Summary

5 - 직렬 선택 반응 시간 과제 : 설치류에 대한주의의 작업 및 전류 제어

Published: August 10, 2014
doi:

Summary

이 프로토콜은 관심과 설치류에서 충동 제어를 연구하는 데 사용되는 조작 적 기초 작업입니다 오 – 선택 직렬 반응 시간의 작업을 설명합니다. 표준 작업의 변형되어 테스트 일 과제는, 작업의 유연성을 증가시키고보다 완전 동작을 특성화하기 위해 다른 조작과 결합 될 수있다.

Abstract

이 프로토콜은 관심과 설치류에서 충동 제어를 연구하는 데 사용되는 조작 적 기초 작업입니다 오 – 선택 직렬 반응 시간의 작업을 설명합니다. 테스트 일 문제는 표준 작업에 대한 수정은 체계적으로주의 또는 충동 제어를 제어하는​​ 신경 시스템에 세금을 부과 할 수 있습니다. 중요한 것은, 이러한 문제는 그대로 동​​물 실험실에서 행동에 일관성있는 효과를 쥐 만 표준 작업에서 테스트 할 때 식별 할 수없는인지 기능의 하나 개선 또는 적자를 공개 할 수 있습니다. 수집 행동 조치의 다양성은 다른 요인 (예.이 진정은, 동기 부여 적자, 운동 기관 장애)가 성능의 변화에 기여하고 있는지 확인하는 데 사용할 수 있습니다. 그것은, 약물 분자 및 유전자 기술을 조합 의무가 있기 때문에 5CSRTT의 다양성은 더욱 향상됩니다.

Introduction

5 – 선택 직렬 반응 시간 작업 (5CSRTT)는 주의력 결핍 과잉 행동 장애 (ADHD) 1,2 진단 명에 의해 표시되는 행동 적자를 이해하기 위해 캠브리지 대학의 트레버 로빈스와 그의 동료에 의해 ​​개발되었다. 그것은 인간 세의주의를 연구하는 데 사용 된 연속 성능 작업에 기초; 관심있는 다른 정보를 무시하면서 4 특정 자극 또는 정보를인지 자원의 초점을 할당하고 유지하는 능력으로 정의된다. 태스크는 원래 쥐 1,2 함께 사용하도록 설계되었지만, 마우스 버전은 또한 5,6 개발되었다.

기본적인 5CSRTT는 개구 중 하나에 대한 간략한 광 자극 (큐)의 프리젠 테이션에 다섯 개구 수평 배열을 스캔하는 쥐를 요구; 쥐가 자극을 감지하면 그것은 코 설탕 펠릿 보상을받을 수있는 조명 구멍에 찔러해야합니다. 따라서작업은 5 공간적으로 별개의 구멍을 통해 관심을 나눌 모두와 자극이 세션 1,7에 주어진 재판에서 여러 실험을 통해 제시 될 때까지 관심을 유지하기 위해 쥐를 필요로합니다. 경고는 일반적으로 반응의 정도에 의해 평가된다. 사전 유력한 또는 부적절한 9 응답 보류하는 기능 : 5CSRTT 원래 관심을 평가하도록 설계되었지만, 또한 충동 행동이나 응답 1,7,8 억제를 평가하는데 사용된다. 작업하는 동안, 래트 간 시험 간격의 지속 기간 (ITI)에 대한 응답을 보류하고, 자극 (1)의 구멍 하나에 제시 한 번만 응답해야한다. 따라서 조기 반응은, ITI 전에 자극하는 프레젠테이션 중에 발생하는 사람들은, 행동, 충동 적 행동 등의 유용한 지표를 제공 받으실 수 있습니다.

5CSRTT는 믿을 수 없을만큼 유연 작업이 기본 작업의 수정의 수 (즉, 시험 당일 문제)그보다 신중하게 조작 행동에 미치는 영향을 실험 조사하도록 구현 될 수있다. 예를 들어, 자극 지속 기간을 감소 또는 ITI 단축하는 작업 부하 주의력을 증가시키는 다른 메커니즘이며 체계적 주목 1,7,10-12의 서브 도메인을 평가하기 위해 사용될 수있다. 반면, 자극 지속 기간을 증가시키는 작업 주의력 요구를 최소화; 이 조작은 태스크 (12)의 기본적인 응답 요구를 실행하는 기능을 방해하는 경우를 결정하는데 사용될 수있다. ITI의 지속 기간을 증가시키는 것은 특정 조작 1,7,8,13-15 임펄스 응답에 영향을 미치는지를 결정하기 위해 사용될 수있다. 또한, 같은 방금 설명한 것과 같은 사용하여 시험 당일 문제는 잘 훈련 된 쥐에서 식별 할 수없는 표준 테스트 매개 변수를 사용하여 테스트 적자 행동의 10 또는 기능 향상은 16, 17를 공개 할 수 있습니다.

