Name: new variations for strategy set-shifting in the rat
Uploaded: 2017-01-23T13:00:00.000+00:00
Duration: 9 min 45 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about New Variations for Strategy Set-shifting in the Rat at JoVE.com

This study was supported by Human Frontier Science Program and the Sasakawa Scientific Research Grant from the Japan Science Society.

動物の使用に関するすべての手順は沖縄科学技術大学院大学で動物実験委員会によって承認されました。 1.動物<ol><li>雄のロングエバンスラット（到着時に250〜300グラム）を取得します。 </li><li>到着すると、週に2つまたは3匹のラットのグループを収容し、後で個々のケージにそれらを分離します。この実験的なデザインは、食物制限を伴い、食品が消費量を制御するために、各ケージに動物を保持する必要があることに注意してください。 </li><li>食物および水を随意にすべての動物を提供し、標準条件（23℃で12時間/ 12時間の明/暗サイクル）の下でそれらを収容します。 </li><li> 5日行動実験の開始前に、実験を通して水への自由なアクセスを持つそれらの平均体重の約85％の動物が食物制限します。 </li><li>トンを理解するために、実験の開始前に5日間の最低5分の日のために動物を扱います実験者との裾。 </li></ol>行動試験および分析のために2.ハードウェアとソフトウェア<ol><li> ハードウェア <ol><li>音減衰ボックスを装備したオペラントチャンバーを使用してください。 </li><li>チャンバは、いくつかの追加の添付ファイルが組み込まれている：2レセプタクルレバーをフロントパネルに、ちょうどレバー上記二つの光の合図、2つのレバー間の先頭エントリ、食品ディスペンサー、純粋な音源とを検出するためのセンサ付き雑誌スポットリアパネルの家の光。 </li></ol></li><li> ソフトウェア <ol><li>トランスIVソフトウェアによって書かれたプログラムコードの下のコントロールのすべての行動のイベント。信号と訓練と試験中のすべての行動のイベントを検出するために、メッド-PC IVのソフトウェアを使用してください。 </li><li>トランスIVは、行動試験のためのコードを書くために使用します。書き込み用の新しいファイルを開きます。 </li><li>プログラムが書き込まれると、翻訳し、ソフトウェアの中でそれをコンパイルします。エラーがある場合は、コードを変更します。検出して、再試行してください。 </li><li>ユーザーのコードは、実験の実際の開始前トライアルランを行うことにより、正常に動作する場合、プログラムの成功のデバッグの際に、ご確認ください。 </li><li> MED-PC IVを使用して、行動実験を実行します。ソフトウェアを開き、「オープンセッション」をクリックして、各ボックスに単一のプログラムを割り当てます。 </li><li>すべてのプログラムが正常に各ボックスに割り当てられた後、実験を開始するために必要な信号を送ります。 </li><li>タスクの完了後、「データ保存」をクリックしてデータを保存したり、自動的にデータを保存するためにコードを書く（詳細については、MED-PC IVのためのプログラマのマニュアルを参照してください）。 </li><li>データが指定したフォルダにエクスポートされたら、後で使用するために取得日と動物ID番号などのデータを変更します。収集されたデータは、（プロトコル、3.7）以下に記載の行動分析のためのMatlabにインポートされます。 </li></ol></li></ol> 3.行動のトレーニングとテスト<ol><li> 馴化とマガジンのトレーニング。 </強いです&gt; <ol><li>これらの段階の間、動物へのレバーを提示していません。 </li><li>馴化フェーズの間、20分の日のためにオペラントチャンバー内に動物を配置します。同日、ショ糖報酬にそれらをよく理解し、それらのホームケージ内の動物に10ショ糖ペレット（45 mg）を、与えます。 </li><li>次に、雑誌のトレーニングを開始します。室内で動物を置き、食品トレー、ペレットの買収の場所を学ぶ機会を提供し、動物に20ショ糖ペレット（毎分1ペレット）を得ました。 注：これらの段階は、我々は食品トレーから室と食に慣れた動物を作るためにそれらを採用していても、原因オペラント反応せず、ペレットを得た上で、動物の潜在的な混乱をスキップすることができます。 </li></ol></li><li> 連続強化スケジュール <ol><li>レバーを押すことで報酬を得るために、連続強化スケジュールに動物を訓練します。 60ペレットは蜂を持ってまで、このトレーニングのセッションが続きますnが受信した（60レバープレス）または40分が経過しました。 </li><li>現在のいずれかの後半に反対レバーのプレゼンテーションに続いて（30ペレットが得られるまで）セッションの前半を通して、左または右のレバー、。順序は、日常的に交番されます。 </li><li>動物が正常に少なくとも2日間連続して60報酬を得られるまで、この強化スケジュールを続行します。彼らは第1のレバー押しをすると、この補強の進捗に影響を与える可能性がどのように迅速の動物の間で高い変動があるかもしれないことに注意してください。この場合、応答は最初のセッションを介して行われていないレバーに向かって接近するそれらをやる気に提示レバーにいくつかのショ糖ペレットを置きます。 注：可能な代替は、レバーが第一高速このフェーズの完了を作るために動物に提示されたときにスクロースペレットを置くことです。 </li></ol></li><li> レバー押しの訓練および試験における裁判のためのタイムスケジュール。 </strオング&gt; <ol><li> 3秒（s）はトーンを持つ単一のトライアルを開始します。 </li><li>トーンの終了後2秒、現在2つのレバーと動物が10秒以内にレバーのいずれかを押すことができます。応答が10秒以内に行われない場合には、両方のレバーを撤回し、漏れの試みとして、この裁判を数えます。 </li><li>レバープレスのトレーニング、どちらかの側に存在する唯一のシングルレバーの場合。 </li><li>実験条件のほとんどでは、レバーの1つ以上の光刺激がありました。トーンが停止した直後に光合図を回して、動物が応答が行われていないときのいずれかが応答をしたか、レバー挿入後10秒を持っているときにオフにします。 </li><li> 20〜30秒で試行間の間隔を設定します。 </li></ol></li><li> レバープレストレーニング <ol><li>この訓練段階では、動物には光を提示していません。 </li><li>以下で説明するテストセッションなどの裁判のために同じタイムスケジュールで5-8のセッションのレバー押しの訓練の下で動物を訓練します。 </li><li>目でトレーニング、現在左または右レバーがランダムであり、レバーは、レバーが提示された後10秒以内に押されなければならない、または試用が応答なしの省略としてカウントされます。レバープレスのトレーニングのためのセッションは、80の試験で構成される。 </li><li>動物は80試行のうち、不作為の10％未満を獲得した後、以下の側バイアス試験に移動します。 </li></ol></li><li> サイドバイアス試験 <ol><li>左または右のレバー1のいずれかに動物の嗜好を決定するために、サイド・バイアステストを実行します。裁判は、両側に2つのレバープレスを伴います。 </li><li>オペラントチャンバー内に動物を配置し、それらをレバーのどちらかを選択することができます。次の試行では、動物は、報酬を得るために、反対側のレバーを選択しなければなりません。動物の第二の試みは、最初の応答の同じ側にある場合、報酬を与えないと応答は反対側に行われるまで裁判を継続します。 </li><li> 7試験の合計を実施動物の側の好みを決定します。 </li></ol></li><li> テスト。 <ol><li>毎日のセッションは80件の試験で構成されています。 </li><li> 図1に示すようにセットシフト手続きのための3つの異なる条件を準備します。 </li><li>すべての3つの条件が同様に正しい側（フェーズ2、視覚的合図戦略）を示す光合図を以下に同じ側に一貫している1レバー（フェーズ1、応答戦略）を選択からの行動戦略を変更するに動物を必要とします。 </li><li>動物がレバーの位置に基づいてレバーを押す必要がいる4つのセッションのための対応戦略（フェーズ1）の初期学習、で始まります。このフェーズでは、前述したように、予備側バイアス試験に基づいて、自分の好みにレバー反対に正しい面を設定します。 </li><li>次に、10セッションのために視覚的な手がかり学習（フェーズ2）を開始します。どちらかのレバーの上に照射される光のキューは、正しいレバーを示しています。この位相シフトでは、3ディ以下に記載されるように注意シフトfferentパターン（3.3.6-3.3.8）3つの実験条件の間で比較することができます。 </li><li>セットシフト条件1（ 図1A）では、フェーズ1には、光を与えませんが、光の合図が条件1でフェーズ2で正しい側を示し、したがって、動物は、新規な刺激に出席する必要があります。 </li><li>セットシフト条件2（ 図1B）では、フェーズ1で正しいレバー上に光合図を提示し、再びこの状態で相2に、光キューが関連していたが、必ずしも相に選択を行うために必要ではありません1.このように動物は以前に関連するキューに出席しなければなりません。 </li><li>セットシフト条件3（ 図1C）では、このようにそれを無視しなければならない段階1でランダムに左または右レバーの上に光合図をオンにします。フェーズでは2匹の動物は、以前は無関係となっている光刺激に注意を払うために必要とされています。 </li></ol></li><li> 行動分析。 <ol><li>セッションを通して、漏れ試験を除く、日常的に正答率を測定します。 </li><li>視覚的な合図学習の10セッション中に蓄積されたエラーをカウントし、以前の研究1で説明したように固執、退行または強化することはありませんエラーにそれらを分類します。そこでは、エラーの種類の詳細な分析は、セット・シフトに別々の機能を示唆しています。 </li><li>動物のパフォーマンスはチャンスレベル4、6、13、14、15を下回っていた間、以前に正しいレバーに誤った応答のよう固執エラーを定義します。同様の基準は、以前の研究1、3、7、11で使用されてきました。 </li><li>原則に基づいた方法に基づいて、基準を決定動物が最初の10試行の移動ウィンドウで10不正解の回答（累積二項分布に基づいて、8月10日の誤差以上= 0.054を、作るの確率）のうち8個未満を獲得するポイントとして固執し、回帰エラーの間に分離します。 </li><li>この点を見つけるために、1 回試験から10トライアルウィンドウの移動平均の計算を開始し、&lt;8/10の誤差が測定されるまで、一度に1トライアルことによってそれを進めます。光キューは視覚的な手掛かり戦略の間に、以前に間違ったレバーの上に照らされているすべての試験全体でこの分析を行います。 </li><li>退行エラーとしてこの時点後にコミット以降のすべてのエラーを定義します。 </li><li>動物は、光の合図が点灯していないされた以前に間違ったレバーに反応したときに視覚的な手がかり学習時には、強化することはありませんエラーをカウント。学習段階に基づいて、初期または後期の部分に分割します。 10セッションの前半（SESの中で発生したエラーイオン1-5）が早期に考慮され、後半（セッション6-10）のものは、後半のものとみなされます。 </li></ol></li></ol>

