Name: an open-source, fully customizable 5-choice serial reaction time task toolbox for automated behavioral training of rodents
Uploaded: 2022-01-19T14:45:00
Duration: 9 min 39 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about An Open-Source, Fully Customizable 5-Choice Serial Reaction Time Task Toolbox for Automated Behavioral Training of Rodents at JoVE.com

يتم دعم هذا العمل من قبل DFG WE 5469/3-1.

<ol>
	<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> Nature Protocols. 3 (5), 759-767 (2008).</li><li>Asinof, S. K., Paine, T. 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+5-choice+serial+reaction+time+task:+a+task+of+attention+and+impulse+control+for+rodents.">The 5-choice serial reaction time task: a task of attention and impulse control for rodents.</a> Journal of Visualized Experiments: JoVE. (90), e51574 (2014).</li><li>Higgins, G. A., Silenieks, L. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Rodent+Test+of+Attention+and+Impulsivity:+The+5-Choice+Serial+Reaction+Time+Task.">Rodent Test of Attention and Impulsivity: The 5-Choice Serial Reaction Time Task.</a> Current Protocols in Pharmacology. 78 (1), 1-34 (2017).</li><li>Humby, T., Wilkinson, L., Dawson, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Assaying+aspects+of+attention+and+impulse+control+in+mice+using+the+5-choice+serial+reaction+time+task.">Assaying aspects of attention and impulse control in mice using the 5-choice serial reaction time task.</a> Current Protocols in Neuroscience. 31 (1), 1-15 (2005).</li><li>Robbins, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+5-choice+serial+reaction+time+task:+behavioural+pharmacology+and+functional+neurochemistry.">The 5-choice serial reaction time task: behavioural pharmacology and functional neurochemistry.</a> Psychopharmacology. 163 (3-4), 362-380 (2002).</li><li>Amitai, N., Markou, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Disruption+of+performance+in+the+five-choice+serial+reaction+time+task+induced+by+administration+of+N-methyl-D-aspartate+receptor+antagonists:+relevance+to+cognitive+dysfunction+in+schizophrenia.">Disruption of performance in the five-choice serial reaction time task induced by administration of N-methyl-D-aspartate receptor antagonists: relevance to cognitive dysfunction in schizophrenia.</a> Biological Psychiatry. 68 (1), 5-16 (2010).</li><li>Fizet, J., Cassel, J. C., Kelche, C., Meunier, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+review+of+the+5-Choice+Serial+Reaction+Time+(5-CSRT)+task+in+different+vertebrate+models.">A review of the 5-Choice Serial Reaction Time (5-CSRT) task in different vertebrate models.</a> Neuroscience &amp; Biobehavioral Reviews. 71, 135-153 (2016).</li><li>Spinelli, S., 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=Performance+of+the+marmoset+monkey+on+computerized+tasks+of+attention+and+working+memory.">Performance of the marmoset monkey on computerized tasks of attention and working memory.</a> Cognitive Brain Research. 19 (2), 123-137 (2004).</li><li>Parker, M. O., 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=Development+and+automation+of+a+test+of+impulse+control+in+zebrafish.">Development and automation of a test of impulse control in zebrafish.</a> Frontiers in Systems Neuroscience. 7, 65 (2013).</li><li>Birtalan, E., B&#225;nhidi, A., Sanders, J. I., Bal&#225;zsfi, D., Hangya, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Efficient+training+of+mice+on+the+5-choice+serial+reaction+time+task+in+an+automated+rodent+training+system.">Efficient training of mice on the 5-choice serial reaction time task in an automated rodent training system.</a> Scientific Reports. 10 (1), 1-8 (2020).</li><li>Fischer, B., Wegener, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Emphasizing+the+&amp;#34;positive&amp;#34;+in+positive+reinforcement:+using+nonbinary+rewarding+for+training+monkeys+on+cognitive+tasks.">Emphasizing the &amp;#34;positive&amp;#34; in positive reinforcement: using nonbinary rewarding for training monkeys on cognitive tasks.</a> Journal of Neurophysiology. 120 (1), 115-128 (2018).</li></ol>

ويعلن صاحبا البلاغ أنه ليس لديهما مصالح مالية منافسة.

