Name: the 5-choice serial reaction time task: a task of attention and impulse control for rodents
Uploaded: 2014-08-10T15:00:00.000+00:00
Duration: 9 min 43 s
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Este trabalho foi apoiado por um National Institutes of Health subvenção concedidos à TAP (R15MH098246).

Este procedimento requer a utilização de animais; estes procedimentos foram aprovados pelo Oberlin College Institutional Animal Care and Use Committee e estão de acordo com o Guia para o Cuidado e Uso de Animais de Laboratório 46. 1. 5CSRTT Aparelho <ol><li> Um diagrama esquemático do aparelho 5CSRTT é fornecida na Figura 1. <ol><li> O aparelho 5CSRTT consiste em uma câmara de condicionamento operante (30,5 x 24,1 x 29,2 centímetros) com duas paredes laterais de acrílico, e um piso de grade de aço inoxidável. </li><li> A parede frontal de alumínio é arredondado e contém cinco aberturas nariz puxão (2,5 x 2,2 x 2,2 centímetros cada); cada abertura está equipado com um díodo emissor de luz (LED) e um sensor de infravermelhos capazes de detectar a inserção do nariz dos ratos. </li><li> A parede traseira de alumínio contém o compartimento de alimentos; isto está ligado a um distribuidor de sedimento e está equipado com um sensor de infravermelhos e uma pequena incandescent luz. </li><li> Uma casa de luz incandescente, capaz de iluminar toda a câmara está colocada perto da parte superior da parede de trás. </li></ol></li><li> Casa do aparelho 5CSRTT dentro de um ventilador, som atenuado câmara de condicionamento operante. </li><li> Use um computador PC para controlar a câmara operante e para coletar dados. </li></ol> 2. animal Habitação e Preparação <ol><li> O procedimento requer o uso de animais de experimentação; obter aprovação do Cuidado e Uso Comitê Institucional Animal (IACUC) antes do início das experiências. </li><li> Ratos Casa em pares. <ol><li> Manter animais em um ciclo 14:10 claro / escuro (luzes acesas às 07:00) em uma sala com uma temperatura constante de 22 ± 1 ° C. </li><li> Permitir livre acesso aos ratos, enquanto a água em suas gaiolas, mas a comida restringi-los. </li><li> Comida para restringir ratos de 85-90% do seu peso de alimentação livre de dois a cinco dias antes do início da formação e revistadurante todo o treinamento e teste 5CSRTT. Alimentar ratos após treinos diários e pesá-los diariamente para garantir que eles estão ganhando peso (~ 5 g / semana). </li></ol></li></ol> 3. 5CSRTT Procedimento <ol><li> Considerações sobre a formação geral 5CSRTT <ol><li> Ratos treinar em um tempo padrão de dia, no mínimo, 5 dias por semana; formação ocorre através de várias fases (ver Quadro 1) e leva várias semanas. </li><li> Ratos treinar e testar na mesma câmara operante (ver secções 3,2-3,5 abaixo); pequenos desvios no ambiente dos ratos pode afetar seu desempenho. </li><li> No final de cada sessão de limpar as superfícies da câmara com água contendo hipoclorito de sódio desinfetante (ou outro desinfetante, após consulta com o seu veterinário). </li></ol></li><li> Formação Revista <ol><li> Introduzir pelotas de açúcar (45 mg) a ratos na sua gaiola de origem antes da primeira sessão. Isso minimiza neofobia e garante ratos vão