass es sehr schwierig für Ratten, die direkt von ihnen reagiert machen. Somit ist diese Testsequenz nicht recommended.

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Operant Procedures for Assessing Behavioral Flexibility in Rats

The ability to assess executive functions such as behavioral flexibility in rats is useful for investigating the neurobiology of cognition in both intact animals and disease models. Here we describe automated tasks for assessing strategy shifting and reversal learning, which are particularly sensitive to disruptions in prefrontal cortical networks.

Operante Verfahren zur Bewertung der Verhaltensflexibilität bei Ratten

Executive functions consist of multiple high-level cognitive processes that drive rule generation and behavioral selection. An emergent property of these ...

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Research

JoVE Journal

Behavior

20.7K Aufrufe.  St. Mary's College of Maryland. The ability to assess executive functions such as behavioral flexibility in rats is useful for investigating the neurobiology of cognition in both intact animals and disease models. Here we describe automated tasks for assessing strategy shifting and reversal learning, which are particularly sensitive to disruptions in prefrontal cortical networks. 

Serie: Operant Procedures for Assessing Behavioral Flexibility in Rats

A Fully Automated Rodent Conditioning Protocol for Sensorimotor Integration and Cognitive Control Experiments

Rodents have been traditionally used as a standard animal model in laboratory experiments involving a myriad of sensory, cognitive, and motor tasks. Higher cognitive functions that require precise control over sensorimotor responses such as decision-making and attentional modulation, however, are typically assessed in nonhuman primates. Despite the richness of primate behavior that allows multiple variants of these functions to be studied, the rodent model remains an attractive, cost-effective alternative to primate models. Furthermore, the ability to fully automate operant conditioning in rodents adds unique advantages over the labor intensive training of nonhuman primates while studying a broad range of these complex functions.
Here, we introduce a protocol for operantly conditioning rats on performing working memory tasks. During critical epochs of the task, the protocol ensures that the animal's overt movement is minimized by requiring the animal to 'fixate' until a Go cue is delivered, akin to nonhuman primate experimental design. A simple two alternative forced choice task is implemented to demonstrate the performance. We discuss the application of this paradigm to other tasks.

A fully automated protocol for rodent operant conditioning is proposed. The protocol relies on precise temporal control of behavioral events to investigate the extent to which this control influences neural activity underlying sensorimotor integration and cognitive control experiments.

Eine vollautomatische Nageranlage Protokoll für die Integration sensorischer und kognitiver Kontrollexperimente

Rodents have been traditionally used as a standard animal model in laboratory experiments involving a myriad of sensory, cognitive, and motor tasks. ...

Forschung

Verhalten

The Attentional Set Shifting Task: A Measure of Cognitive Flexibility in Mice

Cognitive impairment, particularly involving dysfunction of circuitry within the prefrontal cortex (PFC), represents a core feature of many neuropsychiatric and neurodevelopmental disorders, including depression, post-traumatic stress disorder, schizophrenia and autism spectrum disorder. Deficits in cognitive function also represent the most difficult symptom domain&#160;to successfully treat, as serotonin reuptake inhibitors and tricyclic antidepressants have only modest effects. Functional neuroimaging studies and postmortem analysis of human brain tissue implicate the PFC as being a primary region of dysregulation in patients with these disorders. However, preclinical behavioral assays used to assess these deficits in mouse models which can be readily manipulated genetically and could provide the basis for studies of new treatment avenues have been underutilized. Here we describe the adaptation of a behavioral assay, the attentional set shifting task (AST), to be performed in mice to assess prefrontal cortex mediated cognitive deficits. The neural circuits underlying behavior during the AST are highly conserved across humans, nonhuman primates and rodents, providing excellent face, construct and predictive validity.

The goal of this protocol is to perform a behavioral assay such as the attentional set shifting task (AST) to assess prefrontal cortex-mediated cognitive flexibility in mice.

Die Aufmerksamkeits Set Shifting Aufgabe: Eine Messung der kognitiven Flexibilität bei Mäusen

Cognitive impairment, particularly involving dysfunction of circuitry within the prefrontal cortex (PFC), represents a core feature of many ...

