נהלים אופרנטית להערכת גמישות התנהגותית בחולדות

Summary

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

Abstract

פונקציות הנהלה מורכבות ממספר רב של תהליכים קוגניטיביים ברמה גבוהה שמניע את דור שלטון ובחירת התנהגות. תכונה מתהווה של תהליכים אלה היא היכולת להתאים את ההתנהגות בתגובה לשינויים בסביבתו של אדם (גמישות כלומר, התנהגות). תהליכים אלה חיוניים להתנהגות אנושית נורמלית, ועשויים להיות מופרים בתנאי נוירו-פסיכיאטריים מגוונים, כולל סכיזופרניה, אלכוהוליזם, דיכאון, שבץ, ומחלת אלצהיימר. הבנה של נוירוביולוגיה של תפקודים ניהוליים כבר התקדמה מאוד בזמינות של משימות בבעלי חיים להערכת מרכיבי גמישות התנהגותית, במיוחד אסטרטגית הסטה ולמידת היפוך בדידים. בעוד מספר סוגים של משימות פותחו, רובם-אוטומטי שאינם, עבודה אינטנסיבית, ולאפשר בדיקה של רק חיה אחת בכל פעם. הפיתוח האחרון של משימות אוטומטיות, המבוסס על אופרנטית להערכת גמישות התנהגותית מייעל tesטינג, סטנדרטיזציה מצגת גירוי והקלטת נתונים, ומשפר באופן דרמטי את התפוקה. כאן אנו מתארים אוטומטיים הסטת אסטרטגיה ומשימות היפוך, שימוש בתאים אופרנטית הנשלטים על ידי תוכנת תוכניות שנכתבו מותאם אישית. שימוש במשימות אלה, שהראינו כי קליפת מוח הקדם חזיתית המדיאלי מסדירה אסטרטגית הסטה אך לא היפוך למידה בחולדה, דומה לניתוק נצפה בבני אדם. יתר על כן, בעלי חיים עם נגע בהיפוקמפוס בילוד, מודל התפתחות נוירולוגית של סכיזופרניה, לקויים באופן סלקטיבי על עצם את משימת אסטרטגית ההסטה אבל לא משימת ההיפוך. משימת אסטרטגית ההסטה גם מאפשרת זיהוי של סוגים נפרדים של טעויות ביצועים, כל אחד מהם ניתן לייחסו למצעים עצביים שונים. הזמינות של משימות האוטומטיות אלה, והראיות התומכות בתרומות הקשורות זה של אזורי המוח הקדם חזיתית נפרדים, הופכים אותם למבחנים גם מתאימים במיוחד עבור החקירה של תהליכים הנוירו-ביולוגיים בסיסיים, כמו גם drגילוי UG והקרנה במודלים של מחלות.

Introduction

תהליכים קוגניטיביים ברמה גבוהה, כוללים דור כלל, מבחר התנהגות, ואסטרטגיה הערכה יכונו ביחד כ" ביצועי "או" גמישות התנהגותית ^1. "תהליכים כאלה הם חיוניים לתפקוד קוגניטיבי תקין, ועלולים להיפגע בהפרעות מגוונות כגון סכיזופרניה , אלכוהוליזם, דיכאון, שבץ ומחלות ^2-7 אלצהיימר. הרגולציה של תהליכי פונקציה המבצע מתווכת בעיקר על ידי אזורים בקליפת המוח הקדמי, כולל קליפת מוח הקדם חזיתית דורסולטרלי וקליפת orbitofrontal בבני האדם ^8-10.

הפיתוח של משימות להעריך תפקוד ביצועי ו / או גמישות התנהגותית בחיות לא-אנושיות, במיוחד מכרסמים, התקדם באופן משמעותי את ההבנה של נוירוביולוגיה של קוגניציה ^11-14. משימות כגון הפכו אותו ניתן למדוד בנפרד רכיבים שונים של גמישות התנהגותית, כולליםהסטת אסטרטגיה ולמידת היפוך. הסטת אסטרטגיה מתייחסת ליכולת לדכא באופן פעיל אסטרטגית תגובה למדה בעבר בעת רכישת אסטרטגיה חדשה, מתחרה, במיוחד על פני ממדי גירוי (משמרת extradimensional) - למשל, מעבר מביצוע אפליה מבוססת מבחינה ויזואלית (אדום מול ירוק, שבו אדום הוא גירויים "נכונים" ומישוש אינם רלוונטיים) לביצוע אפליית מישוש (להחליק לעומת מחוספס, שבו חלק הוא "נכון" וגירויים חזותיים הם עכשיו לא רלוונטיים). מצד השני, למידת היפוך גם בשינוי באסטרטגית תגובה, אבל בתוך אותו ממד הגירוי - למשל, בדוגמא "אדום לעומת ירוק", אם אדום היה נכון בעבר, היפוך יכתיב ירוק זה נכון עכשיו, בעוד גירויי מישוש יישארו לא רלוונטיים.

כמה משימות פותחו כדי לחקור גמישות התנהגותית במכרסמים. Ma הצולבמשימת ze דורשת בעלי חיים לראשונים ללמוד או שלטון המבוסס על כיוון (לדוגמא, "תמיד פונה ימינה") או שלטון מבוסס חזותי (למשל, "תמיד פונה אל הסימן החזותי") לקריטריון מסוים של ביצועים. לאחר מכן, נדרש בעלי החיים או כדי להעביר באופן בלתי צפוי על פני שיטה לשלטון ההפוך (אסטרטגית ההסטה, נקרא במקור כ" משמרת nonreversal ^"15) או להעביר בשיטה למגירה ההפוכה (למידה היפוך) ^13,14,16. משימות כאלה הן רגישות לשיבושים ברשתות בקליפת המוח וקורטיקליים, מעורבים קליפת מוח הקדם חזיתית, התלמוס, וסטריאטום ^{1,13,14,16-18.} סוג נוסף של משימת קשב-הסטת סט (המכונה לעתים משימת החפירה) דורש בעלי חיים אימון להפלות בין שתי מכולות שונות לאורך שתיים או שלושה ממדי גירוי (לחפור תקשורת, ריח, ו / או מרקם חיצוני). בדומה למבוך הצולבמשימה, בעלי חיים ולאחר מכן נדרשו לעבור גם על פני ממדים (הסטת אסטרטגיה) או בתוך אותו הממד (למידה היפוך), ומשימות אלה דומים רגישות למניפולציות קליפת מוח קדמיות ^11,19. יתרון של משימה זו הוא כי במהלך משמרת האסטרטגיה חוץ-ממדית, חולדות מוצגות עם סטי רומן של גירויים (מופת), אשר מבטיח כי ליקויי ביצועים בשלב זה, צפויים המיוחס לשיבושים ביכולת לעבור בסט קשב להיבטים שונים גירויי מתחם, ולא יכולת לקויה להפסיק מתקרב גירוי ספציפי הקשורות בעבר עם הפרס. עם זאת, תכונה זו גם עושה את זה קשה יותר כדי לוודא את האופי הספציפי של גירעון במהלך משמרת סט.

למרות שהמשימות שתוארו לעיל תועדו היטב בספרות, שניהם סובלים ממספר החסרונות פרוצדורליים, בעיקר את משך זמן שנדרש כדי לבדוק בעלי חיים. בשנימשימת המבוך הצולב ומשימת החפירה, רק חיה אחת יכולים להיבדק בכל פעם; יתר על כן, בדיקה חייבת להינתן בזמן אמת על ידי הנסיין ייעודי, ועשוי להימשך עד כמה שעות ביום לכל בעלי חיים. בנוסף, הצגת גירויים וההקלטה של ​​תגובות התנהגותיות בשני הסוגים של משימות נשלטות באופן ידני על ידי הנסיין, ועל כן הם חשופים לטעויות אנוש ופרשנות סובייקטיבית.

