Berøringsskjerm vedvarende oppmerksomhet oppgave (LØR) for rotter

Summary

Vedvarende oppmerksomhet, eller kontinuerlig overvåking situasjoner for uregelmessige og uforutsigbare hendelser, er en viktig del av erkjennelse. Her detalj vi hvordan teste vedvarende oppmerksomhet i rotter ved hjelp av berøringsskjerm operant kamre. Vi viser sammenlignbare resultater i mannlig og kvinner rotter, gjør denne oppgaven nyttig for studerer oppmerksomhet i begge kjønn.

Abstract

Vedvarende oppmerksomhet er evnen til å overvåke uregelmessige og uforutsigbare hendelser over en lengre periode. Denne attentional subserves andre aspekter av kognisjon og blir forstyrret i enkelte neurodevelopmental, nevropsykiatriske, og nevrodegenerative lidelser. Dermed er det klinisk viktig å identifisere mekanismer som svekke og forbedre vedvarende oppmerksomhet. Slike mekanismer er ofte først oppdaget bruker gnager modeller. Derfor har flere atferd prosedyrer for testing aspekter av vedvarende oppmerksomhet blitt utviklet for gnagere. En, først beskrevet av McGaughy og Sarter (1995), kalt aktiviteten vedvarende oppmerksomhet (SAT), trener rotter til å skille signal (dvs., kort lys presentasjon) og ikke-signalet prøvelser. Signalene er korte og krever derfor nøye oppfattes. Attentional krav kan økes ytterligere ved å introdusere en distractor (f.eksblinkende houselight). Vi har endret denne oppgaven for berøringsskjerm operant chambers, som er konfigurert med berøringsskjerm på en vegg som kan presentere stimuli og registrere svar. Her detalj vi våre protokollen for satt i touchscreen kamre. I tillegg presenterer vi standard tiltak ytelse i mannlige og kvinnelige Sprague-Dawley rotter. Sammenlignbare resultater på denne aktiviteten i begge kjønn fremhever bruken for oppmerksomhet studier, særlig ettersom flere forskere er inkludert kvinnelige gnagere i deres eksperimentell design. Dessuten øker enkel implementering av SAT for stadig mer populære touchscreen kamrene sin nytteverdi.

Introduction

Lidelser mellom ADHD (ADHD) schizofreni til Alzheimers sykdom, del attentional nedsatt en funksjonen^1,2,3. Underskudd i vedvarende oppmerksomhet, evnen å dataskjerm kontinuerlig situasjon for uregelmessige og uforutsigbare hendelser-er spesielt forstyrrende, fordi vedvarende oppmerksomhet er avgjørende for selektiv og delt oppmerksomhet, samt andre kognitive behandler^4,5. Selv i friske mennesker påvirker vanskeligheter med å opprettholde oppmerksomheten negativt erkjennelse, svekker daglig funksjon⁶. Dermed føre forstå nevrobiologiske grunnlaget for vedvarende oppmerksomhet og hvordan blir dysregulated til intervensjoner å forbedre kognisjon som ville ha nytte mange.

For å avgrense kretser og molekylære prosesser som bidrar til riktig versus forstyrret oppmerksomhet, mange forskere har slått til ikke-menneskelige dyr modeller der manipulering av bestemt celle populasjoner og molekylære prosesser under oppmerksomhet oppgaver er mulig. Innsats har ført til utviklingen av en rekke operant oppmerksomhet oppgaver som kan vurdere muligheten for å opprettholde oppmerksomheten^7,8,9,10. En slik paradigme, utviklet av McGaughy og Sarter (1995), kalles aktiviteten vedvarende oppmerksomhet (SAT). Gnagere opplært i SAT må skille signal prøvelser, der blinker et signal lys kort, fra ikke-signalet forsøk. Attentional krav kan økes ved å innføre en visuell distractor (blinkende houselight)¹⁰. Parameterne kritisk for å vurdere oppmerksomhet i SAT er godt dokumentert, og denne aktiviteten er validert i mannlig og kvinner rotter og mus^10,11,12. En versjon er med tilpasset for mennesker, utheving verktøyet translasjonsforskning SAT¹³. Viktigere, bruk av denne aktiviteten hjalp implisere basale forebrain corticopetal systemet i vedvarende oppmerksomhet⁴. Spesielt cholinergic nerveceller i kjernen basalis av Meynert (NBM) / substantia inominata (SI) regionen basale forebrain at prosjektet til prefrontal cortex er avgjørende for treff, som er nøyaktig svar på signalet forsøk^{14, 15}. Derimot er GABAergic nerveceller i denne regionen tenkt å megle ytelse under riktig avslag (CRs), som er nøyaktig svar på ikke-signalet forsøk¹⁶. Når grunnleggende krets for denne oppgaven ble etablert, er faktorer som modulerer denne kretsen for å svekke oppmerksomhet spenner fra stresshormoner nevrotoksiske proteiner identifisert^17,18. Samlet markere disse studiene nytten av SAT.

