Summary
このプロトコルの目的は、マウスにおける前頭前野媒介認知の柔軟性を評価するためにタスク（AST）をシフト注目セットとして行動アッセイを実施することである。
Introduction
タスク（AST）をシフトする注意のセットは前に1,2十年間ラットでの注意と認知の柔軟性の尺度として開発されました。 ASTは、ヒトおよび非ヒト霊長類3,4における認知機能障害を識別するために使用されているケンブリッジ神経心理テスト自動バッテリー（CANTAB）のextradimensional / intradimensionalコンポーネントをモデルにしています。簡単なルールを学習する能力はそのまま残りますが、ルールが変更されたときの応答を変更するために学習の欠損は神経精神障害の多様な（ すなわち、統合失調症、強迫性障害、うつ病）を患っている患者で発見され、神経変性疾患（ すなわち、パーキンソン病）および前前頭皮質5に病変を有する患者である。より一般的には、これらの患者は、認知の柔軟性に欠損を有すると記載されている。類似の赤字は、ヒト以外の霊長類とげっ歯類病変tの両方で示されている前頭前皮質oを1,6-8を誘導した。これらの赤字は、認知硬直または注意セットをシフトする能力の障害の状態を示している。
被験者がルールのセットが無関係手がかりから関連区別するために、複雑な刺激を適用することができることを知ったとき、注目セットが形成されている。たとえば、ASTで、動物は媒体と食品の報酬をペアで、無関係のキュー（ すなわち、臭いを）注意を払うし、関連するキュー（ すなわち、掘り媒体）に対応し、無視することを学びます。メディアや臭いの変化を掘るのタイプが、メディアと報酬の間に対に関連がままであるこの関連は、その後、後続のタスクで補強されている。この強化されたルールは、認知セットを形成している。 認知柔軟性のASTプロトコル対策の面内の二つの段階：反転し、余分な次元シフト。 1 dimensio内の反転段階では、以前に否定的な刺激n個（この例では、媒体）は、前のステージからの正の刺激を無視するために動物に挑戦れ、現在は正である。感じた掘り媒体は前段の正の刺激だった場合、たとえば、紙は今は逆が真である、ネガティブな刺激だった。これは、ルールがディメンション内の刺激と報酬ペアに学ん変化させながら、それが注意セット（ すなわち、培地は、関連する次元である）維持しなければならないという点で、動物の柔軟性に挑戦。注意セットの形成は無関係の次元（この例では、臭気）は、関連する寸法になったときに、余分な次元の変速段でチャレンジされる。固執応答は、以前に学習したルールを使用して、継続的な選択肢で示したように、いずれかの段階で認知柔軟性の赤字を反映している。
非ヒト霊長類および齧歯類の両方における病変の研究がPERFする能力に起因する可能性が前頭前皮質の特定の領域を示しているAST 1,9の特定の段階をORM。眼窩前頭皮質（OFC）の病変は、前頭前皮質（PFC）の部分領域は、AST 8に学習逆転の欠損を誘導することが示されている。さらに、内側前頭前野（MPFC）に病変が余分な次元シフトを行う際の具体的な難しさにつながる。
ASTを使用した多くの研究が、ラットおよび非ヒト霊長類において行われているが、比較的少数のマウスにおける認知機能の尺度としてASTを利用している。マウスでの遺伝子操作の容易さ、および様々な障害を研究中前頭前野の機能を測定するための重要なニーズを考えると、マウスではこの行動措置を適応し、検証することPFC機能不全に関連する疾患の研究するための重要な追加です。ここで詳細なプロトコルは、マウスではアプリケーション用に最適化されてビレルとブラウン1による手順の変形例であるおよびマウス-納入仕様の多くを反映している以前に2,6,10-13を報告されているC言語の適応。
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
注：この研究で使用した動物を、最適な結果のために生後4ヶ月および6ヶ月の間の雄のC57Bl / 6Jマウスである。マウスは、便利に活動（暗）期中にそれらをテストするために、逆の光サイクルで維持されている。動作は、ハウジングとは別の部屋で行われた場合、マウスを試験室への輸送を以下順応するために、少なくとも1時間に許可される。行動試験は、まだ視覚的に試験セッションを監視する実験十分な照明を可能にしながら、できるだけ少ないマウスの通常の活動の中断を最小限に赤色光条件下で行われる。
注：すべての明細書に記載の実験手順の態様は実験動物の管理と使用に関する指針と一致して行われた、第8版（NRC）とテキサス大学健康科学における施設内動物管理使用委員会によって承認されたサンアントニオでのセンター。
- 「（下から約1）培地を掘って、インナーリムに、（深さ×2.5 "直径セラミックramekins 1.5非多孔性）」を記入。ろ紙ラウンドを半分に切断し、ラメキンの背面の内側にテープで（ 図1A）
- 順化、トレーニングとテストの段階のために約20mgの断片に、ハニーナッツや砂糖コーティングされた品種 - 軽く加糖ドライ朝食用シリアル（食品報酬）をブレーク。
- 注意セットタスクをシフト（AST）室（ 図1B）を作る：列車順応し、個々のチャンバ内の各マウスをテストする。少なくとも8室の生産をお勧めします。
- "×8"×7 "AST室12を構築する。 70％エタノールできれいに簡単である乳白色アクリル製の壁やスタートゲート。ギロチンスタイルは、取り外し可能な出発ゲートは待機エリア（5 "×8"）とテストエリア（7 "×8"）にチャンバーを分離する。
