A criação deste sistema foi suportada por 5RO1MH77027.

Os três protocolos totalmente automatizados no TSsystem (correspondência, apetitivo condicionamento instrumental e clássica) eo protocolo de comutação foram aprovados pelo Comitê de Animal Care e Instalações em Rutgers New Brunswick. 1. Configurando o sistema de física <ol><li> Configure os ambientes de teste nos armários (ver Figura 1). </li><li> Instale o software de controle de experiência fornecido com os ambientes de teste nos computadores de controle de protocolo. Nota: Não use esses computadores para qualquer outra finalidade! </li></ol> 2. Configurando o Sistema de Software <ol><li> Configure a LAN (local area network) de modo que o servidor no qual o software de análise de dados está instalado pode acessar os discos rígidos do computador (s) que controlam os ambientes de teste (ver Figura 1). </li><li> Estabelecer uma conta de sincronização de arquivo para armazenamento de dados na &quot;nuvem&quot;. </li><li> Put a pasta TSsystem e suas subpastas no caminho de busca da linguagem de programação comercial em uma pasta sincronizada em nuvem. Nota: O TSsystem é uma caixa de ferramentas de software, que é, uma biblioteca de mais de 30 funções de alto nível, que facilitam a criação de um complexo de análise de dados e gráficos, dados de código que processa automaticamente os dados sempre que é colhido a partir dos ficheiros de saída gerados pela o programa de controle de experimento. Todos os comandos para operar em campos de dados da estrutura Experimento e colocar os resultados em outros campos na mesma estrutura (ver Figura 2). Estes comandos de código aberto são escritos em uma das linguagens de programação científica e gráficos comerciais mais utilizados. Tem muitas outras &quot;caixas de ferramentas&quot;, incluindo mais útil uma caixa de ferramentas estatísticas. </li></ol> 3. Começar um Experimento <ol><li> Chame TSbegin (ver Figura 3). Nota: TSbegin é um interactive GUI (G raphic U SER I Nterface) na caixa de ferramentas TSsystem. Isso leva o usuário através do processo de criação da estrutura de dados hierárquica em que os dados brutos e todos os resultados dele derivados serão colocados por outras funções na caixa de ferramentas TSsystem. </li><li> Chame TSaddprotocol (ver Figura 4). Nota: TSaddprotocol é um GUI na caixa de ferramentas TSsystem. Isso leva o usuário através do processo de especificação parâmetros de controle para um protocolo experimental, especificando código decisão que irá automatizar a decisão de denunciar o protocolo e ir para o próximo, e especificar os critérios de decisão a ser utilizado. </li><li> Coloque ratos em 24/7 ambientes de teste ao vivo-in, um rato por ambiente. Notas: Tome cuidado de anotar o número de identificação do mouse que vai para cada um dos ambientes experimentais numeradas (Caixa 1, caixa 2, etc.) Além disso, observe a letra que identifica o controle de experiênciacomputador na rede de área local (LAN) e seu endereço IP. </li><li> Chamar TSstartsession (Figura 5). Nota: TSstartsession é um GUI na caixa de ferramentas TSsystem. Isso leva o usuário através do processo de iniciar uma sessão experimental. Sessões experimentais durar uma ou duas semanas, durante as quais vários protocolos de testes de comportamento diferentes são executados. TSstartsession armazena as informações que vai para a macro que o software de controle de protocolo lê quando uma sessão é iniciada. Incluído é o caminho eo nome do arquivo de código que o software de controle de protocolo lê. Software de análise de TSsystem lê este código para a estrutura de dados hierárquica, de modo que nunca há dúvidas quanto à exata protocolo em vigor a qualquer momento. </li><li> Ir para os computadores de controle e chamar as macros escritas para a pasta MedPC, a fim de iniciar a sessão para as caixas controladas por computador. </li></ol> 4. Análise de Dados <ol><li> Se você tiver criado um novo protocolo, escreva-análise de dados apropriado e código de gráficos usando os comandos na caixa de ferramentas TSsystem, que simplificam muito a criação de dados complexas análises. Nota: Os dados de análise de código e representação gráfica para os três protocolos, cujos resultados são descritos abaixo estão incluídos na caixa de ferramentas TSsystem. Porque, eles são de código aberto, que pode ser modificado à vontade. O código para estas análises é amplamente comentado, o que torna mais fácil para criar o código para analisar os resultados dos protocolos especificados pelo usuário. </li><li> Para a duração do experimento (24 horas a muitas semanas), monitorar e-mail para os alertas do servidor, indicando mau funcionamento possível de equipamentos (falhas de energia, reboots espontâneos, controle por computador, falhas de alimentação da pelota, etc), que a análise de dados-TSsystem programa detecta. </li><li> Estude as parcelas de desempenho que o código de análise de dados escrito em TSsystem produz cada vez que é chamado por diatemporizador de análise e (tipicamente 2-4 vezes / dia). Nota: O temporizador de análise chama a análise de dados e gráficos do programa em intervalos especificados pelo usuário. O chamado programa é escrito com as funções em TSsystem. Lê-se na estrutura de dados hierárquica dos dados brutos colhidos a partir do arquivo para o qual o software de controle de protocolo escreve. Em seguida, analisa-se os dados e gráficos dos resultados das análises. O arquivo que contém a estrutura de dados hierárquica é armazenado em uma pasta de sincronização de arquivos na nuvem. Isto fornece backup automático off-site. Os automáticos de sincronização de arquivo armazena cópias do arquivo de estrutura nos computadores de todos os funcionários e colaboradores que tenham obtido acesso. Especificados gráficos são automaticamente enviadas para o pessoal especializado e colaboradores. Um investigador principal pode monitorar o progresso dos testes a partir de qualquer lugar do mundo a qualquer momento, e, se necessário, rever o protocolo experimental, na linha, distante do site em que os ratos são testados. </li><li> Use TSbrowser para estudar os dados e as estatísticas de resumo da estrutura hierárquica de dados à medida que se tornarem disponíveis, em tempo quase real (ver Figura 2). </li></ol>

