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

המחברים רוצים להודות להאנה זאמור, אמילי סאקס וג'וש סירל על עזרתם בביסוס האסטרטגיה האופרנטית הזו בהסטת פרדיגמה של שינוי פרדיגמה במעבדת גראף. הם גם רוצים להודות לקווין סניידר על עזרתו בקוד MATLAB לניתוח.

כל ההליכים במחקר זה אושרו על ידי הוועדה המוסדית לטיפול בבעלי חיים ושימוש (IACUC) במכללת ברין מור. קבל IACUC או אישור רגולטורי ישים אחר לפני הזמנת חיות מעבדה ותחל בניסויים.
1. הכנת בעלי חיים
<ol><li>לרכוש חולדות זכר ונקבה בוגר ספראג דולי. הערה: החולדות יכולות להימסר לפני 65 ימים של גי?...

הפרוטוקול מדגים כיצד למדוד את ההשפעות של מתח על תפקוד קוגניטיבי. באופן ספציפי, אסטרטגיה אופרנטית שונה הסטת פרדיגמה משמש מכרסמים, אשר מודד גמישות קוגניטיבית (מקבילה למשימה מיון כרטיס ויסקונסין בבני אדם)1. גמישות קוגניטיבית מציינת את היכולת להתאים אסטרטגיות עיבוד קוגניטיביות ?...

אצל בני אדם, אירועי חיים מלחיצים עלולים לפגוע בתפקוד הקוגניטיבי (כלומר, גמישות קוגניטיבית1), המציינת את היכולת להתאים אסטרטגיות עיבוד קוגניטיביות להתמודד עם תנאים חדשים בסביבה2. פגיעה בקוגניציה מזרזת ומחמירה הפרעות פסיכיאטריות רבות, כגון הפרעת דחק פוסט טראומטית (PTSD) והפרעת דיכאון גדולה (MDD)3,4. הפרעות אלה שכיחות פי שניים אצלנקבות 5,6,7,8, אך הבסיס הביולוגי לפער זה עדיין אינו ידוע. היבטים של תפקוד מבצעי בבני אדם ניתן להעריך באמצעות משימת מיון כרטיס ויסקונסין, הדגמה של גמישות קוגניטיבית2. הביצועים במשימה זו נפגעים בחולים עם PTSD9 ו- MDD10, אבל הבסיס העצבי של שינוי זה יכול להיבדק רק על ידי הדמיה מוחית11.
התקדמות בהבנת האופן שבו הלחץ משפיע על המוח נעשתה באמצעות שימוש במודלים של בעלי חיים, במיוחד מכרסמים. כמו גמישות קוגניטיבית מושפעת במחלות הקשורות ללחץ, זה פנוטיפ רלוונטי במיוחד לבחון מכרסמים. עד כה, רוב ספרות נוירוביולוגיה מתח השתמש פרדיגמת גמישות קוגניטיבית חלופית (המכונה לפעמים משימת החפירה)12,13,14,15. בעוד משימה זו נבדקה בהרחבה, זה דורש יותר זמן ומאמץ על ידי הנסיין לאמן מכרסמים. מותאם ומתואר כאן הוא פרוטוקול סט הסטה אוטומטי מבוסס היטב16 כדי להעריך גמישות קוגניטיבית בחולדות ספראג דולי זכר ונקבה באמצעות מודלים מתח שונים17,18. ההליך דורש פיקוח מינימלי על ידי הנסיין ומאפשר לחולדות מרובות להיבדק בו זמנית. בנוסף, בניגוד לגרסאות אחרות של משימה אוטומטית זו19, ההתאמה של פרדיגמה זו דורשת רק 3 ימי אימון וכוללת ניתוח נתונים מתוכנת יעיל.
אם מתח משפר או פוגע בתפקוד הקוגניטיבי תלוי בסוג, בעוצמה ובמשך הלחץ, כמו גם בתזמון של הלחץ ביחס ללמידה או לביצוע משימה קוגניטיבית20,21. לפיכך, הפרוטוקול משלב נהלי לחץ הן לפני ואחרי ההכשרה האופרטיבית. הוא גם בוחן תוצאות מייצגות של מחקרי לחץ. בנוסף, אזורי המוח שבבסיס היבטים מסוימים של הסטה נקבעו היטב2,16,22; לכן, הדו"ח מתאר גם כיצד למקד ולהעריך אזורים מסוימים במוח במהלך או אחרי נהלי שינוי מתח ואסטרטגיה.
יש כבר מחקר מוגבל על בחינה ישירה של הבדלי מין בגמישות קוגניטיבית18,23.  הפרוטוקול מתאר כיצד לשלב 1) הן חולדות זכר ונקבה לתוך הפרדיגמה הניסיונית, אז 2) לעקוב אחר מחזורים אסטרוס לפני ובמהלכו ההליכים בנקבות רכיבה חופשית. מחקרים קודמים הצביעו על כך שמתח לפני אימון אופרנטי יכול להוביל לגירעונות ספציפיים למין בגמישות קוגניטיבית בחולדות17. במיוחד, חולדות נקבות להפגין שיבושים בגמישות קוגניטיבית לאחר מתח, ואילו גמישות קוגניטיבית משתפרת בחולדות זכר לאחר מתח17. מעניין, סימן היכר עיקרי של הפרעות פסיכיאטריות הקשורות ללחץ, אשר יש שכיחות מוטה מינית בבני אדם, הוא חוסר גמישות קוגניטיבית. תוצאות אלה מצביעות על כך שהנקבות עלולות להיות פגיעות יותר לסוג זה של פגיעה קוגניטיבית מאשר גברים. השימוש בטכניקות אלה במודלים של בעלי חיים ישפוך אור על השפעות הלחץ על המוח וכיצד הוא פוגע בקוגניציה בהפרעות פסיכיאטריות בבני אדם.