중요한 것은,이 의무 5CSRTT t이다다른 기술의 수가 O 조합; 예를 들어인지에 대한 개별 뇌 영역 10,18-20의 다음과 같은 병변을 조사하거나, 선택적 신경 전달 물질은 2,21,22을 고갈되었습니다. 행동 약리학 적 연구는 사용 중 약 29 ~ 32의 전신 16,17,23-28 또는 분리 된 두개 내 투여했다. 또한 성능은 쉽게 12,16,17,29-32 급성 및 만성 약물 투여 13,14,23,33 후 평가된다. 분리 된 뇌 영역에서 신경 전달 물질 방출 (34)과 신진 대사 활동 35 과제 수행의 효과도 평가되고있다. 또한, 작업 성능 기준선 주의력 성능 30,31 또는 15,32 충동의 수준에 따라 그룹으로 쥐를 분리하는데 사용될 수있다. 마지막으로, 5,6 5CSRTT의 마우스 버전의 출현으로, 태스크에 대한 관심과 임프 유전 기여도를 조사하기 위해 사용되어왔다ulse는 5,36-39을 제어 할 수 있습니다.

5CSRTT 동시에 여러인지 기능을 평가하고 일상적 정신 및 신경 질환의 동물 모델의 컨텍스트에서의인지 기능 장애를 평가하기 위해 사용 된, 약물 분자 유전 다양한 접근법을 조합하여 사용하는 것이 의무가 있기 때문이다. 예를 들어, 5CSRTT은 주의력 결핍 과잉 행동 장애 (ADHD) 37,40,41, 23,33,42 정신 분열증, 약물 중독 13,14,43-45, 알츠하이머 병 (18)에서 인식 중단을 기초 신경 생물학을 조사하기 위해 사용되어왔다 , (39), 파킨슨 병 (36), 및 헌팅 톤병 37.

이 프로토콜은 5CSRTT에 대한 교육 쥐에 대한 지침을 제공합니다. 성능 측정의 수가 수집 될 수 있기 때문에, 우리는 resul 방법의 일반적인 패턴을 묘사TS는 해석되어야한다. 또한 몇몇 기본적인 프로토콜에 공통 변형에서, 시험 당일 문제가 설명된다.

Protocol

이 절차는 동물의 사용을 요구한다; 이러한 절차는 오벌린 대학 기관 동물 관리 및 사용위원회의 승인을 실험 동물 (46)의 관리 및 사용을위한 설명서에 따라 아르되었다. 1 5CSRTT기구 5CSRTT 장치의 개략도는도 1에 제공된다. 5CSRTT 장치는이 플렉시 측벽 및 스테인레스 그리드 바닥 조건화 실 (30.5 X 61.1 X 29.2 cm)로 구성된다. 알루미늄 전?…

Representative Results

5CSRTT 프로브 시공간주의의 조작 태스크의 주의력에 대한 다양한 요구를 한 가지 방법은 자극의 재생 시간을 변경하는 것이다. (12에서 적응도 3B) 자극의 지속 시간이 감소함에 따라, %의 정확도 (그림 3A) 및 누락 %의 증가를 감소시킨다. 따라서 짧은 자극 지속 기간은 태스크의 주의력 요구를 증가시키고 더 자극 지속 기간은 태스크의 주?…

Discussion

5CSRTT은 설치류에 관심과 충동 제어를 평가하기 위해 널리 사용되는 작업입니다. 주의는 가장 일반적으로 1,7,10 응답의 정확도에 의해 측정된다. 누락을 포함하지 않는 응답의 두 정확하고 잘못된 응답하기 때문에 정확도가 동일한 응답 요구 사항을 가지고 있기 때문에, 정확도가 된 운동 능력, 동기 부여 또는 진정 작용에 의해 영향을받지 않는다 (즉., 코 구멍에 찔러). 잘 훈련 된 ?…

Declarações

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

이 작품은 TAP에게 수여 보건 부여의 국립 연구소 (R15MH098246)에 의해 지원되었다.

