Il 5-Choice reazione Serial Attività temporizzata: un lavoro di Attenzione e Impulse controllo per roditori

Riepilogo

Questo protocollo descrive l'attività 5-scelta tempo di reazione di serie, che è un compito basato operante utilizzato per studiare l'attenzione e il controllo degli impulsi nei roditori. Sfide giornata di test, che sono modificazioni della task standard, aumentare la flessibilità del compito e possono essere combinati con altre manipolazioni per caratterizzare più pienamente il comportamento.

Abstract

Questo protocollo descrive l'attività 5-scelta tempo di reazione di serie, che è un compito basato operante utilizzato per studiare l'attenzione e il controllo degli impulsi nei roditori. Sfide Test Day, modifiche alla task standard, possono essere usati per tassare sistematicamente i sistemi neurali che controllano sia l'attenzione o controllo degli impulsi. È importante sottolineare che queste sfide hanno effetti consistenti sul comportamento attraverso laboratori negli animali intatti e possono rivelare sia miglioramenti o deficit nella funzione cognitiva che non sono evidenti quando i ratti sono testati solo sulla task standard. La varietà di misure comportamentali che vengono raccolti possono essere utilizzati per determinare se altri fattori (ad esempio., Sedazione, deficit di motivazione, menomazioni locomotorie) stanno contribuendo a cambiamenti nelle prestazioni. La versatilità del 5CSRTT è ulteriormente migliorata perché è suscettibile di combinazione con tecniche farmacologiche, molecolari e genetici.

Introduzione

Il compito 5-scelta tempo di reazione seriale (5CSRTT) è stato sviluppato da Trevor Robbins e colleghi presso l'Università di Cambridge, al fine di comprendere i deficit comportamentali visualizzati da persone con diagnosi di disturbo da deficit di attenzione e iperattività (ADHD) ^1,2. Si basa su attività continue di performance utilizzati per studiare l'attenzione negli esseri umani ^3; con attenzione è definita come la capacità di allocare e sostenere la messa a fuoco delle risorse cognitive su stimoli o informazioni specifiche, ignorando altre informazioni ^4. Anche se il compito è stato originariamente progettato per l'utilizzo con i ratti ^1,2, una versione topo è stato anche sviluppato ^5,6.

Il 5CSRTT base richiede ratti per la scansione di una matrice orizzontale di cinque aperture per la presentazione di un breve stimolo luminoso (cue) in una delle aperture; una volta che il ratto rileva lo stimolo deve ficcare il naso in apertura illuminato per ricevere una ricompensa pellet zucchero. Così, Il compito richiede ratti sia per dividere la loro attenzione tra i 5 aperture spazialmente distinte e per mantenere l'attenzione fino a quando lo stimolo è presentato in un dato processo e su più prove in una sessione di ^1,7. L'attenzione è tipicamente valutata dalla precisione delle risposte. Anche se il 5CSRTT è stato originariamente progettato per valutare l'attenzione, ma è anche usato per valutare il comportamento impulsivo o inibizione della risposta ^1,7,8: la capacità di trattenere pre-potente o inappropriati rispondere ^9. Durante l'operazione, ratti devono rifiutare di rispondere per la durata dell'intervallo di prova tra (ITI) e solo rispondere una volta lo stimolo è presentato in una delle aperture ^1. Così le risposte premature, quelli che si verificano durante la prima presentazione ITI di stimolo, fornire un utile indice di comportamento impulsivo.

Il 5CSRTT è incredibilmente flessibile task-ci sono una serie di modifiche del compito di base (vale a dire, le sfide giorno di prova)che possono essere implementate per esaminare più attentamente come manipolazioni sperimentali influenzano il comportamento. Ad esempio, diminuendo la durata stimolo o accorciando la ITI sono diversi meccanismi per aumentare il carico attentivo del compito e può essere utilizzato per valutare sistematicamente i sottodomini di attenzione ^1,7,10-12. Al contrario, aumentando la durata dello stimolo riduce al minimo le esigenze di attenzione del compito; questo può essere utilizzato per determinare se una manipolazione interferisce con la capacità di eseguire i requisiti di risposta di base del compito ^12. Aumentare la durata della ITI può essere utilizzato per determinare se un particolare manipolazione colpisce impulsivo rispondere ^1,7,8,13-15. Inoltre, con le sfide giorno di test, come quelli appena descritti, possono rivelare deficit ^{di 10} o miglioramenti ^16,17 di comportamento che non sono evidenti nei ratti allenati testati utilizzando i parametri di prova standard.

