5 - 選択肢シリアル反応時間タスク：げっ歯類のための注意のタスクや衝動調節

要約

このプロトコルは、げっ歯類で注目を集め、衝動制御を研究するために使用さオペラントベースのタスク5の選択肢のシリアル反応時間課題について説明します。標準タスクの変形例である試験日の課題は、タスクの柔軟性を高め、より完全に行動を特徴付けるために他の操作と組み合わせることができる。

要約

このプロトコルは、げっ歯類で注目を集め、衝動制御を研究するために使用さオペラントベースのタスク5の選択肢のシリアル反応時間課題について説明します。試験日の課題、標準タスクへの変更は、体系的に注意や衝動制御のいずれかを制御する神経システムに課税するために使用することができます。重要なことは、これらの課題は、無傷の動物での研究室全体で行動に一貫性のある効果を持っており、ラットを、標準タスクでテストしたとき明らかにならない認知機能のいずれかの機能強化や財政赤字を明らかにすることができます。収集された行動測定のさまざまな他の要因（ すなわち 、鎮静、動機付け障害、運動障害）が性能の変化に寄与しているかどうかを決定するために使用することができる。それは、薬理学的分子、および遺伝子技術との組み合わせに適しているので、5CSRTTの汎用性がさらに向上する。

概要

5の選択肢のシリアル反応時間課題（5CSRTT）は注意欠陥多動性障害（ADHD）と診断された^1,2人が表示する行動障害を理解するためにケンブリッジ大学のトレバー·ロビンスらによって開発されました。それは、人間の³で注目を研究するために使用される連続パフォーマンス·タスクに基づいている。注意を払って他の情報^4を無視して特定の刺激や情報に認知資源の焦点を割り当て、維持する能力として定義される。タスクが最初にラットを^1,2で使用するために設計されたが、マウスバージョンは^、5,6開発されている。

基本5CSRTTは開口部の1の短い光刺激（キュー）のプレゼンテーションのための5つの開口部の水平アレイをスキャンするラットが必要です。ラットが刺激を検出すると、それは鼻砂糖ペレット報酬を受け取るために点灯開口に突く必要があります。このようにして、タスクは5空間的に別個の開口部を横切って彼らの注意を分割し、刺激が与えられた裁判で、セッション^1,7内の複数の臨床試験全体で提示されるまで、注意を維持するために両方にラットを必要とします。注目は、典型的には、反応の正確さによって評価される。事前強力なまたは不適切な^9応答保留する能力：5CSRTTは、もともと関心を評価するために設計されていますが、それはまた、衝動的行動や反応阻害^1,7,8を評価するために使用されている。タスクの間に、ラット間トライアル間隔の期間（ITI）の応答を差し控えると刺激が開口部¹の1で提示された後のみ応答する必要があります。このように早期の応答は、ITI前刺激へのプレゼンテーション中に発生するものは、衝動的行動の有用な指標を提供する。

5CSRTTは信じられないほど柔軟性があり、タスクがあり、基本的なタスクの多くの変更がある（ すなわち 、試験日の課題）それはより慎重に操作が行動にどのような影響を与えるか実験的な検討するために実施することができる。例えば、刺激持続時間を減少させるか、ITIを短くすると、タスクの注意負荷を増加させる別のメカニズムであると系統的に注目^1,7,10-12のサブドメインを評価するために用いることができる。これとは対照的に、刺激持続時間を増加させると、タスクの注意需要を最小化する。これは、操作は、タスク¹²の基本的な応答の要求を実行する能力を妨げるかどうかを決定するために使用することができる。 ITIの持続時間を増加させると、特定操作が^{1,7,8,13-15応答}衝動に影響するかどうかを決定するために用いることができる。さらに、そのようなちょうど記載されたような試験日の課題を使用して、よく訓練されたラットでは明らかにならない行動の障害¹⁰または強化^16,17を明らか^にすることができる標準的な試験パラメータを用いて試験した。

重要なことは、5CSRTTは従順tとする多数の異なる技術とOの組み合わせ;例えば認知は、離散の脳領域^10,18-20の病変、以下検討されている、または選択的神経伝達物質は^{、2,21,22を}枯渇。行動薬理学的研究は、医薬品^29-32の全身^16,17,23-28または個別のどちら頭蓋内投与を使用している。さらに性能を容易に^{12,16,17,29-32}急性および慢性の薬物投与の^13,14,23,33後に評価される。離散脳領域における神経伝達物質の放出³⁴および代謝活性³⁵上のタスクのパフォーマンスの影響も評価されている。また、タスクのパフォーマンスは、ベースライン注意性能^30,31または^15,32衝動性のレベルに基づいてグループにラットを分離するために使用することができる。最後に、5CSRTT ^5,6のマウスバージョンの出現により、タスクは注意およびimpに対する遺伝的寄与を調査するために使用されているulseコントロール^5,36-39。