- クリア5を含める221;均等に検査領域の両側を分離×7 "リムーバブルパーティション。パーティション（ 図1C）の正面から「離れて」1間隔をあけ、アクセスをスニッフィングできるように、仕切りの底部分に直径の穴」と1 3 1/4カット。
2.手順の概要（図2）
- 個別AST、ハツカネズミの前に、それらを少なくとも1週間逆光サイクルに調整することができます。
- 順化、電車、個々の検査室で各動物をテストします。テストの最終日を終えた後1マウスと70％エタノールできれいに各チャンバを割り当てます。これは「ホーム·ケージ」または「自己」のような室内の臭いを行うことで、テスト中にストレスを最小限に抑えることができます。
- 香りが放散することができるように2日、試験前に試験のポットを香り。マウスは、非常に強い臭気を持っているポットで掘ることはありません。 25 G針を注射器を用いて、約0.1mlをを追加ろ紙のトップにエッセンシャルオイル。
3.取り扱い（日1-8）
- 食物制限の最初の日に先立って8日を開始するマウスを処理します。これは、テスト中の取り扱いに関連したストレスを減らすことができます。
- 計量し、処理の記録体重を毎日。一日あたりの各マウス2〜3分を処理します。
- 複数の実験者はマウスのセットをテストに関与していることがある場合は、各実験者は実験者に親しみを高め、ストレスや不安はトレーニングやテストの日に経験した削減する処理プロセスに参加することを確認してください。
- テストの期間を通じて取り扱いと記録の重みを続けます。
4.食物制限（日9-12）
- 制限食での場所のマウスは彼らの自由摂食体重の80から85パーセントでマウスを維持するために、事前の順化の先頭に4日から開始。一日あたりマウスあたりの食品の1グラムを与える。体重を下回る場合彼らが適切な範囲に戻るまで、指定された範囲は、1日あたり2グラムを与える。
- マウスは、試験ポットに順応できるようにするために、各ホームケージの前面にある2 ramekinsを置きます。これらは、食品の報酬のために掘るためにマウスを訓練するために使用されるのと同じスポットである。
- 4日間毎日ramekinsで食品の2グラムと食品の報酬（各穀物の半分一片）の1枚を追加します。
- 動作は、トランスポート·マウスができるように、収容室に戻る前の日に少なくとも1時間試験室に、食物制限の1日目に開始し、マウスが収容された1以上の別々の部屋で行う場合それらは、試験室に順応。
- 食物制限の最終日には、順化の開始前に、ホームケージの寝具を変更。ケージの寝具は、テストは（絶対に必要な場合を除き）トレーニングおよびテスト中に経験したストレスや不安を軽減するために完了するまで、再び変更されることはありません。
- 維持する検査が終了するまで食事制限でマウス。日13-17日、消費された食品の報酬（食品ペレットの一般<1グラム）の量の推定値に基づいて、順化、トレーニング、またはテスト後のマウスの食べ物を与える。
5.順化（日13-14）
- 2日前に訓練を開始し始めて、赤色光下での暗サイクルの間、順化を行う。
- （同一チャンバがされる、これは検査室におなじみの「ホーム·ケージ」または「自己」匂いを導入することによって、新しい環境であることのストレスを軽減し、チャンバー内のホームケージから汚れた寝具少量のスプレッドトレーニングとテスト）の間、単一のマウスに使用する。
- 室の待合室で水ときれいなラメキンを配置。マウスは、それらが水へのアクセスを持っていない場合食べない傾向がある。
- 食品の報酬（〜20で検査領域に食物制限のために使用されている2 ramekinsを配置各MG穀物ピース）。
- 待機エリアにマウスを置きます。スタートゲートを除去し、マウスは1時間のチャンバを探索することを可能にする。
- 継続的に頻繁にテストエリアとポットを探索するマウスを奨励するために、空のramekinsに食糧報酬（〜20 mgの穀物ピース）を追加します。
- 実験者の存在が試験中に追加されたストレス要因にならないように、マウスが順応期間を通して実験者を見ることができることを確認してください。
6.トレーニング（15日目）
- 待機エリアにマウスを置きます。
- 各テスト領域に、食品の報酬（〜20 mgの穀物ピース）を含む、空のramekinsを置き、スタートゲートを持ち上げる。マウス3分の両方の食物報酬を取得することができます。この手順を数回繰り返します。
- 徐々に後続の試験におけるポットにおがくず/マウスケージの寝具を追加します。マウス3分がトライを終了する前に、各ポットからの食品の報酬を取得することを許可するアル。マウスは各ポットからの食品の報酬を取得した後は、次の試行に進みます。マウスは、食物報酬が部分的に覆われると、ヒントはすなわち、食品の報酬の領域の上に穀物ほこりを振りかける（提供することができる、食品の報酬の領域にわたっておがくずにインデントを作る掘りでの試みをしていない場合は、その一部を発見食品の報酬）。
- 食品の報酬が完全に覆われるまで各試行の後におがくず/寝具の追加を続け、マウスを確実食品の報酬を見つけるために、完全な鍋で掘るする能力を示しています。
- マウスが確実に訓練の開始の2時間以内に完全な鍋の食糧報酬を見つけるための能力を実証していない場合は、訓練の二日目に進みます。食物制限の上でマウスを維持し、次の日、この手順を繰り返します。