כאן אנו מתארים שיטה אוטומטית להערכת אסטרטגית הסטה והיפוך הלמידה בחולדה, באמצעות נהלים אופרנטית המייעלים את שליטת גירוי ולהצגה נתונים, ולשפר באופן דרמטי את שיעור איסוף נתונים ותפוקת ^20,21. השיטות המשמשות לעיצוב וחולדות רכבת מתוארות, כמו גם את המרכיבים של המשימה עצמה והניתוח של הנתונים וכתוצאה מכך. מצאנו כי כמו משימות מבוך הצולב ולחפור, משימות האוטומטיות אלה רגישות להפרעות במוח הקדם חזיתיתומעגלים קורטיקליים, כמו גם למניפולצית התפתחותיות שמודלי סכיזופרניה ^20-23.

Protocol

הערה: כל הנהלים שתוארו כאן אושרו על ידי הוועדה המוסדית הטיפול בבעלי חיים והשימוש (IACUC) במכללת סיינט מרי של מרילנד, או המועצה הקנדית על טיפול בבעלי חיים באוניברסיטת קולומביה הבריטית.

1. בעלי חיים

1. השתמש בחולדות הארוך אוונס זכר בוגר Sprague-Dawley או גבר בוגר.
   שים לב: למרות הבדלים בביצועים על פני שני זנים אלה לא נבדקו באופן רשמי, חולדות ארוכות אוונס נוטים לרכוש אפליה חזותית קיו (שתפורט להלן) מעט מהר יותר מאשר Sprague-Dawley חולדות (Floresco, תצפיות לא פורסמו).
2. עם ההגעה במושבה, חולדות בוגרות בית ביחידים או בקבוצות, בהתאם לצרכים של הניסוי ואת המגבלות של המתקן. השתמש דיור אחת לניסויים בבעלי החיים שהם-מוגבל מזון, כדי לספק שליטה טובה יותר של צריכת מזון. לאפשר חיות להסתגל למושבה (ללא טיפול או הגבלת מזון) לפחות 3 ימים לאחרהגעה.
   הערה: דוח שפורסם לאחרונה הציע כי מין הנסיין יכול להשפיע לרעה על מדדים של כאב וחרדה ²⁴ התנהגות, ממצאים אשר עשוי להאריך להתנהגויות מתח רגיש אחרות, כוללים קוגניציה. בין המחקרים שלנו, יש לנו לא נצפו הבדלי ביצועים ברורים בחולדות שאומנו על ידי גברים לעומת מפעילים נשיים, למרות שיש לנו לא הערכנו באופן רשמי זה.
3. ידית חיות יומיות לכ 3-5 דקות כל אחד, לפחות 3 ימים לפני תחילת בדיקות התנהגותיות. ביום הראשון של טיפול, לקבל משקל חופשי-האכלה לכל חולדה. משקל היעד להגבלת מזון, אם משתמשים בו, יהיה 85-90% מהמשקל הזה בחינם. שים לב במשקל זה יעד, למשל, במחברת מעבדה או בכרטיס הכלוב של החיה. במקרים מסוימים, ייתכן שלא תהיה הצורך בהגבלת מזון, אם החיזוק משמש הוא טעים מאוד (לדוגמא: חלב ממותק,), למרות שבעלי חיים עלולים להפוך שבע מהר מדי בשימוש בחיזוקים כאלה.
4. על EACשעות של ימי טיפול, כטיפול של כל בעלי חיים נגמרה, מקום כ 10-20 כדורי גמול בתוך הכלוב בביתו של בעל החיים להסתגל חולדות (שהם בדרך כלל neophobic) לחיזוק שישמש בתפקיד (ראה סעיף 2.1.3 להלן).
5. במהלך שלושת הימים של טיפול, להפחית בהדרגה את צריכת המזון היומית של בעלי החיים כדי להביא אותם למשקולות היעד שלהם. הקפד לציין על כרטיסי הכלוב או תיעוד אחר שבעלי החיים נמצאים כעת בדיאטה מוגבלת.
   הערה: הגבלת מזון בפרט דורשת אישור IACUC המוסדי או גוף פיקוח אחר לפני כל נהלים עשויים להתחיל. הנהלים הכלליים להלן אושרו על ידי גורמים המוסדיים בהתאמה של המחברים; הקפד להתייעץ כל הנחיות ו / או מקומיות לאומיות מתאימות לדרישות נוספות במוסדות פרטיים.
6. לשקול בעלי חיים לפחות פעמיים בשבוע כדי לפקח על בריאות ולהבטיח שבעלי חיים לא ירידה משמעותית belOW משקל היעד. להבטיח כי מים הוא זמינים באופן חופשי בכל העת.

2. ציוד ותוכנה

1. השתמש בתאי אופרנטית מצוידים ב( לכל הפחות) שני מנופים נשלפים, שני אורות גירוי, houselight, ומתקן חיזוק למשימות אלה.
   1. הנח את המנופים משני צדי אזור משלוח חיזוק מרכזי עם גירוי אחד ממוקם מעל כל מנוף.
   2. ודא שhouselight מאיר את כל החדר בזמן שלא מפריע לזיהוי של אורות הגירוי, למשל, למקם את houselight על הקיר ממול המנופים ואורות גירוי.
   3. השתמש במזון טעים (לדוגמא, פתיתים או סוכרוז ^20,21 או פתרונות סוכרוז ²⁵⁾ לחיזוק. בכל מקום בו מצויינים ל" מחזק את בעלי החיים "להלן, לספק גלולה אחת 45 מ"ג סוכרוז או סכום שנקבע אחת מתמיסת סוכרוז.
2. מצגת גירוי בקרה, operati המנוףב, ואיסוף נתונים באמצעות ממשק עם מחשב. צור מחברים לקבלת מידע ספציפי לגבי תוכניות משימה בכתב עם תוכנת MED-PC, תכנית שתוכננה במיוחד עבור בדיקות התנהגותיות ואיסוף נתונים.
   הערה: תכונה חיונית של התוכניות המשמשות לבדיקות התנהגותיות היא ההקלטה של ​​משתנים מרכזיים על בסיס ניסיון של ניסוי על ידי, כוללים את המיקום של אות האור, המנוף שנבחר על ידי בעלי החיים, בין אם בעלי החיים שנעשו, או לא נכון נכון אין תגובה (מחדל) וההשהיה לעשות בחירה. נתונים אלה הם קריטיים להערכה של סוגים מסוימים של טעויות שנעשו במהלך חלקים שונים של רצף הבחירה, כפי שיפורטו להלן.
3. בתחילת מראש אימונים, להקצות לכל בעל חיים לתא אופרנטית שבו ייבחן בכל יום לאורך כל הניסוי. בעלי חיים מבחן בערך באותו הזמן של יום לאורך כל הניסוי.
4. תאים אופרנטית נקי באופן קבוע (לפחות פעם בשבוע) עם SOAp ומים ו / או פתרון מיקרוביאלית.

3. Pretraining

הערה: ברגע שבעלי החיים הגיעו למשקל-מוגבל מזון היעד שלהם, הם יכולים להתחיל בעיצוב בתאי אופרנטית. נהלי Pretraining בדרך כלל לוקחים בערך 10-20 ימים, עם השתנות מהותיות בין חולדות. ראה תרשים 1C לסקירה של נהלים.

