We thank G. Pruzzo for his excellent technical assistance and the IIT mechanical workshop for help in building our new apparatus. This research was supported by the Istituto Italiano di Tecnologia, the Marie Curie FP7-Reintegration-Grant N&#176;268247, and by the Italian Ministry of Health Grants for Young Researchers (GR-2010-2315883).

<ol>
	<li>Keeler, J. F., 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=Translating+cognition+from+animals+to+humans.">Translating cognition from animals to humans.</a> Biochemical pharmacology. 81 (12), 1356-1366 (2011).</li><li>Milner, B. <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+Different+Brain+Lesions+on+Card+Sorting.">Effects of Different Brain Lesions on Card Sorting.</a> Arch Neurol. 9, 100-110 (1963).</li><li>Roberts, A. C., Robbins, T. W., Everitt, B. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+effects+of+intradimensional+and+extradimensional+shifts+on+visual+discrimination+learning+in+humans+and+non-human+primates.">The effects of intradimensional and extradimensional shifts on visual discrimination learning in humans and non-human primates.</a> The Quarterly journal of experimental psychology. B, Comparative and physiological psychology. 40 (4), 321-341 (1988).</li><li>Barnett, J. H., Robbins, T. W., Leeson, V. C., Sahakian, B. J., Joyce, E. M., Blackwell, A. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Assessing+cognitive+function+in+clinical+trials+of+schizophrenia.">Assessing cognitive function in clinical trials of schizophrenia.</a> Neuroscience and biobehavioral reviews. 34 (8), 1161-1177 (2010).</li><li>Hill, E. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Executive+dysfunction+in+autism.">Executive dysfunction in autism.</a> Trends in Cognitive Sciences. 8 (1), 26-32 (2004).</li><li>Ceaser, A. E., Goldberg, T. E., Egan, M. F., McMahon, R. P., Weinberger, D. R., Gold, J. M. <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+ability+and+schizophrenia:+a+marker+of+clinical+illness+or+an+intermediate+phenotype.">Set-shifting ability and schizophrenia: a marker of clinical illness or an intermediate phenotype.</a> Biological psychiatry. 64 (9), 782-788 (2008).</li><li>Owen, A. M., Roberts, A. C., Hodges, J. R., 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=Contrasting+mechanisms+of+impaired+attentional+set-shifting+in+patients+with+frontal+lobe+damage+or+Parkinson's+disease.">Contrasting mechanisms of impaired attentional set-shifting in patients with frontal lobe damage or Parkinson's disease.</a> Brain. 116 (5), 1159-1175 (1993).</li><li>Head, D., Bolton, D., Hymas, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Deficit+in+cognitive+shifting+ability+in+patients+with+obsessive-compulsive+disorder.">Deficit in cognitive shifting ability in patients with obsessive-compulsive disorder.</a> Biological Psychiatry. 25 (7), 929-937 (1989).</li><li>Chamberlain, S. R., 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=Translational+approaches+to+frontostriatal+dysfunction+in+attention-deficit/hyperactivity+disorder+using+a+computerized+neuropsychological+battery.">Translational approaches to frontostriatal dysfunction in attention-deficit/hyperactivity disorder using a computerized neuropsychological battery.</a> Biological psychiatry. 69 (12), 1192-1203 (2011).</li><li>Gilmour, G., 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=Measuring+the+construct+of+executive+control+in+schizophrenia:+Defining+and+validating+translational+animal+paradigms+for+discovery+research.">Measuring the construct of executive control in schizophrenia: Defining and validating translational animal paradigms for discovery research.</a> Neuroscience and biobehavioral reviews. , 1-16 (2012).</li><li>Barch, D. M., Braver, T. S., Carter, C. S., Poldrack, R. A., 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=CNTRICS+final+task+selection:+executive+control.">CNTRICS final task selection: executive control.</a> Schizophrenia bulletin. 35 (1), 115-135 (2009).</li><li>Dias, R., Robbins, T. W., Roberts, A. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Dissociation+in+prefrontal+cortex+of+affective+and+attentional+shifts.">Dissociation in prefrontal cortex of affective and attentional shifts.</a> Nature. 380 (6569), 69-72 (1996).</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> The Journal of Neuroscience. 20 (11), 4320-4324 (2000).</li><li>Bissonette, G. B., Martins, G. J., Franz, T. M., Harper, E. S., Schoenbaum, G., Powell, E. M. <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> The Journal of Neuroscience. 28 (44), 11124-11130 (2008).</li><li>Papaleo, F., 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=Genetic+dissection+of+the+role+of+catechol-O-methyltransferase+in+cognition+and+stress+reactivity+in+mice.">Genetic dissection of the role of catechol-O-methyltransferase in cognition and stress reactivity in mice.</a> The Journal of Neuroscience. 28 (35), 8709-8723 (2008).</li><li>Garner, J. P., Thogerson, C. M., W&#252;rbel, H., Murray, J. D., Mench, J. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Animal+neuropsychology:+validation+of+the+Intra-Dimensional+Extra-Dimensional+set+shifting+task+for+mice.">Animal neuropsychology: validation of the Intra-Dimensional Extra-Dimensional set shifting task for mice.</a> Behavioural brain research. 173 (1), 53-61 (2006).</li><li>Owen, A. M., Roberts, A. C., Polkey, C. E., Sahakian, 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=Extra-dimensional+versus+intra-dimensional+set+shifting+performance+following+frontal+lobe+excisions,+temporal+lobe+excisions+or+amygdalo-hippocampectomy+in+man.">Extra-dimensional versus intra-dimensional set shifting performance following frontal lobe excisions, temporal lobe excisions or amygdalo-hippocampectomy in man.</a> Neuropsychologica. 29 (10), 993-1006 (1991).</li><li>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+5-choice+serial+reaction+time+task:+behavioural+pharmacology+and+functional+neurochemistry.">The 5-choice serial reaction time task: behavioural pharmacology and functional neurochemistry.</a> Psychopharmacology. 163 (3-4), 362-380 (2002).</li><li>Scheggia, D., Bebensee, A., Weinberger, D. R., Papaleo, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+ultimate+intra-/extra-dimensional+attentional+set-shifting+task+for+mice.">The ultimate intra-/extra-dimensional attentional set-shifting task for mice.</a> Biological psychiatry. 75 (8), 660-670 (2014).</li><li>Machkintosh, N. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+effects+of+overtraining+on+a+reversal+and+a+nonreversal+shift.">The effects of overtraining on a reversal and a nonreversal shift.</a> Journal of Comparative and Physiological Psychology. 55 (4), 555-559 (1962).</li><li>Abraham, N. M., Spors, H., Carleton, A., Margrie, T. W., Kuner, T., Schaefer, A. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Maintaining+accuracy+at+the+expense+of+speed:+stimulus+similarity+defines+odor+discrimination+time+in+mice.">Maintaining accuracy at the expense of speed: stimulus similarity defines odor discrimination time in mice.</a> Neuron. 44 (5), 865-876 (2004).</li><li>Cools, R., Rogers, R., Barker, R. A., 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=Top-down+attentional+control+in+Parkinson's+disease:+salient+considerations.">Top-down attentional control in Parkinson's disease: salient considerations.</a> Journal of cognitive neuroscience. 22 (5), 848-859 (2010).</li></ol>

The authors declare that they have no financial conflicts of interest.

