このシステムの作成は5RO1MH77027によってサポートされていました。

TSsystem中3完全に自動化されたプロトコル（マッチング、インストゥルメンタルと古典的条件を欲求）とスイッチプロトコルは、ラトガースニューブランズウィック州の動物管理施設委員会によって承認されている。 1。物理システムの設定<ol><li>キャビネット内のテスト環境を設定する（ 図1参照）。 </li><li>プロトコル制御コンピュータ上のテスト環境を備えた実験制御ソフトウェアをインストールします。 注：上記以外の目的でこれらのコンピュータを使用しないでください！ </li></ol> 2。ソフトウェアシステムの設定<ol><li>データ解析ソフトウェアがインストールされているサーバが、テスト環境を制御するコンピュータ（複数可）のハードディスクにアクセスできるようにする（ 図1参照）LAN（ローカルエリアネットワーク）をセットアップする。 </li><li> 「クラウド」のデータ保存用のファイル同期のアカウントを確立します。 </li><li> PUクラウド同期フォルダ内の商業プログラミング言語の検索パスにTSsystemフォルダとそのサブフォルダをトン。 注意：TSsystemは、ソフトウェアツールボックスです、つまり、それはによって生成される出力ファイルから収穫されるたびに自動的にデータを処理し、複雑なデータ解析とデータグラフのコードの作成 ​​を容易に30以上の高レベル関数のライブラリ実験制御プログラム。コマンドはすべて、実験構造体のフィールドにデータを処理します（ 図2を参照）は、同じ構造内の他のフィールドで結果を置く。これらのオープンソースのコマンドは、最も広く使用されている、商業、科学的なプログラミングやグラフ言語のいずれかで書かれています。これは、最も便利に統計ツールボックスを含む他の多くの「ツールボックス」を持っています。 </li></ol> 3。実験開始<ol><li> TSbeginを呼び出します（ 図3を参照）。 注意：TSbeginはINTEですTSsystemツールボックスのRACTIVEのGUI（ 私は nterface G raphic のU SER）。それは、生データと、そこから派生したすべての結果がTSsystemツールボックスに他の機能によって配置先となる階層データ構造を作成するプロセスを介してユーザーをリードしています。 </li><li> TSaddprotocolを呼び出します（ 図4を参照）。 注意：TSaddprotocolはTSsystemツールボックスのGUIです。それは、実験プロトコルの制御パラメータを指定するプロトコルを終了する決定を自動化し、次のものに行くの決定コードを指定し、使用する判断基準を指定するプロセスを介してユーザーをリードしています。 </li><li>環境ごとに1つのマウス、24/7ライブでのテスト環境でマウスを置きます。 注：番号の実験環境（ など箱1、箱2、）のそれぞれに入るマウスのID番号をメモするように注意してください。また、実験·コントロールを識別する文字をメモローカルエリアネットワーク（LAN）とそのIPアドレス上のコンピュータ。 </li><li> TSstartsession（ 図5）を呼び出します。 注意：TSstartsessionはTSsystemツールボックスのGUIです。これは、実験的なセッションを開始するプロセスを通じてユーザーを導く。実験セッションは、いくつかの異なる行動試験プロトコルが実行される間の1または2週間、最後。 TSstartsessionは、セッションの開始時に、プロトコル制御ソフトウェアを読み取り、そのマクロに入る情報を格納する。プロトコル制御ソフトウェアが読み込むことのパスおよびコードファイルの名前が含まれる。 TSsystemの解析ソフトは、階層データ構造にこのコードを読み込むので、いつでも力の正確なプロトコルとしてそこに疑うことはありません。 </li><li>制御コンピュータに移動し、そのコンピュータによって制御ボックス用のセッションを開始するためには、MedPCフォルダに書き込まマクロを呼び出す。 </li></ol> 4。データ解析<ol><li>あなたは新しいプロトコルを作成した場合、大幅に分析し、複雑なデータを簡単に作成した、TSsystemツールボックス内のコマンドを使用して適切なデータ解析とグラフ作成コードを記述します。 注：結果は以下の通りであるTSsystemツールボックスに含まれている3つのプロトコルのためのデータ解析やグラフコード。 、それらは、オープンソースであるため、自由に改変することができる。これらの分析のためのコードは、広範囲にそれが簡単に、ユーザーが指定したプロトコルからの結果を分析するためのコードを作成することがどのようにコメントしている。 </li><li>実験の期間（何週間に24時間）の場合は、可能な機器の誤動作（電源障害、自発的な、制御コンピュータが再起動し、ペレット供給装置の誤動作など ）、TSsystemデータ·分析を示すサーバーからのアラートのメールを監視プログラムが検出されます。 </li><li> TSsystemに書き込まれたデータ解析用のコードは、それが目によって呼び出されるたびに生成する性能のプロットを検討E分析タイマ（通常は2〜4回/日）。 注記：分析タイマーは、ユーザーが指定した間隔でデータ解析とグラフ作成プログラムを呼び出します。と呼ばれるプログラムがTSsystemの機能と書かれています。なお、階層データ構造内にプロトコル制御ソフトウェアが書き込むファイルから採取した生データを読み取る。そして、データを分析し、分析結果をグラフ。階層データ構造を含むファイルがクラウド上でのファイルの同期フォルダに格納されます。これは、自動、オフサイトのバックアップを提供します。自動ファイル同期店舗のアクセスが許可されたすべての関係者と協力者のコンピュータ上の構造ファイルのコピー。指定されたグラフは自動的に指定された人員と協力者に電子メールで送信されます。主任研究者は、いつでも、世界中のどこからでも、テストの進行状況を監視し、必要に応じて、リモートSITから、ライン上で、実験プロトコールを修正することができますマウスがテストされている電子。 </li><li>彼らが利用可能になると（ 図2を参照）、準リアルタイムで、階層データ構造内のデータと要約統計を研究するTSbrowser使用。 </li></ol>

