Name: an operant intra-/extra-dimensional set-shift task for mice
Uploaded: 2016-01-22T14:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 35 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about An Operant Intra-/Extra-dimensional Set-shift Task for Mice at JoVE.com

We thank G. Pruzzo for his excellent technical assistance and the IIT mechanical workshop for help in building our new apparatus. This research was supported by the Istituto Italiano di Tecnologia, the Marie Curie FP7-Reintegration-Grant N&#176;268247, and by the Italian Ministry of Health Grants for Young Researchers (GR-2010-2315883).

<ol>
	<li>Keeler, J. F., Robbins, T. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Translating+cognition+from+animals+to+humans.">Translating cognition from animals to humans.</a> Biochemical pharmacology. 81 (12), 1356-1366 (2011).</li><li>Milner, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effects+of+Different+Brain+Lesions+on+Card+Sorting.">Effects of Different Brain Lesions on Card Sorting.</a> Arch Neurol. 9, 100-110 (1963).</li><li>Roberts, A. C., Robbins, T. W., Everitt, B. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+effects+of+intradimensional+and+extradimensional+shifts+on+visual+discrimination+learning+in+humans+and+non-human+primates.">The effects of intradimensional and extradimensional shifts on visual discrimination learning in humans and non-human primates.</a> The Quarterly journal of experimental psychology. B, Comparative and physiological psychology. 40 (4), 321-341 (1988).</li><li>Barnett, J. H., Robbins, T. W., Leeson, V. C., Sahakian, B. J., Joyce, E. M., Blackwell, A. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Assessing+cognitive+function+in+clinical+trials+of+schizophrenia.">Assessing cognitive function in clinical trials of schizophrenia.</a> Neuroscience and biobehavioral reviews. 34 (8), 1161-1177 (2010).</li><li>Hill, E. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Executive+dysfunction+in+autism.">Executive dysfunction in autism.</a> Trends in Cognitive Sciences. 8 (1), 26-32 (2004).</li><li>Ceaser, A. E., Goldberg, T. E., Egan, M. F., McMahon, R. P., Weinberger, D. R., Gold, J. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Set-shifting+ability+and+schizophrenia:+a+marker+of+clinical+illness+or+an+intermediate+phenotype.">Set-shifting ability and schizophrenia: a marker of clinical illness or an intermediate phenotype.</a> Biological psychiatry. 64 (9), 782-788 (2008).</li><li>Owen, A. M., Roberts, A. C., Hodges, J. R., Robbins, T. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Contrasting+mechanisms+of+impaired+attentional+set-shifting+in+patients+with+frontal+lobe+damage+or+Parkinson's+disease.">Contrasting mechanisms of impaired attentional set-shifting in patients with frontal lobe damage or Parkinson's disease.</a> Brain. 116 (5), 1159-1175 (1993).</li><li>Head, D., Bolton, D., Hymas, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Deficit+in+cognitive+shifting+ability+in+patients+with+obsessive-compulsive+disorder.">Deficit in cognitive shifting ability in patients with obsessive-compulsive disorder.</a> Biological Psychiatry. 25 (7), 929-937 (1989).</li><li>Chamberlain, S. R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Translational+approaches+to+frontostriatal+dysfunction+in+attention-deficit/hyperactivity+disorder+using+a+computerized+neuropsychological+battery.">Translational approaches to frontostriatal dysfunction in attention-deficit/hyperactivity disorder using a computerized neuropsychological battery.</a> Biological psychiatry. 69 (12), 1192-1203 (2011).</li><li>Gilmour, G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Measuring+the+construct+of+executive+control+in+schizophrenia:+Defining+and+validating+translational+animal+paradigms+for+discovery+research.">Measuring the construct of executive control in schizophrenia: Defining and validating translational animal paradigms for discovery research.</a> Neuroscience and biobehavioral reviews. , 1-16 (2012).</li><li>Barch, D. M., Braver, T. S., Carter, C. S., Poldrack, R. A., Robbins, T. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=CNTRICS+final+task+selection:+executive+control.">CNTRICS final task selection: executive control.</a> Schizophrenia bulletin. 35 (1), 115-135 (2009).</li><li>Dias, R., Robbins, T. W., Roberts, A. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Dissociation+in+prefrontal+cortex+of+affective+and+attentional+shifts.">Dissociation in prefrontal cortex of affective and attentional shifts.</a> Nature. 380 (6569), 69-72 (1996).</li><li>Birrell, J. M., Brown, V. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Medial+Frontal+Cortex+Mediates+Perceptual+Attentional+Set+Shifting+in+the+Rat.">Medial Frontal Cortex Mediates Perceptual Attentional Set Shifting in the Rat.</a> The Journal of Neuroscience. 20 (11), 4320-4324 (2000).</li><li>Bissonette, G. B., Martins, G. J., Franz, T. M., Harper, E. S., Schoenbaum, G., Powell, E. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Double+dissociation+of+the+effects+of+medial+and+orbital+prefrontal+cortical+lesions+on+attentional+and+affective+shifts+in+mice.">Double dissociation of the effects of medial and orbital prefrontal cortical lesions on attentional and affective shifts in mice.</a> The Journal of Neuroscience. 28 (44), 11124-11130 (2008).</li><li>Papaleo, F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Genetic+dissection+of+the+role+of+catechol-O-methyltransferase+in+cognition+and+stress+reactivity+in+mice.">Genetic dissection of the role of catechol-O-methyltransferase in cognition and stress reactivity in mice.</a> The Journal of Neuroscience. 28 (35), 8709-8723 (2008).</li><li>Garner, J. P., Thogerson, C. M., W&#252;rbel, H., Murray, J. D., Mench, J. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Animal+neuropsychology:+validation+of+the+Intra-Dimensional+Extra-Dimensional+set+shifting+task+for+mice.">Animal neuropsychology: validation of the Intra-Dimensional Extra-Dimensional set shifting task for mice.</a> Behavioural brain research. 173 (1), 53-61 (2006).</li><li>Owen, A. M., Roberts, A. C., Polkey, C. E., Sahakian, B. J., Robbins, T. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Extra-dimensional+versus+intra-dimensional+set+shifting+performance+following+frontal+lobe+excisions,+temporal+lobe+excisions+or+amygdalo-hippocampectomy+in+man.">Extra-dimensional versus intra-dimensional set shifting performance following frontal lobe excisions, temporal lobe excisions or amygdalo-hippocampectomy in man.</a> Neuropsychologica. 29 (10), 993-1006 (1991).</li><li>Robbins, T. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+5-choice+serial+reaction+time+task:+behavioural+pharmacology+and+functional+neurochemistry.">The 5-choice serial reaction time task: behavioural pharmacology and functional neurochemistry.</a> Psychopharmacology. 163 (3-4), 362-380 (2002).</li><li>Scheggia, D., Bebensee, A., Weinberger, D. R., Papaleo, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+ultimate+intra-/extra-dimensional+attentional+set-shifting+task+for+mice.">The ultimate intra-/extra-dimensional attentional set-shifting task for mice.</a> Biological psychiatry. 75 (8), 660-670 (2014).</li><li>Machkintosh, N. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+effects+of+overtraining+on+a+reversal+and+a+nonreversal+shift.">The effects of overtraining on a reversal and a nonreversal shift.</a> Journal of Comparative and Physiological Psychology. 55 (4), 555-559 (1962).</li><li>Abraham, N. M., Spors, H., Carleton, A., Margrie, T. W., Kuner, T., Schaefer, A. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Maintaining+accuracy+at+the+expense+of+speed:+stimulus+similarity+defines+odor+discrimination+time+in+mice.">Maintaining accuracy at the expense of speed: stimulus similarity defines odor discrimination time in mice.</a> Neuron. 44 (5), 865-876 (2004).</li><li>Cools, R., Rogers, R., Barker, R. A., Robbins, T. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Top-down+attentional+control+in+Parkinson's+disease:+salient+considerations.">Top-down attentional control in Parkinson's disease: salient considerations.</a> Journal of cognitive neuroscience. 22 (5), 848-859 (2010).</li></ol>

