Este trabalho foi financiado pela NSF IOS 1146334, NSF EFRI 0937848, DARPA N66001-10-C-2010, e NSF IOS 0.522.220 para RDB. Agradecemos Stacie Hyatt em Plexon Inc para a assistência na preparação deste manuscrito.

Todos os procedimentos estavam de acordo com as diretrizes do Comitê Brown University Animal Care Institucional e uso. 1. Visão geral de Sistemas Um sistema de monitoramento de vídeo interage com um sistema de controle comportamental para monitorar o progresso do rato em uma determinada tarefa, avaliar comportamentos alvo, controle de apresentação do estímulo e oferecer recompensas com base no progresso do rato. Um sistema de gravação eletrofisiológico vivo coleta dados neurais para análise de eventos relacionados. (Figura 1A). <ol><li> A projeção Piso Labirinto <ol><li> A projeção Piso Maze 2 é um campo aberto, sem paredes (147,3 centímetros x 111,8 centímetros), com um piso de acrílico transparente e incolor (0,6 cm de espessura). A parte inferior do piso é um ganho unitário ecrã duplo Visão tecido que é esticado sobre um segundo retângulo de peças de acrílico (147,3 centímetros x 111,8 centímetros x 1,25 centímetros) de projeção traseira usando um short projetor arremesso. </li><li> Conecte o projetorpara a placa de vídeo no sistema PC comportamental. Segure o Plexiglas, tecido de tela e projetor usando uma moldura de alumínio anodizado. </li><li> Instalar um quadro anodizado sobrecarga para montar uma câmera em cima e um sistema de roldanas para fazer a interface do ICS e headstage amarras ao rato. Nota: Conecte o quadro que guardara o labirinto Piso projeção e quadro aéreo para garantir a continuidade elétrica e solo para o pré-amplificador. </li></ol></li><li> Monitoramento de vídeo <ol><li> Record, acompanhar e analisar vídeos em tempo real, com uma única câmera em cima descrito na etapa 1.2.2. </li><li> Montar uma câmera aérea (padrão VGA, 80 fps) em uma moldura de alumínio anodizado em cima para monitorar o rato </li><li> Use quer diodos emissores de luz (LEDs), ligados ao andar de entrada do rato para determinar a posição do rato, ou controlar o centróide do contorno do rato com um sistema de seguimento automático. </li><li> Use o módulo Comportamento Cineplex Basic para analisar os dados de posição online e também salvar o arquivo de dados para posterior análise offline. Nota: Usamos o Cineplex Behavioral Research System 3.4.1 para gravação, monitoramento e análise de posição do rato. O módulo Cineplex O rastreamento é usado para rastrear o rato. Para o rastreamento do progresso do animal, utilizar o módulo de Comportamento Cineplex Basic para criar zonas no espaço bidimensional em posições relevantes do labirinto que tem significado na tarefa. As zonas podem ser combinadas em seqüências, e Cineplex eventos lógicos (tais como entradas em zonas e cumprimento das seqüências) são atribuídos de forma que se o rato satisfaz os critérios para o evento, que o evento torna-se verdade. Atribuir eventos com saídas digitais e de interface através de um cartão de entrada superporto ao sistema comportamental. </li></ol></li><li> Um sistema de controlo de comportamento totalmente automatizado <ol><li> Arena de teste comportamental: Use uma arena em forma de teste apropriado para a tarefa comportamental na projeção Piso Maze. Construa o sãona utilização fosco acrílico branco e colocá-lo diretamente na projeção Piso Maze. Nota: As dimensões podem ser personalizadas para a tarefa comportamental utilizada. As paredes são tipicamente 45-50 cm de altura. Aqui usamos arenas de teste de dupla face (bowtie labirinto 12) para maximizar o número de ensaios realizados em uma sessão (Figura 1B para dimensões do labirinto gravata borboleta). A arena de teste tem quatro áreas designadas definidas no software de rastreamento: Área Leste da Imagem, West Área de Imagem, um Pronto área experimental Médio, e uma área pronta Teste Oeste (Figura 1C). </li><li> Sistema comportamental: Um sistema de interface de comportamento controlado por software MED-PC IV executa programas escritos em casa em MEDstate Notation (ver apêndice). Utilize os eventos de Cineplex sistema comportamental para acompanhar o progresso de um rato durante a tarefa, controlar a apresentação de imagens, oferecer pistas de áudio e entregar recompensa. <ol><li> Da interface do cartão de saída superporto à entrada digital Omniplex para adquirir ª vezAmped ocorrências de eventos comportamentais no ambiente de software para PlexControl desligada analisa. Emitir sinais auditivos usando um gerador de áudio programável. Nota: Os eventos comportamentais do aparelho apresentado aqui pode operar equipamentos de terceiros (por exemplo, laser para estimulação optogenetic) através de uma placa de transferência de dados, se necessário. </li><li> Casa do Superporto do cartão de saída, cartão de entrada superporto e gerador de áudio programável em um gabinete de interface de mesa. Interface com os cartões com uma placa PCI DIG-704PCI-2 instalado em um computador pessoal (PC) utilizando um cartão de Decoder DIG-700F instalado no gabinete de mesa. </li><li> Entregar bipolares ICS onda quadrada para o rato usando um estimulador auto estimulação intracraniana programável. Conecte o aparelho estimulador para o PC através de um cartão PHM152 COM. Recomendadas parâmetros ICS: Pulse 1 e 2 Duração: 500 ms; Delay entre Pulse 1 e 2: 500 ms; freqüência: 100 Hz. Nota: entrega ICSé automatizado durante a tarefa, mas podem ser entregues manualmente usando uma caixa de botão programável interface com um módulo SmartCtrl. </li></ol></li></ol></li><li> Sistema de aquisição de dados Neural <ol><li> Verifique se o sistema de piso Projeção quadro Labirinto e ICS é aterrado para o pré-amplificador do Neural Data Acquisition System Omniplex para minimizar o ruído elétrico nas gravações neurais. </li><li> Simultaneamente coletar dados neurais, as coordenadas de posição de Cineplex e bandeiras de eventos comportamentais do sistema comportamental no arquivo de dados para análise off-line. </li></ol></li></ol> 2. Preparação animal <ol><li> Animais <ol><li> Obter ingênuos 22 dias de idade Masculino ratos Long-Evans. </li><li> Par abrigar os ratos e permitir que eles se aclimatar ao viveiro durante uma semana. </li><li> Lidar com ratos diariamente para ~ 5 min. </li><li> Uma vez que os ratos atingir 250-275 g, começar horários de alimentos manter seu peso corporal a 85-90% do seu peso alimentação livre. Nós Alvoights são aumentados em 10 g / mês até ratos atingem 350 g. </li><li> Única casa os ratos e continuar a programação de comida por pelo menos uma semana antes de começar a cirurgia para implante de estimulação e gravação de eletrodos. </li></ol></li><li> O implante cirúrgico Realizar procedimentos cirúrgicos em condições assépticas padrão e de acordo com as diretrizes institucionais e regulatórias. <ol><li> Anestesiar ratos com isoflurano. </li><li> Fazer uma incisão no couro cabeludo para revelar o crânio para limpeza e identificação de bregma e lambda. </li><li> Faça craniotomias nas coordenadas relevantes. </li><li> Fixe os parafusos de fixação do crânio. </li><li> Abaixe a ponta de um eletrodo de ICS no MFB com as seguintes coordenadas: ântero-posterior, -2,7 mm do bregma; lateral, ± 1,8 mm; dorsoventral, -8,5 mm a partir da superfície do crânio. Um segundo eletrodo ICS pode ser implantado no hemisfério oposto, como um backup no caso do eletrodo de mau funcionamento. </li><li> Fixe os eletrodos ICS para tele crânio e âncora parafusos com cimento ósseo. Não cimentar o pedestal (caixa de plástico sobre o eletrodo estimulante) dos eletrodos. </li><li> Abaixe os eletrodos de registro no local de interesse e fixar o dispositivo com