עבודה זו נתמכה על ידי NSF IOS 1146334, NSF אפרים 0937848, DARPA N66001-10-C-2010, וNSF IOS 0,522,220 לRDB. אנו מודים Stacie הייאט בPlexon Inc לסיוע בהכנת כתב היד הזה.

<ol>
	<li>Furtak, S. C., Ahmed, O. J., Burwell, R. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Single+neuron+activity+and+theta+modulation+in+postrhinal+cortex+during+visual+object+discrimination.">Single neuron activity and theta modulation in postrhinal cortex during visual object discrimination.</a> Neuron. 76, 976-988 (2012).</li><li>Furtak, S. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+Floor+Projection+Maze:+A+novel+behavioral+apparatus+for+presenting+visual+stimuli+to+rats.">The Floor Projection Maze: A novel behavioral apparatus for presenting visual stimuli to rats.</a> J. Neurosci. Methods. 181, 82-88 (2009).</li><li>Bussey, T. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+touchscreen+cognitive+testing+method+for+rodents:+how+to+get+the+best+out+of+your+rat.">The touchscreen cognitive testing method for rodents: how to get the best out of your rat.</a> Learn. Mem. 15, 516-523 (2008).</li><li>Bussey, T. J., Muir, J. L., Everitt, B. J., Robbins, T. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Triple+dissociation+of+anterior+cingulate,+posterior+cingulate,+and+medial+frontal+cortices+on+visual+discrimination+tasks+using+a+touchscreen+testing+procedure+for+the+rat.">Triple dissociation of anterior cingulate, posterior cingulate, and medial frontal cortices on visual discrimination tasks using a touchscreen testing procedure for the rat.</a> Behav. Neurosci. 111, 920-936 (1997).</li><li>Forwood, S. E., Bartko, S. J., Saksida, L. M., Bussey, T. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Rats+spontaneously+discriminate+purely+visual,+two-dimensional+stimuli+in+tests+of+recognition+memory+and+perceptual+oddity.">Rats spontaneously discriminate purely visual, two-dimensional stimuli in tests of recognition memory and perceptual oddity.</a> Behav. Neurosci. 121, 1032-1042 (2007).</li><li>Gaffan, E. A., Eacott, M. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+computer-controlled+maze+environment+for+testing+visual+memory+in+the+rat.">A computer-controlled maze environment for testing visual memory in the rat.</a> J. Neurosci. Methods. 60, 23-37 (1995).</li><li>Keller, J., Strasburger, H., Cerutti, D. T., Sabel, B. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Assessing+spatial+vision+-+automated+measurement+of+the+contrast-sensitivity+function+in+the+hooded+rat.">Assessing spatial vision - automated measurement of the contrast-sensitivity function in the hooded rat.</a> J. Neurosci. Methods. 97, 103-110 (2000).</li><li>Lashley, K. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+mechanism+of+vision+V+The+structure+and+image-forming+power+of+the+rat's+eye.">The mechanism of vision V The structure and image-forming power of the rat's eye.</a> J. Comp. Psychol. 13, 173-200 (1932).</li><li>Lashley, K. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+Mechanism+of+Vision:+Xv.+Preliminary+Studies+of+the+Rat's+Capacity+for+Detail+Vision.">The Mechanism of Vision: Xv. Preliminary Studies of the Rat's Capacity for Detail Vision.</a> J. Gen. Psychol. 18, 123-193 (1938).</li><li>Minini, L., Jeffery, K. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Do+rats+use+shape+to+solve+&amp;#34;shape+discriminations&amp;#34.">Do rats use shape to solve &amp;#34;shape discriminations&amp;#34.</a> Learn. Mem. 13, 287-297 (2006).</li><li>Milner, P. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Brain-Stimulation+Reward+-+a+Review.">Brain-Stimulation Reward - a Review.</a> Can. J. Psychol. 45, 1-36 (1991).</li><li>Albasser, M. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=New+behavioral+protocols+to+extend+our+knowledge+of+rodent+object+recognition+memory.">New behavioral protocols to extend our knowledge of rodent object recognition memory.</a> Learn. Mem. 17, 407-419 (2010).</li><li>Bari, A., Dalley, J. W., Robbins, T. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+application+of+the+5-choice+serial+reaction+time+task+for+the+assessment+of+visual+attentional+processes+and+impulse+control+in+rats.">The application of the 5-choice serial reaction time task for the assessment of visual attentional processes and impulse control in rats.</a> Nat. Protoc. 3, 759-767 (2008).</li><li>Agster, K. L., Burwell, R. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Structure+and+function+of+the+rodent+postrhinal+cortex:+comparisons+to+other+cortical+regions.">Structure and function of the rodent postrhinal cortex: comparisons to other cortical regions.</a> , (2007).</li></ol>