5CSRTTは、同時に複数の認知機能を評価し、それが日常的に精神及び神経疾患の動物モデルの文脈において認知機能障害を評価するために使用されている、薬理学的および分子遺伝学的アプローチの多様な組合せで使用することが適しているからである。例えば、5CSRTTは、注意欠陥多動性障害^{（ADHD）37,40,41、}統合失調症^23,33,42、薬物嗜癖^{13,14,43-45、}アルツハイマー病¹⁸における認知混乱の根底にある神経生物学を研究するために使用されている^、39、パーキンソン病^36、及びハンチントン病^37。

このプロトコルは、5CSRTTトレーニングラットのためのガイドラインを提供します。性能尺度の数を収集することができるので、私たちはresulの方法共通のパターンを記述tsが解釈されるべきである。さらに、いくつかの基本的なプロトコルに共通する変形例では、試験日の課題は、記載されている。

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プロトコル

この手順は、動物の使用を必要とする。これらの手順は、オベリン大学施設内動物管理使用委員会によって承認され、実験動物の⁴⁶の管理と使用に関する指針に従っているた。

1 5CSRTT装置

1. 5CSRTT装置の概略を図1に提供される。
   1. 5CSRTT装置は2プレキシグラス側壁と、ステンレス製の格子床とオペラント条件付け室（30.5 X 24.1 X 29.2センチメートル）で構成されています。
   2. アルミフロント壁は丸められ、5鼻突く穴（2.5×2.2×2.2センチメートルそれぞれ）が含まれている。各開口部は、発光ダイオード（LED）及びラットの鼻の挿入を検出可能な赤外線センサを備えている。
   3. アルミ後壁は、食品の雑誌が含まれています。このペレットディスペンサーに接続されており、赤外線センサ、小さなincandescenが装備されているトン軽い。
   4. チャンバ全体を照明することができる白熱ハウス光は、後壁の上部に固定されている。
2. ハウス換気の内5CSRTT装置は、弱毒化したオペラント条件付けチャンバーを鳴らす。
3. オペラントチャンバーを制御し、データを収集するためにPCコンピュータを使用。

2。アニマル住宅と準備

1. 手順は、実験動物の使用を必要とする;いずれの実験を開始する前に、施設内動物管理使用委員会（IACUC）から認可を受けなければならない。
2. ペアでハウスラット。
   1. 22±1℃の一定温度で部屋の中（午前7:00に点灯）14時10明/暗サイクルでのラットを維持
   2. ラットのホームケージ内の水しばらくへの無料アクセスを許可しますが、食べ物はそれらを制限します。
   3. フードマガジンの先頭に2〜5日の前に、それらの自由給餌重量の85〜90％にしたラットを制限し、5CSRTTのトレーニングとテストを通して。毎日のトレーニングセッションの後、ラットをフィードし、彼らが（〜5グラム/週）体重が増えていることを確認する毎日それらを比較検討する。

