Summary

설치류에서 시간적 처리의 평가 대 한 Interstimulus 간격의 힘

Published: April 19, 2019
doi:

Summary

임시 처리, preattentive 과정, 상위 인지 과정, 주의 일반적으로 neurocognitive 장애에서 관찰에서 적자 기반이 수 있습니다 됩니다. 표본 패러다임으로 prepulse 금지를 사용 하 여, 선물이 조작 interstimulus 간격 (ISI) 시간적 처리의 평가 제공 하는 ISI 함수의 모양을 설정 하는 프로토콜.

Abstract

임시 처리 적자 수준 인지 프로세스, 일반적으로 neurocognitive 장애에서 관찰의 잠재적인 원소 차원으로 연루 되었습니다. 최근 몇 년 동안에서 prepulse 억제 (PPI)의 대중화에도 불구 하 고 많은 현재 프로토콜 제어 측정, 시간적 처리의 평가 제외 함으로써 %를 사용 하 여 홍보. 현재 연구 interstimulus 간격 (이시스) 감각 양식 적임, psychostimulant, 노출과 나이의 효과 나타내는 범위를 채용의 혜택을 설명 하기 위해 크로스-모양의 PPI와 갭 prepulse 금지 (간격-PPI)를 사용. 평가 감각 양식 적임, psychostimulant, 노출과 나이의 계시의 증가 (선명한 곡선 굴절) 또는 감소 (병합을 포함 하 여 ISI 함수의 모양을 설정 하는 interstimulus 간격 (ISI) 다양 한 유틸리티 응답 진폭 곡선)의 진폭에 놀라게. 또한, 피크 응답 억제, ISI, 조작에 대 한 차동 감도의 암시에 교대는 수시로 밝혔다. 따라서, ISI의 체계적인 조작 neurocognitive 장애에 관련 된 기본 신경 메커니즘을 밝힐 수 있습니다 임시 처리를 평가 하는 중요 한 기회를 준다.

Introduction

임시 처리 적자 일반적으로 neurocognitive 장애에서 관찰 하는 상위 인지 프로세스 변경에 대 한 잠재적인 기본 신경 메커니즘으로 연루 되었습니다. 청각 놀라게 응답 (ASR)의 prepulse 금지 (PPI)는 일반적으로 일시적인 처리 적자, neurocognitive 장애 정신 분열 증1, 등에서 깊은 변경 공개를 검사 하는 데 사용 하는 변환 실험 패러다임 주의 결핍 과다 장애2 및 HIV-1 neurocognitive 장애3,4. 특히, 에이즈-1의 전 임상 모델에서 시간적 처리의 평가 일반, 상대적 보존성을 밝혀 있고 동물 들의 기능적 수명3,4의 대부분에 걸쳐 PPI의 진단 유틸리티를 제안 ,,56.

Interstimulus 간격 (ISI; 다양 한 접근의 사용 즉, 는 prepulse과 놀라게 자극 사이의 시간) Sechenov 18637에서 다시 반사 수정 날짜의 분석에서. 반사 수정의 정액 학문, sensorimotor의 측정 ISI flexor 응답와 개구리7,8, 오디션 인간9무릎 반사 반응을 평가 하기 위해 다양 한 접근 방식을 고용 게이팅. 반사 수정 절차의 첫 번째 임상 응용 프로그램 평가 히스 테리 실명10남자에서 시각적 감도. 반사 수정 후 첫 번째 보고서는 세기 동안 다양 한 ISI의 접근은 정액 논문11,,1213의 시리즈를 통해 대중화 되었다. (즉, 종, 실험 절차, 반사) 반사 수정에 정액 연구에 고유의 차이도 불구 하 고 그들은 종 사이 현저 하 게 유사 했다 시간적 관계를 설립.

평가 prepulse 금지 현재 프로토콜에 설명된대로 ISI, 다양 한 접근을 사용 하 여 제어 방식의 대중화 %에 비해 여러 장점이 있다. 첫째, 접근 증가 (선명한 곡선 굴절)를 포함 하 여 ISI 함수의 모양을 설정할 수 있는 기회를 준다 또는 (응답 진폭 곡선의 병합)3,15 놀라게 진폭에 있는 감소 뿐만 아니라 응답 억제3,5의 피크 지점에서 이동합니다. 또한 때 다양 한 ISI 고용 접근 방식을 놀라게 응답은 상대적으로 안정적인 현상1, neurocognitive 적자5 의 진행을 검토 하는 경도 연구에서 접근의 잠재적인 유틸리티를 제안 , 15. 마지막으로, PPI neurocognitive에 관련 된 기본 신경 회로 장애16이해 하는 중요 한 기회를 제공 한다.