An Operant Intra-/Extra-dimensional Set-shift Task for Mice

Alterations in executive control and cognitive flexibility, such as attentional set-shifting abilities, are core features of several neuropsychiatric diseases. The most widely used neuropsychological tests for the evaluation of attentional set-shifting in human subjects are the Wisconsin Card Sorting Test (WCST) and the CANTAB Intra-/Extra-dimensional set shift task (ID/ED). These tasks have proven clinical relevance and have been modified and successfully adapted for research in animal models. However, currently available tasks for rodents present several limitations, mainly due to their manual-based testing procedures, which are hampering translational advances in psychiatric medicine. To overcome these limitations and to better mimic the original version in primates, we present the development of a novel operant-based two-chamber ID/ED "Operon" task for rodents. We demonstrated the effectiveness of this novel task to measure different facets of cognitive flexibility in mice including attentional set formation and shifting, and reversal learning. Moreover, we show the high flexibility of this task in which three different perceptual dimensions can be manipulated with a high number of stimuli cues for each dimension. This novel ID/ED Operon task can be an effective preclinical tool for drug testing and/or large genetic screening relevant to the study of executive dysfunction and cognitive symptoms found in psychiatric disorders.

Attentional set-shifting cognitive abnormalities are a core feature of many psychiatric diseases. Here, we present the development of a novel automatic system for the effective study of attentional set-shifting abilities, executive functions and other cognitive abilities in mice with high translational validity to human studies.

Ein Operante Intra- / Extra-dimensionalen Set-Shift-Aufgabe für Mäuse

Alterations in executive control and cognitive flexibility, such as attentional set-shifting abilities, are core features of several neuropsychiatric ...

Pavlovian Conditioned Approach Training in Rats

Cues that are contingently paired with unconditioned, rewarding stimuli can acquire rewarding properties themselves through a process known as the attribution of incentive salience, or the transformation of neutral stimuli into attractive, &#34;wanted&#39; stimuli capable of motivating behavior. Pavlovian conditioned approach (PCA) develops after the response-independent presentation of a conditioned stimulus (CS; e.g., a lever) that predicts the delivery of an unconditioned stimulus (US; e.g., a food pellet) and can be used to measure incentive salience. During training, three patterns of conditioned responses (CRs) can develop: sign-tracking behavior (CS-directed CR), goal-tracking behavior (US-directed CR), and an intermediate response (both CRs). Sign-trackers attribute incentive salience to reward-related cues and are more vulnerable to cue-induced reinstatement of drug-seeking as well as other addiction-related behaviors, making PCA a potentially valuable procedure for studying addiction vulnerability. Here, we describe materials and methods used to elicit PCA behavior from rats as well as analyze and interpret PCA behavior in individual experiments.

Here, we present a protocol to elicit Pavlovian conditioned approach behavior in rats. This procedure can be used to measure individual differences in the tendency to approach and attribute incentive salience to reward-related cues and investigate addiction vulnerability.

Pavlovian Trainings konditionierten Ansatz bei Ratten

Cues that are contingently paired with unconditioned, rewarding stimuli can acquire rewarding properties themselves through a process known as the ...

The Rodent Psychomotor Vigilance Test (rPVT): A Method for Assessing Neurobehavioral Performance in Rats and Mice

The human Psychomotor Vigilance Test (PVT) is a widely used procedure for measuring changes in fatigue and sustained attention. The present article describes a rodent version of the PVT&#8212;termed the &#34;rPVT&#34;&#8212;that measures similar aspects of attention (i.e., performance accuracy, motor speed, premature responding, and lapses in attention). Data are presented that demonstrate both the short- and long-term usefulness of the rPVT when employed with laboratory rats. Rats easily learn the rPVT, and learning to perform the basic procedure takes less than two weeks of training. Once acquired, rat performances in the rPVT show a high degree of similarity to these same performance measures in the human PVT, including similarities in, lapses in attention, reaction times, vigilance decrements across session time (i.e., the human &#34;time-on-task&#34; effects), and the response-stimulus interval (RSI) effect described for humans. Thus the rPVT can be an extremely valuable tool for assessing the effects of a wide range of variables on sustained attention quite similar to human PVT performances, and thus can be useful for developing novel treatments for neurobehavioral dysfunctions.

The Rodent Psychomotor Vigilance Test rPVT: A Method for Assessing Neurobehavioral Performance in Rats and Mice

A rat version of the human Psychomotor Vigilance Test (PVT) is described that measures aspects of attention similar to those measured with the human PVT, including aspects of human vigilance such as performance accuracy, motor speed, premature responding, and lapses in attention.

