הגרסאות החדשות של אסטרטגיה Set-הסטה בחולדה
Summary
Set-הסטה, צורה של גמישות התנהגותית, דורש שינוי קשב מממד גירוי אחד למשנהו. הארכנו מכרסם הוקם להגדיר-הסטת משימת 1 על ידי דרישת לב לגירויים שונים בהתאם להקשר. המשימה הייתה בשילוב עם נגעים ספציפיים לזהות תת נוירון שבבסיס משמרת מוצלחת.
Abstract
גמישות התנהגותית היא קריטית להישרדות לשינויים סביבתיים. בהגדרה רחבה, גמישות התנהגותית דורשת שינוי של אסטרטגיה התנהגותית המבוסס על שינוי שלטון כללים. אנו מתארים אסטרטגיה להגדיר-הסטה מטלה שדורשת משמרת קשב מממד גירוי אחד למשנהו. הפרדיגמה משמש לעתים קרובות לבדיקת גמישות מחשבתית אצל הפרימטים. עם זאת, הגרסה המכרסמת לא פותחה באופן נרחב. הרחבנו משימה-הסטת סט הוקמה לאחרונה בחולדת 1 על ידי דרישת לב לגירויים שונים בהתאם להקשר. כל תנאי הניסוי נדרשים חיות כדי לבחור שמאלה או ידית נכונה. בתחילה, כל החיות היו צריכות לבחור על בסיס המיקום של המנוף. בהמשך לכך, שינוי הכלל התרחש, אשר נדרש שינוי סט משלטון מבוסס מיקום לכלל שבו המנוף הנכון היה מצוין על ידי אות אור. השווינו את ביצועי על threדואר הגירסות שונות של המשימה, שבו גירוי האור היה גם רומן, רלוונטי בעבר, או בעבר לא רלוונטי. מצאנו כי נגעים הנוירוכימיים ספציפיים באופן סלקטיבי ביכולתם לעשות סוגים מסוימים של משמרת סט כפי שהיא נמדדת על ידי הביצועים על הגירסות השונות של המשימה.
Introduction
גמישות התנהגותית היא דרישת מפתח להישרדות בעולם משתנה. אחת הפרדיגמות התנהגותי הוקמה לבדיקת יכולת זו מוגדרת-הסטה, שבו הסטת הקשב מממד גירוי אחד למשנהו יש צורך לשינוי אסטרטגיות פעולה לאחר שינוי כלל. אזורים במוח כמה כגון קליפת המוח הקדם חזיתית בסטריאטום מעורבים סט-הסטה 2, 3, 4, 5. מנגנונים עצביים עבור פונקציה זו נחקרו על פני כמה מינים כולל בני אדם 5, קופים 6 וחולדות 1, 7, 8, 9. עם זאת, גרסות החולדה של משימות-הסטת סט שלא היו כפי שפותחו בהרחבה. העלות-תועלת של חולדות, המתאים שלהם גודל לניתוח stereotaxic, ואת הזמינות של שיטות גנטיות שפותחו לאחרונה 10, להניע פיתוח נוסף של פרדיגמות הסטה-סט לשימוש אצל חולדות.
פרדיגמה טיפוס הסטה-סט לחולדות דורש שינוי בין שתי אסטרטגיות התנהגותיות: למשל, אסטרטגיה בתגובה ואסטרטגיה ויזואלית-קיו. חולדות בתחילה צריכות לבחור באחת משתי אפשרויות זמינות (כגון מנופים שמאלה או ימינה בגרסה אוטומטי אופרנטית 1 או שמאלה או ימינה נשק גרסת T-מבוך 7, 8, 9, 11). אחרי משמרת סט, הם צריכים לעבור באמצעות אסטרטגיה ויזואלית-קיו, כגון אות אור המציינת את הצד הנכון. באותם משימות הכנת הסטה קונבנציונליות, יש צורך להסיט את תשומת לב מממד לגירוי אחד לממד אחר שהיה בעבר לא רלוונטי.
