Este trabajo fue apoyado por NSF IOS 1146334, NSF EFRI 0937848, DARPA N66001-10-C-2010, y el NSF IOS 0.522.220 de RDB. Agradecemos a Stacie Hyatt at Plexon Inc para la asistencia en la preparación de este manuscrito.

Todos los procedimientos fueron realizados de acuerdo con las directrices del Comité de la Universidad de Brown Institucional Cuidado de Animales y el uso. 1. Sistemas de Información general Un sistema de seguimiento de vídeo interactúa con un sistema de control de la conducta para controlar el progreso de la rata en una tarea determinada, evaluar las conductas objetivo, la presentación del estímulo de control y entregar recompensas basadas en el progreso de la rata. Un sistema de registro electrofisiológico vivo recopila datos neuronales para el análisis relacionados con el evento. (Figura 1A). <ol><li> La proyección del suelo Maze <ol><li> La proyección del suelo laberinto 2 es un campo abierto sin paredes (147,3 cm x 111,8 cm) con un claro plexiglás piso incoloro (0,6 cm de espesor). La parte inferior del suelo es una ganancia de la unidad de pantalla Dual Vision tela que se estira sobre un segundo rectángulo de piezas de plexiglás (147,3 cm x 111,8 cm x 1,25 cm) para la proyección posterior utilizando un proyector de corto alcance. </li><li> Conecte el proyectorpara la tarjeta de vídeo en el sistema de PC de comportamiento. Sostenga el plexiglás, tela de la pantalla, y el proyector utilizando un marco de aluminio anodizado. </li><li> Instale un marco anodizado cabeza para montar una cámara cenital y un sistema de poleas para interconectar las ataduras del ICS y headstage a la rata. Nota: Conecte el marco que sostiene el Laberinto Proyección piso y marco de gastos generales para asegurar la continuidad eléctrica y de tierra al preamplificador. </li></ol></li><li> Seguimiento de Video <ol><li> Record, rastrear y analizar los vídeos en tiempo real con una sola cámara cenital se describe en el paso 1.2.2. </li><li> Montar una cámara cenital (estándar VGA, 80 fps) en un marco de aluminio anodizado sobrecarga para controlar la rata </li><li> Utilice ya sea los diodos emisores de luz (LEDs) conectados a headstage de la rata para controlar la posición de la rata, o el seguimiento del centroide del contorno de la rata con un sistema de seguimiento automatizado. </li><li> Utilice el módulo de Comportamiento CinePlex básico para analizar los datos de posición online y también guardar el archivo de datos para su posterior análisis fuera de línea. Nota: Usamos el Sistema de Investigación del Comportamiento CinePlex 3.4.1 para el registro, seguimiento y análisis de la posición de la rata. El módulo de seguimiento de CinePlex se utiliza para el seguimiento de la rata. Para un seguimiento eficaz de los progresos del animal, utiliza el módulo de Comportamiento CinePlex Basic para crear zonas en el espacio de dos dimensiones en las posiciones relevantes del laberinto que tiene importancia en la tarea. Las zonas se pueden combinar en secuencias y eventos lógicos Cineplex (como las entradas en zonas y cumplimiento de las secuencias) se asignan de tal manera que si la rata satisface los criterios para el evento, ese evento se convierte en realidad. Asignar eventos con salidas digitales y una interfaz a través de una tarjeta de entrada superpuerto al sistema de comportamiento. </li></ol></li><li> Un sistema de control de la conducta totalmente automatizado <ol><li> Zona de ensayo del comportamiento: Utilice un escenario de prueba en forma adecuada para la tarea de comportamiento en la proyección Floor Maze. Construir el sonna el uso de color blanco mate acrílico y colocarla directamente en la proyección del suelo Maze. Nota: Las dimensiones pueden ser personalizadas para la tarea conductual utilizado. Las paredes son típicamente 45-50 cm de altura. Aquí usamos campos de prueba de doble cara (laberinto bowtie 12) para maximizar el número de ensayos realizados en un período de sesiones (Figura 1B para las dimensiones del laberinto pajarita). La zona de ensayo tiene cuatro zonas designadas definidas en el software de seguimiento: la zona de East Imagen, West Area de imagen, un Ready Area Trial Oriente, y una zona de Ready Trial West (Figura 1C). </li><li> Sistema de comportamiento: Un sistema de interfaz de comportamiento controlado por software MED-PC IV ejecuta programas escritos en el local en MEDstate Notación (véase el apéndice). Utilice los eventos de sistema de comportamiento CinePlex para seguir el progreso de una rata durante la tarea, controlar la presentación de imágenes, entregar señales de audio y entregar recompensa. <ol><li> Interfaz de la tarjeta de salida superpuerto a la entrada digital Omniplex adquirir ª vezocurrencias de eventos conductuales Amped en el entorno de software PlexControl para análisis fuera de línea. Emitir señales auditivas utilizando un generador de audio programable. Nota: Los eventos del comportamiento de los aparatos presentados aquí pueden operar equipos de terceros (por ejemplo, láser para la estimulación optogenética) a través de una tabla de transferencia de datos si es necesario. </li><li> Casa de la tarjeta de salida superpuerto, tarjeta de entrada superpuerto y generador de audio programable en un gabinete de la interfaz de sobremesa. Interfaz las tarjetas con una tarjeta PCI DIG-704PCI-2 instalado en un ordenador personal (PC) utilizando una tarjeta decodificadora DIG-700F instalado en el gabinete de mesa. </li><li> Entregar bipolares de onda cuadrada ICS a la rata utilizando un programable auto estimulación intracraneal estimulador. Conecte la unidad estimulador a la PC a través de una tarjeta de PHM152 COM. Parámetros recomendados ICS: Pulse 1 y 2 Duración: 500 microsegundos; Retardo entre pulsos 1 y 2: 500 microsegundos; frecuencia: 100 Hz. Nota: Entrega ICSestá automatizado durante la tarea, pero puede ser entregado de forma manual utilizando una caja de botones programables en interfase con un módulo SmartCtrl. </li></ol></li></ol></li><li> Sistema de adquisición de datos Neural <ol><li> Asegúrese de que el sistema de marco Maze Proyección Suelo e ICS está conectada al preamplificador del Sistema de Adquisición de Datos Neural Omniplex para minimizar el ruido eléctrico en las grabaciones de los nervios. </li><li> Simultáneamente recopilar datos neuronales, las coordenadas de posición de CinePlex y banderas de eventos conductuales del sistema de comportamiento en el archivo de datos para análisis fuera de línea. </li></ol></li></ol> 2. Preparación de los animales <ol><li> Animales <ol><li> Obtener ingenuas 22 días de edad ratas macho Long-Evans. </li><li> Par albergar las ratas y les permite aclimatarse al vivero durante una semana. </li><li> Maneje ratas diariamente durante ~ 5 min. </li><li> Una vez que las ratas llegan a 250-275 g, comience horarios alimenticios mantener su peso corporal en un 85-90% de su peso de alimentación libre. Nos Targetights se incrementan en 10 g / mes hasta ratas alcancen 350 g. </li><li> Casa sola las ratas y continuar con el programa de alimentos por lo menos una semana antes de comenzar la cirugía para implantar electrodos de estimulación y registro. </li></ol></li><li> La implantación quirúrgica Llevar a cabo los procedimientos quirúrgicos en condiciones asépticas estándar y de acuerdo con las directrices institucionales y normativos. <ol><li> Anestesie ratas con isoflurano. </li><li> Hacer una incisión en el cuero cabelludo para revelar el cráneo para la limpieza y la identificación de bregma y lambda. </li><li> Hacer craneotomías en las coordenadas correspondientes. </li><li> Coloque los tornillos de anclaje del cráneo. </li><li> Baje la punta de un electrodo de ICS en el MFB con las siguientes coordenadas: antero-posterior, -2,7 mm de bregma, lateral, ± 1,8 mm; dorsoventral, -8,5 mm de la superficie del cráneo. Un segundo electrodo ICS se puede implantar en el hemisferio opuesto como respaldo en caso de mal funcionamiento del electrodo. </li><li> Fije los electrodos ICS en tle penetra el cráneo y anclaje con cemento óseo. No cementar el pedestal (carcasa de plástico en el electrodo de estimulación) de los electrodos. </li><li> Baje los electrodos de registro en el