يهدف هذا البروتوكول إلى تطوير واختبار بديل منخفض التكلفة وقابل للتخصيص بالكامل لجهاز مهام وقت رد الفعل التسلسلي القياسي المتاح تجاريا المكون من 5 خيارات. عادة ، توفر أنواع الأجهزة المتاحة تجاريا مجموعة محدودة من الميزات حسب الحاجة لتشغيل البحث القياسي 5-CSRTT. ولهذا السبب ، عادة ما تكون التعديلات غير القياسية في تصميم التجربة المحددة ، مثل التغييرات في تسلسل التجربة أو مجموعات التحفيز المستهدفة ، غير ممكنة. بالإضافة إلى ذلك ، تأتي العديد من أنواع الأجهزة المتاحة مع برامج محددة ومغلقة قد لا توفر الوصول إلى جميع البيانات السلوكية للتجربة ، مثل توقيت وعدد الفتحات للإجابات السابقة لأوانها والمثابرة. وعلى النقيض من ذلك، فإن الميزة الحيوية لصندوق الأدوات المعروض هنا هي - إلى جانب تكلفته المنخفضة - إمكانية تنفيذ العديد من التصاميم التجريبية المختلفة والنماذج البحثية. حاليا، تدعم مجموعة الأدوات تعريف تصاميم التحفيز المتعددة، مثل السماح بالمحفزات الخافتة واستخدام نظامين لتوصيل الكريات والاعتماد على وقت رد الفعل. كما أنه يدعم استخدام مكبر صوت مصغر للتغذية الراجعة السمعية. ومع ذلك ، فإن الغرض الأساسي هو السماح بإجراء تعديلات سهلة على تسلسل التجربة وفقا لهدف المستخدم ، مثل إدخال فتحات مضاءة باهتة وجداول زمنية مجزية لمهام صنع القرار أو دمج أحدث أساليب التدريب على التعزيز الإيجابي11. بالإضافة إلى ذلك ، يتم توفير جميع البيانات الخام التي تم الحصول عليها خلال الجلسة لمزيد من التحليل. يوفر صندوق الأدوات وظيفة Staircase للتدريب السلوكي الآلي ، وهو أيضا قابل للتخصيص بالكامل ويسمح للمستخدم بتغيير معايير كل تحديث مستوى وعدد مستويات التدريب والمعلمات التي سيتم تحديثها. علاوة على ذلك ، فإن الجهاز نفسه قابل للتكيف بشكل كبير ، والتغييرات في تصميم التجربة وتخطيط الغرفة ممكنة بسهولة ، مما يجعل من الممكن تطبيق نموذج 5-CSRTT على الأنواع الحيوانية التي تحتاج إلى تصميم بحثي مختلف عما تقدمه أنواع الأجهزة المتاحة تجاريا.
تعد أجزاء محددة من البروتوكول الخاص بتكوين البرنامج أمرا بالغ الأهمية لضمان سير عمل سلس: خاصة في اليوم الأول من التجربة ، يعد إعداد كل من الأجهزة وبرامج التحكم في التجربة (الخطوتان 2 و 3) وتكوين الخطوة 5.3 أمرا بالغ الأهمية. يعد التأكد من أن اتصال المنفذ التسلسلي بين أجهزة المتحكمات الدقيقة وبرامجها وبرنامج التحكم في التجربة يعمل بشكل صحيح أمرا بالغ الأهمية لإنشاء صندوق أدوات 5-CSRTT يعمل بكامل طاقته. في بداية كل يوم تجربة، ينصح بتكرار الخطوات الثلاث المذكورة أعلاه لضمان تكوين البرامج النصية للتحكم في الأجهزة والتجربة بشكل صحيح.
وأخيرا، فإن القيد الحالي لصندوق الأدوات هو تنفيذه على منصة برمجة حصرية واحدة، مما يعرض للأسف استخدامه كصندوق أدوات كامل مفتوح المصدر. ومع ذلك ، من حيث المبدأ ، يجب أن تكون مجموعة الأدوات قابلة للتكيف بسهولة مع لغات البرمجة الأخرى مثل بايثون لأن مسار تجربة واحدة لا يزال دون تغيير.
بالمقارنة مع الطرق البديلة الحالية ، يسمح صندوق أدوات 5-CSRTT الذي تم تقديمه هنا بتنفيذ نموذج 5-CSRTT القياسي وتعديلاته مثل تحديد نافذة زمنية محددة للإجابات المثابرة أو إدخال محفزات مشتتة أو معززة مثل مكبرات الصوت أو الأضواء الوامضة. بالإضافة إلى كونه سهل الاستخدام وقابلا للتكيف بشكل كبير ، فإن الجهاز منخفض التكلفة ويمكن تكراره بسهولة ، ويحفز البحث باستخدام نماذج حيوانية غير القوارض.