En begrensning å implementere SAT i laboratoriet er at den opprinnelige prosedyren krever operant kamre permanent konfigurert for aktiviteten, med en center panelet lys og to utvidbart spakene, en utpekt for treff og én for CRs¹⁰. På en signal rettssak, panelet lys tennes kort og deretter spaker utvide for å angi en 4 s svar vinduet. I vinduet, hvis angitte hit spaken trykkes, får deretter rotta belønning (mat eller vann). Feil spaken presser på signalet prøvelser, kjent som bommer, blir ikke belønnet. Panelet lyset forblir av ikke-signaliserte prøvelser, og spaker er utvidet. Mens en CR belønnes blir feil spaken presser på ikke-signaliserte prøvelser, kjent som falske alarmer, ikke belønnet. En unnlatelse av å gjøre svar under svar vinduet teller som utelatelse. For å utvide tilgjengeligheten av SAT, endret vi nylig oppgaven for berøringsskjerm operant chambers, som en vegg er en berøringsskjerm som kan vise både visuelle stimuli og registrere nese-rote svar¹⁹. Berøringsskjerm kamre blir populært på grunn av sin allsidighet å kjøre flere oppgaver (f.eksforbundet knytte læring, tilbakeføring læring, etc.) med ett stykke utstyr²⁰. Ligner på prosedyrene touchscreen^20,21,22, tilpasningen av SAT krever bruk av en ugjennomsiktig plast touchscreen dekke, kalt en maske, med hull skåret inn i den. Sentrale, runde hull gir presentasjonen av et signal ved å presentere en hvit stimulans på skjermen bak, og to kvadrat svaret områder, en utpekt for treff og for CRs, tillate rotta å berøring svar¹⁹. I tradisjonell chambers, 4-s svar vinduet er vanligvis angitt med presentasjon av spakene, men en tidligere studie viste at en tone kan også brukes til å signalisere svar vinduet²³. I touchscreen SAT signalet vi likeledes vinduet svar med en kort tone. Andre trening parametere (f.eks, antall forsøk, intertrial intervall, etc.) holdes ligner mellom tradisjonelle og touchscreen SAT. Vi har tidligere vurdert ytelse mellom tradisjonelle og touchscreen SAT versjonene og fant at det var sammenlignbare, antyder at touchscreen SAT er en gyldig måte å måle vedvarende oppmerksomhet¹⁹. Berøringsskjerm endringen gjør SAT mer allsidig fordi det kan nå tilpasses for utbredt bruk i touchscreen operant bokser.

Nåværende protokollen detaljer hvordan du kjører touchscreen SAT i laboratoriet. Opplæringsplaner er litt endret fra vår forrige rapport av oppgaven¹⁹ å optimalisere anskaffet i hunnrotter, som, i motsetning til menn, hadde problemer med å bla gjennom de forrige tidsplaner²⁴. Resultatene illustrerer typisk ytelse i mannlig og kvinner rotter er inkludert, sammen med tips for å feilsøke problemer med oppgaven.

Protocol

alle eksperimentene ble utført i henhold til National Institutes of Health veiledning og ble godkjent av Temple University institusjonelle dyr bruk og omsorg komiteen. Denne protokollen ble utviklet med voksen (~ 60 dager gammel da starte studien) mannlige og kvinnelige Sprague-Dawley rotter (Charles elv). 1. materialer for berøringsskjerm SAT Kontroller at en lyd demping bås omgir hver touchscreen chamber og at kamrene er utstyrt med huset lys, tone generator, kamera plassert o…

Representative Results

For de fleste oppmerksomhet studier, rotter er utdannet vilkårene på SAT og deretter manipulasjoner å forstyrre eller forbedre oppmerksomhet utføres. Oppkjøpet data er ikke vanligvis presentert, men vi gjøre det her for å illustrere av oppkjøpet i mannlige og kvinnelige Sprague-Dawley rotter. Dette kvantifisert vi median antall dager til kriterier SAT (starter på nesen rote fase). Merk at noen rotter aldri gjort det til vilkår (n = 5 menn og n = 1 kvinnelige). Median dagene det …

Discussion

Underskudd i vedvarende oppmerksomhet rapporteres i nevropsykiatriske, neurodevelopmental, og nevrodegenerative lidelser^1,2,3, men prosessene som bidrar til optimal versus forstyrret oppmerksomhet lite studert. Dette er delvis fordi spesialisert utstyr begrenser lett tilpasning av gnager oppmerksomhet oppgaver. Berøringsskjerm kamre er imidlertid løse dette problemet ved å gi fleksibilitet til å kjøre en rekke kognitive opp…

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