sitio de interés y asegurar el dispositivo con cemento óseo. </li><li> Coloque el pedestal ICS lejos del dispositivo de grabación y fijar los electrodos de partida de la ICS y dispositivos de grabación de los tornillos de anclaje con cemento óseo. </li><li> Deje por lo menos siete días de recuperación antes de comenzar la habituación al protocolo de conformación. </li></ol></li></ol> 3. Conformación del Comportamiento general Shaping consta de tres etapas: temprana, intermedia y tardía de conformación (Figura 2). Nota: El objetivo de la conformación temprana e intermedia es la formación de la rata de mantener una &quot;posición de espera&quot; estacionaria en el Área Listo para cada ensayo, y realizar numerosas pruebas en una sesión. Semi-automatizar conformación de comportamiento lo que la formación se puede adaptar a las tasas individuales de aprendizaje de una rata. Oncea rata es el mantenimiento de una &quot;posición de espera&quot; con éxito, proceder a la tarea de conformación específica (finales de conformación) con el objetivo de transferir la rata sobre un protocolo totalmente automatizado para el control del comportamiento precisa e imparcial (Figura 2). <ol><li> Conformación temprana (Figura 2A) <ol><li> Día 1: habituar a la rata a la sala de comportamiento durante 10 minutos con el equipo encendido y luego regresar a la colonia. </li><li> Día 2: Repita el paso 1, a continuación, habituar al animal al campo de prueba durante 10 minutos. </li><li> Día 3: Conecte el ICS y correas de sujeción headstage a la rata, y habituarse a la rata a la arena de la prueba durante 10 minutos. </li><li> Día 4: Determine la amplitud ICS más bajo para establecer un lugar de preferencia utilizando un protocolo de preferencia acondicionado lugar informal. Valorar pulso 1 y 2 amplitudes. Valores de amplitud típicos son 20-80 μA. </li><li> A partir del día 5: Entregar recompensa ICS para entrenar a las ratas a asociar el Área Listo y al este y al oeste de imagen presentaciones con IRecompensa CS. Continúe hasta que la rata está alternando entre Áreas de Imagen Este y Oeste. </li></ol></li><li> De moldeo intermedio (Figura 2B). <ol><li> Introducir el ruido blanco (50 dB) para señalar el comienzo de un juicio. Apague el ruido blanco cuando la rata entra en la zona Ready. </li><li> Automatizar la entrega de ICS para el ingreso a la Zona Ready, y para completar las &#39;posiciones&#39; listas de éxito. Ajuste la probabilidad de la entrega del ICS en la entrada y la exitosa &#39;posición de espera &quot;para reforzar el comportamiento. Nota: Ajuste las probabilidades de recompensa manualmente para adaptarlo a la actuación de la rata individual durante la conformación. Disminuir las probabilidades de recompensa para entrar en la zona Ready y el mantenimiento de puestos de listas de éxito. Probabilidad final recomendado de recompensa por el cumplimiento de &quot;posiciones listas de éxito es del 5-10%. Las ratas son recompensados ​​por todas las opciones correctas. </li><li> Comience con duraciones cortas &quot;de posición listos&quot; (por ejemplo 200 ms). Poco a poco aumentar la dura posición de listo &quot;nes en 100 mseg. </li><li> Encienda el ruido blanco si la rata se rompe antes de tiempo la &quot;posición de espera&quot; por lo que la rata tiene que reiniciar el juicio. </li><li> Mover a última hora de conformación cuando rata está celebrando en la &quot;posición de espera&quot; para un máximo de 1200 ms. </li></ol></li><li> Conformación Tardío (Figura 2 C). Nota: El entrenamiento en Late formación es específica para la tarea en la que la rata va a realizar. Automatizar la formación en esta etapa de conformación para un control preciso e imparcial de todos los parámetros de la tarea, pero mantener la flexibilidad para entregar manualmente recompensas ICS. Se describen los protocolos de entrenamiento para dos tareas. <ol><li> Discriminación bicondicional Visual (vBCD) Tarea: Use estímulos visuales diferentes para entrenar a las ratas en una forma simple y discriminence luminancia. <ol><li> Comienza el juicio por encender el ruido blanco. </li><li> Aleatoriamente imponer latencias &#39;listos&#39; de posición de 700 - 1200 ms. </li><li> Entregar ICS manualmente si es necesario para reforzar la exitosa &#39;po listosiciones &#39;. </li><li> Presentar un par de imágenes en el área de presentación de imágenes. Presentar seudo la imagen correcta en el lado izquierdo o derecho del área de imagen. </li><li> Entregar ICS para una respuesta correcta y borrar la palabra. Una respuesta correcta se registra cuando la rata entra en la zona en la que se encuentra la imagen correcta. En el primer día de entrenamiento solamente, emitir una ráfaga de 75 dB de ruido blanco como elemento de disuasión para una respuesta incorrecta. </li><li> Emitir un juicio de corrección después de un juicio erróneo. Ensayos de corrección tienen parámetros idénticos (lado izquierdo o derecho y latencia &quot;posición de espera&quot;) como el juicio correctos anterior. </li><li> Una vez que las ratas son capaces de realizar con éxito la discriminación sencilla, introducir los diferentes patrones de suelo para formar a la regla de la discriminación bicondicional. </li><li> Presentar un nuevo par de imágenes y dos patrones distintos de suelo que sirva de contexto. La imagen correcta está condicionada a la patrón de suelo, por ejemplo la estación negror es correcto cuando el suelo es de color gris y el círculo blanco es correcto cuando el piso es de rayas (Figura 3C). </li><li> Seudo asignar el patrón de suelo y la posición (izquierda o derecha) de la imagen correcta para cada ensayo garantizar que se compensan los ensayos. </li><li> Implementar pruebas de corrección después de un juicio incorrecto en el que los parámetros de prueba son idénticos a los del ensayo anterior. </li></ol></li><li> Atención visual espacial (VSA) Tarea: Presentar círculos blancos iluminados en lugares espaciales definidas en la arena para entrenar a las ratas a acercarse a la localización espacial del círculo de destino. Nota: Para esta tarea, el campo tiene círculos grises en diferentes localizaciones espaciales en las Áreas de Imagen Este y Oeste. Después de una &quot;posición de espera&quot; con éxito, el círculo blanco se iluminará (se vuelve blanca), y la rata debe acercarse a ese lugar de destino (Figura 3B). <ol><li> Aleatoriamente imponer latencias &#39;posición de listo &quot;de 1,000-1,600 mseg en un juicio con carácter de prueba. </li><li> Entregar ICS manualmente si es necesario reforzar las posiciones &#39;listos&#39; exitosos. </li><li> Después de la finalización de la &quot;posición de espera&quot;, iluminar al azar uno de los círculos de color gris. </li><li> Entregar ICS cuando la rata entra en la zona del círculo iluminado. </li><li> Apague la iluminación y comenzar la próxima prueba en el lado opuesto (Este u Oeste). </li><li> Al comienzo tardío de conformación, iluminar el círculo hasta que la rata se acerca o hasta que el ensayo termina (5 seg después de la iluminación de la círculo). Puntuación de cada ensayo, ya sea correcta o un juicio por omisión. Para los ensayos de omisión, ilumine todo el suelo (suelo blanco se presenta) y la recompensa estará disponible hasta el próximo juicio. </li><li> Cuando el rendimiento de la rata alcanza 80% correcta, disminuir la cantidad de tiempo que el círculo permanece iluminada a 1 seg. La rata tiene 5 segundos para tomar una decisión. </li><li> No recompense para ensayos incorrectos. Inicie el próximo juicio. </li><li> Si un tri omisiónal, iluminar el suelo y comenzar un nuevo juicio. </li><li> Al 80% de aciertos disminuir aún más el tiempo del círculo blanco está iluminado a 500 ms. </li><li> Elija el lugar de destino al azar antes de cada ensayo. La rata seguirá teniendo 5 segundos para tomar una decisión antes de que todo el piso se ilumina para indicar el final de ese juicio. </li><li> No recompense para ensayos erróneos u omisión. La rata debe iniciar un nuevo juicio en el lado opuesto de la arena. </li><li> Nota: Los círculos adicionales pueden ser agregados en cada área de imagen para aumentar aún más dificultad de la tarea. </li></ol></li></ol></li></ol>

