Name: the dig task: a simple scent discrimination reveals deficits following frontal brain damage
Uploaded: 2013-01-04T13:00:00
Duration: 11 min 16 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about The Dig Task: A Simple Scent Discrimination Reveals Deficits Following Frontal Brain Damage at JoVE.com

Midler til dette prosjektet ble gitt av Arra midler fra NINDS stipend NS045647.

1. Materialer som er nødvendige for opplæring og testing <ol><li> Testing kammer. Enhver beholder stort nok til å romme en dyr og to duft kopper. Vårt laboratorium benyttes modifiserte operant kammer (Med Associates Inc.) med gulv barer fjernet for å gjøre plass for duft kopper (figur 1). </li><li> Scent kopper og koppholder. Kopper tilstrekkelig bred og dyp til å tillate for graving og noen mekanisme / holder for å stabilisere dem (fig. 2). </li><li> Duftende sanden. Vår testing protokoll som brukes dufter tidligere etablert for å ikke vise respons skjevhet i rotter (kakao, basilikum, spisskummen, kaffe) 4. Hver duftende sand ble blandet i et forhold på 1 g til 110 g odorant unscented, ren lekeplass &quot;sandkasse&quot; sand, og kan lagres i lufttette beholdere i opptil 6 måneder. </li><li> Forsterker. Vi utnyttet frukt sløyfe kornblanding stykker som forsterker. Vi anbefaler å utsette dyr til forsterkeren (via plassering i deres hjem bur) 3 til 5 dager før training å overvinne neophobic svar. </li><li> Stoppeklokke eller tidsur. </li></ol> 2. Animal Handling før trening <ol><li> Håndtering. Som dyr vil bli plassert i og fjernes fra kamrene gjentatte ganger gjennom trening / testing, anbefaler vi håndterer dyr tre til fem dager før trening for å gjøre dem kjent med menneskelig kontakt. </li><li> Motiverende. For å motivere dyr å utføre den oppgaven, er en viss grad av mat deprivasjon nødvendig. Mat begrensning bør initieres minst tre dager før både trening og testing og dyr kan bli opprettholdt på 90% av fri-fôring vekt. Vanligvis mengder på 15-20 g chow per dag er tilstrekkelig, men dyr vekter bør kontrolleres annenhver dag mens mat begrenser. </li></ol> 3. Dig Trening Trening et dyr å grave i sand kan oppnås i et gjennomsnitt av åtte økter over en fire dagers periode. Under grave training, bør kammeret settes opp ved å plassere to duft kopper i mekanismen / holderen og plassere duft koppen oppsettet inn i kammeret. Den generelle prosedyren er beskrevet nedenfor med mål om å forme dyret fra å konsumere forsterkeren helt grave i sand for å hente den. <ol><li> Sesjon 1 - kammer tilvenning og magasin trening. Helt fylle duft kopper med forsterkeren (ingen sand). Plasser dyret inn i et apparat for 30 min slik at dyret fritt konsumere forsterkeren. </li><li> Sesjon 2 - sand tilvenning. Helt fylle duft kopper med forsterkeren og hell en liten mengde unscented sand i hver kopp, fylle mer enn halvparten av koppen. Plasser dyret inn i et apparat for 30 min slik at dyret fritt konsumere forsterkeren. </li><li> Sesjon 3 - overflate graving. Fyll duft kopper med en enda blanding av forsterker og uparfymert sand, slik flere forsterkere utsatt. Plasser dyret inn apparatet for30 min slik at dyret fritt konsumere forsterkeren. I prosessen med å forbruke de eksponerte forsterkere, bør dyret avdekke ytterligere forsterkere under overflaten av sanden. Dyret skal skifte fra å bruke sin munn til å bruke sine forpotene å fjerne hver forsterker fra sanden. </li><li> Session 4 - graving. Fyll duft kopper med en blanding av 1 del forsterker til 3 deler unscented sand, forlater 1-2 forsterkere utsatt. Plasser dyret inn i kammeret for 30 min slik at dyret fritt konsumere forsterkeren. Dyret skal begynne å grave med sine forpotene å avdekke ytterligere forsterkere og fjerne dem fra sanden. Dyr som ikke starter å avdekke forsterkeren etter en 10 min tid skal bistås (forskeren bør avdekke en forsterker gangen til dyret lærer). </li><li> Sesjon 5 - full graving. Fyll duft kopper med en blanding av 1 del forsterker til 3 deler unscented sand uten å etterlate forsterkere utsatt. PLAce dyret inn i et apparat for 30 min slik at dyret fritt konsumere forsterkeren. Dyr skal bistås etter behov. Noen dyr kan trenge flere forekomster av denne økten for å demonstrere grave atferd. </li><li> Session 6 - rettssaken struktur tilvenning. Plasser tre forsterkere i dype, mellomnavn og grunne posisjoner i sanden i hver duft cup. Plasser dyret inn i kammeret inntil alle tre hentes fra hver kopp, assistere etter behov. Når alle har blitt hentet, plasserer dyret inn i en holder apparat i 15-30 sek og tilbakestille duft kopper som beskrevet i dette trinnet. Deretter plasserer dyret tilbake inn i kammeret, og gjenta prosessen inntil dyret har fullført fire totale forsøk. Dyret skal bli tilvent bli plassert i holder anordningen og begynner å grave umiddelbart når den plasseres