Écran tactile Sustained Attention spéciale (Sam) pour les Rats

Summary

Une attention soutenue ou la surveillance en continu des événements intermittents et imprévisibles, des situations est un aspect crucial de la cognition. Ici, nous détaillons comment tester une attention soutenue chez les rats à l’aide de chambres opérante à écran tactile. Nous démontrons des performances comparables chez les rats mâles et femelles, ce qui rend cette tâche utile pour l’étude de l’attention chez les deux sexes.

Abstract

Une attention soutenue est la capacité de surveiller les événements intermittents et imprévisibles pendant une période prolongée de temps. Ce processus attentionnel régit les autres aspects de la cognition et certain sur le développement neurologique, neuropsychiatrique, est rompu et les troubles neurodégénératifs. Ainsi, il est cliniquement important d’identifier les mécanismes qui nuisent et améliorer une attention soutenue. Ces mécanismes sont souvent d’abord découverts à l’aide de modèles de rongeurs. Par conséquent, plusieurs procédures de comportement pour tester les aspects d’une attention soutenue ont été développés pour les rongeurs. On a, tout d’abord décrit par Mohamed et Sarter (1995), appelé la tâche de l’attention soutenue (SAT), forme des rats pour distinguer le signal (c.-à-d., brève présentation de lumière) et les essais non-signal. Les signaux sont courts et nécessitent donc une attention particulière à être perçu. Attentionnelles demandes peuvent être augmentées plus loin en introduisant un distracteur (p. ex., clignotant houselight). Nous avons modifié cette tâche pour écran tactile opérante chambres, qui sont configurés avec un écran tactile sur un mur qui peut présenter des stimuli et des réponses Records. Ici, nous détaillons notre protocole pour Sam dans les chambres de l’écran tactile. En outre, nous présentons les mesures standard de performance dans les rats Sprague-Dawley mâles et femelles. Des performances comparables sur cette tâche dans les deux sexes met en évidence son utilisation pour les études de l’attention, surtout que davantage de chercheurs est notamment des rongeurs femelles dans leur conception expérimentale. En outre, la mise en œuvre facile de la SAT pour les chambres tactile de plus en plus populaire augmente son utilité.

Introduction

Troubles allant du trouble d’hyperactivité avec déficit attention (TDAH) à la maladie d’Alzheimer, la schizophrénie partage attentionnel déficiences comme une caractéristique^1,2,3. Déficits de l’attention soutenue — la possibilité de surveiller en permanence une situation pour événements intermittents et imprévisibles — sont particulièrement perturbateur, parce qu’une attention soutenue est cruciale pour l’attention sélective et partagée, ainsi qu’autres cognitive processus^4,5. Même chez les personnes saines, difficulté à soutenir l’attention négativement affecte cognition, portant atteinte à jour fonction⁶. Ainsi, comprendre les fondements neurobiologiques de l’attention soutenue et comment elle devient dysrégulation pourrait conduire à des interventions pour améliorer la cognition qui profiterait à beaucoup de gens.

