Ce travail a été soutenu par la NSF IOS 1146334, 0937848 NSF EFRI, DARPA N66001-10-C-2010, et la NSF IOS 0.522.220 de RDB. Nous remercions Stacie Hyatt à Plexon Inc pour l&#39;assistance dans la préparation de ce manuscrit.

Toutes les procédures étaient conformes aux lignes directrices du Comité de l&#39;Université Brown institutionnel de protection et d&#39;utilisation des animaux. Une. Aperçu des systèmes Un système de suivi vidéo interagit avec un système de contrôle du comportement de surveiller les progrès du rat dans une tâche donnée, d&#39;évaluer les comportements cibles, la présentation du stimulus de contrôle et de livrer des récompenses basées sur les progrès du rat. Un système d&#39;enregistrement électrophysiologique in vivo recueille des données de neurones pour les analyses d&#39;événements liés. (Figure 1A). <ol><li> La projection au sol Maze <ol><li> La projection au sol Maze 2 est un champ ouvert sans murs (147,3 cm x 111,8 cm) avec un plexiglas incolore plancher libre (0,6 cm d&#39;épaisseur). Le dessous de la chaussée est un gain unité d&#39;écran Dual Vision Tissu qui est étiré sur un second rectangle de pièces en plexiglas (147,3 cm x 111,8 cm x 1,25 cm) pour la projection arrière à l&#39;aide d&#39;un projecteur à focale courte. </li><li> Connectez le projecteurde la carte vidéo dans le système de comportement PC. Tenez le plexiglas, le tissu de l&#39;écran, et le projecteur en utilisant un cadre en aluminium anodisé. </li><li> Installez un cadre anodisé en tête de monter une caméra de tête et un système de poulie pour interfacer les ICS et headstage attaches pour le rat. Remarque: Branchez le cadre de maintien de la Maze de projection au sol et le cadre généraux pour assurer la continuité électrique et la terre au préamplificateur. </li></ol></li><li> suivi de la vidéo <ol><li> Enregistrer, suivre et analyser des vidéos en temps réel avec une seule caméra de tête décrite à l&#39;étape 1.2.2. </li><li> Monter une caméra aérienne (VGA standard, 80 fps) sur un cadre en aluminium anodisé en tête de surveiller le rat </li><li> Utiliser soit des diodes électroluminescentes (DEL) attachés à la headstage du rat pour surveiller la position du rat, ou de suivre le centroïde du contour du rat avec un système de suivi automatisé. </li><li> Utilisez le module de comportement Cineplex base pour analyser les données de position ONLine et également sauvegarder le fichier de données pour une analyse ultérieure hors ligne. Remarque: Nous utilisons le système de recherche comportementale Cineplex 3.4.1 pour l&#39;enregistrement, le suivi et l&#39;analyse de la position du rat. Le module de suivi Cineplex est utilisé pour le suivi du rat. Pour un suivi efficace de la progression de l&#39;animal, utilisez le module de comportement Cineplex base pour créer des zones dans l&#39;espace à deux dimensions à des positions pertinentes du labyrinthe qui ont une signification dans la tâche. Les zones peuvent être combinés en séquences, et des événements logiques Cineplex (tels que les entrées dans les zones et la réalisation des séquences) sont attribués de telle sorte que si le rat répond aux critères de la manifestation, cet événement devient vrai. Attribuer des événements avec sorties numériques et interface via une carte d&#39;entrée de superport au système comportemental. </li></ol></li><li> Un système de commande de comportement entièrement automatisé <ol><li> Arène de test comportemental: Utilisez une arène de test en forme de appropriée pour la tâche comportementale sur la projection au sol Maze. Construire le sontna utilisant acrylique mat blanc et le placer directement sur la projection au sol Maze. Note: Les dimensions peuvent être personnalisés pour la tâche comportementale utilisée. Les murs sont généralement 45-50 cm de hauteur. Ici, nous utilisons les arènes de test double-face (nœud papillon labyrinthe 12) afin de maximiser le nombre d&#39;essais effectués dans une session (figure 1B pour les dimensions du labyrinthe de nœud papillon). L&#39;arène de test dispose de quatre zones désignées définies dans le logiciel de suivi: la région de l&#39;Est de l&#39;image, à l&#39;ouest de la région de l&#39;image, un prêt de la région de l&#39;Est de première instance, et une zone de préparation de l&#39;Ouest de première instance (figure 1C). </li><li> Système comportemental: Un système d&#39;interface comportement contrôlé par le logiciel MED-PC IV gère des programmes écrits en interne dans MEDstate de notation (voir l&#39;annexe). Utilisez les événements de Cineplex système comportemental de suivre les progrès d&#39;un rat au cours de la tâche, de contrôler la présentation de l&#39;image, de fournir des signaux audio et offrir une récompense. <ol><li> Interface de la carte de sortie de superport à l&#39;entrée numérique Omniplex pour acquérir le temps stAmped occurrences d&#39;événements de comportement dans l&#39;environnement logiciel PlexControl pour déconnecté analyses. Émettre des signaux sonores en utilisant un générateur audio programmable. Remarque: Les événements du comportement de l&#39;appareil présenté ici peuvent utiliser de l&#39;équipement de tiers (par exemple laser pour la stimulation optogenetic) via une carte de transfert de données si nécessaire. </li><li> Maison superport carte de sortie, carte d&#39;entrée de superport et générateur audio programmable dans une armoire d&#39;interface de table. Interfacer les cartes avec une carte DIG-704PCI-2 PCI installée dans un ordinateur personnel (PC) en utilisant une carte de décodeur DIG-700F installé dans l&#39;armoire de