3 5CSRTT手順

1. 一般的な5CSRTTトレーニングの考慮事項
   1. 一日の標準時間週5日以上での鉄道ラット;訓練は、多くの段階を介して行われます（ 表1を参照）、数週間かかります。
   2. 同じオペラントチャンバー内の電車と試験ラット（セクション下の3.2から3.5を参照）。ラットの環境での小さな偏差は、彼らのパフォーマンスに影響を与えることができます。
   3. （あなたの獣医と相談した後、または別の消毒）消毒液の次亜塩素酸ナトリウムを含有する水とチャンバーのクリーンな各セッションの最後に、すべての表面。
2. マガジン
   1. 最初のセッションの前に彼らのホームケージにラットへの糖ペレット（45 mg）を導入する。これは新奇恐怖症を最小化し、ラットはretになり確実にフードマガジンからrieve砂糖ペレット。
   2. 開口穴と（上のファン）が閉塞しオペラントチャンバー内にラットを置きます。ラットは5分間チャンバーに馴化させます。
   3. 固定インターバル20秒（FI-20、1日目）スケジュールまたはFI-30のスケジュール（2日目）のいずれかにマガジン60砂糖ペレットを配信。
      注：セッションの期間や雑誌光はペレット配送時に点灯しますと、ペレットが取得されるまで点灯したままできるためにhouselightが点灯したままにすることができます。
   4. セッションノートの最後に砂糖ペレットが消費されているかどうか;少なくとも2日間、またはペレットがすべて消費されるまで訓練を続ける。
3. 5CSRTTトレーニング
   1. 図2は 、単一の5CSRTT試験の概略図を提供しています。
   2. 上のファンとオペラントチャンバー内に各ラットを置きます。ラットは5分間チャンバーに馴化させます。
   3. 馴化期間の終了時に、雑誌の光を照射するとoを提供NE砂糖ペレット。このペレットを取り出した時に最初に審理が開始されます。
   4. 唯一の家のライトが点灯されている間の間トライアル間隔（ITI）とそれぞれの試行を開始します。 ITIの終了時に、擬似ランダムに所定の刺激持続時間のための開口光の一方を照らす。刺激提示に対応するため、ラットの時間を許可する。ラットを応答するように許可されている時間は、限られたホールド（LH）である。
   5. 鼻は、雑誌の光の雑誌や照明への糖ペレットの配信で照明絞り結果への応答を突く。そのような応答は、正しい応答と見なされます。雑誌の光を消すと、ペレットの取得の際に次の試行を開始します。
   6. 鼻はタイムアウト（TO）になる（不正解の回答）と故障がLH（不作為）の間に対応するために点灯していない開口部に対応を突く。 TO中にhouselightを消す。 houselightを照射することにより、TOの終了時に次回の公判の開始を知らせる。
   7. 早期の応答としてITI中に鼻突く応答をスコア。 TO周期でこれらの応答を罰する。早期の応答に起因TO後に同じ裁判を再開。
   8. いずれか早い方、90試験は、30分後に、各セッションを終了します。
   9. 訓練の第一段階では30秒、30秒にLH、2秒、には2秒ITIに刺激持続時間を設定します。 （ 表1参照）刺激持続時間は1秒であり、LH、ITIとTOはすべて5秒になるように訓練を越え、これらのパラメータを調整します。彼らが提案され、訓練の基準に達していたら、次のトレーニングの段階にラットを移動します。試験ラットは、彼らは最終段の安定した性能を発揮した後。
      注：週5日の訓練を受けた場合は、SDラットは、通常、4〜8週間以内に基準性能（〜65％の精度、<20％の欠落）に達する。ラットの異なる株は、しかし、タスクを実行するための異なる能力を持っている。例えば、リスターフーデッドラットは高レベルを達成することができる（。。; Mizraブライト、2001 例 、バーリら 、2008）、短い刺激持続時間（0.5秒）を使用して、より少ない不作為（<20％）と精度（> 80％）。これは、使用される研究者がラット（またはマウス）の歪みを反映するように刺激パラメータと基準の性能を調整することをお勧めします。
4. 5CSRTTテスト
   1. 最後の3-5セッション間で各メジャーのパフォーマンスを平均化することにより、ベースラインパフォーマンス（％の精度、％省略、時期尚早の応答）を計算（下記参照）。 （必要な場合）のグループにラットを分割するためにこれらのデータを使用するか、個別のラットのベースラインとして。
   2. さらに行動を調べるために試験日の課題（ 表2）を使用します。
   3. 被験者のデザインの中では、試験日チャレンジセッションのある研修をまき散らす。
      注：試験日の課題は、標準的なタスクに行動試験を補完するために使用することができる。これらの操作は、広範囲の後に明らかにならない行動の微妙な変化を明らかにすることができます標準タスクおよび/または性能不足の本質をよりよく理解するために使用することに関する訓練。
5. 5CSRTTパフォーマンス対策
   1. 業績指標を計算するために、コンピュータを使用してください。
   2. （％精度）、応答の精度：正しいと誤った応答の合計によって、正しい応答の数を割ります。これは注意の主要な尺度である。
      [＃正答/（＃正答+＃誤った応答）]×100
   3. 脱漏：ラットが完了した試験の総数で応答しませんでした試行回数で割ります。 ％の省略は注意を反映することができ、またこのように遺漏の解釈は、他の業績指標に依存して、鎮静、モチベーションと運動能力に影響されます。
      [＃の省略が/（＃抜け+＃正答+＃誤った応答）]×100
   4. 正解：トライアルカンプの総数で、正しい応答の数を割りleted。
      [＃正答/（＃抜け+＃正答+＃誤った応答）]×100
   5. 不正解の回答：完了した試験の総数で誤った応答の数を割ります。
      [＃不正解の回答/（＃抜け+＃正答+＃誤った応答）]×100
   6. 早期の応答：ITI中に行われた応答の数を決定します。これは衝動的行動の主要な尺度である。
   7. 固執応答：ラットが正しい応答をしたが、砂糖ペレットの回収の前にした後、任意の開口部に鼻突く応答の数を決定します。これは強迫的行動の尺度である。
   8. マガジンエントリ：マガジンに鼻突く応答の数を決定します。これはモチベーションの尺度である。
   9. 待ち時間は、応答を修正するには：正しい応答に刺激の開始から平均時間を計算します。処理速度や意思決定の尺度。
   10. 遅く不正なレスポンスへNCY：間違った応答に刺激の開始から平均時間を計算する。処理速度や意思決定の尺度。
   11. 検索レイテンシ報酬：砂糖ペレットの報酬を取得するために、ラットの平均時間を計算し;モチベーションを反映することができます。

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結果

5CSRTTプローブ視空間注意の操作は

タスクの注意要求を変化させるための1つのアプローチは、刺激の持続時間を変えることである。 （; 12から適応図3B）刺激持続時間が減少すると、％精度（ 図3A）および不作為％の増加を減少させる。このように短い刺激期間は、タスクの注意需要を増加させ、より長い刺激期間は、タスクの注意?...

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ディスカッション

5CSRTTはげっ歯類で注目を集め、衝動制御を評価するために広く使用されているタスクです。注意が最も一般的^1,7,10応答の精度で測定される。遺漏が含まれていない応答の両方正しいと誤った応答があるため精度が同じ応答要件を持っているため、精度が運動能力、動機や鎮静の影響を受けない（ すなわち 、鼻は開口部に突く）。よく訓練されたげっ歯類は、多くの場合、応?...

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資料

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