Name: the 5-choice serial reaction time task: a task of attention and impulse control for rodents
Uploaded: 2014-08-10T15:00:00.000+00:00
Duration: 9 min 43 s
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Questo lavoro è stato sostenuto da un National Institutes of Health sovvenzione assegnati a TAP (R15MH098246).

Questa procedura richiede l&#39;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&#39;uso di animali da laboratorio 46. 1 5CSRTT Apparato <ol><li> Una schematica dell&#39;apparecchiatura 5CSRTT è fornito in Figura 1. <ol><li> L&#39;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. </li><li> 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&#39;inserimento del naso dei ratti. </li><li> 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. </li><li> Una luce incandescente casa, in grado di illuminare l&#39;intera camera è applicata nella parte superiore della parete posteriore. </li></ol></li><li> Casa l&#39;apparato 5CSRTT all&#39;interno di un ventilato, suono attenuato camera di condizionamento operante. </li><li> Utilizzare un computer PC per controllare la camera operante e per raccogliere i dati. </li></ol> 2. Animal Housing e preparazione <ol><li> La procedura richiede l&#39;utilizzo di animali da esperimento; ottenere l&#39;approvazione dalla Cura e uso Comitato Istituzionale Animal (IACUC) prima di iniziare qualsiasi esperimenti. </li><li> Ratti Casa a coppie. <ol><li> 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. </li><li> Consenti ratti libero accesso a mentre l&#39;acqua nelle loro gabbie di casa, ma il cibo li limita. </li><li> Alimenti limitare ratti al 85-90% del loro peso alimentazione libera due a cinque giorni prima dell&#39;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). </li></ol></li></ol> 3 5CSRTT Procedura <ol><li> Generale 5CSRTT Considerazioni Formazione <ol><li> 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. </li><li> Treno e prova ratti nella stessa camera operante (vedere paragrafi 3,2-3,5 sotto); piccole deviazioni nell&#39;ambiente dei ratti possono influenzare le prestazioni. </li><li> 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). </li></ol></li><li> Formazione Magazine <ol><li> 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. </li><li> Luogo topi in camera operante (ventilatori a) con fori di apertura occluse. Consenti ratti abituarsi alla camera per 5 min. </li><li> 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. </li><li> 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. </li></ol></li><li> Formazione 5CSRTT <ol><li> La Figura 2 fornisce uno schema di un singolo trial 5CSRTT. </li><li> Mettete ogni ratto in una camera operante con i fan su. Consenti ratti abituarsi alla camera per 5 min. </li><li> Alla fine del periodo di assuefazione, illuminare la luce rivista e consegnare one pellet zucchero. La prima prova inizia quando questo pellet viene recuperato. </li><li> Iniziare ogni prova con un intervallo di prova, tra l&#39;(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). </li><li> Risposte Naso Poke nel risultato apertura illuminata nella consegna di un pellet di zucchero per la rivista e l&#39;illuminazione della luce rivista; tali risposte sono considerati risposte corrette. Spegnere la luce rivista e avviare la successiva sperimentazione sul recupero pellet. </li><li> 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&#39;inizio della prova successiva alla fine del TO illuminando il houselight. </li><li> Punteggio risposte Poke naso durante l&#39;ITI come risposte premature; punire queste risposte con un periodo. Riprendere la stessa prova dopo un TO causata da una risposta precoce. </li><li> Terminare ogni sessione dopo 90 prove o 30 minuti, a seconda di quale viene prima. </li><li> Per la prima fase della formazione impostare la durata stimolo per 30 sec, LH per 30 sec, l&#39;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&#39;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, &lt;20% omissioni) entro 4-8 settimane se allenato 5 giorni alla settimana. Diversi ceppi di ratti tuttavia, hanno diverse abilità per eseguire l&#39;operazione. Ad esempio, i ratti Lister incappucciati possono raggiungere alti livelli diprecisione (&gt; 80%) con un minor numero omissioni (&lt;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. </li></ol></li><li> 5CSRTT Testing <ol><li> 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. </li><li> Utilizzare test di giorno sfide (Tabella 2) a ulteriore comportamento della sonda. </li><li> Per i soggetti all&#39;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&#39;esame del comportamento sul compito standard. Queste manipolazioni possono rivelare sottili cambiamenti nel comportamento che non sono evidenti dopo un&#39;ampiaformazione sul task standard e / o essere utilizzato per acquisire una migliore comprensione della natura di un deficit di prestazioni. </li></ol></li><li> 5CSRTT Misure di performance <ol><li> Utilizzare un computer per calcolare le misure di performance. </li><li> 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 </li><li> Omissioni: Dividere il numero di prove in cui il ratto non ha risposto per il numero totale di prove completate. % omissioni possono riflettere l&#39;attenzione, ma possono anche essere influenzati da sedazione, la motivazione e la capacità del motore, così l&#39;interpretazione di omissioni dipende da altre misure di performance. [# omissioni / (# omissioni + # # + risposte corrette risposte errate)] x 100 </li><li> Risposte corrette: dividere il numero di risposte corrette per il numero totale di prove bozzettocellati. [# Risposte corrette / (# omissioni + # # + risposte corrette risposte errate)] x 100 </li><li> Risposte errate: dividere il numero di risposte errate per il numero totale di prove completate. [# Risposte errate / (# omissioni + # # + risposte corrette risposte errate)] x 100 </li><li> Risposte prematuri: Determinare il numero di risposte fatte durante la ITI. Questa è la misura primaria di comportamento impulsivo. </li><li> 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. </li><li> Magazine iscrizioni: Determinare il numero di risposte naso Poke nella rivista. Questa è una misura di motivazione. </li><li> 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. </li><li> 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. </li><li> Ricompensa Recupero Latenza: Calcolare il tempo medio per un ratto per recuperare la ricompensa pellet zucchero; può riflettere la motivazione. </li></ol></li></ol>

