Name: a fully automated rodent conditioning protocol for sensorimotor integration and cognitive control experiments
Uploaded: 2014-04-15T18:00:00
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Questo lavoro è stato supportato dal NINDS concessione # NS054148.

Tutte le procedure che coinvolgono gli animali sono stati approvati dalla Institutional Animal Care ed uso commissione Michigan State University (IACUC). 1. Setup sperimentale <ol><li> Utilizzare una scatola condizionamento operante che consiste di una parete nosepoke cinque fori su un lato e un trogolo consegna cibo sul lato opposto. <ol><li> Il foro nosepoke centro è considerato come un &quot;fissaggio&quot; buco e gli altri quattro fori (due per ogni lato del foro di fissaggio) sono co...

<ol>
	<li>Goldstein, E. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Cognitive psychology: Connecting mind, research, and everyday experience. , (2008).</li><li>Kandel, E. R., Schwartz, J. H., Jessell, T. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=4th+edition.">4th edition.</a> Principles of neural science. , (2000).</li><li>Cisek, P., Kalaska, J. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Neural+mechanisms+for+interacting+with+a+world+full+of+action+choices.">Neural mechanisms for interacting with a world full of action choices.</a> Ann. Rev. Neurosci. 33, 269-298 (2010).</li><li>Kalat, J. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Biological psychology. , (2012).</li><li>Banich, M. T., Compton, R. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Cognitive neuroscience. , (2010).</li><li>Carew, T. J., Pinsker, H. M., Kandel, E. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Long-term+habituation+of+a+defensive+withdrawal+reflex+in+aplysia.">Long-term habituation of a defensive withdrawal reflex in aplysia.</a> Science. 175, 451-454 (1972).</li><li>Hodgkin, A. L., Huxley, A. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+quantitative+description+of+membrane+current+and+its+application+to+conduction+and+excitation+in+nerve.">A quantitative description of membrane current and its application to conduction and excitation in nerve.</a> J. Physiol. 117, 500 (1952).</li><li>Romo, R., Salinas, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Flutter+discrimination:+neural+codes,+perception,+memory+and+decision+making.">Flutter discrimination: neural codes, perception, memory and decision making.</a> Nat. Rev. Neurosci. 4, 203-218 (2003).</li><li>Romo, R., de Lafuente, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Conversion+of+sensory+signals+into+perceptual+decisions.">Conversion of sensory signals into perceptual decisions.</a> Prog. Neurobiol. 10, (2012).</li><li>Shadlen, M. N., Britten, K. H., Newsome, W. T., Movshon, 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=A+computational+analysis+of+the+relationship+between+neuronal+and+behavioral+responses+to+visual+motion.">A computational analysis of the relationship between neuronal and behavioral responses to visual motion.</a> J. Neurosci. 16, 1486-1510 (1996).</li><li>Beck, J. 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M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Learning+to+control+a+brain--machine+interface+for+reaching+and+grasping+by+primates.">Learning to control a brain--machine interface for reaching and grasping by primates.</a> PLoS Biol. 1, e42 (2003).</li><li>Georgopoulos, A. P., Schwartz, A. B., Kettner, R. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Neuronal+population+coding+of+movement+direction.">Neuronal population coding of movement direction.</a> Science. 233, 1416-1419 (1986).</li><li>Donoghue, J. P., Sanes, J. N., Hatsopoulos, N. G., Ga&#225;l, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Neural+discharge+and+local+field+potential+oscillations+in+primate+motor+cortex+during+voluntary+movements.">Neural discharge and local field potential oscillations in primate motor cortex during voluntary movements.</a> J. Neurophysiol. 79, 159-173 (1998).</li><li>Abbott, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Laboratory+animals:+the+Renaissance+rat.">Laboratory animals: the Renaissance rat.</a> Nature. 428, 464-466 (2004).</li><li>Fuster, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> The prefrontal cortex. , (2008).</li><li>Britten, K. H., Shadlen, M. N., Newsome, W. T., Movshon, J. 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Opin. Neurobiol. 22, 243-250 (2012).</li><li>Raposo, D., Sheppard, J. P., Schrater, P. R., Churchland, A. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Multisensory+decision-making+in+rats+and+humans.">Multisensory decision-making in rats and humans.</a> J. Neurosci. 32, 3726-3735 (2012).</li><li>Bari, A., Dalley, J. W., 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+application+of+the+5-choice+serial+reaction+time+task+for+the+assessment+of+visual+attentional+processes+and+impulse+control+in+rats.">The application of the 5-choice serial reaction time task for the assessment of visual attentional processes and impulse control in rats.</a> Nat. Protoc. 3, 759-767 (2008).</li><li>Brasted, P. J., Dunnett, S. B., 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=Unilateral+lesions+of+the+medial+agranular+cortex+impair+responding+on+a+lateralised+reaction+time+task.">Unilateral lesions of the medial agranular cortex impair responding on a lateralised reaction time task.</a> Behav. Brain Res. 111, 139-151 (2000).</li><li>Gage, G. J., Stoetzner, C. R., Wiltschko, A. B., Berke, J. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Selective+activation+of+striatal+fast-spiking+interneurons+during+choice+execution.">Selective activation of striatal fast-spiking interneurons during choice execution.</a> Neuron. 67, 466-479 (2010).</li><li>Erlich, J. C., Bialek, M., Brody, C. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+cortical+substrate+for+memory-guided+orienting+in+the+rat.">A cortical substrate for memory-guided orienting in the rat.</a> Neuron. 72, 330-343 (2011).</li><li>Mohebi, A., Oweiss, K. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Neural+ensemble+correlates+of+working+memory+in+the+rat+medial+prefrontal+cortex.">Neural ensemble correlates of working memory in the rat medial prefrontal cortex.</a> 41 st Ann. Meet. Soc. Neurosci. , (2011).</li><li>Oweiss, K. 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> Statistical signal processing for neuroscience and neurotechnology. , (2010).</li><li>Thorndike, 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=Animal+intelligence:+An+experimental+study+of+the+associative+processes+in+animals.">Animal intelligence: An experimental study of the associative processes in animals.</a> Psychol. Monographs: Gen. Appl. 2, 1-109 (1898).</li></ol>