i kammeret. Dyret bør også vise full graving atferd og hente forsterkeren nederst duften koppen. </li><li>Sesjon 7 - enkle forsterkere. Plasser en enkelt forsterker på halvparten av dybden av sanden i hver kopp. Plasser dyret inn i kammeret og la den hente både forsterkere og deretter plassere den i å holde apparatet i 30 sek. Gjenta denne prosessen for fire totalt forsøk. Dyret skal begynne å grave raskere og krever minimalt med hjelp fra forskeren. </li><li> Session 8 - mock diskriminering testing. Fyll kopper som beskrevet i sesjon 7. Gi dyret 30 sek å hente begge forsterkere. Plasser dyret i å holde apparatet når begge har blitt hentet eller 30 sek er gått. Gjenta dette for antall forsøk som vil bli brukt i testfasen. Dyr skal lære å grave raskt når plassert tilbake inn i kammeret. </li><li> Ytterligere økter. Avhengig innledende diskriminering testing, kan eksperimentator ønsker å utføre flere økter til å bli dyret med de gitte luktene. Rotter har en tendens til å begynne vise neophobia og foretrekkerkjente luktene tidligere var knyttet til forsterkning 10. </li></ol> 4. Diskriminering Testing <ol><li> Forskeren bør velge en duft sammenkobling, herunder hvilke duft vil bli agnet med forsterkeren (riktig diskriminering), og som ikke vil. Ytterligere beslutninger, for eksempel antall forskjellsbehandling og reverseringer, maks antall dager og prøvelser, og om å pretest før skade vil i hovedsak være basert på eksperimentell spørsmål (se merknader nedenfor). </li><li> Rotter kan testes og data registrert for hånd av forskeren. Forskeren bør ta for hvert forsøk: riktig eller feil valg, ventetid for å starte graving, og forsøk der en rotte ganger ute på. <ol class="lalpha"><li> Antall forsøk administrert bør være på skjønn av forsker (se merknader nedenfor). </li><li> Lengden på prøveperioden bør være på skjønn av forsker (se merknader nedenfor). </li><li> Den forskerecher bør randomize rettssaken struktur (venstre-høyre plasseringen av duft kopper), med det forbeholdet at ikke mer enn tre forsøk på rad er på en gitt side. Dette vil bidra til å redusere side bias. </li></ol></li><li> For å initiere hver studie plasserer dyret inn i kammeret som vender mot bakre, like langt fra hver kopp. Plassere et dyr nærmere en kopp kan øke sjansen for å utvikle en skjevhet. </li><li> Hvis dyret riktig diskriminerer, la den hente og konsumere forsterkeren, og deretter fjerne den til å holde apparatet i 30 sek. Hvis det oppstår tidsavbrudd eller velger feil, må du fjerne det umiddelbart, før det &quot;korrigerer&quot; seg selv, og sett den i å holde apparatet i 30 sek. </li><li> Gjenta denne prosessen for den valgte antall forsøk. </li><li> Når et dyr oppnår en forhåndsbestemt kriterier (dvs.&gt; 80% nøyaktighet per dag i tre påfølgende dager), kan dyret gå videre til neste diskriminering / reversering og gjenta prosessen ovenfor. </li></ol&gt; 5. Flere merknader <ol><li> Testing i vårt laboratorium fant at trening og testing fungerer best med halvparten av en frukt sløyfe kornblanding stykke å unngå metning. </li><li> Under trening, kan noen dyr trenger mer hjelp enn andre. Vi anbefaler at du gjør det som er nødvendig for å oppnå grave atferd. Men når testing starter vi aldri forsøke å gripe inn og forbedre en rotte graving atferd. </li><li> Varierende antall forsøk kan være tilstrekkelig for ulike laboratorier. Testing i vårt laboratorium har brukt 6, 8, og 12 forsøk per økt, en gang per dag, og har funnet en preferanse for 8 rettssaken oppsett. </li><li> Variere lengden av forsøket kan være nødvendig i noen eksperimentelle oppsett (f.eks dyr under en stress paradigmet kan trenger økt prøveperioden ganger eller færre totale forsøk). </li><li> En forhåndsinnstilt kriterium bør brukes for å avgjøre når et dyr har mestret en diskriminering. Testing i vårt laboratorium har krevd en accuracy er større enn 80% (5/6 forsøk, 7/8 forsøk, eller 10/12 forsøk) per dag i 3 påfølgende dager. Imidlertid kunne en høyere kriterier (85%) også anvendes. </li><li> Forhåndsinnstilte terskler / maksimumsgrenser bør brukes for det maksimale antall dager brukt på en gitt duft. Dette vil i hovedsak være diktert av problemstilling. For eksempel, er våre laboratoriestudier TBI og som av resultat av progressive natur TBI, rotter som ikke har truffet kriterier flyttet til en roman diskriminering / reversering etter 12 dager med testing. </li><li> Beslutter å pretest eller bare posttest er et spørsmål som i stor grad er bestemt av eksperimentell retning. Pretesting tillater en å utføre et minne vurdering på dyret innlegget skade, noe som kan være relevant avhengig skadetypen. Men innrømmer post testing en å undersøke forskjeller i oppkjøpet prisen på den forskjellsbehandlingen mellom grupper. Vårt laboratorium har og vil fortsette å bruke begge. </li></ol>

