Method Article
In questo protocollo, una nuova applicazione di discriminazione profumo è descritto. Il compito Dig è un compito ragionevolmente economico che può essere utilizzato per valutare la cognizione frontalmente-mediata dopo danno cerebrale.
Il deficit cognitivo è la causa più frequente di disabilità nell'uomo dopo danno cerebrale, ma i compiti comportamentali utilizzati per valutare la cognizione in modelli di roditori di danno cerebrale è carente. Prendendo in prestito dalla letteratura operante nostro laboratorio utilizzato un paradigma di base discriminazione profumo 1-4 al fine di valutare i deficit nei ratti frontalmente-feriti. In precedenza abbiamo brevemente descritto il compito Dig e ha dimostrato che i topi con danni cerebrali frontale mostrano gravi deficit attraverso più test con il compito 5. Qui vi presentiamo un protocollo più dettagliato per questo compito. I ratti vengono posti in una camera e possono discriminare tra due sabbie profumati, una delle quali contiene un rinforzo. Il processo termina dopo il ratto sia discrimina correttamente (definito come scavare nella sabbia corretta profumato), discrimina in modo non corretto, o 30 trascorre sec. I ratti che discriminano correttamente possono recuperare e consumare il rinforzo. I ratti che discriminate erroneamente vengono immediatamente rimossi dalla camera. Questo può continuare attraverso una varietà di inversioni e profumi nuovi. L'analisi primaria è la precisione per ogni abbinamento profumo (percentuale cumulativa corretta per ogni profumo). I risultati generali del compito Dig suggeriscono che si tratta di una semplice preparazione sperimentale in grado di valutare i deficit nei ratti con danno bilaterale frontale corticale rispetto ai ratti con danno parietale unilaterale. Il compito Dig può essere facilmente incorporato in una batteria di test esistente cognitiva. L'uso di più compiti come questo può portare ad analisi più accurate di lesioni frontale seguente funzione, che può portare ad opzioni terapeutiche per il trattamento. Tutti gli usi degli animali è stata effettuata conformemente ai protocolli approvati dalla cura degli animali e del Comitato Istituzionale uso.
Danni cerebrali derivanti da trauma cranico (TBI) e di ictus è una delle principali cause di morte e disabilità negli Stati Uniti. Insieme, questi disturbi risultato in un totale di circa 2,5 milioni di incidenti, con quasi 500.000 con conseguente morte o menomazione 6-7. Nonostante questo tributo pesante sulla società, pochi trattamenti sono stati sviluppati per il trattamento sia TBI o ictus. In una certa misura, la mancanza di opzioni di trattamento disponibili può essere attribuito alle scarse valutazioni comportamentali di nuovi farmaci e terapie 8. In particolare, vi è una mancanza di compiti di valutare con precisione e sensibilità gli effetti dei trattamenti sui deficit cognitivi varie seguenti lesioni cerebrali in letteratura preclinico. Attualmente la maggior parte delle valutazioni cognitive che vengono eseguite valutare la memoria spaziale utilizzando un compito labirinto come il Morris water maze 9. Ci sono diverse ragioni per questa mancanza di test compreso il tempo necessario percompletamente caratterizzare e valutare i deficit cognitivi, della forte dipendenza su di costose attrezzature e le competenze per utilizzare le attività operante, e la velocità con cui queste valutazioni possono essere eseguite. A tal fine, abbiamo adattato un semplice compito di discriminazione profumo, il compito Dig, per valutare lesioni cerebrali seguente cognizione. Il compito Dig è progettato per essere un buon mercato, strumento rapido ed efficace per la valutazione cognitiva lesioni cerebrali seguente disfunzione da un trauma cranico o ictus.