È importante sottolineare che il 5CSRTT è suscettibile to combinazione con un numero di tecniche diverse; per esempio, la cognizione è stato indagato seguenti lesioni delle aree cerebrali discrete ^10,18-20, o neurotrasmettitore selettiva svuotamenti ^2,21,22. Indagini farmacologiche comportamentali hanno usato o sistemica ^16,17,23-28 o discreto intracranica somministrazione di farmaci ^29-32. Inoltre le prestazioni sono facilmente valutata dopo somministrazione del farmaco ^{12,16,17,29-32} acuta e cronica ^13,14,23,33. Gli effetti di prestazioni dell'attività di neurotrasmettitore rilascio ³⁴ e l'attività metabolica ³⁵ in aree cerebrali distinte sono state valutate. Inoltre, le prestazioni del compito può essere utilizzata per separare i ratti in gruppi in base al basale ^30,31 prestazione attentiva o livelli di impulsività ^15,32. Infine, con l'avvento di una versione topo di 5CSRTT ^5,6, il compito è stato utilizzato per indagare i contributi genetici per l'attenzione e impUlse controllano ^5,36-39.

Perché il 5CSRTT valuta più funzioni cognitive contemporaneamente ed è suscettibile di utilizzare in combinazione di una varietà di approcci farmacologici, molecolari e genetici è stato utilizzato di routine per valutare la disfunzione cognitiva nel contesto di modelli animali di disturbi psichiatrici e neurologici. Ad esempio, il 5CSRTT è stato utilizzato per studiare la neurobiologia sottostante le interruzioni cognitivi in deficit di attenzione iperattività (ADHD) ^{37,40,41, 23,33,42} schizofrenia, tossicodipendenza ^13,14,43-45, il morbo di Alzheimer ^{18 , 39,} morbo di Parkinson ^36, e la malattia di Huntington ^37.

Questo protocollo fornisce le linee guida per i ratti di formazione sul 5CSRTT. A causa di una serie di misure di performance possono essere raccolti, si descrive come modelli comuni di Results devono essere interpretate. Inoltre diverse modifiche comuni al protocollo di base, le sfide giorno di test, sono descritti.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Protocollo

Questa procedura richiede l'uso di animali; queste procedure sono state approvate dal Oberlin College Istituzionale Animal Care and Use Committee e sono in conformità con la guida per la cura e l'uso di animali da laboratorio ^46.

1 5CSRTT Apparato

1. Una schematica dell'apparecchiatura 5CSRTT è fornito in Figura 1.
   1. L'apparato 5CSRTT consiste in una camera di condizionamento operante (30,5 x 24,1 x 29,2 centimetri) con 2 pareti laterali in plexiglass, e un pavimento di griglia in acciaio inox.
   2. La parete frontale in alluminio è arrotondato e contiene cinque aperture naso Poke (2,5 x 2,2 x 2,2 cm ciascuno); ciascuna apertura è dotato di un diodo emettitore di luce (LED) e un sensore infrarosso in grado di rilevare l'inserimento del naso dei ratti.
   3. La parete di fondo in alluminio contiene il magazine alimentare; questo è collegato ad un erogatore a pellet ed è dotato di un sensore a infrarossi e un piccolo incandescent luce.
   4. Una luce incandescente casa, in grado di illuminare l'intera camera è applicata nella parte superiore della parete posteriore.
2. Casa l'apparato 5CSRTT all'interno di un ventilato, suono attenuato camera di condizionamento operante.
3. Utilizzare un computer PC per controllare la camera operante e per raccogliere i dati.

2. Animal Housing e preparazione

1. La procedura richiede l'utilizzo di animali da esperimento; ottenere l'approvazione dalla Cura e uso Comitato Istituzionale Animal (IACUC) prima di iniziare qualsiasi esperimenti.
2. Ratti Casa a coppie.
   1. Mantenere ratti su una luce di ciclo 14:10 / scuro (luci accese alle 07:00) in una stanza con una temperatura costante di 22 ± 1 ° C.
   2. Consenti ratti libero accesso a mentre l'acqua nelle loro gabbie di casa, ma il cibo li limita.
   3. Alimenti limitare ratti al 85-90% del loro peso alimentazione libera due a cinque giorni prima dell'inizio della formazione rivista etutto 5CSRTT formazione e test. Alimentare ratti dopo le sessioni di allenamento giornaliere e pesare ogni giorno per garantire che essi stanno guadagnando peso (~ 5 g / settimana).