ال 5-CSRTT هو اختبار سلوكي ، وغالبا ما يستخدم في القوارض لدراسة عمليات الانتباه البصري والاندفاع1،2،3،4،5،6 ، مثل تحديد دور الجهاز الكوليني في الانتباه وتأثير مثبطات امتصاص النورادرينالين على السلوكيات الاندفاعية7 . يسمح الجهاز القياسي بمراقبة تدابير التحكم المختلفة مثل دقة الاستجابة وأوقات رد الفعل والسلوك الاندفاعي والقهري والقدرة الحركية والتحفيز1،2،3،4،5. وهو يتألف من مجموعة أفقية من خمس فتحات مجهزة بمصابيح LED ، ومجلة طعام على جدران الغرفة المقابلة للفتحات ، وأضواء المنزل 2,5. في مهمة نموذجية ، يضيء ضوء المنزل ، وتتميز بداية الجلسة بإضاءة مجلة الطعام ، حيث يتم تسليم حبيبة مجانية. تبدأ الدورة التجريبية عندما يقوم الحيوان بدس المجلة لاسترداد الكريات1. بعد ذلك ، يتم إطفاء ضوء مجلة الطعام ، ويبدأ الفاصل الزمني بين التجارب (ITI) ، حيث من المفترض أن يوجه الحيوان انتباهه نحو الفتحات. بمجرد انقضاء ITI ، يتم تقديم إضاءة التحفيز في إحدى الفتحات1،2،5. يتم إعطاء الحافز لفترة محددة تعرف باسم مدة التحفيز (StD). يمكن للحيوان الاستجابة للحافز أثناء تقديمه أو خلال نافذة زمنية محدودة بعد انتهاء StD ، والمعروفة باسم الاحتجاز المحدود (LH). للاستجابة ، يتعين على الحيوان أن يكز الفتحة المستهدفة ، وإذا تم ذلك بشكل صحيح ، يتم إصدار مكافأة في مجلة الطعام1،2،5. خلاف ذلك ، فإن أي استجابة غير صحيحة ، وكذلك أي استجابات قبل عرض التحفيز (استباقي أو سابق لأوانه) أو أي فشل في الاستجابة (إغفال) يؤدي إلى مهلة (TO) ، يتم خلالها إيقاف تشغيل ضوء المنزل لمدة معينة 1،2،5 (الشكل 1). بشكل عام ، تقيس دقة التحفيز التمييزي الأداء الانتباهي ، في حين أن الاستجابات المبكرة والمثابرة (الاستجابات المتكررة عند الفتحات بعد عرض التحفيز) تعتبر مقاييس للسلوك الاندفاعي والإكراه ، على التوالي1،4،5،6.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/63385/63385fig01.jpg"> الشكل 1: التسلسلات التجريبية المحتملة ل 5-CSRTT نموذجي. بعد الفاصل الزمني بين التجارب، يتم تشغيل ضوء التحفيز لفترة محددة، ثم يتم إيقاف تشغيله خلال فترة الانتظار المحدود. يمكن للفئران إما الإجابة بشكل صحيح والحصول على مكافأة أو الإجابة بشكل غير صحيح والحصول على مهلة خلال هذا الوقت. إذا لم يجيب الفئران في الوقت المناسب ، فإن إغفاله يؤدي إلى مهلة. وبالمثل ، إذا استجاب قبل عرض الحافز الضوئي ، فإن استجابته السابقة لأوانها تؤدي إلى مهلة. تبدأ تجربة أخرى بعد تحصيل المكافأة أو نهاية فترة المهلة. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/63385/63385fig01large.jpg" target="_blank">يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.</a>
يستخدم 5-CSRTT على نطاق واسع بسبب مرونته: من خلال تغيير معلمات تصميم التجربة ، يمكن التحقيق في فئات فرعية مختلفة من الاهتمام. على سبيل المثال ، في حين أنه من المفترض أن يقسم الحيوان انتباهه عبر الفتحات الخمس المختلفة (الانتباه البصري المكاني) ، فإن استخدام المحفزات غير ذات الصلة (على سبيل المثال ، المحفزات السمعية) يمكن من اختبار الانتباه الانتقائي أو المستمر1،2،5،6. لهذا الغرض ، يمكن توسيع الإعداد التجريبي من خلال تضمين مكبرات الصوت ، والتي يمكن استخدامها كمحفزات مشتتة أو حتى معززة1،2،5،6. علاوة على ذلك ، يمكن تعديل الحمل الانتباهي مباشرة عن طريق تغيير عرض التحفيز أو التوزيع العشوائي لمدة ITI10. لا يستخدم 5-CSRTT فقط في القوارض3,7 ، ولكن تم تكييفه مؤخرا لاختبار الرئيسيات غير البشرية 1,7,8 والأسماك 7,9 ، مما يعرض جدواه. يسمح صندوق أدوات 5-CSRTT القابل للتخصيص بالكامل بالتكيف السهل لنموذج القوارض القياسي مع النماذج الحيوانية الأخرى. علاوة على ذلك ، فإن مرونة التخصيص لصندوق أدوات 5-CSRTT تشجع أيضا البحث باستخدام تصميمات مهام غير قياسية.
يحتوي صندوق أدوات 5-CSRTT القابل للتخصيص بالكامل والمعروض هنا على برنامج Arduino نصي للتحكم في الأجهزة ، مبرمج في بيئة تطوير متكاملة. كما يتكون من صندوق أدوات Matlab (الإصدار R2019b أو الأصغر) للتحكم في التجربة. يشرح البروتوكول التالي كيفية تكوين صندوق أدوات 5-CSRTT باستخدام النموذج القياسي المستخدم على نطاق واسع ويعرض تكوينات اختيارية للنماذج غير القياسية.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>1200 Ohm Resistor</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Already available in the lab</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>8-bit 10 k&#937; digital potentiometer</td>