cimento ósseo. </li><li> Posicione o pedestal ICS longe do dispositivo de gravação e garantir os eletrodos ICS e dispositivos de gravação para os parafusos de fixação com cimento ósseo. </li><li> Permitir a recuperação pelo menos sete dias antes de iniciar a habituação ao protocolo de formação. </li></ol></li></ol> 3. Shaping Comportamental: Geral Shaping consiste em três etapas: No início, intermediário e atrasado Shaping (Figura 2). Nota: O objetivo da formação iniciais e intermediários é treinar o rato para manter uma &quot;posição pronto &#39;parado na Área de Pronto para cada ensaio, e realizar vários testes em uma sessão. Semi-automatizar formação comportamental assim que o treinamento pode ser adaptado para as taxas individuais de aprendizagem de um rato. Oncea ratazana é a manutenção de uma &quot;posição pronto&quot; bem sucedido, vá para a tarefa formação específica (shaping Tarde) com o objectivo de transferir o rato sobre um protocolo totalmente automatizado para controle comportamental precisa e imparcial (Figura 2). <ol><li> Formação precoce (Figura 2A) <ol><li> Dia 1: habituar o rato para a sala comportamental por 10 minutos com o equipamento ligado, em seguida, retornar para a colônia. </li><li> Dia 2: Repetir o passo 1, em seguida, habituar o animal para a arena de teste durante 10 min. </li><li> Dia 3: Conecte o ICS e amarras headstage ao rato, e habituar o rato para a arena de testes para 10 min. </li><li> Dia 4: Determine o menor ICS amplitude para estabelecer uma preferência local usando um protocolo de preferência condicionado lugar informal. Titular Pulse 1 e 2 amplitudes. Valores de amplitude típicos são 20-80 mA. </li><li> A partir do dia 5: Entregar ICS recompensa para treinar os ratos para associar a Área de Pronto e leste e oeste imagem apresentações com ICS recompensa. Continue até que o rato está alternando entre áreas de imagem Leste e Oeste. </li></ol></li><li> Formação intermédia (Figura 2B). <ol><li> Introduzir o ruído branco (50 dB) para sinalizar o início de um julgamento. Desligue o ruído branco quando o rato entra na área de Pronto. </li><li> Automatizar entrega ICS para a entrada no espaço Ready, e para a conclusão bem sucedida &quot;posições prontos &#39;. Ajuste a probabilidade de entrega ICS na entrada e bem sucedida &quot;posição pronto &#39;para reforçar o comportamento. Nota: Ajuste as probabilidades de recompensa manualmente, de acordo o desempenho do rato individual durante moldar. Diminuir probabilidades de recompensa para a entrada no espaço pronto e manter posições prontas de sucesso. Probabilidade final recomendada de recompensa para o cumprimento de &quot;posições prontas de sucesso é de 5-10%. Os ratos são recompensados ​​por todas as escolhas corretas. </li><li> Comece com curtas durações &quot;posição pronto &#39;(por exemplo, 200 ms). Gradualmente aumentar a dura &#39;posição pronto&#39;ções em 100 etapas mseg. </li><li> Ligue o ruído branco se o rato prematuramente quebra a &quot;posição de pronto&quot; para que o rato tem que reiniciar o julgamento. </li><li> Mover-se para dar forma tardia, quando rato está segurando na &quot;posição de pronto&quot; para até 1.200 ms. </li></ol></li><li> Formação tardia (Figura 2C). Nota: treinamento em modelagem tardio é específico para a tarefa em que o rato irá executar. Automatizar formação nesta etapa shaping para controle preciso e imparcial de todos os parâmetros da tarefa, mas manter a flexibilidade de entregar manualmente recompensas ICS. Protocolos de treinamento para duas tarefas são descritas. <ol><li> Discriminação bicondicional Visual (vBCD) tarefa: Use estímulos visuais distintas para treinar os ratos em uma forma simples e luminância discriminence. <ol><li> Comece o julgamento ligando o ruído branco. </li><li> Aleatoriamente impor latências &#39;prontos posição de 700 - 1.200 ms. </li><li> Entregar ICS manualmente, se necessário reforçar sucesso &#39;po prontosições &#39;. </li><li> Apresentar um par de imagens na área de apresentação de imagem. Apresentar pseudorandomly a imagem correta do lado esquerdo ou direito da Área de Imagem. </li><li> Entregar ICS para uma resposta correta e limpar o chão. A resposta correta é registrado quando o rato entra na zona em que a imagem correta está localizada. No primeiro dia de treinamento somente, emitir uma explosão de 75 dB de ruído branco como um impedimento para uma resposta incorreta. </li><li> Emitir um julgamento correção, após um julgamento incorreto. Ensaios de correção tem parâmetros idênticos (lado esquerdo ou direito e latência &quot;posição de pronto&quot;) como o julgamento incorreto anterior. </li><li> Uma vez que os ratos são capazes de realizar com sucesso a discriminação simples, apresentar os diferentes padrões de piso para treinar a regra discriminação bicondicional. </li><li> Apresentar um novo par de imagens e dois padrões de piso distintos para servir como o contexto. A imagem correta está condicionada ao padrão de piso, por exemplo, o sta pretor está correto quando o chão é cinza eo círculo branco está correto quando o chão é listrada (Figura 3C). </li><li> Pseudorandomly atribuir o padrão de piso e da posição (esquerda ou direita) da imagem correta para cada ensaio assegurando que os ensaios são contrabalançados. </li><li> Implementar testes de correção, após um julgamento incorreto na qual os parâmetros de teste são idênticos aos do julgamento anterior. </li></ol></li><li> Atenção visuo-espacial (VSA) tarefa: Presente círculos brancos iluminados em locais espaciais definidas na arena para treinar os ratos para aproximar a localização espacial do círculo alvo. Nota: Para esta tarefa a arena tem círculos cinza em diferentes localizações espaciais nas áreas de imagem Leste e Oeste. Depois de uma &quot;posição pronto &#39;bem-sucedida, o círculo alvo acenderá (virar branco), eo rato deve aproximar-se de que local de destino (Figura 3B). <ol><li> Aleatoriamente impor latências &quot;posição&quot; de pronto 1,000-1,600 ms em um julgamento por base experimental. </li><li> Entregar ICS manualmente, se necessário reforçar sucesso &quot;posições prontos &#39;. </li><li> Após a conclusão da &quot;posição de pronto&quot;, iluminar aleatoriamente um dos círculos cinza. </li><li> Entregar o ICS quando o rato entra na zona do círculo iluminado. </li><li> Desligue a iluminação e começar o próximo julgamento, no lado oposto (leste ou oeste). </li><li> No início da formação tarde, iluminar o círculo até que o rato se aproxima ou até o julgamento termina (5 seg depois iluminando o círculo). Marque cada ensaio ou como correto ou um julgamento omissão. Para os ensaios de omissão, iluminar todo o chão (piso branco apresentado) e nenhuma recompensa estará disponível até o próximo julgamento. </li><li> Quando o desempenho do rato chega a 80% correto, diminuir a quantidade de tempo que o círculo permanece iluminado a 1 seg. O rato tem 5 segundos para fazer uma escolha. </li><li> Não recompense para ensaios incorretas. Inicie o próximo julgamento. </li><li> Se um tri omissãoal, iluminar o chão e começar um novo julgamento. </li><li> Em 80% correto diminuir ainda mais o tempo do círculo alvo é iluminado para 500 ms. </li><li> Escolha locais de destino aleatoriamente antes de cada julgamento. O rato vai continuar a ter 5 segundos para fazer uma escolha antes de todo o piso acende-se para assinalar o fim desse julgamento. </li><li> Não recompense para ensaios incorretos ou omissão. O rato deve dar início a um novo processo no lado oposto da arena. </li><li> Nota: círculos adicionais podem ser acrescentados em cada área de imagem para aumentar ainda mais a dificuldade da tarefa. </li></ol></li></ol></li></ol>