3 5CSRTT Procedura

1. Generale 5CSRTT Considerazioni Formazione
   1. Ratti treno in un tempo standard di giorno un minimo di 5 giorni a settimana; formazione avviene tra le tante tappe (vedi Tabella 1) e richiede diverse settimane.
   2. Treno e prova ratti nella stessa camera operante (vedere paragrafi 3,2-3,5 sotto); piccole deviazioni nell'ambiente dei ratti possono influenzare le prestazioni.
   3. Al termine di ogni sessione di pulire tutte le superfici della camera con acqua contenente il disinfettante ipoclorito di sodio (o un altro disinfettante dopo aver consultato il vostro veterinario).
2. Formazione Magazine
   1. Introdurre pellets di zucchero (45 mg) a ratti nella loro gabbia a casa prima della prima sessione. Questo riduce al minimo neophobia e garantisce ratti sarà retpellet di zucchero Rieve dalla rivista cibo.
   2. Luogo topi in camera operante (ventilatori a) con fori di apertura occluse. Consenti ratti abituarsi alla camera per 5 min.
   3. Consegnare sessanta pellets di zucchero verso la rivista sia su un determinato intervallo di 20 sec (FI-20, giorno 1) palinsesto o di un programma di FI-30 (giorno 2).
      Nota: Il houselight può restare accesa per tutta la durata della sessione e la luce rivista dovrebbe essere illuminato al momento della consegna del pellet e può restare accesa finché il pellet viene recuperato.
   4. Al termine della sessione se nota pellet zucchero sono consumati; continuare la formazione per almeno 2 giorni o fino a quando tutti i pellet sono consumati.
3. Formazione 5CSRTT
   1. La Figura 2 fornisce uno schema di un singolo trial 5CSRTT.
   2. Mettete ogni ratto in una camera operante con i fan su. Consenti ratti abituarsi alla camera per 5 min.
   3. Alla fine del periodo di assuefazione, illuminare la luce rivista e consegnare one pellet zucchero. La prima prova inizia quando questo pellet viene recuperato.
   4. Iniziare ogni prova con un intervallo di prova, tra l'(ITI), durante il quale solo la luce casa è illuminata. Alla fine del ITI, pseudo casualmente illuminare una delle luci diaframma per la durata stimolo prescritto. Lasciare che il tempo di ratto per rispondere alla presentazione dello stimolo; momento in cui il ratto è permesso rispondere è stiva limitata (LH).
   5. Risposte Naso Poke nel risultato apertura illuminata nella consegna di un pellet di zucchero per la rivista e l'illuminazione della luce rivista; tali risposte sono considerati risposte corrette. Spegnere la luce rivista e avviare la successiva sperimentazione sul recupero pellet.
   6. Risposte Naso curiosare in aperture spente (risposte errate) e fallimenti di rispondere durante il risultato LH (omissioni) in un time out (TO). Spegnere il houselight durante il TO. Segnalare l'inizio della prova successiva alla fine del TO illuminando il houselight.
   7. Punteggio risposte Poke naso durante l'ITI come risposte premature; punire queste risposte con un periodo. Riprendere la stessa prova dopo un TO causata da una risposta precoce.
   8. Terminare ogni sessione dopo 90 prove o 30 minuti, a seconda di quale viene prima.
   9. Per la prima fase della formazione impostare la durata stimolo per 30 sec, LH per 30 sec, l'ITI di 2 sec e il TO a 2 sec. Regolare questi parametri attraverso la formazione in modo tale che la durata dello stimolo è di 1 sec e l'LH, ITI e TO sono tutti 5 sec (vedi Tabella 1). Spostare ratti alla fase di formazione successiva, una volta che hanno raggiunto i criteri di formazione suggeriti. Ratti di prova dopo che esibiscono la prestazione stabile sulla fase finale.
      Nota: ratti Sprague-Dawley di solito raggiungono prestazioni criterio (~ 65% di precisione, <20% omissioni) entro 4-8 settimane se allenato 5 giorni alla settimana. Diversi ceppi di ratti tuttavia, hanno diverse abilità per eseguire l'operazione. Ad esempio, i ratti Lister incappucciati possono raggiungere alti livelli diprecisione (> 80%) con un minor numero omissioni (<20%) con una durata di stimolo a breve (0,5 sec) (ad esempio, Bari et al, 2008;.. Mizra e Bright, 2001). Si raccomanda che i ricercatori regolare i parametri di stimolo e le prestazioni criterio per riflettere ceppo di ratti (o il mouse) utilizzato.
4. 5CSRTT Testing
   1. Calcola prestazioni di base (% di precisione,% omissioni, le risposte premature) la media delle prestazioni per ciascuna misura attraverso le ultime 3-5 sessioni (vedi sotto). Utilizzare questi dati per dividere in gruppi di ratti (se richiesto) o come base di riferimento un individuo topi.
   2. Utilizzare test di giorno sfide (Tabella 2) a ulteriore comportamento della sonda.
   3. Per i soggetti all'interno di disegni, intervallare sessioni di allenamento con sessioni di test di provocazione giorno.
      Nota: le sfide giorno di test possono essere utilizzati per completare l'esame del comportamento sul compito standard. Queste manipolazioni possono rivelare sottili cambiamenti nel comportamento che non sono evidenti dopo un'ampiaformazione sul task standard e / o essere utilizzato per acquisire una migliore comprensione della natura di un deficit di prestazioni.
5. 5CSRTT Misure di performance
   1. Utilizzare un computer per calcolare le misure di performance.
   2. Precisione di risposta (% di precisione): Dividere il numero di risposte corrette per il totale di risposte corrette e non corrette. Questa è la misura primaria di attenzione.
      [# risposte corrette / (# risposte corrette + # risposta errata)] x 100
   3. Omissioni: Dividere il numero di prove in cui il ratto non ha risposto per il numero totale di prove completate. % omissioni possono riflettere l'attenzione, ma possono anche essere influenzati da sedazione, la motivazione e la capacità del motore, così l'interpretazione di omissioni dipende da altre misure di performance.
      [# omissioni / (# omissioni + # # + risposte corrette risposte errate)] x 100
   4. Risposte corrette: dividere il numero di risposte corrette per il numero totale di prove bozzettocellati.
      [# Risposte corrette / (# omissioni + # # + risposte corrette risposte errate)] x 100
   5. Risposte errate: dividere il numero di risposte errate per il numero totale di prove completate.
      [# Risposte errate / (# omissioni + # # + risposte corrette risposte errate)] x 100
   6. Risposte prematuri: Determinare il numero di risposte fatte durante la ITI. Questa è la misura primaria di comportamento impulsivo.
   7. Risposte perseverative: Determinare il numero di risposte naso Poke in nessuna apertura dopo che il ratto ha fatto una risposta corretta, ma prima il recupero del pellet zucchero. Questa è una misura di comportamento compulsivo.
   8. Magazine iscrizioni: Determinare il numero di risposte naso Poke nella rivista. Questa è una misura di motivazione.
   9. La latenza di risposta corretta: Calcolare il tempo medio dalla comparsa dello stimolo ad una risposta corretta; una misura della velocità di elaborazione e il processo decisionale.
   10. TardiNCY di risposta non corretta: Calcolare il tempo medio dalla comparsa dello stimolo ad una risposta non corretta; una misura della velocità di elaborazione e il processo decisionale.
   11. Ricompensa Recupero Latenza: Calcolare il tempo medio per un ratto per recuperare la ricompensa pellet zucchero; può riflettere la motivazione.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Risultati