			<td>Microchip</td>
			<td>MCP42010-I/P</td>
			<td>From Conrad.de: 1083205</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>ARD MEGA2560 KIT Arduino - Mega 2560 R3 Lernset</td>
			<td>JOY-IT</td>
			<td>ARD-Set01</td>
			<td>From Reichelt.de: ARD MEGA2560 KIT</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>ARD SHD MOTOR Arduino Shield - Motor</td>
			<td>Adafruit</td>
			<td>1438</td>
			<td>From Reichelt.de: ARD SHD MOTOR</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>ARDUINO STACKABLE HEADER KIT - R3</td>
			<td>Sparkfun Electronics</td>
			<td>PRT-11417</td>
			<td>From Antratek.de: PRT-11417</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Chow</td>
			<td>Altromin</td>
			<td>1324 N</td>
			<td>Altromin chow products</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Euro-Geh&#228;use</td>
			<td>Hammond Electronics</td>
			<td>1591EBK</td>
			<td>From Conrad.de: 520691</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Food pellets</td>
			<td>Bio-Serv</td>
			<td>F0021</td>
			<td>From Bio-serv.com: Dustless Precision Pellets Rodent</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fritzing</td>
			<td>Interaction Design Lab Potsdam</td>
			<td></td>
			<td>Fritzing Software download</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Integrated Development Environment</td>
			<td>Arduino</td>
			<td></td>
			<td>Arduino IDE download (Freely available)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>IR Break Beam Sensor - 3mm LEDs</td>
			<td>Adafruit</td>
			<td>2167</td>
			<td>From Mouser.de: 485-2167</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Laptop or Computer</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>LED white round 5mm 2000mcd 20mA</td>
			<td>TruComponents</td>
			<td>1573731</td>
			<td>From Conrad.de: 1573731</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Microswitch</td>
			<td>Hartmann</td>
			<td>MBB1 01 A 01 C 09 A</td>
			<td>From Conrad.com: 707243</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>NeoPixel Stick - 8 WS2812 5050 RGB LEDs</td>
			<td>Adafruit</td>
			<td>1426</td>
			<td>From Reichelt.de: DEBO LED NP8 2</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Passive buzzer Speaker</td>
			<td>Conrad Components</td>
			<td>93038c213a</td>
			<td>From Conrad.de: 1511468</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Pellet release disk</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Already available in the lab. Similar products depicted below. Keep in mind that some of these products make use of different (and stronger) motors and infrared sensors. The use of the microswitch (row 7) and the&#160; Arduino Motor Shield (row 3) need to be adapted to fit these new specifications. We recommend 3d printing the disk to work with the provided materials and software. 
			Carbatec universal base plate 
			Open Science Framework Open Feeder 
			Open Ephys 3d Model Food Pellet Dispenser 
			Campden Instruments 45mg pellet dispenser</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Programming platform</td>
			<td>Mathworks</td>
			<td>R2019b or younger</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Psychtoolbox Software</td>
			<td></td>
			<td>V3</td>
			<td>Psychtoolbox-3 download</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Spur GEAR-MOTOR with DC brush motor</td>
			<td>Micromotors</td>
			<td>B138F.12.208</td>
			<td>Micromotos Series B138F Technical data</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