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Taxa de inscrição para este vídeo-artigo é patrocinado pela Plexon Inc.

Descrevemos formalmente protocolos para treinar ratos em tarefas cognitivas totalmente automatizados complexos visuais na projeção Piso Maze. A projeção Piso labirinto foi usada com sucesso para estabelecer correlatos neurais da conjunções objeto de localização e sinais de erro no córtex postrhinal durante o desempenho em uma tarefa de discriminação visual 2-escolha 1. O protocolo de moldagem comportamental é concebido para ser flexível de modo que possa ser adaptada a taxa de aprendizagem de um rato individual. O código personalizado escrito para o sistema comportamental permite ao experimentador para controlar a probabilidade de entrega ICS automatizado em etapas críticas durante o treinamento, por exemplo treinar a &#39;posição pronta. O código deve também permitir a entrega de manual do ICS usando uma caixa de botão programável durante. O objetivo da formação é cedo para estabelecer estimulação ICS eficaz para entrega recompensa para reforçar o comportamento. Quando possível, recomendamos a implantação stimulating eletrodos bilateralmente em MFB em caso de estimulação ineficaz em um hemisfério. A nossa experiência, no entanto, tem sido a de que quase todos os eléctrodos implantados ICS ter sido funcional para proporcionar um estímulo gratificante. O estágio de formação intermédia é fundamental para a formação do rato para manter uma &quot;posição pronto&quot; na Área de Pronto. Na &quot;posição de pronto &#39;, o rato deve ser parado com o nariz apontando para as áreas da imagem onde as imagens escolha serão apresentados. A &quot;posição de pronto&quot; controla quando as imagens aparecem, a direção de onde o rato se aproxima das imagens e da distância a que o rato vê as imagens. Recomendamos LEDs de monitoramento montados em headstage do rato para monitorar a direção em que a cabeça do rato está a apontar para um melhor controle do comportamento e controle mais preciso da apresentação imagem de destino. Entrega manual do ICS pode ser emitido para treinar os ratos para manter a &quot;posição &amp; # pronto apropriado8217. Quando o rato é a manutenção satisfatórios &quot;posições prontos &#39;em cada ensaio, a formação em formação tardia é tarefa específica. Na modelagem Tarde ratos são treinados para aprender as regras específicas para executar uma determinada tarefa. Usamos ICS como o nosso método de entrega recompensa que este método fornece um feedback instantâneo para o rato, resultando em aprendizagem mais rápida durante a formação comportamental, e os ensaios mais concluída em uma sessão quando a coleta de dados neurais na tarefa automatizada. Entrega ICS, no entanto, resulta em artefatos elétricos nas gravações neurais, e pode ser problemático para analisar LFP contínua ou dados multiunit. O intervalo em torno do artefato elétrico pode ser removido offline a partir do arquivo de dados de gravação neural antes da análise contínua de dados. Artefatos Estereótipo do ICS em dados de alta passagem filtrada pico pode ser facilmente removido desligada sem afetar único pico análises. Futuro otimização de protocolos para a projeção Piso labirinto inclui o uso de optogenferramentas etic para oferecer recompensa interna para minimizar e eliminar os artefatos associados com a estimulação elétrica. A projeção Piso Labirinto é otimizado para as capacidades visuais de ratos e é, portanto, mais adequado para tarefas comportamentais visualmente guiadas. Note-se que as comparações diretas não podem ser feitas entre os paradigmas experimentais no labirinto Piso Projeção e câmaras operantes por causa de diferentes protocolos experimentais utilizados e diferentes definições de critério para a aquisição bem sucedida de uma dada tarefa. Já mostramos anteriormente, no entanto, que os ratos adquiriram uma tarefa de discriminação visual 2-escolha simples em ~ 50 ensaios na projeção Piso Maze 2 em comparação com&gt; 300 ensaios em outros estudos, onde as imagens foram apresentados verticalmente em câmaras operantes 3,10. A tarefa VSA foi modelado após a tarefa reação de série 5-escolha clássica 13 (5-CSRT) concebido para avaliar atencional visuaisprocessos. Tipicamente, o 5-CSRT é realizada numa câmara operante e requer o animal a fazer um puxão nariz no buraco nariz-puxão apropriado indicado por um flash de luz; aqui a tarefa VSA é levada a cabo num espaço aberto, onde os animais têm que permanecer parado em um local específico na arena, direcionar sua atenção para os locais de destino e esperar que o estímulo luminoso a aparecer. Em nossa experiência, os ratos necessário ~ 3.200 ensaios para atingir o critério (75% em dois dias consecutivos) no 5-CSRT 14, em comparação com aproximadamente 800 ensaios na tarefa VSA na projeção Piso Maze. Outro benefício de tarefas comportamentais realizados na projeção Pavimento labirinto é que as tarefas são realizadas em uma grande área aberta, que explora a tendência natural do rato para explorar o seu ambiente, ao contrário de tarefas que requeiram o animal para fixar o olhar para uma alvo fixo. Uma grande vantagem de utilizar ratos movimentando-se livremente em uma arena aberta e# 160; no labirinto aparelho Piso projeção é que a informação espacial tanto alocêntrica e egocêntrico pode ser coletada com informação visual. Outra vantagem do nosso paradigma é que as tarefas não precisa limitar-se a apresentação de imagens estáticas. Posição e características de estímulos visuais que são dinâmicas pode ser usado em tarefas futuras. Usando recursos de rastreamento do sistema de investigação comportamental Cineplex, as tarefas podem ser desenvolvidos para um entendimento funcional mais detalhada de uma determinada estrutura cerebral. Combinando registros eletrofisiológicos simultâneos com tarefas cognitivas visualmente guiadas, questões fundamentais de como a atividade do cérebro está relacionada a processos cognitivos, como a tomada de decisão e de discriminação visual podem ser exploradas. Usando tarefas visualmente guiadas, os resultados de estudos realizados em ratos pode ser melhor traduzido para os seres humanos, com o objetivo final de fornecer terapias para doenças cognitivas humanas.