- マウスは2日連続の後、食品の報酬のために掘るために失敗した場合はEXPで「掘ることができなかった」として、実験の残りからそれを除外して、注釈を付けるerimental記録。
7.テスト（日16-17）：
- 初日には、単純な差別（SD）、複合差別（CD）、逆転（R1）、およびイントラ次元シフト（IDS）をテスト。
- （;オプションのR2）、余分な次元シフト（EDS）2日目に、内寸法シフト2（IDS2）、内寸法シフト3（IDS3）、逆転2をテストします。
- ペアメディアと香りを表1に示す。
- 試験日の取り扱いの際には、マウスを飢餓によるテスト中に焦点の欠如を避けるために1食の報酬を与える。この時点から試験日の終わりまで、正しい選択のための報酬以外の任意の食べ物を提供していません。
- テストの開始時に、鉗子を（ポット間の香りの広がりを制限する）を使用して、正しい選択を示している鍋の食糧報酬の一部を配置します。食物報酬を完全培地（ 図3参照）によってカバーされるべきである。食物報酬から香りキューを回避するために、穀物粉塵oを振りかける段階の開始時にすべてのポットVER。
- スタートゲートを閉じた状態で待機エリアにマウスを置きます。検査室の両側にポットを置きます。スタートゲートが除去され、タイマーが開始されると試験が開始されます。トライアルあたりの各マウス3分の選択をするようにします。マウスは各試行のための選択をしたまでは（正しいか正しくない）選択肢と時間を記録します。
注：「選択は」のいずれか鍋で掘るしようとする試みで示されます。マウスがメディアを避難し、それが食品の報酬または食品の報酬を発見するメディアの避難に十分なを見つけるために作成する空間で十分その鼻を突いたかどうDIGは唯一の選択肢として記録されている。マウスは3分以内に選択を行っていない場合、これは選択の余地（誤った）として記録されている。 - 選択は鍋のどちらかのために作られた後、検査室から選ばれませんでした鍋を削除します。正しい選択が行われた場合、マウスは後ろにマウスを置く前に、食品の報酬を完了することができます待合室。誤った選択が行われた場合、マウスが待合室にマウスを返す前に、その選択のための食物報酬がないことを示すためにポットを探索することを可能にする。
- 各試験の終了時に、待機エリアにはマウスを置き、スタートゲートを交換してください。
- マウスはASTの次の段階に進めるために連続して8正しい試験の基準を満たしていることを確認します。マウスが50試行中で連続して8正しい選択を取得しない場合は、その段階を失敗し、テストを完了するために移動することはできません。 6連続しない選択肢（選択肢なしの3分）が参加する失敗せず、次の段階に移動するマウスを禁止しています。
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
この試験では、典型的な依存指標が基準（または8正しい連続した選択肢）を満たすために、ステージごとの試行回数である。 図4（a）は、ASTを使用して未処理C57BL / 6Jの各段階での基準を満たすために試行の平均数を示しています。マウスは、関連するキュー寸法（臭いやメディア）上の注意のセットを形成したように、連続intradimensional交代で基準を満たすために臨床試験の減少によって示されるようにパフォーマンスが向上し、反転ステージとextradimensionalシフトが満たすために、追加の臨床試験が必要になります基準。それは我々が臭いが関連している場合、基準に試行数の増加にシンプルな差別段階でいくつかの違いを観察反映しているように、2つの関連次元（ すなわち、メディアまたは臭気）のそれぞれで開始する動物の数を相殺することが重要ですキュー（ 図4B）。試験はSD段階で基準に達するようにした場合、第間で有意に異なっている電子2つの関連のキューの大きさ（ すなわち、メディアは、図4Bのように関連してより良い性能）は、その後の段階で、各マウスのパフォーマンスデータは、単純な識別段階の間にその性能に対して標準化することができる。 図4Cに示されているように、この正規化ステップは、最初に、関連するキューの学習に関連する変動を低減し、その後のIDS段階で改善された性能の可視化を増強する。 〜20匹のマウスのグループサイズを正規化することなく、生データの解析を可能にするのに十分であろう。重要なことは、前のintradimentionalシフトへextradimentionalシフト相対時の基準を満たすための臨床試験の大幅な増加は、試験の妥当性（ 図4D＆4E）の重要な制御尺度であることを示します。 ED変速段の前に、マウスに、報酬を見つけるために、単一の関連するキュー寸法（臭いまたはメディア）に注意を払うことを学ぶ。 NEへの切り替え以前は無関係だったW該当するキュー寸法は、ID / EDシフトで、その結果、基準に到達するために多くの試験を要求する必要があります。興味深いことに、生データ内のID / EDシフトの分析は、有意なIDS2とED（ 図4D）の間の基準に到達するための臨床試験の増加、及びIDS3及びED（データは示さずに、p <0.1）間に増加する傾向を明らかにしたそしてED（データは示さず）と比較して、IDS2とIDS3の基準に到達するまでの平均試験間で増加した。データはSD段（ 図4E）での性能に対して標準化した際に興味深いことに、かなりのID / EDシフトがEDに比べIDS2とIDS3双方の間で明らかであった。