table. </li><li> Livrer bipolaires ICS d&#39;ondes carrés chez le rat en utilisant une autostimulation intracrânienne stimulateur programmable. Connectez l&#39;unité de stimulateur au PC via une carte PHM152 COM. Paramètres recommandés de l&#39;ICS: Pulse 1 et 2 Durée: 500 ps; délai entre impulsions 1 et 2: 500 ps; Fréquence: 100 Hz. Remarque: livraison ICSest automatisé au cours de la tâche, mais peuvent être livrés manuellement à l&#39;aide d&#39;une boîte de bouton programmable interfacé avec un module SmartCtrl. </li></ol></li></ol></li><li> Neural système d&#39;acquisition des données <ol><li> S&#39;assurer que le système de projection au sol de cadre de Maze et ICS est fondée à le préamplificateur de la Neural Data Acquisition System Omniplex pour minimiser le bruit électrique dans les enregistrements de neurones. </li><li> Simultanément la collecte de données de neurones, les coordonnées de position de Cineplex et drapeaux d&#39;événements comportement du système comportemental dans le fichier de données hors connexion analyses. </li></ol></li></ol> 2. Préparation des animaux <ol><li> Animaux <ol><li> Obtenir naïfs vieux 22 jours des rats mâles Long-Evans. </li><li> Paire loger les rats et leur permettre de s&#39;acclimater à la vivarium pendant une semaine. </li><li> Poignée rats quotidien pour ~ 5 min. </li><li> Une fois les rats atteignent 250-275 g, commencer horaires alimentaires maintenir leur poids corporel à 85-90% de leur poids d&#39;alimentation libre. nous cibleroits sont augmentés de 10 g / mois jusqu&#39;à rats atteignent 350 g. </li><li> Maison individuelle les rats et poursuivre le programme alimentaire pour au moins une semaine avant le début de la chirurgie pour implanter stimulation et d&#39;enregistrement des électrodes. </li></ol></li><li> Implantation chirurgicale Effectuer des procédures chirurgicales dans des conditions aseptiques standard et conformément aux directives institutionnelles et réglementaires. <ol><li> Anesthésier les rats avec de l&#39;isoflurane. </li><li> Faire une incision dans le cuir chevelu pour révéler le crâne pour le nettoyage et l&#39;identification des bregma et lambda. </li><li> Faire craniotomies les coordonnées pertinentes. </li><li> Fixez les vis d&#39;ancrage du crâne. </li><li> Abaissez la pointe d&#39;une électrode de ICS dans le MFB en utilisant les coordonnées suivantes: antéro-postérieur, -2,7 mm de bregma; latérale, ± 1,8 mm; dorso-ventral, -8,5 mm de la surface du crâne. Une deuxième électrode de ICS peut être implanté dans l&#39;hémisphère opposé comme une sauvegarde en cas de mauvais fonctionnement de l&#39;électrode. </li><li> Fixez les électrodes de l&#39;ICS à tes crâne et d&#39;ancrage des vis à ciment osseux. Ne pas cimenter le socle (de boîtier en matière plastique sur l&#39;électrode de stimulation) des électrodes. </li><li> Abaissez les électrodes d&#39;enregistrement dans le site d&#39;intérêt et fixer le dispositif avec du ciment osseux. </li><li> Placez le piédestal ICS loin de l&#39;appareil d&#39;enregistrement et de sécuriser les électrodes de l&#39;ICS et les appareils d&#39;enregistrement pour les vis d&#39;ancrage avec du ciment osseux. </li><li> Permettre la récupération d&#39;au moins sept jours avant le début de l&#39;accoutumance au protocole de mise en forme. </li></ol></li></ol> 3. Façonner comportemental: général Shaping compose de trois étapes: précoce, intermédiaire et tardive Shaping (Figure 2). Remarque: L&#39;objectif de mise en forme précoce et intermédiaire est de former le rat de maintenir une «position d&#39;attente» fixe dans la zone de Prêt pour chaque essai, et effectuer de nombreux essais dans une session. Semi-automatiser mise en forme de comportement si la formation peut être adaptée aux rythmes individuels d&#39;un rat. Oncea rat maintient une «position d&#39;attente» réussie, passez à la tâche de mise en forme spécifique (mise en forme tardive) dans le but de transférer le rat sur ​​un protocole entièrement automatisé pour le contrôle du comportement précis et impartial (Figure 2). <ol><li> Mise en forme précoce (figure 2A) <ol><li> Jour 1: habituer le rat à la salle de comportement pendant 10 minutes avec l&#39;équipement sous tension, puis revenir à la colonie. </li><li> Jour 2: Répétez l&#39;étape 1, puis habituer l&#39;animal à l&#39;arène d&#39;essai pendant 10 min. </li><li> Jour 3: Connecter les ICS et les attaches de headstage chez le rat, et habituer le rat à la scène d&#39;essai pendant 10 min. </li><li> Jour 4: Déterminer le plus faible amplitude de ICS pour établir une préférence de place en utilisant un protocole préférence de conditionnement de lieu informel. Titrer Pulse 1 et 2 amplitudes. Des valeurs d&#39;amplitude typiques sont de 20 à 80 uA. </li><li> De jour 5: Livrer ICS récompense pour former les rats à associer la zone de préparation et présentations de l&#39;est et de l&#39;image à l&#39;ouest avec IRécompense CS. Continuez jusqu&#39;à ce que le rat est alternée entre l&#39;Est et l&#39;Ouest parties de l&#39;image. </li></ol></li><li> Mise en forme intermédiaire (Figure 2B). <ol><li> Introduire un bruit blanc (50 dB) pour signaler le début d&#39;un procès. Désactiver le bruit blanc lorsque le rat entre dans la zone de préparation. </li><li> Automatiser la livraison ICS d&#39;entrée dans la zone de préparation, et pour terminer «positions» prêts succès. Ajustez la probabilité de livraison ICS à l&#39;entrée et réussi »position d&#39;attente&quot; pour renforcer les comportements. Remarque: Réglez les probabilités de récompense manuellement en fonction de la