<ol>
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R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Temporal+Coding+in+Conditioned+Inhibition:+Analysis+of+Associative+Structure+of+Inhibition.">Temporal Coding in Conditioned Inhibition: Analysis of Associative Structure of Inhibition.</a> J. Exp. Psychol. Animal Behav. Process. 30, 190-202 (2004).</li><li>Balci, F., Freestone, D., Gallistel, C. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Risk+assessment+in+man+and+mouse.">Risk assessment in man and mouse.</a> Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 106, 2459-2463 (2009).</li><li>Kheifets, A., Gallistel, C. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mice+take+calculated+risks.">Mice take calculated risks.</a> Proc. Natl. Acad. Sci. 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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=Fully+Automated+Cognitive+Assessment+of+Mice+Strains+Heterozygous+for+Cell--Adhesion+Genes+Reveals+Strain--Specific+Alterations+in+Timing+Precision.">Fully Automated Cognitive Assessment of Mice Strains Heterozygous for Cell--Adhesion Genes Reveals Strain--Specific Alterations in Timing Precision.</a> Philosoph. Trans. Royal Soc. B. , (2013).</li></ol>

著者らは、開示することは何もありません。

我々の手法は、人間の労働の最低、無処理で、最小限の時間で、一度に多くのマウスのために、認知、学習と記憶のいくつかの異なるメカニズムの機能に生理的な意味のある、定量的な結果の広い範囲を生成日、週、またはテストの数ヶ月間、実験対象の。これらの属性は、遺伝的および薬理学的なスクリーニングプログラムのためにそれに合う。それが最低限修正既製のハードウェア（テ?...