retgrânulos de açúcar rieve da revista alimentos. </li><li> Coloque ratos em câmara operante (fãs) com furos na abertura ocluído. Permitir ratos habituar à câmara por 5 min. </li><li> Entregar sessenta pelotas de açúcar para a revista de cada um fixo intervalo de 20 seg (FI-20, dia 1) agenda ou um calendário de FI-30 (dia 2). Nota: O houselight pode ficar iluminado durante a duração da sessão e à luz revista deve ser iluminada após a entrega da pelota e podem permanecer iluminados até o pellet é recuperada. </li><li> No fim da sessão de nota se pelotas de açúcar são consumidos; continuar a formação de pelo menos 2 dias, ou até que todas as pastilhas são consumidos. </li></ol></li><li> Formação 5CSRTT <ol><li> A Figura 2 fornece um diagrama esquemático de um único ensaio 5CSRTT. </li><li> Coloque cada rato em uma caixa de condicionamento operante com fãs no. Permitir ratos habituar à câmara por 5 min. </li><li> No final do período de habituação, iluminar a luz revista e entregar opellet açúcar ne. O primeiro ensaio começa quando este sedimento é recuperado. </li><li> Comece cada ensaio, com um intervalo de avaliação entre (ITI), durante o qual apenas a luz da casa é iluminado. No final do ITI, pseudo iluminar aleatoriamente uma das luzes de abertura para a duração do estímulo prescrito. Permitir que o tempo de ratazana para responder à apresentação do estímulo; o momento em que o rato é deixada a reagir a preensão é limitado (LH). </li><li> Respostas Nose cutucar o resultado abertura iluminado na entrega de uma bolinha de açúcar para a revista e iluminação da luz revista; tais respostas são consideradas respostas correctas. Apague a luz revista e iniciar o próximo julgamento sobre recuperação de pellet. </li><li> Respostas Nose cutucar aberturas apagadas (respostas incorretas) e falhas de responder durante o resultado LH (omissões) em um tempo fora (TO). Extinguir o houselight durante o TO. Sinalizam o início do próximo ensaio no final do PARA iluminando o houselight. </li><li> Pontuação respostas puxão nariz durante o ITI como respostas prematuras; punir essas respostas com um período de TO. Reiniciar o mesmo ensaio após um PARA causada por uma resposta prematura. </li><li> Termine cada sessão depois de 90 tentativas ou 30 min, o que ocorrer primeiro. </li><li> Para a primeira fase de treino definido para a duração do estímulo 30 segundos, a LH e 30 seg, o ITI a 2 seg e TO a 2 seg. Ajustar estes parâmetros em toda a formação de tal modo que a duração do estímulo é de 1 seg e a LH, ITI e A são todos os 5 segundos (ver Tabela 1). Mova os ratos para a próxima fase de treinamento, uma vez que atingiram os critérios de formação sugeridas. Ratos de teste depois de apresentar um desempenho estável na fase final. Nota: ratos Sprague-Dawley geralmente atingem desempenho critério (~ precisão de 65%, &lt;20% omissões) dentro de 4-8 semanas, se treinou 5 dias por semana. Diferentes linhagens de ratos no entanto, têm diferentes habilidades para executar a tarefa. Por exemplo, os ratos Lister Hooded pode alcançar altos níveis deprecisão (&gt; 80%) com menos omissões (&lt;20%), utilizando uma duração de estímulo de curto (0,5 seg) (por exemplo, Bari et al, 2008;.. Mizra