<ol>
	<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> J. Neurosci. 20, 4320-4324 (2000).</li><li>Bunsey, M., Eichenbaum, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Conservation+of+hippocampal+memory+function+in+rats+and+humans.">Conservation of hippocampal memory function in rats and humans.</a> Nature. 379, 255-257 (1996).</li><li>Eichenbaum, H., Fagan, A., Cohen, 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=Normal+olfactory+discrimination+learning+set+and+facilitation+of+reversal+learning+after+medial-temporal+damage+in+rats:+Implications+for+an+account+of+preserved+learning+abilities+in+amnesia.">Normal olfactory discrimination learning set and facilitation of reversal learning after medial-temporal damage in rats: Implications for an account of preserved learning abilities in amnesia.</a> J. Neurosci. 6, 1876-1884 (1986).</li><li>Kaiser, D. H., Means, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Value+transfer+across+odor+stimuli+using+probability+of+reinforcement+in+the+rat.">Value transfer across odor stimuli using probability of reinforcement in the rat.</a> Behav. Processes. 73, 164-169 (2006).</li><li>Martens, K. M., Vonder Haar, C., Hutsell, B. A., Hoane, M. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Additional+options+for+behavioral+testing+in+rodent+models+of+traumatic+brain+injury:+A+simple+discrimination+task+used+as+a+novel+method+of+testing+decision-making+behavior.">Additional options for behavioral testing in rodent models of traumatic brain injury: A simple discrimination task used as a novel method of testing decision-making behavior.</a> J. Neurotrauma. , (2012).</li><li>Writing Group Members. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Executive+summary:+Heart+disease+and+stroke+statistics+-+2012+update.">Executive summary: Heart disease and stroke statistics - 2012 update.</a> Circulation. 125, 188-197 (2012).</li><li>Narayan, R. K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Clinical+trials+in+head+injury.">Clinical trials in head injury.</a> J. Neurotrauma. 19, 503-557 (2002).</li><li>Fujimoto, S. T., Longhi, L., Saatman, K. E., McIntosh, T. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Motor+and+cognitive+function+evaluation+following+experimental+traumatic+brain+injury.">Motor and cognitive function evaluation following experimental traumatic brain injury.</a> Neurosci. Biobehav. Rev. 28, 365-378 (2004).</li><li>Mitchell, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Experiments+on+neophobia+in+wild+and+laboratory+rats:+A+reevaluation.">Experiments on neophobia in wild and laboratory rats: A reevaluation.</a> J. Comp. Physiol. Psychol. 90, 190-197 (1976).</li><li>Baum, W. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=On+two+types+of+deviation+from+the+matching+law:+Bias+and+undermatching.">On two types of deviation from the matching law: Bias and undermatching.</a> J. Exp. Anal. Behav. 22, 231-242 (1974).</li><li>Swets, J. A., Dawes, R. M., Monahan, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Psychological+science+can+improve+diagnostic+decisions.">Psychological science can improve diagnostic decisions.</a> Psychological Science in the Public Interest. 1, 1-26 (2000).</li><li>Stuss, D. T., Murphy, K. J., Binns, M. A., Alexander, M. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Staying+on+the+job:+The+frontal+lobes+control+individual+performance+variability.">Staying on the job: The frontal lobes control individual performance variability.</a> Brain. 126, 2363-2380 (2003).</li><li>Burkett, E. E., Bunnell, B. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Septal+lesions+and+the+retention+of+DRL+performance+in+the+rat.">Septal lesions and the retention of DRL performance in the rat.</a> J. Comp. Physiol. Psychol. 62, 468-471 (1966).</li><li>Porter, M. C., Burk, J. A., Mair, R. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+comparison+of+the+effects+of+hippocampal+or+prefrontal+cortical+lesions+on+three+versions+of+delayed+non-matching-to-sample+based+on+positional+or+spatial+cues.">A comparison of the effects of hippocampal or prefrontal cortical lesions on three versions of delayed non-matching-to-sample based on positional or spatial cues.</a> Behav. Brain Res. 109, 69-81 (2000).</li><li>Walton, M. E., Bannerman, D. M., Alterescu, K., Rushworth, M. F. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Functional+specialization+within+medial+frontal+cortex+of+the+anterior+cingulate+for+evaluating+effort-related+decisions.">Functional specialization within medial frontal cortex of the anterior cingulate for evaluating effort-related decisions.</a> J. Neurosci. 23, 6475-6479 (2003).</li></ol>