認知の基本的なメカニズムを仲介する細胞および分子メカニズムを解明する上で負担する遺伝学、分子遺伝学、分子生物学、および神経薬理学の強力な技術を持って来るために、我々は生理的に意味のある定量化、大容量、高スループットの精神物理学的スクリーニング法を必要とする認知メカニズムの性質。メカニズムの精神物理学的に測定可能な、生理的な意味のある定量性は、行動によって、また電気生理学的または生化学的手段により測定することができる特性である。例としては、ロドプシンの吸収スペクトル、概日時計の自走期間、及び内側前脳束1,2における報酬軸索の不応期である。細胞および分子の測定値と比較することができ精神物理学的測定は、定量的な対応を通じて心理的メカニズムを細胞および分子メカニズムをリンクするための基礎を築く。 exampl用E、ロッドの外節におけるロドプシンのその場での吸収スペクトルにおいて 、人間の暗所視の分光感度関数に重畳するという事実は、フォトン·トリガロドプシンの異性化を暗所視の最初のステップであるという強力な証拠である。複雑な行動パターンの定量的な側面も、行動遺伝学3,4におけるQTL法の使用の中心である。 十分に確立されたインストゥルメンタルとパブロフ学習のプロトコルのマウス（ラット）の性能は、時間、回数、時間、レート、確率、リスク、および空間位置のような抽象的な量を測定脳のメカニズムに依存します。例えば、パブロフ条件付け応答の取得の速度は、強化イベント（通常は、食品の配達）と差し迫った強化5-7のための信号の開始後補強するまでの平均待ち時間の間の平均間隔との比に依存する。二exampのためル、一致するプロトコルの2つの供給ホッパへの訪問の平均期間の比率は、およそそれらの2ホッパー8月10日での補強の速度の比に等しい。 基本的なメカニズムに興味を神経科学者が現在広く用いられている行動試験法は、大部分が、低容量、スループットが低い、労働集約的な26のために、である。さらに、それらは、例えば、概日振動子の行動を測定期間と位相が概日周期及び位相の電気生理学的および生化学的尺度と比較することができるような、電気生理学的および生化学的方法によって測定された量と比較することができる数量を測定しない。現在の行動試験の方法は、空間学習、時間的学習、あるいは恐怖学習などの学習のカテゴリにではなく、根本的なメカニズムに焦点を当てています。空間学習11月15日の広く使われている水迷路試験は、これらのSHの例です。ortcomings。空間学習はカテゴリです。そのカテゴリに学ぶことは推測航法16,17のメカニズムであるそのうちの一つ、多くのメカニズムに依存します。推測航法は、オドメーター、走行距離18を測定機構に順番に依存します。同様に、一時的な学習がカテゴリです。約24時間の周期で振動子をイベントが17,19の発生する時刻を学ぶために動物のため必要とされるため体内時計は、そのカテゴリで学ぶことが依存するメカニズムの一つである。食品見越しを可能クロックは19を発見されていない。 時計は計時のメカニズムです。期間の広い範囲で、内因性の発振器は、脳がそれらのクロック16,17の位相を記録することにより、時間内のイベントを検索することができます。時間内の位置を記録する機能は、時間内の場所の間つまり、距離、持続時間の測定が可能です。連合学習は、Tに依存彼期間5,6,20,21の脳の測定。カウンタは数測定機構である。確率はサブセットのnumerosityとスーパーセットのnumerosityの割合であるため、多数の測定は、確率予測を可能にします。率はその数が測定された間隔の時間で割ったイベントの数であるため、レート推定を可能にする測定回数測定と期間。継続時間の測定は、数、速度、および確率が変化するリスクに対する行動の調整を可能にします。22,23私たちの方法は、これらの基本的なメカニズムの正確さと精度の測定に焦点を当てています。精度は、脳の尺度が客観的な測定に対応している程度である。精度は、例えば、固定目標値、固定期間の脳の測定値のばらつきや不確実性である。ウェーバーの法則は、心理物理学で最も古く、最も安全に確立された結果である。これは、精度と主張している量の脳の測定値は、その量の一定割合である。分布の変動統計学者の係数であるウェーバー比は、（σ/μ）の精度を測定します。客観的な平均に心理物理平均値の比（ 例えば判断期間を意味する）（目標期間平均）の精度の尺度である。 ヒトの量を最小限に抑えながら、ここに示された方法は、ボリューム（ラボ空間の所定量に一度にスクリーニングされる動物の数）及びスループット（単一の動物のスクリーニングの平均持続時間で割っ得られる情報の量）を最大にする労働が測定を行うために必要なスクリーニングの結果は、既知になるの即時性を最大化する。 ここに提示されたデータ解析ソフトウェア·アーキテクチャは、自動的に生データを置き、すべてのサマリーの結果や統計は単一のDにまとめてデータから得られた数字の明瞭な広大な海をレンダリングするフィールドの見出しとATA構造は、その中に含まれる。解析ソフトは、その構造内のデータを操作し、常に同じ構造内のフィールドに、その操作の結果を格納します。これは生データから公表要約やグラフにそのまま道を保証する。 ソフトウェアは自動的に構造体に完全に自動化されたテストを支配実験制御プログラムを書き込み、それが自動的に生データがどのプログラムから来たかを示す。このように、実験条件は、テストの各ポイントで、各動物のための力にあったような先のは間違いないと要約統計は、生データから得られたかについては疑いで、非の打ちどころのないデータ証跡を保持します。データ保存のこの方法は大いにことができる他の研究室は、さらに、これらの豊富なデータセットを分析できるようにすること、標準化された行動スクリーニングデータベースの開発を容易にする。 <p clお尻= &quot;jove_content&quot;&gt;このメソッドは、それが依存しているファームウェアとソフトウェアのサポートの損失のリスクを最小限に抑えることができます。試験装置は、自明の老舗商業ソースから変更されている。プログラミング言語は、非常に広くサポートされている、商業、科学、プログラミング、データで記述された専用の、非商用、オープンソースのツールボックス（TSsystem）プロトコル制御のために、ハードウェアの製造元が提供するカスタム言語であり、データ分析やグラフ作成のための分析やグラフ作成言語。ツールボックスは、長いタイムスタンプ付きのイベント·レコードからの構造情報と要約統計量を抽出するための高レベルのコマンドが含まれています。プロトコル実装したプログラムやデータ分析のプログラムは、オープンソースであり、完全に文書。 スクリーニングシステムを図1に図式化されている。十キャビネットは、各々が8テスト環境は、80マウスTを有効にする、10フィート×15フィート実験室でセットアップすることができるO 1時間に実行すること。パーティーの壁にポートを通過するケーブルは、別の部屋の電子/電気インタフェースカードやPCに環境を接続する必要があります。 PCは、プロトコル制御プログラムを実行します。一台のコンピュータは、すべての2キャビネット（16テスト環境）に必要です。 PCは、データ解析とグラフ作成ソフトウェアを実行しているサーバーにローカルエリアネットワークを介して接続する必要があります。

