Name: a fully automated rodent conditioning protocol for sensorimotor integration and cognitive control experiments
Uploaded: 2014-04-15T18:00:00
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Este trabajo fue apoyado por el NINDS subvención # NS054148.

Todos los procedimientos con animales fueron aprobados por el Cuidado de Animales y el empleo Comisión Institucional de la Universidad Estatal de Michigan (IACUC). 1. Configuración Experimental <ol><li> Utilice una caja de condicionamiento operante que consiste en una pared nosepoke de cinco orificios en un lado y un canal de suministro de alimentos en el lado opuesto. <ol><li> El centro del agujero nosepoke se considera como una &quot;fijación&quot; agujero y los otros cuatro orificios...

<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. 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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>

Las ratas han sido ampliamente utilizados en la investigación en neurociencias durante más de un siglo. Desde la introducción de Thorndike del concepto de la ley del efecto en los gatos 34, el condicionamiento operante ha sido el método estándar para probar diferentes aspectos del comportamiento animal. Muchos experimentos de neurociencia que implican la toma de decisiones y la preparación del motor incluyen un período de retraso entre las señales de instrucción y el intervalo de la acción. Es desea...

<html> El estudio de la relación entre la neurofisiología y la conducta es el objetivo final de la neurociencia de sistemas. Históricamente, ha habido un equilibrio entre la elección del modelo animal y de repertorio conductual 1-5. Mientras que los organismos simples como babosas de mar 6 o 7 calamares se han utilizado ampliamente para estudiar las propiedades de los canales de iones sola, las neuronas y los circuitos neurales simples, se necesitan las especies de orden superior para estudiar funciones más complejas tales como la navegación espacial, de toma de decisiones 8-11 y cognitiva controlar 12-14. A pesar de ser un modelo animal estándar para el consumo humano como el comportamiento, el uso de primates no humanos solicita consideraciones de costo y éticos que se opone a su uso en una amplia gama de experimentos en un solo establecimiento de 15-18 laboratorio. Modelos animales más simples, tales como roedores son generalmente preferidos 19, siempre que tengan sustratos neurales que subyacen a los comportamientos similares de interés. &quot;&gt; Hay amplia evidencia que sugiere que los roedores comparten estructuras corticales y subcorticales similares a los encontrados en los primates 20-22. Los roedores también son conocidos por integrar la información a través de múltiples modalidades sensoriales para guiar su acción 23 a 25, por ejemplo, mediante la coordinación de bate y olfateando durante la conducta exploratoria 26 o mediante la integración de eventos auditivos y visuales / olfativos 25,27. Aquí se describe un marco para el condicionamiento operante de roedores utilizados para probar las tareas cognitivas 28-32. En este marco, se pidió a los sujetos a fijar la vista en el interior de un agujero nosepoke y mantener su hocico dentro del agujero hasta la presentación de un taco de marcha. La tarea de comportamiento es un diseño nosepoke cinco hoyos que se utiliza convencionalmente para estudios de tarea de tiempo de reacción en serie 5-elección. Durante el período de retardo, una serie de señales de instrucción se presenta para orientar el objeto de realizar una acción. Este marco se puede modificar fácilmente para adaptarsese necesita una amplia gama de experimentos en los que la formación de la materia para minimizar su movimiento abierta durante un breve intervalo. Esto permite estudiar el grado en que la actividad Rematar de las neuronas individuales se ve afectada por señales específicas durante este intervalo. El protocolo se puede reducir al mínimo el tiempo de entrenamiento y puede reducir a través de La variabilidad de aprendizaje. Un diagrama de flujo esquemático de la tarea se muestra en la 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

