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

De auteurs willen Hannah Zamore, Emily Saks en Josh Searle bedanken voor hun hulp bij het opzetten van dit operante strategieverschuivingsparadigma in het Grafe-lab. Ze willen ook Kevin Snyder bedanken voor zijn hulp met de MATLAB-code voor analyse.

Alle procedures in deze studie werden goedgekeurd door de Institutional Animal Care and Use Committee (IACUC) aan het Bryn Mawr College. Verkrijg IACUC of anderszins toepasselijke wettelijke goedkeuring voordat u proefdieren bestelt en met experimenten begint.
1. Bereiding van dieren
<ol><li>Verkrijg mannelijke en vrouwelijke volwassen Sprague Dawley-ratten. OPMERKING: De ratten kunnen vóór de leeftijd van 65 dagen worden afgeleverd, maar begin pas na dit punt met procedures om ervoor ...

Het protocol laat zien hoe de effecten van stress op de cognitieve functie kunnen worden gemeten. In het bijzonder wordt een aangepast opererend strategieverschuivingsparadigma gebruikt bij knaagdieren, dat cognitieve flexibiliteit meet (analoog aan de Wisconsin Card Sorting Task bij mensen)1. Cognitieve flexibiliteit duidt op het vermogen om cognitieve verwerkingsstrategieën aan te passen aan nieuwe omstandigheden in de omgeving, en het is cruciaal voor normaal dagelijks functioneren<sup class="...

Bij mensen kunnen stressvolle levensgebeurtenissen de cognitieve functie aantasten (d.w.z. cognitieve flexibiliteit1), wat het vermogen aangeeft om cognitieve verwerkingsstrategieën aan te passen aan nieuwe omstandigheden in de omgeving2. Stoornissen in cognitie bespoedigen en verergeren veel psychiatrische stoornissen, zoals posttraumatische stressstoornis (PTSS) en depressieve stoornis (MDD)3,4. Deze aandoeningen komen twee keer zo vaak voor bij vrouwen5,6,7,8,maar de biologische basis voor deze ongelijkheid blijft onbekend. Aspecten van uitvoerend functioneren bij mensen kunnen worden beoordeeld met behulp van de Wisconsin Card Sorting Task, een demonstratie van cognitieve flexibiliteit2. De prestaties in deze taak zijn verminderd bij patiënten met PTSS9 en MDD10, maar de neurale basis van deze verandering kan alleen worden onderzocht door beeldvorming van de hersenen11.
Vooruitgang in het begrijpen hoe stress de hersenen beïnvloedt, is gemaakt door het gebruik van diermodellen, met name knaagdieren. Omdat cognitieve flexibiliteit wordt beïnvloed bij stressgerelateerde ziekten, is het een uitzonderlijk relevant fenotype om te onderzoeken bij knaagdieren. Tot op heden heeft de meeste stress neurobiologie literatuur een alternatief cognitief flexibiliteitsparadigma gebruikt (soms aangeduid als de graaftaak)12,13,14,15. Hoewel deze taak uitgebreid is doorgelicht, vereist het meer tijd en moeite van de experimentator om knaagdieren te trainen. Aangepast en hier beschreven is een goed ingeburgerd geautomatiseerd set-shifting protocol16 om cognitieve flexibiliteit bij mannelijke en vrouwelijke Sprague Dawley-ratten te beoordelen met behulp van verschillende stressmodellen17,18. De procedure vereist minimaal toezicht door de experimentator en maakt het mogelijk om meerdere ratten tegelijkertijd te testen. Bovendien, in tegenstelling tot andere versies van deze geautomatiseerde taak19,vereist de aanpassing van dit paradigma slechts 3 dagen training en omvat een efficiënte geprogrammeerde gegevensanalyse.
Of stress de cognitieve functie verbetert of schaadt, hangt af van het type, de intensiteit en de duur van de stressor, evenals de timing van de stressor in relatie tot het leren of uitvoeren van een cognitieve taak20,21. Het protocol omvat dus stressprocedures zowel voor als na de operante training. Het onderzoekt ook representatieve resultaten van stressstudies. Bovendien zijn de hersengebieden die ten grondslag liggen aan bepaalde aspecten van set-shifting goed ingeburgerd2,16,22; zo beschrijft het rapport ook hoe bepaalde hersengebieden tijdens of na de stress- en strategieverschuivingsprocedures kunnen worden gericht en beoordeeld.
Er is beperkt onderzoek gedaan naar het direct onderzoeken van sekseverschillen in cognitieve flexibiliteit18,23.  Het protocol beschrijft hoe 1) zowel mannelijke als vrouwelijke ratten in het experimentele paradigma kunnen worden opgenomen, en vervolgens 2) oestruscycli voor en tijdens de procedures bij vrij fietsende vrouwtjes kan volgen. Eerdere studies hebben aangetoond dat stress vóór operante training kan leiden tot geslachtsspecifieke tekorten in cognitieve flexibiliteit bij ratten17. Met name vrouwelijke ratten vertonen verstoringen in cognitieve flexibiliteit na stress, terwijl cognitieve flexibiliteit verbetert bij mannelijke ratten na stress17. Interessant is dat een belangrijk kenmerk van stressgerelateerde psychiatrische stoornissen, die een geslachtsgebonden incidentie bij mensen hebben, cognitieve inflexibiliteit is. Deze resultaten suggereren dat vrouwen kwetsbaarder kunnen zijn voor dit type cognitieve stoornissen dan mannen. Het gebruik van deze technieken in diermodellen zal licht werpen op de effecten van stress op de hersenen en hoe het de cognitie bij psychiatrische stoornissen bij mensen schaadt.