e Bright, 2001). Recomenda-se que os investigadores ajustar parâmetros de estímulo e desempenho critério para reflectir estirpe de rato (ou ratinho) utilizado. </li></ol></li><li> Teste 5CSRTT <ol><li> Calcular o desempenho da linha de base (% de precisão, omissões%, respostas prematuras) tomando a média de cada medida de desempenho entre as últimas sessões 3-5 (ver a seguir). Use esses dados para dividir os ratos em grupos (se necessário) ou como base um dos ratos individuais. </li><li> Use desafios dia do teste (Tabela 2) para ainda mais o comportamento da sonda. </li><li> Por dentro de projetos sujeitos, intercalam treinos com sessões desafio dia do teste. Nota: os desafios do dia de teste pode ser usado para complementar o exame do comportamento da tarefa standard. Essas manipulações podem revelar mudanças sutis no comportamento que não são aparentes após extensaformação sobre a tarefa de padrão e / ou ser utilizado para obter uma melhor compreensão da natureza de um déficit de desempenho. </li></ol></li><li> Medidas de Desempenho 5CSRTT <ol><li> Utilize um computador para calcular as medidas de desempenho. </li><li> Precisão de responder (% de precisão): Divida o número de respostas corretas pelo total de respostas corretas e incorretas. Esta é a principal medida de atenção. [# respostas corretas / (# respostas corretas + # resposta incorreta)] x 100 </li><li> Omissões: Divida o número de ensaios em que o rato não responderam pelo número total de ensaios completos. % omissões podem reflectir a atenção, mas também pode ser influenciada por sedação, motivação e capacidade do motor, assim, a interpretação de omissões depende de outras medidas de desempenho. [# omissões / (# omissões + # respostas corretas + # respostas incorretas)] x 100 </li><li> Respostas corretas: Divida o número de respostas corretas pelo número total de tentativas comprão apagados. [# Respostas corretas / (# omissões + # respostas corretas + # respostas incorretas)] x 100 </li><li> Respostas incorretas: Divida o número de respostas incorretas pelo número total de ensaios completos. [# Respostas incorretas / (# omissões + # respostas corretas + # respostas incorretas)] x 100 </li><li> Respostas prematuros: Determinar o número de respostas dadas durante o ITI. Esta é a principal medida de comportamento impulsivo. </li><li> Respostas perseverativos: Determinar o número de respostas nariz puxão em qualquer abertura após o rato fez uma resposta correta, mas antes a recuperação do sedimento açúcar. Isto é uma medida do comportamento compulsivo. </li><li> Entradas revista: Determinar o número de respostas nariz cutucar a revista. Esta é uma medida de motivação. </li><li> Latência para Corrigir Resposta: Calcule o tempo médio desde o início do estímulo a uma resposta correta; uma medida de velocidade de processamento ou a tomada de decisões. </li><li> Tardency de Resposta incorreta: Calcule o tempo médio desde o início do estímulo a uma resposta incorreta; uma medida de velocidade de processamento ou a tomada de decisões. </li><li> Recompensa Retrieval Latência: Calcule o tempo médio de um rato para recuperar a recompensa pellet açúcar; pode refletir a motivação. </li></ol></li></ol>