Ingen interessekonflikter erklært.

I denne videoen har vi vist hvordan Dig oppgaven kan gjennomføres ved hjelp av relativt lave kostnader materialer og, med litt erfaring, kan testing bli utført ganske raskt (~ 10 min / dyr). Dette åpner for at oppgaven skal lett innarbeides i eksisterende testbatterier for TBI, hjerneslag og andre hjerneskader. The Dig oppgave er også robust i at det kan vurdere flere forskjellige aspekter av kognisjon, inkludert evalueringer av tidligere læring, reverseringer, og nye oppkjøp (f.eks sett skiftende). Viktigst har Dig oppgave vist seg å være effektive i å vurdere frontal funksjon etter hjerneskade. I tillegg har en lignende dig paradigme blitt brukt til å studere verdioverføring hos rotter etter hippocampus skade 4, og dermed kunne lett bli studert etter TBI. De viktigste fordelene med oppgaver som denne er evnen til å vurdere andre former for kognisjon enn det som vanligvis er testet i de fleste hjerneskade studtallet. Det eksisterer i dag en mangel på enkle, raskt overtatt oppgaver for å vurdere frontally-mediert kognisjon etter hjerneskade. Innen eksperimentell TBI, er det en sterk avhengighet labyrinter som eneste vurdering av kognisjon 9. Diskriminering og valg oppførsel er viktige aspekter ved frontally-mediert erkjennelse som må vurderes etter hjerneskade. Disse har blitt studert under mange ulike paradigmer (forsinket matching-to-sample, differensiell forsterkning av lav sats for å svare, innsats-baserte beslutninger, etc) innen den eksperimentelle analyser av atferd, men mangler i studier av hjerneskade 14-16. Utvikling av nye behandlingsformer for behandling av hjerneskade krever validering over flere modaliteter av sensoriske, motoriske og kognitiv funksjon. Oppgaver som dette kan bli avgjørende for fullt vurdere kognitiv funksjon under terapeutisk behandling. Mens Dig oppgave representerer et skritt i riktig retning for å vurdere hjernens funksjon etter skade, er det fortsatt begrensninger i den. Det er ment å være enkle å bygge, forvalte og analysere, men dette betyr at det er øvre grenser for hva den kan måle. Foreløpig to valg er alle som kan vurderes under den gitte paradigmet. I tillegg er Dig oppgaven ikke sensitive nok til å håndtere andre aspekter av frontal dysfunksjon, som impulsivitet, som kan forstyrre et dyrs beslutningsevne. Mens Dig oppgaven har vist seg å være vellykket for oss å vurdere hjerneskade hos unge dyr, er det fortsatt flere ting som kan gjøres med oppgaven å avgrense og forbedre den. Disse inkluderer å vurdere spesielle populasjoner (alder, kjønn, stamme), og sammenligne den direkte til operante paradigmer det er tilpasset fra, utføre en direkte sammenligning av denne oppgaven med andre oppgaver som vurderer frontal dysfunksjon etter skade, og utforske additional måter å analysere og sammenligne data generert fra oppgaven. Denne oppgaven er utformet for å løse noen av problemene i vårt felt ved å teste frontal funksjon på flere måter etter hjerneskade. Imidlertid kan man ikke oppgaven måle alle de kognitive prosesser som er påvirket av en hjerneskade. Dermed oppfordrer vi til at folk fortsetter å utvikle og forbedre oppgaver som er beskrevet i denne protokollen til mer fullstendig vurdere funksjonsnedsettelser etter hjerneskader. Ved å gjøre det, kan vi øke effektiviteten av narkotika og terapi utvikling for hjerneskade ved å vurdere på tvers av flere tiltak.

