La Task attenzionale Set Shifting: una certa flessibilità cognitiva nei topi

L'obiettivo generale di questa procedura è misurare la flessibilità cognitiva mediata dalla corteccia prefrontale in un modello murino. Ciò si ottiene insegnando prima a un topo di prova a scavare una piccola pentola per recuperare una ricompensa in cibo nella seconda fase. La ricompensa del cibo sepolto è associata a una specifica coda contestuale in modo tale che il mouse possa localizzare e recuperare correttamente la ricompensa in otto prove consecutive senza errori.

Successivamente, attraverso una serie di modifiche all'abbinamento delle ricompense in coda all'interno della dimensione pertinente. Il mouse impara a prestare attenzione alla dimensione rilevante della coda ignorando la dimensione irrilevante per individuare e recuperare la ricompensa. Nella fase finale, l'abbinamento delle ricompense in coda viene cambiato in modo che la dimensione precedentemente irrilevante sia ora rilevante per facilitare la localizzazione e il recupero della ricompensa.

In definitiva, un aumento del numero medio di prove per raggiungere il criterio tra i gruppi sperimentali nelle fasi di inversione è interpretato come inflessibilità cognitiva. Sebbene questo metodo possa fornire informazioni sulle neuroscienze di base della funzione cognitiva mediata dalla corteccia prefrontale, può essere applicato anche a molti altri sistemi modello come i modelli transgenici o i modelli di malattie croniche, con il vantaggio di un'eccellente validità traslazionale. In generale, gli individui nuovi a questo metodo avranno difficoltà perché i topi non sono stati adeguatamente abituati o addestrati prima dell'inizio del test.

A dimostrare la procedura sarà Jillian Heisler, una neolaureata del mio laboratorio, assistita da Lainey Ritas e Juan Morales, entrambi assistenti di ricerca nel laboratorio Prima di iniziare. La restrizione alimentare gestisce ogni topo due o tre minuti al giorno per otto giorni per ridurre lo stress associato alla manipolazione durante il test. Se più sperimentatori devono essere coinvolti nel test di un set di topi, assicurarsi che ogni sperimentatore partecipi al processo di manipolazione.

Pesare e registrare il peso corporeo di ogni animale per ogni giorno di manipolazione. Quindi, a partire da quattro giorni prima dell'inizio dell'acclimatazione, posiziona due stampini nella parte anteriore di ogni gabbia domestica per consentire ai topi di acclimatarsi ai vasi di prova. Aggiungi due grammi di cibo e un pezzo di ricompensa alimentare negli stampini ogni giorno per quattro giorni per mantenere i topi all'80-85% del loro peso corporeo libero.

Quindi, il giorno prima della procedura di acclimatazione, cambiare la lettiera della gabbia domestica due giorni prima dell'inizio dell'allenamento e durante il ciclo di buio sotto la luce rossa, stendere una piccola quantità di lettiera sporca dalla gabbia domestica in tutta la camera per introdurre un odore di sé familiare e ridurre lo stress di trovarsi in un nuovo ambiente. Posizionare uno stampino pulito con acqua nell'area di attesa della camera e i due stampini che sono stati utilizzati per la restrizione alimentare nell'area di test con circa 20 milligrammi di ricompensa alimentare in ogni contenitore. Quindi trasferisci il mouse nell'area di attesa e rimuovi il cancello di partenza.

Lascia che il topo esplori la camera per un'ora. Aggiungendo continuamente pezzi di cereali agli stampini vuoti per incoraggiare i topi a esplorare frequentemente l'area di test e le pentole. Fai attenzione che il topo possa vedere lo sperimentatore anche durante il periodo di acclimatazione, in modo che la presenza dello sperimentatore non sia un ulteriore fattore di stress.

Durante il test. Inizia l'allenamento il giorno 15 posizionando il mouse nell'area di attesa. Quindi posiziona gli stampini vuoti, ciascuno contenente una ricompensa in cibo, nell'area di prova e solleva il cancello di partenza.

Consenti al mouse tre minuti per recuperare entrambe le ricompense alimentari dopo aver ripetuto più volte il recupero di queste ricompense alimentari. Aggiungi gradualmente la lettiera pulita della gabbia ai vasi in ogni prova successiva. Continuando a consentire al topo tre minuti di recuperare la ricompensa in cibo da ogni pentola prima di terminare la prova.