The authors declare that they have no financial conflicts of interest.

Bu çalışmada bir roman güvenilir ters öğrenme, dikkat set oluşumu ve değişen yoluyla bilişsel esneklik ölçebilir fareler için iki odacıklı ID / ED &quot;Operon&quot; görevi otomatik sunuyoruz. Bu paradigma WCST ve yaygın olarak insan ve insan olmayan primatlarda kullanılan kimlik / ED görevleri benzer ve kemirgenler için önceki sürümlerinde önemli kısıtlamaların üstesinden. Bu Operon paradigma büyük ilaç ve / veya translasyonel tıp yüksek alaka ile farelerde bilişsel (dys) ile ilgili fonksiyonlar genetik gösterimleri için yeni etkili bir araç olarak kullanılabilir. Bu otomatik görev kemirgenler için daha önce kullanılan kimlik / ED görevi üzerinde şu avantajları var: (1) (manuel versiyonları daha az emek-yoğun prosedürleri vardır, örneğin, yazılım büyük ölçüde tarafından azaltıcı müdahaleler, görevin tüm aşamalarını düzenler. deneyci); (2) ölçülen parametre tek öznellik herhangi kaynağını ortadan kaldırırters (örneğin, deneyci hayvan aslında bir seçim yanıtı yapmış olsun veya olmasın yargılamak için gerekli değildir); (3) fareler bir yanıt yapmak için takviye ile ilgili ipuçlarını takip edin ihtimaliniz (yani, ödül her zaman otomatik olarak merkez dergisinde teslim edilir) ortadan kaldırır; (4) isteğe bağlı çevre koşulları önler (örneğin, labirentler ve farklı boyutlarda / malzemelerin aparatın el hazırlanan işaret uyaranların kullanımı kullanımı); (5) Bu klinik ortamda kullanılan, eşdeğer insan görevlerine göre farklı uyarıcılara geniş bir yelpazesi ile üç farklı boyutlarda manipülasyonu sağlar. Burada sadece farelerden veri mevcut, ancak benzer avantajlar sıçanlar için de beklenebilir. EDS karş i) yoksul performans: areliable dikkat set-değiştirme performansı tanımlamak için kullanılabilecek iç yapı-geçerlik parametreleri görev kritik adımlar vardırönceki aşamalarda ii) IDS2 için IDS genel bir iyileşme ed; iii) ardışık ters aşamalarında belirli bir iyileşme daha bir hayvan içinde set ters eğitilmiş gibi, o kadar iyi izleyen içi sette 20 ters çevrilmesine ilişkin yapmalıdır; EDS ile karşılaştırıldığında EDSRe iv) daha iyi performans. Bu yeni kimlik / ED operon görev Cantab ID / ED görevini kullanarak primatlarda ve sürüm 12,13 &quot;kazma&quot; kitabını kullanarak kemirgenlerde önceki çalışmalarla tutarlı tüm bu özellikleri, sunar. Üstelik bu otomatik görevin her aşamasında olursa olsun (yani, koku, doku ve ışık) 19 kullanılan ilgili / ilgisiz boyutunun çalışmaların eşdeğer sayıda öğrenildi. Bu, kullanılan tüm uyaranlara benzer çıkıntı var ve dikkat set-oluşumu ve / veya değişen uygun olduğunu göstermiştir. Bizim deneyler EDS çözümünde zorluk da tepki gecikmeleri artış ile vurgulanır ortaya koymaktadır. İşlem süresiartışlar sert ayrımcılıklara 21 sırasında optimum doğruluğunu sağlamak için. Böylece, 18 çözme bilgi işlem, karar verme ve problem hızı indeksi olarak yanıt gecikme dikkate EDS sırasında yavaş gecikmeleri set-kayması çözümünde zorluk karşısında benimsenen bir strateji yansıtıyor olabilir. Bizim yeni cihaz etkin bir şekilde daha &#39;klasik&#39; dikkat set değişen paradigma (yani iki boyutlu) test boyunca sadece iki boyut istihdam ile kullanılabileceğini göstermiştir veya var olan bir sıkışmış-in-set paradigma, kullanımı ima Üç boyutun. Ilgi bilişsel alanda bağlı olarak, en uygun protokolü seçmek mümkündür. Bu paradigmaların bir iki, daha önce insan, primat ve kemirgenler 7,12-17 kullanılmıştır. Bununla birlikte, takılıp-in-set prosedürü ve am set-vites farklı bileşenleri arasında ayrım yapabiliyorinsan hastalarda 7,22 frontal lob işleyişi seçici ölçü cevher. Ayrıca, iki boyutlu paradigma oluşabilecek bir problem önyargı sonuçlarını olabilir öğrenilen irrelevance olduğunu. Öğrenilmiş irrelevance perseverasyon katılmak ve 7 alakasız önceden olduğu bilgiler hakkında bilgi edinmek için yetersizlik anlamına gelir. Konusu daha önce alakasız boyutuna dikkat değişiklikleri için gerekli olduğu gibi bu durum, iki boyutlu bir paradigma EDS aşamasında oluşabilir. Bu durumda, bir EDS açığı nedeniyle daha önce ilgili boyut ve / veya artık önceden ilgisiz boyutuna dikkat kaydırmaya yetersizlik uzak dikkat kaydırmaya yetersizlik olup olmadığını ayırt etmek neredeyse imkansız. Düşüş sonra sadece daha önce geri takviye ile rastgele dernek tarafından alakasız yapılan bir boyuta yanıt aktif inhibe yansıtabilir. Bunun aksine, takılıp-in-set condition, yeni alakalı boyuta geçiş için başarısızlık daha önce deneyimli olmasaydı beri bu boyutları hakkında herhangi bir önceki öğrenmelerin isnat edilemez. Arıza, bu nedenle, daha önce uygun bir boyuta perseverasyon yansıtır. Sonuç olarak, olsa bile &#39;stuck-in-set&#39; ve &#39;iki boyutlu&#39; dikkat set değişen benzer sonuçlar üretebilir paradigmaları, biz açıkça tercih takılıp-in-set perseverasyon nedenleri tartışıldı normal wild-tip farelerde Yukarıda.