Os autores não têm nada a revelar.

O 5CSRTT é uma tarefa muito utilizado para avaliar a atenção e controlo de impulsos em roedores. Atenção é mais comumente medida pela precisão de responder 1,7,10. Porque a precisão de responder não inclui omissões e porque ambas as respostas corretas e incorretas têm a mesma exigência de resposta (ie., Um nariz cutucar em uma abertura), a precisão não é influenciada pela capacidade locomotora, motivação ou sedação. As omissões% também pode ser usado como uma medida de a...

A tarefa de tempo de reação de série 5-escolha (5CSRTT) foi desenvolvido por Trevor Robbins e seus colegas da Universidade de Cambridge, a fim de compreender os déficits comportamentais apresentados por pessoas diagnosticadas com transtorno de déficit de atenção e hiperatividade (TDAH) 1,2. Baseia-se em tarefas de desempenho contínua utilizados para estudar a atenção nos seres humanos 3; com a atenção que está sendo definido como a capacidade de alocar e manter o foco de recursos cognitivos de estímulos ou informações específicas, ignorando outras informações 4. Embora a tarefa foi originalmente projetado para uso com ratos 1,2, uma versão do mouse também foi desenvolvido 5,6. O 5CSRTT base exige ratos para analisar uma matriz horizontal de cinco aberturas para a apresentação de um breve estímulo luminoso (cue) em uma das aberturas; uma vez que o rato detecta o estímulo deve nariz picar na abertura iluminada para receber uma recompensa sedimento açúcar. Assim, A tarefa requer ratos para tanto dividir sua atenção entre os cinco aberturas espacialmente distintas e de manter a atenção até que o estímulo é apresentado em um determinado julgamento e em vários ensaios em uma sessão de 1,7. A atenção é normalmente avaliada pela precisão de respostas. Embora o 5CSRTT foi originalmente concebido para avaliar a atenção, também é utilizado para avaliar o comportamento impulsivo ou inibição da resposta 1,7,8: a capacidade de reter o pre-potente ou inapropriado responder 9. Durante a tarefa, os ratos deve reter responder para a duração do intervalo de ensaio entre (ITI) e responder somente quando o estímulo é apresentada em uma das aberturas 1. Assim, as respostas prematuras, que ocorrem durante a prévia apresentação ITI a estímulos, fornecer um índice útil de comportamento impulsivo. O 5CSRTT é incrivelmente flexível tarefa há uma série de modificações a tarefa básica (ou seja, os desafios do dia de teste)que podem ser implementadas para examinar com mais cuidado como experimental manipulações afetar o comportamento. Por exemplo, diminuindo a duração do estímulo ou a redução do ITI são diferentes mecanismos para aumentar a carga de atenção da tarefa e pode ser usado para avaliar sistematicamente os subdomínios de atenção 1,7,10-12. Em contraste, o aumento da duração do estímulo minimiza as demandas de atenção da tarefa; isso pode ser usado para determinar se uma manipulação interfere com a capacidade de executar os requisitos básicos de resposta a tarefa 12. Aumentando a duração do ITI pode ser utilizado para determinar se uma manipulação particular afeta impulsivo responder 1,7,8,13-15. Além disso, usando os desafios dia do teste, tais como as descritas acima, pode revelar déficits 10 ou melhorias 16,17 de comportamento que não são aparentes em ratos bem treinados, avaliados com parâmetros de teste padrão. É importante ressaltar que o 5CSRTT é passível to conjunto com uma série de técnicas diferentes; por exemplo, a cognição tem sido investigada seguintes lesões de áreas cerebrais distintas 10,18-20, ou neurotransmissor seletiva esgotamento 2,21,22. Estudos farmacológicos comportamentais têm usado tanto sistêmica 16,17,23-28 ou discreta administração intracraniana de drogas 29-32. Além disso o desempenho é facilmente avaliada após a administração da droga aguda e crônica 12,16,17,29-32 13,14,23,33. Os efeitos do desempenho da tarefa sobre a liberação do neurotransmissor 34 e atividade metabólica 35 em áreas cerebrais distintas também foram avaliados. Além disso, o desempenho na tarefa pode ser utilizado para separar os ratos em grupos com base na linha de base 30,31 desempenho atencional ou níveis de impulsividade 15,32. Finalmente, com o advento de uma versão do rato 5CSRTT 5,6, a tarefa tem sido utilizada para investigar as contribuições genéticas para a atenção e impulse controlar 5,36-39. Porque o 5CSRTT avalia múltiplas funções cognitivas simultaneamente e é passível de utilizar em combinação de uma variedade de abordagens farmacológicas, moleculares e genéticas, foi rotineiramente usado para avaliar a disfunção cognitiva no contexto de modelos animais de perturbações psiquiátricas e neurológicas. Por exemplo, o 5CSRTT tem sido utilizado para investigar a neurobiologia subjacente às perturbações cognitivas no transtorno de déficit de atenção e hiperatividade (TDAH) 37,40,41, 23,33,42 esquizofrenia, dependência de drogas 13,14,43-45, a doença de Alzheimer 18 , 39, doença de Parkinson 36, e de Huntington doença 37. Este protocolo fornece diretrizes para ratos de formação sobre o 5CSRTT. Porque uma série de medidas de desempenho podem ser coletados, descrevemos como padrões comuns de results deve ser interpretado. Além disso várias modificações comuns ao protocolo básico, os desafios dia do teste, são descritos.