Afin de délimiter des circuits et des processus moléculaires qui contribuent au bon contre attention perturbée, de nombreux chercheurs se sont tournés vers des modèles animaux non-humains, où la manipulation des populations de cellules spécifiques et des processus moléculaires au cours de l’attention tâches est possible. Les efforts ont mené à l’élaboration d’une variété de tâches attention opérante qui peut évaluer la capacité de maintenir l’attention^7,8,9,10. Un tel paradigme, développé par Mohamed et Sarter (1995), est connu comme la tâche de l’attention soutenue (SAT). Rongeurs formés dans SAT doivent distinguer les essais de signal, dans lequel un signal lumineux clignote brièvement, provenant d’essais non-signal. Attentionnelles demandes peuvent être augmentées en introduisant une distraction visuelle (clignotant houselight)¹⁰. Les paramètres critiques pour évaluer l’attention SAT sont bien documentés et cette tâche a été validée chez les rats mâles et femelles et de souris^10,11,12. Une version a même été adaptée pour l’homme, mettant en évidence l’utilité translationnelle de SAT¹³. Ce qui est important, l’utilisation de cette tâche a contribué à impliquer le système de corticopetal du cerveau antérieur basal dans une attention soutenue,⁴. Plus précisément, les neurones cholinergiques dans le nucleus basalis de Meynert (NBM) / substantia inominata (SI) région du prosencéphale basal qui se projettent vers le cortex préfrontal sont importants pour les hits, qui sont des réponses précises sur signal essais^{14, 15}. En revanche, les neurones GABAergiques dans cette région sont considérés comme médiation de performance lors des rejets correctes (CRs), qui sont des réponses précises sur les essais non-signal¹⁶. Une fois que le circuit de base pour cette tâche a été créé, les facteurs qui modulent ce circuit pour altérer l’attention allant des hormones du stress aux protéines neurotoxiques ont été identifié^17,18. Collectivement, ces études mettent en évidence l’utilité de la SAT.

Une des limites à mettre en œuvre SAT en laboratoire sont que la procédure d’origine nécessite chambres opérante en permanence configurés pour la tâche, avec une lumière de panneau de centre et deux leviers extensibles, on a désigné pour visites et un pour CRs¹⁰. Sur un essai de signal, le panneau lumineux s’allume brièvement et étendent des leviers pour indiquer une fenêtre de réponse s 4. Au cours de cette fenêtre, si vous appuyez sur le levier de succès désigné, puis le rat reçoit une récompense (nourriture ou l’eau). Presses à levier incorrecte sur les essais de signal, appelées mesdemoiselles, ne sont pas récompensés. Essais non signalé, le panneau lumineux reste éteint, puis leviers sont étendus. Alors qu’un CR est récompensée, presses à levier incorrecte sur les essais non signalé, appelées fausses alarmes, ne sont pas récompensés. Un défaut d’effectuer toute intervention pendant la fenêtre de réponse est considéré comme un oubli. Pour faciliter l’accès du SAT, nous avons récemment modifié la tâche pour écran tactile opérante chambres, où un mur est un écran tactile qui peut aussi bien afficher des stimuli visuels et record nez-poke réponses¹⁹. Écran tactile chambres deviennent populaires en raison de leur polyvalence pour exécuter diverses tâches (p. ex., les associés associé d’apprentissage, l’apprentissage de l’inversion, etc.) avec une pièce d’équipement de²⁰. Semblable à d’autres procédures écran tactile^20,21,22, notre adaptation de SAT nécessite l’utilisation d’une housse tactile en plastique opaque, appelée un masque, avec trous découpés dedans. Un trou circulaire central permet la présentation d’un signal en présentant un stimulus blanc sur l’écran derrière lui, et deux secteurs d’intervention carrés, on a désigné pour visites et pour les CRs, laisser le rat à faire toucher les réponses¹⁹. Dans les chambres traditionnelles, la fenêtre de réponse 4 s est en général indiquée avec la présentation des leviers, mais une étude antérieure a montré que permet également un signal sonore pour signaler la fenêtre de réponse²³. Écran tactile Sat, nous signalons de même la fenêtre de réponse avec un ton bref. Autres paramètres de formation (p. ex., nombre d’essais, épreuves intervalle, etc.) restent similaires entre traditionnel et écran tactile SAT. Nous avons évalué précédemment des performances entre les versions traditionnelles et écran tactile de SAT et trouvé que c’était comparable, ce qui suggère que tactile SAT est un moyen valable pour mesurer l’attention soutenue¹⁹. La modification de l’écran tactile fait SAT plus polyvalent car il peut maintenant être adaptée pour utilisation généralisée dans les cases opérante à écran tactile.