これは、対照マウスの約70~80％は、全タスク（20〜30％のドロップアウト率）を完了することが期待される。代替依存措置は、タスクの各段階で測定した（このマウスの間で非常に可変であることが分かっているが）選択をする平均待ち時間を含む反転における「セット損失」エラーや余分次元の変速段のエラーおよび数の総数が正しくない選択が行われた回数が3つ以上連続して正しい選択を以下のようにLapiz·ブルームら 14によって定義される。 「セット損失」のエラーの数の増加は、固執挙動を示すことができる。さらに、マウスは、典型的には30分未満（ 図5）における試験の各段階を完了し、各ステージで費やされた時間の長さの基準に到達するための試行の関数である。
ここに詳述されるように同じようなパラダイムを使用して、以前の研究では、マウスでのOFCかのmPFCに神経毒性病変は内の機能欠損を決定するために、このテストを使用することを検証し、それぞれ反転し、余分な次元シフト段階で性能を損なうことが示されたラットおよび非ヒト霊長類studies11同じ領域。一方、前述の研究Vのタスクのシーケンスそれはここに示されているの牡は若干、それは、これらの段階での基準試行回数の増加によって反映されるようにOFCとのmPFCにおける病変または欠損はまた、R1およびEDSで障害性能をもたらすことが期待される。 。
| ステージ | 関連した | 例 | 関連した | 例 | ||
| シンプルな差別（SD） | メディア | フェルト（+） | 紙（ - ） | 臭気 | ナツメグ（+） | ローズマリー（ - ） |
| 複合差別（CD） | メディア | フェルト（+）/ナツメグ | 紙（ - ）/ローズマリー | 臭気 | ナツメグ（+）/フェルト | ローズマリー（ - ）/紙 |
| フェルト（+）/ローズマリー | 紙（ - ）/ナツメグ | ナツメグ（+）/紙 | ローズマリー（ - ）/フェルト | |||
| 逆転1（R1） | メディア | ローズマリー·ペーパー（+）/ | フェルト（ - ）/ナツメグ | 臭気 | ローズマリー（+）/紙 | ナツメグ（ - ）/フェルト |
| 紙（+）/ナツメグ | フェルト（ - ）/ローズマリー | ローズマリー（+）/フェルト | ナツメグ（ - ）/紙 | |||
| Intradimensionalシフト（IDS） | メディア | ポンポン | スパンコール（ - ）/クローブ | 臭気 </ TD> | シナモン（+）/ポンポン | クローブ（ - ）/スパンコール |
| （+）/シナモン | ||||||
| ポンポン（+）/クローブ | スパンコール（ - ）/シナモン | シナモン（+）/スパンコール | クローブ（ - ）/ポンポン | |||
| IDS2 | メディア | Pipecleaners | 動眼（ - ）/ジンジャー | 臭気 | レッドタイム（+）/ Pipecleaners | ジンジャー（ - ）/動眼 |
| （+）/レッドタイム | ||||||
| Pipecleaners（+）/ジンジャー | 動眼（ - ）/レッドタイム | レッドタイム（+）/動眼 | ジンジャー（ - ） | |||
| IDS3 | メディア | リボン（+）/バニラ | 金属ストリップ（ - ）/レモン | 臭気 | バニラ（+）/リボン | レモン（ - ）/金属ストリップ |
| リボン（+）/レモン | メタリックストリップ（ - ）/バニラ | バニラ（+）/金属ストリップ | レモン（ - ）/リボン | |||
| R2 | メディア | メタリックストリップ（+）/バニラ | リボン（ - ）/レモン | 臭気 | レモン（+）/リボン | バニラ（ - ）/金属ストリップ |
| 金属ストリップ（+）/レモン | リボン（ - ）/バニラ | レモン（+）/メタル LICストリップ | バニラ（ - ）/リボン | |||
| Extradimensionalシフト（EDS） | 臭気 | シトロネラ（+）/ラフィア | アニス（ - ）/フォーム | メディア | ラフィア（+）/シトロネラ | 発泡体（ - ）/アニス |
| シトロネラ（+）/フォーム | アニス（ - ）/ラフィア | ラフィア（+）/アニス | 発泡体（ - ）/シトロネラ | |||
これらの組み合わせで、表1の例臭と開削媒体の組み合わせ。香りと開削メディアがこの研究で検証されています。これらの特定の組み合わせを使用して得られた代表的な結果を図2に示す。
hres.jpg "/>
図1. AST検査室。 （A）画像とラメキン濾紙の配置の一例の寸法。マウス（C）パーティション内の孔の配置を示す検査チャンバの三次元図に適応AST試験室の（B）写真。
図2.メディアを掘る 。材料リスト（ii.-xi.）で詳述するように、このプロトコルで使用される媒体のペアを掘るの例。ポットは、媒体を掘るとインナーリムに約満たされている。
テストのため3.タイムライン図。