<table><tbody><tr><td>Five Hole Nose Poke Wall Chamber Package</td><td>Med-Associates</td><td>MED-NP5L-D1</td><td>Alternatively one could use the standard package (Catalog #:MED-NP5L-B1)&lt;br/&gt; Deluxe</td></tr><tr><td>Dustless Precision Pellet</td><td>Bio-Serv</td><td>F0021</td><td>45 mg Purified</td></tr></tbody></table>

the 5-choice serial reaction time task: a task of attention and impulse control for rodents

Este protocolo descreve a tarefa de tempo de reacção de série 5-escolha, o que é uma tarefa operante base utilizada para estudar a atenção e controlo de impulsos em roedores. Desafios dia do teste, modificações para a tarefa standard, pode ser usado para tributar de forma sistemática os sistemas neurais que controlam atenção ou controle de impulsos. É importante ressaltar que esses desafios têm efeitos consistentes sobre o comportamento de toda a laboratórios em animais intactos e pode revelar quer melhorias ou déficits de função cognitiva que não são aparentes quando os ratos só são testados na tarefa padrão. A variedade de medidas comportamentais que são recolhidos podem ser usados ​​para determinar se outros factores (isto é., Sedação, défices motivação, imparidade locomotores) estão a contribuir para as alterações de comportamento. A versatilidade do 5CSRTT é reforçada porque é passível de combinação com técnicas farmacológicas, moleculares e genéticas.

Manipulações do 5CSRTT que Probe visuospatial Atenção Uma abordagem para variar as exigências de atenção da tarefa é alterar a duração do estímulo. À medida que a duração do estímulo diminui, diminui a precisão% (Figura 3A) e% de aumento omissões (Figura 3B; adaptado de 12). Assim mais curtas durações de estímulo aumentar as demandas de atenção da tarefa e durações mais longas de estímulo diminuir as demandas de aten...

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The 5-Choice Serial Reaction Time Task: A Task of Attention and Impulse Control for Rodents

Este protocolo descreve a tarefa de tempo de reacção de série 5-escolha, o que é uma tarefa operante base utilizada para estudar a atenção e controlo de impulsos em roedores. Desafios dias de teste, que são modificações da tarefa padrão, aumentar a flexibilidade da tarefa e pode ser combinada com outras manipulações para caracterizar mais profundamente o comportamento.

A reação de série 5-Choice Tempo Tarefa: A tarefa de atenção e controle de impulso para Roedores

This protocol describes the 5-choice serial reaction time task, which is an operant based task used to study attention and impulse control in rodents. ...

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Research

JoVE Journal

Behavior

45.9K visualizações.  Oberlin College.  Este protocolo descreve a tarefa de tempo de reacção de série 5-escolha, o que é uma tarefa operante base utilizada para estudar a atenção e controlo de impulsos em roedores. Desafios dias de teste, que são modificações da tarefa padrão, aumentar a flexibilidade da tarefa e pode ser combinada com outras manipulações para caracterizar mais profundamente o comportamento. 

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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. ...

Comportamento

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

Neuropsychological tasks used in primates to investigate mechanisms of learning and memory are typically visually guided cognitive tasks. We have developed visual cognitive tasks for rats using the Floor Projection Maze1,2&#160;that are optimized for visual abilities of rats permitting stronger comparisons of experimental findings with other species.
In order to investigate neural correlates of learning and memory, we have integrated electrophysiological recordings into fully automated cognitive tasks on the Floor Projection Maze1,2. Behavioral software interfaced with an animal tracking system allows monitoring of the animal's behavior with precise control of image presentation and reward contingencies for better trained animals. Integration with an in vivo electrophysiological recording system enables examination of behavioral correlates of neural activity at selected epochs of a given cognitive task.
We describe protocols for a model system that combines automated visual presentation of information to rodents and intracranial reward with electrophysiological approaches. Our model system offers a sophisticated set of tools as a framework for other cognitive tasks to better isolate and identify specific mechanisms contributing to particular cognitive processes.

We describe protocols for training rats for chronic electrophysiological recordings in fully automated cognitive tasks on a Floor Projection 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 ...