Tarefas visuais são comumente usados ​​em estudos em humanos e macacos para examinar mecanismos de aprendizagem subjacente e de memória. Modelos de roedores, no entanto, são mais facilmente acessível a pesquisadores de maior escala, os estudos melhor controlados, e tem a vantagem adicional de permitir técnicas eletrofisiológicas mais invasivos. Em combinação com outras abordagens, tais como as manipulações genéticas, registros eletrofisiológicos em ratos movendo-se livremente fornecer um modelo útil para orientar precisamente os mecanismos e circuitos de processos cognitivos subjacentes. Tarefas visuais Primate exigem os assuntos a dirigir o olhar para estímulos visuais em um monitor, enquanto que as tarefas de ratos exigem os assuntos de interagir com um ambiente. A projeção Piso Labirinto utiliza a tendência natural de ratos para explorar ativamente o ambiente, ao mesmo tempo assistir a estímulos visuais. Tarefas cognitivas que utilizam aparelhos touchscreen projetados especificamente para roedores têm permitidomelhor tradução dos resultados de modelos de roedores para os humanos 3. Touchscreen tarefas são tipicamente realizadas numa câmara com dois estímulos visuais tridimensionais apresentados verticalmente nas paredes 3-7. Estas tarefas touchscreen exigem o assunto para trás para o estímulo visual alvo e quebrar um photobeam infravermelho ou imprensa sobre uma almofada de pressão para registrar sua resposta. Evidências anatômicas e comportamentais, entretanto, sugerem que os ratos processar a informação visual no hemicampo visual inferior de forma mais eficaz para orientar o comportamento 8-10. Nosso laboratório desenvolveu tarefas cognitivas que utilizam a projeção Piso Maze 2 em que estímulos visuais bidimensionais são projetadas de volta para o chão da arena de teste. Na projeção Piso Maze ratos podem ser rastreados ao executar tarefas em uma grande arena aberta em comparação com aparelhos de tela sensível ao toque. Assim, a informação espacial na actividade neuronal gravados podem ser obtidas, além de correlatos neurais de uma informação visualtomada de decisão d. Nós entregamos estimulação intracraniana (ICS) para o pacote prosencéfalo medial (MFB) como recompensa 11. Este método de entrega recompensa tem vantagens sobre alimentos e bebidas recompensas. Comida e bebida recompensas podem levar à saciedade, mesmo em ratos privados de alimento, o que limita o número de tentativas de um animal irá executar e, potencialmente, retardando o processo de treinamento. ICS oferece recompensa instantânea fornecer feedback imediato sobre o desempenho da tarefa. Os resultados recompensa imediata na concepção mais rápido e aquisição e reduz substancialmente a duração de protocolos de treinamento. Além disso, um maior número de ensaios pode ser feito em uma sessão, o aumento da quantidade de dados recolhidos e resultando em uma amostra mais fiável do comportamento relacionado com a tarefa. Usando o Labirinto Piso Projeção, vamos descrever um protocolo geral para moldar o comportamento de ratos para executar tarefas cognitivas complexas. This protocolo geral fornece uma estrutura para a formação de ratos através de uma variedade de tarefas atualmente empregados para a gravação de correlatos neurais da atenção e discriminação visual 1. Assim, a projeção Piso Labirinto é otimizado para habilidades visuais de ratos e permite comparações mais fortes com tarefas visuais em humanos e primatas não-humanos.

