Name: operant protocols for assessing the cost-benefit analysis during reinforced decision making by rodents
Uploaded: 2018-09-10T13:30:00
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この研究に支えられ RMH 神経科学財団、オーストラリア;オーストラリアの頭脳の基盤;RACP Thyne リード交わり、オーストラリア;プロジェクトによって認知科学技術評議会、アッバス Haghparast にイランから与えます。

すべてのプロシージャを説明ここでは承認し、ケアと実験動物の使用のためのガイドを実施 Florey 研究所動物倫理委員会または神経研究センターによって承認されました。
1. 住宅、処理、および食事制限
<ol><li>大人 (通常 8 週齢) 雄ラット (任意の系統) を使用し、12 時間の明暗サイクルが付いている部屋でそれらを保ちます。</li>
	<li>タスクを実行する動物を奨励するた...

<ol>
	<li>Gold, J. I., Shadlen, M. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+neural+basis+of+decision+making.">The neural basis of decision making.</a> Annual Review of Neuroscience. 30, 535-574 (2007).</li><li>Shi, Z., M&#252;ller, H. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Multisensory+perception+and+action:+development,+decision-making,+and+neural+mechanisms.">Multisensory perception and action: development, decision-making, and neural mechanisms.</a> Frontiers in Integrative Neuroscience. 7, 81 (2013).</li><li>Sutton, R. S., Barto, A. 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> Reinforcement Learning: An Introduction. 1, (1998).</li><li>Khani, A., Rainer, 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+and+neurochemical+basis+of+reinforcement-guided+decision+making.">Neural and neurochemical basis of reinforcement-guided decision making.</a> Journal of Neurophysiology. 116, 724-741 (2016).</li><li>Fatahi, Z., Haghparast, A., Khani, A., Kermani, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Functional+connectivity+between+anterior+cingulate+cortex+and+orbitofrontal+cortex+during+value-based+decision+making.">Functional connectivity between anterior cingulate cortex and orbitofrontal cortex during value-based decision making.</a> Neurobiology of Learning and Memory. 147, 74-78 (2018).</li><li>Khani, A., 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=Activation+of+cannabinoid+system+in+anterior+cingulate+cortex+and+orbitofrontal+cortex+modulates+cost-benefit+decision+making.">Activation of cannabinoid system in anterior cingulate cortex and orbitofrontal cortex modulates cost-benefit decision making.</a> Psychopharmacology. 232, 2097-2112 (2015).</li><li>Rudebeck, P. H., Walton, M. E., Smyth, A. N., Bannerman, D. M., Rushworth, M. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Separate+neural+pathways+process+different+decision+costs.">Separate neural pathways process different decision costs.</a> Nature Neuroscience. 9, 1161-1168 (2006).</li><li>Gage, G. J., 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=Surgical+implantation+of+chronic+neural+electrodes+for+recording+single+unit+activity+and+electrocorticographic+signals.">Surgical implantation of chronic neural electrodes for recording single unit activity and electrocorticographic signals.</a> Journal of Visualized Experiments. (60), e3565 (2012).</li><li>Paxinos, G., Watson, C. <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 Rat Brain in Stereotaxic Coordinates. , (1998).</li><li>Bokil, H., Andrews, P., Kulkarni, J. E., Mehta, S., Mitra, P. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Chronux:+a+platform+for+analyzing+neural+signals.">Chronux: a platform for analyzing neural signals.</a> Journal of Neuroscience Methods. 192, 146-151 (2010).</li><li>Cohen, M. X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Analyzing Neural Time Series Data: Theory and Practice. , (2014).