Research described here was supported by a grant from the Natural Sciences and Engineering Research Council of Canada to S.B.F.

<ol>
	<li>Floresco, S. B., Zhang, Y., Enomoto, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Neural+circuits+subserving+behavioral+flexibility+and+their+relevance+to+schizophrenia.">Neural circuits subserving behavioral flexibility and their relevance to schizophrenia.</a> Behav Brain Res. 204, 396-409 (2009).</li><li>McKirdy, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Set+shifting+and+reversal+learning+in+patients+with+bipolar+disorder+or+schizophrenia.">Set shifting and reversal learning in patients with bipolar disorder or schizophrenia.</a> Psychological medicine. 39, 1289-1293 (2009).</li><li>Leeson, V. 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=Discrimination+learning,+reversal,+and+set-shifting+in+first-episode+schizophrenia:+stability+over+six+years+and+specific+associations+with+medication+type+and+disorganization+syndrome.">Discrimination learning, reversal, and set-shifting in first-episode schizophrenia: stability over six years and specific associations with medication type and disorganization syndrome.</a> Biol Psychiatry. 66, 586-593 (2009).</li><li>Sullivan, E. V., Rosenbloom, M. J., Pfefferbaum, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Pattern+of+motor+and+cognitive+deficits+in+detoxified+alcoholic+men.">Pattern of motor and cognitive deficits in detoxified alcoholic men.</a> Alcoholism, clinical and experimental research. 24, 611-621 (2000).</li><li>Snyder, H. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Major+depressive+disorder+is+associated+with+broad+impairments+on+neuropsychological+measures+of+executive+function:+a+meta-analysis+and+review.">Major depressive disorder is associated with broad impairments on neuropsychological measures of executive function: a meta-analysis and review.</a> Psychological bulletin. 139, 81-132 (2013).</li><li>Cumming, T. B., Marshall, R. S., Lazar, R. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Stroke,+cognitive+deficits,+and+rehabilitation:+still+an+incomplete+picture.">Stroke, cognitive deficits, and rehabilitation: still an incomplete picture.</a> International journal of stroke : official journal of the International Stroke Society. 8, 38-45 (2013).</li><li>Weintraub, S., Wicklund, A. H., Salmon, D. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+neuropsychological+profile+of+Alzheimer+disease.">The neuropsychological profile of Alzheimer disease.</a> Cold Spring Harbor perspectives in medicine. 2, a006171 (2012).</li><li>Lie, C. H., Specht, K., Marshall, J. C., Fink, G. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Using+fMRI+to+decompose+the+neural+processes+underlying+the+Wisconsin+Card+Sorting+Test.">Using fMRI to decompose the neural processes underlying the Wisconsin Card Sorting Test.</a> NeuroImage. 30, 1038-1049 (2006).</li><li>Smith, A. B., Taylor, E., Brammer, M., Rubia, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Neural+correlates+of+switching+set+as+measured+in+fast,+event-related+functional+magnetic+resonance+imaging.">Neural correlates of switching set as measured in fast, event-related functional magnetic resonance imaging.</a> Human brain mapping. 21, 247-256 (2004).</li><li>Fellows, L. K., Farah, 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=Ventromedial+frontal+cortex+mediates+affective+shifting+in+humans:+evidence+from+a+reversal+learning+paradigm.">Ventromedial frontal cortex mediates affective shifting in humans: evidence from a reversal learning paradigm.</a> Brain. 126, 1830-1837 (2003).</li><li>Birrell, J. M., Brown, V. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Medial+frontal+cortex+mediates+perceptual+attentional+set+shifting+in+the+rat.">Medial frontal cortex mediates perceptual attentional set shifting in the rat.</a> Journal of Neuroscience. 20, 4320-4324 (2000).</li><li>Bissonette, G. B., 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=Double+dissociation+of+the+effects+of+medial+and+orbital+prefrontal+cortical+lesions+on+attentional+and+affective+shifts+in+mice.">Double dissociation of the effects of medial and orbital prefrontal cortical lesions on attentional and affective shifts in mice.</a> J Neurosci. 28, 11124-11130 (2008).</li><li>Ragozzino, M. E., Detrick, S., Kesner, R. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Involvement+of+the+prelimbic-infralimbic+areas+of+the+rodent+prefrontal+cortex+in+behavioral+flexibility+for+place+and+response+learning.">Involvement of the prelimbic-infralimbic areas of the rodent prefrontal cortex in behavioral flexibility for place and response learning.</a> Journal of Neuroscience. 19, 4585-4594 (1999).</li><li>Floresco, S. B., Magyar, O., Ghods-Sharifi, S., Vexelman, C., Tse, M. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Multiple+dopamine+receptor+subtypes+in+the+medial+prefrontal+cortex+of+the+rat+regulate+set-shifting.">Multiple dopamine receptor subtypes in the medial prefrontal cortex of the rat regulate set-shifting.</a> Neuropsychopharmacology. 31, 297-309 (2006).</li><li>Mackintosh, N. J., Holgate, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Serial+reversal+training+and+nonreversal+shift+learning.">Serial reversal training and nonreversal shift learning.</a> Journal of comparative and physiological psyhology. 67, 89-93 (1969).</li><li>Floresco, S. B., Ghods-Sharifi, S., Vexelman, C., Magyar, O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Dissociable+roles+for+the+nucleus+accumbens+core+and+shell+in+regulating+set+shifting.">Dissociable roles for the nucleus accumbens core and shell in regulating set shifting.