Name: assessment of stress effects on cognitive flexibility using an operant strategy shifting paradigm
Uploaded: 2020-05-04T15:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Assessment of Stress Effects on Cognitive Flexibility using an Operant Strategy Shifting Paradigm at JoVE.com

Forfatterne vil gerne takke Hannah Zamore, Emily Saks og Josh Searle for deres hjælp til at etablere denne operant strategi skiftende paradigme i Grafe lab. De vil også gerne takke Kevin Snyder for hans hjælp med MATLAB-koden til analyse.

Alle procedurer i denne undersøgelse blev godkendt af Institutional Animal Care and Use Committee (IACUC) på Bryn Mawr College. Opnå IACUC eller på anden måde gældende myndighedsgodkendelse, før du bestiller forsøgsdyr og påbegynder forsøg.
1. Tilberedning af dyr
<ol><li>Erhverve mandlige og kvindelige voksne Sprague Dawley rotter. BEMÆRK: Rotterne kan leveres før 65 dage, men begynder først procedurer efter dette punkt for at sikre, at både mænd og kvinder er fuldt modne....

Protokollen viser, hvordan man måler virkningerne af stress på kognitiv funktion. Specifikt anvendes et modificeret operant strategiskifteparadigme hos gnavere, som måler kognitiv fleksibilitet (svarende til Wisconsin Card Sorteringsopgaven hos mennesker)1. Kognitiv fleksibilitet angiver evnen til at tilpasse kognitive behandlingsstrategier til nye forhold i miljøet, og det er afgørende for normal daglig funktion2. Da humane undersøgelser af kognitiv fleksibilitet for...