במחקר זה אנו מציגים רומן אוטומטי מזהה משימת שתי קאמריים / ED &quot;אופרון&quot; לעכברים שהוא מסוגל למדוד גמישות מחשבתית דרך למידת היפוך, היווצרות מערכת קשב והסטה באופן מהימן. פרדיגמה זו היא מקבילה לWCST ומשימות / ED זיהוי נפוץ בקופי אדם ולא אנושי ומתגברת על המגבלות העיקריות של הגרסאות הקודמות למכרסמים. הפרדיגמה אופרון זה יכול לשמש ככלי יעיל לתרופה חדש גדולה ו / או הקרנות גנטיות רלוונטיות לקוגניטיבית (פרע) פונקציות בעכברים עם רלוונטיות גבוהות לרפואת translational. משימה אוטומטית זה יש את היתרונות הבאים על משימה / ED מספר שימש בעבר למכרסמים: (1) יש לה נהלי עבודה אינטנסיבית פחות מהגרסות ידניות (לדוגמא, התוכנה מסדירה את כל השלבים של המשימה, הפחתת התערבויות באופן משמעותי. הנסיין); (2) שהוא מבטל כל מקור של סובייקטיביות בparame המדודters (למשל, הניסוי לא נדרש לשפוט אם או לא בעלי החיים דווקא עשו תגובת בחירה); (3) זה מבטל כל אפשרות שעכברים עלולים לעקוב אחר רמזים הקשורים לחיזוק על מנת להפוך את התגובה (כלומר, את הפרס תמיד נמסר באופן אוטומטי במגזין המרכז); (4) זה ימנע תנאים סביבתיים שרירותיים (למשל, שימוש במבוכים ומכשירים בגדלים / חומרים שונים, שימוש בגירויי אות הוכנו באופן ידני); (5) הוא מאפשר מניפולציה של שלושה ממדים שונים עם מגוון רחב של גירויים שונים, בהתאם למשימות האנושיות שווי ערך בשימוש בהגדרה הקלינית. כאן אנו מציגים נתונים רק מעכברים, אבל יתרונות דומים שניתן היו לצפות גם לחולדות. ישנם צעדים קריטיים במשימה, שהם פרמטרים מבנה-תוקף פנימיים שניתן להשתמש בי כדי לזהות ביצועי הסטה-סט קשב areliable: i) ביצועים פחות טובים בcompar EDSאד לשלבים קודמים ii) שיפור כללי מIDS לIDS2; iii) שיפור מסוים בשלבי היפוך ברציפות, כיותר של בעלי חיים הם אימן בבתוך-סט היפוכים, טוב יותר שהוא צריך לבצע בהמשך ההיפוכים בתוך-סט 20; iv) ביצועים טובים יותר בהשוואה לEDSRe EDS. משימת אופרון זה רומן הזהות / ED מציגה את כל התכונות הללו, עולים בקנה אחד עם מחקרים קודמים בפרימטים באמצעות CANTAB הזהות / משימת ED ובמכרסמים באמצעות המדריך &quot;לחפור&quot; גרסה 12,13. יתר על כן, כל שלב של משימה אוטומטית זה היה למד במספר שווה של ניסויים ללא קשר לממד הרלוונטי / לא רלוונטי בשימוש (כלומר, ריח, מרקם ואור) 19. זה הוכיח שיש את כל הגירויים המשמשים בולטות דומות ומתאימים להגדרת היווצרות ו / או הסטת קשב. הניסויים שלנו מראים כי הקושי בפתרון EDS גם מודגש על ידי הגידול בשיהוי תגובה. זמן עיבודעליות כדי לשמור על דיוק אופטימלי בהבחנות קשה יותר 21. לפיכך, בהתחשב בחביון להגיב כמדד למהירות של עיבוד מידע, קבלת החלטות ופתרון בעיות 18, השיהוי איטי יותר במהלך EDS עשוי לשקף אסטרטגיה אימצה אל הפנים הקושי בפתרון הסט-ההסטה. הראינו כי מנגנון הרומן שלנו ניתן להשתמש ביעילות עם הפרדיגמה יותר &quot;הקלסית&quot; קשב הסטה-סט העסקת שני ממדים בלבד לאורך כל הבדיקה (כלומר, שני-הממד) או עם תקוע-בסט הפרדיגמה, רומז השימוש של שלושה ממדים. בהתאם לתחום הקוגניטיבי של עניין, ניתן לבחור את הפרוטוקול המתאים ביותר. שתי פרדיגמות אלה היו בשימוש בעבר בבני אדם, קופים ומכרסמים 7,12-17. עם זאת, ההליך תקוע-בסט הוא מסוגל להבחין בין מרכיבים השונים של מערכת-הסטה והוא בבוקרבצר מידה סלקטיבית של תפקוד אונה קדמי בחולים אנושיים 7,22. יתר על כן, בעיה אחת שעלולה להתרחש בפרדיגמת שני הממד הוא חוסר הרלוונטיות למדה שאולי להטות את התוצאות. להישרדות רלוונטית למד מתייחסת לחוסר היכולת לטפל וללמוד על מידע שהיה בעבר לא רלוונטי 7. מצב זה יכול להתרחש בשלב EDS של פרדיגמת שני הממד, כנושא נדרש להעביר את תשומת הלב לממד לא רלוונטי בעבר. במקרה זה, זה בעצם בלתי אפשרי להבחין אם גירעון EDS בשל חוסר היכולת להסיט את תשומת לב מממד רלוונטי בעבר ו / או חוסר יכולת החברה להעביר את תשומת הלב לממד לא רלוונטי בעבר. ירידת ערך עשויה אז פשוט משקף את העיכוב הפעיל להגיב לממד שנעשה לא רלוונטי בעבר על ידי העמותה האקראית שלו עם חיזוק משוב. לעומת זאת, בקון להגדיר תקוע ב-תנאי של, כישלון לעבור לממד הרלוונטי החדש לא ניתן לייחס לכל ידע קודם על הממד הזה שכן הוא לא היה חווה בעבר. כישלון, ולכן, משקף להישרדות לממד הרלוונטי בעבר. לסיכום, גם אם בעכברים נורמלים wild-type &quot;תקוע-שנקבע ב&#39;ושני-ממד &#39;קשב פרדיגמות עשויים להניב תוצאות דומות הסטה-סט, אנחנו מעדיפים במפורש תקועים-שנקבע להישרדות לסיבות שנדונו מֵעַל.