Una volta che il topo ha recuperato la ricompensa in cibo da ogni pentola, procedi alla prova successiva. Se il topo non tenta di scavare, una volta che la ricompensa in cibo è parzialmente coperta, potrebbe essere fornita. Continua ad aggiungere lettiera dopo ogni prova fino a quando la ricompensa del cibo non è completamente coperta e il topo dimostra in modo affidabile la capacità di scavare in una pentola piena.

Per trovare la ricompensa alimentare al momento della manipolazione il giorno del test, dai a ciascun topo una ricompensa alimentare per evitare una mancanza di concentrazione durante il test a causa della fame. Nella fase di discriminazione dei simboli, è presente solo una dimensione Q. L'esempio qui è un substrato da scavo che copre completamente la ricompensa alimentare con dei media e cosparge di polvere di cereali su tutti i vasi.

Si noti che quando l'odore è la dimensione Q rilevante, la lettiera di segatura è il substrato di scavo in entrambi i vasi. Quindi posiziona un mouse nell'area di attesa con il cancello di partenza chiuso e i vasi su entrambi i lati della camera di prova. Ora rimuovi il cancello e avvia il timer per iniziare il test.

Concedere al topo tre minuti per ogni prova per effettuare una scelta, registrare se viene effettuato un tentativo corretto o errato di scavare o una scelta e il tempo fino a quando il topo ha effettuato la scelta per ogni prova. Se un mouse non ha effettuato una scelta entro tre minuti, registrare anche questa scelta come errata. Una volta effettuata la scelta per uno dei due potenziometri, rimuovere il vaso che non è stato scelto dalla camera di prova.

Se viene fatta una scelta corretta, in questo esempio, lasciate che il topo finisca la ricompensa in cibo. Se viene fatta una scelta sbagliata, in questo esempio, permetti al topo di esplorare il vaso per mostrare che non c'è alcuna ricompensa in cibo per quella scelta. Indipendentemente dalla scelta.

Al termine di ogni prova, riposizionare il mouse nell'area di attesa e riposizionare il cancello di partenza. Quindi nelle prove successive, utilizzando mezzi accoppiati e senso come mostrato nella tabella, utilizzare una pinza per posizionare un pezzo di ricompensa alimentare nella pentola che indica una scelta corretta seguendo la stessa procedura appena dimostrata. Come nota, assicurati di inviare i POT con largo anticipo in modo che il forte odore iniziale si disperda prima del test. Collaudo.

In questo grafico, il numero medio di prove per soddisfare il criterio in ogni fase in topi C 57 neri sei J non trattati. Utilizzando l'attività di spostamento dell'impostazione attentiva o viene mostrato un ST. Le differenze nella fase di discriminazione semplice si riflettono in un aumento del numero di prove per soddisfare il criterio quando l'odore è una coda rilevante.

Come illustrato qui, la normalizzazione dei dati sulle prestazioni riduce la variabilità associata all'apprendimento della coda inizialmente rilevante e migliora la visualizzazione delle prestazioni migliorate nelle successive fasi di spostamento interdimensionale. Un aumento significativo delle prove necessarie per soddisfare il criterio durante lo spostamento extradimensionale rispetto al precedente spostamento interdimensionale è un'importante misura di controllo della validità del test. Prima della fase di spostamento extradimensionale, i topi hanno imparato a prestare attenzione a una singola dimensione Q rilevante per individuare la ricompensa.

È interessante notare che l'analisi degli spostamenti intra ed extradimensionali all'interno dei dati grezzi rivela un aumento significativo del numero di prove necessarie per raggiungere il criterio tra il secondo spostamento intra ed extra dimensionale. Inoltre, era evidente un significativo spostamento intra-extradimensionale tra il secondo e il terzo spostamento interdimensionale rispetto allo spostamento extradimensionale quando i dati venivano normalizzati in base alle prestazioni nella fase di discriminazione semplice. Una volta padroneggiata, questa tecnica può essere completata in meno di tre settimane per topo di prova con ogni ricercatore che testa fino a due topi contemporaneamente se viene eseguita correttamente. Durante il tentativo di questa procedura, è importante ricordare di ridurre al minimo le distrazioni ambientali come il traffico pedonale, l'interno vicino all'area di test, gli odori che distraggono come il profumo forte o i cambi di gabbia durante le fasi di allenamento e test.

Dopo aver visto questo video, dovresti avere una buona comprensione di come eseguire l'attività di spostamento del set attentivo nei topi utilizzando materiali facilmente reperibili e forniture di laboratorio comuni.