Gli autori non hanno nulla da rivelare.

Il 5CSRTT è un compito ampiamente utilizzato per valutare l&#39;attenzione e il controllo degli impulsi nei roditori. L&#39;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...

Il compito 5-scelta tempo di reazione seriale (5CSRTT) è stato sviluppato da Trevor Robbins e colleghi presso l&#39;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&#39;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&#39;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&#39;attenzione fino a quando lo stimolo è presentato in un dato processo e su più prove in una sessione di 1,7. L&#39;attenzione è tipicamente valutata dalla precisione delle risposte. Anche se il 5CSRTT è stato originariamente progettato per valutare l&#39;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&#39;operazione, ratti devono rifiutare di rispondere per la durata dell&#39;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&#39;attività di neurotrasmettitore rilascio 34 e l&#39;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&#39;avvento di una versione topo di 5CSRTT 5,6, il compito è stato utilizzato per indagare i contributi genetici per l&#39;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.

<table><tbody><tr><td>Five Hole Nose Poke Wall Chamber Package</td><td>Med-Associates</td><td>MED-NP5L-D1</td><td>Alternatively one could use the standard package (Catalog #:MED-NP5L-B1)&lt;br/&gt; Deluxe</td></tr><tr><td>Dustless Precision Pellet</td><td>Bio-Serv</td><td>F0021</td><td>45 mg Purified</td></tr></tbody></table>

the 5-choice serial reaction time task: a task of attention and impulse control for rodents

Questo protocollo descrive l&#39;attività 5-scelta tempo di reazione di serie, che è un compito basato operante utilizzato per studiare l&#39;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&#39;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.

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...

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The 5-Choice Serial Reaction Time Task: A Task of Attention and Impulse Control for Rodents

Questo protocollo descrive l&#39;attività 5-scelta tempo di reazione di serie, che è un compito basato operante utilizzato per studiare l&#39;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.