performance du rat individu pendant le façonnage. Diminuer les probabilités de récompense d&#39;entrée dans la zone de préparation et le maintien de positions prêtes succès. Probabilité finale recommandée de récompense pour l&#39;accomplissement de «positions prêts succès est de 5-10%. Les rats sont récompensés pour tous les bons choix. </li><li> Commencez par de courtes durées &quot;de position prête» (par exemple 200 ms). Augmentez graduellement la durée &quot;position d&#39;attente&quot;tions de 100 msec. </li><li> Allumez le bruit blanc si le rat brise prématurément la «position d&#39;attente» de sorte que le rat doit redémarrer le procès. </li><li> Déplacer à la fin de mise en forme quand rat est maintenant dans la «position prête» pour un maximum de 1200 ms. </li></ol></li><li> Mise en forme tardive (figure 2C). Remarque: La formation dans l&#39;élaboration tardive est spécifique pour la tâche dans laquelle le rat va effectuer. Automatiser la formation dans cette étape de mise en forme pour un contrôle précis et impartial de tous les paramètres de la tâche, mais de maintenir la flexibilité de livrer manuellement récompenses de l&#39;ICS. protocoles de formation pour les deux tâches sont décrites. <ol><li> Discrimination biconditional visuelle (vBCD) tâche: Utilisez stimuli visuels distincts pour former les rats sur une forme simple et luminance discriminence. <ol><li> Commencer le procès en tournant sur le bruit blanc. </li><li> Hasard imposer «prêts de position« temps de latence de 700 - 1200 ms. </li><li> Livrer ICS manuellement si nécessaire de renforcer succès &#39;po prêtsitions ». </li><li> Présenter une paire d&#39;images dans la zone de présentation de l&#39;image. Présenter pseudo-aléatoire la bonne image sur le côté gauche ou droit de la zone de l&#39;image. </li><li> Livrer ICS pour une réponse correcte et effacer le sol. Une réponse correcte est enregistrée lorsque le rat entre dans la zone dans laquelle l&#39;image correcte est situé. Le premier jour de la formation seulement, émettre une salve de 75 dB de bruit blanc comme un moyen de dissuasion pour une mauvaise réponse. </li><li> Émettre un jugement de correction après un procès incorrect. essais de correction ont des paramètres identiques (côté gauche ou droit et latence &quot;de position d&#39;attente») que le procès incorrect précédente. </li><li> Une fois que les rats sont capables de réaliser avec succès la discrimination simple, présenter les différents modèles de sol pour former la règle de discrimination biconditional. </li><li> Présenter une nouvelle paire d&#39;images et de deux modèles de sol distinctes pour servir de contexte. L&#39;image correcte est subordonnée à la structure du sol, par exemple la station noirr est correcte lorsque le sol est gris et le cercle blanc est correcte lorsque le sol est rayé (figure 3C). </li><li> Pseudo-affecter le modèle de sol et la position (gauche ou droite) de l&#39;image correcte pour chaque essai veiller à ce que les essais sont compensées. </li><li> Mettre en œuvre des essais de correction après un procès incorrect dans lequel les paramètres de l&#39;essai sont identiques à l&#39;essai précédent. </li></ol></li><li> Attention visuo-spatiale (VSA) tâche: cercles blancs présents à des endroits éclairés spatiales définies dans l&#39;arène pour former les rats d&#39;aborder la localisation spatiale du cercle de cible. Remarque: Pour cette tâche, l&#39;arène a des cercles gris à différents emplacements spatiaux dans les parties de l&#39;image de l&#39;Est et de l&#39;Ouest. Après une «position d&#39;attente» de succès, le cercle cible s&#39;allume (tourner blanc), et le rat doit aborder cet emplacement cible (figure 3B). <ol><li> Imposer au hasard latences &quot;de position&quot; prêt de 1,000-1,600 ms sur un procès à titre d&#39;essai. </li><li> Livrer ICS manuellement si nécessaire de renforcer les positions «prêts» à succès. </li><li> Après l&#39;achèvement de la «position d&#39;attente», s&#39;allumer de façon aléatoire l&#39;un des cercles gris. </li><li> Livrer ICS lorsque le rat pénètre dans la zone du cercle éclairé. </li><li> Désactiver l&#39;éclairage et de commencer l&#39;essai suivant sur la (Est ou Ouest) côté opposé. </li><li> Au début de mise en forme tardive, éclairer le cercle jusqu&#39;à ce que le rat s&#39;approche ou jusqu&#39;à ce que le procès se termine (5 sec après éclairer le cercle). Note chaque procès soit correct ou un essai d&#39;omission. Pour les essais d&#39;omission, éclairer tout l&#39;étage (plancher blanc présenté) et aucune récompense sera disponible jusqu&#39;à la prochaine épreuve. </li><li> Lorsque la performance du rat atteint 80% de réponses correctes, diminuer la quantité de temps le cercle reste allumé à 1 sec. Le rat a 5 secondes pour faire un choix. </li><li> Ne pas récompenser des essais incorrects. Lancer l&#39;essai suivant. </li><li> Si un tri omissional, éclairer le sol et commencer un nouveau procès. </li><li> À 80% de réponses correctes diminuer encore le temps le cercle de cible est illuminée à 500 ms. </li><li> Choisissez l&#39;emplacement des cibles au hasard avant chaque essai. Le rat continuera d&#39;avoir 5 secondes à faire un choix avant tout l&#39;étage s&#39;allume pour signaler la fin de ce procès. </li><li> Ne pas récompenser des essais incorrects ou omission. Le rat doit engager un nouveau procès sur le côté opposé de l&#39;arène. </li><li> Remarque: les cercles supplémentaires peuvent être ajoutés dans chaque zone de l&#39;image pour augmenter encore la difficulté des tâches. </li></ol></li></ol></li></ol>