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="881">>
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:213px;">SmartCtrl Connection Panel</td>
			<td style="width:127px;">Med Associates</td>
			<td style="width:136px;">SG-716B (115)</td>
			<td style="width:339px;">control panel for inputs/outputs</td>
			<td style="width:67px;">8</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:213px;">SmartCtrl Interface Module</td>
			<td style="width:127px;">Med Associates</td>
			<td style="width:136px;">DIG-716B (114)</td>
			<td>smart card for each chamber</td>
			<td>8</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:213px;">Universal Cable</td>
			<td style="width:127px;">Med Associates</td>
			<td style="width:136px;">SG-210CB (115)</td>
			<td>cable from smart card to control panel</td>
			<td>1</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:213px;">Tabletop Interface Cabinet</td>
			<td style="width:127px;">Med Associates</td>
			<td style="width:136px;">SG-6080C (109)</td>
			<td>cabinet to hold smart cards</td>
			<td>1</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:213px;">Rack Mount Power Supply</td>
			<td style="width:127px;">Med Associates</td>
			<td style="width:136px;">SG-500 (112)</td>
			<td>28 volt power</td>
			<td>1</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:213px;">Wide Mouse Test Chamber</td>
			<td style="width:127px;">Med Associates</td>
			<td style="width:136px;">ENV-307W (31)</td>
			<td>test chamber</td>
			<td>8</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:213px;">Filler Panel Package</td>
			<td style="width:127px;">Med Associates</td>
			<td style="width:136px;">ENV-307W-FP (32)</td>
			<td>various-size panels for test chamber</td>
			<td>8</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:213px;">Wide Mouse Modular Grid Floor</td>
			<td style="width:127px;">Med Associates</td>
			<td style="width:136px;">ENV-307W-GF (31)</td>
			<td>test chamber floor grid</td>
			<td>8</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:213px;">Head Entry Detector</td>
			<td style="width:127px;">Med Associates</td>
			<td style="width:136px;">ENV-303HDW (62)</td>
			<td>head entry/pellet entry into hopper</td>
			<td>40</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:213px;">Pellet Dispenser</td>
			<td style="width:127px;">Med Associates</td>
			<td style="width:136px;">ENV-203-20 (73)</td>
			<td>feeder</td>
			<td>16</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:213px;">Pellet Receptacle</td>
			<td style="width:127px;">Med Associates</td>
			<td style="width:136px;">ENV-303W (61)</td>
			<td>hopper</td>
			<td>24</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:213px;">Pellet Receptacle Light</td>
			<td style="width:127px;">Med Associates</td>
			<td style="width:136px;">ENV-303RL (62)</td>
			<td>hopper light</td>
			<td>24</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:213px;">House Light</td>
			<td style="width:127px;">Med Associates</td>
			<td style="width:136px;">ENV-315W (43)</td>
			<td>house light</td>
			<td>8</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:213px;">IR Controller</td>
			<td style="width:127px;">Med Associates</td>
			<td style="width:136px;">ENV-253B (77)</td>
			<td>entry detector for tube between nest and test</td>
			<td>16</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:213px;">Fan</td>
			<td style="width:127px;">Med Associates</td>
			<td style="width:136px;">ENV-025F28 (42)</td>
			<td>exhaust fan for each chamber</td>
			<td>8</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Polypropylene Nest Tub</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>nest box</td>
			<td>8</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Acrylic Connection Tube</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>connection between nest and test areas</td>
			<td>8</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:213px;">Steel Cabinet</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>cabinet to hold test chambers (78&#34;H, 48&#34;W, 24&#34;D)</td>
			<td>1</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:213px;">Windows computer</td>
			<td style="width:127px;"> </td>
			<td style="width:136px;"> </td>
			<td>running MedPC experiment-control software</td>
			<td>1</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:213px;">Server</td>
			<td style="width:127px;"> </td>
			<td style="width:136px;"> </td>
			<td>running Matlab, linked to exper-control computer by LAN</td>
			<td>1</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:213px;"> </td>
			<td style="width:127px;"> </td>
			<td style="width:136px;"> </td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:213px;">Software</td>
			<td style="width:127px;"> </td>
			<td style="width:136px;"> </td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:213px;">MedPC software</td>
			<td style="width:127px;">Med Associates</td>
			<td style="width:136px;"> </td>
			<td>proprietary process-control programming language</td>
			<td>1</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:213px;">Matlab w Statistics Toolbox</td>
			<td style="width:127px;">Matlab</td>
			<td style="width:136px;"> </td>
			<td>proprietary data analysis and graphing programing system</td>
			<td>1</td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:213px;">TSsystem</td>
			<td></td>
			<td style="width:136px;">in Supplementary Material w updates from senior author</td>
			<td>Open-source Matlab Toolbox</td>
			<td>1</td>
		</tr>
		<tr height="189">
			<td height="189" style="height:189px;width:213px;">Note: This is the euipment needed for one cabinet, containing 8 test environments. Hardware must be replicated for each such cabinet. However one computer can control 2 cabinets (16 test environments)</td>
			<td style="width:127px;"> </td>
			<td style="width:136px;"> </td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

automated, quantitative cognitive/behavioral screening of mice: for genetics, pharmacology, animal cognition and undergraduate instruction

