हम एक मंजिल प्रोजेक्शन भूलभुलैया पर पूरी तरह से स्वचालित संज्ञानात्मक कार्यों में पुरानी electrophysiological रिकॉर्डिंग के लिए चूहों के प्रशिक्षण के लिए प्रोटोकॉल का वर्णन.
सीखने और स्मृति के तंत्र की जांच करने के लिए वानरों में इस्तेमाल किया neuropsychological कार्यों को आम तौर पर नेत्रहीन संज्ञानात्मक कार्यों को निर्देशित कर रहे हैं. हम अन्य प्रजातियों के साथ प्रयोगात्मक निष्कर्षों की मजबूत तुलना की अनुमति चूहों के दृश्य क्षमताओं के लिए अनुकूलित कर रहे हैं कि मंजिल प्रोजेक्शन भूलभुलैया 1,2 का उपयोग चूहों के लिए दृश्य संज्ञानात्मक कार्यों को विकसित किया है.
सीखने और स्मृति के तंत्रिका संबद्ध की जांच करने के लिए, हम मंजिल प्रोजेक्शन भूलभुलैया 1,2 पर पूरी तरह से स्वचालित संज्ञानात्मक कार्यों में electrophysiological रिकॉर्डिंग एकीकृत है. एक पशु ट्रैकिंग प्रणाली के साथ interfaced व्यवहार सॉफ्टवेयर छवि प्रस्तुति की सटीक नियंत्रण के साथ जानवरों के व्यवहार की निगरानी की अनुमति देता है और बेहतर प्रशिक्षित जानवरों के लिए आकस्मिक व्यय इनाम. एक vivo में electrophysiological रिकॉर्डिंग सिस्टम के साथ एकीकरण के लिए एक दिया संज्ञानात्मक कार्य के चयनित epochs में तंत्रिका गतिविधि के व्यवहार संबद्ध की परीक्षा में सक्षम बनाता है. </ P>
हम कृन्तकों और electrophysiological दृष्टिकोण के साथ intracranial इनाम के लिए सूचना के स्वचालित दृश्य प्रस्तुति को जोड़ती है एक मॉडल प्रणाली के लिए प्रोटोकॉल का वर्णन. हमारे मॉडल प्रणाली बेहतर अलग और विशेष संज्ञानात्मक प्रक्रियाओं के लिए योगदान विशिष्ट तंत्र की पहचान करने के लिए अन्य संज्ञानात्मक कार्यों के लिए एक ढांचे के रूप में उपकरण का एक परिष्कृत सेट प्रदान करता है.
दृश्य कार्यों आमतौर पर अंतर्निहित तंत्र को सीखने और स्मृति की जांच करने के लिए मानव और बंदर के अध्ययन में किया जाता है. कृंतक मॉडल, तथापि, और अधिक आसानी से बेहतर नियंत्रित अध्ययन बड़े पैमाने के लिए शोधकर्ताओं के लिए पहुंच रहे हैं, और अधिक आक्रामक electrophysiological तकनीकों की अनुमति के अतिरिक्त लाभ है. स्वतंत्र रूप से बढ़ने में इस तरह के आनुवंशिक जोड़तोड़ के रूप में अन्य तरीकों,, electrophysiological रिकॉर्डिंग के साथ संयोजन में चूहों ठीक तंत्र और सर्किट अंतर्निहित संज्ञानात्मक प्रक्रियाओं को निशाना बनाने के लिए एक उपयोगी मॉडल उपलब्ध कराते हैं. चूहा कार्य एक पर्यावरण के साथ बातचीत करने के लिए विषयों की आवश्यकता होती है, जबकि प्राइमेट दृश्य कार्यों, एक मॉनिटर पर दृश्य उत्तेजनाओं को टकटकी निर्देशित करने के लिए विषयों की आवश्यकता होती है. मंजिल प्रोजेक्शन भूलभुलैया एक साथ दृश्य उत्तेजनाओं को शामिल करते हुए सक्रिय रूप से पर्यावरण का पता लगाने के लिए चूहों की स्वाभाविक प्रवृत्ति का इस्तेमाल करता.