an open-source, fully customizable 5-choice serial reaction time task toolbox for automated behavioral training of rodents

مهمة وقت رد الفعل التسلسلي المكون من 5 خيارات (5-CSRTT) هي اختبار سلوكي يستخدم غالبا لدراسة الانتباه البصري المكاني والاندفاع في القوارض. تتطلب المهمة من الحيوانات تخصيص الانتباه إلى مجموعة أفقية من خمس فتحات صغيرة مجهزة بمصادر الضوء ، وفي غضون نافذة زمنية محدودة ، تقوم بكز فتحة هدف مضيئة للحصول على مكافأة غذائية في مجلة الطعام الموجودة في الجدار المقابل للغرفة. تأخذ المهمة في الاعتبار تدابير التحكم السلوكي مثل دقة الاستجابة وأوقات رد الفعل وتسمح باستنتاج الانتباه الانتقائي والاندفاع. يمكن التحكم في صعوبة المهمة عن طريق تعديل مدة التحفيز وتصميم المهمة بشكل عام. يتكون الجهاز المتاح تجاريا عادة من غرفة تجريبية وبرنامج معين لتحديد معلمات المهمة ، ولكن بسبب الثابت والبرمجيات الثابتة ، فإنها تشكل العديد من القيود على التغييرات في التصميم التجريبي العام ومتطلبات المهمة المحددة وإخراج البيانات ذات الصلة. تشرح هذه المقالة بديلا قابلا للتخصيص بالكامل استنادا إلى متحكم دقيق أحادي اللوحة سهل الاستخدام ومكونات كهروتقنية قياسية ، وبرنامج Arduino مفتوح الوصول ، وصندوق أدوات Matlab للتحكم في الأجهزة ومواصفات المهام السلوكية ، على التوالي. يتضمن صندوق الأدوات إجراء درجا اختياريا ، مما يتيح التدريب السلوكي الآلي. يشجع الإعداد الكامل للأجهزة ، والذي يمكن تثبيته في غرف مخصصة ، والبرامج القابلة للتكيف بحرية على تصميم المهام والغرف غير الموحدة. يتم وصف تصميم النظام والشفرة مفتوحة المصدر للتحكم في الأجهزة والإعداد التجريبي.

Watch this Scientific Journal Video about An Open-Source, Fully Customizable 5-Choice Serial Reaction Time Task Toolbox for Automated Behavioral Training of Rodents at JoVE.com

An Open-Source, Fully Customizable 5-Choice Serial Reaction Time Task Toolbox for Automated Behavioral Training of Rodents

يصف هذا البروتوكول تطوير صندوق أدوات مفتوح المصدر لوقت رد الفعل التسلسلي المكون من 5 خيارات لنماذج القوارض ، باستخدام Arduino والأجهزة ذات الصلة وصندوق أدوات Matlab متعدد الاستخدامات ، بما في ذلك برنامج نصي اختياري للتدريب السلوكي الآلي. البرامج النصية قابلة للتخصيص وتسهل تنفيذ تصميمات التجارب والاختبارات المختلفة.

صندوق أدوات مهام وقت رد الفعل التسلسلي مفتوح المصدر وقابل للتخصيص بالكامل من 5 اختيارات للتدريب السلوكي الآلي للقوارض

The 5-choice serial reaction time task (5-CSRTT) is a behavioral test often used to study visuospatial attention and impulsiveness in rodents. The task ...