Dikkat set-değişen bilişsel esneklik ve yönetici işlevler 1 bir ölçüsüdür. Bu keyfi iç kurallar (&quot;bilişsel-dikkat setler&quot;) arasında geçiş yapmak için yeteneğini ifade eder. İnsanlarda dikkat set-değişimini ve bilişsel esneklik ölçmek için en yaygın olarak kullanılan nöropsikolojik görevleri Wisconsin Kart Eşleme Testi (WKET) 2 ve daha yeni ve daha rafine versiyonu: intra ve ekstra boyutlu dikkat set değişen (ID / Cambridge Nöropsikolojik Testi Otomatik Pil (Cantab) 3,4 ED). Bu görevler, otizm, zihinsel 5 de dahil olmak üzere bozuklukları, şizofreni 6, Parkinson hastalığı 7, obsesif kompulsif rahatsızlıklar 8 ve dikkat eksikliği / hiperaktivite bozukluğu 9 geniş bir spesifik bilişsel anormallikleri tanımlamak için kullanılmıştır. Klinik önemi ve WCST ve kimliği katı metodolojik yaklaşım / ED testleri att varpreklinik araştırma 10,11 benzer testlerin uygulanmasında racted ilgi. Bu görevler aynı boyut içinde dikkat kayması gibi ayrımcı öğrenme, ters öğrenme, bir dikkat seti oluşumu gibi farklı bilişsel yetenekleri aynı konu içinde seçici ölçümü için izin (., Yani içi boyutlu shift: IDS) ve farklı arasındaki algısal boyutları (yani ekstra boyutlu kayması:. EDS). Farklı beyin devreleri gibi nöropatoloji farklı şekillerde bu farklı bilişsel işlevler değiştirebilecek, bu çok önemlidir. Örneğin, bir çift ayrılma ya da fonksiyonel uzmanlaşma etkisi (kemirgenlerde) / medial (maymunlarda ve insanlarda) yanal ve dikkat set-değişen görevler PFC yörünge bölgeleri arasında gösterilmiştir. Orbitofrontal korteks bu görevlerin ters aşamalarında daha fazla yer olsa da, yan / medial PFC bölge ekstra boyutlu vardiya aşamaları yönetir12-14. Primatlar bu dikkat set-değişen testlerin Kemirgen versiyonları başarıyla 13-16 üretilmiştir. Ancak, bu kemirgen sürümleri bazı yönlerini kendi uygulamaları ve kullanımını sınırlayan oylandı. Örneğin, bu görevler elle çalıştırılan ve bu nedenle son derece emek yoğun ve standardize etmek zor. Ayrıca, uyaranlara içinde gıda reinforcers varlığı 10 seçim yapma hayvan tepkiler ve potansiyel önyargı belirsiz yorumlanmasına neden olabilir. Bu özellikler, test hacmi ve daha da önemlisi, büyük ölçekli, genetik ve / veya ilaç tarama çalışmalarda uygulama sınırlıdır. Bu sınırlamaları aşmak için ve kemirgenler ID / ED vardiya paradigmalar potansiyel uygulamaları geliştirmek için, biz burada farelerde bilişsel esneklik test etmek için yeni bir iki odacıklı edimsel tabanlı görev sunuyoruz. Bu yeni görev yakından insan ve olmayan kullanılan kimlik / ED görevi taklitİnsan primatlar ve önceki sürümleri kemirgen sorunlarını circumvents.

