פרוטוקולים operant להערכת ניתוח עלות-תועלת במהלך קבלת החלטות מחוזק על ידי מכרסמים
Summary
ניתוח עלות-תועלת היא גישה שקילה-קנה-מידה שמבצע המוח במהלך הקורס של קבלת החלטות. כאן, אנו מציעים פרוטוקול לאמן חולדות על operant קבלת ההחלטות שצורת בו חולדות לבחור תגמולים גבוהים יותר על חשבון מחכה 15 s כדי לקבל אותם.
Abstract
החלטות מונחה חיזוק היא היכולת לבחור בין מתחרים דרכי פעולה המבוסס על הערך היחסי של היתרונות וההשלכות שלהם. תהליך זה הוא חלק בלתי נפרד ההתנהגות האנושית הרגילה, הוכח להיות מובסים נוירולוגיות והפרעות פסיכיאטריות כגון התמכרות, סכיזופרניה ודיכאון. מכרסמים זמן רב השתמשו כדי לחשוף לנוירוביולוגיה של ההכרה האנושית. לשם כך, פותחו מספר פעילויות התנהגותיות; עם זאת, רוב הלא-ממוחשב והם מהגידולים. ההתפתחות האחרונה של מיקרו פתוח איפשר לחוקרים למכן משימות מבוססות operant להערכת מגוון משימות קוגניטיביות, סטנדרטיזציה המצגת גירוי, לשפר את נתוני ההקלטה ושיפור כתוצאה מכך, הפלט מחקר. כאן, אנו מתארים ממוכנת המבוססת על עיכוב מונחה חיזוק קבלת ההחלטות משימה, תוך שימוש operant של T-maze נשלט על ידי תוכנות מותאמות אישית בכתב. באמצעות משימות החלטות אלה, אנו מראים את השינויים בפעילות פוטנציאליים שדה מקומי cingulate cortex הקדמי של חולדה בזמן שהיא מבצעת המבוסס על עיכוב עלות-תועלת קבלת ההחלטות משימה.
Introduction
קבלת החלטות הוא התהליך של זיהוי ובחירת בחירות המבוססות על ערכים ועל העדפות של ההחלטות ואת ההשלכות של הפעולה הנבחרת1. למרות החלטות נחקרה בהרחבה בתחומים שונים (כלומר, כלכלה, פסיכולוגיה, מדעי המוח), מנגנונים עצביים שבבסיס כאלה יכולות קוגניטיביות אינם עדיין לגמרי מובנים. שתי קטגוריות משנה של קבלת ההחלטות הן החלטות תפיסתי וקבלת החלטות מונחה חיזוק. למרות שהם לשלב אלמנטים חופפים ניכר ומושגים, החלטות תפיסתי מסתמך על1,זמינות מידע חושי2, ואילו החלטות מונחה חיזוק עוסק הערך היחסי פעולות צבר מעל ציר זמן מסוים3. היבט אחד חשוב של החלטות מחוזק הוא ניתוח עלות-תועלת אשר מבוצע באופן אינטואיטיבי על ידי המוח על ידי הפחתה של העלויות של כל חלופה1ומחשוב היתרונות של הבחירות נתון.
את T-maze (או variant Y-מבוך) הוא אחד מבוכי שהשתמשו בניסויים קוגניטיבית באמצעות מכרסמים. חיות יכניסו את היד התחלה (הבסיס של ה-T), רשאית לבחור את הזרוע המטרה (אחת הזרועות בצד). פעילויות כגון חילוף בכפייה או אפליה משמאל משמשים בעיקר עם מכרסמים T-maze כדי לבדוק התייחסות ופועל זיכרון4. T-מבוכים נמצאים גם בשימוש נרחב קבלת החלטות ניסויים5,6,7. עיצוב הפשוטה ביותר, הפרס ממוקמת בזרוע מטרה אחת בלבד. הבחירה הצפויה, חיות בהחלט מעדיף את הפרס ולא כלום, ללא קשר לערך גמול. אפשרות נוספת היא למקם את התגמולים בשתי הזרועות. המטרה, אז תן החיות לבצע בחירה אשר נתיב לקחת תלוי במספר פרמטרים (קרי, את ההעדפה הטבעית של החיה, ההבדל בערכים של התגמולים, ומה העלויות ישולמו). עיצוב מבוססות ערך, הפעילות, זה מורכב יותר על ידי בעל מאפייני סרגל במשקל. בדרך זו, חיה מקבל תגמולים אחרת מוערכת על-ידי בחירה בין שתי אפשרויות, כמו גם בין העלויות של הפעולות [קרי, מידת מחכה (מבוסס על עיכוב) או מידת המאמץ (מבוסס על מאמץ) הדרושים כדי לקבל פרסים], כל התורמים להחלטה כי הוא עשה5,6.