Hos mennesker kan stressende livshændelser forringe kognitiv funktion (dvs. kognitiv fleksibilitet1), som angiver evnen til at tilpasse kognitive behandlingsstrategier til nye forhold i miljøet2. Svækkelse i kognition bunder og forværrer mange psykiatriske lidelser, såsom posttraumatisk stresslidelse (PTSD) og major depressiv lidelse (MDD)3,4. Disse lidelser er dobbelt så udbredt hos kvinder5,6,7,8, men det biologiske grundlag for denne forskel er stadig ukendt. Aspekter af udøvende funktion hos mennesker kan vurderes ved hjælp af Wisconsin Card Sortering Task, en demonstration af kognitiv fleksibilitet2. Ydeevnen i denne opgave er nedsat hos patienter med PTSD9 og MDD10, men det neurale grundlag for denne ændring kan kun undersøges ved hjernescanning11.
Fremskridt med at forstå, hvordan stress påvirker hjernen, er blevet gjort ved brug af dyremodeller, især gnavere. Da kognitiv fleksibilitet påvirkes af stressrelaterede sygdomme, er det en usædvanlig relevant fænotype at undersøge hos gnavere. Til dato har de fleste stress neurobiologi litteratur brugt en alternativ kognitiv fleksibilitet paradigme (undertiden benævnt grave opgave)12,13,14,15. Mens denne opgave er blevet grundigt undersøgt, kræver det mere tid og kræfter af eksperimentatoren at træne gnavere. Tilpasset og beskrevet her er en veletableret automatiseret set-shifting protokol16 til at vurdere kognitiv fleksibilitet hos mandlige og kvindelige Sprague Dawley rotter ved hjælp af forskellige stressmodeller17,18. Proceduren kræver minimalt tilsyn af eksperimentatoren og gør det muligt at teste flere rotter samtidigt. Hertil kommer, i modsætning til andre versioner af denne automatiserede opgave19, tilpasningen af dette paradigme kræver kun 3 dages træning og omfatter en effektiv programmeret dataanalyse.
Hvorvidt stress forbedrer eller forringer kognitiv funktion afhænger af stressorens type, intensitet og varighed samt timingen af stressoren i forhold til at lære eller udføre en kognitiv opgave20,21. Protokollen indeholder således stressprocedurer både før og efter operantuddannelsen. Den undersøger også repræsentative resultater fra stressundersøgelser. Desuden har de hjerneregioner, der ligger til grund for særlige aspekter af gearskiftet, været veletablerede2,16,22; rapporten beskriver således også, hvordan man målretter og vurderer bestemte hjerneområder under eller efter stress- og strategiskifteprocedurerne.
Der har været begrænset forskning i direkte undersøgelse af kønsforskelle i kognitiv fleksibilitet18,23.  Protokollen beskriver, hvordan man 1) indarbejde både mandlige og kvindelige rotter i den eksperimentelle paradigme, derefter 2) spor estrous cykler før og under procedurerne i frit cykling hunner. Tidligere undersøgelser har vist, at stress før operant træning kan føre til kønsspecifikke underskud i kognitiv fleksibilitet hos rotter17. Især udviser kvindelige rotter forstyrrelser i kognitiv fleksibilitet efter stress, mens kognitiv fleksibilitet forbedres hos hanrotter efter stress17. Interessant nok er et stort kendetegn for stressrelaterede psykiatriske lidelser, som har en kønsdiskriminerende forekomst hos mennesker, kognitiv ufleksibilitet. Disse resultater tyder på, at kvinder kan være mere sårbare over for denne type kognitiv svækkelse end mænd. Brugen af disse teknikker i dyremodeller vil kaste lys over virkningerne af stress på hjernen, og hvordan det forringer kognition i psykiatriske lidelser hos mennesker.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" style="width:895px;" width="893">
	<colgroup>
		<col />
		<col />
		<col />
		<col />
	</colgroup>
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:335px;">3 inch glass pipette eye droppers</td>
			<td style="width:201px;">Amazon</td>
			<td style="width:161px;">4306-30-012LC</td>
			<td style="width:197px;">For vaginal lavage</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:335px;">Alcohol Wipes</td>
			<td style="width:201px;">VWR</td>
			<td>15648-990</td>
			<td>To clean trays in set shifting boxes between rats</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Biotin-SP-conjugated AffiniPure Donkey Anti-Mouse lgG (H+L), minimal cross reaction to bovine, chicken, goat, guinea pig, hamster, horse, human, rabbit, sheep serum proteins</td>
			<td style="width:201px;">Jackson ImmunoResearch</td>
			<td style="width:161px;">715-065-150</td>
			<td>All other DAB protocol staining materials are standard buffers/DAB and are not specified here, as this is not the main focus of the methods paper</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:335px;">C-fos mouse monoclonal primary antibody</td>
			<td style="width:201px;">AbCam</td>
			<td>ab208942</td>
			<td>To stain neural activation in brain areas after set shifting</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:335px;">Dustless Food Pellets</td>
			<td style="width:201px;">Bio Serv</td>
			<td>F0021</td>
			<td>For set shifting boxes (dispenser for reward)</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:335px;">GraphPad Prism</td>
			<td style="width:201px;"></td>
			<td style="width:161px;"></td>
			<td>Used for data analysis</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Leica DM4 B Microscope and associated imaging software</td>
			<td style="width:201px;">Leica</td>
			<td style="width:161px;"></td>
			<td>Lots of different parts for the microscope and work station, for imaging lavage and/or cfos</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:335px;">MatLab</td>
			<td style="width:201px;"></td>
			<td style="width:161px;"></td>
			<td>Software; code to help analyze set shifting data, available upon request.</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:335px;">Med-PC Software Suite</td>
			<td style="width:201px;">Med Associates</td>
			<td style="width:161px;">SOF-736</td>
			<td>Software; uses codes to operate operant chambers</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Operant Chambers</td>
			<td style="width:201px;">Med PC</td>
			<td>MED-008-B2</td>
			<td>Many different parts for the chamber set up and software to work with it; we also wrote a separate code for set shifting, available upon request.</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:335px;">Rat Bedding</td>
			<td style="width:201px;">Envigo</td>
			<td>T.7097</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:335px;">Rat Chow</td>
			<td style="width:201px;">Envigo</td>
			<td>T.2014.15</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:335px;">Restraint Devices</td>
			<td style="width:201px;">Bryn Mawr College</td>
			<td style="width:161px;">Made by our shop</td>
			<td>For stress exposure; specifications available upon request.</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:335px;">Scribbles 3d fabric paint</td>
			<td style="width:201px;">Amazon</td>
			<td>54139</td>
			<td>For vaginal lavage</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:335px;">Sprague Dawley Rats</td>
			<td style="width:201px;">Envigo</td>
			<td style="width:161px;"></td>
			<td>At least D65 Males and Females</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">VWR Superfrost Plus Micro Slide</td>
			<td style="width:201px;">VWR</td>
			<td>48311-703</td>
			<td>For vaginal lavage and/or brain slices/staining for c-fos</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

assessment of stress effects on cognitive flexibility using an operant strategy shifting paradigm

Stress påvirker kognitiv funktion. Hvorvidt stress forbedrer eller forringer kognitiv funktion afhænger af flere faktorer, herunder 1) type, intensitet, og varighed af stressor; 2) type kognitiv funktion under undersøgelse; og 3) timing af stressor i forhold til at lære eller udføre den kognitive opgave. Desuden er kønsforskelle mellem virkningerne af stress på kognitiv funktion blevet bredt dokumenteret. Beskrevet her er en tilpasning af en automatiseret operant strategi skiftende paradigme for at vurdere, hvordan variationer i stress påvirker kognitiv fleksibilitet hos mandlige og kvindelige Sprague Dawley rotter. Specifikt, tilbageholdenhed stress bruges før eller efter træning i denne operant-baserede opgave at undersøge, hvordan stress påvirker kognitive præstationer hos begge køn. Særlige hjerneområder forbundet med hver opgave i dette automatiserede paradigme er veletablerede (dvs. den mediale præfrontale cortex og orbitofrontal cortex). Dette giver mulighed for målrettede manipulationer under eksperimentet eller vurdering af bestemte gener og proteiner i disse regioner efter afslutningen af paradigmet. Dette paradigme giver også mulighed for påvisning af forskellige typer af ydeevne fejl, der opstår efter stress, som hver især har defineret neurale substrater. Også identificeret er forskellige kønsforskelle i udholdenhedsfejl efter en gentagen tilbageholdenhed stress paradigme. Brugen af disse teknikker i en præklinisk model kan afsløre, hvordan stress påvirker hjernen og forringer kognition i psykiatriske lidelser, såsom posttraumatisk stresslidelse (PTSD) og større depressiv lidelse (MDD), som viser markante kønsforskelle i prævalens.