1. לעצב את בעלי חיים למנוף לחץ.
   1. בעלי חיים רכבת תחת קבוע יחס (FR) -1 לוח זמנים של חיזוק, כלומר, חיזוק אחד מועבר לכל מנוף לחץ. עיצוב יכול להינתן גם עם שני המנופים מורחבים (עיתונות משני מחוזקת), או על מנוף אחד בכל פעם (למשל, מנוף אחד ליום) עם הסדר (שמאל / ימין) מתאזן על פני בעלי חיים ו / או תנאי ניסוי.
      1. לעיצוב עם שני המנופים מורחבים, תמשיך עיצוב מפגשים (מושב 30 דקות אחד ליום) עד חיות לפגוש קריטריון מינימאלי של לפחות 50-60 לחיצות בכל הפעלה במשך יומיים ברציפות. זה בדרך כלל לוקח בערך 3-6 ימים.
      2. לעיצוב על כל מנוף בנפרד, ימשיך הפעלות על הידית הראשונה עד בעלי חיים מגיבים לפחות 50-60 פעמים על הידית הראשונה הוצגה. מפגשי עיצוב לאחר צריכים להשתמש במנוף ההפוך עד העכברוש שוב משיג קריטריון זה. בדרך כלל, זה קריטריון שני הוא רכש במהירות לאחר החולדות למדו ללחוץ על הדוושה הראשונה.
         הערה: עיצוב על מנוף אחד בכל פעם ייקח זמן רב יותר (בעלי החיים חייבים לעמוד בקריטריון פעמיים, פעם אחת עבור כל מנוף), אבל יבטיח שבעלי החיים להשיג ניסיון להגיב על ולסירוגין בין שני המנופים, מרכיב קריטי של המשימות מתוארות להלן .
2. תנו חיות אימוני מנוף לשליפה לקראו אותם עם הסיומת והכחשה של המנופים, ועל מנת להבטיח כי חולדות עושות יחסית מעט מחדלים (בדרך כלל <5) עד שהם ימשיכו לשלבי מבחן עיקריים של המשימה.
   1. בכל ניסוי, לקבוע איזה מנוף להארכה. הרחבות מנוף חלופיות במטרת פסוודו כך שיש 45 ניסויי שמאל מנוף ו -45 ניסויים ימני מנוף, אך לא יותר משני משפטים רצופים להאריך את אותו המנוף.
   2. להאריך את הידית שנבחרה. לחזק את בעלי החיים לעיתונות על מנוף זה תוך 10 שניות, אחרי שהוא חזר בו המנוף.
   3. אם בעל החיים אינו מגיבים תוך 10 שניות, לחזור בו המנוף ולהקליט מחדל.
   4. להתחיל בניסויים בכל 20 שניות לאורך כל הפגישה.
      הערה: במהלך אימון מנוף לשליפה, לפני חשיפה לאורות גירוי (תאורה של שני אורות גירוי ימין ועל שמאל על כל הרחבה מנוף) יכולה להיות מועסק כדי להקטין את החידוש וחשיבות של נוריות הלוח, ובכך להגביר את הקושי של שלאחר מכן משימת ^{20-ההסטה} להגדיר. באמצעות הליך זה במידה ניכרת יהיה להגדיל את מספר הניסויים הנדרשים כדי להשיג את הקריטריון performance על אפליית הסימן החזותית מפורט להלן, ובעלי חיים עשויים לדרוש מספר ימים כדי ללמוד כלל בתנאים אלה זה.
   5. המשך אימוני מנוף לשליפה (פגישה אחת 30 דקות-כל יום) למספר קבוע של ימים, או עד שבעלי חיים לפגוש קריטריון מינימאלי של חמישה או פחות מחדלים במשך יומיים ברציפות. זה בדרך כלל לוקח בערך 5-10 ימים.
      1. ללימודים באמצעות מניפולציות חריפות (לדוגמא, בדיקות סמים), להשתמש במספר קבוע של ימים (למשל, 5 ימים) כדי להבטיח שכל החולדות לקבל חשיפה דומה למנופים.
3. להעריך בעלי חיים להעדפת צד.
   1. העדפת צד התנהלות בדיקה מייד לאחר הישיבה האחרונה של אימון מנוף לשליפה (באותו היום; ראה איור 1 ג '). משימת העדפת הצד מורכבת משבעה ניסויים, כל אחד מהם מורכב מבין שתיים לשמונה תת-ניסויים מופרדים על ידי מרווח קבוע של 20 שניות intertrial (ITI).
   2. בכל תת-משפט, להאריך את שני המנופים לתוך התא במשך 10 שניות או עד שתגובת מנוף לחץ הוא עשתה. לא להאיר את נוריות הגירוי בשלב זה של אימונים.
   3. לחזק תגובה משני ידית בתת-המשפט הראשון של כל משפט, ולהקליט אותו בשם "התגובה הראשונית".
      1. אל לחזק תגובות באותו מנוף בתת-ניסויים שלאחר מכן באותו המשפט. אפשר עד שש תגובות הבאות באותה הידית עם משפט, לאחר שנותנות תת-משפט בכפייה. תת-משפט נאלץ מורכב רק את הידית ההפוכה הוארכה למשך 10 שניות או עד שתגובה הוא עשתה.
   4. בעקבות התגובה הראשונית על כל משפט, מחזק את התגובה הראשונה על הידית ההפוכה, ולאחר מכן לסיים את המשפט ש. כך, בתוך כל משפט (המכיל עד שמונה תת-ניסויים), נדרש בעלי חיים להגיב לפחות פעם אחת על כל מנוף.
   5. להגדיר העדפת הצד אחד של בעל חיים כצד שבו majority של תגובות ראשוניות התקיים (לפחות ארבעה משבעה מחקרים).
   6. עם זאת, אם בעלי חיים באופן לא פרופורציונאלי מגיבים למנוף אחד לאורך כל הפגישה (שהוגדר כגדול מ2: 1), להקליט צד שכהעדפתו של בעל החיים.
   7. להתחיל לבדוק ביום ברציפות הבא לאחר בדיקת העדפת הצד.
      הערה: בחוויות שלנו, רוב בעלי חיים לא להציג צד העדפה חזקה. לאלו שעושים, לדרוש מהם ללחוץ על הדוושה מול ההטיה שלהם במהלך אימון אפליית התגובה מבטיח כי הם לומדים תלויות תגובה-תגמול הספציפי הקשורות למנוף ש, ולא רק להגיב על מנוף מועדף.

4. בדיקה

הערה: בעלי חיים עשויים להיבדק באחת משלושת רצפים, כל אחד מהם כוללים שתי משימות שונות. הסטת אסטרטגיה נבחנת באמצעות (1) מCue לתגובה-הסטת הגדר ו / או (2) מתגובה לCue-הסטת הגדר; rלמידת eversal נבחנת באמצעות (3) ביטול התגובה. (רצף אפשרי רביעי, ביטול Cue, לא מומלץ מסיבות נדונו בהמשך.)