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Cuota de presentación para este video-artículo es patrocinado por Plexon Inc.

Se describe formalmente los protocolos para entrenar ratas en las tareas cognitivas totalmente automatizados complejos visuales en la proyección del suelo Maze. La proyección del suelo Maze ha sido utilizado con éxito para establecer correlatos neurales de conjunciones objeto de localización y señales de error en la corteza postrhinal durante la ejecución de una tarea de discriminación visual 2-opción 1. El protocolo de configuración de comportamiento está diseñado para ser flexible de modo que puede ser adaptado para adaptarse a la tasa de aprendizaje de una rata individual. El código personalizado escrito para el sistema de comportamiento permite al experimentador para controlar la probabilidad de la entrega ICS automatizado en las etapas decisivas durante el entrenamiento, por ejemplo la formación de la &quot;posición de espera&quot;. El código también debe permitir la entrega manual de los ICS utilizando una caja de botones programables durante. El objetivo de la formación temprana es establecer la estimulación ICS eficaz para la administración de recompensas para reforzar el comportamiento. Cuando sea posible se recomienda la implantación de las ITSmulación electrodos bilateralmente en MFB en caso de estimulación ineficaz en un hemisferio. Nuestra experiencia, sin embargo, ha sido que casi todos los electrodos implantados partida de la ICS han sido funcional para entregar un estímulo gratificante. La etapa de conformación intermedia es fundamental para la formación de la rata de mantener una &quot;posición de espera&quot; en el Área de Ready. En la &quot;posición de espera&quot;, la rata debe estar parado con la nariz apuntando hacia las áreas de imagen en la que se presentan las imágenes escogidas. La &quot;posición de espera&quot; controla cuando aparecen las imágenes, la dirección de la que la rata se acerca a las imágenes y la distancia desde la cual la rata ve las imágenes. Recomendamos LEDs de seguimiento montados en headstage de la rata para controlar la dirección en la que la cabeza de la rata está apuntando para un mejor control de la conducta y un control más preciso de la presentación de la imagen de destino. Entrega Manual de ICS puede ser emitida a entrenar ratas para mantener la posición de listo y # apropiada8217;. Cuando la rata es mantener &quot;posiciones listos &#39;satisfactorios en cada ensayo, la formación en Late formación es tarea específica. En Late conformación ratas se entrenan para aprender las reglas específicas para realizar una tarea determinada. Utilizamos ICS como nuestro método de entrega recompensa ya que este método proporciona una respuesta instantánea a la rata que resulta en un aprendizaje más rápido durante la conformación del comportamiento, y más completado ensayos en una sesión en la recogida de datos de los nervios en la tarea automatizada. La entrega del ICS, sin embargo, resulta en artefactos eléctricos en las grabaciones neuronales, y puede ser problemático para el análisis de LFP continua o de múltiples unidades de datos. El intervalo de alrededor del artefacto eléctrico se puede retirar fuera de línea del archivo de datos de grabación de los nervios antes del análisis de datos continua. Artefactos estereotipadas de ICS en los datos pico filtrada paso alto se puede quitar fácilmente en línea sin afectar solo punto los análisis. Futura optimización de protocolos para la proyección del suelo Maze incluye el uso de optogenherramientas etic para entregar recompensas internas para minimizar y eliminar los artefactos asociados con la estimulación eléctrica. La proyección del suelo Maze está optimizado para las capacidades visuales de las ratas y es por tanto más adecuado para tareas conductuales guiadas visualmente. Cabe señalar que las comparaciones directas no se pueden hacer entre los paradigmas experimentales en el laberinto proyección del suelo y cámaras operantes debido a los diferentes protocolos experimentales empleadas y diferentes definiciones de criterio para la adquisición con éxito de una tarea dada. Hemos demostrado anteriormente, sin embargo, que las ratas adquirieron una tarea de discriminación visual 2-simple elección en ~ 50 ensayos en la proyección del suelo Maze 2 en comparación con&gt; 300 juicios en otros estudios en los que se presentaron verticalmente las imágenes en cámaras operantes 3,10. La tarea VSA fue modelado después de la tarea de reacción en serie 5-elección clásica 13 (5-CSRT) diseñado para evaluar atencional visualprocesos. Normalmente, el 5-CSRT se lleva a cabo en una cámara operante y requiere el animal para hacer un codazo nariz en el agujero de la nariz-poke adecuado indicado por un destello de luz, aquí la tarea VSA se lleva a cabo en un espacio abierto donde los animales tienen que permanecer estacionaria en un lugar específico en el escenario, dirigir su atención a los lugares de destino y esperar a que aparezca el estímulo luminoso. En nuestra experiencia, las ratas necesitan ~ 3.200 ensayos para alcanzar el criterio (75% en dos días consecutivos) en el 5-CSRT 14 en comparación con ~ 800 ensayos en la tarea VSA en la proyección del suelo Maze. Otro de los beneficios de comportamiento de tareas realizadas en la proyección del suelo Maze es que las tareas se llevan a cabo en un gran espacio abierto, que aprovecha la tendencia natural de la rata para explorar su entorno, a diferencia de las tareas que requieren el animal para fijar su mirada a un blanco estacionario. Una gran ventaja de la utilización de ratas con libertad de movimientos en un espacio abierto y# 160, en el aparato de Maze Proyección Floor es que la información espacial tanto alocéntrica y egocéntrico puede ser recogida con la información visual. Otra de las ventajas de nuestro paradigma es que las tareas no tienen por qué limitarse a la presentación de imágenes estáticas. Posición y características de los estímulos visuales que son dinámicos pueden ser utilizados en las tareas futuras. Utilizando las capacidades de seguimiento del Sistema de Investigación del Comportamiento CinePlex, las tareas pueden ser desarrolladas para una comprensión funcional más detallado de una estructura cerebral determinada. Combinando registros electrofisiológicos simultáneas con tareas cognitivas guiadas visualmente, las preguntas fundamentales de cómo la actividad del cerebro se relaciona con los procesos cognitivos como la toma de decisiones y la discriminación visual se pueden explorar. Utilización de tareas guiadas visualmente, los hallazgos de los estudios en ratas pueden ser mejor traducidos a los seres humanos con el objetivo último de proporcionar terapias para enfermedades cognitivas humanas.