<table><tbody><tr><td>Plexiglas walls and aluminum floor</td><td>Custom made</td><td></td><td>(16 x 16 x 16 cm for each chamber)</td></tr><tr><td>Plexiglas door&amp;nbsp;</td><td>Custom made</td><td></td><td></td></tr><tr><td>PC</td><td>Dell Inc.</td><td></td><td></td></tr><tr><td>MED-PC IV software&amp;nbsp;</td><td>(Med Associates, St. Albans, VT, USA)</td><td>custom made</td><td>Use an operant code in order to automatically control the presentation of the stimuli and the sequence of the stages</td></tr><tr><td>Nose-poke hole&amp;nbsp;</td><td>Med Associates, St. Albans, VT, USA)</td><td>ENV-314M</td><td></td></tr><tr><td>Food magazine&amp;nbsp;</td><td>Med Associates, St. Albans, VT, USA)</td><td>ENV-303M</td><td></td></tr><tr><td>Pellet dispenser for food reinforcement&amp;nbsp;</td><td>Med Associates, St. Albans, VT, USA)</td><td>ENV-203-14P</td><td></td></tr><tr><td>Houselight&amp;nbsp;</td><td>Med Associates, St. Albans, VT, USA)</td><td>ENV-315M</td><td></td></tr><tr><td>Dilution olfactometer&amp;nbsp;</td><td>(Med Associates, St. Albans, VT, USA)</td><td>PHM-275</td><td></td></tr><tr><td>Liquid odorants</td><td>(Sigma Aldrich, Dorset, UK)</td><td></td><td>(see Table 1)</td></tr><tr><td>Mineral oil</td><td>(Sigma Aldrich, Dorset, UK)</td><td>M5904</td><td></td></tr><tr><td>Air pump and vacuum</td><td>(Med Associates, St. Albans, VT, USA)</td><td>PHM-280</td><td>Vacuum is recommended for scents removal at the end of each trial</td></tr><tr><td>Light-emitting diodes (LED)</td><td></td><td></td><td>High-intensity, transparent gem, 3 mm</td></tr><tr><td>Floor textures</td><td></td><td></td><td>3x3 cm</td></tr><tr><td>Reinforcement pellets</td><td>TestDiet</td><td>5TUL 14mg</td><td>For mice</td></tr></tbody></table>