דמי הגשה עבור מאמר וידאו זה הוא בחסות Plexon בע&quot;מ

אנחנו באופן רשמי לתאר פרוטוקולים לאמן חולדות על משימות אוטומטיות לחלוטין מורכבות חזותיות קוגניטיבית בהקרנה מקיר לקיר מבוך. ההקרנה מקיר לקיר המבוך שמשה בהצלחה להקים קושרת עצבית של צירופים אובייקט מיקום ואותות שגיאה בpostrhinal קליפה במהלך הופעה במשימה הבחנה ויזואלית 2 ברירה 1. פרוטוקול עיצוב התנהגותי נועד להיות גמיש, כך שזה יכול להיות מותאם כדי להתאים את קצב הלימוד של חולדה בודדת. קוד מותאם אישית שנכתב עבור מערכת ההתנהגות מאפשר הנסיין לשלוט ההסתברות של משלוח ICS האוטומטי בשלבים קריטיים במהלך אימון; למשל אימון העמדה מוכנה &quot;. הקוד צריך גם לאפשר מסירה ידנית של ICS באמצעות תיבת לחצן לתכנות ב. המטרה של עיצוב מוקדם היא להקים גירוי ICS יעיל למסירת הפרס כדי לחזק התנהגות. במידת האפשר מומלץ השתלת Stimulating אלקטרודות בילטרלי לMFB במקרה של גירוי לא יעיל בחצי כדור אחד. הניסיון שלנו, לעומת זאת, היה כי כמעט כל אלקטרודות מושתלות ICS היו פונקציונליות כדי לספק תמריצים מתגמל. שלב עיצוב ביניים הוא קריטי להכשרת החולדה כדי לשמור על &#39;עמדה מוכנה &quot;בפינה מוכנה. בעמדה מוכנה &quot;, החולדה צריכה להיות נייחת עם האף שלה והצביע לעבר האזורים בתמונה שבה תמונות הבחירה יוצגו. &#39;המצב מוכן&#39; שולט בם מופיעים דימויי הכיוון שמן החולדה מתקרבת לתמונות ואת המרחק שממנו העכברוש רואה את התמונות. אנו ממליצים נוריות מעקב רכובים על headstage של החולדה כדי לפקח על הכיוון שבו ראשו של העכברוש הוא מצביע על שליטה טובה יותר של התנהגות ושליטה מדויקת יותר של מצגת תמונת היעד. ניתן להנפיק מסירה ידנית של ICS לאמן חולדות לשמור על &quot;העמדה מוכנה המתאימה &amp; #8217;. כאשר החולדה היא שמירה על עמדות מוכנות &quot;משביעות רצון בכל ניסוי, הכשרה בעיצובה המאוחר היא משימה ספציפית. בעיצובה המאוחר חולדות מאומנים ללמוד כללים ספציפיים לביצוע משימה נתונה. אנו משתמשים ICS כשיטת משלוח גמול שלנו, כמו בשיטה זו מספקת משוב מיידי לחולדה וכתוצאה מכך למידה מהירה יותר בעיצוב התנהגות, ועוד השלימה ניסויים בהפעלה בעת איסוף נתונים עצביים במשימה האוטומטית. משלוח ICS, לעומת זאת, גורם לחפצים חשמליים בהקלטות עצביות, ויכול להיות בעייתי לניתוח LFP הרציף או נתונים multiunit. המרווח סביב החפץ החשמלי ניתן להסיר מנותק מקובץ הנתונים העצבי הקלטה לפני ניתוח נתונים רציף. חפצים סטריאוטיפיים מICS בנתונים ספייק לעבור סינון גבוהים ניתן להסיר בקלות במצב לא מקוון מבלי להשפיע ספייק אחד הניתוחים. אופטימיזציה עתידית של פרוטוקולים להקרנה מקיר לקיר מבוך כוללת שימוש optogenכלים etic כדי לספק תגמול פנימי כדי למזער ולמנוע חפצים הקשורים לגירוי חשמלי. ההקרנה מקיר לקיר המבוך מותאמת ליכולות חזותיות של חולדות ולכן היא מתאימה יותר למשימות התנהגותיות מודרכים מבחינה ויזואלית. יש לציין כי השוואה ישירה לא יכולה להתבצע בין פרדיגמות ניסוי במבוך הקרנה מקיר לקיר ותאי אופרנטית בגלל הפרוטוקולים שונים ניסיוניים המועסקים והגדרות שונות של קריטריון לרכישה מוצלחת של משימה נתונה. הראינו בעבר, עם זאת, כי חולדות שנרכשו משימת הבחנה ויזואלית 2-בחירה פשוטה ב~ 50 ניסויים בהקרנה מקיר לקיר מבוך 2 לעומת&gt; 300 ניסויים במחקרים אחרים שבם תמונות הוצגו בצורה אנכית בתאי אופרנטית 3,10. משימת VSA הייתה במתכונת המשימה הקלסית 5 ברירה התגובה סידורי 13 (5-CSRT) נועדה להעריך קשב חזותיתהליכים. בדרך כלל 5-CSRT מתבצע בחדר אופרנטית ומחייב את בעל החיים כדי להפוך לדחוף את האף לחור האף-poke המתאים שצוין על ידי הבזק אור, כאן משימת VSA מתבצעת בזירה פתוחה שבו בעלי חיים חייבים להישאר נייח במיקום מסוים בזירה, להפנות את תשומת לבם למקומות היעד ומחכה לגירוי האור להופיע. מניסיוננו, חולדות נדרשו ~ 3,200 ניסויים כדי להגיע לקריטריון (75% בשני ימים עוקבים) ב14 5-CSRT לעומת ~ 800 ניסויים במשימת VSA בהקרנה מקיר לקיר מבוך. יתרון נוסף של משימות התנהגותיות שבוצעו בהקרנה מקיר לקיר המבוך הוא שמשימות מתבצעות בזירה פתוחה גדולה, המנצלת את הנטייה הטבעית של העכברים כדי לחקור את סביבתו, בניגוד למשימות הדורשות את בעלי החיים כדי לתקן את המבט ל יעד נייח. יתרון עיקרי של שימוש בחולדות נעו בחופשיות בזירה ופתוחה160 #; במנגנון מבוך הקרנה מקיר לקיר הוא שמידע מרחבי שני allocentric והאגוצנטרי יכול להיות שנאסף עם מידע חזותי. יתרון נוסף של הפרדיגמה שלנו הוא שמשימות לא צריכים להיות מוגבלת להצגה של תמונות סטטיות. מיקום ותכונות של גירויים חזותיים שהם דינמיים יכולים לשמש במשימות עתידיות. שימוש ביכולות מעקב של מערכת מחקר התנהגות Cineplex, ניתן לפתח משימות להבנה פונקציונלית מפורטת יותר של מבנה מוח נתון. שילוב הקלטות אלקטרו בו זמנית עם משימות קוגניטיביות מודרכים חזותי, שאלות בסיסיות של איך פעילות המוח קשורה לתהליכים קוגניטיביים כגון קבלת החלטות ואפליה חזותית ניתן לחקור. באמצעות משימות מודרכים חזותי, ממצאים ממחקרי עכברוש יכולים להיות טובים יותר בתרגום לבני אדם עם המטרה הסופית של מתן טיפולים למחלות הקוגניטיבי אנושיות.