AST図4. C57BL / 6Jパフォーマンス。 （A）の試行の平均数は、雄のC57BL / 6JマウスのためのASTでの基準を満たすことができます。データは、平均±SEM表す（N = 22マウス/群）、ステージの主効果についてのp = 0.013。（B）の異なる初期の関連するキューの寸法用のSD段階での基準に到達するための試行の平均数。データはSD段階で各マウスの個々の性能の割合として表さ±SEM（N = 22マウス/群）、* P = 0.01。（C）正規化されたデータを意味表す。データは、ステージの主な効果のために0.06 = P、±SEM（N = 22マウス/群）を意味表す。IDS2とEDの間に基準に到達するための試験で（D）ID / EDシフトを。データはIDS3とEDの間で正規化されたデータで±SEM（N = 22マウス/群）、* P = 0.03。（E）ID / EDシフトを意味表す。データが0.012、* P =±SEM（N = 22マウス/群）を意味表す。
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
PFCにより媒介される認知柔軟性の欠損は、神経学的および精神神経疾患の様々な関連した重大な障害を表しており、成果及びこれらの障害に罹患している個人の生活の質に大きな影響を持つことができます。マウスでの使用のためのASTの最適化は、皮質介在認知機能障害を前頭前野に結合された疾患の遺伝的基礎を調査するために不可欠である。我々は、上記の方法は、特定の認知障害、認知の柔軟性、信頼性の尺度であることを見出し、そして密接にラットおよび非ヒト霊長類でこのタスクを使用して得られた結果を近似している。記載された方法はラットやマウスだけでなく、私たちの機関で専門家の助言·指導で、以前に記載されたプロトコルの大規模な調査の結果である。
とはいえ、マウスにおいて同様のタスクを使用して、以前の報告は、そのような行動測定の適応性を実証しているいくつかの注意点が2,6,11。 Colacicco らは、4日間の期間11にわたってテストを広げる2日あたりテスト弁別の数を制限した。これは連続したテストの日に以前に学習の刺激ペアの繰り返しが含まれていた。有効であるが、ここに提示プロトコルを開発する目的は、試験期間の持続時間を最小化し、効率を最大化することである。ここでは、2日の期間にテストを制限し、以前に学習の刺激ペアの繰り返しを排除する。前の研究者はマウスが注意セットを形成し、応答が努力を要する維持している小さな「テスト容易性の窓」を示すためにオーバートレーニングを必要とすることに注目した。私たちのプロトコルは、最初に、関連するキューディメンション内intradimensionalシフトにささやかなオーバートレーニングを伴う。 図4Cの正規化されたデータを評価する場合は特に、それはより顕著赤字対応時間を示すことが我々のプロトコルで試験したマウスを表示（直前の段階に比べて）第二intradimensional逆転をngの。この観察は、マウスはまた、ID / EDシフトを示したように、注意セットの形成を確実にするために、オーバートレーニングの概念と一致している。マウスは2時間のセッションの平均長さを伴う私たちのプロトコル（ 図5）、で努力を要するパフォーマンスを維持する理由として一つの可能性は、原因の逆光サイクルの利用による可能性がある。私たちは、暗い（覚醒）サイクルの最初の4時間の間に赤の照明条件の下で単離され、専用の試験室での動作をテストした。しかし、この方法の原稿の範囲外の体系的なテストでは、マウスは、ASTを実行していきますれる期間に貢献どのような要因を決定するために必要とされるであろう、と嗅覚差別の欠損が疑われる場合には、プレスクリーニングは、代替として、試験前に正当化されうる無臭の方法が報告されている。
また、中に最初の方法の開発は、我々は（8〜12週齢）若い成体マウスは大きなばらつき少し古い4-6カ月齢のマウスを用いて行っていることを発見した。私たちは、食事制限プロトコルが異なる、より成熟したマウスよりも成長しているマウスに影響を与えることを推測し、しばらくは、古典的な神経発達の意味で、マウスの脳が完全に6週によって開発されたとみなされ、その思春期から大人の成熟度への移行と成人早期可能です若いマウスでの前頭前野交絡のASTのパフォーマンス内のシナプス改造。しかし、これらの魅力的な質問が検討されていない。
マウスにおけるASTプロトコルの他の変形例は、各ステージの初めに臨床試験（通常は4）の指定された数を意味し、「自由」試験を含む獲得されず、動物は報酬が検索されるまで、両方のポットを探索させる。ここで詳細なプロトコルは、あらゆる「フリー」トライアルが含まれていません。加えて、我々はrequiremeを設定ntsが基準より厳しい満たす（基準に8連続して正確な試験の代わりに、以前に基準を満たすために8/10試験を記載）、これは動物がルールを真に学習しているかどうかの有効な指標であることを見出した。ガーナーら。 IDS以下のオーバートレーニングの期間（ すなわち、追加の50試験の前に、関連する刺激の提示は）かなりEDS 2での基準で試験を増加することを示した。ここでは、Bissonetteら6と 一致して、「過度に訓練"と関連寸法上の注意セットの形成を確実にする目的で、複数のイントラ次元のシフトを含む。また、ガーナーら。約1時間（または、マウスがもはや応答しない）2に限られたテストセッションは、C57BL6 / Jマウスを適切かつ確実に約2時間の期間内に、毎日それらに提示すべての4つの段階を経て進行することを見出した（コントロール用マウス）。パフォーマンスを解釈するときが、実験群間の運動能力の潜在的な違いは考慮されるべきである。私たちの手順は、テストの完了を通して取り扱いを開始してから、各動物のための17日間に、時間と労力の投資を制限します。これは、個々の実験者はせいぜい2つの実験者が少なくとも6でテストを完了するための能力を可能にする、（これは個々の実験者の能力や経験に基づいて変更することができます）に一日で試験したマウスの数を制限することをお勧めします週のマウス。運動機能障害が軽度である場合、各試行の長さが応答の正しい応答ではなく、速度が増加することができ、重要な従属変数である。