Den tilpassede automatiserede operant strategi skiftende paradigme skitseret ovenfor blev brugt til at afgøre, om gentagen tilbageholdenhed stress påvirker kognition hos mandlige og kvindelige Sprague Dawley rotter. Repræsentative adfærdsdata er beskrevet i figur 2 nedenfor. Kort sagt udførte kontrol og gentagne gange beherskede rotter denne operant strategiskiftetest, som bestod af en række opgaver: sidediskrimination, sideskift og let diskrimination.
Fors?...

Watch this Scientific Journal Video about Assessment of Stress Effects on Cognitive Flexibility using an Operant Strategy Shifting Paradigm at JoVE.com

Assessment of Stress Effects on Cognitive Flexibility using an Operant Strategy Shifting Paradigm

Stressende livshændelser svækker kognitiv funktion, hvilket øger risikoen for psykiatriske lidelser. Denne protokol illustrerer, hvordan stress påvirker kognitiv fleksibilitet ved hjælp af en automatiseret operant strategi skiftende paradigme i mandlige og kvindelige Sprague Dawley rotter. Specifikke hjerneområder, der ligger til grund for særlige adfærdsmønstre, diskuteres, og translationel relevans af resultater udforskes.

Vurdering af stresseffekter på kognitiv fleksibilitet ved hjælp af et operantstrategiskiftende paradigme

Stress affects cognitive function. Whether stress enhances or impairs cognitive function depends on several factors, including the 1) type, intensity, and ...

Research

JoVE Journal

Behavior

The Crossmodal Congruency Task as a Means to Obtain an Objective Behavioral Measure in the Rubber Hand Illusion Paradigm

Den Crossmodal Congruency opgave som middel til at opnå et mål Behavioral måling på Rubber Hand Illusion Paradigm

The rubber hand illusion (RHI) is a popular experimental paradigm. Participants view touch on an artificial rubber hand while the participants' own hidden ...

The Attentional Set Shifting Task: A Measure of Cognitive Flexibility in Mice

Opmærksomhedskravet Set Shifting Opgave: Et mål for kognitiv fleksibilitet i mus

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

Investigating the Effects of Antipsychotics and Schizotypy on the N400 Using Event-Related Potentials and Semantic Categorization

Undersøgelse af virkningerne af antipsykotika og Skizotypisk sindslidelse på N400 hjælp af event-relaterede potentialer og semantisk Categorization

Within the field of cognitive neuroscience, functional magnetic resonance imaging (fMRI) is a popular method of visualizing brain function. This is in ...

A Cognitive Paradigm to Investigate Interference in Working Memory by Distractions and Interruptions

En Kognitiv Paradigm at undersøge interferens i Working Memory af distraktioner og afbrydelser

Goal-directed behavior is often impaired by interference from the external environment, either in the form of distraction by irrelevant information that ...

Operant Procedures for Assessing Behavioral Flexibility in Rats

Operant procedurer til vurdering Behavioral Fleksibilitet i rotter

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

Assessing the Effects of Music Listening on Psychobiological Stress in Daily Life

Vurdering af Virkninger af musik Lytte på psychobiological stress i min hverdag

Music listening is associated with stress-reducing effects. However, most of the results on music listening and stress were gathered in experimental ...

New Variations for Strategy Set-shifting in the Rat

Nye Variationer for Strategi Set-shifting i Rat

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

Eye Tracking During Visually Situated Language Comprehension: Flexibility and Limitations in Uncovering Visual Context Effects

Eye Tracking under visuelt ligger sprogforståelse: Fleksibilitet og begrænsninger i afsløring visuelle sammenhæng effekter

The present work is a description and an assessment of a methodology designed to quantify different aspects of the interaction between language processing ...

Using a Classroom-Based Deese Roediger McDermott Paradigm to Assess the Effects of Imagery on False Memories

Ved hjælp af et klasseværelse-baseret Deese Roediger McDermott paradigme til at vurdere virkningerne af billedsprog på falske erindringer

Associated word list procedures can elicit false memories in predictable ways by inducing associative processing, thus making it harder to monitor the ...

Experimental Paradigm for Measuring the Effects of Self-distancing in Young Children

Eksperimentelle paradigme til at måle virkningerne af selvstændige distancering i småbørn

Self-distancing (i.e., creating mental distance between the self and a stimulus by adopting a less egocentric perspective) has been studied as a way to ...