우리의 연구에서 우리는 2 개의 실험적인 패러다임 (그림 1), 크로스-모양의 PPI 등 간격 prepulse 금지 (간격-PPI), 다양 한 감각 양식 적임, psychostimulant 노출의 효과 나타내는 하 ISI의 유틸리티를 평가 하 고용 그리고 나 이입니다. 십자가 모양의 PPI 실험 패러다임 음향 놀라운 자극 전에 개별 prestimulus로 한 추가 자극 (예:톤, 빛, 공기 퍼프)의 프레 젠 테이 션을 활용합니다. 간격-PPI 실험 패러다임에 예리한 대조에서 배경 (, 소음, 빛, 또는 어 퍼프의 제거)의 부재는 개별 prestimulus 역할을 합니다. 여기, 시간적 처리의 평가 대 한 두 실험 패러다임 뿐만 아니라 PPI와 간격-PPI의 분석에 대 한 통계 방법을 설명합니다. 토론 내에서 우리는 하나 변수 ISI 접근 제어 방식의 대중화 %에서 그릴 것 이라고 결론을 비교.

Protocol

모든 동물 프로토콜을 검토 하 고 동물 관리 및 사용 위원회 사우스 캐롤라이나 대학에 의해 승인 했다 (연방 보증 번호: D16-00028). 1. 정의 변수와 놀라게 기구의 교정 놀라게 응답 시스템 설정 ( 재료의 표참조) 제조업체의 지침에 따라. 10 cm 두꺼운 이중 벽 절연 캐비닛에 놀라게 플랫폼을 묶습니다. 놀라게 보정 ?…

Representative Results

저명한 비 단조 ISI 함수는 십자가 모양의 PPI (그림 2A, 3A, 4A)와 간격-PPI (그림 2B, 3B, 4B)에서 관찰 되었다. 기준선 놀라게 응답 0 4000 ms 이시스, 테스트 세션 내의 참고 실험으로 포함에서 관찰 되었다. Ms ISI 수 없습니다 줄여 말 될, 그것 가장 비슷한 PPI 테스트 실험으로 4000의 중요성 (즉, 30, 50, 100, 200 ms 이시스) 그 주제 prepulse와 놀라운 자극을 ?…

Discussion

현재 프로토콜 횡단면 또는 경도 실험 디자인을 채용 하는 연구에 대 한 시간적 처리의 평가 대 한 다양 한 ISI의 힘을 설명 합니다. ISI (즉, 최대한 억제의 지점에서 교대)의 조작에 차동 감도 공개에 자사의 유틸리티 시연 ISI 함수의 모양에 감각 양식 적임, psychostimulant 노출, 또는 나이의 효과 검사 또는 ISI의 조작에 상대 무감각 (즉, 선명 하 게 굴절 ISI 곡선의 ISI 곡선의 병합). 두 실?…

Divulgations

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

이 작품은 NIH (국립 약물 남용, DA013137;에 연구소에서에서 교부 금에 의해 부분적으로 지원 국립 아동 건강과 인간 발달 HD043680; 국립 연구소의 정신 건강, MH106392; 신경 질환 및 뇌졸중, NS100624의 국립 연구소)와 사우스 캐롤라이나 행동 생물 의학 인터페이스 프로그램의 대학에서 지 원하는 학 제 연구 훈련 프로그램. 박사 Landhing 모란 현재 임상 시험 네트워크에 대 한 NIDA 센터에서 과학 장교 이다.

Materials

SR-Lab Startle Response System San Diego Instruments
Isolation Cabinet Industrial Acoustic Company
SR-Lab Startle Calibration System San Diego Instruments
High-Frequency Loudspeaker Radio Shack model #40-1278B
Sound Level Meter Bruel & Kjaer model #2203
Perspex Cylinder San Diego Instruments Included with the SR-Lab Startle Response System
SR-Lab Startle Response System Software San Diego Instruments Included with the SR-Lab Startle Response System
Light Meter Sper Scientific, Ltd. model #840006
Airline Regulator Craftsman model #16023
SPSS Statistics 24 IBM Used for Statistical Analyses (Optional)