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frais de soumission pour cette vidéo-article est sponsorisé par Plexon Inc.

Nous décrivons formellement des protocoles de former des rats à des tâches complexes visuels cognitives entièrement automatisées sur la projection au sol Maze. La projection au sol Maze a été utilisée avec succès pour établir corrélats neuraux de conjonctions objet-localisation et des signaux d&#39;erreur dans le cortex postrhinal pendant l&#39;exécution d&#39;une tâche de discrimination visuelle 2 choix 1. Le protocole de mise en forme du comportement est conçu pour être flexible de sorte qu&#39;il puisse être adapté en fonction du taux d&#39;apprentissage d&#39;un rat individuel. code personnalisé écrit pour le système comportemental permet à l&#39;expérimentateur de contrôler la probabilité de livraison ICS automatisé lors des étapes cruciales lors de la formation, par exemple la formation de la «position d&#39;attente». Le code devrait aussi permettre la livraison manuel d&#39;ICS en utilisant une boîte de bouton programmable cours. L&#39;objectif de mise en forme précoce est d&#39;établir stimulation ICS efficace pour la livraison de récompense pour renforcer les comportements. Lorsque cela est possible, nous vous recommandons l&#39;implantation stimuler électrodes bilatérale dans MFB en cas de stimulation inefficace dans un hémisphère. Notre expérience, cependant, est que la quasi-totalité des électrodes implantées de l&#39;ICS ont été fonctionnels pour fournir un stimulus gratifiant. L&#39;étape de mise en forme intermédiaire est essentiel pour la formation du rat à maintenir une «position d&#39;attente» dans la zone de préparation. Dans la «position d&#39;attente», le rat doit être immobile avec son nez pointant vers les parties de l&#39;image où les images de choix vous sera présenté. La «position d&#39;attente» contrôle le moment où les images apparaissent, la direction d&#39;où le rat s&#39;approche des images et la distance à laquelle le rat voit les images. Nous vous recommandons de suivi LED montés sur le headstage du rat de surveiller la direction dans laquelle la tête du rat pointe pour un meilleur contrôle du comportement et un contrôle plus précis de la présentation de l&#39;image cible. Livraison manuelle des ICS peut être délivré à former des rats de maintenir la «position &amp; # prêt approprié8217;. Lorsque le rat est de maintenir «positions» prêts satisfaisants dans chaque essai, la formation dans l&#39;élaboration tardive est une tâche spécifique. Dans l&#39;élaboration tardive rats sont formés pour apprendre les règles spécifiques à effectuer une tâche donnée. Nous utilisons ICS tant que notre méthode de livraison de récompense que cette méthode fournit une rétroaction instantanée au rat traduit par un apprentissage plus rapide au cours du formage de comportement, et plus d&#39;essais terminée en une séance lors de la collecte des données de neurones dans la tâche automatisée. livraison ICS, cependant, se traduit par des objets électriques dans les enregistrements de neurones, et peut être problématique pour l&#39;analyse LFP continue ou plusieurs unités de données. L&#39;intervalle autour de l&#39;artefact électrique peut être retiré hors ligne à partir du fichier de données d&#39;enregistrement neural avant l&#39;analyse des données en continu. Objets stéréotypés de ICS dans les données de pic passe-haut filtré peuvent être facilement enlevés en ligne sans affecter seul pic analyses. Optimisation future de protocoles pour la projection au sol Maze comprend l&#39;utilisation optogenoutils étique à offrir une récompense interne pour réduire et éliminer les artefacts associés à une stimulation électrique. La projection au sol Maze est optimisée pour les capacités visuelles de rats et est donc mieux adaptée pour des tâches comportementales guidées visuellement. Il convient de noter que les comparaisons directes ne peuvent être faites entre paradigmes expérimentaux dans le labyrinthe de projection au sol et chambres opératoires en raison des différents protocoles expérimentaux utilisés et des définitions différentes de critère pour l&#39;acquisition réussie d&#39;une tâche donnée. Nous avons précédemment montré, cependant, que les rats ont acquis une tâche de discrimination visuelle 2-choix simple à ~ 50 essais dans la projection au sol Maze 2 par rapport à&gt; 300 essais dans d&#39;autres études où les images ont été présentées à la verticale dans les chambres opérant 3,10. La tâche VSA a été modelé après le 5 choix tâche de réaction classique de série 13 (5-CSRT) conçu pour évaluer attentionnel visuelprocédés. Typiquement, le 5-CSRT est effectuée dans une chambre opérant et besoin de l&#39;animal pour faire un sac de nez dans le trou de nez poussée approprié indiqué par un flash de lumière, ici la tâche VSA est réalisée dans un espace ouvert où les animaux doivent rester fixe à un endroit précis dans l&#39;arène, diriger leur attention sur les endroits cibles et attendre le stimulus lumineux apparaisse. Dans notre expérience, les rats doivent ~ 3200 essais pour atteindre le critère (75% sur deux jours consécutifs) dans le 5-CSRT 14 par rapport à ~ 800 essais à la tâche VSA dans la projection au sol Maze. Un autre avantage de tâches comportementales effectuées sur la projection au sol Maze est que les tâches sont effectuées dans un grand espace ouvert, qui exploite la tendance naturelle du rat à explorer son environnement, par opposition à des tâches qui nécessitent l&#39;animal de fixer son regard sur un cible fixe. Un avantage majeur de l&#39;utilisation de rats se déplaçant librement dans un espace ouvert et# 160; dans l&#39;appareil de Maze de projection au sol, c&#39;est que l&#39;information spatiale à la fois allocentré et égocentrique peut être recueilli de l&#39;information visuelle. Un autre avantage de notre modèle est que les tâches ne doivent pas se limiter à la présentation d&#39;images statiques. Position et caractéristiques des stimuli visuels qui sont dynamiques peuvent être utilisés dans les tâches futures. Utilisation des capacités de suivi du système de recherche comportementale Cineplex, les tâches peuvent être développés pour une compréhension fonctionnelle plus détaillée d&#39;une structure donnée du cerveau. La combinaison des enregistrements électrophysiologiques simultanées avec des tâches cognitives visuellement guidées, des questions fondamentales sur la façon dont l&#39;activité du cerveau est liée à des processus cognitifs tels que la prise de décision et la discrimination visuelle peuvent être explorées. Utilisation des tâches guidées visuellement, les résultats des études de rat peuvent être mieux traduits de l&#39;homme dans le but ultime de fournir des thérapies pour les maladies cognitives humaines.