Manipolazioni del 5CSRTT che sonda visuospaziale Attenzione

Un approccio per variando le richieste attentive del compito è di alterare la durata dello stimolo. Poiché la durata stimolo diminuisce,% di precisione diminuisce (figura 3A) e il% di aumento omissioni (Figura 3B, adattato da 12). Così durate di stimolo più brevi aumentano le richieste di attenzione del compito e durate di stimolo più diminuiscono le richieste di attenzione del...

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Discussione

Il 5CSRTT è un compito ampiamente utilizzato per valutare l'attenzione e il controllo degli impulsi nei roditori. L'attenzione è più comunemente misurata con precisione di rispondere ^1,7,10. A causa precisione di risposta non include omissioni e perché entrambe le risposte corrette e non corrette hanno lo stesso obbligo di risposta (ad esempio., Un naso ficcare in una apertura), la precisione non è influenzata dalla capacità locomotoria, motivazione o sedazione. Le omissioni% posson...

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Materiali

Name	Company	Catalog Number	Comments
Five Hole Nose Poke Wall Chamber Package	Med-Associates	MED-NP5L-D1	Alternatively one could use the standard package (Catalog #:MED-NP5L-B1) Deluxe
Dustless Precision Pellet	Bio-Serv	F0021	45 mg Purified