1. מידע כללי על משימות ורצפים.
   1. לנהל כל רצף בימים רצופים. כל רצף ייקח לפחות יומיים (למידה אפליה ראשונית ולאחר מכן להעביר או היפוך).
   2. השתמש מרבי של בין 150 ל -200 ניסויים במשימה אחת, בהתאם לאופי של הניסוי. (שים לב שהשימוש במספרים גבוהים יותר של ניסויים יהיו בהכרח מגדיל את הסך כל זמן פגישה כדי 60 דקות או יותר, אשר עשוי להיות גורם לשקול לבדיקות תרופתיות בשילוב עם תמציות עם המשכים קצרים יותר של פעולה.)
   3. עבור כל רצף, בעלי חיים מבחן במשימה אחת ("Set") ואחרי משימה שנייה ("Shift" או "ביטול"). בעלי חיים מבחן לתקופה מקסימלית של 3 ימים (כלומר, 450-600 ניסויים) בכל משימה, לתקופה מקסימלית של סה"כ 6 ימים.
      1. הסרבעלי חיים שאינו מגיעים קריטריון תוך 3 ימים במשימה הראשונה ("הגדר") מהניסוי.
      2. לבעלי חיים שאינו מגיעים קריטריון תוך 3 ימים במשימה השנייה ("Shift" או "ביטול"), להקצות ציון מקסימאלי לניסויים לקריטריון שמייצג את מספר הניסויים חוו (כלומר, 450 ניסויים במשך 3 ימים של 150 ניסויים כל אחד).
      3. אם הפרמטרים המשימה שונו כך שבעלי חיים שליטה יכולים להשיג ביצועי קריטריון ביום אחד, ואז לשנות את המשימה כדי שניתנות את כל החולדות רק פגישת מבחן אחד, ולתת לאלה שלא מגיעים לקריטריון בתוך המספר שהוקצה של ניסויים ציון מרבי (150-200 ניסויים, תלוי איך את המשימה הוגדרה).
      4. במהלך משימת המשמרת או היפוך, יש בעלי החיים או להפעיל הפעלה שיש לבצע את השלטון החדש באופן מיידי, או לתת להם 20 ניסויים "תזכורת" שבו הם מבצעים את המשימהבאמצעות הכלל שלמד בשלב הראשון של הכשרה, ולאחר מכן השלטון עובר במהלך הפגישה ^22.
         הערה: הליך זו אחרון הוא שימושי במיוחד עבור ניסויי הערכת תרכובות פרו-קוגניטיבי פוטנציאליים שעשויות לשפר את הגמישות, כפי שהוא יכול להשתמש בם כדי לברר אם ביצועים טובים יותר במהלך משמרת / היפוך נובע באופן ספציפי לגמישות משופרת או פגום אחזור של השלטון הקודם ש עשוי להקל על למידה של אחד חדש במהלך המשמרת.
2. Cue משימה למשימת תגובה:-הסטת הגדר.
   1. להתחיל לבדוק בעלי חיים במשימת Cue (ראה איור 1 א), שמחזקת את בעלי חיים ללהגיב על הידית מתחת לאור הגירוי המואר (קיו). משימת Cue היא המשימה "קבע" ברצף זה.
      1. בגין כל ניסוי עם שני המנופים חזר בו.
      2. להאיר שמאל או גירוי אור נכון עבור 3 שניות; אז להאריך את שני המנופים לתוך החדר למשך 10שניות או עד שתגובה מתרחשת.
      3. לחזק תשובה נכונה רק על הידית אותתה. על תגובה משני המנוף, לחזור בו המנופים.
      4. להתחיל בניסויים בכל 20 שניות לאורך כל הפגישה. Pseudorandomly לקבוע את הסדר של ניסויים כאלה שלא יותר משני משפטים רצופים להתרחש עם אותו אור הגירוי (ימין או שמאל) המואר.
      5. המשך ניסויים עד הגיעו בעלי חיים קריטריון (השלים 10 תשובות נכונות ברציפות) והשלים מינימום של 30 ניסויים, או עד 150-200 ניסויים הושלמו מבלי להגיע קריטריון.
      6. אם הקריטריון הוא לא הגיע ביום הראשון, לבדוק את החיה על משימת Cue שוב ביום השני, אבל להסיר את הדרישה להשלמת מינימום של 30 ניסויים. אם הקריטריון הוא לא הגיע ביום השני, לבדוק את בעלי החיים ביום השלישי הבאים באותו ההליך.
   2. ביום שלמחרת לאחר שהגיע קריטריון על עצם את משימת Cue, להעביר בעלי חיים ל משימת תגובה (ראה איור 1), אשר מחזקת את בעלי חיים ללהגיב על הידית הפוכה העדפת הצד שלהם, ללא קשר לגירוי אור התאורה (קיו). משימת התגובה היא המשימה "Shift" ברצף זה.
      1. בגין כל ניסוי עם שני המנופים חזר בו.
      2. להאיר שמאל או גירוי אור נכון עבור 3 שניות; אז להאריך את שני המנופים לתוך התא במשך 10 שניות או עד שתגובה מתרחשת. (שים לב שהמיקום של אור הגירוי אינו רלוונטי למשימה זו.)
      3. לחזק רק תגובה על ידית המיקום הנכונה (ימינה או שמאלה, ההפך מהעדפת צדו של בעל החיים). על תגובה משני המנוף, לחזור בו המנופים.
      4. להתחיל בניסויים בכל 20 שניות לאורך כל הפגישה. Pseudorandomly לקבוע את הסדר של ניסויים כאלה שלא יותר משני משפטים רצופים להתרחש עם אותו אור הגירוי (ימין או שמאל) המואר.
      5. המשך ניסויים עד הגיעו של בעלי חייםקריטריון (השלים 10 תשובות נכונות ברציפות) או עד 150 ניסויים הושלמו מבלי להגיע קריטריון.
      6. אם הקריטריון הוא לא הגיע ביום הראשון, לבדוק את החיה על משימת התגובה שוב ביום השני. אם הקריטריון הוא לא הגיע ביום השני, לבדוק את בעלי החיים ביום השלישי הבאים באותו ההליך.

. איור 1: משימות אפליה בשימוש ברצף בשינויי נתון זה מציג את המשימות כפי שבוצע ברצף Cue לתגובה; שים לב כי המשימות הן אותו הדבר, פשוט בסדר הפוכים, ברצף התגובה לCue. (א) במידת אפליה החזותית-קיו, בעלי החיים ברזל לתגובה על המנוף באור הגירוי המואר. (ב) במהלך למידת אפליית תגובה,imals מחוזק להגיב על מנוף אחד (או שמאלה או ימינה), ללא קשר למיקום של אור הגירוי. (C) תרשים זרימה המתאר את הרצף של שלבי הכשרה לאסטרטגיה טיפוסית הסטת ניסוי, מpretraining לבדיקה. אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.

3. -הסטת הגדר: תגובה לCue.
   הערה: רצף זה הוא אחד שמרוויח הכי הרבה מהתוספת של המצב טרום-החשיפה החזותית-קיו האור לpretraining ^20,21 (ראו שלב 3.2.4 לעיל). מחקרים קודמים הראו כי לפני חשיפת חולדות לאורות במהלך אימון מנוף לשליפה עושה משמרת תגובה לאות קשה יותר ותלויה בקליפת מוח הקדם חזיתית המדיאלי. לעומת זאת, inactivations הקדם חזיתית לא לפגוע בסוג זה של שינוי, אם נהלי pretraining אלה אינם מועסקים ^20.
   1. בגין הבדיקות של חיות במשימת התגובה, שמחזקת את בעלי חיים ללהגיב על הידית הפוכה העדפת הצד שלהם, ללא קשר לגירוי אור תאורה (קיו). משימת התגובה היא המשימה "קבע" ברצף זה.
      1. להמשיך בבדיקות כמפורט ב4.2.2 (משימת Response) שלב לעיל.
      2. בעלי חיים יש להשלים מינימום של 30 ניסויים במשימה זו, שכן הוא המשימה "קבע".
   2. ביום שלמחרת לאחר שהגיע קריטריון במשימת התגובה, להעביר בעלי חיים למשימת Cue, המחזקת את בעלי החיים ללהגיב על הידית מתחת לאור הגירוי המואר (קיו). משימת Cue היא המשימה "Shift" ברצף זה.
      1. להמשיך בבדיקות כמפורט ב4.2.1 (משימת Cue) שלב לעיל. המינימום של 30 ניסויים הושלמו, אין צורך כאשר משימה זו היא המשימה "Shift".
4. ביטול התגובה.
   1. בגין בעלי חיים 'בדיקה במשימת התגובה, שמחזקת את בעלי חיים ללהגיב על הידית הפוכה העדפת הצד שלהם, ללא קשר לגירוי אור התאורה (קיו). משימת התגובה היא המשימה "קבע" ברצף זה.
      1. להמשיך בבדיקות מפורטות ב4.2.2 (משימת Response) שלב לעיל.
      2. בעלי חיים יש להשלים מינימום של 30 ניסויים במשימה זו, שכן הוא המשימה "קבע".
   2. ביום שלמחרת לאחר שהגיע קריטריון במשימת התגובה, בעלי חיים מבחן על ביטול משימת התגובה, שמחזקת את בעלי חיים ללהגיב על הידית ההפוכה על המשימה הראשונה, כלומר, את הידית המתאימה לצד ההעדפה המקורית שלהם. משימת התגובה החדשה היא המשימה "היפוך" ברצף זה.
      1. להמשיך בבדיקות כמפורט בשלב 4.2.2 לעיל, למעט כי עמדת המנוף מחוזקת היא עכשיו שווה לצד ההעדפה המקורית של בעל החיים.