<ol>
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F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+genetics+of+quantitative+traits:+challenges+and+prospects.">The genetics of quantitative traits: challenges and prospects.</a> 10, 565-577 (2009).</li><li>Weber, J. N., Peterson, B. K., Hoekstra, H. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Discrete+genetic+modules+are+responsible+for+complex+burrow+evolution+in+Peromyscus+mice.">Discrete genetic modules are responsible for complex burrow evolution in Peromyscus mice.</a> Nature. 493, 402-405 (2013).</li><li>Balsam, P. D., Drew, M. R., 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=Time+and+Associative+Learning.">Time and Associative Learning.</a> Compar. Cogn. Behav. 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G., Mery, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Use+of+spatial+information+and+search+strategies+in+a+water+maze+analog+in+Drosophila+melanogaster.">Use of spatial information and search strategies in a water maze analog in Drosophila melanogaster.</a> PLoS ONE. 5, (2010).</li><li>Logue, S. F., Paylor, R., Wehner, J. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Hippocampal+lesions+cause+learning+deficits+in+inbred+mice+in+the+Morris+water+maze+and+conditioned-fear+task.">Hippocampal lesions cause learning deficits in inbred mice in the Morris water maze and conditioned-fear task.</a> Behav. Neurosci. 111, 104-113 (1997).</li><li>Upchurch, M., Wehner, J. 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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. U.S.A. 109, 8776-8779 (2012).</li><li>Fetterman, J. G., Killeen, P. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Categorical+scaling+of+time:+Implications+for+clock-counter+models.">Categorical scaling of time: Implications for clock-counter models.</a> J. Exp. Psychol. Animal Behav. Process. 21, 43-63 (1995).</li><li>Luby, M., 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=Food+anticipatory+activity+behavior+of+mice+across+a+wide+range+of+circadian+and+non-circadian+intervals.">Food anticipatory activity behavior of mice across a wide range of circadian and non-circadian intervals.</a> PLoS One. 7, (2012).</li><li>Lee, S. A., Vallortigara, G., Ruga, V., Sovrano, V. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Independent+effects+of+geometry+and+landmark+in+a+spontaneous+reorientation+task:+a+study+of+two+species+of+fish.">Independent effects of geometry and landmark in a spontaneous reorientation task: a study of two species of fish.</a> Animal Cogn. 15, 861-870 (2012).</li><li>Rodriguiz, R., Wetsel, W. C., Levin, E. D., Buccafusco, J. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Animal Models of Cognitive Impairment Ch. 12. , (2006).</li><li>Gallistel, C. 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>

Os autores não têm nada a revelar.