非ヒト霊長類における認知能力を評価するために使用されているものと同様の視覚的弁別パラダイムは、最近、齧歯類での使用に適合されており、臭気の代替培地discriminatioとして使用することができn個のタスクは、ここで説明する。嗅覚識別に有意な差がマウスの実験群の間に存在する場合には、このアプローチが必要であり得る。 Brigman らは、マウスが容易にIDとEDシフトパラダイム15中の化合物の視覚刺激を識別することが示されている。この自動化された方法は、より良い、ヒトおよび非ヒト霊長類における前頭前皮質機能障害を研究するために使用した試験を示しているが、マウスでは、この自動化されたテストを実行するために必要なオペラントチャンバーとタッチスクリーンのコストは法外であることができる。
これは、動作が各動物について日の同じ時間に実行する必要があり、各マウス、 すなわち、馴化、トレーニングとテストのために可能な限り一貫性を持たせる実行することをお勧めします。動物を輸送する場合はさらに、動作室が等により制御不可能なトラフィックフロー、臭気導入のために問題共有/コミュニティスペースを利用して、実験全体を通して変わらないはずリモート行動室に収容室（ここではそうであるように）から、同じルートは毎回注意が必要です。行動室は実験者と動物が試験手順の間に邪魔されない場所にする必要があります。複数の実験者が同じ部屋にタスクを実行する場合は、部屋からの入口と出口は、テスト中に動物のストレスや不安を高める可能性のある大きな音や混乱を避けるために、可能な限り制限されるべきである。さらに、実験者は、削除し、可能な限り小さなノイズと混乱を作成するように、チャンバーの外にスタートゲートだけでなく、ポットの交換で注意する必要があります。ラットで行われた実験は、ASTの性能は、様々なストレス因子によって破壊することができることを実証した。
ポットの香り付けには、少なくとも2日前まで最初の試験日に、毎週毎週行われ、同じ日にする必要があります。これは、ポットはよくベントで香りされていることをお勧めしますテストが実行される領域の外側ilated領域（例えば別個の研究室、廊下、ヒュームフード）。これは香りの交差汚染を回避するのに役立ちますし、テストの一部ではない香りでマウスを混乱避けることができます。さらに、前およびテスト中に、差別から動物をそらすことに強い香りが（ すなわち、すぐに試験前、強い香水/消臭などのガムやコーヒーの消費量）は、前述の理由で避けるべきである。実験者は、このプロトコルに記載されているものよりも、代替掘削媒体を使用することを望むならば、それはメディアがここに記載されているものと同様の密度と重量（マウスが十分に掘るために過度の体重/密度は、それが困難に）であることが推奨されます。例えば、我々はマウスはさておきプッシュするために、彼らは困難であったため、小さなプラスチックビーズが適切でないことを発見した。さらに、すべての非常に強い香りを持つメディア（ 例えば 、ゴムストリップといくつかのPLASTicを材料）は、試験される香りを検出する能力を妨げる可能性が適していない。
個々のマウスのトレーニングとテストは、単一の実験者が行ってください、しかし順化は、それらが取り扱いに参加してきたように、任意の実験者によって行うことができる。すべてのポットは、動物がステージ間の待合室にある時間の量を制限するように手の届くところにあるべきで毎日行わ4段階で使用される。これは、各タスクの上でマウスの注目を維持するのに役立ちます。テストが始まった後にさらには、（ すなわち、各試験日のためにすべての4つの段階が連続して完了しなければならない）、テストのその日のタスクが完了するまで停止しないことが重要です。
結論として、ここで説明するプロトコルは、説明を含むマウスでの前頭前野皮質の依存認知機能を測定するためのASTの有効利用のための詳細な方法論的な手順を説明しますデータ分析および潜在的注意の。マウスのASTの種々の方法は、主要な文献にそれ自身の別個の手続き詳細でそれぞれ報告されている。テキストベースと視覚情報の両方のユニークなカップリングは、彼らの科学的なレパートリーにこの強力な行動の分析を組み込むしようとする研究者のために特に参考になります。
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
利害の衝突が宣言されていない。
Acknowledgments
本研究は、トランスレーショナル科学を進めるための国立センターからの助成金R01-MH090127、国立精神衛生研究所のP30-MH089868と受賞番号UL1TR001120によってサポートされていました。内容はもっぱら著者の責任であり、必ずしもNIMHまたはNCATSの公式見解を示すものではありません。さらに、我々は感謝の早期メソッド開発を導くの彼の貴重な専門知識のためにデビッドMorilakを承認したいと思います。
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Testing Chamber | Fabricated in-house, specifications can be found in protocol | ||