an operant intra-/extra-dimensional set-shift task for mice

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

Şekil 2, ID / ED görevinin bir örneğini göstermektedir. Uyaranlara (ya &#39;Ayrımcılık 1&#39; veya &#39;Ayrımcılık 2&#39;) çiftleri rastgele her aşamasında sunulmaktadır ve fare her çifti doğru uyaran seçmelisiniz. Bu örnekte tablo, doğru örnek kalın olarak rapor edilir. İlk aşamada (SD veya basit ayrımcılık), iki burun-gedikler delikleri sunulan uyaranlar üç boyutlu birinde farklı (örneğin, A1: O2 vs. Vanilla: Lavanta) ve fare (örneğin, A1) Doğru örnek seçimi için ödüllendirilir. Konu karıştırıcı faktör olarak tanıtılan bu aşamada kriter, bir sonraki aşamaya (CD veya bileşik ayrımcılık) başlar, ilgili boyutun aynı örnekleri, saniyenin örnekli tarafından rastgele üst üste sunulan, ancak alakasız boyut (ulaştığında Örneğin, L1:. mavi ışık vs.L2: sarı ışık). İki farklı ayrımcılık bu aşamada (eithe mümkündürr &#39;Ayrımcılık 1&#39; veya &#39;Ayrımcılık 2&#39;). Bir sonraki aşamada (CDRe veya bileşik ayrımcılık iptali) ise, ödül yükümlülükler iptal edilmekte, ancak örnekleri, ve ilgili boyut değişmeden: Fare önceden doğru uyaran (örneğin, lavanta kokusu artık ödüllendirilir) şimdi yanlış olduğunu öğrenmek için vardır. Bir sonraki aşamada (IDS veya intra-boyutlu vardiya), yeni örnekleri, (koku ve ışıklar her ikisi de) tanıtıldı, ancak (bu örnekte koku) ilgili boyutu aynı kalır (örneğin, çilek doğru seçimdir). Bir sonraki aşamada (IDR veya intra-boyutlu ters) olarak ödül şarta tersine çevrilir. İkinci içi boyutlu vardiya (IDS2 ve iptali) sonra, yeni örnekleri, ilgili boyut değiştirdi olduğu ekstra boyutlu kayma (EDS) test etmek için tanıtıldı. T2 vs kaba zımpara kağıdı: &#39;stuck-in-set&#39; EDS içinde, fare yeni bir boyut (örneğin, Doku, T1 odaklanmak zorundadır ince sandpaper), bu durumda, koku daha önce ilgili boyut () artık ilgisiz boyut ise. &#39;Iki boyutlu&#39; EDS yılında (bu durumda, ışık) daha önce ilgisiz boyut artık ilgili boyuttur. Son aşamada (EDSRe veya ekstra boyutlu iptali) ise, ödül şarta tersine çevrilir. Güvenilir sonuçlar elde etmek için, görev kullanılan uyarıcı boyutları eşit derecede iyi-öğrenilmelidir. Şekil 3&#39;te gösterildiği gibi, bu yeni bir cihaz görsel, dokunsal ve koku ayrımcılık içindeki bir zaman gerekir (F (2,64) = 0.36, p = 0.69), deneme ve benzeri numarası (F (2,64) = 0.059; p = 0.94) hayvanlar bakılmaksızın sunulan boyut basit ayrımlar yapmak mümkün olduğunu öne sürerek, kriter ulaşmak için. Güvenilir dikkat set görevi, s test aşamalarında üzerinde geliştirilmiştir isekemirgenler ve primatlarda 12,13 önceki çalışmalarda bildirilen normal vahşi tip fare performansı alabilirsiniz, önceki ve sonraki aşamalarda göre EDS aşamasında fakir olmalıdır. Özellikle, zaman ve kriterleri ulaşmak için gerekli çalışmaların sağlam bir artış IDS evrelere göre EDS bulunmalıdır. (P &lt;0,0001, F (8168) = 9.23) ve saat (sıkışmış-in-set &#39;protokolü ile deneyde, Şekil 4&#39; de gösterildiği üzere, farelerin performans analizi bir ayrım çalışmaların sayısı etkisi ortaya kriterleri ulaşmak için gerekli p &lt;0.0001) F (8168) 8.62 =. Nitekim, fareler gerekli daha denemeler ve daha fazla zaman CD, IDS, IDS2 ve EDSRe evrelere göre EDS sahne çözmek için (p ​​&lt;0.05; Şekil 4A-B). Benzer şekilde, &#39;iki boyutlu&#39; protokolü (Şekil 5) ile test performans analizi deneme sayısı için önemli bir ayrım etkisi göstermiştir (F (8,72) = 30,66; p &lt;0.005) ve zaman (F (8,72) = 4.65, p &lt;0.0005) kriterleri ulaşmak gerekiyordu. Gerçekten de, farenin gereken daha denemeler (p &lt;0.05) ve daha fazla zaman (P &lt;0.05) CD, IDS, IDS2 ve EDSRe (Şekil 5A-B) ile karşılaştırıldığında EDS çözmek için ortaya koymaktadır. Değişen yeteneklerine hiçbir fark farklı boyutlarıyla test fareler arasında dikkat edilmelidir. Normal bir vahşi tipli fare, ilk ters öğrenme (yani., CDRe) Başlangıç ​​ayrım (CD) &#39;den çok daha zordur. Bu aşamayı tamamlamak için ve daha fazla zaman (Şekil 4-5B p &lt;0.05); anlaşma, Şekil 4 ve 5 ila belirgin olarak, fareler daha denemeler (Şekil 4-5A p &lt;0.05) gerekli. Biz de &#39;in-seti-sıkışmış&#39; ve &#39;iki boyutlu&#39; protokolleri ile deney göstermek Dahası, ters performansı, IDS2Re için IDSRe için CDRe dan geliştirmek gerekir. Bu Results başka görevi aracılığıyla bir dikkat kümesinin oluşumu kanıt güçlendirmek. Görev süresince, fareler ardışık aşamaları üzerinde yanıt onların hızını artırmak gerekir. Buna göre, yanıt gecikme analizi anlamlı ayrımcılık etkisi (p &lt;0.0001 F (8,200) = 42.59) gösterdi. Şekil 4C&#39;de temsili sonuçlar gösterdiği gibi, özellikle, gecikme süresi azalmış (p &lt;0.0005) IDS, CD ve SD aşamada ile karşılaştırılır IDS2 aşamasında sokmak. Ayrıca, gecikme önceki IDS2 ve IDS2Re ve ardışık EDSRe aşamaları (p &lt;0.05) EDS aşamasında artan yanıtlar vermesine. Bu sonuçlar doğrultusunda, gecikme analizi &#39;iki boyutlu&#39; görevi sırasında yanıt da ayrımcılık önemli bir etkiye (p &lt;0.0005 F (7,63) = 9.98) gösterdi. Şekil 5C&#39;de gösterildiği gibi, gecikme w bir seçim yapmakBir önceki IDS2 ve IDS2Re ve ardışık EDSRe (p &lt;0.05) EDS sırasında arttıkça. Cevap gecikme decisional işlem 18 endeks olarak kabul edilmiştir beri, bu sonuçlar daha fareler EDS boyunca yeni ayrımcı kural işleme bazı sorunlar karşılaştı öneririz. Wild-tip farelerden (Şekil 4-5) davranışsal performansına dayanarak, her bir deney grubu için (R güç analizi ile) örneklem büyüklüğü en az sayıda 8 olması gerektiğini belirledi. <img alt="Şekil 3," src="/files/ftp_upload/53503/53503fig3.jpg" /> Işık, koku ve doku Şekil 3. Basit ayrımcılık eşdeğerdir. Denemeleri (A) sayısı ve tek ışık, koku veya doku uyaranlara basit ayrımcılıklara ilişkin kriter ulaşmak için gerekli (B) saat. Değerler Şekil 2-4 boyunca ortalama ± SEM temsil etmektedir. Veri originally yayınlanan &#39;nihai İçi ve extradimensional Dikkat eksikliği Fareler için Görev Set-Kaydırma&#39; 19. <img alt="Şekil 4," src="/files/ftp_upload/53503/53503fig4.jpg" /> Şekil 4. Yabani tip C57BL6J erkek fareler (dakika) &#39;stuck-in-set&#39; ID / ED Operon görev. (A) Denemeler, (B) zamanında performans ve farklı aşamalarında kriter ulaşmak için gerekli günler Bir &#39;stuck-in-set&#39; ID / ED paradigması kullanılarak ID / ED Operon görev. (C) Süre (saniye cinsinden) bölücü kapısının açılması ve görevin farklı aşamalarında bir burun-gedikler yanıtı (yanıt gecikme) arasında geçen. 