<ol>
	<li>Floresco, S. B., Block, A. E., Tse, M. T. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Inactivation+of+the+medial+prefrontal+cortex+of+the+rat+impairs+strategy+set-shifting,+but+not+reversal+learning,+using+a+novel,+automated+procedure.">Inactivation of the medial prefrontal cortex of the rat impairs strategy set-shifting, but not reversal learning, using a novel, automated procedure.</a> Behavioural Brain Research. 190, 85-96 (2008).</li><li>Nicolle, M. M., Baxter, M. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Glutamate+receptor+binding+in+the+frontal+cortex+and+dorsal+striatum+of+aged+rats+with+impaired+attentional+set-shifting.">Glutamate receptor binding in the frontal cortex and dorsal striatum of aged rats with impaired attentional set-shifting.</a> European Journal of Neuroscience. 18, 3335-3342 (2003).</li><li>Ragozzino, M. E., Ragozzino, K. E., Mizumori, S. J. Y., Kesner, R. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Role+of+the+dorsomedial+striatum+in+behavioral+flexibility+for+response+and+visual+cue+discrimination+learning.">Role of the dorsomedial striatum in behavioral flexibility for response and visual cue discrimination learning.</a> Behavioral Neuroscience. 116, 105-115 (2002).</li><li>Dias, R., Robbins, T. W., Roberts, A. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Dissociation+in+prefrontal+cortex+of+affective+and+attentional+shifts.">Dissociation in prefrontal cortex of affective and attentional shifts.</a> Nature. 380, 69-72 (1996).</li><li>Monchi, O., Petrides, M., Petre, V., Worsley, K., Dagher, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Wisconsin+Card+Sorting+Revisited:+Distinct+Neural+Circuits+Participating+in+Different+Stages+of+the+Task+Identified+by+Event-Related+Functional+Magnetic+Resonance+Imaging.">Wisconsin Card Sorting Revisited: Distinct Neural Circuits Participating in Different Stages of the Task Identified by Event-Related Functional Magnetic Resonance Imaging.</a> The Journal of Neuroscience. 21, 7733-7741 (2001).</li><li>Dias, R., Robbins, T. W., Roberts, A. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Dissociable+Forms+of+Inhibitory+Control+within+Prefrontal+Cortex+with+an+Analog+of+the+Wisconsin+Card+Sort+Test:+Restriction+to+Novel+Situations+and+Independence+from+&amp;#34;On-Line&amp;#34;+Processing.">Dissociable Forms of Inhibitory Control within Prefrontal Cortex with an Analog of the Wisconsin Card Sort Test: Restriction to Novel Situations and Independence from &amp;#34;On-Line&amp;#34; Processing.</a> The Journal of Neuroscience. 17, 9285-9297 (1997).</li><li>Floresco, S. B., Ghods-Sharifi, S., Vexelman, C., Magyar, O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Dissociable+Roles+for+the+Nucleus+Accumbens+Core+and+Shell+in+Regulating+Set+Shifting.">Dissociable Roles for the Nucleus Accumbens Core and Shell in Regulating Set Shifting.</a> The Journal of Neuroscience. 26, 2449-2457 (2006).</li><li>Ragozzino, M. E., Detrick, S., Kesner, R. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Involvement+of+the+Prelimbic-Infralimbic+Areas+of+the+Rodent+Prefrontal+Cortex+in+Behavioral+Flexibility+for+Place+and+Response+Learning.">Involvement of the Prelimbic-Infralimbic Areas of the Rodent Prefrontal Cortex in Behavioral Flexibility for Place and Response Learning.</a> The Journal of Neuroscience. 19, 4585-4594 (1999).</li><li>Ragozzino, M. E., Jih, J., Tzavos, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Involvement+of+the+dorsomedial+striatum+in+behavioral+flexibility:+role+of+muscarinic+cholinergic+receptors.">Involvement of the dorsomedial striatum in behavioral flexibility: role of muscarinic cholinergic receptors.</a> Brain Research. 953, 205-214 (2002).</li><li>Witten, I. B., 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=Recombinase-Driver+Rat+Lines:+Tools,+Techniques,+and+Optogenetic+Application+to+Dopamine-Mediated+Reinforcement.">Recombinase-Driver Rat Lines: Tools, Techniques, and Optogenetic Application to Dopamine-Mediated Reinforcement.</a> Neuron. 72, 721-733 (2011).</li><li>Floresco, S. B., Magyar, O., Ghods-Sharifi, S., Vexelman, C., Tse, M. T. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Multiple+Dopamine+Receptor+Subtypes+in+the+Medial+Prefrontal+Cortex+of+the+Rat+Regulate+Set-Shifting.">Multiple Dopamine Receptor Subtypes in the Medial Prefrontal Cortex of the Rat Regulate Set-Shifting.