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		<col />
		<col />
	</colgroup>
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:391px;">OmniPlex D Neural Data Acquisition System</td>
			<td style="width:127px;">Plexon Inc</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:391px;">DigiAmp Digitizing Amplifier</td>
			<td style="width:127px;">Plexon Inc</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:391px;">Frame for Floor Projection Maze</td>
			<td style="width:127px;">80/20 Inc</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>15 Series T-slot framing</td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;width:391px;">Short throw projector</td>
			<td style="width:127px;">NEC Display Solutions</td>
			<td style="width:119px;">WT610E</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;width:391px;">Da-Lite lace and grommet screen</td>
			<td style="width:127px;">Da-Lite Screen Company</td>
			<td style="width:119px;">81326C</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:391px;">PlexiGlass</td>
			<td style="width:127px;">Modern Plastics</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;width:391px;">SuperPort Input card</td>
			<td style="width:127px;">Med Associates Inc</td>
			<td style="width:119px;">DIG-713A</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;width:391px;">SuperPort Output card</td>
			<td style="width:127px;">Med Associates Inc</td>
			<td style="width:119px;">DIG-726</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;width:391px;">SmartCtrl Interface module</td>
			<td style="width:127px;">Med Associates Inc</td>
			<td style="width:119px;">DIG-716B</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;width:391px;">Decoder card</td>
			<td style="width:127px;">Med Associates Inc</td>
			<td style="width:119px;">DIG-700F</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;width:391px;">PCI card</td>
			<td style="width:127px;">Med Associates Inc</td>
			<td style="width:119px;">DIG-704PCI-2</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:391px;"></td>
			<td style="width:127px;"></td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;width:391px;">Programmable audio generator</td>
			<td style="width:127px;">Med Associates Inc</td>
			<td style="width:119px;">ANL-926</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;width:391px;">Programmable Intracranial Self Stimulation Stimulator</td>
			<td style="width:127px;">Med Associates Inc</td>
			<td style="width:119px;">PHM-150B</td>
			<td style="width:167px;">Operated by a PHM-152COM card</td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;width:391px;">2 Channel electrode</td>
			<td style="width:127px;">Plastics1</td>
			<td style="width:119px;">MS303/13/SP</td>
			<td style="width:167px;">Cut 15 &#8211; 20 mm below the pedestal</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td colspan="4" height="20" style="height:20px;width:803px;">Software</td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;width:391px;">MED-PC IV Software</td>
			<td style="width:127px;">Med Associates Inc</td>
			<td style="width:119px;">SOF-735</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:391px;">OmniPlex Software</td>
			<td style="width:127px;">Plexon Inc</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">CinePlex Software: Tracking and Basic Behavior Modules</td>
			<td style="width:127px;">Plexon Inc</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

automated visual cognitive tasks for recording neural activity using a floor projection maze

Tarefas neuropsicológicos utilizados em primatas para investigar os mecanismos de aprendizagem e memória são normalmente guiados visualmente tarefas cognitivas. Nós desenvolvemos tarefas cognitivas visuais para os ratos usando a projeção Piso Labirinto 1,2 que são otimizados para habilidades visuais de ratos, permitindo comparações mais fortes de resultados experimentais com outras espécies. A fim de investigar os correlatos neurais da aprendizagem e memória, nós integramos registros eletrofisiológicos em tarefas cognitivas totalmente automatizados na projeção Piso Labirinto 1,2. Software Behavioral interface com um sistema de rastreamento de animais permite o monitoramento do comportamento do animal, com controle preciso de apresentação de imagem e recompensar contingências para os animais mais bem treinados. Integração com um sistema in vivo gravação eletrofisiológico permite exame de correlatos comportamentais de atividade neural em épocas selecionadas de uma determinada tarefa cognitiva. &lt;/ P&gt; Descrevemos os protocolos para um sistema modelo que combina apresentação visual automatizada de informações para roedores e recompensa intracraniana com abordagens eletrofisiológicas. Nosso sistema de modelo oferece um conjunto sofisticado de ferramentas como uma estrutura para outras tarefas cognitivas para melhor isolar e identificar os mecanismos específicos que contribuam para determinados processos cognitivos.