Il compito Dig si basa sui principi di base operante di apprendimento e il processo decisionale. Poiché è solo una scelta di due paradigma decisione, questa operazione rappresenta uno dei più semplici discriminazioni che possono essere fatte. Nel protocollo di seguito i dettagli per l'impostazione del compito, nonché la metodologia di formazione sarà descritto. Abbiamo trovato che questo compito è più forte al momento di valutare i deficit cognitivi frontalmente-mediata rispetto al deficit parietali unilaterali, tuttavia, deve ancora essere testata in un modello didanno ippocampale 5. Idealmente, questo compito sarebbe adatta per valutare l'efficacia di un trattamento o la terapia per il recupero dei deficit frontali a seguito di un infortunio. Tuttavia, è possibile che con modifiche questo compito potrebbe anche essere usato per esplorare più complessa decisionale comportamento come impulsività e corrispondenza generalizzata.
1. Materiali necessari per la formazione e l'esame
2. Animal Gestione Prima di Formazione
3. Dig Formazione
Formazione di un animale a scavare nella sabbia può essere realizzato in una media di otto sessioni per un periodo di tempo quattro giorni. Durante dig TRAesaminando la, la camera dovrebbe essere istituito inserendo due tazze profumo nel meccanismo / titolare e mettendo la configurazione coppa profumo nella camera. La procedura generale è di seguito con l'obiettivo di modellare il animale da consumare il rinforzo per lo scavare nella sabbia per recuperarla.
4. Discriminazione di prova
5. Note aggiuntive
Ci sono due principali variabili che possono essere registrate nel compito Dig: Corretto / Sbagliato e latenza. Tuttavia, non le risposte possono anche essere registrati e analizzati in quanto può essere importante quando si considera la motivazione. Questi possono essere usati per generare misure di analisi quali precisione (prove # corrette / totale), la risposta di polarizzazione 11, e la latenza. Queste misure possono essere usati per valutare diversi tipi di apprendimento, a seconda del progetto dell'esperimento (vedi note aggiuntive sopra). Pretesting degli animali consente di inquadrare valutare la memoria di una discriminazione apprese. Riprese di discriminazione apprese permettono un ricercatore per vedere come un animale in grado di adattarsi ad un evento che cambia. L'apprendimento di nuove discriminazioni permette ai ricercatori di confrontare l'apprendimento in diversi abbinamenti profumo e valutare la capacità di apprendimento romanzo.
A seconda del disegno dello studio (vedi note aggiuntivi di cui sopra), queste misure possono essereanalizzati in un disegno a misure ripetute o può essere compresso in una singola variabile. In precedenza, siamo crollati precisione in una misura della percentuale cumulativa corretta al fine di analizzare ogni discriminazione profumo separatamente 5. Questo è avvenuto sommando il numero di discriminazioni corrette e dividendolo per il numero totale di prove per ogni discriminazione. Una serie di sola andata tra soggetti di analisi della varianza (ANOVA), sono stati poi utilizzati per esaminare le differenze di gruppo per ogni post-infortunio discriminazione profumo. Tuttavia, più potenza può essere ottenuta per l'analisi utilizzando tecniche statistiche avanzate come mista modellazione effetti. Una alternativa è quella di utilizzare il segnale di rilevamento teoria per l'analisi dei dati. Questo è un approccio popolare nel processo decisionale umano letteratura e consente al ricercatore di esaminare la maggior parte dei dati da un dato soggetto in un unico grafico e rapidamente valutare il grado di accuratezza, polarizzazione, e deficit 12. Scelta di approccio analitico sarà largely guidata da domanda sperimentale, se si vuole confrontare tra tipi di apprendimento, di valutare un solo tipo di apprendimento, o di applicare un approccio decisionale ai dati.
A seguito di lesione cerebrale frontale bilaterale, il nostro laboratorio ha trovato che i topi soffrono forti disavanzi sotto quasi tutti i tipi di apprendimento in questo compito. Frontalmente animali feriti-ha mostrato un deficit di memoria per una discriminazione precedentemente appreso e difficoltà di apprendimento l'inversione di tale accoppiamento profumo (Figura 3). Animali frontali anche avuto difficoltà ad imparare nuove discriminazioni (Figura 3). In conformità con la ricerca precedente 13, c'era anche un forte aumento della variabilità negli animali feriti frontalmente (Figura 3).