References

  1. Braff, D., Stone, C., Callaway, E., Geyer, M., Glick, I., Bali, L. Prestimulus effects on human startle reflex in normals and schizophrenics. Psychophysiology. 15 (4), 339-343 (1978).
  2. Castellanos, F. X., Fine, E. J., Kaysen, D., Marsh, W. L., Rapoport, J. L., Hallett, M. Sensorimotor gating in boys with Tourette’s Syndrome and ADHD: Preliminary results. Biological Psychiatry. 39 (1), 33-41 (1996).
  3. Moran, L. M., Booze, R. M., Mactutus, C. F. Time and time again: Temporal processing demands implicate perceptual and gating deficits in the HIV-1 transgenic rat. Journal of Neuroimmune Pharmacology. 8 (4), 988-997 (2013).
  4. McLaurin, K. A., Moran, L. M., Li, H., Booze, R. M., Mactutus, C. F. A gap in time: Extending our knowledge of temporal processing deficits in the HIV-1 transgenic rat. Journal of Neuroimmune Pharmacology. 12 (1), 171-179 (2017).
  5. McLaurin, K. A., Booze, R. M., Mactutus, C. F. Progression of temporal processing deficits in the HIV-1 transgenic rat. Scientific Reports. 6, 32831 (2016).
  6. McLaurin, K. A., Booze, R. M., Mactutus, C. F. Temporal processing demands in the HIV-1 transgenic rat: Amodal gating and implications for diagnostics. International Journal of Developmenta Neuroscience. 57, 12-20 (2017).
  7. Sechenov, I. M. . Reflexes of the Brain. , (1965).
  8. Yerkes, R. M. The sense of hearing in frogs. Journal of Comparative Neurology and Psychology. 15, 279-304 (1905).
  9. Bowditch, H. P., Warren, J. W. The knee-jerk and its physiological modifications. Journal of Physiology. 11, 25-64 (1890).
  10. Cohen, L. H., Hilgard, E. R., Wendt, G. R. Sensitivity to light in a case of hysterical blindness studied by reinforcement-inhibition and conditioning methods. Yale Journal of Biology and Medicine. 6, 61-67 (1933).
  11. Hoffman, H. S., Searle, J. L. Acoustic variables in the modification of startle reaction in the rat. Journal of Comparative and Physiological Psychology. 60, 53-58 (1965).
  12. Hoffman, H. S., March, R. R., Stein, N. Persistence of background acoustic stimulation in controlling startle. Journal of Comparative and Physiological Psychology. 68 (2), 280-283 (1969).
  13. Ison, J. R., Hammond, G. R. Modification of the startle reflex in the rat by changes in the auditory and visual environments. Journal of Comparative and Physiological Psychology. 75 (3), 435-452 (1971).
  14. Moran, L. M., Hord, L. L., Booze, R. M., Harrod, S. B., Mactutus, C. F. The role of sensory modality in prepulse inhibition: An ontogenetic study. Developmental Psychobiology. 58 (2), 211-222 (2016).
  15. McLaurin, K. A., Booze, R. M., Mactutus, C. F. Evolution of the HIV-1 transgenic rat: Utility in assessing the progression of HIV-1-associated neurocognitive disorders. Journal of Neurovirology. 24 (2), 229-245 (2018).
  16. Hoffman, H. S., Ison, J. R. Reflex modification in the domain of startle: I. Some empirical findings and their implications for how the nervous system processes sensory input. Psychological Review. 87 (2), 175-189 (1980).
  17. Ison, J. R., Agrawal, P., Pak, J., Vaughn, W. J. Changes in temporal acuity with age and with hearing impairment in the mouse: A study of the acoustic startle reflex and its inhibition by brief decrements in noise level. The Journal of the Acoustical Society of America. 104, 1696-1704 (1998).
  18. . Startle response: Acoustic startle reflex response 101 Available from: https://mazeengineers.com/acoustic-startle-response/ (2014)
  19. Curzon, P., Zhang, M., Radek, R. J., Fox, G. B., Buccafusco, J. J. The behavioral assessment of sensorimotor processes in the mouse: Acoustic startle, sensory gating, locomotor activity, rotarod, and beam walking. Methods of behavior analysis in neuroscience. , (2009).
  20. Geyer, M. A., Swerdlow, N. R. Measurement of startle response, prepulse inhibition, and habituation. Current Protocols in Neuroscience. , (2001).
  21. Parisi, T., Ison, J. R. Development of the acoustic startle response in the rat: Ontogenetic changes in the magnitude of inhibition by prepulse stimulation. Developmental Psychobiology. 12 (3), 219-230 (1979).
  22. Tabachnick, B. G., Fidell, L. S. . Experimental designs using ANOVA. , (2007).
  23. Bliss, C. I. The transformation of percentage for use in the analysis of variance. Ohio Journal of Science. 38, 9-12 (1938).
  24. Bartlett, M. S. The use of transformations. Biometrics. 3, 39-52 (1947).
  25. Cochran, W. G. The analysis of variance when experimental errors follow the poisson or bimodal laws. Annals of Mathematical Sciences. 11, 335-347 (1940).
  26. Greenhouse, S. W., Geisser, S. On methods in the analysis of profile data. Psychometrika. 24, 95-112 (1959).
  27. Fendt, M., Li, L., Yeomans, J. S. Brain stem circuits mediating prepulse inhibition of the startle reflex. Psychopharmacology (Berl). 156 (2-3), 216-224 (2001).
  28. Koch, M., Schnitzler, H. U. The acoustic startle response in rats: Circuits mediating evocation, inhibition and potentiation. Behavioural Brain Research. 89 (1-2), 35-49 (1997).
check_url/fr/58659?article_type=t

Play Video

Citer Cet Article
McLaurin, K. A., Moran, L. M., Li, H., Booze, R. M., Mactutus, C. F. The Power of Interstimulus Interval for the Assessment of Temporal Processing in Rodents. J. Vis. Exp. (146), e58659, doi:10.3791/58659 (2019).

View Video