I ratti sono stati ampiamente utilizzati nella ricerca delle neuroscienze da oltre un secolo. Dall&#39;introduzione di Thorndike del concetto di legge di effetto nei gatti 34, condizionamento operante è stato l&#39;approccio standard per testare diversi aspetti del comportamento animale. Molti esperimenti di neuroscienze che coinvolgono il processo decisionale e la preparazione del motore includono un periodo di ritardo tra i segnali d&#39;istruzione e l&#39;intervallo di azione. È desiderabile minimizzare ...

<html> Studiare la relazione tra neurofisiologia e il comportamento è l&#39;obiettivo finale dei sistemi neuroscienze. Storicamente, c&#39;è stato un compromesso tra modello animale scelta e repertorio comportamentale 1-5. Mentre organismi semplici come i nudibranchi 6 o 7 calamari sono stati ampiamente utilizzati per studiare le proprietà dei canali ionici singolo, neuroni e semplici circuiti neurali, sono necessari specie di ordine superiore per studiare funzioni più complesse come la navigazione spaziale, il processo decisionale 8-11 e cognitiva controllare 12-14. Nonostante sia un modello animale standard per umano come il comportamento, l&#39;uso di primati non umani richiede considerazioni di costo ed etici che preclude il loro uso in una vasta gamma di esperimenti in una singola impostazione 15-18 laboratorio. Modelli animali più semplici come i roditori sono generalmente preferiti 19, a condizione che abbiano substrati neurali analoghe alla base dei comportamenti di interesse. &quot;&gt; C&#39;è ampia evidenza che suggerisce che i roditori parti strutture corticali e sottocorticali simili, come quelle che si trovano nei primati 20-22. Roditori sono anche noti per integrare le informazioni tra più modalità sensoriali per guidare la loro azione 23-25, per esempio, coordinando sbattere e annusando durante il comportamento esplorativo 26 o integrando eventi uditivi e visivi / olfattive 25,27. Qui si descrive un quadro per condizionamento operante di roditori utilizzati per testare compiti cognitivi 28-32. In questo contesto, i soggetti sono tenuti a fissare all&#39;interno di un foro nosepoke e mantenere il loro muso all&#39;interno del foro fino alla presentazione di una stecca andare. Il compito comportamentale è un disegno nosepoke cinque buche che viene convenzionalmente utilizzato per studi di attività il tempo di reazione di serie 5 a scelta. Durante il periodo di ritardo, una serie di spunti di istruzione è presentata per guidare il soggetto a eseguire un&#39;azione. Questa struttura può essere facilmente modificato per soddisfareoccorre un&#39;ampia gamma di esperimenti in cui la formazione del soggetto per minimizzare il suo movimento palese in un breve intervallo. Questo permette studiando la misura in cui l&#39;attività spiking dei singoli neuroni è influenzato da stimoli specifici durante questo intervallo. Il protocollo può ridurre al minimo il tempo di allenamento e può ridurre tutta soggetto variabilità apprendimento. Un diagramma di flusso schematico del task è mostrato in Figura 1.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="757">
	<colgroup>
		<col />
		<col />
		<col />
		<col />
	</colgroup>
	<tbody>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:359px;"> 5-HOLED NOSE POKE WITH 3STIM CUE LIGHT - RAT CAGE</td>
			<td style="width:112px;">Coulbourn</td>
			<td style="width:119px;"> H21-06M/R</td>