O objetivo das etapas gerais de modelagem é para aclimatar o rato para a arena de testes, treinar o rato para permanecer em uma &quot;posição pronto &#39;estacionário para a apresentação dos estímulos visuais alvo, e se aproximar do local do estímulo visual correto. Depois de habituação à sala de ensaios, arena, e amarras, formação precoce requer tipicamente 100-150 ensaios até que os ratos estão alternando entre os lados leste e oeste da arena. Durante o início de moldar os ratos normalmente executado através da Área de Pronto-se no centro da arena e passar a maior parte do tempo explorando o perímetro da arena (Figura 4A). Os ratos na fase de formação Intermediate gradualmente aprender a manter uma &quot;posição pronto &#39;parado na Área de Pronto exigindo 600-700 ensaios. Neste ponto, os caminhos dos animais são estereotipados laços da Área de Pronto para a área da imagem com menos tempo a explorar o perímetro do labirinto. No entanto, os ratos não são a manutenção de um &#39;po pronto estacionáriosição &quot;, indicado pela velocidade à qual os ratos atravessar o centro da área Ready (Figura 4B). Até o final da formação intermediária, os ratos manter uma &quot;posição pronto &#39;parado na área de pronto antes de se aproximar do estímulo visual alvo. O rato em seguida, inicia o próximo ensaio, no lado oposto da arena (Figura 4C). A integração do software de monitoramento eo sistema de aquisição de dados Neural com um sistema de controle comportamental permite análises de eventos relacionados de dados neurais. Matrizes de eletrodos dirigível pode ser estrategicamente colocadas para registrar-unidade única e de campo local atividade potencial. As gravações foram realizadas no córtex postrhinal quando ratos realizou a tarefa vBCD. Histogramas Perievent e parcelas de varredura revelam que as células no córtex postrhinal responder ao início do estímulo visual alvo e para o início do padrão de piso (Fig. 5A). No córtex parietal posterior de rats executando as tarefas VSA células respondem à apresentação da imagem, e em que a escolha foi feita com uma entrada na zona que define a imagem do alvo (Figura 5B). Campo atividade potencial local no córtex parietal posterior durante o desempenho na tarefa VSA mostra forte poder na faixa teta (~ 8 Hz) quando os ratos estão na &quot;posição de pronto&quot; antes da apresentação da imagem (Figura 5C). <img alt="Figura 1" fo:content-width="5in" fo:src="/files/ftp_upload/51316/51316fig1highres.jpg" src="/files/ftp_upload/51316/51316fig1.jpg" width="400" /> Configuração Figura 1. Experimental. A. esquemática dos quartos comportamentais e de controlo. A projeção Piso Labirinto está alojado no quarto de comportamento. Os ratos são monitorados através de uma câmara superior. A sala de controle abriga o equipamento para controlar a tarefa e para coletar dados neurais. B. Dimensõesa gravata labirinto. C. Captura de tela do Cineplex Studio. As zonas são definidas pelo utilizador. Eventos lógicas são enviados como saídas digitais Cineplex ao sistema de controle comportamental (Med Associates) para monitorar o progresso do rato. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/51316/51316fig1highres.jpg" target="_blank">Clique aqui para ver imagem ampliada.</a> <img alt="Figura 2" fo:content-width="5in" fo:src="/files/ftp_upload/51316/51316fig2highres.jpg" src="/files/ftp_upload/51316/51316fig2.jpg" /> Figura 2. Esquemática das etapas de modelagem. A. No início de moldar o rato recebe ICS para entrar na área do Ready, e de entrar em áreas de imagem Leste e Oeste. O objetivo é treinar o rato para associar estas áreas com o ICS recompensa. Shaping B. Intermediário concentra-se em treinar os ratos para manter uma &quot;posição pronto &#39;parado na Área de Pronto. As imagens são apresentadas only depois de manter uma &quot;posição pronto &#39;bem-sucedida. Os ratos continuam a receber ICS para se aproximar da imagem na área de imagem. C. A formação tarde, o rato é manter com sucesso uma &quot;posição pronto &#39;parado. O treinamento é tarefa específica, eo rato é treinado para aprender as regras específicas para executar uma determinada tarefa. Relâmpago indica entrega ICS. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/51316/51316fig2highres.jpg" target="_blank">Clique aqui para ver imagem ampliada.</a> <img alt="Figura 3" fo:content-width="5in" fo:src="/files/ftp_upload/51316/51316fig3highres.jpg" src="/files/ftp_upload/51316/51316fig3.jpg" /> Figura 3. A. Esquemática da tarefa vBCD Quando o chão é cinza, a estrela negra é recompensado;.. Quando o piso é listrado, o círculo branco é recompensado B. Esquemática da tarefa VSA. Círculos cinza indicam os locais de destino, nas áreas de imagem.O estímulo alvo é uma breve (500 ms) iluminação (branco) de um dos círculos. Os ratos são recompensados ​​por se aproximar do local de destino correto. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/51316/51316fig3highres.jpg" target="_blank">Clique aqui para ver imagem ampliada.</a> <img alt="Figura 4" fo:content-width="5in" fo:src="/files/ftp_upload/51316/51316fig4highres.jpg" src="/files/ftp_upload/51316/51316fig4.jpg" /> Figura 4. Exemplos de caminhos durante a modelagem de dados. Posição a partir de dois segmentos de um rato apresentando em diferentes etapas de modelagem minuto. Velocidade do animal está representado pelo mapa de calor. As cores frias representam mais lentas as velocidades e as cores quentes representam velocidades mais rápidas. A. Durante o início de formação de ratos explorar e traseiro nas paredes externas das áreas de imagem Leste e Oeste e não pare na área Pronto. B. Um caminho estereotipado começa a surgir em sh Intermediateimitação. Caminhos de formar um laço para as áreas de imagem para a área de Pronto. Os ratos começam a manter com sucesso uma &quot;posição pronto&quot; na Área de Pronto. C. Quando ratos progredir para formação tarde, ratos manter &quot;posições prontos &#39;estacionários e os caminhos dos ratos são mais estereotipados. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/51316/51316fig4highres.jpg" target="_blank">Clique aqui para ver imagem ampliada.</a> <img alt="Figura 5" fo:content-width="5in" fo:src="/files/ftp_upload/51316/51316fig5highres.jpg" src="/files/ftp_upload/51316/51316fig5.jpg" /> Figura 5. Exemplos de análises perievent relacionados. Uma. Células gravadas a partir do córtex postrhinal durante a tarefa vBCD com respostas diferentes para a apresentação da imagem de destino (à esquerda), ea apresentação do chão (direita). B. Células gravadas a partir do córtex parietal posterior durantea tarefa VSA com diferentes respostas à iluminação do círculo (esquerda). Aumento de disparo depois de escolher a localização espacial em que o círculo alvo iluminado (direita). C. Espectrograma mostrando forte poder teta no córtex parietal posterior durante a &quot;posição de pronto&quot;. A linha vermelha vertical indica o fim de bem sucedida a posição pronto &quot;e a apresentação das imagens. A linha azul vertical indica a apresentação do Piso 1 no julgamento começar na tarefa vBCD. A linha vertical verde indica que a escolha foi registrado na tarefa VSA. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/51316/51316fig5highres.jpg" target="_blank">Clique aqui para ver imagem ampliada.</a>

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

Descrevemos os protocolos para treinar ratos para registros eletrofisiológicos crônicas em tarefas cognitivas totalmente automatizados em uma projeção Piso Maze.

Tarefas cognitivas Visuais automatizadas para gravação Atividade Neural Usando uma projeção Piso Labirinto

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

automated-visual-cognitive-tasks-for-recording-neural-activity-using

Research

JoVE Journal

Behavior

13.0K visualizações.  Brown University.  Descrevemos os protocolos para treinar ratos para registros eletrofisiológicos crônicas em tarefas cognitivas totalmente automatizados em uma projeção Piso Maze. 

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

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

We describe a high-throughput, high-volume, fully automated, live-in 24/7 behavioral testing system for assessing the effects of genetic and pharmacological manipulations on basic mechanisms of cognition and learning in mice. A standard polypropylene mouse housing tub is connected through an acrylic tube to a standard commercial mouse test box. The test box has 3 hoppers, 2 of which are connected to pellet feeders. All are internally illuminable with an LED and monitored for head entries by infrared (IR) beams. Mice live in the environment, which eliminates handling during screening. They obtain their food during two or more daily feeding periods by performing in operant (instrumental) and Pavlovian (classical) protocols, for which we have written protocol-control software and quasi-real-time data analysis and graphing software. The data analysis and graphing routines are written in a MATLAB-based language created to simplify greatly the analysis of large time-stamped behavioral and physiological event records and to preserve a full data trail from raw data through all intermediate analyses to the published graphs and statistics within a single data structure. The data-analysis code harvests the data several times a day and subjects it to statistical and graphical analyses, which are automatically stored in the &#34;cloud&#34; and on in-lab computers. Thus, the progress of individual mice is visualized and quantified daily. The data-analysis code talks to the protocol-control code, permitting the automated advance from protocol to protocol of individual subjects. The behavioral protocols implemented are matching, autoshaping, timed hopper-switching, risk assessment in timed hopper-switching, impulsivity measurement, and the circadian anticipation of food availability. Open-source protocol-control and data-analysis code makes the addition of new protocols simple. Eight test environments fit in a 48 in x 24 in x 78 in&#160;cabinet; two such cabinets (16 environments) may be controlled by one computer.

Fully automated system for measuring physiologically meaningful properties of the mechanisms mediating spatial localization, temporal localization, duration, rate&#160;and probability estimation, risk assessment, impulsivity, and the accuracy and precision of memory, in order to assess the effects of genetic and pharmacological manipulations on foundational mechanisms of cognition in mice.

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 ...