ב מסורתי המבוסס על עיכוב T-maze קבלת החלטות, חיות מאומנים כדי לבחור את הזרוע גמול גבוה (HRA) ולהימנע ההפך תגמול נמוך הזרוע (איירה). הצדדים של האגודה הערבית לזכויות האדם, אתה בטוח נותרים ללא שינוי לאורך כל הניסוי. למרות הפעילות המתוארת לעיל תועדה היטב בספרות, הוא סובל מספר חסרונות פרוצדורלי. ראשית, על ידי בעל זרוע המטרה קבועה, החיות יודעות אשר יד לבחור מתחילת בכל ניסוי. בתרחיש זה, בעלי חיים ניתן לבחור את הזרוע מטרה המבוססת על זיכרון שלהם ולא על קבלת החלטות. לפיכך, ב המבוסס על עיכוב קבלת ההחלטות פרדיגמה, חיה החושף את הפרס נמוך בגלל ההתערבות המחקר, לא יהיה ברור אם זה בגלל הפסד של זיכרון או כדי ההתערבות המחקר. קבוצת ביקורת זיכרון הפרדת הפעולה שנצפו על הבעיה בזיכרון עשוי להיחשב, אבל זה מוטלת חוקרים ובעלי חיים כאחד בגלל עבודה נוספת7. חשש נוסף הוא הרגע של קבלת ההחלטות על ידי החיה: ברגע חיות להגיע לאזור ההחלטה (הצומת בין כל שלוש זרועות), הם נראים בדרך כלל לשמאל, לימין, לשקול את העלויות והתועלת לגבי כל זרוע ולאחר מכן בצע את ההחלטה שלהם. עם זאת, לאחר מספר נסיונות, הם לבצע כזה חישוב לפני שהגיע לאזור ההחלטה, פשוט להריץ ישירות אל הזרוע גמול. כתוצאה מכך, אלה שני חסרונות – דעה קדומה קדם זרוע אחת, למצוא את הרגע של קבלת החלטות – שניהם מאוד להפריע את הפרשנות של אלקטרופיזיולוגיות ונתונים דימות מוחי.
בשיטה שלו הסביר בעיתון הזה, הזרוע. מועדף (HRA) הוא מרמז על ידי הסימן השמיעה והם עשויים להשתנות משפט למשפט. חיות ליזום מחקרים על ידי הזנת אזור הבדיקה (איור 1) מפעילה את המקל השמיעה על ידי “תוקע את האף” דרך שער אינפרא-אדום שמוקם בצומת של שלושת הזרועות. אות שמע (20 dB, בין 500 ו- 1000 ms) הוא שיחק של רמקול בקצה הזרוע המטרה.
Protocol
Representative Results
Discussion
מכרסמים זמן רב השתמשו במחקרים neuroscientific להתמודד עם נושאים שונים, החל יכולות קוגניטיביות כגון למידה ו זיכרון2,14 -התנהגות מחוזק7,15,16 אל הפקד המרכזי של איברים17,18 ו neuropharmacology<sup class=…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
מחקר זה נתמך על ידי קרן מדעי המוח RMH, אוסטרליה; קרן המוח האוסטרלי; RACP Thyne ריד. האחווה, אוסטרליה; על ידי פרויקט מענק של טכנולוגיות המועצה, איראן Haghparast עבאס מדעים קוגניטיביים.
Materials
| T-maze | Self made | ||
| Dustless Precision Sugar Pellets | TSE Systems Intl. Group | F0023 | 45 mg, Sucrose |
| Ketamine Hydrochloride Injection, USP | Sigma-Aldrich | 6740-87-0 | |
| Xylazine | Sigma-Aldrich | 7361-61-7 | |
| stereotaxic device | Stoelting | ||
| Isofluran | Santa Cruz Biotechnology | sc-363629Rx | |
| PFA-coated stainless-steel wires | A-M systems | ||
| acrylic cement | Vertex, MA, USA | ||
| (wooden or PVC (polyvinyl chloride)-made) | local suppliers | ||
| Mini-Fit Power Connector | Molex | 15243048 | |
| ethannol 70% | Local suppliers | ||
| buprenorphine | diamondback drugs | ||
| Arduino UNO | Arduino | https://www.arduino.cc/ | |
| Infrared emitting diode | Sharp | GL480E00000F | http://www.sharp-world.com/ |
| Chronux Toolbox | Chronux.org | ||
| Arduino codes | https://github.com/dechuans/arduino-maze |
Riferimenti
- Gold, J. I., Shadlen, M. N. The neural basis of decision making. Annual Review of Neuroscience. 30, 535-574 (2007).