يوفر البروتوكول مجموعة أدوات مفتوحة المصدر قابلة للتخصيص للتدريب وتنفيذ مهمة وقت رد الفعل التسلسلي المكون من 5 خيارات. هذا هو اختبار سلوكي راسخ لدراسة الانتباه البصري المكاني والاندفاع في القوارض. الميزة الرئيسية لصندوق الأدوات هي تكلفته المنخفضة وقابليته للتخصيص.يوفر مرونة عالية فيما يتعلق بمعلمات التحفيز المحددة وتكوين المكافأة ويشجع تصميمات الاختبار غير القياسية. توفر مهمة وقت رد الفعل التسلسلي المكون من 5 خيارات نظرة ثاقبة على عمليات الانتباه والاندفاع والإكراه في القوارض. يسمح صندوق الأدوات الخاص بنا بالتكيف بسهولة مع النماذج الحيوانية الأخرى غير القوارض.كما يسمح بالتدريب شبه الآلي للحيوانات من خلال إجراء درج اختياري. في الفيديو ، نقدم مقدمة خطوة بخطوة لاستخدامه. سيتم عرض الإجراء من قبل إيفا ستريبلمان ، طالبة علم الأحياء من مختبرنا.ابدأ بفتح بيئة التطوير المتكاملة المتاحة مجانا أو برنامج IDE. انتقل إلى علامتي التبويب "ملف" و "فتح" وانقر فوق البرنامج النصي للتحكم في الأجهزة. بعد ذلك ، قم بتوصيل وحدة التحكم الدقيقة USB بالكمبيوتر.في النصف العلوي الأيسر من الشاشة، انتقل إلى الأدوات للتحقق مما إذا كانت معلومات اللوحة والمعالج المختارين تلقائيا تتوافق مع لوحة المتحكمات الدقيقة المتصلة. بعد التأكد من معلومات اللوحة والمعالج المقابلة ، انقر فوق علامة التبويب المنفذ لاختيار المنفذ المتاح. في النصف العلوي الأيسر من الشاشة ، انقر فوق الزر "تحقق" لضمان عدم وجود أخطاء في البرنامج النصي.عند الانتهاء ، انقر فوق علامة التبويب تحميل بسهم لتحميل البرنامج النصي إلى لوحة المتحكمات الدقيقة. بعد التأكد من وجود جميع البرامج النصية والوظائف الأربعة لعنصر تحكم التجربة في نفس المجلد ، افتح النظام الأساسي للبرمجة وانقر فوق شريط الأدوات الرئيسية وتعيين المسار. ثم انتقل إلى الزر إضافة مجلد لتحديد المجلد الذي يحتوي على جميع البرامج النصية لعنصر تحكم التجربة.عند الانتهاء ، انقر فوق الزر حفظ وأغلق نافذة تعيين المسار. على علامة التبويب شريط الأدوات الصفحة الرئيسية، اضغط على فتح لفتح البرامج النصية والوظائف. لإعداد مربع الأدوات للتعود، حدد البرنامج النصي للمستخدم المفتوح.بعد التأكد من تعيين متغير التعود على السطر السابع إلى true، اكتب رقما بالدقائق على السطر الثامن لتعيين حد زمني للتعود. في السطر التاسع، اكتب رقما بين 0.01 وواحد لاختيار مستوى سطوع لضوء التحفيز. لإعداد مربع الأدوات لجلسة عمل التجربة، حدد البرنامج النصي للمستخدم المفتوح وتحقق من تعريف المتغير الموجود في السطر السابع على أنه false.في السطر 12، اكتب مسار الدليل لحفظ بيانات التجربة تلقائيا. تأكد من وجود دليل بالاسم الدقيق. ثم اكتب تعريف الموضوع على السطر 13.بعد ذلك ، تأكد من تعريف المتغيرات الموجودة على السطرين 14 و 15 على أنها صحيحة. عند الانتهاء، اكتب رقما على السطر 16 لتعيين إصدار تجريبي، وفي السطر 17، لتعيين حد زمني بالدقائق لإيقاف البرنامج تلقائيا. لتكوين المعلمات لمهمة وقت رد الفعل التسلسلي القياسية المكونة من 5 خيارات أو نموذج 5CSRTT ، أدخل قيمة رقمية في السطر 45 تتوافق مع عدد الفتحات التي يمكن إضاءتها.يجب تعريف المتغير الموجود على السطر 46 على أنه شبه عشوائي أو عشوائي. اضبط طول مدة التحفيز على السطر 47 في ثوان. تحقق مما إذا كان المتغير الموجود في السطر 48 يشار إليه على أنه مفرد والقيمة العددية على السطر 49 هي واحدة.على السطر 50 ، حدد سطوع الحافز المستهدف في رقم. يجب أن يكون المتغير الموجود في السطر 64 ثنائيا ، بينما في السطر 65 ، غير معتمد. ثم أدخل قيمة رقمية على السطر 71 المقابلة لعدد كريات الطعام التي سيتم إطلاقها بعد كزة الأنف الصحيحة.بدلا من ذلك ، يمكن تحديد إجراءات السلالم المختلفة التي تسمح بالتدريب السلوكي الآلي. تحقق مما إذا كان المتغير الموجود في السطر 26 قد تم تعريفه على أنه صحيح. ثم في السطر 29 ، اكتب اسم المجموعة الأولى أو الثانية.