Using the Threat Probability Task to Assess Anxiety and Fear During Uncertain and Certain Threat

Fear of certain threat and anxiety about uncertain threat are distinct emotions with unique behavioral, cognitive-attentional, and neuroanatomical components. Both anxiety and fear can be studied in the laboratory by measuring the potentiation of the startle reflex. The startle reflex is a defensive reflex that is potentiated when an organism is threatened and the need for defense is high. The startle reflex is assessed via electromyography (EMG) in the orbicularis oculi muscle elicited by brief, intense, bursts of acoustic white noise (i.e., &#8220;startle probes&#8221;). Startle potentiation is calculated as the increase in startle response magnitude during presentation of sets of visual threat cues that signal delivery of mild electric shock relative to sets of matched cues that signal the absence of shock (no-threat cues). In the Threat Probability Task, fear is measured via startle potentiation to high probability (100% cue-contingent shock; certain) threat cues whereas anxiety is measured via startle potentiation to low probability (20% cue-contingent shock; uncertain) threat cues. Measurement of startle potentiation during the Threat Probability Task provides an objective and easily implemented alternative to assessment of negative affect via self-report or other methods (e.g., neuroimaging) that may be inappropriate or impractical for some researchers. Startle potentiation has been studied rigorously in both animals (e.g., rodents, non-human primates) and humans which facilitates animal-to-human translational research. Startle potentiation during certain and uncertain threat provides an objective measure of negative affective and distinct emotional states (fear, anxiety) to use in research on psychopathology, substance use/abuse and broadly in affective science. As such, it has been used extensively by clinical scientists interested in psychopathology etiology and by affective scientists interested in individual differences in emotion.

Potentiation of the startle reflex is measured via electromyography of the orbicularis oculi muscle during low (uncertain) and high (certain) probability electric shock threat in the Threat Probability Task. This provides an objective measure of distinct negative emotional states (fear/anxiety) for research on psychopathology, substance use/abuse, and broad affective science.

Usando o Task Threat Probabilidade para avaliar a ansiedade eo medo Durante Threat incerto e Certain

Fear of certain threat and anxiety about uncertain threat are distinct emotions with unique behavioral, cognitive-attentional, and neuroanatomical ...

The Attentional Set Shifting Task: A Measure of Cognitive Flexibility in Mice

Cognitive impairment, particularly involving dysfunction of circuitry within the prefrontal cortex (PFC), represents a core feature of many neuropsychiatric and neurodevelopmental disorders, including depression, post-traumatic stress disorder, schizophrenia and autism spectrum disorder. Deficits in cognitive function also represent the most difficult symptom domain&#160;to successfully treat, as serotonin reuptake inhibitors and tricyclic antidepressants have only modest effects. Functional neuroimaging studies and postmortem analysis of human brain tissue implicate the PFC as being a primary region of dysregulation in patients with these disorders. However, preclinical behavioral assays used to assess these deficits in mouse models which can be readily manipulated genetically and could provide the basis for studies of new treatment avenues have been underutilized. Here we describe the adaptation of a behavioral assay, the attentional set shifting task (AST), to be performed in mice to assess prefrontal cortex mediated cognitive deficits. The neural circuits underlying behavior during the AST are highly conserved across humans, nonhuman primates and rodents, providing excellent face, construct and predictive validity.

The goal of this protocol is to perform a behavioral assay such as the attentional set shifting task (AST) to assess prefrontal cortex-mediated cognitive flexibility in mice.

A Task Attentional Set Shifting: uma certa flexibilidade cognitiva em ratos

Cognitive impairment, particularly involving dysfunction of circuitry within the prefrontal cortex (PFC), represents a core feature of many ...