סט-הסטת קשב היא מדד של גמישות מחשבתית ופונקציות ביצועיות 1. זה מתייחס ליכולת לעבור בין הכללים פנימיים השרירותיים (&quot;סטי קוגניטיבי-קשב&quot;). משימות נוירו-פסיכולוגיות הנפוצה ביותר למדידת סט-הסטת קשב וגמישות מחשבתית בבני האדם הן מיון המבחן ויסקונסין הכרטיס (WCST) 2 וגרסה האחרונה יותר ומעודנת יותר: התוך וחוץ-ממדי קשב הסטה-סט (זהות / ED) של נוירופסיכולוגיים הבדיקה האוטומטית הסוללה קיימברידג &#39;(CANTAB) 3,4. משימות אלה היו בשימוש כדי לזהות הפרעות קוגניטיביות ספציפיות במגוון רחב של הפרעות נפשיות כוללים אוטיזם 5, 6 סכיזופרניה, הפרעות מחלת פרקינסון 7, הפרעות טורדניות כפייתיות 8 וקשב / היפראקטיביות 9. הרלוונטיות הקלינית וגישה המתודולוגית מוצקה של WCST והזהות / בדיקות ED יש attעניין racted ביישום של בדיקות דומות במחקר פרה-קליני 10,11. משימות אלה מאפשרות למדידה סלקטיבית באותו הנושא של יכולות קוגניטיביות שונות כגון למידה מפלה, למידת היפוך, היווצרות של סט קשב, הסטה של תשומת לב באותו הממד (. כלומר משמרת, תוך-ממדית: IDS) ובין שונה ממדים תפיסתיים (כלומר, שינוי נוסף ממדים:. EDS). זה חיוני כי מעגלים שונים במוח, כמו גם נוירופתולוגיה עשויים לשנות תפקודים קוגניטיביים שונים אלה בדרכים שונות. לדוגמא, דיסוציאציה כפולה או השפעת התמחות פונקציונלית הודגמה בין / המדיאלי לרוחב (בקופים ובני אדם) (במכרסמים) ואזורי ההקפה של PFC במשימות הסטה-סט הקשב. בעוד קליפת orbitofrontal היא יותר מעורבת בשלבי ההיפוך של משימות אלה, אזור PFC הרוחב / המדיאלי מסדיר את שלבי שינוי נוספים-ממדיים12-14. גרסאות של מכרסמים של בדיקות הסטה-סט קשב אלה לפרימטים כבר נוצרו בהצלחה 13-16. עם זאת, כמה היבטים של גרסאות מכרסמים אלו הגבלת היישומים והשימוש בם. לדוגמא, משימות אלה מנוהלות באופן ידני ולכן מאוד עתיר עבודה וקשה לתקנן. יתר על כן, הנוכחות של חיזוקים מזון בתוך הגירויים עלולה לגרום לפרשנות דו-משמעית של תגובות של בעלי חיים והטיה פוטנציאלית בבחירת קבלת 10. מאפיינים אלה מוגבלים התפוקה של בדיקות, וחשוב יותר, היישום שלהם במחקרים גנטיים ו / או הקרנת סמים בקנה מידה גדולה. כדי להתגבר על מגבלות אלה ועל מנת לשפר את היישומים הפוטנציאליים של פרדיגמות משמרת הזהות / ED במכרסמים, אנו מציגים כאן משימה מבוססת אופרנטית שני קאמרי רומן לבדוק גמישות מחשבתית בעכברים. משימת הרומן הזה מחקה את משימת זיהוי / ED משמשת באדם ואינו הדוקהקופי אדם ועוקף את הבעיות של גרסאות מכרסמים קודם לכן.

<table><tbody><tr><td>Plexiglas walls and aluminum floor</td><td>Custom made</td><td></td><td>(16 x 16 x 16 cm for each chamber)</td></tr><tr><td>Plexiglas door&amp;nbsp;</td><td>Custom made</td><td></td><td></td></tr><tr><td>PC</td><td>Dell Inc.</td><td></td><td></td></tr><tr><td>MED-PC IV software&amp;nbsp;</td><td>(Med Associates, St. Albans, VT, USA)</td><td>custom made</td><td>Use an operant code in order to automatically control the presentation of the stimuli and the sequence of the stages</td></tr><tr><td>Nose-poke hole&amp;nbsp;</td><td>Med Associates, St. Albans, VT, USA)</td><td>ENV-314M</td><td></td></tr><tr><td>Food magazine&amp;nbsp;</td><td>Med Associates, St. Albans, VT, USA)</td><td>ENV-303M</td><td></td></tr><tr><td>Pellet dispenser for food reinforcement&amp;nbsp;</td><td>Med Associates, St. Albans, VT, USA)</td><td>ENV-203-14P</td><td></td></tr><tr><td>Houselight&amp;nbsp;</td><td>Med Associates, St. Albans, VT, USA)</td><td>ENV-315M</td><td></td></tr><tr><td>Dilution olfactometer&amp;nbsp;</td><td>(Med Associates, St. Albans, VT, USA)</td><td>PHM-275</td><td></td></tr><tr><td>Liquid odorants</td><td>(Sigma Aldrich, Dorset, UK)</td><td></td><td>(see Table 1)</td></tr><tr><td>Mineral oil</td><td>(Sigma Aldrich, Dorset, UK)</td><td>M5904</td><td></td></tr><tr><td>Air pump and vacuum</td><td>(Med Associates, St. Albans, VT, USA)</td><td>PHM-280</td><td>Vacuum is recommended for scents removal at the end of each trial</td></tr><tr><td>Light-emitting diodes (LED)</td><td></td><td></td><td>High-intensity, transparent gem, 3 mm</td></tr><tr><td>Floor textures</td><td></td><td></td><td>3x3 cm</td></tr><tr><td>Reinforcement pellets</td><td>TestDiet</td><td>5TUL 14mg</td><td>For mice</td></tr></tbody></table>

an operant intra-/extra-dimensional set-shift task for mice

Alterations in executive control and cognitive flexibility, such as attentional set-shifting abilities, are core features of several neuropsychiatric diseases. The most widely used neuropsychological tests for the evaluation of attentional set-shifting in human subjects are the Wisconsin Card Sorting Test (WCST) and the CANTAB Intra-/Extra-dimensional set shift task (ID/ED). These tasks have proven clinical relevance and have been modified and successfully adapted for research in animal models. However, currently available tasks for rodents present several limitations, mainly due to their manual-based testing procedures, which are hampering translational advances in psychiatric medicine. To overcome these limitations and to better mimic the original version in primates, we present the development of a novel operant-based two-chamber ID/ED "Operon" task for rodents. We demonstrated the effectiveness of this novel task to measure different facets of cognitive flexibility in mice including attentional set formation and shifting, and reversal learning. Moreover, we show the high flexibility of this task in which three different perceptual dimensions can be manipulated with a high number of stimuli cues for each dimension. This novel ID/ED Operon task can be an effective preclinical tool for drug testing and/or large genetic screening relevant to the study of executive dysfunction and cognitive symptoms found in psychiatric disorders.