26 farelerin toplam test edilmiştir; 4 fareler onlar güvenilir eğitim sırasında gıda takviyesini almak için alay değildi çünkü dışlanmış ya da e bitirmek mümkün değildi edildintire prosedür. A: * p &lt;CD, IDS, IDS2, IDS2Re ve EDSRe karşı 0.05; B: * p &lt;CD, IDS2, IDS2Re ve EDSRe karşı 0.05. A ve B: #p &lt;0.05, ## p &lt;CD, IDSRe ve IDS2Re karşı 0.005. C: * p &lt;IDS2, IDS2Re ve EDSRe karşı 0,05. Fareler Şekil 3-4 bildirilen tüm deneylerde 5-9 gün içinde tüm görevi tamamlamak mümkün olduğunu unutmayın. Veri aslında &#39;nihai İçi ve extradimensional Dikkat eksikliği Fareler için Görev Set-Shifting&#39; 19 yılında yayınlanan. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/53503/53503fig4large.jpg" target="_blank">Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.</a> <img alt="Şekil 5," src="/files/ftp_upload/53503/53503fig5.jpg" /> Şekil 5. &#39;İki boyutta&#39; Wild tip C57BL6J erkek fareler performans ID / EDOperon görevi. (A) Denemeler, (B) (dakika) zamanı ve iki boyutlu paradigma kullanarak ID / ED Operon görevinin farklı aşamalarında kriter ulaşmak için gereken günler. (C) Süre (saniye cinsinden) bölücü kapısının açılması ve görevin farklı aşamalarında bir burun-gedikler yanıtı (yanıt gecikme) arasında geçen. 13 farelerin toplam test edilmiştir; 3 fareler onlar güvenilir eğitim sırasında gıda takviyesini almak için alay değildi çünkü dışlanmış veya tüm prosedür bitirmek mümkün değildi. A ve B: #p &lt;CD ve IDS2Re karşı 0.05, CD, IDS, IDS2, EDSRe karşı * p &lt;0.05. C: * p &lt;IDS2, IDS2Re ve EDSRe karşı 0,05. Veri aslında &#39;nihai İçi ve extradimensional Dikkat eksikliği Fareler için Görev Set-Shifting&#39; 19 yılında yayınlanan. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/53503/53503fig5large.jpg" target="_blank">Için tıklayınız</a>Bu rakamın büyük bir sürümünü görüntüleyin. <img alt="Şekil 6," src="/files/ftp_upload/53503/53503fig6.jpg" /> Protokolün tüm prosedürün Şekil 6. Timeline ID / ED görevi sınamak için. <table fo:keep-together.within-page="1"><tbody><tr><td> Aşama </td><td> Açıklama </td><td> Ek Notlar </td><td> Kaynaklar </td></tr><tr><td> Basit Ayrımcılık (SD) </td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td> Bileşik Ayrımcılık (CD) </td><td> Uyaranlar, insan görev veya kemirgenler için doku ve koku uyaranlara arasında görsel uyaranlara için renk ve şekil olarak iki algısal boyutları, değişir </td><td></td><td></td></tr><tr><td> Öğrenme ters çevrilmesi (CDRe - IDSRe - IDS2Re - EDSRe) </td><td> İki örnekalgısal boyut içinde s nedir doğru önceden idi hatalı olduğunu ve böylece onların takviye yükümlülükler ters olan tersi) </td><td> Seri ters öğrenme, performans ardışık içinde set ters ile geliştirir. Böylece, ters kademeleri (yani., CDRe, IDSRe, IDS2Re) Sadece farklı kortikal alanlarda fonksiyonunu değerlendirmek değil, aynı zamanda EDS aşamada meydan bilişsel dikkat set oluşturmak için) 1 hizmet ve 2) istenmeyen kadar batıl klima önlemek için uyaran yönleri </td><td> - Farelerde orbitofrontal korteks lezyonları (Bissonette ark., 2008) ve monkyes engelli Ters öğrenme (Dias ve ark., 1996) - FMRI Ters öğrenmeye performansı sırasında (Owen, 2006 Hampshire ve) orbitofrontal korteks aktivasyonu gösterdi </td></tr><tr><td> Boyutlararası shift (IDS - IDS2) </td><td> Roman örnekleri, tanıtıldı, ancak aynı boyut takviye edilmiştir </td><td> IDS aşamaları sönemli bir iç kontrol olarak erve (yani., EDS IDS daha zor olmalı), ve aynı zamanda bilişsel-dikkat set oluşturmak katkıda </td><td> PFC dopamin tükenmesi dikkat set formasyonu (Robbins ve Roberts, 2007) bozulmuş. 6-OHDA lezyonlu maymunlar bir dikkat set satın yansıtmalıdır, geçen (IDS5) ayrımcılığa klasik azalma ilk (IDS1) gelen hataları azalma görülmedi </td></tr><tr><td rowspan="2"> Extradimensional shift (EDS) </td><td> &#39;stuck-in-set&#39; protokol: Daha önce ilgisiz uyaran boyut, yeni bir teşvik boyuta değiştirilmiştir derhal ilgili hale </td><td> Yeni ilgili boyuta geçiş için başarısızlık daha önce deneyimli olmasaydı beri bu boyutları hakkında herhangi bir önceki öğrenmelerin isnat edilemez. Arıza, bu nedenle, daha önce uygun bir boyuta perseverasyon yansıtır </td><td> - MPFC hav lezyonlarıe edilmiş göster (et al., 2008 Bissonette) farelerde EDS bozar, ve mokeys (Dias ve ark., 1996) - Frontal lob hastaların takılıp-in-set &#39;perseverasyon&#39; durumda engelli fakat değil &#39;iki boyutlu&#39; durumda (. Owen ve diğerleri, 1993) - Farelerde MPFC dopamin modüle EDS performansı (Papaleo ve arkadaşları, 2008;.. Scheggia ve arkadaşları, 2014) ve sıçan (Tunbridge ve arkadaşları, 2004). </td></tr><tr><td> &#39;İki boyutlarınızın protokol: Daha önce alakasız boyut takviye edilmiştir </td><td> (alakasız hale geldiğinde) ama yine de, bir konu, yeni alakalı boyuta dikkat yönlendirmesi, yapamaz daha önce ilgili boyuttan uzak dikkatini kaydırmak mümkün olduğunda dikkat set kaydırmak için belirgin bir başarısızlık ortaya çıkabilir </td><td> - Sıçanlarda MPFC (Birrell ve Brown, 2000) Lezyon engelli EDS kayması - Ventrolateral PFC (Hampshire ve Owen, 2006) EDS performans sırasında fMRI gösterilmiştir aktivasyon60; </td></tr></tbody></table> Tablo 2:. Görevi sırasında test farklı yapıları yer alan beyin bölgelerinin rolü ele lezyon referanslar ve farmakolojik çalışmalar dahil olmak üzere görev aşamaları, kimliği / ED Ç peron görev tanımı Aşamaları.