ontent "> בנוסף לשינוי על ממד היו נושאים לא רלוונטים בעבר, יש גם את האפשרות ההגיונית שגירוי היה רלוונטי בעבר, או נעדר בעבר ועכשיו הרומן. מצבים הלקוחים מהחיים בטבע עלולים להיות כרוכים לב רומן, או היסטורית רלוונטי אך לא מכריע קיו. לכן, שקלנו תת אלה של משמרת להגדיר, ב וריאציה חדשה של מכרסם בשינויי מצבים מבוססים על משימת הסטה-סט אוטומטי הוקמה בעבר 1.אנחנו הוכחנו את השימוש לאחרונה של הגרסה החדשה של פרדיגמות הסטה-סט בניסוי לקבוע את ההשפעה של נגעי neurochemically ספציפיים של הסטריאטום 12. במחקר הקודם שלנו, אנו ממוקדים interneurons כולינרגית שחרור אצטילכולין (ACH) של הסטריאטום dorsomedial או הגחון מאז אח ו אזורי משנה אלה היו מעורבים גמישות התנהגותית. כל תנאי הניסוי דרש באותו bu שינוי אסטרטגיt כל סוגים שונים מעורבים המשמרת קשב: אל רומן, בעבר רלוונטי או קיו רלוונטית בעבר. אנחנו כאן לתאר נהלים מפורטים של פרדיגמות, ולהאיר תוצאות נציג טוענים כי מערכות כולינרגית striatal לשחק תפקיד בסיסי-הסטת סט, שהיא קשורה זה בין אזורי משנה של הסטריאטום שונה בהתאם בהקשרים התנהגותיים 12.
Protocol
Representative Results
Discussion
פיתחנו וריאציות חדשות על הפרדיגמה הסטה-סט הוקמה לשימוש אצל חולדות. באמצעות פרדיגמות אלה, נגעים כולינרגית של הסטריאטום נמצאו לפגוע בשינויי מצבים, דבר המצביע על תפקיד ספציפי של interneurons כולינרגית striatal ב-הסטה להגדיר: דיכוי של כלל ישן ואת הנחיה של חיפושים עבור כלל חדש. ?…
Offenlegungen
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
This study was supported by Human Frontier Science Program and the Sasakawa Scientific Research Grant from the Japan Science Society.
Materials
| Standard Modular Test Chamber | Med Associates | ENV-008 | |
| Low Profile Retractable Response Lever | Med Associates | ENV-112CM | |
| Stimulus Light for Rat | Med Associates | ENV-221M | |
| Switchable Dual Pellet/Dipper Receptacle for Rat | Med Associates | ENV-202RM-S | |
| Head Entry Detector for Rat Receptacles | Med Associates | ENV-254-CB | |
| Modular Pellet Dispenser; 45 mg for Rat | Med Associates | ENV-203M-45 | |
| Sonalert Module for Rat | Med Associates | ENV-223AM | 4.5 kHz available (ENV-223HAM) |
| House Light for Rat Chambers | Med Associates | ENV-215M | |
| SmartCtrl Interface Module, 8 input/16 output | Med Associates | DIG-716B | |
| SmartCtrl Connection Panel, 8 input/16 output | Med Associates | SG-716B | |
| 45 mg Tablet-Fruit Punch | TestDiet | 1811255 | Several flavors available |
Referenzen
- Floresco, S. B., Block, A. E., Tse, M. T. L. Inactivation of the medial prefrontal cortex of the rat impairs strategy set-shifting, but not reversal learning, using a novel, automated procedure. Behavioural Brain Research. 190, 85-96 (2008).
- Nicolle, M. M., Baxter, M. G. Glutamate receptor binding in the frontal cortex and dorsal striatum of aged rats with impaired attentional set-shifting. European Journal of Neuroscience. 18, 3335-3342 (2003).
- Ragozzino, M. E., Ragozzino, K. E., Mizumori, S. J. Y., Kesner, R. P. Role of the dorsomedial striatum in behavioral flexibility for response and visual cue discrimination learning. Behavioral Neuroscience. 116, 105-115 (2002).
- Dias, R., Robbins, T. W., Roberts, A. C. Dissociation in prefrontal cortex of affective and attentional shifts. Nature. 380, 69-72 (1996).
- Monchi, O., Petrides, M., Petre, V., Worsley, K., Dagher, A. Wisconsin Card Sorting Revisited: Distinct Neural Circuits Participating in Different Stages of the Task Identified by Event-Related Functional Magnetic Resonance Imaging. The Journal of Neuroscience. 21, 7733-7741 (2001).