| 3 oz. Ramekins | BIA Cordon Bleu | 900002S12 | Purchased on amazon.com |
| Essential Oils: | Fronteir Natural Products Co-Op | Purchased on http://www.frontiercoop.com/prodlist.php?ct=anpceoeo | |
| Clove Bud | 191114 | ||
| Red Thyme | 191140 | ||
| Lemon | 190810 | ||
| Cinnamon Leaf | 191111 | ||
| Rosemary | 191133 | ||
| Citronella Java | 191112 | ||
| Vanilla in jojoba oil | 191231 | ||
| Anise Seed | 191102 | ||
| Ginger | 191121 | ||
| Nutmeg | 191161 | ||
| Filter Paper, 9.0 cm diameter | VWR International | 28310-048 | Purchased on https://us.vwr.com/ |
| Digging Media | |||
| Raffia | Ashland 8 oz Raffia | Purchased on http://www.michaels.com/ Cut into 1/2" to 1" strips |
|
| Green Felt | Creatology Basic Felt Forest/Dark Green 36 in x 36 in | Purchased on http://www.michaels.com/ cut into 1 cm x 1 cm squares |
|
| Brown foam | Creatology Fun Foam 18 x 12 in sheets (light brown/tan) | Purchased on http://www.michaels.com/ cut into 1/2 cm x 2 cm rectangles |
|
| Crepe paper (yellow) | Celebrate It Paper Crinkle 4 oz yellow jumbo | Purchased on http://www.michaels.com/ Cut into 1/2" to 1" strips |
|
| Ribbon (turqoise) | Celebrate It Wide Ribbon 4 in x 10 yd 100% polyester | Purchased on http://www.michaels.com/ cut into 1 cm x 1 cm squares |
|
| Metallic | Celebrate It Metallic Crinkle Gold 2 oz | Purchased on http://www.michaels.com/ Cut into 1/2" to 1" strips |
|
| Googly Eyes, 4 mm | ME4144 | Purchased on http://factorydirectcraft.com/index.php | |
| Black Sequins, 3 mm | 8780BK | ||
| Pink Pom Poms, 1/4 inch | 1018221 | ||
| Pipe Cleaners, red | 108430 | ||
| Bedding material/sawdust | Obtained from in-house animal resources | ||
| Timer | Control Company | 5000 | Purchased on http://www.control3.com/5000p.htm |
| Lightly sweetened dry breakfast cereal loops | HEB | Honey nut toasted oats used in the protocol described, any lightly sweet coated breakfast cereal is recommended |
References
- Birrell, J. M., Brown, V. J. Medial frontal cortex mediates perceptual attentional set shifting in the rat. J Neurosci. 20 (11), 4320-4324 (2000).
- Garner, J. P., Thogerson, C. M., Wurbel, H., Murray, J. D., Mench, J. A. Animal neuropsychology: validation of the Intra-Dimensional Extra-Dimensional set shifting task for mice. Behav Brain Res. 173 (1), 53-61 (2006).