私たちは、ライブでの24/7行動試験システム認知の基本的なメカニズムに遺伝的および薬理学的操作の影響を評価し、マウスでは学習するための、完全に自動化された、高スループット、高容量について説明します。標準ポリプロピレンマウスハウジング浴槽は標準的な市販のマウス試験箱にアクリル管を介して接続されている。試験箱は、フィーダーをペレットに接続されている2そのうち3ホッパを有している。すべての内部LED付き照明可能と赤外線（IR）によるヘッドエントリーについてモニターするビーム。マウスは、スクリーニング時の取り扱いをなくし、環境、住んでいます。彼らは、プロトコル制御ソフトウェアと準リアルタイムのデータ分析やグラフ作成ソフトウェア我々は書かれているため、（古典的）プロトコル（インストゥルメンタル）とパブロフオペラントで実行することにより、2つ以上の毎日の給餌期間中に彼らの食糧を得る。データ分析とグラフ作成ルーチンが大幅に大きな時間·sの分析を簡単にするために作成MATLABベースの言語で書かれている行動や生理的なイベントレコードを突き固め、単一のデータ構造内で公開グラフや統計にすべての中間分析を通じて生データから完全なデータ証跡を保持するために。データ解析コードは、データを日に数回、自動的に「クラウド」と上におけるラボのコンピュータに保存された統計情報およびグラフィック分析を施し、それを収穫する。このように、個々のマウスの進行を可視化し、日々の定量化。データ解析コードは、プロトコルからの個々の被験者のプロトコルに自動化された前進を可能にする、プロトコル制御コードに話す。実装された行動のプロトコルは、autoshaping、時限ホッパー切り替え、時限ホッパー切り替え、衝動性の測定、食品の可用性の概日見越してリスク評価と一致している。オープンソースのプロトコル制御とデータ解析コードは、新しいプロトコルの追加が簡単になります。エイトテスト環境は、キャビネット内のX 78で×24 48に適合し、このような2つのタクシーinets（16環境）は、1のコンピュータにより制御されてもよい。

このシステムは、個々の研究者や教室の先生の目的に合わせたプロトコルを実行するために使用する必要があります。一致するプロトコル、2ホッパーautoshapingプロトコル、およびスイッチ·プロトコル：しかし、我々は、遺伝子操作マウスおよび大規模な薬理学的試験の大規模スクリーニングに有用であることが分かるはず3プロトコルスイートを開発した。一致するプロトコルは、覚えて、?...

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Automated, Quantitative Cognitive/Behavioral Screening of Mice: For Genetics, Pharmacology, Animal Cognition and Undergraduate Instruction

上の遺伝的および薬理学的操作の影響を評価するために、空間的定位、時間的局在化、持続時間、速度および確率推定を媒介するメカニズムは、リスクアセスメント、衝動性、および記憶の正確さと精度の生理学的に意味のある特性を測定するための完全に自動化されたシステムマウスでの認知の基礎メカニズム。

マウスの自動化、定量的認知/行動スクリーニング：遺伝学、薬理学、動物認知と学部命令について

We describe a high-throughput, high-volume, fully automated, live-in 24/7 behavioral testing system for assessing the effects of genetic and ...

automated-quantitative-cognitivebehavioral-screening-mice-for

Research

JoVE Journal

Behavior

14.2K ビュー.  Rutgers University. 上の遺伝的および薬理学的操作の影響を評価するために、空間的定位、時間的局在化、持続時間、速度および確率推定を媒介するメカニズムは、リスクアセスメント、衝動性、および記憶の正確さと精度の生理学的に意味のある特性を測定するための完全に自動化されたシステムマウスでの認知の基礎メカニズム。 

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Modulating Cognition Using Transcranial Direct Current Stimulation of the Cerebellum

Numerous studies have emerged recently that demonstrate the possibility of modulating, and in some cases enhancing, cognitive processes by exciting brain regions involved in working memory and attention using transcranial electrical brain stimulation. Some researchers now believe the cerebellum supports cognition, possibly via a remote neuromodulatory effect on the prefrontal cortex. This paper describes a procedure for investigating a role for the cerebellum in cognition using transcranial direct current stimulation (tDCS), and a selection of information-processing tasks of varying task difficulty, which have previously been shown to involve working memory, attention and cerebellar functioning. One task is called the Paced Auditory Serial Addition Task (PASAT) and the other a novel variant of this task called the Paced Auditory Serial Subtraction Task (PASST). A verb generation task and its two controls (noun and verb reading) were also investigated. All five tasks were performed by three separate groups of participants, before and after the modulation of cortico-cerebellar connectivity using anodal, cathodal or sham tDCS over the right cerebellar cortex. The procedure demonstrates how performance (accuracy, verbal response latency and variability) could be selectively improved after cathodal stimulation, but only during tasks that the participants rated as difficult, and not easy. Performance was unchanged by anodal or sham stimulation. These findings demonstrate a role for the cerebellum in cognition, whereby activity in the left prefrontal cortex is likely dis-inhibited by cathodal tDCS over the right cerebellar cortex. Transcranial brain stimulation is growing in popularity in various labs and clinics. However, the after-effects of tDCS are inconsistent between individuals and not always polarity-specific, and may even be task- or load-specific, all of which requires further study. Future efforts might also be guided towards neuro-enhancement in cerebellar patients presenting with cognitive impairment once a better understanding of brain stimulation mechanisms has emerged.