Nosso método produz uma ampla gama de resultados fisiológicos significativos, quantitativos sobre o funcionamento dos diferentes mecanismos de cognição, aprendizagem e memória, para muitos ratos de uma vez, em um montante mínimo de tempo, com um mínimo de trabalho humano, e sem manuseio dos sujeitos experimentais, durante dias, semanas ou meses de teste. Estes atributos adequá-lo para programas de triagem genéticas e farmacológicas. Ele usa minimamente modificado hardware off-the-shelf (caixas de teste e banhe...

Para trazer as poderosas técnicas da genética, genética molecular, biologia molecular e neurofarmacologia para carregar em elucidar os mecanismos celulares e moleculares que medeiam mecanismos básicos da cognição, precisamos de alto volume, métodos de rastreio psicofísicos alta colocá-through que quantificam fisiologicamente significativa propriedades dos mecanismos cognitivos. Uma propriedade psicofisicamente mensurável, fisiológico significativo quantitativo de um mecanismo é uma propriedade que pode ser medido por meio de comportamento e também por meios bioquímicos ou electrofisiológicos. Exemplos disso são o espectro de absorção da rodopsina, o período livre de funcionamento do relógio circadiano, eo período refratário de axônios de recompensa no cérebro anterior medial 1,2 pacote. Medições psicofísicas que podem ser comparados com as medidas celulares e moleculares estabelecer uma base para a ligação de mecanismos celulares e moleculares de mecanismos psicológicos por meio de correspondência quantitativa. Para example, o facto de que o espectro de absorção in situ da rodopsina dos segmentos exteriores das hastes sobrepõe sobre a função de sensibilidade espectral escotópica humana é uma forte evidência de que a isomerização de rodopsina desencadeada fotões é o primeiro passo para a visão escotópica. Os aspectos quantitativos dos padrões de comportamento complexos também são fundamentais para o uso de métodos de QTLs em genética comportamental 3,4. O desempenho de ratos (e ratos) em protocolos de aprendizagem instrumental e pavlovianas bem estabelecidos depende de mecanismos cerebrais que medem quantidades abstratas como o tempo, número, duração, taxa, probabilidade, risco e localização espacial. Por exemplo, a velocidade de aquisição de respostas condicionadas Pavlovianos depende da relação entre o intervalo médio entre os eventos de reforço (tipicamente, entrega de comida) e a latência média ao reforço após o início do sinal de reforço iminente 5-7. Por um segundo example, o rácio entre a duração média das visitas aos dois funis de alimentação de acordo com um protocolo correspondente aproximadamente igual a relação entre as taxas de reforço nesses dois funis 8-10. Os métodos de análise comportamental atualmente em uso de largura por neurocientistas interessados ​​em mecanismos subjacentes são, em sua maior parte, de baixo volume, de baixo ciclo produtivo e trabalho intensivo 26. Além disso, eles não medir quantidades que podem ser comparadas com as quantidades medidas através de métodos electrofisiológicos e bioquímicos, tal como, por exemplo, os períodos de medição comportamentalmente e fases de osciladores circadianos pode ser comparado com medidas electrofisiológicos e bioquímicos de período circadiano e fase. Métodos de análise de comportamento atuais concentrar em categorias de aprendizagem, tais como a aprendizagem espacial, temporal, aprendizagem ou medo de aprendizagem, em vez de sobre os mecanismos subjacentes. O teste do labirinto aquático utilizado de aprendizagem espacial 11-15 é um exemplo dessas shortcomings. Aprendizagem espacial é uma categoria. Aprender nessa categoria depende de muitos mecanismos, um dos quais é o mecanismo da conta inoperante 16,17. Estima-se, por sua vez depende do hodômetro, o mecanismo que mede a distância percorrida 18. Da mesma forma, a aprendizagem temporal é uma categoria. Um relógio circadiano está entre os mecanismos em que a aprendizagem em que categoria depende, por um oscilador com um período de cerca de 24 horas é necessário para os animais aprendem a hora do dia em que os eventos ocorrem 17,19. O relógio que permite a antecipação de alimentos tem ainda a ser descoberto 19. Um relógio é um mecanismo de medição de tempo. Osciladores endógenos com uma vasta gama de períodos de permitir que o cérebro para localizar eventos em tempo através da gravação das fases destes relógios 16,17. A capacidade de gravar localizações no tempo permite a medição da duração, isto é, as distâncias entre os locais em tempo. Aprendizagem associativa depende de tele medições do cérebro de durações 5,6,20,21. Contadores são mecanismos de números de medição. Número de medição permite estimar a probabilidade, porque a probabilidade é a proporção entre a numerosidade de um subconjunto ea numerosidade do superconjunto. Medição número e duração de medição permitir estimar a velocidade de, por causa de uma taxa é o número de eventos, dividida pela duração do intervalo durante o qual o número foi medido. Medidas de duração, número, taxa e probabilidade permitir ajustes comportamentais para mudança riscos. 