Tareas visuales se utilizan comúnmente en los estudios en humanos y monos para examinar los mecanismos de aprendizaje y memoria subyacente. Modelos de roedores, sin embargo, son más fácilmente accesibles a los investigadores de mayor escala, los estudios mejor controlados, y tienen la ventaja añadida de permitir técnicas electrofisiológicas más invasivos. En combinación con otros enfoques, tales como la manipulación genética, los registros electrofisiológicos en que se mueve libremente ratas proporcionan un modelo útil para orientar con precisión los mecanismos y circuitos de los procesos cognitivos subyacentes. Tareas visuales primates requieren los asuntos a dirigir la mirada a los estímulos visuales en un monitor, mientras que las tareas de ratas requieren los sujetos para interactuar con un entorno. La proyección del suelo Maze utiliza la tendencia natural de las ratas para explorar activamente el medio ambiente y al mismo tiempo atender a los estímulos visuales. Tareas cognitivas que utilizan aparatos con pantalla táctil diseñado específicamente para los roedores han permitidomejor traducción de los resultados de modelos de roedores a los humanos 3. Tareas de pantalla táctil se llevan a cabo típicamente en una cámara con dos estímulos visuales tridimensionales presentados verticalmente en las paredes 3-7. Estas tareas requieren de la pantalla táctil sujeta a la parte posterior hacia el estímulo visual objetivo y rompen una Photobeam infrarrojos o pulse sobre una almohadilla de presión para registrar su respuesta. Pruebas anatómicas y de comportamiento, sin embargo, sugieren que las ratas de procesar la información visual en el hemicampo visual inferior con mayor eficacia para guiar el comportamiento de 8-10. Nuestro laboratorio ha desarrollado tareas cognitivas que utilizan la proyección del suelo Maze 2 en la que los estímulos visuales bidimensionales están de vuelta proyectan en el suelo de la zona de ensayo. En la proyección del suelo ratas Maze se pueden rastrear al realizar tareas en un gran espacio abierto en comparación con los aparatos de pantalla táctil. Por lo tanto, la información espacial en la actividad neuronal registrada se puede conseguir además de correlatos neurales de la visual de una informaciónd toma de decisiones. Entregamos estimulación intracraneal (ICS) para el haz medial del cerebro anterior (MFB) como recompensa 11. Este método de entrega recompensa tiene ventajas sobre las recompensas de comida y bebida. Comida y bebida recompensas pueden conducir a la saciedad, incluso en ratas privadas de alimento, lo que limita el número de ensayos a un animal realizará y potencialmente ralentizar el proceso de formación. ICS ofrece recompensa instantánea que proporciona información inmediata sobre el desempeño de tareas. Los resultados de recompensas inmediatas en la conformación más rápido y la adquisición y reduce sustancialmente la duración de los protocolos de entrenamiento. Por otra parte, un mayor número de ensayos se puede completar en una sesión, el aumento de la cantidad de datos recogidos y lo que resulta en una muestra más fiable del comportamiento relacionado con la tarea. Uso del Laberinto proyección del suelo, vamos a describir un protocolo general para dar forma al comportamiento de las ratas para realizar tareas cognitivas complejas. This protocolo general proporciona un marco para la formación de las ratas a través de una variedad de tareas que trabajan actualmente para el registro de los correlatos neurales de la atención y la discriminación visual 1. Así, la proyección del suelo Maze está optimizado para las capacidades visuales de ratas y permite comparaciones más fuertes con tareas visuales en los seres humanos y los primates no humanos.