</a> Journal of Neuroscience. 26, 2449-2457 (2006).</li><li>Block, A. E., Dhanji, H., Thompson-Tardif, S. F., Floresco, S. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Thalamic-prefrontal+cortical-ventral+striatal+circuitry+mediates+dissociable+components+of+strategy+set+shifting.">Thalamic-prefrontal cortical-ventral striatal circuitry mediates dissociable components of strategy set shifting.</a> Cereb Cortex. 17, 1625-1636 (2007).</li><li>Stefani, M. R., Moghaddam, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Systemic+and+prefrontal+cortical+NMDA+receptor+blockade+differentially+affect+discrimination+learning+and+set-shift+ability+in+rats.">Systemic and prefrontal cortical NMDA receptor blockade differentially affect discrimination learning and set-shift ability in rats.</a> Behav.Neurosci. 119, 420-428 (2005).</li><li>McAlonan, K., Brown, V. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Orbital+prefrontal+cortex+mediates+reversal+learning+and+not+attentional+set+shifting+in+the+rat.">Orbital prefrontal cortex mediates reversal learning and not attentional set shifting in the rat.</a> Behav. Brain Res. 146, 97-103 (2003).</li><li>Floresco, S. B., Block, A. E., Tse, M. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Inactivation+of+the+medial+prefrontal+cortex+of+the+rat+impairs+strategy+set-shifting,+but+not+reversal+learning,+using+a+novel,+automated+procedure.">Inactivation of the medial prefrontal cortex of the rat impairs strategy set-shifting, but not reversal learning, using a novel, automated procedure.</a> Behav Brain Res. 190, 85-96 (2008).</li><li>Placek, K., Dippel, W. C., Jones, S., Brady, A. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Impairments+in+set-shifting+but+not+reversal+learning+in+the+neonatal+ventral+hippocampal+lesion+model+of+schizophrenia:+Further+evidence+for+medial+prefrontal+deficits.">Impairments in set-shifting but not reversal learning in the neonatal ventral hippocampal lesion model of schizophrenia: Further evidence for medial prefrontal deficits.</a> Behav Brain Res. 256C, 405-413 (2013).</li><li>Enomoto, T., Tse, M. T., Floresco, S. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Reducing+prefrontal+gamma-aminobutyric+acid+activity+induces+cognitive,+behavioral,+and+dopaminergic+abnormalities+that+resemble+schizophrenia.">Reducing prefrontal gamma-aminobutyric acid activity induces cognitive, behavioral, and dopaminergic abnormalities that resemble schizophrenia.</a> Biol Psychiatry. 69, 432-441 (2011).</li><li>Haluk, D. M., Floresco, S. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ventral+striatal+dopamine+modulation+of+different+forms+of+behavioral+flexibility.">Ventral striatal dopamine modulation of different forms of behavioral flexibility.</a> Neuropsychopharmacology. 34, 2041-2052 (2009).</li><li>Sorge, R. E., 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=Olfactory+exposure+to+males,+including+men,+causes+stress+and+related+analgesia+in+rodents.">Olfactory exposure to males, including men, causes stress and related analgesia in rodents.</a> Nature methods. 11, 629-632 (2014).</li><li>Trantham-Davidson, H., 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=Chronic+alcohol+disrupts+dopamine+receptor+activity+and+the+cognitive+function+of+the+medial+prefrontal+cortex.">Chronic alcohol disrupts dopamine receptor activity and the cognitive function of the medial prefrontal cortex.</a> J Neurosci. 34, 3706-3718 (2014).</li><li>Ghods-Sharifi, S., Haluk, D. M., Floresco, S. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Differential+effects+of+inactivation+of+the+orbitofrontal+cortex+on+strategy+set-shifting+and+reversal+learning.">Differential effects of inactivation of the orbitofrontal cortex on strategy set-shifting and reversal learning.</a> Neurobiol Learn Mem. 89, 567-573 (2008).</li><li>Boulougouris, V., 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=Effects+of+orbitofrontal,+infralimbic+and+prelimbic+cortical+lesions+on+serial+spatial+reversal+learning+in+the+rat.">Effects of orbitofrontal, infralimbic and prelimbic cortical lesions on serial spatial reversal learning in the rat.</a> Behav Brain Res. 179, 219-228 (2007).</li><li>Tseng, K. Y., Chambers, R. A., Lipska, B. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+neonatal+ventral+hippocampal+lesion+as+a+heuristic+neurodevelopmental+model+of+schizophrenia.">The neonatal ventral hippocampal lesion as a heuristic neurodevelopmental model of schizophrenia.</a> Behavioral Brain Research. 204, 295-305 (2009).</li><li>Brady, A. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Neonatal+ventral+hippocampal+lesions+disrupt+set-shifting+ability+in+adult+rats.">Neonatal ventral hippocampal lesions disrupt set-shifting ability in adult rats.</a> Behav Brain Res. 205, 294-298 (2009).</li><li>Brady, A. M., Saul, R. D., Wiest, M. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Selective+deficits+in+spatial+working+memory+in+the+neonatal+ventral+hippocampal+lesion+rat+model+of+schizophrenia.">Selective deficits in spatial working memory in the neonatal ventral hippocampal lesion rat model of schizophrenia.</a> Neuropharmacology. 59, 605-611 (2010).</li><li>Ortega, L. A., Tracy, B. A., Gould, T. J., Parikh, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effects+of+chronic+low-+and+high-dose+nicotine+on+cognitive+flexibility+in+C57BL/6J+mice.">Effects of chronic low- and high-dose nicotine on cognitive flexibility in C57BL/6J mice.</a> Behav Brain Res. 238, 134-145 (2013).</li></ol>