משימות חזותיים משמשות בדרך כלל במחקרים בבני אדם וקוף לבחון מנגנוני למידה וזיכרון בסיסי. מודלים של מכרסמים, לעומת זאת, הם יותר נגישים לחוקרים לקנה מידה גדולה יותר, טוב יותר מחקרים מבוקרים, ויש להם יתרון הנוסף של התרת טכניקות אלקטרו פולשניים יותר. בשילוב עם גישות אחרות, כגון מניפולציות גנטיות, קלטות אלקטרו בנעו בחופשיות חולדות לספק מודל שימושי עבור דווקא מיקוד מנגנונים ומעגלי תהליכים קוגניטיביים הבסיסיים. משימות חזותיות הפרימאטים דורשות נושאים לכוון את מבטו לגירויים חזותיים על צג, ואילו משימות חולדה דורשות נושאים לאינטראקציה עם סביבה. ההקרנה מקיר לקיר המבוך מנצלת את הנטייה הטבעית של חולדות כדי לחקור באופן פעיל הסביבה, תוך השתתפות בו זמנית לגירויים חזותיים. משימות קוגניטיביות באמצעות מנגנוני מסך מגע שתוכננו במיוחד עבור מכרסמים אפשרותרגום טוב יותר של ממצאים ממודלים של מכרסמים לבני אדם 3. משימות מסך מגע מתבצעות בדרך כלל בחדר עם שני גירויים חזותיים ממדיים שהוצגו בצורה אנכית על קירות 3-7. משימות אלו דורשות מסך מגע בכפוף לאחורי לכיוון הגירוי החזותי היעד ולשבור photobeam אינפרא אדום או לחצו על משטח לחץ לרשום את תגובתה. עדויות אנטומיות והתנהגותיים, לעומת זאת, מראות כי חולדות לעבד מידע חזותי בhemifield החזותי נמוך יותר בצורה יעילה יותר להנחיית התנהגות 8-10. המעבדה שלנו פיתחה משימות קוגניטיביות ניצול ההקרנה מקיר לקיר מבוך 2 שבו גירויים חזותיים דו ממדים מוקרנים בחזרה על רצפת זירת המבחן. בהקרנה מקיר לקיר יכולה להיות במעקב חולדות במבוך בעת ביצוע משימות בזירה פתוחה גדולה בהשוואה למנגנון מסך מגע. לפיכך, ניתן לקבל מידע מרחבי בפעילות העצבית שנרשמה בנוסף לקושרת עצבית של מידע חזותיקבלת החלטות ד. אנו מספקים גירוי תוך גולגולתי (ICS) לחבילה המדיאלי המוח הקדמי (MFB) כפרס 11. לשיטה זו של משלוח הפרס יתרונות על פני תגמולים מזון ומשקה. תגמולים מזון ושתייה יכולים להוביל לשובע, גם בחולדות שנשלל מזון, להגביל את מספר הניסויים בבעלי חיים יבצעו ואפשרות להאט את תהליך ההכשרה. ICS מספק תגמול מיידי מתן משוב מיידי על ביצוע משימה. תוצאות מיידי השכר בעיצוב ורכישה מהירים יותר ומפחיתות באופן משמעותי את משך הזמן של פרוטוקולי אימונים. יתר על כן, מספר גדול יותר של ניסויים יכול להסתיים בפגישה, להגדיל את כמות הנתונים שנאספו וכתוצאה מכך מדגם אמין יותר של התנהגות הקשורות למשימה. שימוש במבוך הקרנה מקיר לקיר, אנו מתארים פרוטוקול כללי לעצב את ההתנהגות של חולדות כדי לבצע משימות קוגניטיביות מורכבות. תיפרוטוקול כללי של מספק מסגרת להכשרת חולדות על פני מגוון רחב של משימות מועסקות כיום להקלטה וקושרת עצבית של תשומת לב ואפליה חזותית 1. לפיכך, ההקרנה מקיר לקיר המבוך מותאמת ליכולות חזותיות של חולדות ומאפשרת השוואות חזקות יותר עם משימות חזותיות בבני אדם ופרימטים לא אנושיים.