</a> Neuropsychopharmacology. 31, 297-309 (2006).</li><li>Aoki, S., Liu, A. W., Zucca, A., Zucca, S., Wickens, J. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Role+of+Striatal+Cholinergic+Interneurons+in+Set-Shifting+in+the+Rat.">Role of Striatal Cholinergic Interneurons in Set-Shifting in the Rat.</a> The Journal of Neuroscience. 35, 9424-9431 (2015).</li><li>Dias, R., Aggleton, J. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effects+of+selective+excitotoxic+prefrontal+lesions+on+acquisition+of+nonmatching-+and+matching-to-place+in+the+T-maze+in+the+rat:+differential+involvement+of+the+prelimbic-infralimbic+and+anterior+cingulate+cortices+in+providing+behavioural+flexibility.">Effects of selective excitotoxic prefrontal lesions on acquisition of nonmatching- and matching-to-place in the T-maze in the rat: differential involvement of the prelimbic-infralimbic and anterior cingulate cortices in providing behavioural flexibility.</a> European Journal of Neuroscience. 12, 4457-4466 (2000).</li><li>Hunt, P. R., Aggleton, J. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Neurotoxic+Lesions+of+the+Dorsomedial+Thalamus+Impair+the+Acquisition+But+Not+the+Performance+of+Delayed+Matching+to+Place+by+Rats:+a+Deficit+in+Shifting+Response+Rules.">Neurotoxic Lesions of the Dorsomedial Thalamus Impair the Acquisition But Not the Performance of Delayed Matching to Place by Rats: a Deficit in Shifting Response Rules.</a> The Journal of Neuroscience. 18, 10045-10052 (1998).</li><li>Jones, B., Mishkin, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Limbic+lesions+and+the+problem+of+stimulus-Reinforcement+associations.">Limbic lesions and the problem of stimulus-Reinforcement associations.</a> Experimental Neurology. 36, 362-377 (1972).</li><li>Chen, K. C., Baxter, M. G., Rodefer, J. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Central+blockade+of+muscarinic+cholinergic+receptors+disrupts+affective+and+attentional+set-shifting.">Central blockade of muscarinic cholinergic receptors disrupts affective and attentional set-shifting.</a> European Journal of Neuroscience. 20, 1081-1088 (2004).</li><li>Bradfield, L. A., Bertran-Gonzalez, J., Chieng, B., Balleine, B. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+thalamostriatal+pathway+and+cholinergic+control+of+goal-directed+action:+interlacing+new+with+existing+learning+in+the+striatum.">The thalamostriatal pathway and cholinergic control of goal-directed action: interlacing new with existing learning in the striatum.</a> Neuron. 79, 153-166 (2013).</li><li>Okada, K., 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=Enhanced+flexibility+of+place+discrimination+learning+by+targeting+striatal+cholinergic+interneurons.">Enhanced flexibility of place discrimination learning by targeting striatal cholinergic interneurons.</a> Nat Commun. 5, (2014).</li><li>Ragozzino, M. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Acetylcholine+actions+in+the+dorsomedial+striatum+support+the+flexible+shifting+of+response+patterns.">Acetylcholine actions in the dorsomedial striatum support the flexible shifting of response patterns.</a> Neurobiology of Learning and Memory. 80, 257-267 (2003).</li><li>Ravizza, S. M., Carter, C. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Shifting+set+about+task+switching:+Behavioral+and+neural+evidence+for+distinct+forms+of+cognitive+flexibility.">Shifting set about task switching: Behavioral and neural evidence for distinct forms of cognitive flexibility.</a> Neuropsychologia. 46, 2924-2935 (2008).</li><li>Rushworth, M. F. S., Hadland, K. A., Paus, T., Sipila, P. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Role+of+the+Human+Medial+Frontal+Cortex+in+Task+Switching:+A+Combined+fMRI+and+TMS+Study.">Role of the Human Medial Frontal Cortex in Task Switching: A Combined fMRI and TMS Study.</a> Journal of Neurophysiology. 87, 2577-2592 (2002).</li><li>Bissonette, G. B., Roesch, M. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Rule+encoding+in+dorsal+striatum+impacts+action+selection.">Rule encoding in dorsal striatum impacts action selection.</a> European Journal of Neuroscience. 42, 2555-2567 (2015).</li></ol>

