在注意定势转移任务：测量小鼠认知的灵活性

Summary

该协议的目的是为了执行行为分析，如注意力集转移任务（AST），以评估在小鼠中前额叶皮层介导的认知灵活性。

Abstract

认知障碍，特别是涉及前额叶皮层 （PFC） 内回路功能障碍，代表了许多神经精神和神经发育障碍的核心特征，包括抑郁症、创伤后应激障碍、精神分裂症和自闭症谱系障碍。认知功能缺陷也是最难成功治疗的症状领域，因为 5-羟色胺再摄取抑制剂和三环类抗抑郁药的作用不大。人脑组织的功能神经影像学研究和尸检分析表明，PFC 是这些疾病患者失调的主要区域。然而，用于评估小鼠模型中这些缺陷的临床前行为分析可以很容易地进行遗传纵，并且可以为新的治疗途径的研究提供基础，但尚未得到充分利用。在这里，我们描述了在小鼠中执行的行为分析，即注意力集转移任务 （AST） 的适应，以评估前额叶皮层介导的认知缺陷。AST 期间行为背后的神经回路在人类、非人类灵长类动物和啮齿动物中高度保守，提供了出色的面部、结构和预测效度。

Introduction

在注意力集中转移任务（AST）前^1,2是发展成为人们关注和认知弹性的大鼠了十多年。剑桥神经心理测试自动化电池（CANTAB），其被用于识别认知功能障碍的人类和非人类灵长类^3,4的intradimensional /异次元分量后的AST被建模。同时学习简单的规则的能力保持不变，在学习赤字修改时，规则已经改变被发现在患者从各种神经精神障碍（如精神分裂症，强迫症，抑郁症）的痛苦，神经退行性疾病的响应（ 即，帕金森氏病）和患者的病灶，以预额叶皮层^5。更一般地，这些患者被描述为具有在认知灵活性缺陷。类似的赤字在这两个非人类灵长类动物和啮齿动物时，病变吨被证明澳前额叶皮质已被诱导^1,6-8。这些赤字表明认知僵化的状态或转移注意力集中的能力受损。

形成有注意力集当受试者得知的一组规则可应用于复杂的刺激，以从不相干线索分化有关。例如，在AST，动物将学习关注并给有关的提示（ 即，挖掘介质）响应，而忽略不相关的线索（ 即气味），通过配对食物奖励与介质。此关联随后在后续的任务，其中钢筋挖掘介质和气味的变化的类型，但介质和收益之间的配对关联保持。这种增强的规则形成了认知集。逆转和额外维的转变：在认知灵活性 AST协议的措施方面的两个阶段。在逆转的阶段，在一个dimensio先前负面刺激N（介质在本实施例）....

Protocol

注意：在此研究中使用的动物是4和6个月的年龄以获得最佳效果之间雄性C57BL / 6J小鼠。小鼠保持在反向光周期，以便在活动（暗）相方便对它们进行测试。如果在一个房间分开壳体被执行的行为，小鼠被允许至少1小时，以适应下列运送到测试室。下红光条件下进行行为测试尽量减少对小鼠尽可能少的正常活动，同时仍然允许实验者足够的照明，以在视觉上监视测试会话。

注：这里所描述的实验过程的各个方面，进行了符合指南实验动物的护理和使用，第8版（NRC）和得克萨斯健康科学大学被批准的机构动物护理和使用委员会中心在圣安东尼奥。

1。实验装置

1. 填充陶瓷ramekins（非多孔性; 1.5“深×2.5”直径），至内缘与（约1挖掘介质“从底部）;滤纸轮切成两半，并贴在里面ramekin的背面（ 图1A）
2. 打破轻轻加糖干早餐谷物（食物奖励） - 蜂蜜坚果或糖衣品种，为大约20毫克的片断为适应环境，培训和测试阶段。
3. 做一个注意力集中转移任务（AST）室（ 图1B）：驯化训练和测试每个鼠标在小室;建议至少为8腔室的生产。
   1. 建立一个12“×8”×7“AST室;墙壁和起点门制成的不透明的白色丙烯酸类，很容易清洗，用70％的乙醇。断头台式，可移动的起跑线分离室到等候区（5“×8”）和测试区（7“×....