Das Nagetier Psychomotorik Vigilance Test (rPVT): Eine Methode zur Beurteilung der Neuropsychologische Leistung bei Ratten und Mäusen

The human Psychomotor Vigilance Test (PVT) is a widely used procedure for measuring changes in fatigue and sustained attention. The present article ...

New Variations for Strategy Set-shifting in the Rat

Behavioral flexibility is crucial for survival in changing environments. Broadly defined, behavioral flexibility requires a shift of behavioral strategy based on a change in governing rules. We describe a strategy set-shifting task that requires an attentional shift from one stimulus dimension to another. The paradigm is often used for testing cognitive flexibility in primates. However, the rodent version has not been as extensively developed. We have recently extended an established set-shifting task in the rat1 by requiring attention to different stimuli according to context. All the experimental conditions required animals to choose either a left or right lever. Initially, all animals had to choose on the basis of the location of the lever. Subsequently, a change in the rule occurred, which required a shift in set from location-based rule to a rule in which the correct lever was indicated by a light cue. We compared performance on three different versions of the task, in which the light stimulus was either novel, previously relevant, or previously irrelevant. We found that specific neurochemical lesions selectively impaired the ability to make particular types of set shift as measured by the performance on the different versions of the task.

Set-shifting, a form of behavioral flexibility, requires an attentional shift from one stimulus dimension to another. We extended an established rodent set-shifting task1 by requiring attention to different stimuli according to context. The task was combined with specific lesions to identify neuron subtypes underlying a successful shift.

Neue Variationen für Strategie-Verschiebung in der Ratte

Behavioral flexibility is crucial for survival in changing environments. Broadly defined, behavioral flexibility requires a shift of behavioral strategy ...

The Knob Supination Task: A Semi-automated Method for Assessing Forelimb Function in Rats

Tasks that accurately measure dexterity in animal models are critical to understand hand function. Current rat behavioral tasks that measure dexterity largely use video analysis of reaching or food manipulation. While these tasks are easy to implement and are robust across disease models, they are subjective and laborious for the experimenter. Automating traditional tasks or creating new automated tasks can make the tasks more efficient, objective, and quantitative. Since rats are less dexterous than primates, central nervous system (CNS) injury produces more subtle deficits in dexterity, however, supination is highly affected in rodents and crucial to hand function in primates. Therefore, we designed a semi-automated task that measures forelimb supination in rats. Rats are trained to reach and grasp a knob-shaped manipulandum and turn the manipulandum in supination to receive a reward. Rats can acquire the skill within 20 &plusmn; 5 days. While the early part of training is highly supervised, much of the training is done without direct supervision. The task reliably and reproducibly captures subtle deficits after injury and shows functional recovery that accurately reflects clinical recovery curves. Analysis of data is performed by specialized software through a graphical user interface that is designed to be intuitive. We also give solutions to common problems encountered during training, and show that minor corrections to behavior early in training produce reliable acquisition of supination. Thus, the knob supination task provides efficient and quantitative evaluation of a critical movement for dexterity in rats.

This manuscript describes a semi-automated task that quantifies supination in rats. Rats reach, grasp, and supinate a spherical manipulandum. The rat is rewarded with a pellet if the turn angle exceeds a criterion set by the user. This task increases throughput, sensitivity to injury, and objectivity compared to traditional tasks.

Drehknopf Supination Aufgabe: Eine halbautomatische Methode für die Beurteilung der Funktion der Vordergliedmaße bei Ratten

Tasks that accurately measure dexterity in animal models are critical to understand hand function. Current rat behavioral tasks that measure dexterity ...

Three Laboratory Procedures for Assessing Different Manifestations of Impulsivity in Rats

The present article provides a guide for the conduction and analysis of three conditioning-based protocols to evaluate impulsivity in rats. Impulsivity is a meaningful concept because it is associated with psychiatric conditions in humans and with maladaptive behavior in non-human animals. It is believed that impulsivity is composed of separate factors. There are laboratory protocols devised to assess each of these factors using standardized automated equipment. Delay discounting is associated with the incapacity to be motivated by delayed outcomes. This factor is evaluated through intertemporal choice protocols, which consist&#160;of presenting the individual with a choice situation involving an immediate reward and a larger but delayed reward. Response inhibition deficit is associated with the incapacity to withhold prepotent responses. Differential reinforcement of low rates (DLR) and feature-negative discrimination protocols assess the response inhibition deficit factor of impulsivity. The former imposes a condition to a motivated individual in which most wait a minimum period of time for a response to be rewarded. The latter evaluates the capacity of individuals to refrain from food seeking responses when a signal of the absence of food is presented. The purpose of these protocols is to construct an objective quantitative measure of impulsivity, which serves to make cross-species comparisons, allowing the possibility of translational research. The advantages of these particular protocols include their easy set-up and application, which stems from the relatively small amount of equipment needed and the automated nature of these protocols.