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		<col />
		<col />
		<col />
		<col />
	</colgroup>
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:391px;">OmniPlex D Neural Data Acquisition System</td>
			<td style="width:127px;">Plexon Inc</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:391px;">DigiAmp Digitizing Amplifier</td>
			<td style="width:127px;">Plexon Inc</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:391px;">Frame for Floor Projection Maze</td>
			<td style="width:127px;">80/20 Inc</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>15 Series T-slot framing</td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;width:391px;">Short throw projector</td>
			<td style="width:127px;">NEC Display Solutions</td>
			<td style="width:119px;">WT610E</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;width:391px;">Da-Lite lace and grommet screen</td>
			<td style="width:127px;">Da-Lite Screen Company</td>
			<td style="width:119px;">81326C</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:391px;">PlexiGlass</td>
			<td style="width:127px;">Modern Plastics</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;width:391px;">SuperPort Input card</td>
			<td style="width:127px;">Med Associates Inc</td>
			<td style="width:119px;">DIG-713A</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;width:391px;">SuperPort Output card</td>
			<td style="width:127px;">Med Associates Inc</td>
			<td style="width:119px;">DIG-726</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;width:391px;">SmartCtrl Interface module</td>
			<td style="width:127px;">Med Associates Inc</td>
			<td style="width:119px;">DIG-716B</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;width:391px;">Decoder card</td>
			<td style="width:127px;">Med Associates Inc</td>
			<td style="width:119px;">DIG-700F</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;width:391px;">PCI card</td>
			<td style="width:127px;">Med Associates Inc</td>
			<td style="width:119px;">DIG-704PCI-2</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:391px;"></td>
			<td style="width:127px;"></td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;width:391px;">Programmable audio generator</td>
			<td style="width:127px;">Med Associates Inc</td>
			<td style="width:119px;">ANL-926</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;width:391px;">Programmable Intracranial Self Stimulation Stimulator</td>
			<td style="width:127px;">Med Associates Inc</td>
			<td style="width:119px;">PHM-150B</td>
			<td style="width:167px;">Operated by a PHM-152COM card</td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;width:391px;">2 Channel electrode</td>
			<td style="width:127px;">Plastics1</td>
			<td style="width:119px;">MS303/13/SP</td>
			<td style="width:167px;">Cut 15 &#8211; 20 mm below the pedestal</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td colspan="4" height="20" style="height:20px;width:803px;">Software</td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;width:391px;">MED-PC IV Software</td>
			<td style="width:127px;">Med Associates Inc</td>
			<td style="width:119px;">SOF-735</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:391px;">OmniPlex Software</td>
			<td style="width:127px;">Plexon Inc</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">CinePlex Software: Tracking and Basic Behavior Modules</td>
			<td style="width:127px;">Plexon Inc</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

automated visual cognitive tasks for recording neural activity using a floor projection maze

Tareas neuropsicológicas utilizadas en primates para investigar los mecanismos de aprendizaje y la memoria son típicamente guiados visualmente tareas cognitivas. Hemos desarrollado tareas cognitivas visuales para ratas utilizando la proyección del suelo Maze 1,2 que se ha optimizado para la capacidad visual de ratas que permiten comparaciones más fuertes de los resultados experimentales con otras especies. Con el fin de investigar los correlatos neurales de aprendizaje y memoria, hemos integrado los registros electrofisiológicos en tareas cognitivas totalmente automatizados en la proyección del suelo Maze 1,2. Software del Comportamiento en interfase con un sistema de seguimiento de los animales permite el monitoreo del comportamiento del animal con un control preciso de la presentación de la imagen y la recompensa contingencias para los animales mejor entrenados. La integración con un sistema de registro electrofisiológico in vivo permite el examen de correlatos conductuales de la actividad neuronal en épocas seleccionadas de una tarea cognitiva determinada. &lt;/ P&gt; Se describen los protocolos para un sistema modelo que combina la presentación visual automatizada de información a los roedores y recompensa intracraneal con enfoques electrofisiológicos. Nuestro sistema modelo ofrece un sofisticado conjunto de herramientas como marco para otras tareas cognitivas para aislar e identificar los mecanismos específicos que contribuyen a determinados procesos cognitivos mejor.