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

This protocol describes the 5-choice serial reaction time task, which is an operant based task used to study attention and impulse control in rodents. ...

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Research

JoVE Journal

Behavior

45.9K Views.  Oberlin College.  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. 

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A Fully Automated Rodent Conditioning Protocol for Sensorimotor Integration and Cognitive Control Experiments

Rodents have been traditionally used as a standard animal model in laboratory experiments involving a myriad of sensory, cognitive, and motor tasks. Higher cognitive functions that require precise control over sensorimotor responses such as decision-making and attentional modulation, however, are typically assessed in nonhuman primates. Despite the richness of primate behavior that allows multiple variants of these functions to be studied, the rodent model remains an attractive, cost-effective alternative to primate models. Furthermore, the ability to fully automate operant conditioning in rodents adds unique advantages over the labor intensive training of nonhuman primates while studying a broad range of these complex functions.
Here, we introduce a protocol for operantly conditioning rats on performing working memory tasks. During critical epochs of the task, the protocol ensures that the animal's overt movement is minimized by requiring the animal to 'fixate' until a Go cue is delivered, akin to nonhuman primate experimental design. A simple two alternative forced choice task is implemented to demonstrate the performance. We discuss the application of this paradigm to other tasks.

A fully automated protocol for rodent operant conditioning is proposed. The protocol relies on precise temporal control of behavioral events to investigate the extent to which this control influences neural activity underlying sensorimotor integration and cognitive control experiments.

Un completamente automatizzata Roditore condizionata Protocollo per Sensomotoria Integrazione e esperimenti di controllo cognitive

Rodents have been traditionally used as a standard animal model in laboratory experiments involving a myriad of sensory, cognitive, and motor tasks. ...

Ricerca

Comportamento

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

Neuropsychological tasks used in primates to investigate mechanisms of learning and memory are typically visually guided cognitive tasks. We have developed visual cognitive tasks for rats using the Floor Projection Maze1,2&#160;that are optimized for visual abilities of rats permitting stronger comparisons of experimental findings with other species.
In order to investigate neural correlates of learning and memory, we have integrated electrophysiological recordings into fully automated cognitive tasks on the Floor Projection Maze1,2. Behavioral software interfaced with an animal tracking system allows monitoring of the animal's behavior with precise control of image presentation and reward contingencies for better trained animals. Integration with an in vivo electrophysiological recording system enables examination of behavioral correlates of neural activity at selected epochs of a given cognitive task.
We describe protocols for a model system that combines automated visual presentation of information to rodents and intracranial reward with electrophysiological approaches. Our model system offers a sophisticated set of tools as a framework for other cognitive tasks to better isolate and identify specific mechanisms contributing to particular cognitive processes.

We describe protocols for training rats for chronic electrophysiological recordings in fully automated cognitive tasks on a Floor Projection Maze.

Automated compiti cognitivi visivi per la registrazione Neural all&#39;attività utilizzando una proiezione Piano Maze

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

Using the Threat Probability Task to Assess Anxiety and Fear During Uncertain and Certain Threat

Fear of certain threat and anxiety about uncertain threat are distinct emotions with unique behavioral, cognitive-attentional, and neuroanatomical components. Both anxiety and fear can be studied in the laboratory by measuring the potentiation of the startle reflex. The startle reflex is a defensive reflex that is potentiated when an organism is threatened and the need for defense is high. The startle reflex is assessed via electromyography (EMG) in the orbicularis oculi muscle elicited by brief, intense, bursts of acoustic white noise (i.e., &#8220;startle probes&#8221;). Startle potentiation is calculated as the increase in startle response magnitude during presentation of sets of visual threat cues that signal delivery of mild electric shock relative to sets of matched cues that signal the absence of shock (no-threat cues). In the Threat Probability Task, fear is measured via startle potentiation to high probability (100% cue-contingent shock; certain) threat cues whereas anxiety is measured via startle potentiation to low probability (20% cue-contingent shock; uncertain) threat cues. Measurement of startle potentiation during the Threat Probability Task provides an objective and easily implemented alternative to assessment of negative affect via self-report or other methods (e.g., neuroimaging) that may be inappropriate or impractical for some researchers. Startle potentiation has been studied rigorously in both animals (e.g., rodents, non-human primates) and humans which facilitates animal-to-human translational research. Startle potentiation during certain and uncertain threat provides an objective measure of negative affective and distinct emotional states (fear, anxiety) to use in research on psychopathology, substance use/abuse and broadly in affective science. As such, it has been used extensively by clinical scientists interested in psychopathology etiology and by affective scientists interested in individual differences in emotion.