Materials

Five Hole Nose Poke Wall Chamber Package Med-Associates MED-NP5L-D1 Alternatively one could use the standard package (Catalog #:MED-NP5L-B1)
Deluxe
Dustless Precision Pellet Bio-Serv F0021 45 mg Purified

Referências

  1. Robbins, T. The 5-choice serial reaction time task: behavioural pharmacology and functional neurochemistry. Psychopharmacology (Berl). 163, 362-380 (2002).
  2. Carli, M., Robbins, T. W., Evenden, J. L., Everitt, B. J. Effects of lesions to ascending noradrenergic neurones on performance of a 5-choice serial reaction task in rats; implications for theories of dorsal noradrenergic bundle function based on selective attention and arousal. Behav. Brain. Res. 9, 361-380 (1983).
  3. Leonard, J. A. 5 choice serial reaction apparatus. Med. Res. Council. Appl. Psychol. Res. , 326-359 (1959).
  4. Muir, J. L. Attention and stimulus processing in the rat. Brain. Res. Cogn. Brain. Res. 3, 215-225 (1996).
  5. Humby, T., Laird, F. M., Davies, W., Wilkinson, L. S. Visuospatial attentional functioning in mice: interactions between cholinergic manipulations and genotype. Eur. J. Neurosci. 11, 2813-2823 (1999).
  6. Humby, T., Wilkinson, L., Dawson, G. Assaying aspects of attention and impulse control in mice using the 5-choice serial reaction time task. Curr. Protoc. Neurosci. (8), (2005).
  7. Bari, A., Dalley, J. W., Robbins, T. W. The application of the 5-choice serial reaction time task for the assessment of visual attentional processes and impulse control in rats. Nat. Protoc. 3, 759-767 (2008).
  8. Dalley, J. W., Mar, A. C., Economidou, D., Robbins, T. W. Neurobehavioral mechanisms of impulsivity: Fronto-striatal systems and functional neurochemistry. Pharm. Biochem. Behav. 90, 250-260 (2008).
  9. Evenden, J. L. Varieties of Impulsivity. Psychopharmacology (Berl). 146, 348-361 (1999).
  10. Amitai, N., Markou, A. Comparative effects of different test day challenges on performance in the 5-choice serial reaction time task. Behav. Neurosci. 125, 764-774 (2011).
  11. Chudasama, Y., Passetti, F., Rhodes, S. E., Lopian, D., Desai, A., Robbins, T. W. Dissociable aspects of performance on the 5-choice serial reaction time task following lesions of the dorsal anterior cingulate, infralimbic and orbitofrontal cortex in the rat: differential effects on selectivity, impulsivity and compulsivity. Behav. Brain. Res. (146), 105-119 (2003).
  12. Asinof, S. K., Paine, T. A. Inhibition of GABA synthesis in the prefrontal cortex increases locomotor activity but does not affect attention in the 5-choice serial reaction time task. Neuropharmacology. 65, 39-47 (2013).
  13. Dalley, J. W., Lääne, K., Pena, Y., Theobald, D. E., Everitt, B. J., Robbins, T. W. Attentional and motivational deficits in rats withdrawn from intravenous self-administration of cocaine or heroin. Psychopharmacology (Berl). 182, 579-587 (2005).
  14. Dalley, J. W., et al. Cognitive sequelae of intravenous amphetamine self-administration in rats: evidence for selective effects on attentional performance. Neuropsychopharmacology. 30, 525-537 (2005).
  15. Moreno, M., et al. Divergent effects of D2/3 receptor activation in the nucleus accumbens core and shell on impulsivity and locomotor activity in high and low impulsive rats. Psychopharmacology (Berl). (228), 19-30 (2013).
  16. Lambe, E. K., Olausson, P., Horst, N. K., Taylor, J. R., Aghajanian, G. K. Hypocretin and nicotine excite the same thalamocortical synapses in prefrontal cortex: correlation with improved attention in rat. J. Neurosci. 25, 5225-5229 (2005).
  17. Navarra, R., et al. Effects of atomoxetine and methylphenidate on attention and impulsivity in the 5-choice serial reaction time test. Prog. Neuropsychopharmacol. Biol. Psychiatry. 32, 34-41 (2008).