Hjerneskade som følge av traumatisk hjerneskade (TBI) og hjerneslag er en av de viktigste årsakene til død og uførhet i USA. Sammen utgjør disse lidelser resultat i totalt nesten 2.5 millioner incidences, med nesten 500.000 resulterer i død eller svekkelse 6-7. Til tross for denne tunge toll på samfunnet, har svært få behandlinger er utviklet for å behandle enten TBI eller hjerneslag. Til en viss grad, kan mangelen på tilgjengelige behandlingstilbud tilskrives utilstrekkelig atferdsmessige vurderinger av nye medisiner og behandlingsformer 8. Spesielt, er det en mangel av oppgaver til nøyaktig og fintfølende evaluere virkningene av behandlingene på de ulike kognitiv svikt etter hjerneskade i prekliniske litteraturen. Foreløpig flertallet av kognitive vurderinger som er utført vurdere romlig minne ved hjelp av en labyrint oppgave som Morris vannet labyrint 9. Det er flere grunner til dette mangel på testing inkludert tiden det tar åfullt karakterisere og vurdere kognitiv svikt, den tunge tillit til dyrt utstyr og kompetanse til å utnytte operante oppgaver, og hastigheten som disse evalueringene kan utføres. Med dette for øye har vi tilpasset en grunnleggende duft diskriminering oppgave, det Dig oppgaven, å vurdere kognisjon følgende hjerneskade. The Dig oppgave er designet for å være en billig, rask og effektivt verktøy for å evaluere kognitiv dysfunksjon etter hjerneskade fra en TBI eller hjerneslag. The Dig oppgave er avhengig av de grunnleggende operant prinsipper for læring og beslutningstaking. Som det er bare en to-utvalg beslutning paradigmet, representerer denne oppgaven en av de enkleste forskjellsbehandling som kan gjøres. I protokollen nedenfor detaljene for oppsett oppgaven samt trening metodikk vil bli beskrevet. Vi har funnet at denne oppgaven er sterkest ved vurdering frontalt-medierte kognitiv svikt sammenlignet ensidige parietal underskudd, men har det ennå testes under en modell avhippocampus skade 5. Ideelt sett ville denne oppgaven være egnet for å evaluere effektiviteten av en behandling eller terapi på gjenvinning av frontal underskudd etter en skade. Det er imidlertid mulig at med modifikasjoner denne oppgaven kan også brukes til å utforske mer komplekse beslutninger atferd som impulsivitet og generalisert matching.