Tâches visuelles sont couramment utilisés dans les études de l&#39;homme et le singe d&#39;examiner les mécanismes d&#39;apprentissage sous-jacente et de la mémoire. modèles de rongeurs, cependant, sont plus facilement accessibles aux chercheurs pour une plus grande échelle, des études mieux contrôlées, et ont l&#39;avantage de permettre des techniques électrophysiologiques plus envahissantes. En combinaison avec d&#39;autres approches, telles que les manipulations génétiques, les enregistrements électrophysiologiques en se déplaçant librement rats constituent un modèle utile pour les mécanismes et les circuits des processus cognitifs sous-jacents ciblant précisément. Tâches visuelles primates exigent les sujets de diriger le regard à des stimuli visuels sur un écran, tandis que les tâches rat exigent les sujets d&#39;interagir avec un environnement. La projection au sol Maze utilise la tendance naturelle des rats à explorer activement l&#39;environnement tout en traitant simultanément à des stimuli visuels. Les tâches cognitives à l&#39;aide d&#39;appareils à écran tactile conçu spécifiquement pour les rongeurs ont permismeilleure traduction des résultats des modèles de rongeurs à l&#39;homme 3. Tâches à écran tactile sont généralement effectuées dans une chambre avec deux stimuli visuels dimensions présentées verticalement sur ​​les murs 3-7. Ces tâches nécessitent écran tactile le sujet à l&#39;arrière vers le stimulus visuel de cible et de briser un photobeam infrarouge ou appuyez sur un tapis de pression pour enregistrer sa réponse. Les preuves anatomiques et comportementales, cependant, suggèrent que les rats traitent l&#39;information visuelle dans le hémichamp visuel inférieur plus efficace pour orienter les comportements 8-10. Notre laboratoire a mis au point des tâches cognitives utilisant la projection au sol Maze 2, dans lequel des stimuli visuels en deux dimensions sont de retour projetées sur le sol de l&#39;arène de test. Dans la projection au sol rats Maze peuvent être suivis lors de l&#39;exécution des tâches dans un grand espace ouvert par rapport aux appareils à écran tactile. Ainsi, l&#39;information spatiale dans l&#39;activité neuronale enregistrée peut être obtenu en plus des corrélats neuronaux de l&#39;information visuelle uned la prise de décision. Nous livrons stimulation intracrânienne (ICS) pour l&#39;ensemble du cerveau antérieur médian (MFB) comme une récompense 11. Cette méthode de livraison de récompense a des avantages sur les récompenses alimentaires et des boissons. Aliments et boissons récompenses peuvent conduire à satiété, même chez les rats privés de nourriture, ce qui limite le nombre d&#39;essais un animal exécutera et potentiellement ralentir le processus de formation. ICS offre une récompense instantanée fournir une rétroaction immédiate sur l&#39;exécution des tâches. Les résultats de récompense immédiate de mise en forme plus rapide et l&#39;acquisition et réduit sensiblement la durée des protocoles de formation. En outre, un plus grand nombre d&#39;essais peut être complété en une séance, l&#39;augmentation de la quantité de données recueillies et donne un échantillon plus fiable du comportement lié à la tâche. En utilisant le labyrinthe de projection au sol, nous allons décrire un protocole général de façonner le comportement des rats à effectuer des tâches cognitives complexes. This protocole général fournit un cadre pour la formation des rats à travers une variété de tâches actuellement employés pour l&#39;enregistrement corrélats neuronaux de l&#39;attention et la discrimination visuelle 1. Ainsi, la projection au sol Maze est optimisée pour les capacités visuelles de rats et permet des comparaisons plus solides avec les tâches visuelles chez les humains et les primates non humains.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="802">
	<colgroup>
		<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