कृन्तकों के लिए विशेष रूप से डिजाइन टचस्क्रीन apparatuses का उपयोग संज्ञानात्मक कार्यों की अनुमति दी हैकृंतक मॉडल से मनुष्यों से 3 निष्कर्षों की बेहतर अनुवाद. टचस्क्रीन कार्यों को आम तौर पर दीवारों 3-7 पर खड़ी प्रस्तुत दो आयामी दृश्य उत्तेजनाओं के साथ एक कक्ष में किया जाता है. ये टचस्क्रीन कार्यों लक्ष्य दृश्य प्रोत्साहन की दिशा में पीछे करने के लिए विषय की आवश्यकता होती है और इसकी प्रतिक्रिया रजिस्टर करने के लिए एक दबाव पैड पर एक अवरक्त photobeam या प्रेस टूट गया. शारीरिक और व्यवहार सबूत है, तथापि, चूहों व्यवहार 8-10 मार्गदर्शन करने के लिए और अधिक प्रभावी ढंग से कम दृश्य hemifield में दृश्य सूचना पर कार्रवाई करते हैं. हमारी प्रयोगशाला दो आयामी दृश्य उत्तेजनाओं वापस परीक्षण क्षेत्र के तल पर पेश कर रहे हैं, जिसमें फ्लोर प्रोजेक्शन 2 भूलभुलैया उपयोग संज्ञानात्मक कार्यों को विकसित किया गया है. टचस्क्रीन तंत्र के साथ तुलना में एक बड़े खुले क्षेत्र में कार्य प्रदर्शन मंजिल जब प्रक्षेपण में भूलभुलैया चूहों लगाया जा सकता है. इस प्रकार, दर्ज तंत्रिका गतिविधि में स्थानिक जानकारी दृश्य जानकारी एक के तंत्रिका संबद्ध के अलावा प्राप्त किया जा सकता हैडी निर्णय लेने.
हम एक इनाम के रूप में 11 औसत दर्जे का अग्रमस्तिष्क बंडल (MFB) को अंतर्कपालीय उत्तेजना (आईसीएस) उद्धार. इनाम वितरण की इस विधि को भोजन और पीने के पुरस्कार से अधिक लाभ है. खाद्य और पेय पुरस्कार एक जानवर प्रदर्शन और संभावित प्रशिक्षण की प्रक्रिया को धीमा करेगा परीक्षणों की संख्या को सीमित करने, यहां तक कि भोजन से वंचित चूहों में, तुष्टि के लिए नेतृत्व कर सकते हैं. आईसीएस कार्य प्रदर्शन पर तत्काल प्रतिक्रिया प्रदान तत्काल इनाम बचाता है. काफी तत्काल इनाम तेजी से आकार देने और अधिग्रहण में परिणाम और प्रशिक्षण प्रोटोकॉल की अवधि कम कर देता है. इसके अलावा, परीक्षणों की एक बड़ी संख्या एकत्र डेटा की मात्रा बढ़ रही है और कार्य से संबंधित व्यवहार का एक और अधिक विश्वसनीय नमूना है, जिसके परिणामस्वरूप एक सत्र में पूरा किया जा सकता है.
मंजिल प्रोजेक्शन भूलभुलैया का उपयोग करना, हम जटिल संज्ञानात्मक कार्य करने के लिए चूहों के व्यवहार आकार करने के लिए एक सामान्य प्रोटोकॉल का वर्णन करेंगे. थीसामान्य प्रोटोकॉल वर्तमान में ध्यान और दृश्य भेदभाव 1 के तंत्रिका संबद्ध की रिकॉर्डिंग के लिए नियोजित कार्यों की एक किस्म भर में चूहों के प्रशिक्षण के लिए एक रूपरेखा प्रदान करता है. इस प्रकार, मंजिल प्रोजेक्शन भूलभुलैया चूहों के दृश्य क्षमताओं के लिए अनुकूलित और मानव और nonhuman primates में दृश्य कार्यों के साथ मजबूत तुलना परमिट है.