פרסום וגישה חופשית לכתב יד זה נתמכה על ידי מד Associates, Inc

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 &quot;לקבוע&quot; 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 &quot;קבוצה&quot;) 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 &quot;קבע&quot; 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.

תהליכים קוגניטיביים ברמה גבוהה, כוללים דור כלל, מבחר התנהגות, ואסטרטגיה הערכה יכונו ביחד כ&quot; ביצועי &quot;או&quot; גמישות התנהגותית 1. &quot;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 &quot;נכונים&quot; ומישוש אינם רלוונטיים) לביצוע אפליית מישוש (להחליק לעומת מחוספס, שבו חלק הוא &quot;נכון&quot; וגירויים חזותיים הם עכשיו לא רלוונטיים). מצד השני, למידת היפוך גם בשינוי באסטרטגית תגובה, אבל בתוך אותו ממד הגירוי - למשל, בדוגמא &quot;אדום לעומת ירוק&quot;, 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, &quot;תמיד פונה ימינה&quot;) או שלטון מבוסס חזותי (למשל, &quot;תמיד פונה אל הסימן החזותי&quot;) 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&quot; משמרת nonreversal &quot;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.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="823">
	<tbody>
		<tr height="34">
			<td height="34" style="height:34px;width:231px;">Name of Material/ Equipment</td>
			<td style="width:153px;">Company</td>
			<td style="width:139px;">Catalog Number</td>
			<td style="width:301px;">Comments/Description</td>
		</tr>
		<tr height="84">
			<td height="84" style="height:84px;width:231px;">Behavioral Chamber Package with Retractable Levers</td>
			<td style="width:153px;">Med Associates, Inc.</td>
			<td style="width:139px;">MED-008-B2</td>
			<td style="width:301px;">Required components include two retractable levers, two stimulus lights, houselight, and reinforcement delivery system</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:231px;">MED-PC software</td>
			<td style="width:153px;">Med Associates, Inc.</td>
			<td style="width:139px;">SOF-735</td>
			<td style="width:301px;"></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:231px;">MPC2XL software</td>
			<td style="width:153px;">Med Associates, Inc.</td>
			<td style="width:139px;">SOF-731</td>
			<td style="width:301px;">Data transfer utility for importing raw data into Excel format</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:231px;">Dustless precision pellets, 45 mg, sugar</td>
			<td style="width:153px;">Bio-Serv</td>
			<td style="width:139px;">F0042</td>
			<td style="width:301px;"></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

