Um totalmente automatizada Roedor Condicionado Protocolo para Sensorimotor Integração e Experimentos controle cognitivo

Summary

Um protocolo totalmente automatizado para roedor condicionamento operante é proposto. O protocolo se baseia em controle temporal precisa de eventos comportamentais para investigar até que ponto os experimentos influências deste controle neural atividade subjacente de integração sensório-motora e controle cognitivo.

Abstract

Roedores têm sido tradicionalmente usados ​​como um modelo animal padrão em experiências laboratoriais envolvem uma miríade de funções sensoriais, cognitivas e motoras. Funções cognitivas superiores que requerem um controle preciso sobre as respostas sensório-motoras, como a tomada de decisão e de modulação da atenção, no entanto, são normalmente avaliadas em primatas não humanos. Apesar da riqueza de comportamento de primatas que permite múltiplas variantes destas funções a serem estudados, o modelo roedor permanece, uma alternativa atraente relação custo-benefício para os modelos de primatas. Além disso, a capacidade de automatizar completamente o condicionamento operante em roedores acrescenta vantagens únicas em relação ao treinamento de mão de obra intensiva de primatas não-humanos, enquanto estudava uma ampla gama dessas funções complexas.

Aqui, apresentamos um protocolo para ratos operantly condicionado sobre a realização de tarefas de memória de trabalho. Durante épocas críticas da tarefa, o protocolo garante que o movimento evidente do animal é minimizado por requiring o animal 'fixate' até uma sugestão Go é entregue, semelhante ao delineamento experimental de primatas não-humanos. A dois alternativa tarefa escolha forçada simples é implementado para demonstrar o desempenho. Discutimos a aplicação deste paradigma para outras tarefas.

Introduction

Estudar a relação entre a neurofisiologia e do comportamento é o objetivo final em neurociência sistemas. Historicamente, tem havido uma troca entre a escolha do modelo animal e repertório comportamental ^1-5. Enquanto organismos simples, como lesmas do mar ⁶ ou ⁷ lulas têm sido amplamente utilizados para estudar as propriedades de canais iônicos único, neurônios e circuitos neurais simples, espécie de ordem superior são necessários para estudar as funções mais complexas, como navegação espacial, tomada de decisão ^8-11 e cognitivo controlar ^12-14. Apesar de ser um modelo animal padrão para o comportamento humano, como, a utilização de primatas não-humanos pede considerações de custo e éticos que impede a sua utilização em uma ampla gama de experimentos em um ambiente único laboratório ^15-18. Modelos animais mais simples, como os roedores são geralmente preferidos ^19, desde que disponha de substratos neurais subjacentes semelhantes aos comportamentos de interesse.

"> Há ampla evidência sugerindo que os roedores compartilhar estruturas corticais e subcorticais semelhantes aos encontrados em primatas ^20-22. Roedores também são conhecidos por integrar a informação através de múltiplas modalidades sensoriais para orientar sua ação ^23-25, por exemplo, através da coordenação de bater e cheirando durante o comportamento exploratório ²⁶ ou através da integração / eventos olfativos auditivas e visuais ^25,27.

Aqui nós descrevemos um quadro para o condicionamento operante de roedores usados ​​para testar tarefas cognitivas ^28-32. Nesse contexto, os indivíduos são obrigados a fixar dentro de um buraco nosepoke e manter seu focinho dentro do buraco até a apresentação de um go sugestão. A tarefa comportamental é um projeto nosepoke cinco buracos que é convencionalmente usado para estudos de tarefa o tempo de reação de série 5 de escolha. Durante o período de atraso, uma série de sugestões de instrução é apresentado para orientar o sujeito para executar uma ação. Este quadro pode ser facilmente modificado para se adequarÉ necessária uma ampla gama de experimentos em que a formação do sujeito para minimizar seu movimento evidente ao longo de um breve intervalo. Isto permite estudar a extensão à qual a actividade da cravação de neurónios individuais é afectada por estímulos específicos, durante esse intervalo. O protocolo pode minimizar o tempo de treinamento e pode reduzir a variabilidade de aprendizagem através de-sujeito. Um fluxograma esquemático da tarefa é mostrado na Figura 1.

Protocol

Todos os procedimentos envolvendo animais foram aprovados pelo Animal Care and Use Committee Universidade do Estado de Michigan Institucional (IACUC). 1. Setup Experimental Use uma caixa de condicionamento operante, que consiste de uma parede nosepoke cinco buracos de um lado e uma calha de distribuição de alimentos sobre o lado oposto. O furo nosepoke centro é considerado como uma "fixação" buraco e os outros quatro orifícios (dois em cada lado do furo de…

Representative Results

O quadro sugerido permite treinar o assunto em uma série de tarefas cognitivas. Aqui nós implementamos uma tarefa demora instruído projetado para investigar os mecanismos de ação dirigidas a objetivos no córtex pré-frontal de roedores. Figura 1 mostra um fluxograma do projeto experimental. Para garantir que o sujeito entende a exigência tarefa a cada passo, as medidas de desempenho deve ser continuamente avaliado. Figura 2 mostra um exemplo de desemp…

Discussion

Os ratos têm sido amplamente utilizados em pesquisas de neurociência por mais de um século. Desde a introdução do conceito da lei de efeito em gatos ³⁴ de Thorndike, o condicionamento operante tem sido a abordagem padrão para testar diferentes aspectos do comportamento animal. Muitos experimentos de neurociência que envolvem a tomada de decisão e preparação de motor incluem um período de atraso entre os sinais de instrução e o intervalo de ação. É desejável minimizar movimentos durante estes …

Materials

5-HOLED NOSE POKE WITH 3STIM CUE LIGHT – RAT CAGE	Coulbourn	H21-06M/R
TEST CAGE	Coulbourn	H10-11R-TC
Graphic State Software	Coulbourn
PROGRAMMABLE TONE/NOISE GENERATOR	Coulbourn	A12-33
Dustless Precision Pellets	Bio-Serv	F0165
SPEAKER MODULE	Coulbourn	H12-01R