Potentiation of the startle reflex is measured via electromyography of the orbicularis oculi muscle during low (uncertain) and high (certain) probability electric shock threat in the Threat Probability Task. This provides an objective measure of distinct negative emotional states (fear/anxiety) for research on psychopathology, substance use/abuse, and broad affective science.

Utilizzando la Task minaccia Probabilità per valutare ansia e paura durante Threat incerto e Certain

Fear of certain threat and anxiety about uncertain threat are distinct emotions with unique behavioral, cognitive-attentional, and neuroanatomical ...

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.

La Task attenzionale Set Shifting: una certa flessibilità cognitiva nei topi

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.

Procedure operante per la Valutazione di flessibilità comportamentale in Rats

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

A Fully Automated and Highly Versatile System for Testing Multi-cognitive Functions and Recording Neuronal Activities in Rodents

We have developed a fully automated system for operant behavior testing and neuronal activity recording by which multiple cognitive brain functions can be investigated in a single task sequence. The unique feature of this system is a custom-made, acoustically transparent chamber that eliminates many of the issues associated with auditory cue control in most commercially available chambers. The ease with which operant devices can be added or replaced makes this system quite versatile, allowing for the implementation of a variety of auditory, visual, and olfactory behavioral tasks. Automation of the system allows fine temporal (10 ms) control and precise time-stamping of each event in a predesigned behavioral sequence. When combined with a multi-channel electrophysiology recording system, multiple cognitive brain functions, such as motivation, attention, decision-making, patience, and rewards, can be examined sequentially or independently.

In this report, we present a fully automated and highly versatile system capable of simultaneously testing multi-cognitive behaviors and recording neuronal activities for rodents.

Un sistema completamente automatizzato ed altamente versatile per test multi-funzioni cognitive e di registrare le attività neuronali in roditori

We have developed a fully automated system for operant behavior testing and neuronal activity recording by which multiple cognitive brain functions can be ...

Neuroscienze

Automated, Long-term Behavioral Assay for Cognitive Functions in Multiple Genetic Models of Alzheimer's Disease, Using IntelliCage

Multiple factors&#8212;such as aging and genes&#8212;are frequently associated with cognitive decline. Genetically modified mouse models of cognitive decline, such as Alzheimer&#39;s disease (AD), have become a promising tool to elucidate the underlying mechanisms and promote the therapeutic advances. An important step is the validation and characterization of expected behavioral abnormality in the models, in the case of AD, cognitive decline. The long-term behavioral investigations of laboratory animals to study the effect of aging demand substantial efforts from researchers. The IntelliCage system is a high-throughput and cost-effective test battery for mice that eliminates the need for daily human handling. Here, we describe how the system is utilized in the long-term phenotyping of a genetic Alzheimer&#39;s disease model, specifically focusing on the cognitive functions. The experiment employs repeated battery of tests that assess spatial learning and executive functions. This cost-effective age-dependent phenotyping allows us to identify the transient and/or permanent effects of genes on various cognitive aspects.

This paper describes a protocol for cognitive assessments for genetic models of the Alzheimer&#39;s disease using the IntelliCage system, which is a high throughput automated behavioral monitoring system with operant conditioning.