في وقت لاحق ، حدد وظيفة الدرج المفتوح. اكتب اسم المجموعة الأولى في السطر الرابع واكتب اسم المجموعة الثانية في السطر 77. لتغيير معايير المجموعة الأولى لمستوى التدريب الثاني، اكتب إحدى المعلمات المحسوبة في فحص الأداء وقيمة رقمية مختارة في السطر 17.يمكن إضافة المعايير أو استبدالها. لتغيير معلمات المجموعة الأولى التي سيتم تحديثها في مستوى التدريب الثاني ، على سبيل المثال ، مدة المهلة ، اكتب المعلمة وقيمة رقمية مختارة في السطر 19. المضي قدما وفقا لذلك إذا تم تعريف المجموعة الثانية من الموضوع.قبل البدء في جلسات التدريب السلوكي ، تحتاج الحيوانات إلى التعود على الغرفة. يوفر صندوق الأدوات بروتوكول التعود. لبدء جلسة التعود ، قم بإعداد غرفة التشغيل عن طريق وضع كريتين غذائيتين مكافأتين في كل فتحة من الفتحات.قم بلصق باب رفرف المجلة ليبقى مفتوحا لمرحلة التعود الأولى. في مرحلة التعود الثانية ، قم بإزالة الشريط الموجود على باب رفرف المجلة. قم بإعداد غرفة التشغيل عن طريق وضع خمس كريات طعام في باب المجلة.قبل البدء في الدورات التدريبية التجريبية ، قم بتنظيف جدران وأرضية غرفة التشغيل. عندما يكون الإعداد جاهزا، حدد البرنامج النصي للمستخدم المفتوح، وتأكد من أن وصف COM على السطر 75 يتطابق مع المنفذ المتاح المختار. إذا لم يتطابق الوصف، فقم بتغيير القيمة الرقمية في البرنامج النصي للتحكم التجريبي.ضع الفئران في الغرفة. في البرنامج النصي للمستخدم المفتوح ، انقر فوق علامة التبويب شريط أدوات المحرر قبل تحديد زر التشغيل الأخضر تشغيل. تحقق مما إذا كان البرنامج يعمل بشكل صحيح عن طريق قراءة معلومات نافذة الأوامر.سيبدأ صندوق الأدوات بعد ذلك المهمة كما حددها المستخدم مسبقا. سيتم إيقاف جلسة التجربة تلقائيا بعد انتهاء الفترة التجريبية أو المهلة الزمنية المحددة. إذا وصل الحيوان إلى مستوى أداء محدد مسبقا قبل إنهاء الجلسة وحدد المستخدم إجراء الدرج ، فسيقوم صندوق الأدوات بتحميل مستوى التدريب التالي ومواصلة التدريب باستخدام الإعدادات الجديدة.سيتم تحميل المستوى تلقائيا في بداية الدورة التدريبية التالية. لإيقاف التجربة، اضغط على مفتاح الهروب على لوحة مفاتيح الكمبيوتر. عندما تظهر الرسالة على شاشة نافذة الأوامر، اكتب Y واضغط على المفتاح Enter على لوحة مفاتيح الكمبيوتر لإيقاف الجلسة الحالية وحفظ البيانات التي تم الحصول عليها.ثم سيتم عرض رسم بياني بسيط مع نظرة عامة على الجلسة تلقائيا. تم تدريب 10 فئران مقنعة من ليستر باستخدام مجموعة أدوات مهام وقت رد الفعل التسلسلي المكون من 5 خيارات. تم تحليل عدد الجلسات التي قضاها كل فأر لكل مستوى تدريب وتم تحديد المتوسط في جميع المواضيع.كان التباين بين الموضوعات أكثر أهمية في المستويات الأولية وانخفض في المستويات اللاحقة. وفي المستوى الرابع، عندما تغيرت المعايير لتشمل عتبة لمقاييس الأداء، زاد متوسط عدد الجلسات التي تقضيها الفئران والتباين بين الفئران، حيث استغرق اثنان من الفئران خمسة وستة أيام لإنهاء المستوى. ومع ذلك ، وصلت جميع الفئران إلى المستوى الثامن في غضون 14 إلى 22 جلسة.يوضح التحليل التمثيلي متوسط أداء الأشخاص لكل مستوى تدريب وعبر جميع أيام التدريب في جهاز 5CSRTT. وحسبت النسبة المئوية للدقة والنسبة المئوية للانبعاثات وحدد متوسط العدد الإجمالي للاستجابات الصحيحة في جميع التجارب في كل مستوى. حققت جميع المواد دقة نهائية على مستويات التدريب الثامنة والنهائية بأكثر من 60٪ حققت العديد من الموضوعات دقة تبلغ حوالي 80٪.إن مجموعة أدوات المهام ذات 5 خيارات لوقت رد الفعل التسلسلي قابلة للتخصيص بالكامل والوصول المفتوح. يوفر العديد من الخيارات الإضافية لتحديد تكوين التحفيز وتصميم المهام ومجموعة شاملة من البيانات السلوكية المسجلة. يسمح صندوق الأدوات بالتحقيق في الإصدارات غير القياسية من نموذج وقت رد الفعل التسلسلي المكون من 5 خيارات ، على سبيل المثال ، للحصول على رؤى أعمق في عمليات صنع القرار أو مكافأة السلوك ذي الصلة.