- Nagahara, A. H., Bernot, T., Tuszynski, M. H. Age-related cognitive deficits in rhesus monkeys mirror human deficits on an automated test battery. Neurobiol Aging. 31 (6), 1020-1031 (2010).
- Rock, P. L., Roiser, J. P., Riedel, W. J., Blackwell, S. Cognitive impairment in depression: a systematic review and meta-analysis. Psychol Med. , 1-12 (2013).
- Stuss, D. T., et al. Wisconsin Card Sorting Test performance in patients with focal frontal and posterior brain damage: effects of lesion location and test structure on separable cognitive processes. Neuropsychologia. 38 (4), 388-402 (2000).
- Bissonette, G. B., et al. Double dissociation of the effects of medial and orbital prefrontal cortical lesions on attentional and affective shifts in mice. J Neurosci. 28 (44), 11124-11130 (2008).
- Chase, E. A., Tait, D. S., Brown, V. J. Lesions of the orbital prefrontal cortex impair the formation of attentional set in rats. Eur J Neurosci. 36 (3), 2368-2375 (2012).
- McAlonan, K., Brown, V. J. Orbital prefrontal cortex mediates reversal learning and not attentional set shifting in the rat. Behav Brain Res. 146 (1-2), 97-103 (2003).
- Dias, R., Robbins, T. W., Roberts, A. C. Primate analogue of the Wisconsin Card Sorting Test: effects of excitotoxic lesions of the prefrontal cortex in the marmoset. Behav Neurosci. 110 (5), 872-886 (1996).
- Bissonette, G. B., Powell, E. M. Reversal learning and attentional set-shifting in mice. Neuropharmacology. 62 (3), 1168-1174 (2012).
- Colacicco, G., Welzl, H., Lipp, H. P., Wurbel, H. Attentional set-shifting in mice: modification of a rat paradigm, and evidence for strain-dependent variation. Behav Brain Res. 132 (1), 95-102 (2002).
- Kos, T., Nikiforuk, A., Rafa, D., Popik, P. The effects of NMDA receptor antagonists on attentional set-shifting task performance in mice. Psychopharmacology (Berl). 214 (4), 911-921 (2011).
- Tait, D. S., Chase, E. A., Brown, V. J. Attentional Set-Shifting in Rodents: a Review of Behavioural Methods and Pharmacological Results. Curr Pharm Des. , (2013).
- Lapiz-Bluhm, M. D., et al. Behavioural assays to model cognitive and affective dimensions of depression and anxiety in rats. J Neuroendocrinol. 20 (10), 1115-1137 (2008).
- Brigman, J. L., Bussey, T. J., Saksida, L. M., Rothblat, L. A. Discrimination of multidimensional visual stimuli by mice: intra- and extradimensional shifts. Behav Neurosci. 119 (3), 839-842 (2005).