Automatizzato, a lungo termine l'analisi comportamentale per funzioni Cognitive in più modelli di genetici del morbo di Alzheimer, utilizzando IntelliCage

Multiple factors&#8212;such as aging and genes&#8212;are frequently associated with cognitive decline. Genetically modified mouse models of cognitive ...

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.

Tre procedure di laboratorio per valutare diverse manifestazioni di impulsività in ratti

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

An Open-Source, Fully Customizable 5-Choice Serial Reaction Time Task Toolbox for Automated Behavioral Training of Rodents

The 5-choice serial reaction time task (5-CSRTT) is a behavioral test often used to study visuospatial attention and impulsiveness in rodents. The task requires animals to allocate attention to a horizontal array of five small apertures equipped with light sources and, within a limited time window, nose-poke one illuminated target aperture to get a food reward at the food magazine located in the opposite wall of the chamber. The task considers behavioral control measures such as response accuracy and reaction times and allows to infer selective attention and impulsivity. Task difficulty can be controlled by modifying the stimulus duration and task design in general. Commercially available apparatus usually consists of an experimental chamber and particular software to specify task parameters, but due to fixed hard- and software, they pose many limitations on changes in the general experimental design and specific task requirements and the related data output. This article explains a fully customizable alternative based on an easy-to-use single-board microcontroller and standard electrotechnical components, an open-access Arduino script, and a Matlab-toolbox for hardware control and behavioral task specifications, respectively. The toolbox includes an optional staircase procedure, enabling automated behavioral training. The complete hardware setup, which can be installed in customized chambers, and the freely adaptable software encourage non-standardized task and chamber design. The design of the system and the open-source code for hardware control and experimental setup are described.

The present protocol describes the development of an open-source 5-choice serial reaction time task toolbox for rodent animal models, using Arduino and related hardware and a versatile Matlab toolbox, including an optional script for automated behavioral training. The scripts are customizable and facilitate the implementation of different trial-and-test designs.

Un open source, completamente personalizzabile, 5-Choice Serial Reaction Time Task Toolbox per l'addestramento comportamentale automatizzato dei roditori

The 5-choice serial reaction time task (5-CSRTT) is a behavioral test often used to study visuospatial attention and impulsiveness in rodents. The task ...

Touchscreen Sustained Attention Task (SAT) for Rats

Sustained attention is the ability to monitor intermittent and unpredictable events over a prolonged period of time. This attentional process subserves other aspects of cognition and is disrupted in certain neurodevelopmental, neuropsychiatric, and neurodegenerative disorders. Thus, it is clinically important to identify mechanisms that impair and improve sustained attention. Such mechanisms are often first discovered using rodent models. Therefore, several behavior procedures for testing aspects of sustained attention have been developed for rodents. One, first described by McGaughy and Sarter (1995), called the sustained attention task (SAT), trains rats to distinguish between signal (i.e., brief light presentation) and non-signal trials. The signals are short and thus require careful attention to be perceived. Attentional demands can be increased further by introducing a distractor (e.g., flashing houselight). We have modified this task for touchscreen operant chambers, which are configured with a touchscreen on one wall that can present stimuli and record responses. Here we detail our protocol for SAT in touchscreen chambers. Additionally, we present standard measures of performance in male and female Sprague-Dawley rats. Comparable performance on this task in both sexes highlights its use for attention studies, especially as more researchers are including female rodents in their experimental design. Moreover, the easy implementation of SAT for the increasingly popular touchscreen chambers increases its utility.

Touchscreen Sustained Attention Task SAT for Rats

Sustained attention, or continuously monitoring situations for intermittent and unpredictable events, is a critical aspect of cognition. Here we detail how to test sustained attention in rats using touchscreen operant chambers. We demonstrate comparable performance in male and female rats, making this task useful for studying attention in both sexes.

Touchscreen sostenuta attenzione Task (SAT) per ratti

Sustained attention is the ability to monitor intermittent and unpredictable events over a prolonged period of time. This attentional process subserves ...