Los roedores se han utilizado tradicionalmente como un modelo animal estándar en experimentos de laboratorio con una gran variedad de tareas sensoriales, cognitivas y motoras. Funciones cognitivas superiores que requieren un control preciso sobre las respuestas sensoriomotoras, como la toma de decisiones y la modulación atencional, sin embargo, suelen ser evaluados en los primates no humanos. A pesar de la riqueza de la conducta de los primates que permite múltiples variantes de estas funciones para ser estudiados, el modelo de roedores sigue siendo una alternativa atractiva y rentable para los modelos de primates. Además, la capacidad de automatizar completamente el condicionamiento operante en roedores añade ventajas únicas sobre la formación mano de obra intensiva de los primates no humanos, mientras que el estudio de una amplia gama de estas funciones complejas. Aquí, presentamos un protocolo para operantemente acondicionado ratas en la realización de tareas de memoria de trabajo. Durante épocas críticos de la tarea, el protocolo garantiza que el movimiento explícito del animal se minimiza por requiring que el animal &#39;Fixate&#39; hasta que se entrega una señal Go, similar al diseño experimental de primates no humanos. Un sencillo de dos alternativas tarea de elección forzada se implementa para demostrar el rendimiento. Se discute la aplicación de este paradigma para otras tareas.

El marco propuesto permite la formación de la materia en una serie de tareas cognitivas. Aquí hemos implementado una tarea demora instruido diseñado para investigar los mecanismos de acciones dirigidas a un objetivo en la corteza prefrontal de los roedores. Figura 1 muestra un diagrama de flujo del diseño experimental. Para asegurarse de que el sujeto entiende la exigencia de tareas a cada paso, las medidas de desempeño deben ser evaluados continuamente. Figura ...

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

Se propone un protocolo totalmente automatizado para roedores condicionamiento operante. El protocolo se basa en el control temporal preciso de eventos conductuales para investigar el grado en que las influencias de este control de la actividad neural subyacente de integración sensoriomotora y control cognitivo experimentos.

Un sistema totalmente automatizado Protocolo acondicionado Roedor de Sensorimotor Integración y control de los experimentos cognitivos

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

Research

JoVE Journal

Behavior

A Method for Investigating Age-related Differences in the Functional Connectivity of Cognitive Control Networks Associated with Dimensional Change Card Sort Performance

Un método para investigar las diferencias relacionadas con la edad en la conectividad funcional de las redes de control cognitivo asociado con el cambio dimensional Card Ordenar Performance

The ability to adjust behavior to sudden changes in the environment develops gradually in childhood and adolescence. For example, in the Dimensional ...

Investigación

Comportamiento

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

Tareas Cognitivas Visuales automatizadas para grabación Neural actividad utilizando una proyección del suelo Maze

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

A Structured Rehabilitation Protocol for Improved Multifunctional Prosthetic Control: A Case Study

Un protocolo de rehabilitación estructurado para Mejorar Multifuncional protésica Control: Un estudio de caso

Advances in robotic systems have resulted in prostheses for the upper limb that can produce multifunctional movements. However, these sophisticated ...

Protocol for Data Collection and Analysis Applied to Automated Facial Expression Analysis Technology and Temporal Analysis for Sensory Evaluation

Protocolo para la Recolección de Datos y Análisis Aplicado a Automatizado facial Tecnología de Análisis de Expresión y Análisis temporal para la Evaluación Sensorial

We demonstrate a method for capturing emotional response to beverages and liquefied foods in a sensory evaluation laboratory using automated facial ...

Eye-Tracking Control to Assess Cognitive Functions in Patients with Amyotrophic Lateral Sclerosis

Eye-Tracking de control para evaluar las funciones cognitivas en pacientes con esclerosis lateral amiotrófica

Amyotrophic lateral sclerosis (ALS) is a neurodegenerative disorder with pathological involvement of upper and lower motoneurons, subsequently leading to ...

Automated, Long-term Behavioral Assay for Cognitive Functions in Multiple Genetic Models of Alzheimer's Disease, Using IntelliCage

Automatizado, ensayo conductual a largo plazo para las funciones cognitivas en múltiples modelos genéticos de la enfermedad de Alzheimer, utilizando IntelliCage

Multiple factors&#8212;such as aging and genes&#8212;are frequently associated with cognitive decline. Genetically modified mouse models of cognitive ...

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