Le Groupe attentionnel Set Shifting: une certaine flexibilité cognitive chez la souris
Summary
L'objectif de ce protocole est de réaliser un test de comportement tels que l'ensemble attentionnel transfert de tâches (AST) pour évaluer la flexibilité cognitive préfrontal cortex médiation chez la souris.
Abstract
Cognitive impairment, particularly involving dysfunction of circuitry within the prefrontal cortex (PFC), represents a core feature of many neuropsychiatric and neurodevelopmental disorders, including depression, post-traumatic stress disorder, schizophrenia and autism spectrum disorder. Deficits in cognitive function also represent the most difficult symptom domain to successfully treat, as serotonin reuptake inhibitors and tricyclic antidepressants have only modest effects. Functional neuroimaging studies and postmortem analysis of human brain tissue implicate the PFC as being a primary region of dysregulation in patients with these disorders. However, preclinical behavioral assays used to assess these deficits in mouse models which can be readily manipulated genetically and could provide the basis for studies of new treatment avenues have been underutilized. Here we describe the adaptation of a behavioral assay, the attentional set shifting task (AST), to be performed in mice to assess prefrontal cortex mediated cognitive deficits. The neural circuits underlying behavior during the AST are highly conserved across humans, nonhuman primates and rodents, providing excellent face, construct and predictive validity.
Introduction
L'ensemble attentionnel transfert de tâches (AST) a été développé comme une mesure de l'attention et de la flexibilité cognitive chez les rats plus d'une décennie il ya 1,2. AST est calquée sur la composante intradimensional / extradimensionnel de la Cambridge neuropsychologique Automated Test Batterie (CANTAB) qui est utilisé pour identifier le dysfonctionnement cognitif chez les humains et les primates non humains 3,4. Bien que la capacité d'apprendre des règles simples reste intacte, les déficits dans l'apprentissage de modifier une réponse quand les règles ont changé sont trouvés chez les patients souffrant d'une variété de troubles neuropsychiatriques (c., la schizophrénie, les troubles obsessionnels compulsifs, dépression), des troubles neurodégénératifs (c.-à- la maladie de Parkinson) et chez les patients présentant des lésions au cortex préfrontal 5. Plus généralement, ces patients sont décrits comme ayant des déficits cognitifs dans la flexibilité. Déficits analogues ont été montré dans les deux primates non humains et les rongeurs lorsque les lésions to le cortex préfrontal ont été induite 1,6-8. Ces déficits indiquent un état de rigidité cognitive ou une capacité réduite de se déplacer ensemble attentionnel.
Un ensemble attentionnel est formé quand un sujet apprend qu'un ensemble de règles peut être appliquée à des stimuli complexes afin de différencier pertinente à partir d'indices pertinents. Par exemple, dans l'AST, les animaux vont apprendre à faire attention et répondre à la queue pertinentes (ie, moyen creuser) et ignorer un repère pertinent (ce est à dire, l'odeur), en associant une récompense alimentaire avec le milieu. Cette association est alors renforcée dans les tâches ultérieures où le type de creuser changements de moyennes et d'odeur, mais l'association jumelé entre les moyennes et récompense reste. Cette règle renforcé forme un ensemble cognitif. Deux étapes dans le protocole de mesure AST aspects de la flexibilité cognitive: inversion et le passage extra-dimensionnelle. Au stade de la reprise, les stimuli négatifs précédemment dans une dimensin (milieu dans cet exemple) est maintenant positive, ce qui remet en question l'animal à ignorer les stimuli positifs de l'étape précédente. Par exemple, si le milieu était senti creuser les stimuli positifs dans l'étape précédente et de papier était les stimuli négatifs, maintenant ce est l'inverse. Cela remet en question la flexibilité de l'animal en ce qu'elle doit maintenir l'ensemble de l'attention (ce est à dire, le milieu est la dimension pertinente) tout en modifiant la règle appris de relance et la récompense paire dans une dimension. La formation d'un ensemble attentionnel est contestée au stade de changement extra-dimensionnelle, lorsque la dimension non pertinente (odeur dans cet exemple) devient la dimension pertinente. Une réponse persévérative, comme indiqué par un choix continu en utilisant la règle appris précédemment, à chaque étape reflète un déficit de flexibilité cognitive.
études de lésion dans les deux primates non humains et les rongeurs ont montré des régions spécifiques du cortex préfrontal peut être attribuée à la capacité de perform étapes particulières de l'AST 1,9. Les lésions au cortex orbitofrontal (OFC), une sous-région du cortex préfrontal (PFC), ont été montré pour induire des déficits dans l'inversion d'apprentissage sur le AST 8. En outre, les lésions à la cortex préfrontal médial (MPFC) conduisent à des difficultés particulières dans l'exécution du décalage extra-dimensionnelle.
Alors que de nombreuses études utilisant l'AST ont été exécutées dans les rats et les primates non humains, relativement peu ont utilisé AST comme une mesure de la fonction cognitive chez les souris. Compte tenu de la facilité de manipulation génétique chez la souris, et la nécessité cruciale pour mesurer la fonction du cortex préfrontal à étudier une variété de troubles, l'adaptation et la validation de cette mesure comportementale chez la souris est un ajout important à la recherche sur les maladies associées à un dysfonctionnement PFC. Le protocole détaillé ici est une modification de la procédure de Brown et Birrell 1 qui est optimisé pour des applications dans des souris et reflète un grand nombre de souris spécifiadaptations c qui ont été précédemment rapportées 2,6,10-13.
Protocol
Representative Results
Discussion
Les déficits de la flexibilité cognitive médiées par le PFC représenter une incapacité significative associée à une variété de troubles neurologiques et neuropsychiatriques, et peuvent avoir un impact majeur sur les résultats et la qualité de vie des personnes souffrant de ces troubles. Optimisation de l'AST pour une utilisation chez les souris est vital pour enquêter sur les fondements génétiques des maladies couplés à corticale préfrontale dysfonctionnement cognitif médiation. Nous avons trouvé…
Offenlegungen
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Cette recherche a été soutenue par des subventions R01-MH090127, P30-MH089868 de l'Institut national de la santé mentale et le numéro d'attribution UL1TR001120 du Centre national pour l'avancement des sciences translationnelle. Le contenu est de la seule responsabilité des auteurs et ne représentent pas nécessairement les vues officielles de la NIMH ou RNTAC. En outre, nous tenons à remercier Dre David Morilak pour son expertise précieuse dans l'orientation du développement précoce de la méthode.
Materials
| Name of Material/ Equipment | Company | Catalog Number | Comments/Description | |
| Testing Chamber | Fabricated in-house, specifications can be found in protocol | |||
| 3 0z. 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 | n/a | 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 | n/a | 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) | n/a | 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 | n/a | 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 | n/a | Purchased on http://www.michaels.com/ cut into 1 cm x 1 cm squares |
|
| Metallic | Celebrate It Metallic Crinkle Gold 2 oz | n/a | 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 | ||
Referenzen
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