איור 2 מראה דוגמא של משימת זיהוי / ED. זוגות של גירויים (או &quot;אפליה 2 &#39;&#39; אפליית 1 &#39;או) מוצגים באופן אקראי בכל שלב, והעכבר צריך לבחור את הגירוי הנכון בכל זוג. בדוגמא השולחן הזה, המופת הנכונה דיווחה בנועז. בשלב הראשון (SD או אפליה פשוטה), הגירויים שהוצגו בשני חורי האף-השק היו שונים באחד משלושת ממדים (למשל, O1: וניל לעומת O2: לבנדר) והעכבר מתוגמל לבחירת המופת הנכונה (למשל, O1). ברגע שהנושא מגיע לקריטריון בשלב זה, השלב הבא (CD או אפליית מתחם) מתחיל, שבו אותו מופת של הממד הרלוונטי מוצגות מעולפת באקראי על ידי מופת של שנייה, אך ממד לא רלוונטי, הציג כגורם בלבול ( למשל, L1:. vs.L2 אור הכחול: אור צהוב). שתי הבחנות שונות אפשריות בשלב (eithe זהר &#39;אפליית 1 &quot;או&quot; אפליה 2&#39;). בשלב הבא (היפוך CDRe או אפליית מתחם), תלויות הגמול הפוך אבל מופת והממד הרלוונטי הם ללא שינוי: העכבר יש ללמוד כי הגירוי הנכון בעבר הוא עכשיו לא נכון (לדוגמא, ריח לבנדר עכשיו מתוגמלת). בשלב הבא (IDS או שינוי פנים-ממדי), מופת חדשה (שני ריחות ואורות) אבל הם הציגו את הממד הרלוונטי (ריח בדוגמא זו) נשארת זהה (למשל, תות שדה הוא הבחירה הנכונה). בשלב הבא (IDR או היפוך התוך-ממדי), תלויות הגמול הפוך. לאחר שינוי פנים-ממדי שני (IDS2 והיפוכו), מופת חדשה הם הציגו כדי לבחון את השינוי נוסף-ממדי (EDS) שבממד הרלוונטי משתנה. ב&#39;תקוע ב-סט של EDS, העכבר יש להתמקד בממד החדש (למשל, המרקם, T1: נייר זכוכית גסה לעומת T2: sa בסדרndpaper), ואילו הממד הרלוונטי בעבר (במקרה, הריח הזה) הוא החברה הממד לא רלוונטי. ב&#39;דו-הממד של EDS, הממד לא רלוונטי בעבר (במקרה זה, אור) הוא החברה הממד הרלוונטי. בשלב הסופי (היפוך EDSRe או חוץ-ממדי), תלויות הגמול הפוך. על מנת לקבל תוצאות אמינות, ממדי הגירוי המשמשים במשימה צריכים להיות באותה מידה למדו היטב. כפי שניתן לראות באיור 3, נדרשו חזותי, מישוש וריח הבחנות במנגנון הרומן הפעם דומה (F (2,64) = 0.36; p = 0.69) ודומים מספר הניסויים (F (2,64) = 0.059, p = 0.94) כדי להגיע לקריטריון, המצביעים על כך בעלי החיים מסוגלים לבצע הבחנות פשוטות ללא קשר הממד שהוצג. אם סט קשב אמין פותח במשך שלבי הבדיקה של המשימה, עמ &#39;erformance של עכבר רגיל wild-type צריך להיות עני בשלב EDS בהשוואה לשלבים קודמים והבאים, כפי שדווח במחקרים קודמים במכרסמים ויונקים 12,13. בפרט, עלייה חזקה של זמן וניסויים הדרושים כדי להגיע לקריטריונים צריכה להימצא בEDS בהשוואה לשלבי IDS. כפי שמודגם באיור 4, בניסוי שלנו עם הפרוטוקול &quot;תקוע-שנקבע ב&#39;, ניתוח ביצועים של העכברים גילה אפקט אפליה למספר הניסויים (F (8168) = 9.23; p &lt;0.0001) וזמן ( F (8168) = 8.62; p &lt;0.0001) נדרש כדי להגיע לקריטריונים. יותר ניסויים ואכן, עכברי צורך ויותר זמן כדי לפתור את שלב EDS בהשוואה לשלבי CD, IDS, IDS2 וEDSRe (p &lt;0.05; איור 4 א-ב). כמו כן, ניתוח של ביצועים נבדקו עם הפרוטוקול &#39;דו-ממד&#39; (איור 5) הראה השפעה אפליה משמעותית עבור מספר הניסויים (F (8,72) = 3.66; p &lt;0.005) והזמן (F (8,72) = 4.65; p &lt;0.0005) דרוש כדי להגיע לקריטריונים. ואכן, אנו מראים כי יותר ניסויי עכברים נדרשים (p &lt;0.05) ויותר זמן (p &lt;0.05) כדי לפתור את EDS בהשוואה לתקליטורים, IDS, IDS2 וEDSRe (איור 5 א-ב). לא נמצא הבדלים ביכולות הסטה יש לשים לב בין העכברים שנבדקו עם ממדים שונים. בעכבר רגיל wild-type, ההיפוך הראשון לומד (כלומר., CDRe) הוא קשה יותר מהאפליה הראשונית (כלומר, CD). בהסכם, כפי שעולים מאיורים 4 ו -5, עכברים צריכים יותר ניסויים (p &lt;0.05; איור 4-5A) ויותר זמן (p &lt;0.05; איור 4-5B) כדי להשלים שלב זה. יתר על כן, ביצועי היפוך צריכים לשפר מCDRe לIDSRe לIDS2Re, כפי שאנו מראים בניסוי שלנו עם שני פרוטוקולים &quot;תקוע-בסט &#39;ו&#39; דו-הממד&quot;. resul אלהTS לחזק את הראיות של היווצרות מערכת קשב דרך המשימה. לאורך כל המשימה, העכברים צריכים לשפר את המהירות שלהם להגיב על שלבים ברציפות. בהתאם לכך, הניתוח של חביון להגיב הראה השפעה משמעותית אפליה (F (8,200) = 42.59, p &lt;0.0001). בפרט, כפי שהודגם על ידי נציגי תוצאות באיור 4C חביון לתקוע בשלב IDS2 הוא ירד בהשוואה לזה בשלבי IDS, CD ו- SD (p &lt;0.0005). יתר על כן, חביון להגיב עלה במהלך שלב EDS בהשוואה לIDS2 הקודם וIDS2Re ושלבים רצופים EDSRe (p &lt;0.05). גם בקנה אחד עם תוצאות אלה, הניתוח של חביון להגיב במשימה &#39;דו-ממד&#39; הראה השפעה משמעותית של אפליה (F (7,63) = 9.98; p &lt;0.0005). כפי שניתן לראות באיור 5 ג, חביון לעשות בחירה wכעלה במהלך EDS בהשוואה לIDS2 הקודם וIDS2Re וEDSRe רצוף (p &lt;0.05). מאז חביון להגיב כבר נחשב מדד של עיבוד על החלטה, 18, ​​משתמע מתוצאות אלה עוד כי העכברים נתקלו בבעיות עיבוד השלטון המפלה החדש במהלך EDS. בהתבסס על ביצועי ההתנהגות של wild-type עכברים (איור 4-5), שקבענו, כי המספר המינימלי של גודל מדגם (על ידי ניתוח כוח R) עבור כל קבוצת ניסוי צריך להיות 8. <img alt="איור 3" src="/files/ftp_upload/53503/53503fig3.jpg" /> 3. הבחנות פשוט דמותו של אור, ריח ומרקם הן שווה ערך. (א) מספר הניסויים וזמן (ב) נדרש כדי להגיע לקריטריון על הבחנות פשוטות עם גירויי אור היחיד, ריח או מרקם. ערכים מייצגים ממוצע ± SEM ברחבי דמויות 2-4. אורי נתוניםפורסם ginally ב&#39;התוך האולטימטיבי וExtradimensional קשב Set-העברת משימה לעכברים &#39;19. <img alt="איור 4" src="/files/ftp_upload/53503/53503fig4.jpg" /> ביצועי איור 4. C57BL6J פרוע מסוג עכברי זכרים בזמן &quot;תקוע-שנקבע ב&#39;ניסויים זהות / ED operon משימה. (א), (ב) (בדקות) וימים הנדרשים כדי להגיע לקריטריון בשלבים השונים של הזהות / המשימה ED operon באמצעות פרדיגמה &quot;תקועה-שנקבע ב&#39;הזהות / ED. (ג) זמן (בשניות) שחלף בין פתיחת דלת המחיצה ותגובת האף-צק (חביון להגיב) בשלבים השונים של המשימה. סך של 26 עכברים נבדק; 4 עכברים לא נכללו משום שהם לא אמינים תוקעים כדי לאחזר את חיזוק המזון במהלך האימון או לא היו מסוגל לסיים את הדוארהליך ntire. : * P &lt;0.05 לעומת CD, IDS, IDS2, IDS2Re וEDSRe; ב &#39;: * p &lt;0.05 לעומת CD, IDS2, IDS2Re וEDSRe. A ו- B: #p &lt;0.05, ## p &lt;0.005 לעומת CD, IDSRe וIDS2Re. C: * p &lt;0.05 לעומת IDS2, IDS2Re וEDSRe. שים לב שהעכברים הצליחו להשלים את כל המשימות ב5-9 ימים בכל הניסויים שדווחו בדמויות 3-4. נתונים שפורסמו במקור ב&#39;התוך האולטימטיבי וExtradimensional קשב Set-העברת משימה לעכברים &#39;19. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/53503/53503fig4large.jpg" target="_blank">אנא לחצו כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.</a> <img alt="איור 5" src="/files/ftp_upload/53503/53503fig5.jpg" /> מספר איור 5. ביצועי עכברי זכרי C57BL6J פרוע מסוג ב &#39;שני-הממד&#39; / EDמשימת operon. ניסויים (), (ב) זמן (בדקות) וימים הנדרשים כדי להגיע לקריטריון בשלבים השונים של זהות המשימה / ED operon באמצעות פרדיגמת שני ממד. (ג) זמן (בשניות) שחלף בין פתיחת דלת המחיצה ותגובת האף-צק (חביון להגיב) בשלבים השונים של המשימה. סך של 13 עכברים נבדק; 3 עכברים לא נכללו משום שהם לא אמינים תוקעים כדי לאחזר את חיזוק המזון במהלך האימון או לא היו מסוגל לסיים את ההליך כולו. A ו- B: #p &lt;0.05 לעומת CD וIDS2Re, * p &lt;0.05 לעומת CD, IDS, IDS2, EDSRe. C: * p &lt;0.05 לעומת IDS2, IDS2Re וEDSRe. נתונים שפורסמו במקור ב&#39;התוך האולטימטיבי וExtradimensional קשב Set-העברת משימה לעכברים &#39;19. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/53503/53503fig5large.jpg" target="_blank">אנא לחצו כאן ל</a>לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו. <img alt="איור 6" src="/files/ftp_upload/53503/53503fig6.jpg" /> ציר זמן של איור 6. ההליך כולו של הפרוטוקול כדי לבדוק את זהות המשימה / ED. <table fo:keep-together.within-page="1" style=";text-align:right;direction:rtl"><tbody><tr><td> שָׁלָב </td><td> תֵאוּר </td><td> הערות נוספות </td><td> אזכור </td></tr><tr><td> אפליה פשוטה (SD) </td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td> מתחם אפליה (CD) </td><td> גירויים שונים בשני ממדים תפיסתיים, כגון צבע וצורה לגירויים חזותיים במשימה האנושית, או בין גירויי מרקם וריח למכרסמים </td><td></td><td></td></tr><tr><td> היפוך למידה (CDRe - IDSRe - IDS2Re - EDSRe) </td><td> שתי מופתים בתוך ממד תפיסתי יש לי תלויות חיזוקם הפוך, כך שמה היה בעבר נכון אז לא נכון ולהיפך) </td><td> במידת היפוך סידורי, ביצועים משתפרים עם רצופות תהפוכות בתוך-סט. לפיכך, שלבי היפוך (כלומר., CDRe, IDSRe, IDS2Re) לא רק להעריך את התפקוד של אזורים בקליפת המוח שונים, אלא גם משרתים 1) כדי ליצור את סט קשב cognitive- לערער על ידי שלב EDS, ו- 2) כדי למנוע אוויר באמונות תפלות ללא מכוון היבטים של הגירוי </td><td> - פצעים של קליפת orbitofrontal בעכברים (Bissonette et al, 2008). וmonkyes למידת היפוך לקוי (Dias et al., 1996) - FMRI במהלך הופעה בלמידת ההיפוך הראה הפעלה של קליפת orbitofrontal (המפשייר ואוון, 2006) </td></tr><tr><td> המשמרת (IDS - IDS2) Intradimensional </td><td> מופת רומן הם הציגו, אבל באותו הממד חיזוק </td><td> IDS של שלביםerve כבקרה פנימית חיונית (כלומר., EDS צריך להיות קשה יותר מIDS), וגם לתרום ליצירת הסט הקוגניטיבי-קשב </td><td> דלדול הדופמין בPFC לקוי היווצרות סט קשב (רובינס ורוברטס, 2007). 6-OHDA קופים lesioned לא הראו ההפחתה הקלסית ההפחתה בטעויות מהראשונה (IDS1) לאפליה האחרונה (IDS5), שאמור לשקף רכישת סט קשב </td></tr><tr><td rowspan="2"> משמרת Extradimensional (EDS) </td><td> &#39;תקוע-שנקבע ב&#39;פרוטוקול: בעבר ממד גירוי רלוונטי הוא הוחלף על ידי ממד גירוי חדש שמייד הופך רלוונטי </td><td> כישלון לעבור לממד הרלוונטי החדש לא ניתן לייחס לכל ידע קודם על הממד הזה שכן הוא לא היה חווה בעבר. כישלון, ולכן, משקף להישרדות לממד הרלוונטי בעבר </td><td> - פצעים של HAV mPFCדואר היה תכנית לפגוע בEDS בעכברים (Bissonette et al., 2008), וmokeys (Dias et al., 1996) - חולי אונה קדמיות לקויים במצב &#39;להישרדות&#39; תקוע-בסט, אך לא במצב &quot;שני ממד &#39;(. Et al אוון, 1993) - דופמין בmPFC מווסת ביצועי EDS בעכברים (Papaleo et al, 2008;.. Scheggia et al, 2014) וחולדות (Tunbridge et al, 2004). </td></tr><tr><td> פרוטוקול &quot;שני ממדים&quot;: הממד לא רלוונטי בעבר חיזוק </td><td> כישלון לכאורה להעביר סט קשב עלול להתעורר כאשר נושא הוא מסוגל להסיט את תשומת לב מממד רלוונטי בעבר (כאשר הוא הופך להיות לא רלוונטי) אבל, בכל זאת, לא הצליח למקד את תשומת לב בממד הרלוונטי החדש </td><td> - נגע של mPFC בחולדות (Birrell ובראון, 2000) לקוי משמרת EDS הפעלת fMRI במהלך הופעה על EDS הוכח של PFC ventro-צדדי (המפשייר ואוון, 2006) -60; </td></tr></tbody></table> טבלה 2: שלבי תיאור הזהות / ED O פרון משימה של השלבים של המשימה, כוללים אזכור של הנגע ומחקרים פרמקולוגיים פונה התפקיד של אזורים במוח המעורבים במבנים השונים שנבדקו במהלך המשימה..