operant procedures for assessing behavioral flexibility in rats

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.

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 (&quot;הגדר&quot;) או המשימה השנייה (&quot;Shift&quot; או &quot;ביטול&quot;) 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 &quot;קבע&quot;, 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 &quot;Shift&quot;, 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 &quot;ההיפוך&quot; 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. <img alt="איור 2" src="/files/ftp_upload/52387/52387fig2highres.jpg" /> איור 2. איון של הסטת קליפת מוח הקדם חזיתית פוגע אסטרטגיה., משפטים לקריטריון במשימה הראשונית אפליית Cue (&quot;הגדר&quot;) 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 (&quot;Shift&quot;) 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 &quot;סאל-bupi&quot;) הוביל לעלייה בשגיאות כמו מתמיד,. *, P &lt;.05 לעומת מלוח-מלוח. נתון זה שונה מאל Floresco et. 20 <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/52387/52387fig2large.jpg" target="_blank">אנא לחצו כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.</a> <img alt="איור 3" src="/files/ftp_upload/52387/52387fig3highres.jpg" /> 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 &quot;תזכורת&quot; 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&quot;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. <img alt="איור 4" src="/files/ftp_upload/52387/52387fig4highres.jpg" /> 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&quot;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 </strאונג&gt; מציין כי &quot;הסטת האסטרטגיה המשופרת&quot; לכאורה סבירה יותר מיוחסת להתערבות מופחתת מהכלל. Enomoto וFloresco, תצפיות לא פורסמו רכש בעבר. *, p &lt;.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 / &quot;Set. &quot;, איור 5 א), אבל לקוי באופן דרמטי<html> בהסטה לשלטון החדש (Cue / &quot;Shift&quot;), 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 &#39;, ב&#39;), 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 &quot;/&gt; 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 (&quot;הגדר&quot;) משימה. B, עם זאת, בעלי החיים NVHL נדרשו יותר באופן משמעותי מאשר ניסויים שמס להגיע קריטריון על Cue החזותי (&quot;Shift&quot;) משימה. C, שגיאות ביום &quot;Shift&quot;. בעלי החיים NVHL עשו טעויות חוזרות של יותר מ בעלי חיים מזויפים, אבל לא היו שונים בשגיאות רגרסיביות או לא מחוזקות. *, P &lt;.05 דמה לעומת. נתון זה שונה מPlacek et al. 21 <img alt="איור 6" src="/files/ftp_upload/52387/52387fig6highres.jpg" /> איור 6. חוסר NVHL מירידת ערך במידת היפוך. <strong&gt; A, B, NVHL ובעלי חיים מזויפים לא היו שונים ביכולתם לרכוש גם את משימת הלמידה תגובה הראשונית (&quot;הגדר&quot;), או היפוך התגובה. C, D, בעלי החיים NVHL היו איטיים יותר מאשר שמס להגיב על שני &quot;סט&quot; ומשימות &quot;היפוך&quot;. 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.