We present three protocols that assess different forms of impulsivity in rats and other small mammals. Intertemporal choice procedures evaluate the tendency to discount the value of delayed outcomes. Differential reinforcement of low rates and feature-negative discrimination evaluate response inhibition capacity with and without punishment for inappropriate responses, respectively.

Drei Laborverfahren für die Beurteilung der unterschiedliche Erscheinungsformen von Impulsivität bei Ratten

The present article provides a guide for the conduction and analysis of three conditioning-based protocols to evaluate impulsivity in rats. Impulsivity is ...

Assessment of Stress Effects on Cognitive Flexibility using an Operant Strategy Shifting Paradigm

Stress affects cognitive function. Whether stress enhances or impairs cognitive function depends on several factors, including the 1) type, intensity, and duration of the stressor; 2) type of cognitive function under study; and 3) timing of the stressor in relation to learning or executing the cognitive task. Furthermore, sex differences among the effects of stress on cognitive function have been widely documented. Described here is an adaptation of an automated operant strategy shifting paradigm to assess how variations in stress affect cognitive flexibility in male and female Sprague Dawley rats. Specifically, restraint stress is used before or after training in this operant-based task to examine how stress affects cognitive performance in both sexes. Particular brain areas associated with each task in this automated paradigm have been well-established (i.e., the medial prefrontal cortex and orbitofrontal cortex). This allows for targeted manipulations during the experiment or the assessment of particular genes and proteins in these regions upon completion of the paradigm. This paradigm also allows for the detection of different types of performance errors that occur after stress, each of which has defined neural substrates. Also identified are distinct sex differences in perseverative errors after a repeated restraint stress paradigm. The use of these techniques in a preclinical model may reveal how stress affects the brain and impairs cognition in psychiatric disorders, such as post-traumatic stress disorder (PTSD) and major depressive disorder (MDD), which display marked sex differences in prevalence.

Stressful life events impair cognitive function, increasing the risk of psychiatric disorders. This protocol illustrates how stress affects cognitive flexibility using an automated operant strategy shifting paradigm in male and female Sprague Dawley rats. Specific brain areas underlying particular behaviors are discussed, and translational relevance of results are explored.

Bewertung von Stresseffekten auf die kognitive Flexibilität anhand eines operanten Strategiewechsel-Paradigmas

Stress affects cognitive function. Whether stress enhances or impairs cognitive function depends on several factors, including the 1) type, intensity, and ...

Gathering Self-Initiated Rat Behavioral Data to Characterize Post-Stroke Deficits

Behavioral testing in rat models is frequently utilized for diverse purposes, including psychological, biomedical, and behavioral research. Many traditional approaches involve individual, one-on-one testing sessions between a single researcher and each animal in an experiment. This setup can be very time consuming for the researcher, and their presence may impact the behavioral data in unwanted ways. Additionally, traditional caging for rat research imposes a lack of enrichment, exercise, and socialization that would normally be typical for the species, and this context may also skew the results of behavioral data. Overcoming these limitations may be worthwhile for several research applications, including the study of acquired brain injury. Here, an example method is presented for automatically training and testing individual rat behavior in a colony cage without the presence of humans. Radio frequency identification can be utilized to tailor sessions to the individual rat. The validation of this system occurred in the example context of measuring skilled forelimb motor performance before and after stroke. Traditional characteristics of post-stroke behavioral impairments and novel measures enabled by the system are measured, including success rate, various aspects of pull force, bout analysis, initiation rate and patterns, session duration, and circadian patterns. These variables can be collected automatically with few limitations; though the apparatus removes experimental control of exposure, timing and practice, the validation produced reasonable consistency in these variables from animal to animal.

A system for acquiring data from self-initiated individual behavior sessions within a social colony cage setting is presented. The efficacy of this system is demonstrated using an automated skilled reach assessment, enabling the characterization of post-stroke motor impairments, potential behavioral alterations related to motivation, circadian variations, and other innovative dependent variables.