Watch this Scientific Journal Video about An Operant Intra-/Extra-dimensional Set-shift Task for Mice at JoVE.com

An Operant Intra-/Extra-dimensional Set-shift Task for Mice

אופרנטית התוך / Set-משמרת Extra-ממדית המשימה לעכברים

Attentional set-shifting cognitive abnormalities are a core feature of many psychiatric diseases. Here, we present the development of a novel automatic system for the effective study of attentional set-shifting abilities, executive functions and other cognitive abilities in mice with high translational validity to human studies.

Alterations in executive control and cognitive flexibility, such as attentional set-shifting abilities, are core features of several neuropsychiatric ...

an-operant-intra-extra-dimensional-set-shift-task-for-mice

Research

JoVE Journal

Behavior

12.1K Views.  Istituto Italiano di Tecnologia. Attentional set-shifting cognitive abnormalities are a core feature of many psychiatric diseases. Here, we present the development of a novel automatic system for the effective study of attentional set-shifting abilities, executive functions and other cognitive abilities in mice with high translational validity to human studies.

Video: An Operant Intra-/Extra-dimensional Set-shift Task for Mice

The Attentional Set Shifting Task: A Measure of Cognitive Flexibility in Mice

Cognitive impairment, particularly involving dysfunction of circuitry within the prefrontal cortex (PFC), represents a core feature of many neuropsychiatric and neurodevelopmental disorders, including depression, post-traumatic stress disorder, schizophrenia and autism spectrum disorder. Deficits in cognitive function also represent the most difficult symptom domain&#160;to successfully treat, as serotonin reuptake inhibitors and tricyclic antidepressants have only modest effects. Functional neuroimaging studies and postmortem analysis of human brain tissue implicate the PFC as being a primary region of dysregulation in patients with these disorders. However, preclinical behavioral assays used to assess these deficits in mouse models which can be readily manipulated genetically and could provide the basis for studies of new treatment avenues have been underutilized. Here we describe the adaptation of a behavioral assay, the attentional set shifting task (AST), to be performed in mice to assess prefrontal cortex mediated cognitive deficits. The neural circuits underlying behavior during the AST are highly conserved across humans, nonhuman primates and rodents, providing excellent face, construct and predictive validity.

The goal of this protocol is to perform a behavioral assay such as the attentional set shifting task (AST) to assess prefrontal cortex-mediated cognitive flexibility in mice.

המשימה הקשב Set הסטה: מדוד של גמישות קוגניטיבית בעכברים

Cognitive impairment, particularly involving dysfunction of circuitry within the prefrontal cortex (PFC), represents a core feature of many ...

Operant Procedures for Assessing Behavioral Flexibility in Rats

Executive functions consist of multiple high-level cognitive processes that drive rule generation and behavioral selection. An emergent property of these processes is the ability to adjust behavior in response to changes in one&#8217;s environment (i.e., behavioral flexibility). These processes are essential to normal human behavior, and may be disrupted in diverse neuropsychiatric conditions, including schizophrenia, alcoholism, depression, stroke, and Alzheimer&#8217;s disease. Understanding of the neurobiology of executive functions has been greatly advanced by the availability of animal tasks for assessing discrete components of behavioral flexibility, particularly strategy shifting and reversal learning. While several types of tasks have been developed, most are non-automated, labor intensive, and allow testing of only one animal at a time. The recent development of automated, operant-based tasks for assessing behavioral flexibility streamlines testing, standardizes stimulus presentation and data recording, and dramatically improves throughput. Here, we describe automated strategy shifting and reversal tasks, using operant chambers controlled by custom written software programs. Using these tasks, we have shown that the medial prefrontal cortex governs strategy shifting but not reversal learning in the rat, similar to the dissociation observed in humans. Moreover, animals with a neonatal hippocampal lesion, a neurodevelopmental model of schizophrenia, are selectively impaired on the strategy shifting task but not the reversal task. The strategy shifting task also allows the identification of separate types of performance errors, each of which is attributable to distinct neural substrates. The availability of these automated tasks, and the evidence supporting the dissociable contributions of separate prefrontal areas, makes them particularly well-suited assays for the investigation of basic neurobiological processes as well as drug discovery and screening in disease models.

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 ...