Al contrario, le lesioni parietali unilaterali nel nostro laboratorio hanno dimostrato alcun deficit in tutte le discriminazioni in questo compito. Ratti unilaterali non hanno mostrato deficit di memory per una discriminazione precedentemente appreso e acquisito anche la discriminazione inversione molto rapidamente (Figura 4). Hanno imparato nuovi abbinamenti profumo molto rapidamente e (Figura 4). Inoltre, la variabilità all'interno del gruppo unilateralmente-feriti era molto basso, con la maggior parte dei topi funzionamento ottimale del compito.
Figura 1. Prova nel nostro laboratorio è stato condotto in una banca di camere standard, operante (Med Associates Inc.) che sono stati concepiti per essere utilizzati in questo compito da rimuovendo quattro consecutivi piano-bar di aprire lo spazio per due tazze profumo.
Figura 2. Prova nel nostro laboratorio utilizzati tubi in PVC-end caps (6 cm di altezza e 5,5 cm di diametro) come c profumoup e un pezzo di plexiglas (10 x 22 cm) con due fori circolari (5,5 cm di diametro) come il portabicchiere profumo.
Figura 3. Questo grafico mostra le prestazioni tipiche di Sham (blu) vs frontalmente-feriti (rosso) ratti attraverso diverse fasi di test in due diversi formati. Nel pannello A, i dati vengono rappresentati come un grafico a barre con punti bianchi rappresentano punti di dati per topi individuali in ciascun gruppo. Nel pannello B, gli stessi dati sono rappresentati graficamente in un grafico a linee. Non c'è stata differenza sul pre-infortunio acquisizione discriminazione. Tuttavia, a seguito di lesioni e sulla discriminazione stessa, topi finti esibirsi al 93% per cento cumulato corretto mentre i topi feriti esibirsi al 65% per cento cumulato corretto. Quando una inversione della discriminazione è stato somministrato, injratti rato scendere al di sotto delle prestazioni caso. Allo stesso modo, su una discriminazione profumo romanzo ratti frontalmente-feriti ha avuto difficoltà ad imparare l'associazione romanzo e siamo stati al di sotto delle prestazioni occasione. Clicca qui per ingrandire la figura .
Figura 4. Questo grafico mostra le prestazioni tipiche di Sham (blu) vs unilaterali parietally-feriti ratti (verde) in diverse fasi di test in due formati differenti. Nel pannello A, i dati vengono rappresentati come un grafico a barre con punti bianchi rappresentano punti di dati per topi individuali in ciascun gruppo. Nel pannello B, gli stessi dati sono rappresentati graficamente in un grafico a linee. Non vi è alcuna differenza tra i gruppi su una qualsiasi delle discriminazioni. Unilateralmente-inratti jured eseguita a o, in alcuni casi, leggermente superiore a quello dei livelli fittizi seguenti lesioni. Clicca qui per ingrandire la figura .
In questo video, abbiamo mostrato come l'attività Dig può essere condotta utilizzando relativamente a basso costo, i materiali e con una certa esperienza, il test può essere condotto abbastanza rapidamente (~ 10 min / animale). Questo permette il compito di essere facilmente incorporati in batterie di test esistenti per TBI, lesioni cerebrali ictus, ed altri. Il compito Dig è anche robusto, in quanto in grado di valutare diversi aspetti della cognizione, comprese le valutazioni di apprendimento precedente, inversioni, e nuove acquisizioni (ad esempio, set shifting). Soprattutto, il compito Dig ha dimostrato di essere efficace nella valutazione della funzione frontale dopo danno cerebrale. In aggiunta, un paradigma scavo simile è stata utilizzata per studiare trasferimento di valore in ratti dopo danno ippocampale 4, e quindi potrebbe facilmente essere studiato dopo TBI.