Watch this Scientific Journal Video about Operant Procedures for Assessing Behavioral Flexibility in Rats at JoVE.com

Operant Procedures for Assessing Behavioral Flexibility in Rats

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

נהלים אופרנטית להערכת גמישות התנהגותית בחולדות

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

operant-procedures-for-assessing-behavioral-flexibility-in-rats

Research

JoVE Journal

Behavior

20.6K Views.  St. Mary's College of Maryland. The ability to assess executive functions such as behavioral flexibility in rats is useful for investigating the neurobiology of cognition in both intact animals and disease models. Here we describe automated tasks for assessing strategy shifting and reversal learning, which are particularly sensitive to disruptions in prefrontal cortical networks. 

Video: Operant Procedures for Assessing Behavioral Flexibility in Rats

A Novel Procedure for Evaluating the Reinforcing Properties of Tastants in Laboratory Rats: Operant Intraoral Self-administration

This paper describes a novel method for studying the bio-behavioral basis of addiction to food. This method combines the surgical component of taste reactivity with the behavioral aspects of operant self-administration of drugs. Under very brief general anaesthesia, rats are implanted with an intraoral (IO) cannula that allows delivery of test solutions directly in the oral cavity. Animals are then tested in operant self-administration chambers whereby they can press a lever to receive IO infusions of test solutions. IO self-administration has several advantages over experimental procedures that involve drinking a solution from a spout&#160;or operant responding for solid pellets or solutions delivered in a receptacle. Here, we show that IO self-administration can be employed to study self-administration of high fructose corn syrup (HFCS). Rats were first tested for self-administration on a progressive ratio (PR) schedule, which assesses the maximum amount of operant behavior that will be emitted for different concentrations of HFCS (i.e.&#160;8%, 25%, and 50%). Following this test, rats self-administered these concentrations on a continuous schedule of reinforcement (i.e.&#160;one infusion for each lever press) for 10 consecutive days (1 session/day; each lasting 3 hr), and then they were retested on the PR schedule. On the continuous reinforcement schedule, rats took fewer infusions of higher concentrations, although the lowest concentration of HFCS (8%) maintained more variable self-administration. Furthermore, the PR tests revealed that 8% had lower reinforcing value than 25% and 50%. These results indicate that IO self-administration can be employed to study acquisition and maintenance of responding for sweet solutions. The sensitivity of the operant response to differences in concentration and schedule of reinforcement makes IO self-administration an ideal procedure to investigate the neurobiology of voluntary intake of sweets.

The current study evaluates a novel procedure for assessing the reinforcing effects of palatable solutions in laboratory rats: intraoral self-administration. To this end, operant responding (i.e.&#160;lever pressing) for intraoral infusions of sweet solutions at different concentrations was measured on continuous and progressive ratios schedules of reinforcement.

רומן נוהל להערכה על מאפייני חיזוק של Tastants אצל חולדות מעבדה: ממשל עצמי intraoral אופרנטית

This paper describes a novel method for studying the bio-behavioral basis of addiction to food. This method combines the surgical component of taste ...

A Procedure to Observe Context-induced Renewal of Pavlovian-conditioned Alcohol-seeking Behavior in Rats

Environmental contexts in which drugs of abuse are consumed can trigger craving, a subjective Pavlovian-conditioned response that can facilitate drug-seeking behavior and prompt relapse in abstinent drug users. We have developed a procedure to study the behavioral and neural processes that mediate the impact of context on alcohol-seeking behavior in rats. Following acclimation to the taste and pharmacological effects of 15% ethanol in the home cage, male Long-Evans rats receive Pavlovian discrimination training (PDT) in conditioning chambers. In each daily (Mon-Fri) PDT session, 16 trials each of two different 10 sec auditory conditioned stimuli occur. During one stimulus, the CS+, 0.2 ml of 15% ethanol is delivered into a fluid port for oral consumption. The second stimulus, the CS-, is not paired with ethanol. Across sessions, entries into the fluid port during the CS+ increase, whereas entries during the CS- stabilize at a lower level, indicating that a predictive association between the CS+ and ethanol is acquired. During PDT each chamber is equipped with a specific configuration of visual, olfactory and tactile contextual stimuli. Following PDT, extinction training is conducted in the same chamber that is now equipped with a different configuration of contextual stimuli. The CS+ and CS- are presented as before, but ethanol is withheld, which causes a gradual decline in port entries during the CS+. At test, rats are placed back into the PDT context and presented with the CS+ and CS- as before, but without ethanol. This manipulation triggers a robust and selective increase in the number of port entries made during the alcohol predictive CS+, with no change in responding during the CS-. This effect, referred to as context-induced renewal, illustrates the powerful capacity of contexts associated with alcohol consumption to stimulate alcohol-seeking behavior in response to Pavlovian alcohol cues.