Transcranial direct current stimulation (tDCS) over the cerebellum exerts a remote effect on the prefrontal cortex, which can modulate cognition and performance. This was demonstrated using two information-processing tasks of varying complexity, whereby only cathodal tDCS improved performance when the task was difficult, but not easy.

小脳の経頭蓋直流電流刺激を使用して変調する認知

Numerous studies have emerged recently that demonstrate the possibility of modulating, and in some cases enhancing, cognitive processes by exciting brain ...

行動学

The Modified Hole Board - Measuring Behavior, Cognition and Social Interaction in Mice and Rats

This protocol describes the modified hole board (mHB), which combines features from a traditional hole board and open field and is designed to measure multiple dimensions of unconditioned behavior in small laboratory mammals (e.g., mice, rats, tree shrews and small primates). This paradigm is a valuable alternative for the use of a behavioral test battery, since a broad behavioral spectrum of an animal&#8217;s behavioral profile can be investigated in one single test.
The apparatus consists of a box, representing the &#8216;protected&#8217; area, separated from a group compartment. A board, on which small cylinders are staggered in three lines, is placed in the center of the box, representing the &#8216;unprotected&#8217; area of the set-up. The cognitive abilities of the animals can be measured by baiting some cylinders on the board and measuring the working and reference memory. Other unconditioned behavior, such as activity-related-, anxiety-related- and social behavior, can be observed using this paradigm. Behavioral flexibility and the ability to habituate to a novel environment can additionally be observed by subjecting the animals to multiple trials in the mHB, revealing insight into the animals&#8217; adaptive capacities.
Due to testing order effects in a behavioral test battery, na&#239;ve animals should be used for each individual experiment. By testing multiple behavioral dimensions in a single paradigm and thereby circumventing this issue, the number of experimental animals used is reduced. Furthermore, by avoiding social isolation during testing and without the need to food deprive the animals, the mHB represents a behavioral test system, inducing if any, very low amount of stress.

This protocol describes the modified hole board, which is a behavioral test set-up that comprises the characteristics of an open field and a traditional hole board. This set-up enables the differential analysis of unconditioned behavior of small laboratory mammals as well as the analysis of cognitive abilities.

変更された穴会は - マウスとラットにおける行動、認知と社会的相互作用を測定する

This protocol describes the modified hole board (mHB), which combines features from a traditional hole board and open field and is designed to measure ...

Assessment of Social Cognition in Non-human Primates Using a Network of Computerized Automated Learning Device (ALDM) Test Systems

Fagot &#38; Paleressompoulle1 and Fagot &#38; Bonte2 have published an automated learning device (ALDM) for the study of cognitive abilities of monkeys maintained in semi-free ranging conditions. Data accumulated during the last five years have consistently demonstrated the efficiency of this protocol to investigate individual/physical cognition in monkeys, and have further shown that this procedure reduces stress level during animal testing3. This paper demonstrates that networks of ALDM can also be used to investigate different facets of social cognition and in-group expressed behaviors in monkeys, and describes three illustrative protocols developed for that purpose. The first study demonstrates how ethological assessments of social behavior and computerized assessments of cognitive performance could be integrated to investigate the effects of socially exhibited moods on the cognitive performance of individuals. The second study shows that batteries of ALDM running in parallel can provide unique information on the influence of the presence of others on task performance. Finally, the last study shows that networks of ALDM test units can also be used to study issues related to social transmission and cultural evolution. Combined together, these three studies demonstrate clearly that ALDM testing is a highly promising experimental tool for bridging the gap in the animal literature between research on individual cognition and research on social cognition.

Assessment of Social Cognition in Non-human Primates Using a Network of Computerized Automated Learning Device ALDM Test Systems

Fagot &#38; Paleressompoulle1 have published an automated learning device (ALDM) aimed at testing individual cognitive abilities in semi-free ranging monkeys. The main goal of our protocol is to use a network of ALDM test units to study social cognition in non-human primates.

コンピューターの自動学習装置（ALDM）テストシステムのネットワークを用いた非ヒト霊長類における社会的認知の評価

Fagot &#38; Paleressompoulle1 and Fagot &#38; Bonte2 have published an automated learning device (ALDM) for the study of cognitive abilities of monkeys ...

A Protocol for Housing Mice in an Enriched Environment

Environmental enrichment (EE) is a housing environment for mice that boosts mental and physical health compared to standard laboratory housing. Our recent studies demonstrate that environmental enrichment decreases adiposity, increases energy expenditure, resists diet induced obesity, and causes cancer remission and inhibition in mice. EE typically consists of larger living space, a variety of &#8216;toys&#8217; to interact with, running wheels, and can include a number of other novel environmental changes. All of this fosters a more complex social engagement, cognitive and physical stimulations. Importantly, the toy location and type of toy is changed regularly, which encourages the mice to adapt to a frequently changing and novel environment. Many variables can be manipulated in EE to promote health effects in mice. Thus these approaches are difficult to control and must be properly managed to successfully replicate the associated phenotypes. Therefore, the goal of this video is to demonstrate how EE is properly set up and maintained to assure a complex, challenging, and controlled environment so that other researchers can easily reproduce the protective effects of EE against obesity and cancer.