<table border="1"><tr><td> Materialnavn </td><td> Selskapet </td><td> Katalognummer </td><td> Kommentarer </td></tr><tr><td></td><td></td><td></td><td> UTSTYR </td></tr><tr><td> Operant Chamber </td><td> Med Associates </td><td> ENV-008CT </td><td> Beløp: 1 Standard operant kammer, ingen eksterne enheter. </td></tr><tr><td> Plexiglass </td><td> Lokale jernvarehandelen </td><td> N / A </td><td> Beløp: 1 ark Skjær i riktig størrelse til å passe inn i kammeret. </td></tr><tr><td> PVC Pipe End Caps </td><td> Lokale jernvarehandelen </td><td> N / A </td><td> Beløp: 2 / duft cup oppsett. </td></tr><tr><td></td><td></td><td></td><td> REAGENSER</td></tr><tr><td> Sand </td><td> Lokale jernvarehandelen </td><td></td><td></td></tr><tr><td> Ulike krydder </td><td> Lokale matbutikk </td><td></td><td></td></tr><tr><td> Reinforcer </td><td> Lokale matbutikk </td><td></td><td></td></tr><tr><td></td><td></td><td></td><td> * Utstyr er oppført for bygging per kammer. </td></tr></table>

the dig task: a simple scent discrimination reveals deficits following frontal brain damage

Kognitiv svikt er den hyppigste årsaken til uførhet hos mennesker etter hjerneskade, men de atferdsmessige oppgaver brukes til å vurdere kognisjon i gnagere modeller av hjerneskade mangler. Lån fra operant litteratur vårt laboratorium utnyttet en grunnleggende duft diskriminering paradigmet 1-4 for å vurdere underskudd i frontally-skadde rotter. Tidligere har vi kort beskrevet Dig oppgaven og viste at rotter med frontal hjerneskade viser alvorlige mangler på tvers av flere tester innen oppgaven 5. Her presenterer vi en mer detaljert protokoll for denne oppgaven. Rotter blir plassert i et kammer og tillatt å skille mellom to scented sand, en av disse inneholder en forsterker. Prøveperioden er over etter at rotta enten riktig diskriminerer (definert som graving i riktig duftende sand), feil diskriminerer eller 30 sek utløpt. Rotter som riktig diskriminerer får lov til å utvinne og forbruke forsterkeren. Rotter som discriminate feilaktig blir umiddelbart fjernes fra kammeret. Dette kan fortsette gjennom en rekke tilbakeføringer og nye dufter. Den primære analysen er nøyaktigheten for hver duft sammenkobling (kumulativ andel riktig for hver duft). De generelle funn fra Dig oppgave tyder på at det er en enkel eksperimentell preparat som kan vurdere underskudd i rotter med bilateral frontal kortikale skader i forhold til rotter med ensidig parietal skade. The Dig oppgave kan også lett integreres i et eksisterende kognitiv test batteri. Bruken av flere oppgaver som dette kan føre til mer nøyaktig testing av frontal funksjon etter skade, noe som kan føre til terapeutiske muligheter for behandling. Alle dyr bruk ble utført i samsvar med protokoller godkjent av Institutional Animal Care og bruk komité.