El objetivo de los pasos para la conformación generales es para aclimatarse a la rata a la arena de la prueba, formar a la rata para permanecer en una &quot;posición de espera&quot; estacionaria para la presentación de los estímulos visuales de destino, y acercarse a la posición del estímulo visual correcta. Después de la habituación a la sala de pruebas, arena, y los amarres, conformación temprana requiere típicamente 100-150 ensayos hasta que las ratas se alternan entre los lados este y oeste de la arena. Durante Early dar forma a las ratas suelen correr a través del Área Ready en el centro de la arena y pasan la mayor parte del tiempo a recorrer el perímetro de la arena (Figura 4). Las ratas en la etapa de conformación intermedia aprenden gradualmente a mantener una &quot;posición de espera&quot; estacionaria en el Área Ready requerir 600-700 ensayos. En este punto, las trayectorias de los animales son estereotipados bucles del Área Listo para el área de imagen con menos tiempo dedicado a explorar el perímetro del laberinto. Sin embargo, las ratas no son el mantenimiento de un &#39;PO listo estacionariasición &#39;, indicada por la velocidad a la que las ratas atraviesan el centro Listo Área (Figura 4B). A finales de conformación intermedia, las ratas mantienen una &#39;posición lista&#39; estacionaria en el Área de Ready antes de acercarse al estímulo visual de destino. La rata inicia entonces el siguiente ensayo en el lado opuesto de la arena (Figura 4C). La integración del software de seguimiento y el Sistema de Adquisición de Datos Neural con un sistema de control de la conducta permite análisis de datos relacionados con eventos neuronales. Matrices de electrodos Disfruta de la conducción pueden ser colocados estratégicamente para grabar una sola unidad y el campo local de actividad potencial. Los registros se llevaron a cabo en la corteza postrhinal cuando las ratas realizaron la tarea vBCD. Histogramas Perievent y parcelas de trama muestran que las células en la corteza postrhinal responden a la aparición del estímulo visual de destino y para el inicio de la patrón de suelo (Figura 5A). En la corteza parietal posterior de rats realizar las células de tareas VSA responden a la presentación de la imagen, y cuando la elección se hizo mediante la introducción de la zona que define la imagen de destino (Figura 5B). Campo de actividad potencial local en la corteza parietal posterior durante la ejecución de la tarea VSA muestra una gran potencia en el rango de theta (~ 8 Hz) cuando las ratas se encuentran en la posición de listo &quot;antes de la presentación de la imagen (Figura 5C). <img alt="Figura 1" fo:content-width="5in" fo:src="/files/ftp_upload/51316/51316fig1highres.jpg" src="/files/ftp_upload/51316/51316fig1.jpg" width="400" /> Figura 1. Arreglo experimental. A. Esquema de las habitaciones del comportamiento y control. La proyección del suelo Laberinto se encuentra en la sala de comportamiento. Las ratas se controlan a través de una cámara encima de la cabeza. La sala de control aloja el equipo para el control de la tarea y para recoger datos de los nervios. B. Dimensiones deel laberinto pajarita. C. Captura de pantalla de CinePlex Studio. Las zonas son definidas por el usuario. Eventos lógicos se envían como salidas digitales Cineplex al sistema de control del comportamiento (Med Associates) para supervisar el progreso de la rata. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/51316/51316fig1highres.jpg" target="_blank">Haga clic aquí para ver la imagen más grande.</a> <img alt="Figura 2" fo:content-width="5in" fo:src="/files/ftp_upload/51316/51316fig2highres.jpg" src="/files/ftp_upload/51316/51316fig2.jpg" /> Figura 2. Esquema de los pasos para la conformación. A. A principios conforman la rata recibe ICS para ingresar en la zona Ready, y entrar en las zonas de la imagen de Oriente y Occidente. El objetivo es capacitar a la rata para asociar estas áreas con ICS recompensa. B. Intermedio formación se centra en la formación de las ratas para mantener una &quot;posición de espera&quot; estacionaria en el Área Ready. Las imágenes se presentan only después de mantener una &quot;posición de espera&quot; exitoso. Las ratas siguen recibiendo ICS para acercarse a la imagen en el área de imagen. C. A Late conformación, la rata es mantener con éxito una &quot;posición de espera&quot; estacionaria. La formación es tarea específica, y la rata está capacitado para aprender las reglas específicas para realizar una tarea determinada. Rayo indica entrega ICS. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/51316/51316fig2highres.jpg" target="_blank">Haga clic aquí para ver la imagen más grande.</a> <img alt="Figura 3" fo:content-width="5in" fo:src="/files/ftp_upload/51316/51316fig3highres.jpg" src="/files/ftp_upload/51316/51316fig3.jpg" /> Figura 3. A. Esquema de la tarea vBCD Cuando el suelo es de color gris, el negro de la estrella es recompensado;.. Cuando se seccionan el suelo, el círculo blanco se ve recompensado B. Esquema de la tarea VSA. Círculos grises indican los lugares de destino en las áreas de la imagen.El estímulo objetivo es una breve (500 ms) iluminación (blanco) de uno de los círculos. Las ratas son recompensados ​​por acercarse a la ubicación de destino correcto. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/51316/51316fig3highres.jpg" target="_blank">Haz clic aquí para ver la imagen más grande.</a> <img alt="Figura 4" fo:content-width="5in" fo:src="/files/ftp_upload/51316/51316fig4highres.jpg" src="/files/ftp_upload/51316/51316fig4.jpg" /> Figura 4. Ejemplos de rutas durante la configuración de datos. Posición de dos segmentos de un minuto de una rata que se realiza en diferentes etapas de conformación. Velocidad del animal está representado por el mapa de calor. Los colores fríos representan las velocidades más lentas y colores cálidos representan velocidades más rápidas. A. Durante la conformación temprana ratas exploran y trasero en las paredes exteriores de las áreas de la imagen de Oriente y Occidente, y no se detienen en el Ready Area. B. Un camino estereotipado comienza a surgir en sh Intermedioimitación. Caminos forman un bucle hacia las áreas de la imagen de nuevo al Área Ready. Las ratas comienzan a mantener con éxito una &quot;posición de espera&quot; en la página Listo Area. C. Cuando las ratas progresan en Late conformación, ratas mantener &quot;posiciones listos &#39;estacionarias y las trayectorias de las ratas son más estereotipada. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/51316/51316fig4highres.jpg" target="_blank">Haz clic aquí para ver la imagen más grande.</a> <img alt="La figura 5" fo:content-width="5in" fo:src="/files/ftp_upload/51316/51316fig5highres.jpg" src="/files/ftp_upload/51316/51316fig5.jpg" /> Figura 5. Ejemplos de análisis perievent relacionadas a.. Las células grabadas de la corteza postrhinal durante la tarea vBCD con diferentes respuestas a la presentación de la imagen de destino (izquierda), y la presentación de la planta (derecha). B. Las células grabadas de la corteza parietal posterior durantela tarea VSA con diferentes respuestas a la iluminación del círculo (izquierda). Aumento de fusilamiento después de la elección de la ubicación espacial en la que el círculo blanco iluminado (a la derecha). C. Espectrograma muestra un fuerte poder theta en el córtex parietal posterior durante la &quot;posición de espera&quot;. La línea roja vertical indica el final de la exitosa &quot;posición de espera&quot; y la presentación de las imágenes. La línea azul vertical indica la presentación del Piso 1 en el juicio comience en la tarea vBCD. La línea vertical verde indica que la opción fue registrada en la tarea VSA. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/51316/51316fig5highres.jpg" target="_blank">Haga clic aquí para ver la imagen más grande.</a>

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Automated Visual Cognitive Tasks for Recording Neural Activity Using a Floor Projection Maze

Se describen los protocolos para la formación de las ratas para registros electrofisiológicos crónicas en tareas cognitivas totalmente automatizados en una proyección del suelo Maze.

Tareas Cognitivas Visuales automatizadas para grabación Neural actividad utilizando una proyección del suelo Maze

Neuropsychological tasks used in primates to investigate mechanisms of learning and memory are typically visually guided cognitive tasks. We have ...

automated-visual-cognitive-tasks-for-recording-neural-activity-using

Research

JoVE Journal

Behavior

13.0K vistas.  Brown University.  Se describen los protocolos para la formación de las ratas para registros electrofisiológicos crónicas en tareas cognitivas totalmente automatizados en una proyección del suelo Maze. 

Video: Automated Visual Cognitive Tasks for Recording Neural Activity Using a Floor Projection Maze

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

We describe a high-throughput, high-volume, fully automated, live-in 24/7 behavioral testing system for assessing the effects of genetic and pharmacological manipulations on basic mechanisms of cognition and learning in mice. A standard polypropylene mouse housing tub is connected through an acrylic tube to a standard commercial mouse test box. The test box has 3 hoppers, 2 of which are connected to pellet feeders. All are internally illuminable with an LED and monitored for head entries by infrared (IR) beams. Mice live in the environment, which eliminates handling during screening. They obtain their food during two or more daily feeding periods by performing in operant (instrumental) and Pavlovian (classical) protocols, for which we have written protocol-control software and quasi-real-time data analysis and graphing software. The data analysis and graphing routines are written in a MATLAB-based language created to simplify greatly the analysis of large time-stamped behavioral and physiological event records and to preserve a full data trail from raw data through all intermediate analyses to the published graphs and statistics within a single data structure. The data-analysis code harvests the data several times a day and subjects it to statistical and graphical analyses, which are automatically stored in the &#34;cloud&#34; and on in-lab computers. Thus, the progress of individual mice is visualized and quantified daily. The data-analysis code talks to the protocol-control code, permitting the automated advance from protocol to protocol of individual subjects. The behavioral protocols implemented are matching, autoshaping, timed hopper-switching, risk assessment in timed hopper-switching, impulsivity measurement, and the circadian anticipation of food availability. Open-source protocol-control and data-analysis code makes the addition of new protocols simple. Eight test environments fit in a 48 in x 24 in x 78 in&#160;cabinet; two such cabinets (16 environments) may be controlled by one computer.

Fully automated system for measuring physiologically meaningful properties of the mechanisms mediating spatial localization, temporal localization, duration, rate&#160;and probability estimation, risk assessment, impulsivity, and the accuracy and precision of memory, in order to assess the effects of genetic and pharmacological manipulations on foundational mechanisms of cognition in mice.