<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

משימות נוירופסיכולוגיים המשמשות בפרימטים לחקור מנגנונים של למידה וזיכרון הן בדרך כלל חזותית מודרכים משימות קוגניטיביות. פיתחנו משימות קוגניטיביות חזותיות לחולדות באמצעות ההקרנה מקיר לקיר מבוך 1,2 שמותאמים ליכולות חזותיות של חולדות המאפשרות השוואות חזקות יותר של ממצאי ניסוי עם מינים אחרים. על מנת לחקור וקושרת עצבית של למידה וזיכרון, יש לנו משולב הקלטות אלקטרו למשימות קוגניטיביות אוטומטיות לחלוטין בהקרנה מקיר לקיר מבוך 1,2. תוכנת התנהגות ממשק עם מערכת מעקב בבעלי חיים מאפשרת ניטור של התנהגותו של בעל החיים עם שליטה מדויקת של הצגת תמונה ולתגמל תלויות לבעלי חיים טובים יותר מאומנים. אינטגרציה עם מערכת הקלטת אלקטרו in vivo מאפשרת בחינה של קושרת התנהגותיים של פעילות עצבית בתקופות נבחרות של משימה קוגניטיבית נתון. &lt;/ P&gt; אנו מתארים פרוטוקולים למערכת מודל המשלבת מצגת ויזואלית אוטומטית של מידע למכרסמים ותגמול תוך גולגולתי עם גישות אלקטרו. מערכת המודל שלנו מציעה סט של כלים מתוחכם כמסגרת למשימות קוגניטיביות אחרות לבודד טוב יותר ולזהות מנגנונים ספציפיים תורמים לתהליכים קוגניטיביים מסוימים.