The Double-H Maze: A Robust Behavioral Test for Learning and Memory in Rodents

Spatial cognition research in rodents typically employs the use of maze tasks, whose attributes vary from one maze to the next. These tasks vary by their behavioral flexibility and required memory duration, the number of goals and pathways, and also the overall task complexity. A confounding feature in many of these tasks is the lack of control over the strategy employed by the rodents to reach the goal, e.g., allocentric (declarative-like) or egocentric (procedural) based strategies. The double-H maze is a novel water-escape memory task that addresses this issue, by allowing the experimenter to direct the type of strategy learned during the training period. The double-H maze is a transparent device, which consists of a central alleyway with three arms protruding on both sides, along with an escape platform submerged at the extremity of one of these arms.
Rats can be trained using an allocentric strategy by alternating the start position in the maze in an unpredictable manner (see protocol 1; &#167;4.7), thus requiring them to learn the location of the platform based on the available allothetic cues. Alternatively, an egocentric learning strategy (protocol 2; &#167;4.8) can be employed by releasing the rats from the same position during each trial, until they learn the procedural pattern required to reach the goal. This task has been proven to allow for the formation of stable memory traces.
Memory can be probed following the training period in a misleading probe trial, in which the starting position for the rats alternates. Following an egocentric learning paradigm, rats typically resort to an allocentric-based strategy, but only when their initial view on the extra-maze cues differs markedly from their original position. This task is ideally suited to explore the effects of drugs/perturbations on allocentric/egocentric memory performance, as well as the interactions between these two memory systems.

The goal of this protocol is to investigate spatial cognition in rodents. The double-H water maze is a novel test, which is particularly useful to elucidate the different components of learning, consolidation and memory, as well as the interplay of memory systems.

זוגי H-המבוך: מבחן חזק התנהגות למידה וזיכרון במכרסמים

Spatial cognition research in rodents typically employs the use of maze tasks, whose attributes vary from one maze to the next. These tasks vary by their ...

New Variations for Strategy Set-shifting in the Rat

Behavioral flexibility is crucial for survival in changing environments. Broadly defined, behavioral flexibility requires a shift of behavioral strategy based on a change in governing rules. We describe a strategy set-shifting task that requires an attentional shift from one stimulus dimension to another. The paradigm is often used for testing cognitive flexibility in primates. However, the rodent version has not been as extensively developed. We have recently extended an established set-shifting task in the rat1 by requiring attention to different stimuli according to context. All the experimental conditions required animals to choose either a left or right lever. Initially, all animals had to choose on the basis of the location of the lever. Subsequently, a change in the rule occurred, which required a shift in set from location-based rule to a rule in which the correct lever was indicated by a light cue. We compared performance on three different versions of the task, in which the light stimulus was either novel, previously relevant, or previously irrelevant. We found that specific neurochemical lesions selectively impaired the ability to make particular types of set shift as measured by the performance on the different versions of the task.

Set-shifting, a form of behavioral flexibility, requires an attentional shift from one stimulus dimension to another. We extended an established rodent set-shifting task1 by requiring attention to different stimuli according to context. The task was combined with specific lesions to identify neuron subtypes underlying a successful shift.

הגרסאות החדשות של אסטרטגיה Set-הסטה בחולדה

Behavioral flexibility is crucial for survival in changing environments. Broadly defined, behavioral flexibility requires a shift of behavioral strategy ...

T-maze Forced Alternation and Left-right Discrimination Tasks for Assessing Working and Reference Memory in Mice

Forced alternation and left-right discrimination tasks using the T-maze have been widely used to assess working and reference memory, respectively, in rodents. In our laboratory, we evaluated the two types of memory in more than 30 strains of genetically engineered mice using the automated version of this apparatus. Here, we present the modified T-maze apparatus operated by a computer with a video-tracking system and our protocols in a movie format. The T-maze apparatus consists of runways partitioned off by sliding doors that can automatically open downward, each with a start box, a T-shaped alley, two boxes with automatic pellet dispensers at one side of the box, and two L-shaped alleys. Each L-shaped alley is connected to the start box so that mice can return to the start box, which excludes the effects of experimenter handling on mouse behavior. This apparatus also has an advantage that in vivo microdialysis, in vivo electrophysiology, and optogenetics techniques can be performed during T-maze performance because the doors are designed to go down into the floor. In this movie article, we describe T-maze tasks using the automated apparatus and the T-maze performance of &alpha;-CaMKII+/- mice, which are reported to show working memory deficits in the eight-arm radial maze task. Our data indicated that &alpha;-CaMKII+/- mice showed a working memory deficit, but no impairment of reference memory, and are consistent with previous findings using the eight-arm radial maze task, which supports the validity of our protocol. In addition, our data indicate that mutants tended to exhibit reversal learning deficits, suggesting that &alpha;-CaMKII deficiency causes reduced behavioral flexibility. Thus, the T-maze test using the modified automatic apparatus is useful for assessing working and reference memory and behavioral flexibility in mice.

This article presents the protocol of T-maze tests using a modified automated apparatus for assessing the learning and memory functions in mice.

T-מבוך לסירוגין בכפייה של שמאל וימין משימות אפליה להערכת עבודה וזיכרון העזר עכברים

Forced alternation and left-right discrimination tasks using the T-maze have been widely used to assess working and reference memory, respectively, in ...

Neuroscience

A Behavioral Assay for Investigating the Role of Spatial Memory During Instinctive Defense in Mice

Evolution has selected a repertoire of defensive behaviors that are essential for survival across all animal species. These behaviors are often stereotyped actions elicited in response to innately aversive sensory stimuli, but their success requires enough flexibility for adapting to different spatial environments, which can change rapidly. Here, we describe a behavioral assay to evaluate the influence of learned spatial knowledge on defensive behaviors in mice. We have adapted the widely used Barnes maze spatial memory assay to investigate how mice navigate to a shelter during escape responses to innately aversive sensory stimuli in a novel environment, and how they adapt to acute changes in the environment. This new assay is an ethological paradigm that does not require training and exploits the natural exploration patterns and navigation strategies in mice. We propose that the set of protocols described here are a powerful means of studying goal-directed behaviors and stimulus-triggered navigation, which should be of interest to both the fields of instinctive behaviors and spatial memory.

This protocol describes a behavioral assay, based on the Barnes maze test, to study how instinctive defensive actions are modified by the knowledge of spatial environment.

וזמינותו התנהגותית עבור חוקרים את התפקיד של זיכרון מרחבי במהלך ההגנה אינסטינקטיבית בעכברים

Evolution has selected a repertoire of defensive behaviors that are essential for survival across all animal species. These behaviors are often ...