22,23 Nosso método concentra-se em medir a precisão e exatidão desses mecanismos fundamentais. A precisão é o grau em que a medida do cérebro corresponde a uma medida objetiva. A precisão é a variação ou incerteza na medida do cérebro de um valor objectivo fixado, por exemplo, uma duração fixa. A lei de Weber é o resultado mais antigo e mais firmemente estabelecida em psicofísica. Ele afirma que a precisão domedida do cérebro de uma quantidade é uma fração fixa de que quantidade. A fração de Weber, que é o coeficiente de estatístico da variação em uma distribuição (σ / μ), mede precisão. A relação entre a média psicofísica (por exemplo, a duração média julgado) para a média objetivo (média duração objetiva) é a medida de precisão. O método aqui apresentado maximiza o volume (número de animais selecionados a qualquer momento em uma determinada quantidade de espaço de laboratório) e throughput (quantidade de informações obtidas dividido pela duração média do exame de um único animal), minimizando a quantidade de recursos humanos trabalho necessário para fazer as medições e maximizando a rapidez com que os resultados da despistagem tornou conhecido. A arquitetura de software de análise de dados aqui apresentado coloca automaticamente os dados brutos e todos o resumo dos resultados e estatísticas derivadas dos dados juntos em um único destrutura ata, com títulos de campo que processam inteligíveis os vastos mares de números nele contidas. O software de análise só funciona em dados em que a estrutura, e sempre armazena os resultados de suas operações em campos dentro dessa mesma estrutura. Isto garante uma trilha intacta a partir de dados brutos para resumos e gráficos publicados. O software grava automaticamente para a estrutura dos programas de controlo da experiência que reguladas a testes totalmente automatizado, e indica que os dados brutos automaticamente veio a partir do qual programa. Assim, ele preserva uma trilha de dados impecável, sem nenhuma dúvida a respeito de que condições experimentais estavam em vigor para cada animal em cada ponto no teste e não há dúvida sobre a forma como as estatísticas de resumo foram obtidas a partir dos dados brutos. Este método de preservação de dados facilita muito o desenvolvimento de bases de dados de rastreamento de comportamento padronizados, tornando possível que outros laboratórios para análise destes conjuntos de dados ricos. <p class = &quot;jove_content&quot;&gt; Este método minimiza o risco de perda de apoio para o firmware e software do qual ele depende. O aparelho de ensaio é trivialmente modificado a partir de uma fonte comercial de longa data. As linguagens de programação são a linguagem personalizado fornecido pelo fabricante do hardware, para o controle de protocolo e, para a análise de dados e gráficos, uma, não comercial, caixa de ferramentas de código aberto construído para o efeito (TSsystem) escrito em uma programação científica comercial amplamente apoiado, os dados análise e linguagem gráfica. A caixa de ferramentas contém comandos de alto nível para a extração de informações estruturais e estatísticas de resumo de registros de eventos com carimbo de tempo longo. Os programas de implementação de protocolo e os programas de análise de dados são de código aberto e totalmente documentado. O sistema de rastreio é esquematizada na Figura 1. Dez armários, cada um contendo oito ambientes de teste podem ser criados em um 10 pés x 15 pés sala de laboratório, permitindo que 80 ratos to ser executado ao mesmo tempo. Cabos que passam através de uma porta em uma parede partido deve conectar os ambientes para os cartões eléctricos / electrónicos de interface e PCs em outra sala. Os PCs executar os programas de controle de protocolo. Um computador é necessário para cada 2 armários (16 ambientes de teste). Os PCs devem ser ligados através de uma rede local para um servidor que execute o-análise de dados e gráficos software.