מטרת צעדי העיצוב הכלליים היא להסתגל החולדה לזירת הבדיקות, לאמן את החולדה להישאר בעמדה מוכנה &quot;נייחת להצגה של הגירויים החזותיים היעד, ומתקרב למיקומו של הגירוי החזותי הנכון. לאחר התרגלות לחדר הבדיקות, בזירה, ורצועות, עיצוב מוקדם בדרך כלל דורש 100-150 ניסויים עד לחולדות לסירוגין בין הצדדים המזרח והמערב של הזירה. במהלך מוקדם מעצב את החולדות בדרך כלל לרוץ דרך השטח מוכן במרכז הזירה ומבלות את רוב הזמן לחקור את המערכת של הזירה (איור 4 א). חולדות בשלב עיצוב ביניים לומדות בהדרגה כדי לשמור על &#39;עמדה מוכנה &quot;נייחת באזור מוכן דורשת 600-700 ניסויים. בשלב זה, שבילים &quot;בעלי החיים הם סטריאוטיפיים לולאות מהאזור מוכן לפינת התמונה עם פחות זמן בילו לחקור את המערכת של המבוך. עם זאת, חולדות אינן שמירה &quot;פו מוכן נייחsition &#39;, שמסומן על ידי המהירות שבה חולדות חוצות את המרכז מוכן השטח (איור 4). בסופו של עיצוב ביניים, חולדות לשמור על עמדה מוכנה &quot;נייחת באזור מוכן לפני שמתקרבת לגירוי החזותי היעד. העכברוש אז יוזם את הניסוי הבא בצד השני של הזירה (איור 4C). האינטגרציה של תוכנת המעקב ומערכת איסוף נתונים העצבי עם מערכת בקרה התנהגותיים מאפשרת לניתוחי אירוע הקשור של נתונים עצביים. מערכי האלקטרודה במצב נסיעה יכולים להיות ממוקמים באופן אסטרטגי כדי להקליט פעילות פוטנציאלית יחידה אחת והשדה מקומי. הקלטות בוצעו בpostrhinal קליפה כאשר חולדות ביצעו את משימת vBCD. היסטוגרמות Perievent וחלקות סריקה מראים כי תאים בקליפת מוח postrhinal להגיב להתקפה של הגירוי החזותי והיעד לתחילתה של תבנית הרצפה (איור 5 א). בקליפת המוח הקודקודית האחורית של rats ביצוע תאי משימת VSA להגיב להצגת התמונה, וכאשר הבחירה נעשתה על ידי הזנת האזור שהגדיר את תמונת היעד (איור 5). פעילות מקומית שדה פוטנציאל בקליפת המוח הקודקודית האחורית במהלך הופעה במשימת VSA מציגה כוח חזק בטווח תטא (~ 8 Hz), כאשר חולדות נמצאות בעמדה מוכנה &quot;לפני הצגת התמונה (איור 5 ג). <img alt="איור 1" fo:content-width="5in" fo:src="/files/ftp_upload/51316/51316fig1highres.jpg" src="/files/ftp_upload/51316/51316fig1.jpg" width="400" /> איור 1. התקנה ניסיונית. א סכמטי של חדרי התנהגות ושליטה. ההקרנה מקיר לקיר המבוך שוכנת בחדר התנהגותיות. חולדות נמצאות תחת פיקוח באמצעות מצלמה מעל לראש. חדר בקרת בתי הציוד לשלוט במשימה וכדי לאסוף נתונים עצביים. ב ממדים שלמבוך פרפר. לכידת מסך ג Cineplex סטודיו. אזורים המוגדרים על ידי המשתמש. אירועים הגיוניים יותר יישלחו כיציאות דיגיטליות Cineplex למערכת בקרת התנהגותי (מד Associates) כדי לפקח על ההתקדמות של החולדה. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/51316/51316fig1highres.jpg" target="_blank">לחצו כאן לצפייה בתמונה גדולה יותר.</a> <img alt="איור 2" fo:content-width="5in" fo:src="/files/ftp_upload/51316/51316fig2highres.jpg" src="/files/ftp_upload/51316/51316fig2.jpg" /> איור 2. סכמטי של שלבי העיצוב. א בתחילת עיצוב העכברוש מקבל ICS לכניסה לפינה מוכנה, וחבל תמונה להיכנס למזרח והמערב. המטרה היא להכשיר את העכברוש לשייך אזורים אלה עם הפרס ICS. עיצוב B. ביניים מתמקד באימון החולדות כדי לשמור על &#39;עמדה מוכנה &quot;נייחת בפינה מוכנה. התמונות מוצגות only לאחר שמירה על עמדה מוכנה &quot;מוצלחת. חולדות ימשיכו לקבל ICS למתקרב לתמונה באזור התמונה. C. בעיצובה המאוחר, העכברוש הוא שמירה בהצלחה &#39;מצב מוכן&#39; נייח. ההדרכה היא משימה ספציפית, והחולדה מאומנת ללמוד כללים ספציפיים לביצוע משימה נתונה. ברק מציין משלוח ICS. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/51316/51316fig2highres.jpg" target="_blank">לחץ כאן לצפייה בתמונה גדולה יותר.</a> <img alt="איור 3" fo:content-width="5in" fo:src="/files/ftp_upload/51316/51316fig3highres.jpg" src="/files/ftp_upload/51316/51316fig3.jpg" /> איור 3. א סכמטי של משימת vBCD כאשר הרצפה היא אפורה, הכוכב השחור מתוגמל;.. כאשר הרצפה מפוספסת, העיגול הלבן מתוגמל ב &#39;. סכמטי של משימת VSA. עיגולים אפורים מציינים את מיקומי היעד באזורי התמונה.גירוי היעד הוא קצר תאורה (500 אלפיות שנייה) (לבן) של אחד מהמעגלים. החולדות מתוגמלות עבור מתקרב למיקום היעד הנכון. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/51316/51316fig3highres.jpg" target="_blank">לחץ כאן לצפייה בתמונה גדולה יותר.</a> <img alt="איור 4" fo:content-width="5in" fo:src="/files/ftp_upload/51316/51316fig4highres.jpg" src="/files/ftp_upload/51316/51316fig4.jpg" /> איור 4. נתיבי דוגמא בעיצוב נתונים. מיקום משני מקטעים זעירים של עכברוש ביצוע בשלבי עיצוב שונים. מהירות של בעלי החיים מיוצגת על ידי מפת החום. צבעים קרים מייצגים במהירויות האיטית ביותר וחמים הצבעים מייצגים מהירויות גבוהות ביותר. א במהלך בתחילת עיצוב חולדות לחקור ואחוריות על הקירות החיצוניים של האזורים בתמונת המזרח והמערב ולא עוצרות בפינה מוכנה. ב &#39;. דרך סטריאוטיפית מתחילה לצוץ בsh בינייםלחקות. נתיבים ליצור לולאה לכיוון אזורי התמונה בחזרה לפינה מוכנה. חולדות מתחילות לשמור על עמדה מוכנה &quot;בפינה מוכנה. C בהצלחה. כאשר חולדות להתקדם על עיצוב המאוחר, חולדות לשמור על עמדות מוכנות &quot;נייחות והנתיבים של החולדות הם סטריאוטיפיים יותר. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/51316/51316fig4highres.jpg" target="_blank">לחצו כאן לצפייה בתמונה גדולה יותר.</a> <img alt="איור 5" fo:content-width="5in" fo:src="/files/ftp_upload/51316/51316fig5highres.jpg" src="/files/ftp_upload/51316/51316fig5.jpg" /> איור 5. דוגמאות לניתוחים הקשורים perievent.. תאים שנרשמו מקליפת postrhinal במהלך משימת vBCD עם תגובות שונות להצגה של תמונת היעד (משמאל), והמצגת של הרצפה (מימין). ב &#39;. תאים שנרשמו מקליפת המוח הקודקודית האחורי במהלךמשימת VSA עם תגובות שונות להארת העיגול (משמאל). הגברת ירי לאחר בחירת המיקום המרחבי בי מעגל היעד מואר (מימין). C. ספקטרוגרמה מראה כוח תטא חזק בקליפת המוח הקודקודית האחורי בעמדה מוכנה &quot;. הקו האדום האנכי מציין סוף &#39;מצב מוכן&#39; מוצלח וההצגה של התמונות. הקו הכחול האנכי מציין המצגת של 1 מקיר לקיר במשפט להתחיל במשימת vBCD. הקו הירוק האנכי מציין כי בחירה הייתה רשומה במשימת VSA. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/51316/51316fig5highres.jpg" target="_blank">לחץ כאן לצפייה בתמונה גדולה יותר.</a>