Tâches neuropsychologiques utilisés chez les primates pour étudier les mécanismes de l&#39;apprentissage et de la mémoire sont généralement visuellement guidés tâches cognitives. Nous avons développé des tâches cognitives visuels pour les rats à l&#39;aide de la projection au sol Maze 1,2 qui sont optimisés pour les capacités visuelles des rats permettant des comparaisons solides de résultats expérimentaux avec d&#39;autres espèces. Afin d&#39;étudier les corrélats neuronaux de l&#39;apprentissage et de la mémoire, nous avons intégré les enregistrements électrophysiologiques dans des tâches cognitives entièrement automatisées sur la projection au sol Maze 1,2. Logiciel comportemental interfacé avec un système de suivi des animaux permet de contrôler le comportement de l&#39;animal avec un contrôle précis de la présentation de l&#39;image et de récompenser les éventualités pour animaux mieux formés. Intégration d&#39;un système d&#39;enregistrement électrophysiologique in vivo permet d&#39;examiner les corrélats comportementaux de l&#39;activité neuronale à des époques choisies d&#39;une tâche cognitive donnée. &lt;/ P&gt; Nous décrivons les protocoles pour un système modèle qui combine la présentation visuelle automatique des informations pour les rongeurs et récompense intracrânienne avec des approches électrophysiologiques. Notre système de modèle offre un ensemble sophistiqué d&#39;outils comme un cadre pour d&#39;autres tâches cognitives pour mieux isoler et identifier des mécanismes spécifiques qui contribuent à certains processus cognitifs.