Operant Procedures for Assessing Behavioral Flexibility in Rats

Executive functions consist of multiple high-level cognitive processes that drive rule generation and behavioral selection. An emergent property of these processes is the ability to adjust behavior in response to changes in one&#8217;s environment (i.e., behavioral flexibility). These processes are essential to normal human behavior, and may be disrupted in diverse neuropsychiatric conditions, including schizophrenia, alcoholism, depression, stroke, and Alzheimer&#8217;s disease. Understanding of the neurobiology of executive functions has been greatly advanced by the availability of animal tasks for assessing discrete components of behavioral flexibility, particularly strategy shifting and reversal learning. While several types of tasks have been developed, most are non-automated, labor intensive, and allow testing of only one animal at a time. The recent development of automated, operant-based tasks for assessing behavioral flexibility streamlines testing, standardizes stimulus presentation and data recording, and dramatically improves throughput. Here, we describe automated strategy shifting and reversal tasks, using operant chambers controlled by custom written software programs. Using these tasks, we have shown that the medial prefrontal cortex governs strategy shifting but not reversal learning in the rat, similar to the dissociation observed in humans. Moreover, animals with a neonatal hippocampal lesion, a neurodevelopmental model of schizophrenia, are selectively impaired on the strategy shifting task but not the reversal task. The strategy shifting task also allows the identification of separate types of performance errors, each of which is attributable to distinct neural substrates. The availability of these automated tasks, and the evidence supporting the dissociable contributions of separate prefrontal areas, makes them particularly well-suited assays for the investigation of basic neurobiological processes as well as drug discovery and screening in disease models.

The ability to assess executive functions such as behavioral flexibility in rats is useful for investigating the neurobiology of cognition in both intact animals and disease models. Here we describe automated tasks for assessing strategy shifting and reversal learning, which are particularly sensitive to disruptions in prefrontal cortical networks.

Procedimentos operantes para avaliar a flexibilidade comportamental em ratos

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

A Fully Automated and Highly Versatile System for Testing Multi-cognitive Functions and Recording Neuronal Activities in Rodents

We have developed a fully automated system for operant behavior testing and neuronal activity recording by which multiple cognitive brain functions can be investigated in a single task sequence. The unique feature of this system is a custom-made, acoustically transparent chamber that eliminates many of the issues associated with auditory cue control in most commercially available chambers. The ease with which operant devices can be added or replaced makes this system quite versatile, allowing for the implementation of a variety of auditory, visual, and olfactory behavioral tasks. Automation of the system allows fine temporal (10 ms) control and precise time-stamping of each event in a predesigned behavioral sequence. When combined with a multi-channel electrophysiology recording system, multiple cognitive brain functions, such as motivation, attention, decision-making, patience, and rewards, can be examined sequentially or independently.

In this report, we present a fully automated and highly versatile system capable of simultaneously testing multi-cognitive behaviors and recording neuronal activities for rodents.

Um sistema totalmente automatizado e altamente versátil para testes de várias funções cognitivas e registro das atividades neuronais em roedores

We have developed a fully automated system for operant behavior testing and neuronal activity recording by which multiple cognitive brain functions can be ...

Neurociência

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.

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 ...

Three Laboratory Procedures for Assessing Different Manifestations of Impulsivity in Rats

The present article provides a guide for the conduction and analysis of three conditioning-based protocols to evaluate impulsivity in rats. Impulsivity is a meaningful concept because it is associated with psychiatric conditions in humans and with maladaptive behavior in non-human animals. It is believed that impulsivity is composed of separate factors. There are laboratory protocols devised to assess each of these factors using standardized automated equipment. Delay discounting is associated with the incapacity to be motivated by delayed outcomes. This factor is evaluated through intertemporal choice protocols, which consist&#160;of presenting the individual with a choice situation involving an immediate reward and a larger but delayed reward. Response inhibition deficit is associated with the incapacity to withhold prepotent responses. Differential reinforcement of low rates (DLR) and feature-negative discrimination protocols assess the response inhibition deficit factor of impulsivity. The former imposes a condition to a motivated individual in which most wait a minimum period of time for a response to be rewarded. The latter evaluates the capacity of individuals to refrain from food seeking responses when a signal of the absence of food is presented. The purpose of these protocols is to construct an objective quantitative measure of impulsivity, which serves to make cross-species comparisons, allowing the possibility of translational research. The advantages of these particular protocols include their easy set-up and application, which stems from the relatively small amount of equipment needed and the automated nature of these protocols.