I vantaggi principali di attività come questa sono la capacità di valutare altre forme di conoscenza di quello che è di solito testato in stallone più lesioni cerebraliIES. Esiste attualmente una mancanza di compiti semplici e rapidamente acquisiti per valutare la cognizione frontalmente-mediato dopo danno cerebrale. Nel campo della TBI sperimentale, vi è una forte dipendenza labirinti come la valutazione unica della cognizione 9. La discriminazione e comportamento di scelta sono aspetti importanti del frontale-mediata conoscenza che devono essere valutati dopo danni cerebrali. Queste sono state studiate sotto molti paradigmi diversi (ritardato matching-to-campione, rinforzo differenziale di bassa velocità di risposta, sforzo processo decisionale basato, etc) nel campo dell'analisi sperimentale del comportamento, ma mancano studi di lesioni cerebrali 14-16. Lo sviluppo di nuove terapie per il trattamento del danno cerebrale richiede la convalida in modalità multiple di sensoriali, motori, e la funzione cognitiva. Operazioni come questa potrebbe diventare di vitale importanza per valutare appieno la funzione cognitiva in trattamento terapeutico.
Mentre il re compito Digpresenta un passo nella direzione giusta per valutare la funzione cerebrale dopo la lesione, ci sono ancora limiti ad essa. Esso è destinato a essere semplice da costruire, gestire e analizzare, ma questo significa che ci sono dei limiti superiori a ciò che si può misurare. Attualmente, due scelte sono tutto ciò che può essere valutata sotto il paradigma dato. Inoltre, l'attività Dig non è abbastanza sensibile per gestire altri aspetti della disfunzione frontale, come impulsività, che possono interferire con un animale capacità decisionale.
Mentre il compito Dig ha dimostrato di avere successo per noi nella valutazione danno cerebrale negli animali giovani, ci sono ancora diverse cose che possono essere fatte con il compito di perfezionare e migliorare. Questi includono valutazione popolazioni particolari (età, sesso, ceppo), confrontandola direttamente ai paradigmi operante è adattato da, effettuare un confronto diretto di questa attività con altre attività che valutano la disfunzione frontale dopo un trauma, ed esplorare additional modi per analizzare e confrontare i dati generati dal compito. Questo compito è progettato per affrontare alcuni dei problemi nel nostro campo collaudando la funzionalità frontale in vari modi dopo danno cerebrale. Tuttavia, un compito non è possibile misurare tutti i processi cognitivi che sono colpiti da una lesione cerebrale. Pertanto, sosteniamo che la gente continuerà a sviluppare e migliorare le attività, come quello descritto in questo protocollo una più accurata valutazione carenze funzionali dopo lesioni cerebrali. In questo modo, siamo in grado di aumentare l'efficacia di sviluppo dei farmaci e la terapia per lesioni cerebrali, valutando tra più misure.
Nessun conflitto di interessi dichiarati.
Il finanziamento per questo progetto è stato fornito dai fondi ARRA dal NINDS concessione NS045647.
Nome del materiale | Azienda | Numero di catalogo | Commenti |
ATTREZZATURE | |||
Camera operante | Med Associates | ENV-008CT | Importo: 1 camera standard operante, senza dispositivi esterni. |
Plexiglas | Hardware negozio locale | N / A | Importo: 1 foglio Tagli in dimensione corretta per adattarsi nella camera. |
Calotte di protezione per tubi in PVC | Hardware negozio locale | N / A | Importo: 2 tazza di installazione / profumo. |
REAGENTI | |||
Sabbia | Hardware negozio locale | ||
Varie spezie | Fruttivendolo locale | ||
Rinforzo | Fruttivendolo locale | ||
* Attrezzature in lista per la costruzione per camera. |
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