Det er to viktigste variablene som kan tas opp i Dig oppgave: Riktig / Feil og ventetid. Imidlertid kan ikke-svar også registreres og analyseres, da de kan være viktig når man vurderer motivasjon. Disse kan brukes til å generere tiltak for analyse slik som nøyaktighet (# korrekte / totale studier), respons skjevhet 11, og ventetid. Disse tiltakene kan brukes til å vurdere flere forskjellige typer læring, avhengig av utformingen av eksperimentet (se ekstra notater ovenfor). Pretesting av dyr gjør en forsker å vurdere minne for en lært diskriminering. Reversering av lærte forskjellsbehandling tillate en forsker for å se hvor godt et dyr kan tilpasse seg en endring beredskap. Læring av nye diskriminasjoner tillater forskerne å sammenligne læring på tvers av ulike duft motstandere samt vurdere kapasiteten for romanen læring. Avhengig av utformingen av studien (se ekstra notater ovenfor), kan disse tiltak væreanalysert i en gjentatt tiltak motivet eller kan bli slått sammen til en enkelt variabel. Tidligere kollapset vi nøyaktighet i et mål på kumulativ andel riktige for å analysere hver duft diskriminering separat 5. Dette skjedde ved å summere antall korrekte diskriminasjoner og dividere med totalt antall forsøk for hver diskriminering. En rekke enveis mellom-fag analyse av avvik (ANOVAs) ble deretter brukt til å undersøke gruppeforskjeller for hver etter skade duft diskriminering. Imidlertid kan mer kraft oppnås for analyse ved å benytte avanserte statistiske teknikker som blandet effekter modellering. En annen alternativ er å utnytte signal-deteksjon teori for dataanalyse. Dette er en populær tilnærming i den menneskelige beslutningsprosesser litteratur og lar forskeren å undersøke de fleste av data fra et gitt emne i et enkelt diagram og raskt vurdere graden av nøyaktighet, skjevhet, og underskudd 12. Valg av analytisk tilnærming vil være largely drevet av eksperimentell spørsmålet, om man ønsker å sammenligne på tvers av typer læring, evaluere én type læring, eller bruke en beslutningsprosess tilnærming til dataene. Etter bilaterale frontal hjerneskade, har vårt laboratorium funnet at rotter lider store underskudd under nesten alle typer læring i denne oppgaven. Frontally-skadde dyr viste et underskudd i minnet for en tidligere lært diskriminering samt problemer med å lære reversering av at duft sammenkobling (figur 3). Frontal dyr hadde også problemer med å lære nye forskjellsbehandling (figur 3). I samsvar med tidligere forskning 13, var det også en stor økning i variasjon i frontalt skadde dyr (figur 3). I motsetning til dette har ensidige parietal skader i vårt laboratorium vist ingen underskudd på tvers av alle den forskjellsbehandlingen i denne oppgaven. Ensidige rotter viste ingen underskudd i megMory for en tidligere lært diskriminering og også anskaffet reverseringen diskriminering meget raskt (figur 4). De lærte nye duft motstandere svært raskt så vel (figur 4). I tillegg var variasjonen i ensidig-skadde gruppe svært lav, med de fleste rotter fungerer optimalt på aktiviteten. <img alt="Figur 1" src="/files/ftp_upload/50033/50033fig1.jpg" /> Figur 1. Testing i vårt laboratorium ble gjennomført i en bank av standard operant kamrene (Med Associates Inc.) som var tilpasset for bruk i denne oppgaven ved å fjerne fire påfølgende gulvvaskemiddel barer å åpne opp plass for to duft kopper. <img alt="Figur 2" src="/files/ftp_upload/50033/50033fig2.jpg" /> Figur 2. Testing i vårt laboratorium utnyttet PVC rør endefester (6 cm høy og 5,5 cm i diameter) som duften cups og et stykke pleksiglass (10 x 22 cm) med to boret runde hull (5,5 cm i diameter) som duften koppholder. <img alt="Figur 3" fo:content-width="5in" fo:src="/files/ftp_upload/50033/50033fig3highres.jpg" src="/files/ftp_upload/50033/50033fig3.jpg" /> Figur 3. Denne grafen viser typisk ytelse av humbug (blå) vs forfra-skadde (rød) rotter over flere ulike faser av testing i to ulike formater. I panel A, blir dataene representert som et stolpediagram med hvite prikker representerer datapunkter for individuelle rotter i hver gruppe. I panel B, er de samme dataene grafisk i en linje graf. Det var ingen forskjell på pre-skade diskriminering oppkjøpet. Men etter skader og på samme diskriminering, humbug rotter opptre på 93% kumulativ prosent korrekt, mens skadde rotter opptre på 65% kumulativ prosent riktig. Når en reversering av diskriminering ble gitt, injfigurert rotter synke til under sjanse ytelse. Tilsvarende på en roman duft diskriminering frontally-skadde rotter hadde problemer med å lære romanen sammenkobling og bodde på under en tilfeldighet ytelse. <a href="http://www.jove.com/files/ftp_upload/50033/50033fig3large.jpg" target="_blank">Klikk her for å se større figur</a> . <img alt="Figur 4" fo:content-width="5in" fo:src="/files/ftp_upload/50033/50033fig4highres.jpg" src="/files/ftp_upload/50033/50033fig4.jpg" /> Figur 4. Denne grafen viser typisk ytelse av humbug (blå) vs ensidige parietally-skadde rotter (grønn) over flere ulike faser av testing i to forskjellige formater. I panel A, blir dataene representert som et stolpediagram med hvite prikker representerer datapunkter for individuelle rotter i hver gruppe. I panel B, er de samme dataene grafisk i en linje graf. Det er ingen forskjell mellom gruppene på noen av den forskjellsbehandlingen. Ensidig-injured rotter utført ved eller i noen tilfeller, litt høyere enn humbug nivåer etter skade. <a href="http://www.jove.com/files/ftp_upload/50033/50033fig4large.jpg" target="_blank">Klikk her for å se større figur</a> .