Environmental enrichment for mice requires a complex and challenging setup, as well as comprehensive husbandry and handling techniques to assure robust metabolic and anti-cancer effects in the mice. This protocol provides detailed procedures to reproduce the above mentioned effects in mice.

豊かな環境の住宅マウス用のプロトコル

Environmental enrichment (EE) is a housing environment for mice that boosts mental and physical health compared to standard laboratory housing. Our recent ...

Rodent Brain Microinjection to Study Molecular Substrates of Motivated Behavior

Brain microinjection can aid elucidation of the molecular substrates of complex behaviors, such as motivation. For this purpose rodents can serve as appropriate models, partly because the response to behaviorally relevant stimuli and the circuitry parsing stimulus-action outcomes is astonishingly similar between humans and rodents. In studying molecular substrates of complex behaviors, the microinjection of reagents that modify, augment, or silence specific systems is an invaluable technique. However, it is crucial that the microinjection site is precisely targeted in order to aid interpretation of the results. We present a method for the manufacture of surgical implements and microinjection needles that enables accurate microinjection and unlimited customizability with minimal cost. Importantly, this technique can be successfully completed in awake rodents if conducted in conjunction with other JoVE articles that covered requisite surgical procedures. Additionally, there are many behavioral paradigms that are well suited for measuring motivation. The progressive ratio is a commonly used method that quantifies the efficacy of a reinforcer to maintain responding despite an (often exponentially) increasing work requirement. This assay is sensitive to reinforcer magnitude and pharmacological manipulations, which allows reinforcing efficacy and/ or motivation to be determined. We also present a straightforward approach to program operant software to accommodate a progressive ratio reinforcement schedule.

Rodents are an appropriate model to investigate the molecular substrates of behavior and complex psychiatric disorders. Brain microinjection in awake rodents can be used to elucidate disease substrates. An efficient and customizable brain microinjection method as well as the execution of an operant paradigm that quantifies motivation is presented.

動機付け行動の分子基質を研究するために齧歯類の脳マイクロインジェクション

Brain microinjection can aid elucidation of the molecular substrates of complex behaviors, such as motivation. For this purpose rodents can serve as ...

Introducing Clicker Training as a Cognitive Enrichment for Laboratory Mice

Establishing new refinement strategies in laboratory animal science is a central goal in fulfilling the requirements of Directive 2010/63/EU. Previous research determined a profound impact of gentle handling protocols on the well-being of laboratory mice. By introducing clicker training to the keeping of mice, not only do we promote the amicable treatment of mice, but we also enable them to experience cognitive enrichment. Clicker training is a form of positive reinforcement training using a conditioned secondary reinforcer, the "click" sound of a clicker, which serves as a time bridge between the strengthened behavior and an upcoming reward. The effective implementation of the clicker training protocol with a cohort of 12 BALB/c inbred mice of each sex proved to be uncomplicated. The mice learned rather quickly when challenged with tasks of the clicker training protocol, and almost all trained mice overcame the challenges they were given (100% of female mice and 83% of male mice). This study has identified that clicker training for mice strongly correlates with reduced fear in the mice during human-mice interactions, as shown by reduced anxiety-related behaviors (e.g., defecation, vocalization, and urination) and fewer depression-like behaviors (e.g., floating). By developing a reliable protocol that can be easily integrated into the daily routine of the keeping of laboratory mice, the lifetime experience of welfare in the mice can be improved substantially.

The development of new refinement strategies for laboratory mice is a challenging task that contributes towards fulfilling the 3R principle. This protocol introduces clicker training as a cognitive enrichment program for laboratory mice.

実験用マウスのための認知エンリッチメントとしてクリッカートレーニングの紹介

Establishing new refinement strategies in laboratory animal science is a central goal in fulfilling the requirements of Directive 2010/63/EU. Previous ...

Battery of Behavioral Tests Assessing General Locomotion, Muscular Strength, and Coordination in Mice

Behavioral testing is used in pre-clinical trials to assess the phenotypic effects and outcomes that a particular disease or treatment has on the animal&#39;s wellbeing and health. There are numerous behavioral tests that may be applied. We selected a test for general locomotion, the open field test (OFT); a test for muscular strength, the mesh test (MT); and a test for coordination, the rotarod test (RR). Testing can be accomplished on a weekly or monthly basis. As a test for general locomotion, the OFT works by objectively monitoring movement parameters while the mouse is in an open field apparatus. The field is generally a 2&#39; x 2&#39; box, and the movements are recorded through laser sensing or through video capture. The mouse is placed in the center of the open field and allowed to move freely for the test. The MT uses the latency for a mouse to fall off an inverted screen as a measure of muscular strength. A mouse is placed on a screen, which is inverted over a clear box, and is timed for their latency to fall. Three trials are performed, with the best of the three trials scored for that day. A score of 60 s is the maximum time a mouse is left inverted. Mice are given a 5-min rest period between mesh test trials. Lastly, an accelerated protocol on the RR assesses motor coordination and endurance. During a trial, a mouse walks on a rotating rod as it increases in speed from 4 rpm to 40 rpm over 5 min. The trial ends when the mouse touches the magnetized pressure sensor upon falling. Each mouse undergoes three trials, and the best trial is scored for that day. This combined behavioral data allows for the global assessment of mobility, coordination, strength, and movement of the test animals. At least two out of the three behavioral testing measures must show improvement for an animal to qualify as having overall improved motor function.