The authors have nothing to disclose.

<html>我々は、ラットでの使用のために確立された一連のシフトパラダイムに新しいバリエーションを開発しました。新しいルールのための探査の古いルールの抑制と促進：これらのパラダイムを使用して、線条体のコリン作動性病変がセットシフトで線条体コリン作動性介在ニューロンの特定の役割を示唆し、設定シフトを損なうことが判明しました。効果は学習におけるこれらの構造の異?...

行動の柔軟性は、変化する世界での生存のための重要な要件です。この能力を試験するための確立された行動パラダイムの一つは、別の刺激次元から注意のシフトは、ルールの変更後のアクション戦略を変更するために必要である、設定シフトです。例えば前頭前皮質及び線条体などのいくつかの脳領域は、2、3、4、5セットをシフトに関与しています。この機能のための神経機構は、ヒト5、サル6およびラット1、7、8、9を含むいくつかの種を越えて研究されてきました。しかし、セットシフトタスクのラットのバージョンは、広範囲に開発されていません。ラットの費用対効果、それらの適切な<html>定位手術のためのサイズ、および最近開発された遺伝学的方法10の利用可能性は、ラットで使用するための一連のシフトパラダイムのさらなる発展をやる気。 例えば、応答戦略とビジュアル・キュー戦略：ラッ​​トのための典型的なセットシフトパラダイムは2行動戦略の変化を必要とします。ラットは、最初に2つの利用可能な（例えば、T-迷路のバージョン7にバージョン1または左または右の腕を自動化されたオペラントで左または右のレバーなど、8、9、11）のいずれかのオプションを選択する必要があります。セットシフトした後、彼らはそのような正しい側を示す光合図などのビジュアル・キュー戦略を、使用に切り替える必要があります。これらの従来のセットシフトタスクでは、以前には無関係であった別の次元に1刺激次元から注意をシフトする必要があります。 ontent &quot;&gt;以前には無関係であった寸法に変更することに加えて、刺激が以前に関連する、または以前には存在しなかったと今小説ことを論理的な可能性もある。自然の中で実際の生活状況は、新規に注意を伴うこと、または歴史的に関連するが、重要ではないキュー。したがって、我々は、齧歯類の新しいバリエーションに設定されたシフト以前に確立された自動化されたセットシフトタスク1に基づいて、設定シフトのこれらのサブタイプを検討しました。 我々は最近、線条体12のneurochemically特定の病変の効果を決定するための実験でセットシフトパラダイムの新バージョンを使用することを実証しました。我々の以前の研究では、アセチルコリン以来、背内側または腹側線条体のアセチルコリン（AChのを）解放するコリン作動性介在ニューロンを対象とし、それらのサブ領域は、行動の柔軟性に関与しています。すべての実験条件は同じ戦略的シフト府を要求しました注意シフトのトン関係する各異なる種類：小説に、以前に関連するまたは以前に無関係な合図。ここでは、線条体のコリン作動性システムは、行動コンテキスト12に応じて、異なる線条体のサブ領域間の解離であるセットシフト、で基本的な役割を果たしていることを示唆している代表的な結果をパラダイムの詳細な手順を説明し、強調表示します。

<table><tbody><tr><td>Standard Modular Test Chamber</td><td>Med Associates</td><td>ENV-008</td><td></td></tr><tr><td>Low Profile Retractable Response Lever</td><td>Med Associates</td><td>ENV-112CM</td><td></td></tr><tr><td>Stimulus Light for Rat</td><td>Med Associates</td><td>ENV-221M</td><td></td></tr><tr><td>Switchable Dual Pellet/Dipper Receptacle for Rat</td><td>Med Associates</td><td>ENV-202RM-S</td><td></td></tr><tr><td>Head Entry Detector for Rat Receptacles</td><td>Med Associates</td><td>ENV-254-CB</td><td></td></tr><tr><td>Modular Pellet Dispenser; 45 mg for Rat</td><td>Med Associates</td><td>ENV-203M-45</td><td></td></tr><tr><td>Sonalert Module for Rat</td><td>Med Associates</td><td>ENV-223AM</td><td>4.5 kHz available (ENV-223HAM)</td></tr><tr><td>House Light for Rat Chambers</td><td>Med Associates</td><td>ENV-215M</td><td></td></tr><tr><td>SmartCtrl Interface Module, 8 input/16 output</td><td>Med Associates</td><td>DIG-716B</td><td></td></tr><tr><td>SmartCtrl Connection Panel, 8 input/16 output</td><td>Med Associates</td><td>SG-716B</td><td></td></tr><tr><td>45 mg Tablet-Fruit Punch</td><td>TestDiet</td><td>1811255</td><td>Several flavors available</td></tr></tbody></table>

new variations for strategy set-shifting in the rat

行動の柔軟性は、環境の変化に生存のために重要です。大まかに定義され、行動の柔軟性がルールを支配するの変化に基づいて行動戦略のシフトを必要とします。私たちは、別の刺激次元から注意のシフトを必要とする戦略セットシフトタスクについて説明します。パラダイムは、多くの場合、霊長類における認知の柔軟性をテストするために使用されます。しかし、齧歯類のバージョンは、広く開発されていません。我々は最近、文脈に応じて異なる刺激に注意を必要とすることによって、ラット1で確立されたセットシフトタスクを高めています。すべての実験条件は、左または右のレバーのどちらかを選択するために動物を必要としました。最初に、すべての動物は、レバーの位置に基づいて選択しなければなりませんでした。続いて、ルールの変更は、正しいレバーが光合図で示されたルールには、ロケーションベースのルールからセットのシフトを必要とする、発生しました。我々はTHREのパフォーマンスを比較しました電子光刺激は、以前に関連する、または以前に無関係のいずれか小説だったタスクの異なるバージョン、。私たちは、特定の神経化学的病変が選択タスクの異なるバージョンのパフォーマンスによって測定されるように設定されたシフトの特定のタイプを作る能力を損なうことがわかりました。

私たちは行動の柔軟性にコリン作動性介在ニューロンの役割を調査するために、上記の戦略セットシフトタスクを使用していました。私たちは、背内側におけるコリン作動性介在ニューロン（DMS）、腹側線条体（VS）と生理食塩水を注射した対照の免疫毒素によって誘発される選択的病変のタスクに影響を比較しました。全ての動物は、正しいレバー上記キュー光に基づいて選択することに?...