Watch this Scientific Journal Video about The Dig Task: A Simple Scent Discrimination Reveals Deficits Following Frontal Brain Damage at JoVE.com

The Dig Task: A Simple Scent Discrimination Reveals Deficits Following Frontal Brain Damage

I denne protokollen, er en ny anvendelse av duft diskriminering beskrevet. The Dig oppgave er et rimelig oppgave som kan brukes til å vurdere frontalt-mediert kognisjon etter hjerneskade.

The Dig Oppgave: A Simple Scent Diskriminering avslører Underskudd Etter Frontal Brain Damage

Cognitive impairment is the most frequent cause of disability in humans following brain damage, yet the behavioral tasks used to assess cognition in ...

Research

JoVE Journal

Neuroscience

The Vermicelli and Capellini Handling Tests: Simple quantitative measures of dexterous forepaw function in rats and mice

Previous characterizations of rodent eating behavior have revealed that they use coordinated forepaw movements to manipulate food pieces. We have extended ...

Chromatin Immunoprecipitation from Dorsal Root Ganglia Tissue following Axonal Injury

Axons in the central nervous system (CNS) do not regenerate while those in the peripheral nervous system (PNS) do regenerate 
to a limited extent after ...

Morris Water Maze Test for Learning and Memory Deficits in Alzheimer&#39;s Disease Model Mice

Morris Water Maze Test for Learning and Memory Deficits in Alzheimer's Disease Model Mice

The Morris Water Maze (MWM) was first established by neuroscientist Richard G. Morris in 1981 in order to test hippocampal-dependent learning, including ...

Investigations on Alterations of Hippocampal Circuit Function Following Mild Traumatic Brain Injury

Undersøkelser på Endringer i Hippocampus Circuit Funksjon Etter mild traumatisk hjerneskade

Traumatic Brain Injury (TBI) afflicts more than 1.7 million people in the United States each year and even mild TBI can lead to persistent neurological ...

A Simple Alternative to Stereotactic Injection for Brain Specific Knockdown of miRNA

Et enkelt alternativ til Stereotactic Injection for Brain Spesifikk knockdown av miRNA

MicroRNAs (miRNAs) are key regulators of gene expression.  In the brain, vital processes like neurodevelopment and neuronal functions depend on the ...

A Simple Way to Measure Alterations in Reward-seeking Behavior Using Drosophila melanogaster

A Simple Way to Measure Alterations in Reward-seeking Behavior Using Drosophila melanogaster

En enkel måte å måle endringer i Reward-søkende atferd med<em&gt; Drosophila melanogaster</em

We describe a protocol for measuring ethanol self-administration in fruit flies (Drosophila melanogaster) as a proxy for changes in reward states. We ...

High Resolution Quantitative Synaptic Proteome Profiling of Mouse Brain Regions After Auditory Discrimination Learning

High Resolution Kvantitativ Synaptic Proteome Profilering av mus hjernen regioner Etter auditiv diskriminering Learning

The molecular synaptic mechanisms underlying auditory learning and memory remain largely unknown. Here, the workflow of a proteomic study on auditory ...

A Simple One-step Dissection Protocol for Whole-mount Preparation of Adult Drosophila Brains

A Simple One-step Dissection Protocol for Whole-mount Preparation of Adult Drosophila Brains

En enkel ett-trinns Dissection Protokoll for Whole-mount Utarbeidelse av Adult<em&gt; Drosophila</em&gt; Brains

There is an increasing interest in using Drosophila to model human brain degenerative diseases, map neuronal circuitries in adult brains, and study the ...

Recording Synaptic Plasticity in Acute Hippocampal Slices Maintained in a Small-volume Recycling-, Perfusion-, and Submersion-type Chamber System

Innspillingen synaptiske plastisitet i akutt hippocampus skiver vedlikeholdes i en liten volum resirkulering-, perfusjon og neddykking-type kammer System

Even though experiments on brain slices have been in use since 1951, problems remain that reduce the probability of achieving a stable and successful ...