L&#39;objectif des mesures générales de mise en forme est de s&#39;acclimater le rat à l&#39;arène de test, de former le rat à rester dans une &#39;position d&#39;attente&#39; fixe pour la présentation des stimuli visuels cibles, et l&#39;approche de l&#39;emplacement du stimulus visuel correct. Après l&#39;accoutumance à la salle d&#39;examen, arène, et des attaches, mise en forme précoce nécessite généralement 100-150 essais jusqu&#39;à ce que les rats sont alternées entre les côtés est et ouest de l&#39;arène. Au cours de l&#39;élaboration précoce les rats courent généralement à travers la zone de préparation au centre de l&#39;arène et passent la plupart du temps à explorer le périmètre de l&#39;arène (figure 4A). Rats à l&#39;étape de mise en forme intermédiaire apprennent progressivement à maintenir une «position d&#39;attente» fixe dans la zone de Prêt nécessitant 600-700 essais. À ce stade, les chemins des animaux sont stéréotypés boucles de la zone de préparation de la zone de l&#39;image avec moins de temps passé à explorer le périmètre du labyrinthe. Cependant, les rats ne maintiennent pas un &quot;po prêt fixetion », indiquée par la vitesse à laquelle les rats traversent le centre zone de préparation (figure 4B). À la fin de mise en forme intermédiaire, rats maintenir une «position d&#39;attente» fixe dans la zone de Prêt avant d&#39;aborder le stimulus visuel cible. Le rat déclenche alors l&#39;essai suivant de l&#39;autre côté de l&#39;arène (figure 4C). L&#39;intégration du logiciel de suivi et le système d&#39;acquisition de données de neurones d&#39;un système de contrôle comportemental permet des analyses de données de neurones associés aux événements. Matrices d&#39;électrodes pouvant être entraînés peuvent être placés stratégiquement pour enregistrer une seule unité et champ local activité potentielle. Les enregistrements ont été effectués dans le cortex postrhinal effectuées lorsque les rats vBCD la tâche. Perievent histogrammes et des diagrammes de trame montrent que les cellules dans le cortex postrhinal réagissent à l&#39;apparition du stimulus visuel cible et à l&#39;apparition du motif de fond (Figure 5A). Dans cortex pariétal postérieur de rats d&#39;effectuer les tâches VSA cellules répondent à la présentation de l&#39;image, et lorsque le choix a été fait en entrant la zone qui définit l&#39;image de la cible (figure 5B). Champ activité potentielle locale cortex pariétal postérieur pendant le rendement à la tâche VSA montre une forte puissance dans la gamme de thêta (~ 8 Hz) lorsque les rats sont dans la «position d&#39;attente» avant la présentation d&#39;image (figure 5C). <img alt="Figure 1" fo:content-width="5in" fo:src="/files/ftp_upload/51316/51316fig1highres.jpg" src="/files/ftp_upload/51316/51316fig1.jpg" width="400" /> Figure 1. Dispositif expérimental. A. Schéma des chambres de comportement et de contrôle. La projection au sol Maze est logé dans la chambre de comportement. Les rats sont surveillés par l&#39;intermédiaire d&#39;une caméra au-dessus. La salle de contrôle abrite les équipements à contrôler la tâche et de recueillir des données de neurones. B. Dimensionsle nœud papillon labyrinthe. C. Capture d&#39;écran de Cineplex Studio. Les zones sont définies par l&#39;utilisateur. Événements logiques sont envoyés en sorties numériques Cineplex au système de contrôle du comportement (Med Associates) pour suivre les progrès du rat. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/51316/51316fig1highres.jpg" target="_blank">Cliquez ici pour agrandir l&#39;image.</a> <img alt="Figure 2" fo:content-width="5in" fo:src="/files/ftp_upload/51316/51316fig2highres.jpg" src="/files/ftp_upload/51316/51316fig2.jpg" /> Figure 2. Schéma des étapes de mise en forme. R. Au début façonnent le rat reçoit ICS pour entrer dans la zone de préparation, et qui entrent dans les zones Est et Ouest de l&#39;image. L&#39;objectif est de former le rat à associer ces domaines avec ICS récompense. Mise en forme B. intermédiaire met l&#39;accent sur ​​la formation des rats de maintenir une «position d&#39;attente» fixe dans la zone de Prêt. Les images sont présentées ONLy après le maintien d&#39;un «position d&#39;attente» réussie. Les rats continuent à recevoir ICS pour aborder l&#39;image dans la zone de l&#39;image. C. A la fin de mise en forme, le rat est de maintenir avec succès un «position d&#39;attente» fixe. La formation est la tâche spécifique, et le rat est formé pour apprendre les règles spécifiques à effectuer une tâche donnée. Foudre indique livraison ICS. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/51316/51316fig2highres.jpg" target="_blank">Cliquez ici pour agrandir l&#39;image.</a> <img alt="Figure 3" fo:content-width="5in" fo:src="/files/ftp_upload/51316/51316fig3highres.jpg" src="/files/ftp_upload/51316/51316fig3.jpg" /> Figure 3. A. Schéma de la tâche vBCD Lorsque le sol est gris, l&#39;étoile noire est récompensé;.. Quand le sol est rayé, le cercle blanc est récompensé B. Schéma de la tâche VSA. Les cercles gris indiquent les emplacements cibles dans les domaines de l&#39;image.Le stimulus cible est une brève (500 ms) éclairage (blanc) de l&#39;un des cercles. Les rats sont récompensés pour approcher l&#39;emplacement cible correcte. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/51316/51316fig3highres.jpg" target="_blank">Cliquez ici pour agrandir l&#39;image.</a> <img alt="Figure 4" fo:content-width="5in" fo:src="/files/ftp_upload/51316/51316fig4highres.jpg" src="/files/ftp_upload/51316/51316fig4.jpg" /> Figure 4. chemins Exemples pendant le façonnage des données. Position de deux segments minute d&#39;un rat effectuer aux différentes étapes de mise en forme. Vitesse de l&#39;animal est représenté par la carte de chaleur. Les couleurs froides représentent plus lentes vitesses et les couleurs chaudes représentent les plus rapides des vitesses. A. Pendant précoce façonner rats explorer et à l&#39;arrière sur les parois extérieures des zones d&#39;image Est et Ouest et ne s&#39;arrêtent pas dans le Prêt zone. B. Un chemin stéréotypée commence à émerger dans sh intermédiairesingerie. Chemins forment une boucle vers les zones de l&#39;image vers la zone de préparation. Les rats commencent à maintenir avec succès un «position d&#39;attente» dans la zone de Prêt. C. Quand les rats progressent sur ​​mise en forme tardive, rats maintenir «positions prêts&quot; fixes et les chemins des rats sont plus stéréotypée. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/51316/51316fig4highres.jpg" target="_blank">Cliquez ici pour agrandir l&#39;image.</a> <img alt="Figure 5" fo:content-width="5in" fo:src="/files/ftp_upload/51316/51316fig5highres.jpg" src="/files/ftp_upload/51316/51316fig5.jpg" /> Figure 5. Des exemples d&#39;analyses de perievent liées A.. Les cellules enregistrées à partir du cortex postrhinal au cours de la tâche vBCD avec des réponses différentes à la présentation de l&#39;image cible (à gauche), et la présentation de l&#39;étage (à droite). B. Cellules enregistrées dans le cortex pariétal postérieur pendantVSA la tâche avec des réponses différentes à l&#39;illumination du cercle (à gauche). Augmentation de tir après avoir choisi l&#39;emplacement spatial dans lequel le cercle cible éclairée (à droite). C. Spectrogramme montrant la puissance thêta forte dans le cortex pariétal postérieur au cours de la «position d&#39;attente». La ligne verticale rouge indique la fin du succès &quot;position d&#39;attente&quot; et la présentation des images. La ligne bleue verticale indique la présentation du Etage 1 au procès démarre dans la tâche vBCD. La ligne verticale verte indique que le choix a été enregistrée dans la tâche VSA. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/51316/51316fig5highres.jpg" target="_blank">Cliquez ici pour agrandir l&#39;image.</a>