</li><li>Luk, C. -. H., Wallis, 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=Choice+coding+in+frontal+cortex+during+stimulus-guided+or+action-guided+decision-making.">Choice coding in frontal cortex during stimulus-guided or action-guided decision-making.</a> Journal of Neuroscience. 33, 1864-1871 (2013).</li><li>Rudebeck, P. H., 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=Frontal+cortex+subregions+play+distinct+roles+in+choices+between+actions+and+stimuli.">Frontal cortex subregions play distinct roles in choices between actions and stimuli.</a> Journal of Neuroscience. 28, 13775-13785 (2008).</li><li>Goshadrou, F., Kermani, M., Ronaghi, A., Sajjadi, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+effect+of+ghrelin+on+MK-801+induced+memory+impairment+in+rats.">The effect of ghrelin on MK-801 induced memory impairment in rats.</a> Peptides. 44, 60-65 (2013).</li><li>Haghparast, A., 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=Intrahippocampal+administration+of+D2+but+not+D1+dopamine+receptor+antagonist+suppresses+the+expression+of+conditioned+place+preference+induced+by+morphine+in+the+ventral+tegmental+area.">Intrahippocampal administration of D2 but not D1 dopamine receptor antagonist suppresses the expression of conditioned place preference induced by morphine in the ventral tegmental area.</a> Neuroscience Letters. 541, 138-143 (2013).</li><li>Esmaeili, M. -. H., Kermani, M., Parvishan, A., Haghparast, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Role+of+D1/D2+dopamine+receptors+in+the+CA1+region+of+the+rat+hippocampus+in+the+rewarding+effects+of+morphine+administered+into+the+ventral+tegmental+area.">Role of D1/D2 dopamine receptors in the CA1 region of the rat hippocampus in the rewarding effects of morphine administered into the ventral tegmental area.</a> Behavioural Brain Research. 231, 111-115 (2012).</li><li>Chaleek, N., Kermani, M., Eliassi, A., Haghparast, A. <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+orexin+and+glucose+microinjected+into+the+hypothalamic+paraventricular+nucleus+on+gastric+acid+secretion+in+conscious+rats.">Effects of orexin and glucose microinjected into the hypothalamic paraventricular nucleus on gastric acid secretion in conscious rats.</a> Neurogastroenterology &amp; Motility. 24, e94-e102 (2012).</li><li>Kermani, M., Eliassi, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Gastric+acid+secretion+induced+by+paraventricular+nucleus+microinjection+of+orexin+A+is+mediated+through+activation+of+neuropeptide+Yergic+system.">Gastric acid secretion induced by paraventricular nucleus microinjection of orexin A is mediated through activation of neuropeptide Yergic system.</a> Neuroscience. 226, 81-88 (2012).</li><li>Kermani, M., Azizi, P., Haghparast, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+role+of+nitric+oxide+in+the+effects+of+cumin+(Cuminum+Cyminum+L.)+fruit+essential+oil+on+the+acquisition+of+morphine-induced+conditioned+place+preference+in+adult+male+mice.">The role of nitric oxide in the effects of cumin (Cuminum Cyminum L.) fruit essential oil on the acquisition of morphine-induced conditioned place preference in adult male mice.</a> Chinese Journal of Integrative Medicine. , 1-6 (2012).</li><li>Ahmadi, A., 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=Synthesis+and+antinociceptive+behaviors+of+new+methyl+and+hydroxyl+derivatives+of+phencyclidine.">Synthesis and antinociceptive behaviors of new methyl and hydroxyl derivatives of phencyclidine.</a> Current Medicinal Chemistry. 19, 763-769 (2012).</li></ol>