Results

在该试验中，典型的从属措施是每阶段试验，以满足标准（或8个连续正确选择）的数目。 图4A示出试验的平均数来满足准则时使用的AST在未处理的C57BL / 6J每个阶段。小鼠形成对相关线索尺寸（气味或介质）的注意力集中，性能将提高，通过在试验的减少所指示，以满足标准的连续intradimensional移位的，并且反转阶段和异次元移将需要额外的试验，以满足标准。它以抗衡开头上每两个相关尺寸（ 即，媒体或气味），因为我们已经观察到一些差异，在简单的判别阶段反映在试验数量的增加，以标准如果气味是有关动物的数量是非常重要的线索（ 图4B）。如果试验，在SD阶段达到的标准是日之间显著不同E两个相关提示尺寸（ 即，更好的性能，当媒体有关， 如图4B），在随后的阶段，每个鼠标的性能数据，可以在简单的判别阶段归其性能。 如图4C所示 ，该归一化步骤降低了与学习的初始相关线索相关联的变异性并增强了对后续的IDS阶段改进的性能可视化。虽然〜20只小鼠的组大小将足以允许原始数据的分析，而无.......

Discussion

由PFC介导的在认知灵活性赤字表示与各种神经学和神经精神病学障碍有关的一个显著残疾，并且可以对结果和个人从这些疾病痛苦的生活质量产生重大的影响。在小鼠的AST使用的优化是研究遗传基础的连接到前额皮层介导的认知功能障碍的疾病至关重要。我们已发现，上述的方法是一个具体的认知缺陷，认知灵活性的可靠量度，并且近似于使用该任务在大鼠和非人灵长类动物中获得的结果。描述的方法是在大鼠和小鼠以及专家在我院的咨询和指​​导，前面描述的协议的广泛调查的结果。

使用在小鼠中类似的任务之前的报道已经证明这样的行为措施的适应性，尽管几个注意事项^2,6,11。 Colacicco 等不限歧视每天进行测试，以2，该扩散测试在四天期间¹¹的数量。这包括在连续测试天以前学过的刺激对重复。虽然有效，显影这里介绍的协议的目的是最大限度地减少测试期间的持续时间，最大限度地提高效率。在这里，我们限制测试，两天之内，消除了以前学过的刺激对重复。先前的研究人员指出，老鼠需要过度训练，形成一个集注意力和展览中，他们将保持付出努力应对一个小的“可测性的窗口”。我们的协议.......

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
测试室			内部制造，规格可在协议中找到
3 盎司。Ramekins	BIA Cordon Bleu	900002S12	购买 amazon.com
：	Fronteir Natural Products Co-op		购买 http://www.frontiercoop.com/prodlist.php?ct=anpceoeo
丁香芽		191114
红百里香		191140
柠檬		190810
肉桂叶		191111
迷迭香		191133
香茅 爪哇 191112
荷荷巴油		191231
茴香籽		191102
姜
肉豆蔻		191161
滤纸，直径 9.0 厘米	VWR International	28310-048	购买于 https://us.vwr.com/
挖掘介质
拉菲草	Ashland 8 盎司拉菲草		于 http://www.michaels.com/ 切割成1/2"到1"的条状绿色
毛毡	Creatology基础毛毡森林/深绿色36英寸x 36英寸？		http://www.michaels.com/ 购买 切成 1 厘米 x 1 厘米的正方形
棕色泡沫	Creatology Fun Foam 18 x 12 英寸片材（浅棕色/棕褐色）		http://www.michaels.com/ 购买 切成 1/2 厘米 x 2 厘米的矩形
皱纹纸（黄色）	庆祝它纸皱纹 4 盎司黄色巨无		购买于 http://www.michaels.com/ 切割成1/2"到1"的条
带 丝带（绿松石）	庆祝它 宽丝带 4英寸x 10码 100%聚酯		购买日期 http://www.michaels.com/ 切成 1 cm x 1 cm 的正方形
金属色	Celebrate It 金属皱纹金 2 盎司		购买于 http://www.michaels.com/ 切成 1/2 英寸到 1 英寸的条状
Googly Eyes，4 毫米		ME4144	购买 http://factorydirectcraft.com/index.php
黑色亮片，3 毫米		8780BK
粉红色绒球，1/4 英寸		1018221
管道清洁器，红色		108430
床上用品材料/锯末			从内部动物那里获得资源
定时器	控制公司	5000	在 http://www.control3.com/5000p.htm 购买
微甜干早餐谷物环	HEB		所述方案中使用的蜂蜜坚果烤燕麦，建议使用任何略甜的早餐麦片