We present three protocols that assess different forms of impulsivity in rats and other small mammals. Intertemporal choice procedures evaluate the tendency to discount the value of delayed outcomes. Differential reinforcement of low rates and feature-negative discrimination evaluate response inhibition capacity with and without punishment for inappropriate responses, respectively.

Três procedimentos de laboratório para avaliar diferentes manifestações de impulsividade em ratos

The present article provides a guide for the conduction and analysis of three conditioning-based protocols to evaluate impulsivity in rats. Impulsivity is ...

An Open-Source, Fully Customizable 5-Choice Serial Reaction Time Task Toolbox for Automated Behavioral Training of Rodents

The 5-choice serial reaction time task (5-CSRTT) is a behavioral test often used to study visuospatial attention and impulsiveness in rodents. The task requires animals to allocate attention to a horizontal array of five small apertures equipped with light sources and, within a limited time window, nose-poke one illuminated target aperture to get a food reward at the food magazine located in the opposite wall of the chamber. The task considers behavioral control measures such as response accuracy and reaction times and allows to infer selective attention and impulsivity. Task difficulty can be controlled by modifying the stimulus duration and task design in general. Commercially available apparatus usually consists of an experimental chamber and particular software to specify task parameters, but due to fixed hard- and software, they pose many limitations on changes in the general experimental design and specific task requirements and the related data output. This article explains a fully customizable alternative based on an easy-to-use single-board microcontroller and standard electrotechnical components, an open-access Arduino script, and a Matlab-toolbox for hardware control and behavioral task specifications, respectively. The toolbox includes an optional staircase procedure, enabling automated behavioral training. The complete hardware setup, which can be installed in customized chambers, and the freely adaptable software encourage non-standardized task and chamber design. The design of the system and the open-source code for hardware control and experimental setup are described.

The present protocol describes the development of an open-source 5-choice serial reaction time task toolbox for rodent animal models, using Arduino and related hardware and a versatile Matlab toolbox, including an optional script for automated behavioral training. The scripts are customizable and facilitate the implementation of different trial-and-test designs.

Uma caixa de ferramentas de tarefa de tempo de reação serial de 5 opções de código aberto e totalmente personalizável para treinamento comportamental automatizado de roedores

The 5-choice serial reaction time task (5-CSRTT) is a behavioral test often used to study visuospatial attention and impulsiveness in rodents. The task ...

Touchscreen Sustained Attention Task (SAT) for Rats

Sustained attention is the ability to monitor intermittent and unpredictable events over a prolonged period of time. This attentional process subserves other aspects of cognition and is disrupted in certain neurodevelopmental, neuropsychiatric, and neurodegenerative disorders. Thus, it is clinically important to identify mechanisms that impair and improve sustained attention. Such mechanisms are often first discovered using rodent models. Therefore, several behavior procedures for testing aspects of sustained attention have been developed for rodents. One, first described by McGaughy and Sarter (1995), called the sustained attention task (SAT), trains rats to distinguish between signal (i.e., brief light presentation) and non-signal trials. The signals are short and thus require careful attention to be perceived. Attentional demands can be increased further by introducing a distractor (e.g., flashing houselight). We have modified this task for touchscreen operant chambers, which are configured with a touchscreen on one wall that can present stimuli and record responses. Here we detail our protocol for SAT in touchscreen chambers. Additionally, we present standard measures of performance in male and female Sprague-Dawley rats. Comparable performance on this task in both sexes highlights its use for attention studies, especially as more researchers are including female rodents in their experimental design. Moreover, the easy implementation of SAT for the increasingly popular touchscreen chambers increases its utility.

Touchscreen Sustained Attention Task SAT for Rats

Sustained attention, or continuously monitoring situations for intermittent and unpredictable events, is a critical aspect of cognition. Here we detail how to test sustained attention in rats using touchscreen operant chambers. We demonstrate comparable performance in male and female rats, making this task useful for studying attention in both sexes.

Touchscreen sustentada atenção tarefa (SAT) para ratos

Sustained attention is the ability to monitor intermittent and unpredictable events over a prolonged period of time. This attentional process subserves ...