Automatizado, cuantitativa Cognitiva / Screening de comportamiento de los ratones: Para Genética, Farmacología, Animal Cognition and Instruction Pregrado

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

Investigación

Comportamiento

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.

Un sistema totalmente automatizado Protocolo acondicionado Roedor de Sensorimotor Integración y control de los experimentos cognitivos

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

Uncovering Beat Deafness: Detecting Rhythm Disorders with Synchronized Finger Tapping and Perceptual Timing Tasks

A set of behavioral tasks for assessing perceptual and sensorimotor timing abilities in the general population (i.e., non-musicians) is presented here with the goal of uncovering rhythm disorders, such as beat deafness. Beat deafness is characterized by poor performance in perceiving durations in auditory rhythmic patterns or poor synchronization of movement with auditory rhythms (e.g., with musical beats). These tasks include the synchronization of finger tapping to the beat of simple and complex auditory stimuli and the detection of rhythmic irregularities (anisochrony detection task) embedded in the same stimuli. These tests, which are easy to administer, include an assessment of both perceptual and sensorimotor timing abilities under different conditions (e.g., beat rates and types of auditory material) and are based on the same auditory stimuli, ranging from a simple metronome to a complex musical excerpt. The analysis of synchronized tapping data is performed with circular statistics, which provide reliable measures of synchronization accuracy (e.g., the difference between the timing of the taps and the timing of the pacing stimuli) and consistency. Circular statistics on tapping data are particularly well-suited for detecting individual differences in the general population. Synchronized tapping and anisochrony detection are sensitive measures for identifying profiles of rhythm disorders and have been used with success to uncover cases of poor synchronization with spared perceptual timing. This systematic assessment of perceptual and sensorimotor timing can be extended to populations of patients with brain damage, neurodegenerative diseases (e.g., Parkinson&#8217;s disease), and developmental disorders (e.g., Attention Deficit Hyperactivity Disorder).

Behavioral tasks that allow for the assessment of perceptual and sensorimotor timing abilities in the general population (i.e., non-musicians) are presented. Synchronization of finger tapping to the beat of an auditory stimuli and detecting rhythmic irregularities provides a means of uncovering rhythm disorders.

El descubrimiento de golpe Sordera: Trastornos Detección de ritmo con los dedos sincronizada Tapping y tareas de sincronización de percepción

A set of behavioral tasks for assessing perceptual and sensorimotor timing abilities in the general population (i.e., non-musicians) is presented here ...

Practical Methodology of Cognitive Tasks Within a Navigational Assessment

This paper describes an approach for measuring navigation accuracy relative to cognitive skills. The methodology behind the assessment will thus be clearly outlined in a step-by-step manner. Navigational skills are important when trying to find symbols within a speech-generating device (SGD) that has a dynamic screen and taxonomical organization. The following skills have been found to impact children&#8217;s ability to find symbols when navigating within the levels of an SGD: sustained attention, categorization, cognitive flexibility, and fluid reasoning1,2. According to past studies, working memory was not correlated with navigation1,2.
The materials needed for this method include a computerized tablet, an augmentative and alternative communication application, a booklet of symbols, and the Leiter International Performance Scale-Revised (Leiter-R)3. This method has been used in two previous studies. Robillard, Mayer-Crittenden, Roy-Charland, Minor-Corriveau and B&#233;langer1 assessed typically developing children, while Rondeau, Robillard and Roy-Charland2 assessed children and adolescents with a diagnosis of Autism Spectrum Disorder. The direct observation of this method will facilitate the replication of this study for researchers. It will also help clinicians that work with children who have complex communication needs to determine the children&#8217;s ability to navigate an SGD with taxonomical categorization.

Children who have complex communication needs can benefit from the use of a speech-generating device (SGD). Cognitive skills were identified as having an impact on the ability to navigate between levels of SGDs. This protocol describes the steps needed for Speech-language Pathologists to assess cognitive skills and navigational abilities.

Metodología práctica de tareas cognitivas Dentro de una Evaluación de navegación

This paper describes an approach for measuring navigation accuracy relative to cognitive skills. The methodology behind the assessment will thus be ...

Using the Activity-based Anorexia Rodent Model to Study the Neurobiological Basis of Anorexia Nervosa

Anorexia nervosa (AN) is a psychiatric illness characterized by excessively restricted caloric intake and abnormally high levels of physical activity. A challenging illness to treat, due to the lack of understanding of the underlying neurobiology, AN has the highest mortality rate among psychiatric illnesses. To address this need, neuroscientists are using an animal model to study how neural circuits may contribute toward vulnerability to AN and may be affected by AN. Activity-based anorexia (ABA) is a bio-behavioral phenomenon described in rodents that models the key symptoms of anorexia nervosa. When rodents with free access to voluntary exercise on a running wheel experience food restriction, they become hyperactive &#8211; running more than animals with free access to food. Here, we describe the procedures by which ABA is induced in adolescent female C57BL/6 mice. On postnatal day 36 (P36), the animal is housed with access to voluntary exercise on a running wheel. After 4 days of acclimation to the running wheel, on P40, all food is removed from the cage. For the next 3 days, food is returned to the cage (allowing animals free food access) for 2 hr daily. After the fourth day of food restriction, free access to food is returned and the running wheel is removed from the cage to allow the animals to recover. Continuous multi-day analysis of running wheel activity shows that mice become hyperactive within 24 hr following the onset of food restriction. The mice run even during the limited time during which they have access to food. Additionally, the circadian pattern of wheel running becomes disrupted by the experience of food restriction. We have been able to correlate neurobiological changes with various aspects of the animals&#8217; wheel running behavior to implicate particular brain regions and neurochemical changes with resilience and vulnerability to food-restriction induced hyperactivity.

Here we present a protocol to induce activity-based anorexia (ABA) in female adolescent mice. ABA is a condition of hyperactivity evoked by imposing food restriction on rodents with access to a running wheel. This phenomenon is being used as a model to study the underlying neurobiology of anorexia nervosa.

Utilizando la anorexia Roedor modelo basado en actividades para el Estudio de las bases neurobiológicas de la anorexia nerviosa

Anorexia nervosa (AN) is a psychiatric illness characterized by excessively restricted caloric intake and abnormally high levels of physical activity. A ...

Using Fiberless, Wearable fNIRS to Monitor Brain Activity in Real-world Cognitive Tasks

Functional Near Infrared Spectroscopy (fNIRS) is a neuroimaging technique that uses near-infrared light to monitor brain activity. Based on neurovascular coupling, fNIRS is able to measure the haemoglobin concentration changes secondary to neuronal activity. Compared to other neuroimaging techniques, fNIRS represents a good compromise in terms of spatial and temporal resolution. Moreover, it is portable, lightweight, less sensitive to motion artifacts and does not impose significant physical restraints. It is therefore appropriate to monitor a wide range of cognitive tasks (e.g., auditory, gait analysis, social interaction) and different age populations (e.g., new-borns, adults, elderly people). The recent development of fiberless fNIRS devices has opened the way to new applications in neuroscience research. This represents a unique opportunity to study functional activity during real-world tests, which can be more sensitive and accurate in assessing cognitive function and dysfunction than lab-based tests. This study explored the use of fiberless fNIRS to monitor brain activity during a real-world prospective memory task. This protocol is performed outside the lab and brain haemoglobin concentration changes are continuously measured over the prefrontal cortex while the subject walks around in order to accomplish several different tasks.