Comportamento

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

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

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

Um totalmente automatizada Roedor Condicionado Protocolo para Sensorimotor Integração e Experimentos controle cognitivo

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

Uncovering Beat Deafness: Detecting Rhythm Disorders with Synchronized Finger Tapping and Perceptual Timing Tasks

A set of behavioral tasks for assessing perceptual and sensorimotor timing abilities in the general population (i.e., non-musicians) is presented here with the goal of uncovering rhythm disorders, such as beat deafness. Beat deafness is characterized by poor performance in perceiving durations in auditory rhythmic patterns or poor synchronization of movement with auditory rhythms (e.g., with musical beats). These tasks include the synchronization of finger tapping to the beat of simple and complex auditory stimuli and the detection of rhythmic irregularities (anisochrony detection task) embedded in the same stimuli. These tests, which are easy to administer, include an assessment of both perceptual and sensorimotor timing abilities under different conditions (e.g., beat rates and types of auditory material) and are based on the same auditory stimuli, ranging from a simple metronome to a complex musical excerpt. The analysis of synchronized tapping data is performed with circular statistics, which provide reliable measures of synchronization accuracy (e.g., the difference between the timing of the taps and the timing of the pacing stimuli) and consistency. Circular statistics on tapping data are particularly well-suited for detecting individual differences in the general population. Synchronized tapping and anisochrony detection are sensitive measures for identifying profiles of rhythm disorders and have been used with success to uncover cases of poor synchronization with spared perceptual timing. This systematic assessment of perceptual and sensorimotor timing can be extended to populations of patients with brain damage, neurodegenerative diseases (e.g., Parkinson&#8217;s disease), and developmental disorders (e.g., Attention Deficit Hyperactivity Disorder).

Behavioral tasks that allow for the assessment of perceptual and sensorimotor timing abilities in the general population (i.e., non-musicians) are presented. Synchronization of finger tapping to the beat of an auditory stimuli and detecting rhythmic irregularities provides a means of uncovering rhythm disorders.

Descobrindo batida Surdez: Distúrbios Detecção de ritmo com o dedo Sincronizado Tapping e Tarefas de temporização da Percepção

A set of behavioral tasks for assessing perceptual and sensorimotor timing abilities in the general population (i.e., non-musicians) is presented here ...

Practical Methodology of Cognitive Tasks Within a Navigational Assessment

This paper describes an approach for measuring navigation accuracy relative to cognitive skills. The methodology behind the assessment will thus be clearly outlined in a step-by-step manner. Navigational skills are important when trying to find symbols within a speech-generating device (SGD) that has a dynamic screen and taxonomical organization. The following skills have been found to impact children&#8217;s ability to find symbols when navigating within the levels of an SGD: sustained attention, categorization, cognitive flexibility, and fluid reasoning1,2. According to past studies, working memory was not correlated with navigation1,2.
The materials needed for this method include a computerized tablet, an augmentative and alternative communication application, a booklet of symbols, and the Leiter International Performance Scale-Revised (Leiter-R)3. This method has been used in two previous studies. Robillard, Mayer-Crittenden, Roy-Charland, Minor-Corriveau and B&#233;langer1 assessed typically developing children, while Rondeau, Robillard and Roy-Charland2 assessed children and adolescents with a diagnosis of Autism Spectrum Disorder. The direct observation of this method will facilitate the replication of this study for researchers. It will also help clinicians that work with children who have complex communication needs to determine the children&#8217;s ability to navigate an SGD with taxonomical categorization.

Children who have complex communication needs can benefit from the use of a speech-generating device (SGD). Cognitive skills were identified as having an impact on the ability to navigate between levels of SGDs. This protocol describes the steps needed for Speech-language Pathologists to assess cognitive skills and navigational abilities.

Metodologia Prática de tarefas cognitivas Dentro de uma Avaliação de Navegação

This paper describes an approach for measuring navigation accuracy relative to cognitive skills. The methodology behind the assessment will thus be ...

Using the Activity-based Anorexia Rodent Model to Study the Neurobiological Basis of Anorexia Nervosa

Anorexia nervosa (AN) is a psychiatric illness characterized by excessively restricted caloric intake and abnormally high levels of physical activity. A challenging illness to treat, due to the lack of understanding of the underlying neurobiology, AN has the highest mortality rate among psychiatric illnesses. To address this need, neuroscientists are using an animal model to study how neural circuits may contribute toward vulnerability to AN and may be affected by AN. Activity-based anorexia (ABA) is a bio-behavioral phenomenon described in rodents that models the key symptoms of anorexia nervosa. When rodents with free access to voluntary exercise on a running wheel experience food restriction, they become hyperactive &#8211; running more than animals with free access to food. Here, we describe the procedures by which ABA is induced in adolescent female C57BL/6 mice. On postnatal day 36 (P36), the animal is housed with access to voluntary exercise on a running wheel. After 4 days of acclimation to the running wheel, on P40, all food is removed from the cage. For the next 3 days, food is returned to the cage (allowing animals free food access) for 2 hr daily. After the fourth day of food restriction, free access to food is returned and the running wheel is removed from the cage to allow the animals to recover. Continuous multi-day analysis of running wheel activity shows that mice become hyperactive within 24 hr following the onset of food restriction. The mice run even during the limited time during which they have access to food. Additionally, the circadian pattern of wheel running becomes disrupted by the experience of food restriction. We have been able to correlate neurobiological changes with various aspects of the animals&#8217; wheel running behavior to implicate particular brain regions and neurochemical changes with resilience and vulnerability to food-restriction induced hyperactivity.

Here we present a protocol to induce activity-based anorexia (ABA) in female adolescent mice. ABA is a condition of hyperactivity evoked by imposing food restriction on rodents with access to a running wheel. This phenomenon is being used as a model to study the underlying neurobiology of anorexia nervosa.

Usando a Anorexia Rodent modelo baseado em atividades para estudar a base neurobiológica da Anorexia Nervosa

Anorexia nervosa (AN) is a psychiatric illness characterized by excessively restricted caloric intake and abnormally high levels of physical activity. A ...

Using Fiberless, Wearable fNIRS to Monitor Brain Activity in Real-world Cognitive Tasks

Functional Near Infrared Spectroscopy (fNIRS) is a neuroimaging technique that uses near-infrared light to monitor brain activity. Based on neurovascular coupling, fNIRS is able to measure the haemoglobin concentration changes secondary to neuronal activity. Compared to other neuroimaging techniques, fNIRS represents a good compromise in terms of spatial and temporal resolution. Moreover, it is portable, lightweight, less sensitive to motion artifacts and does not impose significant physical restraints. It is therefore appropriate to monitor a wide range of cognitive tasks (e.g., auditory, gait analysis, social interaction) and different age populations (e.g., new-borns, adults, elderly people). The recent development of fiberless fNIRS devices has opened the way to new applications in neuroscience research. This represents a unique opportunity to study functional activity during real-world tests, which can be more sensitive and accurate in assessing cognitive function and dysfunction than lab-based tests. This study explored the use of fiberless fNIRS to monitor brain activity during a real-world prospective memory task. This protocol is performed outside the lab and brain haemoglobin concentration changes are continuously measured over the prefrontal cortex while the subject walks around in order to accomplish several different tasks.