Watch this Scientific Journal Video about An Operant Intra-/Extra-dimensional Set-shift Task for Mice at JoVE.com

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

Fareler için bir Edimsel Intra- / Ekstra boyutlu Set-shift Görev

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

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

an-operant-intra-extra-dimensional-set-shift-task-for-mice

Nanyang Technological University

Research

JoVE Journal

Behavior

12.1K Görüntüleme.  Istituto Italiano di Tecnologia. Attentional set-shifting cognitive abnormalities are a core feature of many psychiatric diseases. Here, we present the development of a novel automatic system for the effective study of attentional set-shifting abilities, executive functions and other cognitive abilities in mice with high translational validity to human studies.

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

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.

Dikkat Seti Değişen Görev: Farelerde Bilişsel Esneklik bir ölçün

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

Davranış

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.

Sıçanlar Davranış Esneklik değerlendirilmesi için Edimsel Prosedürleri

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

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

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

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

Çift H Maze: Kemirgenler A Sağlam Davranış Öğrenme için test ve Hafıza

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

New Variations for Strategy Set-shifting in the Rat

Behavioral flexibility is crucial for survival in changing environments. Broadly defined, behavioral flexibility requires a shift of behavioral strategy based on a change in governing rules. We describe a strategy set-shifting task that requires an attentional shift from one stimulus dimension to another. The paradigm is often used for testing cognitive flexibility in primates. However, the rodent version has not been as extensively developed. We have recently extended an established set-shifting task in the rat1 by requiring attention to different stimuli according to context. All the experimental conditions required animals to choose either a left or right lever. Initially, all animals had to choose on the basis of the location of the lever. Subsequently, a change in the rule occurred, which required a shift in set from location-based rule to a rule in which the correct lever was indicated by a light cue. We compared performance on three different versions of the task, in which the light stimulus was either novel, previously relevant, or previously irrelevant. We found that specific neurochemical lesions selectively impaired the ability to make particular types of set shift as measured by the performance on the different versions of the task.

Set-shifting, a form of behavioral flexibility, requires an attentional shift from one stimulus dimension to another. We extended an established rodent set-shifting task1 by requiring attention to different stimuli according to context. The task was combined with specific lesions to identify neuron subtypes underlying a successful shift.

Strateji için yeni varyasyonlar Sıçan Set değiştiren

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

T-maze Forced Alternation and Left-right Discrimination Tasks for Assessing Working and Reference Memory in Mice

Forced alternation and left-right discrimination tasks using the T-maze have been widely used to assess working and reference memory, respectively, in rodents. In our laboratory, we evaluated the two types of memory in more than 30 strains of genetically engineered mice using the automated version of this apparatus. Here, we present the modified T-maze apparatus operated by a computer with a video-tracking system and our protocols in a movie format. The T-maze apparatus consists of runways partitioned off by sliding doors that can automatically open downward, each with a start box, a T-shaped alley, two boxes with automatic pellet dispensers at one side of the box, and two L-shaped alleys. Each L-shaped alley is connected to the start box so that mice can return to the start box, which excludes the effects of experimenter handling on mouse behavior. This apparatus also has an advantage that in vivo microdialysis, in vivo electrophysiology, and optogenetics techniques can be performed during T-maze performance because the doors are designed to go down into the floor. In this movie article, we describe T-maze tasks using the automated apparatus and the T-maze performance of &alpha;-CaMKII+/- mice, which are reported to show working memory deficits in the eight-arm radial maze task. Our data indicated that &alpha;-CaMKII+/- mice showed a working memory deficit, but no impairment of reference memory, and are consistent with previous findings using the eight-arm radial maze task, which supports the validity of our protocol. In addition, our data indicate that mutants tended to exhibit reversal learning deficits, suggesting that &alpha;-CaMKII deficiency causes reduced behavioral flexibility. Thus, the T-maze test using the modified automatic apparatus is useful for assessing working and reference memory and behavioral flexibility in mice.

This article presents the protocol of T-maze tests using a modified automated apparatus for assessing the learning and memory functions in mice.

T-labirent Zorla Değişim ve Çalışma ve Fareler Referans Bellek değerlendirilmesi için sağ-sol Ayrımcılık Görevler

Forced alternation and left-right discrimination tasks using the T-maze have been widely used to assess working and reference memory, respectively, in ...

Nörobilim

A Behavioral Assay for Investigating the Role of Spatial Memory During Instinctive Defense in Mice

Evolution has selected a repertoire of defensive behaviors that are essential for survival across all animal species. These behaviors are often stereotyped actions elicited in response to innately aversive sensory stimuli, but their success requires enough flexibility for adapting to different spatial environments, which can change rapidly. Here, we describe a behavioral assay to evaluate the influence of learned spatial knowledge on defensive behaviors in mice. We have adapted the widely used Barnes maze spatial memory assay to investigate how mice navigate to a shelter during escape responses to innately aversive sensory stimuli in a novel environment, and how they adapt to acute changes in the environment. This new assay is an ethological paradigm that does not require training and exploits the natural exploration patterns and navigation strategies in mice. We propose that the set of protocols described here are a powerful means of studying goal-directed behaviors and stimulus-triggered navigation, which should be of interest to both the fields of instinctive behaviors and spatial memory.

This protocol describes a behavioral assay, based on the Barnes maze test, to study how instinctive defensive actions are modified by the knowledge of spatial environment.

Fareler içgüdüsel savunma sırasında kayma bellek rolünün araştırılması için davranışsal bir tahlil

Evolution has selected a repertoire of defensive behaviors that are essential for survival across all animal species. These behaviors are often ...

Novel Object Recognition and Object Location Behavioral Testing in Mice on a Budget

Ethologically relevant behavioral testing is a critical component of any study that uses mouse models to study the cognitive effects of various physiological or pathological changes. The object location task (OLT) and the novel object recognition task (NORT) are two effective behavioral tasks commonly used to reveal the function and relative health of specific brain regions involved in memory. While both of these tests exploit the inherent preference of mice for the novelty to reveal memory for previously encountered objects, the OLT primarily evaluates spatial learning, which relies heavily on hippocampal activity. The NORT, in contrast, evaluates non-spatial learning of object identity, which relies on multiple brain regions. Both tasks require an open-field-testing arena, objects with equivalent intrinsic value to mice, appropriate environmental cues, and video recording equipment and the software. Commercially available systems, while convenient, can be costly. This manuscript details a simple, cost-effective method for building the arenas and setting up the equipment necessary to perform the OLT and NORT. Furthermore, the manuscript describes an efficient testing protocol that incorporates both OLT and NORT and provides typical methods for data acquisition and analysis, as well as representative results. Successful completion of these tests can provide valuable insight into the memory function of various mouse model systems and appraise the underlying neural regions that support these functions.