A procedure to study the capacity of an alcohol associated environmental context to trigger the renewal of alcohol-seeking behavior in rats is described.

נוהל ללב התחדשות מושרה הקשר של התנהגות אלכוהול מחפשי מיזוג הפבלובית בחולדות

Environmental contexts in which drugs of abuse are consumed can trigger craving, a subjective Pavlovian-conditioned response that can facilitate ...

Moderate Prenatal Alcohol Exposure and Quantification of Social Behavior in Adult Rats

Alterations in social behavior are among the major negative consequences observed in children with Fetal Alcohol Spectrum Disorders (FASDs). Several independent laboratories have demonstrated robust alterations in the social behavior of rodents exposed to alcohol during brain development across a wide range of exposure durations, timing, doses, and ages at the time of behavioral quantification. Prior work from this laboratory has identified reliable alterations in specific forms of social interaction following moderate prenatal alcohol exposure (PAE) in the rat that persist well into adulthood, including increased wrestling and decreased investigation. These behavioral alterations have been useful in identifying neural circuits altered by moderate PAE1, and may hold importance for progressing toward a more complete understanding of the neural bases of PAE-related alterations in social behavior. This paper describes procedures for performing moderate PAE in which rat dams voluntarily consume ethanol or saccharin (control) throughout gestation, and measurement of social behaviors in adult offspring.

The goal of the protocol presented here is to describe procedures to expose rats to moderate levels of alcohol during prenatal brain development and to quantify resulting alterations in social behavior during adulthood.

חשיפה לפני הלידה אלכוהול מתונה וכימות של התנהגות חברתית בחולדות מבוגרות

Alterations in social behavior are among the major negative consequences observed in children with Fetal Alcohol Spectrum Disorders (FASDs). Several ...

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

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

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

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

מבחן הערנות Psychomotor המכרסם (rPVT): שיטה להערכת ביצועי נוירו-התנהגותיות אצל חולדות ועכברים

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

Battery of Behavioral Tests Assessing General Locomotion, Muscular Strength, and Coordination in Mice

Behavioral testing is used in pre-clinical trials to assess the phenotypic effects and outcomes that a particular disease or treatment has on the animal&#39;s wellbeing and health. There are numerous behavioral tests that may be applied. We selected a test for general locomotion, the open field test (OFT); a test for muscular strength, the mesh test (MT); and a test for coordination, the rotarod test (RR). Testing can be accomplished on a weekly or monthly basis. As a test for general locomotion, the OFT works by objectively monitoring movement parameters while the mouse is in an open field apparatus. The field is generally a 2&#39; x 2&#39; box, and the movements are recorded through laser sensing or through video capture. The mouse is placed in the center of the open field and allowed to move freely for the test. The MT uses the latency for a mouse to fall off an inverted screen as a measure of muscular strength. A mouse is placed on a screen, which is inverted over a clear box, and is timed for their latency to fall. Three trials are performed, with the best of the three trials scored for that day. A score of 60 s is the maximum time a mouse is left inverted. Mice are given a 5-min rest period between mesh test trials. Lastly, an accelerated protocol on the RR assesses motor coordination and endurance. During a trial, a mouse walks on a rotating rod as it increases in speed from 4 rpm to 40 rpm over 5 min. The trial ends when the mouse touches the magnetized pressure sensor upon falling. Each mouse undergoes three trials, and the best trial is scored for that day. This combined behavioral data allows for the global assessment of mobility, coordination, strength, and movement of the test animals. At least two out of the three behavioral testing measures must show improvement for an animal to qualify as having overall improved motor function.

Behavioral testing is used in pre-clinical trials to assess the phenotypic effects of a disease or treatment on an animal's wellbeing. In order to globally assess motor functioning, we selected tests for general locomotion, muscular strength, and coordination: the open field test, the mesh test, and the rotarod test, respectively.