Monitoring brain activity outside the lab without physical constraints presents methodological challenges. A fiberless, wearable functional Near Infrared Spectroscopy (fNIRS) system was used to measure brain activity during an ecological prospective memory task. It was demonstrated that this system could be used to monitor brain activity during non-lab based experiments.

Usando sem fibras, fNIRS Wearable para monitorar a atividade do cérebro em tarefas cognitivas do mundo real

Functional Near Infrared Spectroscopy (fNIRS) is a neuroimaging technique that uses near-infrared light to monitor brain activity. Based on neurovascular ...

A Wireless, Bidirectional Interface for In Vivo Recording and Stimulation of Neural Activity in Freely Behaving Rats

In vivo electrophysiology is a powerful technique to investigate the relationship between brain activity and behavior at a millisecond and micrometer scale. However, current methods mostly rely on tethered cable recordings or only use unidirectional systems, allowing either recording or stimulation of neural activity, but not at the same time or same target. Here, a new wireless, bidirectional device for simultaneous multichannel recording and stimulation of neural activity in freely behaving rats is described. The system operates through a single portable head stage that both transmits recorded activity and can be targeted in real-time for brain stimulation using a telemetry-based multichannel software. The head stage is equipped with a preamplifier and a rechargeable battery, allowing stable long-term recordings or stimulation for up to 1 h. Importantly, the head stage is compact, weighs 12 g (including battery) and thus has minimal impact on the animal&#180;s behavioral repertoire, making the method applicable to a broad set of behavioral tasks. Moreover, the method has the major advantage that the effect of brain stimulation on neural activity and behavior can be measured simultaneously, providing a tool to assess the causal relationships between specific brain activation patterns and behavior. This feature makes the method particularly valuable for the field of deep brain stimulation, allowing precise assessment, monitoring, and adjustment of stimulation parameters during long-term behavioral experiments. The applicability of the system has been validated using the inferior colliculus as a model structure.

A Wireless, Bidirectional Interface for In Vivo Recording and Stimulation of Neural Activity in Freely Behaving Rats

A wireless, bidirectional system for multi-channel neural recordings and stimulation in freely behaving rats is introduced. The system is light and compact, thus having minimal impact on the animal&#180;s behavioral repertoire. Moreover, this bidirectional system provides a sophisticated tool to assess causal relationships between brain activation patterns and behavior.

Uma rede sem fio, Interface bidirecional para gravação na Vivo e estimulação da atividade Neural em livremente, comportando-se ratos

In vivo electrophysiology is a powerful technique to investigate the relationship between brain activity and behavior at a millisecond and micrometer ...

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 ...

Integrating Visual Psychophysical Assays within a Y-Maze to Isolate the Role that Visual Features Play in Navigational Decisions

Collective animal behavior arises from individual motivations and social interactions that are critical for individual fitness. Fish have long inspired investigations into collective motion, specifically, their ability to integrate environmental and social information across ecological contexts. This demonstration illustrates techniques used for quantifying behavioral responses of fish, in this case, Golden Shiner (Notemigonus crysoleucas), to visual stimuli using computer visualization and digital image analysis. Recent advancements in computer visualization allow for empirical testing in the lab where visual features can be controlled and finely manipulated to isolate the mechanisms of social interactions. The purpose of this method is to isolate visual features that can influence the directional decisions of the individual, whether solitary or with groups. This protocol provides specifics on the physical Y-maze domain, recording equipment, settings and calibrations of the projector and animation, experimental steps and data analyses. These techniques demonstrate that computer animation can elicit biologically-meaningful responses. Moreover, the techniques are easily adaptable to test alternative hypotheses, domains, and species for a broad range of experimental applications. The use of virtual stimuli allows for the reduction and replacement of the number of live animals required, and consequently reduces laboratory overhead.
This demonstration tests the hypothesis that small relative differences in the movement speeds (2 body lengths per second) of virtual conspecifics will improve the speed and accuracy with which shiners follow the directional cues provided by the virtual silhouettes. Results show that shiners directional decisions are significantly affected by increases in the speed of the visual cues, even in the presence of background noise (67% image coherency). In the absence of any motion cues, subjects chose their directions at random. The relationship between decision speed and cue speed was variable and increases in cue speed had a modestly disproportionate influence on directional accuracy.

Here, we present a protocol to demonstrate a behavioral assay that quantifies how alternative visual features, such as motion cues, influence directional decisions in fish. Representative data are presented on the speed and accuracy where Golden Shiner (Notemigonus crysoleucas) follow virtual fish movements.

Integrando ensaios psicofísicos visuais dentro de um labirinto Y para isolar a função que os recursos visuais desempenham em decisões de navegação

Collective animal behavior arises from individual motivations and social interactions that are critical for individual fitness. Fish have long inspired ...

Behavioral Assessment of Visual Function via Optomotor Response and Cognitive Function via Y-Maze in Diabetic Rats

The optomotor response and the Y-maze are behavioral tests useful for assessing visual and cognitive function, respectively. The optomotor response is a valuable tool to track changes in spatial frequency (SF) and contrast sensitivity (CS) thresholds over time in a number of retinal disease models, including diabetic retinopathy. Similarly, the Y-maze can be used to monitor spatial cognition (as measured by spontaneous alternation) and exploratory behavior (as measured by a number of entries) in a number of disease models that affect the central nervous system. Advantages of the optomotor response and the Y-maze include sensitivity, speed of testing, the use of innate responses (training is not needed), and the ability to be performed on awake (non-anesthetized) animals. Here, protocols are described for both the optomotor response and the Y-maze and examples of their use shown in models of Type I and Type II diabetes. Methods include preparation of rodents and equipment, performance of the optomotor response and the Y-maze, and post-test data analysis.

Neural degeneration in both eyes and brain as a result of diabetes can be observed through behavioral tests carried out on rodents. The Y-maze, a measure of spatial cognition, and the optomotor response, a measure of visual function, both provide insight into potential diagnoses and treatments.

Avaliação Comportamental da Função Visual via Resposta Optomotor e Função Cognitiva via Y-Maze em Ratos Diabéticos

The optomotor response and the Y-maze are behavioral tests useful for assessing visual and cognitive function, respectively. The optomotor response is a ...