			<td style="width:167px;"> </td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:359px;">TEST CAGE</td>
			<td style="width:112px;">Coulbourn</td>
			<td style="width:119px;">H10-11R-TC</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:359px;">Graphic State Software</td>
			<td style="width:112px;">Coulbourn</td>
			<td style="width:119px;"> </td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:359px;">PROGRAMMABLE TONE/NOISE GENERATOR</td>
			<td style="width:112px;">Coulbourn</td>
			<td style="width:119px;">A12-33</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:359px;">Dustless Precision Pellets</td>
			<td style="width:112px;">Bio-Serv</td>
			<td style="width:119px;">F0165</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:359px;"> SPEAKER MODULE</td>
			<td style="width:112px;">Coulbourn</td>
			<td style="width:119px;">H12-01R</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

a fully automated rodent conditioning protocol for sensorimotor integration and cognitive control experiments

I roditori sono stati tradizionalmente utilizzati come modello animale di serie in esperimenti di laboratorio che coinvolgono una miriade di compiti sensoriali, cognitive e motorie. Funzioni cognitive superiori che richiedono un controllo preciso su risposte senso-motori come il processo decisionale e modulazione attentiva, tuttavia, sono in genere valutate nei primati non umani. Nonostante la ricchezza di comportamento dei primati, che consente a più varianti di queste funzioni da studiare, il modello roditore rimane un attraente e conveniente alternativa ai modelli di primati. Inoltre, la capacità di automatizzare completamente condizionamento operante nei roditori aggiunge vantaggi unici rispetto del lavoro formazione intensiva di primati non umani, mentre lo studio di una vasta gamma di queste funzioni complesse. Qui, vi presentiamo un protocollo per operantly condizionamento ratti in esecuzione di compiti di memoria di lavoro. Durante epoche critiche del compito, il protocollo garantisce che il movimento palese dell&#39;animale viene minimizzato requIring l&#39;animale a &#39;fissarsi&#39; fino a quando un cue Go viene consegnato, simile al non umano disegno sperimentale primate. Una semplice due alternative compito scelta forzata è implementato per dimostrare le prestazioni. Discutiamo l&#39;applicazione di questo paradigma ad altri compiti.

Il quadro proposto consente la formazione del soggetto su una serie di compiti cognitivi. Qui abbiamo implementato un compito ritardo incaricato progettato per studiare i meccanismi delle azioni goal-directed nella corteccia prefrontale roditore. Figura 1 mostra un diagramma di flusso del disegno sperimentale. Per garantire che il soggetto comprende il requisito compito ad ogni passo, dovrebbero essere valutati regolarmente misure di prestazione. Figura 2 mo...

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

Viene proposto un protocollo completamente automatizzato per roditori condizionamento operante. Il protocollo si basa su un preciso controllo temporale degli eventi comportamentali per indagare in che misura influenza il controllo dell&#39;attività sottostante neurale integrazione sensomotoria e di controllo cognitivo esperimenti.

Un completamente automatizzata Roditore condizionata Protocollo per Sensomotoria Integrazione e esperimenti di controllo cognitive

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

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