5. אמצעים התנהגותיים

1. רשום את הניסויים לקריטריון בשתי המשימות "קבע" ואת המשימה "Shift". ניסויים לקריטריון הוא המדד העיקרי של דיוק, מוגדר כמספר הניסויים הנדרשים להשלמת 10 משפטים רצופים, כולל 10 מחקרים אלה. שים לב כי מספר המחדלים צריך להיות בחשבון מתוך מדד זה (לדוגמא, אם חולדה דורשת 100 ניסויים כדי להשיג קריטריון ועושה 10 השמטות, הניסויים בפועל לקריטריון הוא 90).
2. לספור את מספר השגיאות שנעשו לפני הקריטריון הושג בשני המשימות "קבע" ואת המשימה "Shift". שגיאות לקריטריון הינה צעד משלים של דיוק שיכול להיות רגיש יותר מניסויים לקריטריון ואינו מושפע משיעורי השמטה מוגברות.
3. לסוגי שגיאת משמרת, לנתח נוסף הסוגים של טעויות שנעשו על עצם את המשימה "Shift" של רצף-הסטת סט.
   1. רוזן שגיאה כ"מתמיד, / סוג רגרסיבי" כאשר בעלי חיים מגיבים בצורה לא נכונה במשימה "Shift" על פי הכלל שהיה נכון במשימת "קבע" של היום הקודם. לאחר מכן, השתמש בהנחיות הבאות כדי לחלק טעויות מסוג זה למתמיד, ורגרסיבי, בהתאמה.
      1. מחלקים את הפגישה "Shift" לגושים של 16 ניסויים הושלמו ברציפות (לא כוללים ניסויים הושמטו). בתוך כל בלוק, לזהות אילו טעויות התאימו להגדרה מסוג זה, כלומר, החולדה עשתה תשובה שגויה שמתאימה ל" קבע "שלטון המשימה. יהיו מקסימאלי של 8 שגיאות אפשריות מסוג זה בכל בלוק של 16 ניסויים.
      2. ניקוד זיהה שגיאות כמתמיד, עד פחות משישה מהם נעשים בתוך בלוק.
      3. החל מהבלוק הבא וממשיכים עד לסוף המשימה, להבקיע טעויות מסוג זה כרגרסיבי.
      4. אם בעל החיים נבדקו ב" ShIFT "משימה על יותר מיום אחד, להמשיך שגיאות ניקוד כאילו הלוקים היו רציפים.
   2. רוזן שגיאה כמו "אף פעם לא מחוזק" כאשר בעלי חיים מגיבים בצורה לא נכונה במשימה "Shift" עם תגובה שלא הייתה נכון משני או המשימה "קבע" "Shift".
4. לסוגי שגיאת היפוך, לנתח נוסף הסוגים של טעויות שנעשו על עצם את המשימה "היפוך" של רצף למידת היפוך. טעויות היפוך מתפרקות לאורך שני ממדים: (1) למתמיד, ושגיאות רגרסיביות, ו- (2) לכיוון-מסיח ומרחק הליכה מ- מסיח שגיאות.
   1. לחלק שגיאות כוללת לתוך מתמיד, ורגרסיבי.
      1. מחלקים את הפגישה "היפוך" לגושים של 16 ניסויים הושלמו ברציפות. לספור את השגיאות בכל בלוק (מקסימום של 16 שגיאות אפשרי).
      2. ציון שגיאות כמתמיד, עד פחות מ -10 מהם נעשים בתוך בלוק.
      3. החל מהבלוק הבא וממשיכים עד לסוף המשימה, להבקיע שגיאות כרגרסיביות.
      4. אם בעל החיים נבדקו במשימה "ההיפוך" ביום אחד או יותר, להמשיך שגיאות ניקוד כאילו הלוקים היו רציפים.
   2. לחלק שגיאות כוללת לכיוון-מסיח (גירוי אור היה מואר מעל המנוף השגוי, לחוץ) ומרחק הליכה מ- מסיח (גירוי אור היה מואר מעל המנוף הנכון, לא מגוהץ).
5. רשום את מספר הניסויים הושמטו לספק מידה רחבה של רמת המוטיבציה של בעלי החיים.
   1. לבחון עשרות מחדל לאחר כל פגישת מבחן יומית כדי לשלול תקלה בציוד, אשר יכול להיות מצויינים על ידי ציוני השמטה גבוהים.
   2. בהעדר של תקלה בציוד, לא לכלול נתונים השמטה מבעלי חיים עם מספרים גבוהים באופן חריג של מחדלים (בדרך כלל, ≥3 סטיות תקן מעל הממוצע) בשני משימות.
6. שיהוי תגובה רשומה על ידי מדידת הזמן שחלף בין הארכת מנוף ותגובה. שיהוי לספק מידה גסה של תפקוד מוטורי ו / או מהירות העיבוד.

תוצאות

איון חריף, הפיך של קליפת מוח הקדם חזיתית ניתן להשיג על ידי עירוי של hydrochloride המקומי bupivacaine ההרדמה (0.75%, 0.5 μl) לאזור prelimbic באמצעות צינורית עירוי מושתלת בניתוח ²⁰ כ 10 דקות לפני הבדיקה. יתר על כן, ניתן להעריך את ההשפעות של איון באו המשימה הראשונה ("הגדר") או המשימה השנייה ("Shift" או "ביטול") כדי לחקור תופעות כלליות אפשריות בלמידה. איור 2 מדגים את התוצאות של כזה inactivations על בעלי חיים ביצוע הרצף-הסטת אסטרטגית Cue לתגובה. איון הקדם חזיתית ביום הראשון, Cue / המשימה "קבע", לא לפגוע בביצועים (איור 2 א), המצביעים על כך קליפת מוח הקדם חזיתית המדיאלי אין צורך ללמידת אפליה ראשונית. עם זאת, איון הקדם חזיתית ביום השני, התגובה / משימה "Shift", signifביצועים לקויים icantly בבעלי החיים שנדרשו מספר גדול יותר באופן משמעותי של ניסויים כדי להגיע לביצועי קריטריון (איור 2). כאשר קליפת מוח הקדם חזיתית היה מובטל, בעלי החיים עשו יותר טעויות כמו מתמיד, מ טעויות לא מחוזקות במשימת Shift (איור 2 ג). ממצאים אלה לשכפל נתונים קודמים בנוגע לחשיבות של קליפת מוח הקדם חזיתית המדיאלי לאסטרטגית הסטה ו, בפרט, בדיכוי אסטרטגיה למדה בעבר ^13,20.