Watch this Scientific Journal Video about New Variations for Strategy Set-shifting in the Rat at JoVE.com

New Variations for Strategy Set-shifting in the Rat

設定シフト、行動の柔軟性の形は、別の刺激次元から注意のシフトが必要です。私たちは、文脈に応じて異なる刺激に注意を必要とすることによって確立された齧歯類セットシフトタスク1を拡張しました 。タスクが成功したシフトの基礎となるニューロンサブタイプを同定するための特定の病巣と合わせました。

ラットにおける戦略セット・シフトのための新しいバリエーション

Behavioral flexibility is crucial for survival in changing environments. Broadly defined, behavioral flexibility requires a shift of behavioral strategy ...

new-variations-for-strategy-set-shifting-in-the-rat

Research

JoVE Journal

Behavior

8.1K ビュー.  Okinawa Institute of Science and Technology. 設定シフト、行動の柔軟性の形は、別の刺激次元から注意のシフトが必要です。私たちは、文脈に応じて異なる刺激に注意を必要とすることによって確立された齧歯類セットシフトタスク1を拡張しました 。タスクが成功したシフトの基礎となるニューロンサブタイプを同定するための特定の病巣と合わせました。 

ビデオ: New Variations for Strategy Set-shifting in the Rat

A Procedure to Study the Effect of Prolonged Food Restriction on Heroin Seeking in Abstinent Rats

In human drug addicts, exposure to drug-associated cues or environments that were previously associated with drug taking can trigger relapse during abstinence. Moreover, various environmental challenges can exacerbate this effect, as well as increase ongoing drug intake.
The procedure we describe here highlights the impact of a common environmental challenge, food restriction, on drug craving that is expressed as an augmentation of drug seeking in abstinent rats.
Rats are implanted with chronic intravenous i.v. catheters, and then trained to press a lever for i.v. heroin over a period of 10-12 days. Following the heroin self-administration phase the rats are removed from the operant conditioning chambers and housed in the animal care facility for a period of at least 14 days. While one group is maintained under unrestricted access to food (sated group), a second group (FDR group) is exposed to a mild food restriction regimen that results in their body weights maintained at 90% of their nonrestricted body weight. On day 14 of food restriction the rats are transferred back to the drug-training environment, and a drug-seeking test is run under extinction conditions (i.e.&#160;lever presses do not result in heroin delivery).
The procedure presented here results in a highly robust augmentation of heroin seeking on test day in the food restricted rats. In addition, compared to the acute food deprivation manipulations we have used before, the current procedure is a more clinically relevant model for the impact of caloric restriction on drug seeking. Moreover, it might be closer to the human condition as the rats are not required to go through an extinction-training phase before the drug-seeking test, which is an integral component of the popular reinstatement procedure.

A procedure that allows a demonstration of robust augmentation of drug seeking in food-restricted rats is described. Following heroin self-administration training, rats go through an abstinence period, in a drug-free environment, during which they are mildly food restricted. Drug seeking is then tested in the drug-associated environment.

禁欲ラットで探しているヘロインに長期の食事制限の影響を研究するための手順

In human drug addicts, exposure to drug-associated cues or environments that were previously associated with drug taking can trigger relapse during ...

行動学

Barnes Maze Testing Strategies with Small and Large Rodent Models

Spatial learning and memory of laboratory rodents is often assessed via navigational ability in mazes, most popular of which are the water and dry-land (Barnes) mazes. Improved performance over sessions or trials is thought to reflect learning and memory of the escape cage/platform location. Considered less stressful than water mazes, the Barnes maze is a relatively simple design of a circular platform top with several holes equally spaced around the perimeter edge. All but one of the holes are false-bottomed or blind-ending, while one leads to an escape cage. Mildly aversive stimuli (e.g.&#160;bright overhead lights) provide motivation to locate the escape cage. Latency to locate the escape cage can be measured during the session; however, additional endpoints typically require video recording. From those video recordings, use of automated tracking software can generate a variety of endpoints that are similar to those produced in water mazes (e.g.&#160;distance traveled, velocity/speed, time spent in the correct quadrant, time spent moving/resting, and confirmation of latency). Type of search strategy (i.e.&#160;random, serial, or direct) can be categorized as well. Barnes maze construction and testing methodologies can differ for small rodents, such as mice, and large rodents, such as rats. For example, while extra-maze cues are effective for rats, smaller wild rodents may require intra-maze cues with a visual barrier around the maze. Appropriate stimuli must be identified which motivate the rodent to locate the escape cage. Both Barnes and water mazes can be time consuming as 4-7 test trials are typically required to detect improved learning and memory performance (e.g.&#160;shorter latencies or path lengths to locate the escape platform or cage) and/or differences between experimental groups. Even so, the Barnes maze is a widely employed behavioral assessment measuring spatial navigational abilities and their potential disruption by genetic, neurobehavioral manipulations, or drug/ toxicant exposure.