Watch this Scientific Journal Video about Automated Visual Cognitive Tasks for Recording Neural Activity Using a Floor Projection Maze at JoVE.com

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

אנו מתארים פרוטוקולים להכשרת חולדות עבור קלטות אלקטרו כרוניות במשימות קוגניטיביות אוטומטיות לחלוטין בהקרנה מקיר לקיר מבוך.

משימות אוטומטיות חזותית קוגניטיבית להקלטה עצבית פעילות באמצעות הקרנה מקיר לקיר מבוך

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

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

Research

JoVE Journal

Behavior

13.0K Views.  Brown University.  אנו מתארים פרוטוקולים להכשרת חולדות עבור קלטות אלקטרו כרוניות במשימות קוגניטיביות אוטומטיות לחלוטין בהקרנה מקיר לקיר מבוך. 

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

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

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

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

אוטומטי, כמותי קוגניטיבי / הקרנת התנהגות של עכברים: לגנטיקה, פרמקולוגיה, בעלי החיים קוגניציה והוראה לתואר ראשון

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

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.

מכרסמים אוויר פרוטוקול אוטומטי לחלוטין עבור הסנסורית אינטגרציה וניסויי בקרה קוגניטיבית

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.

חשיפת חירשות Beat: הפרעות קצב זיהוי עם אצבע מסונכרנות הקשה ומשימות תזמון תפיסתי

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.

מתודולוגיה המעשית של משימות קוגניטיביות בתוך הערכת ניווט

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.

באמצעות מודל אנורקסיה מכרסמים מבוסס פעילות לחקר הבסיס הנוירוביולוגי של אנורקסיה נרבוזה

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.

שימוש בבלי הסיבים, fNIRS ביש כדי לעקוב אחר פעילות המוח במשימות קוגניטיביות אמת העולם

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.

חיבור אלחוטי, ממשק דו-כיווני ההקלטה In Vivo גירוי של פעילות עצבית להתנהג בחופשיות חולדות

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.

אוטומטית, וזמינותו התנהגות לטווח ארוך עבור פונקציות קוגניטיביות במודלים גנטיות מרובות של מחלת אלצהיימר, באמצעות 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.

שילוב מספר הפסיכופיזיקלי בתוך מבוך Y כדי לבודד את התפקיד שתכונות חזותיות משחקות בהחלטות ניווט

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.

הערכה התנהגותית של תפקוד חזותי באמצעות תגובת Optomotor ותפקוד קוגניטיבי באמצעות Y-Maze בחולדות סוכרתיות

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