हम औपचारिक रूप से मंजिल प्रोजेक्शन भूलभुलैया पर पूरी तरह से स्वचालित जटिल दृश्य संज्ञानात्मक कार्यों पर चूहों को प्रशिक्षित करने के लिए प्रोटोकॉल का वर्णन. मंजिल प्रोजेक्शन भूलभुलैया 2 विकल्प दृश्य भेदभाव कार्य 1 पर प्रदर्शन के दौरान postrhinal प्रांतस्था में वस्तु स्थान संयोजक और त्रुटि संकेतों के तंत्रिका संबद्ध स्थापित करने के लिए सफलतापूर्वक इस्तेमाल किया गया है.
व्यवहार को आकार देने प्रोटोकॉल यह एक व्यक्ति चूहे की सीखने की दर के अनुरूप रूपांतरित किया जा सकता है कि इतना लचीला बनाया गया है. व्यवहार प्रणाली के लिए लिखा कस्टम कोड प्रयोगकर्ता के प्रशिक्षण के दौरान महत्वपूर्ण कदम पर स्वचालित आईसीएस प्रसव की संभावना को नियंत्रित करने के लिए अनुमति देता है, उदाहरण के लिए 'तैयार की स्थिति का प्रशिक्षण. कोड भी के दौरान एक प्रोग्राम बटन बॉक्स का उपयोग आईसीएस की पुस्तिका वितरण की अनुमति चाहिए. प्रारंभिक आकार देने के उद्देश्य व्यवहार को सुदृढ़ करने के लिए इनाम वितरण के लिए प्रभावी आईसीएस उत्तेजना को स्थापित करना है. हम एसटीआई दाखिल की सलाह देते हैं जब संभवएक गोलार्द्ध में अप्रभावी उत्तेजना के मामले में द्विपक्षीय MFB में इलेक्ट्रोड mulating. हमारा अनुभव है, तथापि, प्रत्यारोपित आईसीएस इलेक्ट्रोड एक पुरस्कृत प्रोत्साहन देने के लिए कार्यात्मक किया गया है कि लगभग सभी कर दिया गया है. मध्यवर्ती आकार देने मंच तैयार एरिया में एक 'तैयार की स्थिति' बनाए रखने के लिए चूहे के प्रशिक्षण के लिए महत्वपूर्ण है. 'तैयार की स्थिति' में, चूहा अपनी नाक पसंद छवियों प्रस्तुत किया जाएगा, जहां छवि क्षेत्रों की ओर इशारा करते हुए के साथ स्थिर होना चाहिए. 'तैयार की स्थिति की छवियों प्रकट जब नियंत्रित करता है, चूहा छवियों और चूहा छवियों views जिसमें से दूरी दृष्टिकोण जिसमें से दिशा. हम चूहे के सिर व्यवहार का बेहतर नियंत्रण और लक्ष्य छवि प्रस्तुति की अधिक सटीक नियंत्रण के लिए इशारा कर रहा है जिस दिशा में नजर रखने के लिए चूहे की headstage पर घुड़सवार ट्रैकिंग एल ई डी की सलाह देते हैं. आईसीएस की नियम पुस्तिका वितरण उचित 'तैयार की स्थिति और # बनाए रखने के लिए चूहों को प्रशिक्षित करने के लिए जारी किया जा सकता है8217;. चूहा हर परीक्षण में संतोषजनक 'तैयार पदों' को बनाए रखने की है, जब स्वर्गीय आकार देने में प्रशिक्षण विशिष्ट कार्य है. स्वर्गीय आकार देने में चूहों को एक भी कार्य को करने के लिए विशिष्ट नियमों को जानने के लिए प्रशिक्षित किया जाता है.