לעומת זאת, בעלי החיים שעברו הכשרה בביטול רצף תגובה לא הראו תלות הקדם חזיתית זה. בעלי חיים שקיבלו איון של קליפת מוח הקדם חזיתית ביום "ההיפוך" לא היו שונים מבעלי חיים, חדורים מלוחים משני האפליה הראשונית התגובה (איור 3 א) או ההיפוך הבא (איור 3) ²⁰ .These ממצאים עולים בקנה אחד עם מחקר קודם שהראה כי הדואר קליפת orbitofrontal, לא קליפת מוח הקדם חזיתית המדיאלי, מסדיר היפוך למידה במגוון רחב של משימות ^12,19,26, כוללים משימה אופרנטית דומה לזה שתואר כאן ^27.

איור 2. איון של הסטת קליפת מוח הקדם חזיתית פוגע אסטרטגיה., משפטים לקריטריון במשימה הראשונית אפליית Cue ("הגדר") על ידי חולדות שקבלו עירוי של תמיסת מלח או bupivacaine (Bupi) לקליפת מוח הקדם חזיתית המדיאלי ביום הסט. היה לי איון הקדם חזיתית אין כל השפעה על רכישה ראשוני. B, משפטים לקריטריון במשמרת למשימת התגובה ("Shift") הבאים חליטות הקדם חזיתית המדיאלי של שני מלוח או bupivacaine ביום השינוי. איון של קליפת מוח הקדם חזיתית לקוי משמרת האסטרטגיה למשימת התגובה.C, סוגים של טעויות שבוצעו על ידי בעלי חיים ביום השינוי. איון הקדם חזיתית לפני משימת המשמרת (קבוצת "סאל-bupi") הוביל לעלייה בשגיאות כמו מתמיד,. *, P <.05 לעומת מלוח-מלוח. נתון זה שונה מאל Floresco et. ²⁰ אנא לחצו כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.

איור 3. איון של קליפת מוח הקדם חזיתית עלים היפוך למידה בשלמותה., משפטים לקריטריון במהלך אימון אפליית תגובה הראשוני על ידי חולדות שלאחר מכן יקבל חליטות של תמיסת מלח או bupivacaine (Bupi) לקליפת מוח הקדם חזיתית המדיאלי לפני אימון היפוך. שום הבדל לא נראה. B, משפטים לקריטריון במהלך ההיפוך של אפליית התגובה, הבאים חליטות הקדם חזיתית המדיאלי של שני מלוחים או bupivacaine. איון הקדם חזיתית לא לפגוע בלמידת היפוך. נתון זה שונה מאל Floresco et. ²⁰

הנתונים מוצגים באיור 4 מספק דוגמא לאופן שדורש חולדות לבצע ניסויים "תזכורת" באמצעות השלטון לפני משמרת אסטרטגיה יכולה לסייע בפרשנות הנתונים הישן. במחקר זה (Enomotor וFloresco, תצפיות לא פורסמו), חולדות הותאמו לביצועים על רכישה כלל סימן חזותי ביום 1 (איור 4 א). ביום 2, חולדות שקיבלו רכב או 0.2 מ"ג / קילוגרם haloperidol. בתחילת פגישת מבחן היום 2, הם קבלו 20 ניסויים שבם נדרשים להגיב באמצעות השלטון החזותי קיו נרכש ביום 1, לאחר שהשלטון עבר באמצע פגישה-לאפלית תגובה. כמוצג באיור 4B, טיפול זה לקוי שליפה של שלטון הסימן החזותי במהלך 20 ניסויי התזכורת הראשונים של הפגישה. טעויות בהמשך לכך, חולדות שטופלו ב- haloperidol נדרשות פחות ניסויים כדי להשיג קריטריון (איור 4C) ועשו פחות מתמיד, (איור 4D) במשמרת האסטרטגיה. שים לב שלא השתמשנו בניסויי התזכורת לפני המשמרת, נתונים אלה עשויות היו להתפרש כשיפור בהסטה שנקבע על ידי haloperidol. עם זאת, ירידת הערך בשלב אחזור השלטון מצביע על כך שהשפעות אלה הבנה טובה יותר כזיכרון לקוי לשלטון רכש בעבר, שאולי הוביל לסכסוך תגובה פחות כאשר חולדות נדרשו ללמוד כלל רומן ובכך מהר הסטה.

איור 4. פגומים כלל אחזור והקלו בשינויים הנגרמים על ידי Haloperidol טיפול., משפטים לקריטריון על אפליית סימן חזותית מחולדות שהיו אמורים לקבל רכב (מלוח) או haloperidol דופמין D2 antagonist (0.2 מ"ג / קילוגרם) לפני אסטרטגית הסטת רצף ביום הבא. בעלי חיים בשני הקבוצות הראו ביצועים טרום תרופה דומה. B, בתחילת הבדיקה ביום 2, חולדות שקיבלו 20 ניסויי תזכורת שבו הם נדרשו להמשיך להגיב באמצעות שלטון הסימן החזותי מיום 1. טיפול בhaloperidol ירד באופן משמעותי את דיוק במהלך אלה תזכורת ניסויים. C, אחרי 20 ניסויי התזכורת, השלטון עבר באמצע פגישה-לאפלית תגובה. חולדות שטופל haloperidol נדרשות פחות ניסויים כדי להשיג קריטריון במהלך המשמרת. טיפול Haloperidol ד גם הפחית את השגיאות מתמידות. למרות נתונים אלה יכולים להציע ביצועים משופרים, ירידת הערך בתצוגה אחזור שלטון בB מציין כי "הסטת האסטרטגיה המשופרת" לכאורה סבירה יותר מיוחסת להתערבות מופחתת מהכלל. Enomoto וFloresco, תצפיות לא פורסמו רכש בעבר. *, p <.05 לעומת רכב.

הנגע בהיפוקמפוס הגחון ילוד המניפולציה (NVHL) שמשה מודל היבטים מסוימים של סכיזופרניה בחולדות ^28, במיוחד ליקויים קוגניטיביים ^29,30. בקצרה, נגע excitotoxic ניתן להיפוקמפוס של חולדות זקנות 7 ימים, והבדיקה מתבצעת במבוגרים (60 + לאחר לידה ימים). . מודלים זה מסלול התפתחותי ההשערה של סכיזופרניה ²⁸ איור 5 ממחיש חולדות ביצועים של NVHL ושליטה על הגרסה שנחשפה מראש של Set-ההסטה: תגובה לאות רצף חולדות NVHL לא נפגעו במידת הכלל הראשון (תגובה / "Set. ", איור 5 א), אבל לקוי באופן דרמטי בהסטה לשלטון החדש (Cue / "Shift"), כפי שמוצג על ידי הגידול במספר הניסויים שנדרשו כדי להתחבר קריטריון (איור 5). יתר על כן, גירעון זה נבע בעיקר מגידול בשגיאות עקשניות, כפי שמוצג באיור 5 ג, המצביעים על חריגות הקדם חזיתית ^20,21. תוצאות אלו לאשר את הממצאים קודמים של אסטרטגיה לקויה הסטה בבעלי החיים NVHL באמצעות משימת המבוך הצולב ^29.