- Shi, Z., Müller, H. J. Multisensory perception and action: development, decision-making, and neural mechanisms. Frontiers in Integrative Neuroscience. 7, 81 (2013).
- Sutton, R. S., Barto, A. G. . Reinforcement Learning: An Introduction. 1, (1998).
- Khani, A., Rainer, G. Neural and neurochemical basis of reinforcement-guided decision making. Journal of Neurophysiology. 116, 724-741 (2016).
- Fatahi, Z., Haghparast, A., Khani, A., Kermani, M. Functional connectivity between anterior cingulate cortex and orbitofrontal cortex during value-based decision making. Neurobiology of Learning and Memory. 147, 74-78 (2018).
- Khani, A., et al. Activation of cannabinoid system in anterior cingulate cortex and orbitofrontal cortex modulates cost-benefit decision making. Psychopharmacology. 232, 2097-2112 (2015).
- Rudebeck, P. H., Walton, M. E., Smyth, A. N., Bannerman, D. M., Rushworth, M. F. Separate neural pathways process different decision costs. Nature Neuroscience. 9, 1161-1168 (2006).
- Gage, G. J., et al. Surgical implantation of chronic neural electrodes for recording single unit activity and electrocorticographic signals. Journal of Visualized Experiments. (60), e3565 (2012).
- Paxinos, G., Watson, C. . The Rat Brain in Stereotaxic Coordinates. , (1998).
- Bokil, H., Andrews, P., Kulkarni, J. E., Mehta, S., Mitra, P. P. Chronux: a platform for analyzing neural signals. Journal of Neuroscience Methods. 192, 146-151 (2010).
- Cohen, M. X. . Analyzing Neural Time Series Data: Theory and Practice. , (2014).
- Luk, C. -. H., Wallis, J. D. Choice coding in frontal cortex during stimulus-guided or action-guided decision-making. Journal of Neuroscience. 33, 1864-1871 (2013).
- Rudebeck, P. H., et al. Frontal cortex subregions play distinct roles in choices between actions and stimuli. Journal of Neuroscience. 28, 13775-13785 (2008).
- Goshadrou, F., Kermani, M., Ronaghi, A., Sajjadi, S. The effect of ghrelin on MK-801 induced memory impairment in rats. Peptides. 44, 60-65 (2013).
- Haghparast, A., et al. Intrahippocampal administration of D2 but not D1 dopamine receptor antagonist suppresses the expression of conditioned place preference induced by morphine in the ventral tegmental area. Neuroscience Letters. 541, 138-143 (2013).
- Esmaeili, M. -. H., Kermani, M., Parvishan, A., Haghparast, A. Role of D1/D2 dopamine receptors in the CA1 region of the rat hippocampus in the rewarding effects of morphine administered into the ventral tegmental area. Behavioural Brain Research. 231, 111-115 (2012).
- Chaleek, N., Kermani, M., Eliassi, A., Haghparast, A. Effects of orexin and glucose microinjected into the hypothalamic paraventricular nucleus on gastric acid secretion in conscious rats. Neurogastroenterology & Motility. 24, e94-e102 (2012).
- Kermani, M., Eliassi, A. Gastric acid secretion induced by paraventricular nucleus microinjection of orexin A is mediated through activation of neuropeptide Yergic system. Neuroscienze. 226, 81-88 (2012).
- Kermani, M., Azizi, P., Haghparast, A. The role of nitric oxide in the effects of cumin (Cuminum Cyminum L.) fruit essential oil on the acquisition of morphine-induced conditioned place preference in adult male mice. Chinese Journal of Integrative Medicine. , 1-6 (2012).
- Ahmadi, A., et al. Synthesis and antinociceptive behaviors of new methyl and hydroxyl derivatives of phencyclidine. Current Medicinal Chemistry. 19, 763-769 (2012).