<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 beïnvloedt de cognitieve functie. Of stress de cognitieve functie verbetert of schaadt, hangt af van verschillende factoren, waaronder het 1) type, de intensiteit en de duur van de stressor; 2) type cognitieve functie in studie; en 3) timing van de stressor in relatie tot het leren of uitvoeren van de cognitieve taak. Bovendien zijn sekseverschillen tussen de effecten van stress op de cognitieve functie op grote schaal gedocumenteerd. Hier beschreven is een aanpassing van een geautomatiseerd opererend strategieverschuivingsparadigma om te beoordelen hoe variaties in stress de cognitieve flexibiliteit bij mannelijke en vrouwelijke Sprague Dawley-ratten beïnvloeden. In het bijzonder wordt terughoudendheidsstress gebruikt voor of na de training in deze operante taak om te onderzoeken hoe stress de cognitieve prestaties bij beide geslachten beïnvloedt. Bepaalde hersengebieden die verband houden met elke taak in dit geautomatiseerde paradigma zijn goed ingeburgerd (d.w.z. de mediale prefrontale cortex en orbitofrontale cortex). Dit maakt gerichte manipulaties mogelijk tijdens het experiment of de beoordeling van bepaalde genen en eiwitten in deze regio's na voltooiing van het paradigma. Dit paradigma maakt het ook mogelijk om verschillende soorten prestatiefouten te detecteren die optreden na stress, die elk neurale substraten hebben gedefinieerd. Ook geïdentificeerd zijn duidelijke sekseverschillen in volhardende fouten na een herhaald stressparadigma. Het gebruik van deze technieken in een preklinisch model kan onthullen hoe stress de hersenen beïnvloedt en de cognitie schaadt bij psychiatrische stoornissen, zoals posttraumatische stressstoornis (PTSS) en depressieve stoornis (MDD), die duidelijke sekseverschillen in prevalentie vertonen.

Het aangepaste geautomatiseerde operante strategieverschuivingsparadigma dat hierboven werd beschreven, werd gebruikt om te bepalen of herhaalde terughoudendheidsstress de cognitie bij mannelijke en vrouwelijke Sprague Dawley-ratten beïnvloedt. Representatieve gedragsgegevens worden beschreven in figuur 2 hieronder. Kortom, controle- en herhaaldelijk in bedwang gehouden ratten voerden deze operante strategieverschuivingstest uit, die bestond uit een reeks taken: zijdiscriminatie, zijomkerin...

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

Stressvolle levensgebeurtenissen schaden de cognitieve functie, waardoor het risico op psychiatrische stoornissen toeneemt. Dit protocol illustreert hoe stress de cognitieve flexibiliteit beïnvloedt met behulp van een geautomatiseerd operante strategieverschuivingsparadigma bij mannelijke en vrouwelijke Sprague Dawley-ratten. Specifieke hersengebieden die ten grondslag liggen aan bepaald gedrag worden besproken en translationele relevantie van resultaten wordt onderzocht.

Beoordeling van stresseffecten op cognitieve flexibiliteit met behulp van een operante strategieverschuivingsparadigma

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

De crossmodaal Congruentie Taak als een middel om een ​​doelstelling Behavioral Meet verkrijgen in de 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

De Aandachtsvertekening Set Shifting Taak: een maat voor cognitieve flexibiliteit in Muizen

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

Het onderzoeken van de effecten van antipsychotica en Schizotypie op de N400 behulp-Event Related Potentials en Semantische categorisatie

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

Een cognitief paradigma om interferentie in Working Memory van Afleiding en onderbrekingen onderzoeken

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

Operante procedures voor het evalueren Behavioral Flexibiliteit in Ratten

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

Het beoordelen van de effecten van muziek te luisteren op Psychobiologische Stress in het dagelijks leven

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

New Variations for Strategy Set-verschuiving in het 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 tijdens visueel ligt taalbegrip: Flexibiliteit en beperkingen blootleggen visuele Context-effecten

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

Met behulp van een klas gebaseerde delesse Roediger McDermott paradigma te beoordelen van de effecten van beeldspraak op valse herinneringen

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

Experimentele paradigma voor het meten van de effecten van zichzelf te distantiëren bij jonge kinderen

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 ...