- Dias, R., Robbins, T. W., Roberts, A. C. Dissociable Forms of Inhibitory Control within Prefrontal Cortex with an Analog of the Wisconsin Card Sort Test: Restriction to Novel Situations and Independence from "On-Line" Processing. The Journal of Neuroscience. 17, 9285-9297 (1997).
- Floresco, S. B., Ghods-Sharifi, S., Vexelman, C., Magyar, O. Dissociable Roles for the Nucleus Accumbens Core and Shell in Regulating Set Shifting. The Journal of Neuroscience. 26, 2449-2457 (2006).
- Ragozzino, M. E., Detrick, S., Kesner, R. P. Involvement of the Prelimbic-Infralimbic Areas of the Rodent Prefrontal Cortex in Behavioral Flexibility for Place and Response Learning. The Journal of Neuroscience. 19, 4585-4594 (1999).
- Ragozzino, M. E., Jih, J., Tzavos, A. Involvement of the dorsomedial striatum in behavioral flexibility: role of muscarinic cholinergic receptors. Brain Research. 953, 205-214 (2002).
- Witten, I. B., et al. Recombinase-Driver Rat Lines: Tools, Techniques, and Optogenetic Application to Dopamine-Mediated Reinforcement. Neuron. 72, 721-733 (2011).
- Floresco, S. B., Magyar, O., Ghods-Sharifi, S., Vexelman, C., Tse, M. T. L. Multiple Dopamine Receptor Subtypes in the Medial Prefrontal Cortex of the Rat Regulate Set-Shifting. Neuropsychopharmacology. 31, 297-309 (2006).
- Aoki, S., Liu, A. W., Zucca, A., Zucca, S., Wickens, J. R. Role of Striatal Cholinergic Interneurons in Set-Shifting in the Rat. The Journal of Neuroscience. 35, 9424-9431 (2015).
- Dias, R., Aggleton, J. P. Effects of selective excitotoxic prefrontal lesions on acquisition of nonmatching- and matching-to-place in the T-maze in the rat: differential involvement of the prelimbic-infralimbic and anterior cingulate cortices in providing behavioural flexibility. European Journal of Neuroscience. 12, 4457-4466 (2000).
- Hunt, P. R., Aggleton, J. P. Neurotoxic Lesions of the Dorsomedial Thalamus Impair the Acquisition But Not the Performance of Delayed Matching to Place by Rats: a Deficit in Shifting Response Rules. The Journal of Neuroscience. 18, 10045-10052 (1998).
- Jones, B., Mishkin, M. Limbic lesions and the problem of stimulus-Reinforcement associations. Experimental Neurology. 36, 362-377 (1972).
- Chen, K. C., Baxter, M. G., Rodefer, J. S. Central blockade of muscarinic cholinergic receptors disrupts affective and attentional set-shifting. European Journal of Neuroscience. 20, 1081-1088 (2004).
- Bradfield, L. A., Bertran-Gonzalez, J., Chieng, B., Balleine, B. W. The thalamostriatal pathway and cholinergic control of goal-directed action: interlacing new with existing learning in the striatum. Neuron. 79, 153-166 (2013).
- Okada, K., et al. Enhanced flexibility of place discrimination learning by targeting striatal cholinergic interneurons. Nat Commun. 5, (2014).
- Ragozzino, M. E. Acetylcholine actions in the dorsomedial striatum support the flexible shifting of response patterns. Neurobiology of Learning and Memory. 80, 257-267 (2003).
- Ravizza, S. M., Carter, C. S. Shifting set about task switching: Behavioral and neural evidence for distinct forms of cognitive flexibility. Neuropsychologia. 46, 2924-2935 (2008).
- Rushworth, M. F. S., Hadland, K. A., Paus, T., Sipila, P. K. Role of the Human Medial Frontal Cortex in Task Switching: A Combined fMRI and TMS Study. Journal of Neurophysiology. 87, 2577-2592 (2002).
- Bissonette, G. B., Roesch, M. R. Rule encoding in dorsal striatum impacts action selection. European Journal of Neuroscience. 42, 2555-2567 (2015).