בדומה לנתונים מבעלי החיים prefrontally מומתים שהוצגו לעיל, בעלי החיים NVHL לא לקויים בהיפוך למידה (איור 6 א ', ב'), למרות שהם היו איטיים יותר להגיב (איור 6 ג, ד). ממצא שלילי זה מרמז על כך שהאסטרטגיה שנצפתה הסטת גירעונות אינן מיוחסת לחוסר יכולת פשוט כדי לעבור בין ²¹ גירויים.

es.jpg "/>
איור 5. פגומים בשינויים במודל NVHL של סכיזופרניה. ביצועים בגרסה שנחשפה מראש של בעלי החיים בקרת רצף (תגובה לCue) בNVHL-הסטת הסט והעמדת פן., בעלי החיים NVHL היו תקינים בתגובה ("הגדר") משימה. B, עם זאת, בעלי החיים NVHL נדרשו יותר באופן משמעותי מאשר ניסויים שמס להגיע קריטריון על Cue החזותי ("Shift") משימה. C, שגיאות ביום "Shift". בעלי החיים NVHL עשו טעויות חוזרות של יותר מ בעלי חיים מזויפים, אבל לא היו שונים בשגיאות רגרסיביות או לא מחוזקות. *, P <.05 דמה לעומת. נתון זה שונה מPlacek et al. ²¹

איור 6. חוסר NVHL מירידת ערך במידת היפוך. A, B, NVHL ובעלי חיים מזויפים לא היו שונים ביכולתם לרכוש גם את משימת הלמידה תגובה הראשונית ("הגדר"), או היפוך התגובה. C, D, בעלי החיים NVHL היו איטיים יותר מאשר שמס להגיב על שני "סט" ומשימות "היפוך". נתון זה שונה מPlacek et al. ²¹

לבסוף, בדיקות טייס ציינו כי בעלי חיים הם כמעט לא מסוגלים ללמוד היפוך של משימת Cue, כלומר, ללחוץ על הדוושה מול אור הגירוי המואר. חמש מששת בעלי חיים נבדקו השלימו 450 ניסויי היפוך (3 ימים) מבלי להגיע קריטריון, ובעלי החיים הששי נדרשו 418 ניסויים (בריידי, תצפיות לא פורסמו; מידע לא מוצג). זה ככל הנראה משום שאורות הגירוי הם רמזים מאוד בולטים ואטרקטיביים שהופכים אותו קשה מאוד לחולדות לכוון להגיב מהם. לפיכך, רצף בדיקה זו אינו recommended.

Discussion

הפיתוח של משימות התנהגותיות כדי למדוד מבנים קוגניטיביים מסדר גבוה במכרסמים הוא חיוני לקידום ידע של נוירוביולוגיה של קוגניציה. עם משימות בנויות היטב ומאומתים, ניתן להעריך מכרסמים במשימות מורכבות התחרו אלה של קופים או אפילו בני אדם. כאן יש לנו לראות איך שני היבטים של תפקוד ביצועי, אסטרטגית הסטה ולמידת היפוך, יכולים להיחקר במכרסמים תוך שימוש בטכניקות אופרנטית אוטומטיות. באמצעות משימות אוטומטיות אלה, יש לנו לשכפל את הממצאים קודמים במבוך צולב ומשימות לחפור לגבי מצעים העצביים של סט-הסטה והיפוך למידת ^{11,13,18-21,27,29,} המצביע על כך המשימות אופרנטית הערכות תקפות של אלה בונה.

יש משימות אוטומטיות אלה יש מספר היתרונות ויתרונות על פני משימות קיימות-אוטומטי שאינו מבוך צולב ולחפור. המשכנע ביותר הוא השיעור מעולה של איסוף נתונים בגרסה אופרנטית האוטומטית. כלאימון של היום או בדיקה לוקחת רק 30-60 דקות, והוא באופן מלא הדורש פיקוח מינימאלי על ידי הנסיין מבוקרת מחשב. יתר על כן, ניתן לבדוק כמה בעלי חיים בו זמנית עם התקנה אופרנטית רב-תא. כל סדרת משימה, מעיצוב לבדיקות סופיות, יכולה להסתיים בכ 2-3 שבועות. יתרון חשוב נוסף של המשימות האוטומטיות הוא השליטה המדויקת של מצגת גירוי, וכך לצמצם את האפשרות של טעות הנסיין. לדוגמא, את סדר ההצגה של מיקום אות בכל אחד מניסויים אקראי ומבוקר על ידי המחשב, ולא על ידי הנסיין ייעוץ ניסוי על ידי משפט רשימה באופן ידני. העיתוי בין הניסויים נמדד בדיוק ועקבי, ולא בלבל את הזמן שלוקח לניסוי, למשל, להסיר את חולדה מהמבוך הצולב או לארגן מחדש את מיכלי החפירה. משלוח החיזוק הוא אוטומטי ואינו כפוף לניסוי שגיאה (למשל, שוכח לפיתיוןזרוע נכונה של מבוך צולב). איסוף הנתונים השתפר באופן דומה, עם הקלטה אוטומטית של דפוסי תגובה כולל מדידת זמני שיהוי תגובה מדויקת. בהיעדר הפרעות מוטוריות אחרות, שינויים בזמני שיהוי תגובה יכולים לשמש להבנת ראיות של מהירות עיבוד שינה ו / או לשפוט את רמת מורכבות הקוגניטיבית של משימה ^21,22.

המשימות האוטומטיות גם לשמור על יתרון אחד חשוב של משימות מבוך הצולב: היכולת לבצע ניתוח מפורט של סוגי טעויות שנעשו ביום השינוי או ביטול. הבחנה בין שגיאות-הסטת סט שלשכפל האסטרטגיה (מתמיד, או טעויות רגרסיביות) של היום הקודם ושגיאות שמייצגות בעבר אסטרטגיות נסות (שגיאות לא מחוזקות) יכולה לסייע באפיון גירעונות ספציפיים בגמישות התנהגותית. בפרט, טעויות חוזרות של המתרחשות בשלב מוקדם בבדיקה משקפות את חוסר היכולת של בעל חיים לנטוש st הקודםrategy, כעבור זמן-מתרחש שגיאות רגרסיביות משקפות את חוסר היכולת של בעל חיים כדי לשמור על האסטרטגיה החדשה ברגע שפרסברציה חדלה ^20. שגיאות מעולם לא מחוזקים עשויות להצביע על כשל ברכישת האסטרטגיה החדשה, או חוסר יכולת להגיב באופן שיטתי על פי כלל ^20. ממצאים קודמים ^16,17,20 מפגינים בסיסי neuroanatomical קשורים זה של סוגים אלה של שגיאות הם גם בעל ערך בלפרש את התוצאות של משימות אלה.

הנהלים שלנו פותחו ומותאמים לשימוש עם חולדות. זה נאמר, קבוצות אחרות השתמשו נהלים דומים לבדיקת יכולות ההסטה שנקבעו בעכברי ^31. עם זאת, שינויים מסוימים צריכים להיות מועסקים בעכברים כדי להתאים להבדלי מינים. אלה כוללים הצגה ארוכה של אות האור החזותי לפני הארכת מנוף, הכשרה על ימים מרובים באמצעות 30 ניסויים / יום ושילוב של עונש זמן שלאחריו בחירות שגויות. AlthouGH שינויים אלה הופכים assay זה פחות נוח לשימוש עם אתגרים תרופתיים, זה יכול להיות שימושי להערכת גמישות קוגניטיבית בעכברים שעברו מוטציה גנטית (אם כי לא ברור אם שינויים אלה היו לשמר את רגישות קליפת המוח הקדמית של המשימה).