Behavioral testing is used in pre-clinical trials to assess the phenotypic effects of a disease or treatment on an animal's wellbeing. In order to globally assess motor functioning, we selected tests for general locomotion, muscular strength, and coordination: the open field test, the mesh test, and the rotarod test, respectively.

行動のバッテリー テスト評価の一般的な運動、筋肉の強さと連携マウス

Behavioral testing is used in pre-clinical trials to assess the phenotypic effects and outcomes that a particular disease or treatment has on the ...

Systematic Assessment of Well-Being in Mice for Procedures Using General Anesthesia

In keeping with the 3R Principle (Replacement, Reduction, Refinement) developed by Russel and Burch, scientific research should use alternatives to animal experimentation whenever possible. When there is no alternative to animal experimentation, the total number of laboratory animals used should be the minimum needed to obtain valuable data. Moreover, appropriate refinement measures should be applied to minimize pain, suffering, and distress accompanying the experimental procedure. The categories used to classify the degree of pain, suffering, and distress are non-recovery, mild, moderate, or severe (EU Directive 2010/63). To determine which categories apply in individual cases, it is crucial to use scientifically sound tools.
The well-being-assessment protocol presented here is designed for procedures during which general anesthesia is used. The protocol focuses on home cage activity, the Mouse Grimace Scale, and luxury behaviors such as burrowing and nest building behavior as indicators of well-being. It also uses the free exploratory paradigm for trait anxiety-related behavior. Fecal corticosterone metabolites as indicators of acute stress are measured over the 24-h post-anesthetic period.
The protocol provides scientifically solid information on the well-being of mice following general anesthesia. Due to its simplicity, the protocol can easily be adapted and integrated in a planned study. Although it does not provide a scale to classify distress in categories according to the EU Directive 2010/63, it can help researchers estimate the degree of severity of a procedure using scientifically sound data. It provides a way to improve the assessment of well-being in a scientific, animal-centered manner.

We developed a protocol to assess well-being in mice during procedures using general anesthesia. A series of behavioral parameters indicating levels of well-being as well as glucocorticoid metabolites were analyzed. The protocol can serve as a general aid to estimate the degree of severity in a scientific, animal-centered manner.

全身麻酔を使用してプロシージャのマウスにおける体系的な評価

In keeping with the 3R Principle (Replacement, Reduction, Refinement) developed by Russel and Burch, scientific research should use alternatives to animal ...

An Automated T-maze Based Apparatus and Protocol for Analyzing Delay- and Effort-based Decision Making in  Free Moving Rodents

Many neurological and psychiatric patients demonstrate difficulties and/or deficits in decision making. Rodent models are helpful to produce a deeper understanding of the neurobiological causes underlying the decision-making problems. A cost-benefit based T-maze task is used for measuring decision making in which rodents choose between a high reward arm (HRA) and a low reward arm (LRA). There are two paradigms of the T-maze decision-making task, one in which the cost is a time delay and the other in which it is physical effort. Both paradigms require a tedious and labor-intensive management of experimental animals, multiple doors, pellet reward, and arm choice recordings. In the current work, we invented an apparatus based on traditional T-maze with full automation for pellet delivery, door management and choice recordings. This automated setup can be used for the evaluation of both delay- and effort-based decision making in rodents. With the protocol described here, our lab investigated the decision-making phenotypes of multiple genetically modified mice. In the representative data, we showed that the mice with ablated medial habenular showed aversions of both delay and effort and tended to choose the immediate and effortless reward. This protocol helps to decrease the variability caused by experimenter intervention and to enhance experiment efficiency. In addition, chronic silicon probe or microelectrode recording, fiber-optic imaging and/or manipulation of neural activity can be easily applied during the decision-making task using the setup described here.

This article introduces an automated T-maze apparatus that we invented, and a protocol based on this apparatus for analyzing delay-based decision making and effort-based decision making in free moving rodents.

自動化における遅延および努力ベース無料移動齧歯動物における意思決定を分析するための装置およびプロトコルのベース

Many neurological and psychiatric patients demonstrate difficulties and/or deficits in decision making. Rodent models are helpful to produce a deeper ...

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.

Automated, Long-term Behavioral Assay for Cognitive Functions in Multiple Genetic Models of Alzheimer&#039;s Disease, Using IntelliCage

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.

アルツハイマー病、IntelliCage を使用しての複数の遺伝モデルにおける認知機能の長期的な行動のアッセイの自動化

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