The dry-land Barnes maze is widely used to measure spatial navigation ability in response to mildly aversive stimuli. Over consecutive days, performance (e.g.&#160;latency to locate escape cage) of control subjects improves, indicative of normal learning and memory. Differences between rats and mice necessitate apparatus and methodology changes that are detailed here.

小型·大齧歯類モデルとバーンズ迷路テスト戦略

Spatial learning and memory of laboratory rodents is often assessed via navigational ability in mazes, most popular of which are the water and dry-land ...

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.

注意のセットシフトタスク：マウスにおける認知の柔軟性の測定

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.

ラットの行動の柔軟性を評価するためのオペラント手順

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

The Double-H Maze: A Robust Behavioral Test for Learning and Memory in Rodents

Spatial cognition research in rodents typically employs the use of maze tasks, whose attributes vary from one maze to the next. These tasks vary by their behavioral flexibility and required memory duration, the number of goals and pathways, and also the overall task complexity. A confounding feature in many of these tasks is the lack of control over the strategy employed by the rodents to reach the goal, e.g., allocentric (declarative-like) or egocentric (procedural) based strategies. The double-H maze is a novel water-escape memory task that addresses this issue, by allowing the experimenter to direct the type of strategy learned during the training period. The double-H maze is a transparent device, which consists of a central alleyway with three arms protruding on both sides, along with an escape platform submerged at the extremity of one of these arms.
Rats can be trained using an allocentric strategy by alternating the start position in the maze in an unpredictable manner (see protocol 1; &#167;4.7), thus requiring them to learn the location of the platform based on the available allothetic cues. Alternatively, an egocentric learning strategy (protocol 2; &#167;4.8) can be employed by releasing the rats from the same position during each trial, until they learn the procedural pattern required to reach the goal. This task has been proven to allow for the formation of stable memory traces.
Memory can be probed following the training period in a misleading probe trial, in which the starting position for the rats alternates. Following an egocentric learning paradigm, rats typically resort to an allocentric-based strategy, but only when their initial view on the extra-maze cues differs markedly from their original position. This task is ideally suited to explore the effects of drugs/perturbations on allocentric/egocentric memory performance, as well as the interactions between these two memory systems.

The goal of this protocol is to investigate spatial cognition in rodents. The double-H water maze is a novel test, which is particularly useful to elucidate the different components of learning, consolidation and memory, as well as the interplay of memory systems.

ダブルH迷路：げっ歯類での学習と記憶のための堅牢な行動試験

Spatial cognition research in rodents typically employs the use of maze tasks, whose attributes vary from one maze to the next. These tasks vary by their ...

An Operant Intra-/Extra-dimensional Set-shift Task for Mice

Alterations in executive control and cognitive flexibility, such as attentional set-shifting abilities, are core features of several neuropsychiatric diseases. The most widely used neuropsychological tests for the evaluation of attentional set-shifting in human subjects are the Wisconsin Card Sorting Test (WCST) and the CANTAB Intra-/Extra-dimensional set shift task (ID/ED). These tasks have proven clinical relevance and have been modified and successfully adapted for research in animal models. However, currently available tasks for rodents present several limitations, mainly due to their manual-based testing procedures, which are hampering translational advances in psychiatric medicine. To overcome these limitations and to better mimic the original version in primates, we present the development of a novel operant-based two-chamber ID/ED "Operon" task for rodents. We demonstrated the effectiveness of this novel task to measure different facets of cognitive flexibility in mice including attentional set formation and shifting, and reversal learning. Moreover, we show the high flexibility of this task in which three different perceptual dimensions can be manipulated with a high number of stimuli cues for each dimension. This novel ID/ED Operon task can be an effective preclinical tool for drug testing and/or large genetic screening relevant to the study of executive dysfunction and cognitive symptoms found in psychiatric disorders.

Attentional set-shifting cognitive abnormalities are a core feature of many psychiatric diseases. Here, we present the development of a novel automatic system for the effective study of attentional set-shifting abilities, executive functions and other cognitive abilities in mice with high translational validity to human studies.

マウス用オペラントイントラ/エクストラ次元セットシフトタスク

Alterations in executive control and cognitive flexibility, such as attentional set-shifting abilities, are core features of several neuropsychiatric ...

A System for Tracking the Dynamics of Social Preference Behavior in Small Rodents

Exploring the neurobiological mechanisms of social behavior requires behavioral tests that can be applied to animal models in an unbiased and observer-independent manner. Since the beginning of the millennium, the three-chamber test has been widely used as a standard paradigm to evaluate sociability (social preference) and social novelty preference in small rodents. However, this test suffers from multiple limitations, including its dependence on spatial navigation and negligence of behavioral dynamics. Presented and validated here is a novel experimental system that offers an alternative to the three-chamber test, while also solving some of its caveats. The system requires a simple and affordable experimental apparatus and publicly available open-source analysis system, which automatically measures and analyzes multiple behavioral parameters at individual and population levels. It allows detailed analysis of the behavioral dynamics of small rodents during any social discrimination test. We demonstrate the efficiency of the system in analyzing the dynamics of social behavior during the social preference and social novelty preference tests as performed by adult male mice and rats. Moreover, we validate the ability of the system to reveal modified dynamics of social behavior in rodents following manipulations such as whisker trimming. Thus, the system allows for rigorous investigation of social behavior and dynamics in small rodent models and supports more accurate comparisons between strains, conditions, and treatments.