Here we provide a protocol which includes comprehensive instructions for the economical establishment of murine object location and novel object recognition behavioral testing, including the design, cost, and construction of required equipment as well as execution of behavioral testing, data collection, and analysis.

Yeni nesne tanıma ve nesnenin konumunu bir bütçe farelerde test davranış

Ethologically relevant behavioral testing is a critical component of any study that uses mouse models to study the cognitive effects of various ...

Two Different Real-Time Place Preference Paradigms Using Optogenetics within the Ventral Tegmental Area of the Mouse

Understanding how neuronal activation leads to specific behavioral output is fundamental for modern neuroscience. Combining optogenetics in rodents with behavioral testing in validated paradigms allows the measurement of behavioral consequences upon stimulation of distinct neurons in real-time with high spatial and temporal selectivity, and thus the establishment of causal relationships between neuronal activation and behavior. Here, we describe a step-by-step protocol for a real-time place preference (RT-PP) paradigm, a modified version of the classical conditioned place preference (CPP) test. The RT-PP is performed in a three-compartment apparatus and can be utilized to answer if optogenetic stimulation of a specific neuronal population is rewarding or aversive. We also describe an alternative version of the RT-PP protocol, the so-called neutral compartment preference (NCP) protocol, which can be used to confirm aversion. The two approaches are based on extensions of classical methodology originating from behavioral pharmacology and recent implementation of optogenetics within the neuroscience field. Apart from measuring place preference in real time, these setups can also give information regarding conditioned behavior. We provide easy-to-follow step-by-step protocols alongside examples of our own data and discuss important aspects to consider when applying these types of experiments.

Here we present two easy-to-follow step-by-step protocols for place preference paradigms using optogenetics in mice. Using these two different setups, preference and avoidance behaviors can be solidly assessed within the same apparatus with high spatial and temporal selectivity, and in a straightforward manner.

Farenin Ventral Tegmental Alanı İçinde Optogenetik Kullanarak İki Farklı Gerçek Zamanlı Yer Tercihi Paradigması

Understanding how neuronal activation leads to specific behavioral output is fundamental for modern neuroscience. Combining optogenetics in rodents with ...

Optogenetic Manipulation of Neuronal Activity to Modulate Behavior in Freely Moving Mice

Optogenetic modulation of neuronal circuits in freely moving mice affects acute and long-term behavior. This method is able to perform manipulations of single neurons and region-specific transmitter release, up to whole neuronal circuitries in the central nervous system, and allows the direct measurement of behavioral outcomes. Neurons express optogenetic tools via an injection of viral vectors carrying the DNA of choice, such as Channelrhodopsin2 (ChR2). Light is brought into specific brain regions via chronic optical implants that terminate directly above the target region. After two weeks of recovery and proper tool-expression, mice can be repeatedly used for behavioral tests with optogenetic stimulation of the neurons of interest.
Optogenetic modulation has a high temporal and spatial resolution that can be accomplished with high cell specificity, compared to the commonly used methods such as chemical or electrical stimulation. The light does not harm neuronal tissue and can therefore be used for long-term experiments as well as for multiple behavioral experiments in one mouse. The possibilities of optogenetic tools are nearly unlimited and enable the activation or silencing of whole neurons, or even the manipulation of a specific receptor type by light.
The results of such behavioral experiments with integrated optogenetic stimulation directly visualizes changes in behavior caused by the manipulation. The behavior of the same animal without light stimulation as a baseline is a good control for induced changes. This allows a detailed overview of neuronal types or neurotransmitter systems involved in specific behaviors, such as anxiety. The plasticity of neuronal networks can also be investigated in great detail through long-term stimulation or behavioral observations after optical stimulation. Optogenetics will help to enlighten neuronal signaling in several kinds of neurological diseases.

With optogenetic manipulation of specific neuronal populations or brain regions, behavior can be modified with high temporal and spatial resolution in freely moving animals. By using different optogenetic tools in combination with chronically implanted optical fibers, a variety of neuronal modulations and behavioral testing can be performed.

SerbestÇe Hareket Eden Farelerde Davranışı Modüle Etmek Için Nöronal Aktivitenin Optogenetik Manipülasyonu

Optogenetic modulation of neuronal circuits in freely moving mice affects acute and long-term behavior. This method is able to perform manipulations of ...

A Behavioral Task Modeling 'Everyday Memory' in an Event Arena to Foster Allocentric Representations for Rodents

The event arena provides an optimal platform to investigate learning and memory. The appetitive everyday memory task described in this paper provides a robust protocol for the investigation of episodic and spatial memory in rodents, which specifically fosters allocentric memory representation. Rats are trained to find and dig for food during the encoding phase and, after a time delay, rats are given a choice to find the reward food pellet in the correct location. There are two key elements that promote the use of an allocentric strategy in this protocol: 1) rats start from different start locations within and between sessions, 2) a stable home-base is deployed where rats have to carry their food to eat. By means of these modifications, we effectively encourage the rodents to use allocentric spatial representations to perform the task. In addition, the task provides a good paradigm for within-subject experimental design and allows experimenters to manipulate different conditions to reduce variability. Used in conjunction with behavioral and physiological techniques, the resulting rodent model provides an effective test-bed for future research into memory formation and retention.

The goal of this optimized 'everyday memory' protocol in an event arena was to employ a stable home-base that encourages the use of allocentric spatial representations. This animal model provides an effective test-bed for future research into the formation and retention of event memories using behavioral and physiological techniques.

The event arena provides an optimal platform to investigate learning and memory. The appetitive everyday memory task described in this paper provides a ...