כמובן, יש גם מגבלות למשימות אלה. חלק ממגבלות אלה נובעים מהאופי האוטומטי של המשימה, ואילו אחרים הקשורים לפרמטרים של המשימה עצמה. ביחס לזה אחרון, המשימה-הסטת הסט המתוארת כאן (כמו גם את מבוך הצלב-משימה-הסטה להגדיר ²⁶⁾ לנצל סט מוגבל של גירויים ותגובות. שלא כמו המשימה לחפור, שבו מופת רומן (למשל, ריחות לא מוכרים או מדיה לחפור) יכולה לשמש לבניית מערכות קשב חדשות בכל שלב ^11,19, המשימה-הסטת הסט אופרנטית בהכרח מחייבת בחירה בין שני גירויים שהם מוכרים לי בעלי החיים - בין אם מול השמאלאות אור נכון, או משמאל לעומת מיקום נכון. משמעות הדבר היא כי המשימות-הסטת הסט אופרנטית ומבוך צולב כרוכות סכסוך תגובה, כמו גם אסטרטגית הסטה, למרות שהרעיון של הסטת האסטרטגיה של אחד לממד חדש, לא רלוונטי בעבר גירוי נשמר ^20,23. בהקשר הזה, בשינויים והיפוך משימות אופרנטית כפי שתואר כאן אינו מאפשר לממד גירוי שלישי, כמו במשימת החפירה אשר עשוי לכלול תקשורת לחפור, ריח, ומרקם ^11,19. עם זאת, אנו לא רואים בזה פגם קטלני, כמשימה-הסטת הסט אופרנטית עדיין דורשת את החיה כדי לדכא את אסטרטגית האפליה הרלוונטית בעבר ולדאוג לממד גירוי התעלם בעבר. בנוסף, נראה שניתן להעלות על הדעת שינויים בפרמטרים הציוד ומשימה יכולים לתמוך בתוספת של ממד גירוי שלישי, כגון רמזים שמיעתיים או ריח, למרות שתוספות אלה עשויות להפוך את הלמידה יותר קשה ופחות ameNable לבדיקות תרופתיות ביום אחד.

לבסוף, הגבלת פוטנציאל של כל משימה מבוססת אופרנטית הוא האובדן של מידע ישיר לגבי עכברוש התנהגות - כלומר, הניסוי הוא כבר לא צופה בחולדה. אנו חשים כי היתרונות במהירות אובייקטיביות ואיסוף נתונים שמעניק אוטומציה יותר לפצות על האובדן הזה, ומצלמות מותקנות בתאי אופרנטית הם דרך קלה יחסית כדי לשחזר את הגישה חזותית בודדת אם תרצה בכך.

ישנם מספר צעדים שניתן לנקוט על מנת למקסם את ההצלחה באמצעות משימות אופרנטית אלה. ראשית, את החשיבות של טיפול בבעלי החיים לפני האימון מתחיל לא יכול להיות מוגזם; כמו בכל משימה התנהגותיות, בעלי החיים מטופלים היטב, קלים יותר לעבוד איתו, הם פחות לחוץ, ונוטים לייצר נתונים פחות משתנים. שנית, כמה בדיקות טייס עשויות להיות נחוצות כדי לקבוע את הזמן הטוב ביותר של יום כדי לנהל בדיקות; אנו בוחנים במהלך מחזור האור, ולמצוא performan שce הוא אופטימלי כאשר בעלי חיים נבדקים קרוב לסוף המחזור הזה (לדוגמא, כ 4:00 לסיום מחזור אור בשעה 7:00 בערב). יש לנקוט שלישי, טיפול כדי לוודא שביצועים יציבים הוקם בכל שלב pretraining לפני בעל חיים הוא מתקדם לשלב הבא. לדוגמא, ביצועים עקביים ויציבים בשלב הכשרת מנוף לשליפה הוא מנבא מצוין של ביצועים מיומנים במשימה "לקבוע" האפליה. לגבי הציוד, למרות כל הצעדים הם אוטומטיים, התערבות הנסיין נשארה הכרחית כדי לוודא שכל הרכיבים הם במצב תקין. לדוגמא, בדיקת ציוד יש להפעיל יומית (או יותר מפעם ביום, אם מספר גדול של בעלי חיים נבדקים) כדי להבטיח שכל האורות, מנופים, ומערכות אספקת הפרס הם מבצעיות. בפרט, תקלות במערכות אספקת גמול (במיוחד מכשירי גלולה) יכולות להשפיע באופן דרסטי את הביצועים. מספר גבוה מרגיל של מחדלים ביום נתון עשוי להצביע על בעיה עם ציוד אספקת הפרס, ובכך פלט נתונים יש לבדוק בכל יום על ידי הנסיין מכיר את המשימה ורמות ביצועים צפויות. בהיעדר תקלה בציוד, מספר גבוה של מחדלים עשוי להצביע על בעיות אחרות עם מוטיבציה או בתחום הגנריקה. אם בעל חיים הוא בריא, הגבלת מזון עשויה להיות מוגבר לקחת את בעל החיים 80-85% מהמשקל חופשי-ההאכלה לזמן קצר עד שביצועים משחזר.

משימות בשינויים והיפוך אלה יכולים לשמש במגוון רחב של פרדיגמות ניסוי. לדוגמא, את ההשפעות של מניפולציות כגון נגעים, טיפולים התפתחותיים, מניפולציות תזונתיות, טיפול תרופתי ארוך טווח, או שינויים גנטיים יכולות להיחקר. בעוד שההשפעה של טיפול על הבמה בשינויים או ביטול עשויה לעניין עיקרי, לציין כי מאז טיפולים כרוניים או קבועים כזה חייבים בהכרח להיות מנוהלים לפני traiנינג מתחיל, השפעות על שלבים שונים של ביצועים (במיוחד על האפליה הראשונית או "קבוצה") יש לבחון גם אם ^21. השימוש במניפולציות אקוטיות, כגון טיפולים תרופתיים או inactivations neuroanatomical הזמני, במיוחד מתאימות היטב למשימות אלה. במקרים כאלה, התוספת של קבוצה שלישית (כפי שמודגם באיור 2) היא שימושית; כך, קבוצת הניסוי הראשונית מקבלת המניפולציה של ריבית ביום שינוי או ביטול, ואילו קבוצת ביקורת אחת מקבלת את המניפולציה ביום אפליה ראשונית או "קבע" לבדיקת השפעות רחבות על למידה, וקבוצת ביקורת שנייה מקבלת אין מניפולציות (או טיפולי דמה) בשני הימים ^20,22. שים לב כי ללימודי מניפולציה חריפים כגון, רצוי להתאים חולדות לביצועים במהלך הלמידה של הקבוצה הראשונית ולהקצות אותם לקבוצת הניסוי ו( שנייה) קבוצת ביקורת בהתאם. מינים זהizes את האפשרות שהבדלים מושרה טיפול בביצועים עשויים להיות מבולבל על ידי וריאציות בודדות באיך בקלות חולדות ללמוד להבחין בין גירויים. יתר על כן, אם ניסוי דורש בדיקה של קבוצות מרובות במשך שבועות או חודשים, כל קבוצה צריך לכלול בעלי חיים מכל קבוצות הניסוי. לדוגמא, מחקר שבודק את ההשפעות של מניפולציות תרופתיות חריפות במהלך משמרת עשוי לדרוש 48 חולדות בסך הכל ו 3 קבוצות ניסוי, נבדקו בשלושה מחזורים של 16 בעלי חיים כל אחד. במקרה זה, כל קבוצה צריך להכיל 5-6 חולדות בכל קבוצת ניסוי. באופן אידיאלי, הניתוחים הסטטיסטיים צריכים לכלול גורם המאשר לא היו הבדלים בביצועים על פני כל קבוצה של חולדות. לבסוף, משימות אופרנטית אלה עשויות להיות שימושיות במיוחד ליישום בטכניקות הקלטת vivo, כוללים microdialysis, voltammetry, ואלקטרופיזיולוגיה, בשל רכיבים כגון הסביבה מבוקרת, תזמון מדויק של presentat הגירוייון ותגובות, ותנועות מוגבלות של בעלי החיים שאינם זמינים או מעשיים במבוך הצולב או משימות חפירה.

Materials

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