<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

Descreve-se um alto rendimento, de alto volume, totalmente automatizado, live-in 24/7 sistema de testes comportamentais para avaliar os efeitos das manipulações genéticas e farmacológicas sobre os mecanismos básicos da cognição e aprendizagem em ratos. Um rato de polipropileno banheira habitação padrão está ligado através de um tubo de acrílico para uma caixa de teste de mouse padrão comercial. A caixa de teste tem três funis, 2 dos quais estão ligados a pelota alimentadores. Todos são iluminado interiormente com um diodo emissor de luz e monitorizado para a entrada da cabeça por infravermelhos (IR) vigas. Ratos viver no ambiente, o que elimina a manipulação durante a triagem. Eles obtêm seus alimentos durante dois ou mais períodos de alimentação diárias realizando em operante (instrumental) e pavloviana protocolos (clássicos), para o qual temos escrito software de controle de protocolo e em tempo quase real, análise de dados e gráficos software. A análise dos dados e gráficos rotinas são escritos em uma linguagem baseada em MATLAB criado para simplificar a análise do grande tempo-ssocada registros de eventos fisiológicos e comportamentais e preservar uma trilha de dados completa de dados brutos por meio de todas as análises intermédias para os gráficos e estatísticas publicadas dentro de uma única estrutura de dados. O código-análise de dados colhe os dados várias vezes ao dia e submete a análises estatísticas e gráficos, que são automaticamente armazenados na &quot;nuvem&quot; e em computadores de laboratório. Assim, o progresso de ratinhos individuais é visualizado e quantificado por dia. O código-análise de dados de fala com o código de controle de protocolo, permitindo o avanço automático de protocolo para protocolo de sujeitos individuais. Os protocolos comportamentais implementadas estão combinando, autoshaping, programado hopper-switching, avaliação de risco em cronometrado hopper-switching, medição de impulsividade, ea antecipação circadiano da disponibilidade de alimentos. Open-source protocolo de controle e análise de dados de código faz a adição de novos protocolos simples. Oito ambientes de teste caber em um 48 em x 24 em x 78 em gabinete, dois como táxiinets (16 ambientes) pode ser controlado por um computador.

O sistema pode e deve ser usado para executar os protocolos adaptados aos objectivos do investigador individual ou de professor em sala de aula. No entanto, temos desenvolvido um conjunto de três protocolos que devem ser úteis na triagem em larga escala de ratos geneticamente manipulados e testes farmacológicos de grande escala: o protocolo de correspondência, o protocolo autoshaping 2-hopper, eo protocolo de comutação. O protocolo correspondente mede a capacidade do rato para estimar os rendimentos (peletes de al...

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

Sistema totalmente automatizado para a medição de propriedades fisiologicamente significativas dos mecanismos de mediação de localização espacial, localização temporal duração, taxa e estimativa de probabilidade, avaliação de risco, impulsividade e da exatidão e precisão da memória, a fim de avaliar os efeitos das manipulações genéticas e farmacológicas sobre mecanismos fundamentais da cognição em camundongos.

Automatizada, Quantitative Cognitiva / Screening Comportamental de Ratos: Para Genética, Farmacologia, Cognição Animal e Instrução Graduação

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 visualizações.  Rutgers University.  Sistema totalmente automatizado para a medição de propriedades fisiologicamente significativas dos mecanismos de mediação de localização espacial, localização temporal duração, taxa e estimativa de probabilidade, avaliação de risco, impulsividade e da exatidão e precisão da memória, a fim de avaliar os efeitos das manipulações genéticas e farmacológicas sobre mecanismos fundamentais da cognição em camundongos. 

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

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.

Modulando Cognition Usando Transcraniana direto Estimulação atual do cerebelo

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

Comportamento

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.

The Hole Board Modificado - Medir Comportamento, Cognição e Interação Social em camundongos e ratos

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.

Avaliação da Cognição Social em primatas não-humanos usando uma rede de Computadorizado dispositivo automático de Aprendizagem Sistemas (ALDM) teste

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.

Um protocolo para alojar ratos em um ambiente enriquecido

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.

Roedor Cérebro microinjeção para estudar substratos moleculares do comportamento motivado

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.

Apresentando Clicker Formação como um enriquecimento cognitivo para Laboratório Mice

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.

Bateria de comportamental testes de avaliação geral de locomoção, coordenação e força Muscular em camundongos

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.

Avaliação sistemática de bem-estar em camundongos para procedimentos com anestesia geral

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.

Uma ZIF automatizado baseado aparelhos e protocolo para análise de tomada de decisão baseada em atraso e esforço em roedores em movimento livre

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.

Automatizada, a longo prazo ensaio comportamental para funções cognitivas em vários modelos genéticos da doença de Alzheimer, usando IntelliCage

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