Le présent protocole détaille comment faire fonctionner l’écran tactile SAT en laboratoire. Les horaires de formation ont été légèrement modifiés depuis notre dernier rapport de la tâche¹⁹ afin d’optimiser le temps d’acquisition chez les rats femelles, qui, contrairement aux hommes, eu du mal à avancer à travers la précédente annexes²⁴. Résultats qui illustrent les performances typiques chez les rats mâles et femelles sont inclus, ainsi que des conseils pour la résolution des problèmes pour la tâche.

Protocol

toutes les expériences ont été menées selon les directives du National Institutes of Health et ont été approuvés par le Comité de soins et de Temple University Institutional Animal Use. Ce protocole a été développé avec adulte (~ 60 jours d’âge lors du démarrage l’étude) mâles et femelles rats Sprague-Dawley (Charles River). 1. matériaux pour écran tactile SAT veiller à ce qu’une cabine d’atténuation sonore entoure chaque chambre de l’écran tactile et…

Representative Results

Pour la plupart des études de l’attention, des rats sont formés aux critères le Sam et puis des manipulations de perturber ou d’améliorer l’attention sont exécutées. Données d’achat ne sont pas généralement présentées, mais nous le faisons ici pour illustrer les tarifs d’acquisition dans les rats Sprague-Dawley mâles et femelles. À cette fin, nous avons quantifié le nombre médian de jours pour atteindre les critères le Sam (à partir de la Phase de Poke du nez). …

Discussion

Déficits de l’attention soutenue sont rapportés dans neuropsychiatriques, neurologique et neurodégénératives troubles^1,2,3, mais les processus qui contribuent à optimal ou perturbée attention sont sous-étudiées. C’est, en partie, car un équipement spécialisé limite l’adaptation facile des tâches de rongeurs attention. Cependant, chambres à écran tactile sont penchent sur ce problème en offrant la souplesse …

Materials

Bussey-Saksida Rat Touch Screen Chambers Easy-Install System	Lafayette Instrument	80604-20	Includes: Touch Screen, Chamber base with perforated floors, Large Feeder Reward Area (44.5mm wide x 92.5mm high), Speaker, Houselight, Tone Generator, SAC; Trapezoidal animal working area is 126mm wide at the Feeder, 240mm wide and 332 mm deep at the Screen, and 300 mm in height
Sound Attenuation Cubicles (SAC)	Lafayette Instrument	80604-20	Attenuation to approximately 35dB; 38kg in weight; External dimensions: 600mm wide x 670mm tall x 352mm deep; Internal dimensions: 540mm wide x 610mm tall x 532mm deep
Abet II Software for Touch Screens	Lafayette Instrument	89505	Version 2.19
Whisker Multimedia	Lafayette Instrument	80698-1	Required for Abet II Touch Operation
Pellet Dispenser	Lafayette Instrument	80209-45	45mg Interchangeable Pellet Size Wheel
Camera	Lafayette Instrument	80600-CAM	Filtered and focused for IR light
Microsoft Windows	Microsoft		Windows 7-64 bit recommended
Controller PC-Touch Screen Chambers	Lafayette Instrument	88530	Dual Core Pentinum Processor; 2.5 GHz or greater; keyboard, mouse, and monitor; Installed PCI card, cable and expansion; Four RS232 ports; Four VGA ports
Dustless Precision Pellets	BioServe	F0165	45 mg
Black Acrylic Mask	Everything Plastic	Custom Product	Black polycarbonate with one matte finish side, 3.18 mm thick; Central circular opening, 28.58 mm diameter, 107.95 mm from the bottom, centered between the left and right side; Two square response areas, 28.57 mm x 28.57mm each positioned below and off center, one 85.725 mm from the left and one 85.725 mm from right side, and both 34.925 mm from the bottom.
Utility Cart	Fisher Scientific	11-954-754	30.75 in. x 18.38 in x 33 in
Black towel			Large enough to cover cages for animal transport
Headlights with red lights	Energizer	HDL33A2E	LED white and red light