Monitoring brain activity outside the lab without physical constraints presents methodological challenges. A fiberless, wearable functional Near Infrared Spectroscopy (fNIRS) system was used to measure brain activity during an ecological prospective memory task. It was demonstrated that this system could be used to monitor brain activity during non-lab based experiments.

El uso sin fibras, fNIRS Wearable para monitorear la actividad cerebral en tareas cognitivas del mundo real

Functional Near Infrared Spectroscopy (fNIRS) is a neuroimaging technique that uses near-infrared light to monitor brain activity. Based on neurovascular ...

A Wireless, Bidirectional Interface for In Vivo Recording and Stimulation of Neural Activity in Freely Behaving Rats

In vivo electrophysiology is a powerful technique to investigate the relationship between brain activity and behavior at a millisecond and micrometer scale. However, current methods mostly rely on tethered cable recordings or only use unidirectional systems, allowing either recording or stimulation of neural activity, but not at the same time or same target. Here, a new wireless, bidirectional device for simultaneous multichannel recording and stimulation of neural activity in freely behaving rats is described. The system operates through a single portable head stage that both transmits recorded activity and can be targeted in real-time for brain stimulation using a telemetry-based multichannel software. The head stage is equipped with a preamplifier and a rechargeable battery, allowing stable long-term recordings or stimulation for up to 1 h. Importantly, the head stage is compact, weighs 12 g (including battery) and thus has minimal impact on the animal&#180;s behavioral repertoire, making the method applicable to a broad set of behavioral tasks. Moreover, the method has the major advantage that the effect of brain stimulation on neural activity and behavior can be measured simultaneously, providing a tool to assess the causal relationships between specific brain activation patterns and behavior. This feature makes the method particularly valuable for the field of deep brain stimulation, allowing precise assessment, monitoring, and adjustment of stimulation parameters during long-term behavioral experiments. The applicability of the system has been validated using the inferior colliculus as a model structure.

A Wireless, Bidirectional Interface for In Vivo Recording and Stimulation of Neural Activity in Freely Behaving Rats

A wireless, bidirectional system for multi-channel neural recordings and stimulation in freely behaving rats is introduced. The system is light and compact, thus having minimal impact on the animal&#180;s behavioral repertoire. Moreover, this bidirectional system provides a sophisticated tool to assess causal relationships between brain activation patterns and behavior.

Un inalámbrico, interfaz bidireccional para la grabación en Vivo y estimulación de la actividad Neural en comportarse libremente las ratas

In vivo electrophysiology is a powerful technique to investigate the relationship between brain activity and behavior at a millisecond and micrometer ...

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.

Automatizado, ensayo conductual a largo plazo para las funciones cognitivas en múltiples modelos genéticos de la enfermedad de Alzheimer, utilizando IntelliCage

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

Integrating Visual Psychophysical Assays within a Y-Maze to Isolate the Role that Visual Features Play in Navigational Decisions

Collective animal behavior arises from individual motivations and social interactions that are critical for individual fitness. Fish have long inspired investigations into collective motion, specifically, their ability to integrate environmental and social information across ecological contexts. This demonstration illustrates techniques used for quantifying behavioral responses of fish, in this case, Golden Shiner (Notemigonus crysoleucas), to visual stimuli using computer visualization and digital image analysis. Recent advancements in computer visualization allow for empirical testing in the lab where visual features can be controlled and finely manipulated to isolate the mechanisms of social interactions. The purpose of this method is to isolate visual features that can influence the directional decisions of the individual, whether solitary or with groups. This protocol provides specifics on the physical Y-maze domain, recording equipment, settings and calibrations of the projector and animation, experimental steps and data analyses. These techniques demonstrate that computer animation can elicit biologically-meaningful responses. Moreover, the techniques are easily adaptable to test alternative hypotheses, domains, and species for a broad range of experimental applications. The use of virtual stimuli allows for the reduction and replacement of the number of live animals required, and consequently reduces laboratory overhead.
This demonstration tests the hypothesis that small relative differences in the movement speeds (2 body lengths per second) of virtual conspecifics will improve the speed and accuracy with which shiners follow the directional cues provided by the virtual silhouettes. Results show that shiners directional decisions are significantly affected by increases in the speed of the visual cues, even in the presence of background noise (67% image coherency). In the absence of any motion cues, subjects chose their directions at random. The relationship between decision speed and cue speed was variable and increases in cue speed had a modestly disproportionate influence on directional accuracy.

Here, we present a protocol to demonstrate a behavioral assay that quantifies how alternative visual features, such as motion cues, influence directional decisions in fish. Representative data are presented on the speed and accuracy where Golden Shiner (Notemigonus crysoleucas) follow virtual fish movements.

Integración de ensayos psicofísicos visuales dentro de un laberinto Y para aislar el papel que desempeñan las características visuales en las decisiones de navegación

Collective animal behavior arises from individual motivations and social interactions that are critical for individual fitness. Fish have long inspired ...

Behavioral Assessment of Visual Function via Optomotor Response and Cognitive Function via Y-Maze in Diabetic Rats

The optomotor response and the Y-maze are behavioral tests useful for assessing visual and cognitive function, respectively. The optomotor response is a valuable tool to track changes in spatial frequency (SF) and contrast sensitivity (CS) thresholds over time in a number of retinal disease models, including diabetic retinopathy. Similarly, the Y-maze can be used to monitor spatial cognition (as measured by spontaneous alternation) and exploratory behavior (as measured by a number of entries) in a number of disease models that affect the central nervous system. Advantages of the optomotor response and the Y-maze include sensitivity, speed of testing, the use of innate responses (training is not needed), and the ability to be performed on awake (non-anesthetized) animals. Here, protocols are described for both the optomotor response and the Y-maze and examples of their use shown in models of Type I and Type II diabetes. Methods include preparation of rodents and equipment, performance of the optomotor response and the Y-maze, and post-test data analysis.

Neural degeneration in both eyes and brain as a result of diabetes can be observed through behavioral tests carried out on rodents. The Y-maze, a measure of spatial cognition, and the optomotor response, a measure of visual function, both provide insight into potential diagnoses and treatments.

Evaluación conductual de la función visual a través de la respuesta optomotora y la función cognitiva a través de Y-Maze en ratas diabéticas

The optomotor response and the Y-maze are behavioral tests useful for assessing visual and cognitive function, respectively. The optomotor response is a ...