<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

מתח משפיע על התפקוד הקוגניטיבי. אם מתח משפר או פוגע בתפקוד הקוגניטיבי תלוי במספר גורמים, כולל סוג 1) סוג, אינטנסיביות, ומשך הלחץ; 2) סוג של תפקוד קוגניטיבי תחת מחקר; ו -3) תזמון של הלחץ ביחס ללמידה או לביצוע המשימה הקוגניטיבית. יתר על כן, הבדלי מין בין ההשפעות של מתח על התפקוד הקוגניטיבי תועדו באופן נרחב. המתואר כאן הוא הסתגלות של אסטרטגיה אופרנטית אוטומטית הסטת פרדיגמה כדי להעריך כיצד וריאציות בלחץ משפיעות על גמישות קוגניטיבית בחולדות ספראג דולי זכר ונקבה. באופן ספציפי, מתח איפוק משמש לפני או אחרי אימון במשימה זו המבוססת על אופרנט כדי לבחון כיצד מתח משפיע על הביצועים הקוגניטיביים בשני המינים. אזורים מסוימים במוח הקשורים לכל משימה בפרדיגמה אוטומטית זו הוקמו היטב (כלומר, קליפת המוח הקדם-מצחית המנטלית וקליפת המוח האורביטו-פרונטלית). זה מאפשר מניפולציות ממוקדות במהלך הניסוי או הערכה של גנים וחלבונים מסוימים באזורים אלה עם השלמת הפרדיגמה. פרדיגמה זו מאפשרת גם זיהוי של סוגים שונים של שגיאות ביצוע המתרחשות לאחר הלחץ, שכל אחת מהן הגדירה מצעים עצביים. כמו כן מזוהים הבדלי מין ברורים בטעויות מתמדות לאחר פרדיגמת לחץ איפוק חוזרת ונשנית. השימוש בטכניקות אלה במודל פרה-אקליני עשוי לחשוף כיצד מתח משפיע על המוח ופוגע בקוגניציה בהפרעות פסיכיאטריות, כגון הפרעת דחק פוסט טראומטית (PTSD) והפרעת דיכאון גדולה (MDD), המציגות הבדלי מין ניכרים בשכיחות.

האסטרטגיה האוטומטית המותאמת לשינוי פרדיגמה שתוארה לעיל שימשה כדי לקבוע אם לחץ איפוק חוזר על עצמו משפיע על קוגניציה בחולדות ספראג דולי זכר ונקבה. נתונים התנהגותיים מייצגים מתוארים באיור 2 להלן. בקיצור, חולדות שליטה ומאופקות שוב ושוב ביצעו את מבחן הסטת האסטרטגיה האופרנטי ה?...

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

אירועי חיים מלחיצים פוגעים בתפקוד הקוגניטיבי ומגבירה את הסיכון להפרעות פסיכיאטריות. פרוטוקול זה ממחיש כיצד מתח משפיע על גמישות קוגניטיבית באמצעות אסטרטגיה אופרנטית אוטומטית הסטת פרדיגמה בחולדות ספראג דולי זכר ונקבה. אזורים מסוימים במוח שבבראש התנהגויות מסוימות נדונים, ורלוונטיות תרגומית של תוצאות נבחנת.

הערכת השפעות הלחץ על גמישות קוגניטיבית באמצעות פרדיגמה של הסטת אסטרטגיה אופרנטית

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

משימת קונגרואנסי Crossmodal כאמצעי להשיג מדוד התנהגות אובייקטיבי בפרדיגמה האשליה יד גומי

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

המשימה הקשב Set הסטה: מדוד של גמישות קוגניטיבית בעכברים

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

בדק את ההשפעה של אנטי-פסיכוטיות וסכיזואידיות על N400 שימוש פוטנציאל הקשור לאירוע וסיווג סמנטי

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

קוגניטיבית פרדיגמה לחקר הפרעות בזכרון עבודה על ידי הסחות דעת והפרעות

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

נהלים אופרנטית להערכת גמישות התנהגותית בחולדות

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

הערכת ההשפעות של האזנה למוסיקה על מתח פסיכו בחיי היומיום

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

הגרסאות החדשות של אסטרטגיה Set-הסטה בחולדה

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

מעקב עין במהלך שפה חזותית ממוקם בהבנת הנקרא: מגבלות חשיפת הקשר חזותי אפקטים וגמישות

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

באמצעות פרדיגמה מקדרמוט Roediger Deese מבוססי בכיתה כדי להעריך את ההשפעות של דימויים על זיכרונות כוזבים

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

פרדיגמה נסיונית למדידת השפעות הניכור עצמית אצל ילדים צעירים

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 ...