齧歯動物は、長い学習およびメモリ2,14強化行動7,,1516など認知能力から、さまざまなトピックを扱う脳の研究で使用されています。臓器17,18 ・神経薬理学19,20の中央制御。提案プロトコルで?...

意思決定は、認識し、値および意思決定者の好みや選択したアクション1の結果に基づいて選択肢の選択のプロセスです。ただし、意思は、そのような認知能力の基礎となる (すなわち、経済学、心理学、神経科学) の神経メカニズムはまだよくわかっていませんさまざまな分野で幅広く研究されては。意思決定の 2 つのサブカテゴリが知覚意思と意思決定補強付けです。補強付け意思決定が相対値を扱うに対し知覚意思を感覚情報の1,2に依存していますがかなり重複する要素と概念を組み込む、アクションの特定のタイム スケール3以上を得た。鉄筋の意思決定の 1 つの重要な側面は、与えられた選択肢の利点を計算し、各代替1のコストを減算することにより脳が直感的に実行される費用-便益分析です。
における (またはバリアント Y 迷路) は、齧歯動物の認知実験で最も使用される迷路の一つです。動物が開始腕 (T のベース) にあり目標腕 (側の腕のいずれか) を選択します。主に強制交代など左右弁別タスク、におけるの齧歯動物と参照とワーキング メモリ4をテストするされます。T 迷路も広くされる意思決定実験5,6,7。最も単純な設計の報酬は 1 つだけ目標アームに配置されます。選択は、予測と動物は確かに報酬ではなく、報酬値に関係なく、何を好むでしょう。別のオプションは、両腕を目標に報酬を配置し、いくつかのパラメーター (すなわち動物の自然な設定、報酬、およびコストの値の差支払われる) によって取るべき道の選択をする動物。値ベースのデザインで、タスクは重量を量るスケールのプロパティを持っていることによってより複雑です。このように、動物は [すなわち、(遅延ベース) を待っての量または報酬を受け取るために必要な努力 (努力ベース) の量]、操作のコストの間だけでなく、2 つの選択肢の間を選択することによって異なる評価報酬を受けます各5,6を作られている決定に貢献します。
伝統的な遅延ベースにおける意思決定で動物は高報酬の腕 (HRA) を選択し、反対を避けるために訓練される低報酬腕 (LRA)。実験を通して、HRA と LRA の両側に残ります。ただし、上記で説明したタスクは、文献にも記載されている、それはいくつかの手続き型の欠点苦しみます。まず、固定目標の腕を持っていることによって、動物は、どのアーム各試行の最初からを選択する知っています。このシナリオでは、動物は意思ではなく、メモリに基づいて目標腕を選択します。したがって、遅延ベースの意思決定パラダイムで動物研究介入のため低報酬を選択した場合されません明確な研究介入、メモリの損失のためかどうか。メモリの問題から観察された動作を分離するメモリ コントロール グループが考えられるが、追加作業7のための研究者と動物同様の負担これ。2 番目の懸念は動物によって意思決定の瞬間: 動物が決定ゾーン (すべての 3 つの腕の接合部) に達すれば、彼ら通常左と右を見て、費用と便益について各腕の重さし、彼らの決定を行います。しかし、いくつかの試験の後決定ゾーンに到着する前にこのような計算を実行、単に報酬の腕に直接実行します。その結果、これらの 2 つの欠点-意思決定の瞬間を見つけることと片方の腕に前バイアス-電気生理学的の解釈の両方を強く中断およびニューロ イメージング データ。
本稿で説明した方法で優先の腕 (HRA) 聴覚キューによってキューが、トライアルから試用版を異なる場合があります。動物テスト ゾーン (図 1) を入力し、「鼻つつき」による聴覚手がかりを誘発試験を開始 3 つ腕の接合部に配置されている赤外線のゲート。オーディオ信号 (20 dB、500 ~ 1,000 ms) は、目標のアームの先端でスピーカーから再生されます。

<table>
	<tbody>
		<tr>
			<td>T-maze</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Self made</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dustless Precision Sugar Pellets</td>
			<td>TSE Systems Intl. Group</td>
			<td>F0023</td>
			<td>45 mg, Sucrose</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ketamine Hydrochloride Injection, USP</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>6740-87-0</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Xylazine</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>7361-61-7</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>stereotaxic device</td>
			<td>Stoelting</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Isofluran</td>
			<td>Santa Cruz Biotechnology</td>
			<td>sc-363629Rx</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>PFA-coated stainless-steel wires</td>
			<td>A-M systems</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>acrylic cement</td>
			<td>Vertex, MA, USA</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>(wooden or PVC (polyvinyl chloride)-made)</td>
			<td>local suppliers</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Mini-Fit Power Connector</td>
			<td>Molex</td>
			<td>15243048</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>ethannol 70%</td>
			<td>Local suppliers</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>buprenorphine</td>
			<td>diamondback drugs</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Arduino UNO</td>
			<td>Arduino</td>
			<td></td>
			<td>https://www.arduino.cc/</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Infrared emitting diode</td>
			<td>Sharp</td>
			<td>GL480E00000F</td>
			<td>http://www.sharp-world.com/</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Chronux Toolbox</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Chronux.org</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Arduino codes</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>https://github.com/dechuans/arduino-maze</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

operant protocols for assessing the cost-benefit analysis during reinforced decision making by rodents

補強付け意思決定の利点とその結果の相対値に基づいてアクションの競合するコースの間を選択する能力です。このプロセスは、通常の人間の行動に不可欠である、中毒、統合失調症、うつ病などの神経疾患、精神疾患によって中断されることが示されています。齧歯動物は、人間の認知の神経生物学を明らかにするため長い間使用されています。このためには、いくつかの行動課題を開発されている;しかし、ほとんどが自動化されていない、労働集約的です。オープン ソースのマイクロ コント ローラーの最近の開発はさまざまな認知タスク、刺激プレゼンテーションを標準化することを評価するためのオペラント ベースのタスクを自動化する研究者を有効にデータ記録を改善し、その結果、改善研究成果。ここでは、我々、オペラント条件における特別なソフトウェア プログラムによって制御を使用して自動化された遅延ベース補強付け意思決定タスクをについて説明します。それは遅延に基づく費用対効果意思決定タスクを実行しながらネズミの前帯状皮質のローカル フィールド電位活動の変更を示すこれらの意思決定タスクを使用して、.