इस विधि व्यवहार को आकार देने के दौरान तेजी से सीखने में जिसके परिणामस्वरूप चूहे के लिए त्वरित प्रतिक्रिया देता है, और स्वचालित कार्य में तंत्रिका डेटा एकत्रित करते समय अधिक एक सत्र में परीक्षण पूरा कर के रूप में हम इनाम वितरण की हमारी पद्धति के रूप में आईसीएस का उपयोग करें. आईसीएस वितरण, तथापि, तंत्रिका रिकॉर्डिंग में बिजली कलाकृतियों में परिणाम है, और निरंतर LFP या multiunit डेटा का विश्लेषण करने के लिए समस्याग्रस्त किया जा सकता. बिजली विरूपण साक्ष्य के आसपास के अंतराल से पहले निरंतर डेटा विश्लेषण करने के लिए तंत्रिका रिकॉर्डिंग डेटा फ़ाइल से ऑफ़लाइन हटाया जा सकता है. उच्च पास फ़िल्टर की कील डेटा में आईसीएस से टकसाली कलाकृतियों आसानी से एक कील विश्लेषण को प्रभावित किए बिना ऑफ़लाइन हटाया जा सकता है. मंजिल प्रोजेक्शन भूलभुलैया के लिए प्रोटोकॉल का भविष्य अनुकूलन optogen का उपयोग भी शामिल हैबिजली की उत्तेजना के साथ जुड़े कलाकृतियों को कम करने और खत्म करने के लिए आंतरिक इनाम वितरित करने के लिए etic उपकरण.
मंजिल प्रोजेक्शन भूलभुलैया चूहों के दृश्य क्षमताओं के लिए अनुकूलित है और इस तरह बेहतर अनुकूल नेत्रहीन निर्देशित व्यवहार कार्यों के लिए है. यह प्रत्यक्ष तुलना क्योंकि एक भी कार्य के सफल अधिग्रहण के लिए कार्यरत विभिन्न प्रयोगात्मक प्रोटोकॉल और कसौटी के विभिन्न परिभाषाओं की मंजिल प्रोजेक्शन भूलभुलैया और स्फूर्त कक्षों में प्रयोगात्मक मानदंड के बीच नहीं किया जा सकता कि ध्यान दिया जाना चाहिए. हम पहले चूहों छवियों स्फूर्त कक्षों 3,10 में खड़ी प्रस्तुत किए गए, जहां अन्य अध्ययनों में> 300 परीक्षण के साथ तुलना में 2 भूलभुलैया मंजिल प्रक्षेपण में 50 परीक्षणों ~ में एक साधारण 2 विकल्प दृश्य भेदभाव कार्य का अधिग्रहण किया है कि, हालांकि, पता चला है. VSA कार्य (5 CSRT) दृश्य attentional आकलन तैयार शास्त्रीय 5 विकल्प धारावाहिक प्रतिक्रिया कार्य 13 के बाद मॉडलिंग की थीप्रक्रियाओं. आमतौर पर 5-CSRT एक स्फूर्त कक्ष में किया जाता है और एक प्रकाश फ़्लैश ने संकेत दिया उपयुक्त नाक प्रहार छेद में एक नाक प्रहार करने के लिए जानवर की आवश्यकता है, यहाँ VSA कार्य जानवरों रहना होगा जहां एक खुले मैदान में किया जाता है क्षेत्र में एक विशेष स्थान पर स्थिर, लक्ष्य स्थानों के लिए उनके ध्यान प्रत्यक्ष और प्रकाश प्रोत्साहन प्रकट करने के लिए प्रतीक्षा करें. हमारे अनुभव में, चूहों मंजिल प्रोजेक्शन भूलभुलैया में VSA कार्य में ~ 800 परीक्षण के साथ तुलना में 5 CSRT 14 में कसौटी (लगातार दो दिनों पर 75%) तक पहुँचने के लिए ~ 3200 परीक्षणों की आवश्यकता है.