Novel Object Recognition and Object Location Behavioral Testing in Mice on a Budget

Ethologically relevant behavioral testing is a critical component of any study that uses mouse models to study the cognitive effects of various physiological or pathological changes. The object location task (OLT) and the novel object recognition task (NORT) are two effective behavioral tasks commonly used to reveal the function and relative health of specific brain regions involved in memory. While both of these tests exploit the inherent preference of mice for the novelty to reveal memory for previously encountered objects, the OLT primarily evaluates spatial learning, which relies heavily on hippocampal activity. The NORT, in contrast, evaluates non-spatial learning of object identity, which relies on multiple brain regions. Both tasks require an open-field-testing arena, objects with equivalent intrinsic value to mice, appropriate environmental cues, and video recording equipment and the software. Commercially available systems, while convenient, can be costly. This manuscript details a simple, cost-effective method for building the arenas and setting up the equipment necessary to perform the OLT and NORT. Furthermore, the manuscript describes an efficient testing protocol that incorporates both OLT and NORT and provides typical methods for data acquisition and analysis, as well as representative results. Successful completion of these tests can provide valuable insight into the memory function of various mouse model systems and appraise the underlying neural regions that support these functions.

Here we provide a protocol which includes comprehensive instructions for the economical establishment of murine object location and novel object recognition behavioral testing, including the design, cost, and construction of required equipment as well as execution of behavioral testing, data collection, and analysis.

הרומן וראייה ומיקום אובייקט ההתנהגותי בוחן בעכברים על תקציב

Ethologically relevant behavioral testing is a critical component of any study that uses mouse models to study the cognitive effects of various ...

Two Different Real-Time Place Preference Paradigms Using Optogenetics within the Ventral Tegmental Area of the Mouse

Understanding how neuronal activation leads to specific behavioral output is fundamental for modern neuroscience. Combining optogenetics in rodents with behavioral testing in validated paradigms allows the measurement of behavioral consequences upon stimulation of distinct neurons in real-time with high spatial and temporal selectivity, and thus the establishment of causal relationships between neuronal activation and behavior. Here, we describe a step-by-step protocol for a real-time place preference (RT-PP) paradigm, a modified version of the classical conditioned place preference (CPP) test. The RT-PP is performed in a three-compartment apparatus and can be utilized to answer if optogenetic stimulation of a specific neuronal population is rewarding or aversive. We also describe an alternative version of the RT-PP protocol, the so-called neutral compartment preference (NCP) protocol, which can be used to confirm aversion. The two approaches are based on extensions of classical methodology originating from behavioral pharmacology and recent implementation of optogenetics within the neuroscience field. Apart from measuring place preference in real time, these setups can also give information regarding conditioned behavior. We provide easy-to-follow step-by-step protocols alongside examples of our own data and discuss important aspects to consider when applying these types of experiments.

Here we present two easy-to-follow step-by-step protocols for place preference paradigms using optogenetics in mice. Using these two different setups, preference and avoidance behaviors can be solidly assessed within the same apparatus with high spatial and temporal selectivity, and in a straightforward manner.

שתי העדפה שונה מקום בזמן אמת תבניות באמצעות אלקטרואופטיקה בתוך האזור הגחוני של העכבר

Understanding how neuronal activation leads to specific behavioral output is fundamental for modern neuroscience. Combining optogenetics in rodents with ...

Optogenetic Manipulation of Neuronal Activity to Modulate Behavior in Freely Moving Mice

Optogenetic modulation of neuronal circuits in freely moving mice affects acute and long-term behavior. This method is able to perform manipulations of single neurons and region-specific transmitter release, up to whole neuronal circuitries in the central nervous system, and allows the direct measurement of behavioral outcomes. Neurons express optogenetic tools via an injection of viral vectors carrying the DNA of choice, such as Channelrhodopsin2 (ChR2). Light is brought into specific brain regions via chronic optical implants that terminate directly above the target region. After two weeks of recovery and proper tool-expression, mice can be repeatedly used for behavioral tests with optogenetic stimulation of the neurons of interest.
Optogenetic modulation has a high temporal and spatial resolution that can be accomplished with high cell specificity, compared to the commonly used methods such as chemical or electrical stimulation. The light does not harm neuronal tissue and can therefore be used for long-term experiments as well as for multiple behavioral experiments in one mouse. The possibilities of optogenetic tools are nearly unlimited and enable the activation or silencing of whole neurons, or even the manipulation of a specific receptor type by light.
The results of such behavioral experiments with integrated optogenetic stimulation directly visualizes changes in behavior caused by the manipulation. The behavior of the same animal without light stimulation as a baseline is a good control for induced changes. This allows a detailed overview of neuronal types or neurotransmitter systems involved in specific behaviors, such as anxiety. The plasticity of neuronal networks can also be investigated in great detail through long-term stimulation or behavioral observations after optical stimulation. Optogenetics will help to enlighten neuronal signaling in several kinds of neurological diseases.

With optogenetic manipulation of specific neuronal populations or brain regions, behavior can be modified with high temporal and spatial resolution in freely moving animals. By using different optogenetic tools in combination with chronically implanted optical fibers, a variety of neuronal modulations and behavioral testing can be performed.

מניפולציה אופטוגנטית של פעילות עצבית לווסת את ההתנהגות בעכברים נעים בחופשיות

Optogenetic modulation of neuronal circuits in freely moving mice affects acute and long-term behavior. This method is able to perform manipulations of ...

A Behavioral Task Modeling 'Everyday Memory' in an Event Arena to Foster Allocentric Representations for Rodents

The event arena provides an optimal platform to investigate learning and memory. The appetitive everyday memory task described in this paper provides a robust protocol for the investigation of episodic and spatial memory in rodents, which specifically fosters allocentric memory representation. Rats are trained to find and dig for food during the encoding phase and, after a time delay, rats are given a choice to find the reward food pellet in the correct location. There are two key elements that promote the use of an allocentric strategy in this protocol: 1) rats start from different start locations within and between sessions, 2) a stable home-base is deployed where rats have to carry their food to eat. By means of these modifications, we effectively encourage the rodents to use allocentric spatial representations to perform the task. In addition, the task provides a good paradigm for within-subject experimental design and allows experimenters to manipulate different conditions to reduce variability. Used in conjunction with behavioral and physiological techniques, the resulting rodent model provides an effective test-bed for future research into memory formation and retention.

<meta charset="utf8"></head><body>משימה התנהגותית המדגמנת 'זיכרון יומיומי' בזירת אירועים כדי לטפח ייצוגים אלוצנטריים למכרסמים

The goal of this optimized 'everyday memory' protocol in an event arena was to employ a stable home-base that encourages the use of allocentric spatial representations. This animal model provides an effective test-bed for future research into the formation and retention of event memories using behavioral and physiological techniques.

משימה התנהגותית המדגמנת 'זיכרון יומיומי' בזירת אירועים כדי לטפח ייצוגים אלוצנטריים למכרסמים

The event arena provides an optimal platform to investigate learning and memory. The appetitive everyday memory task described in this paper provides a ...