ここで表示されるデータは、左眼窩前頭皮質 (OFC) から 6 Wistar ラット (PFA 被覆ステンレス鋼) のバイポーラ電極を用いた前帯状皮質 (ACC) 記録された LFP です。表 1は、各訓練段階の行動獲得の長さを示します。座標のラットからのターゲットの場所を調べた脳のアトラス9そのとおり: AAC、前、正中線と 2 mm; 頭蓋骨に腹側の 0.8 mm 外側前方 1...

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Operant Protocols for Assessing the Cost-benefit Analysis During Reinforced Decision Making by Rodents

齧歯動物による補強意思の中に費用便益分析を評価するためのオペラントのプロトコル

費用便益分析は、脳が意思決定の過程を実行する重量を量るスケール アプローチです。ラットが待っている 15 を犠牲にしてより高い報酬を選択オペラント条件ベースの意思決定パラダイムにラットの訓練するプロトコルを提案するここでは、それらを受信する s。

Reinforcement-guided decision making is the ability to choose between competing courses of action based on the relative value of the benefits and their ...

Research

JoVE Journal

Neuroscience

Combining Behavioral Endocrinology and Experimental Economics: Testosterone and Social Decision Making

行動内分泌学と実験経済学を組み合わせること：テストステロンと社会的意思決定

Behavioral endocrinological research in humans as well as in animals suggests that testosterone plays a key role in social interactions. Studies in ...

Operant Sensation Seeking in the Mouse

マウスに求めてオペラントセンセーション

Operant methods are powerful behavioral tools for the study of motivated behavior.  These 'self-administration' methods have been used extensively in drug ...

Isolating Nasal Olfactory Stem Cells from Rodents or Humans

げっ歯類やヒトから鼻嗅覚幹細胞を単離する

The olfactory mucosa, located in the nasal cavity, is in charge of detecting odours. It is also the only nervous tissue that is exposed to the external ...

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

マウスで作業していて、メモリの参照を評価するためのT-迷路強制交替と左右弁別課題

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

Large-scale Recording of Neurons by Movable Silicon Probes in Behaving Rodents

動作げっ歯類の可動シリコンプローブによるニューロンの大規模なレコーディング

A major challenge in neuroscience is linking behavior to the collective activity of neural assemblies. Understanding of input-output relationships of ...

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

マルチ認知機能のテストとげっ歯類の神経活動を記録するための完全に自動化された汎用性の高いシステム

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

A Polished and Reinforced Thinned-skull Window for Long-term Imaging of the Mouse Brain

マウス脳の長期イメージングのためのポリッシュと強化間引き頭蓋骨ウィンドウ

In vivo imaging of cortical function requires optical access to the brain without disruption of the intracranial environment. We present a method to form ...

Microdialysis of Ethanol During Operant Ethanol Self-administration and Ethanol Determination by Gas Chromatography

ガスクロマトグラフィーによるオペラントエタノール自己投与とエタノール判別中エタノールのマイクロダイアリシス

Operant self-administration methods are commonly used to study the behavioral and pharmacological effects of many drugs of abuse, including ethanol.  ...

Recording and Analysis of Circadian Rhythms in Running-wheel Activity in Rodents

げっ歯類におけるランニングホイール活動の概日リズムの記録および分析

When rodents have free access to a running wheel in their home cage, voluntary use of this wheel will depend on the time of day1-5. Nocturnal rodents, ...

Effects of Transcranial Alternating Current Stimulation on the Primary Motor Cortex by Online Combined Approach with Transcranial Magnetic Stimulation

経頭蓋交流電流刺激オンライン結合による一次運動野の経頭蓋磁気刺激の効果

Transcranial Alternating Current Stimulation (tACS) is a neuromodulatory technique able to act through sinusoidal electrical waveforms in a specific ...