סוללה של התנהגות בדיקות להערכת גנרל גפיים, כוח השרירים, תיאום בעכברים

Behavioral testing is used in pre-clinical trials to assess the phenotypic effects and outcomes that a particular disease or treatment has on the ...

Detecting Behavioral Deficits in Rats After Traumatic Brain Injury

With the increasing incidence of traumatic brain injury (TBI) in both civilian and military populations, TBI is now considered a chronic disease; however, few studies have investigated the long-term effects of injury in rodent models of TBI. Shown here are behavioral measures that are well-established in TBI research for times early after injury, such as two weeks, until two months. Some of these methods have previously been used at later times after injury, up to one year, but by very few laboratories. The methods demonstrated here are a short neurological assessment to test reflexes, a Beam-Balance to test balance, a Beam-Walk to test balance and motor coordination, and a working memory version of the Morris water maze that can be sensitive to deficits in reference memory. Male rats were handled and pre-trained to neurological, balance, and motor coordination tests prior to receiving parasagittal fluid percussion injury (FPI) or sham injury. Rats can be tested on the short neurological assessment (neuroscore), the beam-balance, and the Beam-Walk multiple times, while testing on the water maze can only be done once. This difference is because rats can remember the task, thus confounding the results if repeated testing is attempted in the same animal. When testing from one to three days after injury, significant differences are detected in all three non-cognitive tasks. However, differences in the Beam-Walk task were not detectable at later time points (after 3 months). Deficits were detected at 3 months in the Beam-Balance and at 6 months in the neuroscore. Deficits in working memory were detected out to 12 months after injury, and a deficit in a reference memory first appeared at 12 months. Thus, standard behavioral tests can be useful measures of persistent behavioral deficits after FPI.

The goal of the behavioral tests presented here is to detect functional deficits in rats after traumatic brain injury. Four specific tests are presented that detect deficits in behaviors to reflect the damage to specific brain areas at times extending to one year after injury.

זיהוי חסרונות התנהגותיים אצל חולדות לאחר פגיעה מוחית טראומטית

With the increasing incidence of traumatic brain injury (TBI) in both civilian and military populations, TBI is now considered a chronic disease; however, ...

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 ...

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

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

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

הפעילות גבון כפתור: שיטה אוטומטית למחצה להערכת הפונקציה Forelimb בחולדות

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

Eye Tracking During Visually Situated Language Comprehension: Flexibility and Limitations in Uncovering Visual Context Effects

The present work is a description and an assessment of a methodology designed to quantify different aspects of the interaction between language processing and the perception of the visual world. The recording of eye-gaze patterns has provided good evidence for the contribution of both the visual context and linguistic/world knowledge to language comprehension. Initial research assessed object-context effects to test&#160;theories of modularity in language processing. In the introduction, we describe how subsequent investigations have taken the role of the wider visual context in language processing as a research topic in its own right, asking questions such as how our visual perception of events and of speakers contributes to&#160;comprehension informed by&#160;comprehenders&#39; experience. Among the examined aspects of the visual context are actions, events, a speaker&#39;s gaze, and emotional facial expressions, as well as spatial object configurations. Following an overview of the eye-tracking method and its different applications, we list the key steps of the methodology in the protocol, illustrating how to successfully use it to study visually-situated language comprehension. A final section presents three sets of representative results and illustrates the benefits and limitations of eye tracking for investigating the interplay between the perception of the visual world and language comprehension.

The present article reviews an eye-tracking methodology for studies on language comprehension. To obtain reliable data, key steps of the protocol must be followed. Among these are the correct set-up of the eye tracker (e.g., ensuring good quality of the eye and head images) and accurate calibration.

מעקב עין במהלך שפה חזותית ממוקם בהבנת הנקרא: מגבלות חשיפת הקשר חזותי אפקטים וגמישות

The present work is a description and an assessment of a methodology designed to quantify different aspects of the interaction between language processing ...

Three Laboratory Procedures for Assessing Different Manifestations of Impulsivity in Rats

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

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

שלושה הליכים מעבדה לשם הערכת ביטויים שונים של אימפולסיביות אצל חולדות

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