मंजिल प्रोजेक्शन भूलभुलैया पर प्रदर्शन व्यवहार कार्यों का एक अन्य लाभ यह कार्य एक करने के लिए अपने टकटकी तय करने के लिए जानवर की आवश्यकता है कि कार्य करने के लिए विरोध के रूप में, अपने पर्यावरण का पता लगाने के लिए चूहे की स्वाभाविक प्रवृत्ति कारनामे जो एक बड़े खुले क्षेत्र, में बाहर किया जाता है स्थिर लक्ष्य. एक खुला अखाड़ा और में स्वतंत्र रूप से घूम रहा चूहों के उपयोग का एक बड़ा फायदा# 160, तल प्रोजेक्शन भूलभुलैया तंत्र में allocentric और अहंकारपूर्ण दोनों स्थानिक जानकारी दृश्य सूचना के साथ एकत्र किया जा सकता है. हमारे प्रतिमान का एक और लाभ कार्यों स्थिर छवियों की प्रस्तुति के लिए ही सीमित नहीं किया जा जरूरत है. स्थिति और गतिशील हैं कि दृश्य उत्तेजनाओं की सुविधाओं भविष्य कार्यों में इस्तेमाल किया जा सकता है. सिनेप्लेक्स व्यवहार अनुसंधान प्रणाली की ट्रैकिंग क्षमताओं का उपयोग करना, कार्य दिया मस्तिष्क संरचना का एक अधिक विस्तृत कार्यात्मक समझने के लिए विकसित किया जा सकता है. नेत्रहीन निर्देशित संज्ञानात्मक कार्यों के साथ एक साथ electrophysiological रिकॉर्डिंग का मेल है, मस्तिष्क की गतिविधियों को ऐसे निर्णय लेने और दृश्य भेदभाव के रूप में संज्ञानात्मक प्रक्रियाओं से संबंधित है के मौलिक सवाल का पता लगाया जा सकता है.
नेत्रहीन निर्देशित कार्यों का उपयोग करना, चूहे अध्ययन से निष्कर्ष बेहतर मानव संज्ञानात्मक रोगों के लिए चिकित्सा प्रदान करने के परम लक्ष्य के साथ मनुष्य के लिए अनुवाद किया जा सकता है.
The authors have nothing to disclose.
यह काम NSF IOS 1146334, NSF EFRI 0937848, DARPA N66001-10-C-2010, और आरडीबी के लिए NSF IOS 0522220 द्वारा समर्थित किया गया. हम इस पांडुलिपि तैयार करने में सहायता के लिए Plexon इंक पर स्टेसी हयात धन्यवाद.
OmniPlex D Neural Data Acquisition System | Plexon Inc | ||
DigiAmp Digitizing Amplifier | Plexon Inc | ||
Frame for Floor Projection Maze | 80/20 Inc | 15 Series T-slot framing | |
Short throw projector | NEC Display Solutions | WT610E | |
Da-Lite lace and grommet screen | Da-Lite Screen Company | 81326C | |
PlexiGlass | Modern Plastics | ||
SuperPort Input card | Med Associates Inc | DIG-713A | |
SuperPort Output card | Med Associates Inc | DIG-726 | |
SmartCtrl Interface module | Med Associates Inc | DIG-716B | |
Decoder card | Med Associates Inc | DIG-700F | |
PCI card | Med Associates Inc | DIG-704PCI-2 | |
Programmable audio generator | Med Associates Inc | ANL-926 | |
Programmable Intracranial Self Stimulation Stimulator | Med Associates Inc | PHM-150B | Operated by a PHM-152COM card |
2 Channel electrode | Plastics1 | MS303/13/SP | Cut 15 – 20 mm below the pedestal |
Software | |||
MED-PC IV Software | Med Associates Inc | SOF-735 | |
OmniPlex Software | Plexon Inc | ||
CinePlex Software: Tracking and Basic Behavior Modules | Plexon Inc |