Described here is a novel automated experimental system that offers an alternative to the three-chamber test and also solves several caveats. This system supplies multiple behavioral parameters that enable rigorous analysis of small rodent behavioral dynamics during the social preference and social novelty preference tests.

小げっ歯類における社会的嗜好行動のダイナミクスを追跡するシステム

Exploring the neurobiological mechanisms of social behavior requires behavioral tests that can be applied to animal models in an unbiased and ...

Assessment of Stress Effects on Cognitive Flexibility using an Operant Strategy Shifting Paradigm

Stress affects cognitive function. Whether stress enhances or impairs cognitive function depends on several factors, including the 1) type, intensity, and duration of the stressor; 2) type of cognitive function under study; and 3) timing of the stressor in relation to learning or executing the cognitive task. Furthermore, sex differences among the effects of stress on cognitive function have been widely documented. Described here is an adaptation of an automated operant strategy shifting paradigm to assess how variations in stress affect cognitive flexibility in male and female Sprague Dawley rats. Specifically, restraint stress is used before or after training in this operant-based task to examine how stress affects cognitive performance in both sexes. Particular brain areas associated with each task in this automated paradigm have been well-established (i.e., the medial prefrontal cortex and orbitofrontal cortex). This allows for targeted manipulations during the experiment or the assessment of particular genes and proteins in these regions upon completion of the paradigm. This paradigm also allows for the detection of different types of performance errors that occur after stress, each of which has defined neural substrates. Also identified are distinct sex differences in perseverative errors after a repeated restraint stress paradigm. The use of these techniques in a preclinical model may reveal how stress affects the brain and impairs cognition in psychiatric disorders, such as post-traumatic stress disorder (PTSD) and major depressive disorder (MDD), which display marked sex differences in prevalence.

Stressful life events impair cognitive function, increasing the risk of psychiatric disorders. This protocol illustrates how stress affects cognitive flexibility using an automated operant strategy shifting paradigm in male and female Sprague Dawley rats. Specific brain areas underlying particular behaviors are discussed, and translational relevance of results are explored.

オペラ戦略シフトパラダイムを用いた認知の柔軟性に対するストレス効果の評価

Stress affects cognitive function. Whether stress enhances or impairs cognitive function depends on several factors, including the 1) type, intensity, and ...

A Within-Subject Experimental Design using an Object Location Task in Rats

Object place recognition is a prominent method used to investigate spatial memory in rodents. This object place recognition memory forms the basis of the object location task. This paper provides an extensive protocol to guide the establishment of an object location task with the option of up to four repetitions using the same cohort of rats. Both weak and strong encoding protocols can be used to study short- and long-term spatial memories of varying strength and to enable the implementation of relevant memory-inhibiting or -enhancing manipulations. In addition, repetition of the test with the counterbalancing presented here allows the combination of results from two or more tests for within-subject comparison to reduce variability between rats. This method helps to increase statistical power and is strongly recommended, particularly when running experiments that produce high variation in individual behavior. This directly refines the study by increasing the data obtained from each animal and reducing the overall number of animals needed.&#160;Finally, implementation of the repeated object location task increases the efficiency of studies that involve surgical procedures by saving time and labor.

This protocol provides detailed steps for an object location task with four repetitions using the same cohort of rats. Weak and strong encoding can produce short- and long-term memories. The flexibility of the protocol with repetition can be beneficial for studies involving surgical operations by saving time and labor.

ラットにおけるオブジェクト位置タスクを用いた被験者内実験計画

Object place recognition is a prominent method used to investigate spatial memory in rodents. This object place recognition memory forms the basis of the ...

Utilizing a Reconfigurable Maze System to Enhance the Reproducibility of Spatial Navigation Tests in Rodents

Several maze shapes are used to test spatial navigation performance and behavioral phenotypes. Traditionally, each experiment requires a unique maze shape, thus requiring several separate mazes in different configurations. The maze geometry cannot be reconfigured in a single environment to accommodate scalability and reproducibility. The reconfigurable maze is a unique approach to address the limitations, allowing quick and flexible configurations of maze pathways in a repeatable manner. It consists of interlocking pathways and includes feeders, treadmills, movable walls, and shut-off sensors. The current protocol describes how the reconfigurable maze can replicate existing mazes, including the T-shaped, plus-shaped, W-shaped, and figure-eight mazes. Initially, the T-shaped maze was constructed inside a single experimental room, followed by modifications. The rapid and scalable protocol outlined herein demonstrates the flexibility of the reconfigurable maze, achieved through the addition of components and behavioral training phases in a stepwise manner. The reconfigurable maze systematically and precisely assesses the performance of multiple aspects of spatial navigation behavior.

The present protocol describes a reconfigurable maze, a unique system for testing spatial navigation and behavioral phenotypes in rodents. The adaptability of this maze system enables the execution of various experiments in a single physical environment. The ease of structural rearrangement generates reliable and reproducible experimental results.

再構成可能な迷路システムを利用して、げっ歯類の空間ナビゲーションテストの再現性を高める

Several maze shapes are used to test spatial navigation performance and behavioral phenotypes. Traditionally, each experiment requires a unique maze ...