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

Nous décrivons les protocoles pour la formation des rats pour les enregistrements électrophysiologiques chroniques dans des tâches cognitives entièrement automatisées sur une projection au sol Maze.

Tâches cognitives visuels automatisés pour l&#39;enregistrement de neurones activité en utilisant une projection au sol Maze

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

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Research

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Behavior

13.0K vues.  Brown University.  Nous décrivons les protocoles pour la formation des rats pour les enregistrements électrophysiologiques chroniques dans des tâches cognitives entièrement automatisées sur une projection au sol Maze. 

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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.

Automatisé, quantitative cognitive / comportementale dépistage de souris: pour la génétique, la pharmacologie, la Cognition Animale et de formation de premier cycle

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

Recherche

Sciences du comportement

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 protocole conditionné rongeurs entièrement automatisé pour sensorimotrice intégration et expériences de contrôle cognitif

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.

Découvrir beat Surdité: détection des troubles du rythme avec le doigt taraudage synchronisé et tâches de temporisation perceptuelles

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.

Méthodologie pratique de tâches cognitives Dans un Évaluation de navigation

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.

Utilisation de l&#39;anorexie rongeurs modèle basée sur les activités à l&#39;étude des bases neurobiologiques de l&#39;anorexie mentale

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.

Utilisation fiberless, fNIRS Wearable pour surveiller l&#39;activité cérébrale dans des tâches cognitives monde réel

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 réseau sans fil, Interface bidirectionnelle pour In Vivo d’enregistrement et la Stimulation de l’activité neuronale en comportement librement des Rats

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.

Automatisé, à long terme analyse comportementale pour les fonctions cognitives dans de multiples modèles génétiques de la maladie d’Alzheimer, à l’aide de 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.

Intégration des essais psychophysiques visuels dans un labyrinthe Y pour isoler le rôle que jouent les caractéristiques visuelles dans les décisions de navigation

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.

Évaluation comportementale de la fonction visuelle via la réponse optomotrice et de la fonction cognitive via Y-Maze chez les rats diabétiques

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