Research

JoVE Journal

Behavior

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

A الآلي بالكامل بروتوكول تكييف القوارض للتكامل حسي حركي والتجارب تحكم المعرفي

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

The 5-Choice Serial Reaction Time Task: A Task of Attention and Impulse Control for Rodents

ال 5 اختيار رد الفعل التسلسلي التوقيت المهمة: مهمة من الاهتمام والسيطرة على الانفعالات للقوارض

This protocol describes the 5-choice serial reaction time task, which is an operant based task used to study attention and impulse control in rodents. ...

A Dual Task Procedure Combined with Rapid Serial Visual Presentation to Test Attentional Blink for Nontargets

إجراء العمل المزدوج السريع جنبا إلى جنب مع عرض مرئي المسلسل لاختبار سيكلوجية الإنتباه الطرفة لNontargets

When viewers search for targets in a rapid serial visual presentation (RSVP) stream, if two targets are presented within about 500 msec of each other, the ...

Experimental Assessment of Mouse Sociability Using an Automated Image Processing Approach

تقييم التجريبية من الفأر المؤانسة باستخدام الآلي صورة نهج المعالجة

Mouse is the preferred model organism for testing drugs designed to increase sociability. We present a method to quantify mouse sociability in which the ...

Combined Shuttle-Box Training with Electrophysiological Cortex Recording and Stimulation as a Tool to Study Perception and Learning

جنبا إلى جنب المكوك بوكس ​​التدريب مع الكهربية اللحاء تسجيل وتحفيز كأداة لدراسة الإدراك والتعلم

Shuttle-box avoidance learning is a well-established method in behavioral neuroscience and experimental setups were traditionally custom-made; the ...

An Unpredictable Chronic Mild Stress Protocol for Instigating Depressive Symptoms, Behavioral Changes and Negative Health Outcomes in Rodents

والمزمن بروتوكول الإجهاد الخفيف لا يمكن التنبؤ بها لأعراض الاكتئاب تحريض، السلوكية التغييرات والنتائج الصحية السلبية في القوارض

Chronic, unresolved stress is a major risk factor for the development of clinical depression. While many preclinical models of stress-induced depression ...

Feeding Experimentation Device (FED): Construction and Validation of an Open-source Device for Measuring Food Intake in Rodents

Feeding Experimentation Device FED: Construction and Validation of an Open-source Device for Measuring Food Intake in Rodents

تغذية جهاز التجريب (FED): البناء والتحقق من جهاز مفتوح المصدر لقياس كمية الغذاء في القوارض

Food intake measurements are essential for many research studies. Here, we provide a detailed description of a novel solution for measuring food intake in ...

The Knob Supination Task: A Semi-automated Method for Assessing Forelimb Function in Rats

المهمة البسط مقبض: أسلوب شبه الآلي لتقييم الدالة فوريليمب في الفئران

Tasks that accurately measure dexterity in animal models are critical to understand hand function. Current rat behavioral tasks that measure dexterity ...

The "Motor" in Implicit Motor Sequence Learning: A Foot-stepping Serial Reaction Time Task

"السيارات" في موتور الضمني تسلسل التعلم: فعل مسلسل التنقل سيرا على الأقدام وقت المهمة

This protocol describes a modified serial reaction time (SRT) task used to study implicit motor sequence learning. Unlike the classic SRT task that ...

An Automated T-maze Based Apparatus and Protocol for Analyzing Delay- and Effort-based Decision Making in  Free Moving Rodents

تمازي الآلي أساس جهاز وبروتوكول لتحليل قائم على الجهود وتأخير اتخاذ القرار في القوارض الانتقال الحر

Many neurological and psychiatric patients demonstrate difficulties and/or deficits in decision making. Rodent models are helpful to produce a deeper ...