  18. Maddux, J. M., Holland, P. C. Effects of dorsal or ventral medial prefrontal cortical lesions on five-choice serial reaction time performance in rats. Behav. Brain. Res. 221, 63-74 (2011).
  19. Inglis, W. L., Olmstead, M. C., Robbins, T. W. Selective deficits in attentional performance on the 5-choice serial reaction time task following pedunculopontine tegmental nucleus lesions. Behav. Brain. Res. 123, 117-131 (2001).
  20. Baunez, C., Robbins, T. W. Bilateral lesions of the subthalamic nucleus induce multiple deficits in an attention task in rats. Eur. J. Neurosci. 9, 2086-2099 (1997).
  21. Cole, B. J., Robbins, T. W. Effects of 6-hydroxydopamine lesions of the nucleus accumbens septi on performance of a 5-choice serial reaction time task in rats: implications for theories of selective attention and arousal. Behav. Brain. Res. 33, 165-179 (1989).
  22. Harrison, A. A., Everitt, B. J., Robbins, T. W. Doubly dissociable effects of median- and dorsal-raphé lesions on the performance of the five-choice serial reaction time test of attention in rats. Behav. Brain. Res. 89, 135-149 (1997).
  23. Paine, T. A., Tomasiewicz, H. C., Zhang, K., Carlezon, W. A. Sensitivity of the five-choice serial reaction time task to the effects of various psychotropic drugs in Sprague-Dawley rats. Biol. Psychiatry. 62, 687-693 (2007).
  24. Paine, T. A., Carlezon, W. A. Effects of antipsychotic drugs on MK-801-induced attentional and motivational deficits in rats. Neuropharmacology. 56, 788-797 (2009).
  25. Grottick, A. J., Higgins, G. A. Assessing a vigilance decrement in aged rats: effects of pre-feeding, task manipulation, and psychostimulants. Psychopharmacology (Berl). 164, 33-41 (2002).
  26. Hahn, B., Shoaibm, M., Stolerman, I. P. Nicotine-induced enhancement of attention in the five-choice serial reaction time task: the influence of task demands. Psychopharmacology (Berl). 162, 129-137 (2002).
  27. Pattij, T., Schetters, D., Schoffelmeer, A. N., van Gaalen, M. M. On the improvement of inhibitory response control and visuospatial attention by indirect and direct adrenoceptor agonists. Psychopharmacology (Berl). 219, 327-340 (2012).
  28. Mirza, N. R., Bright, J. L. Nicotine-induced enhancements in the five-choice serial reaction time task in rats are strain-dependent. Psychopharmacology (Berl). 154, 8-12 (2001).
  29. Pezze, M. A., Dalley, J. W., Robbins, T. W. Remediation of attentional dysfunction in rats with lesions of the medial prefrontal cortex by intra-accumbens administration of the dopamine D2/3 receptor antagonist sulpiride. Psychopharmacology (Berl). 202, 307-313 (2009).
  30. Granon, S., Passetti, F., Thomas, K. L., Dalley, J. W., Everitt, B. J., Robbins, T. W. Enhanced and impaired attentional performance after infusion of D1 dopaminergic receptor agents into rat prefrontal cortex. J. Neurosci. 20, 1208-1215 (2000).
  31. Paine, T. A., Neve, R. L., Carlezon, W. A. Attention deficits and hyperactivity following inhibition of cAMP-dependent protein kinase within the medial prefrontal cortex of rats. Neuropsychopharmacology. 34, 2143-2155 (2009).
  32. Besson, M., et al. Dissociable control of impulsivity in rats by dopamine d2/3 receptors in the core and shell subregions of the nucleus accumbens. Neuropsychopharmacology. 35, 560-569 (2010).
  33. Amitai, N., Markou, A. Chronic nicotine improves cognitive performance in a test of attention but does not attenuate cognitive disruption induced by repeated phencyclidine administration. Psychopharmacology (Berl). 202, 275-286 (2009).
  34. Dalley, J. W., Theobald, D. E., Eagle, D. M., Passetti, F., Robbins, T. W. Deficits in impulse control associated with tonically-elevated serotonergic function in rat prefrontal cortex. Neuropsychopharmacology. 26, 716-728 (2002).
  35. Barbelivien, A., Ruotsalainen, S., Sirviö, J. Metabolic alterations in the prefrontal and cingulate cortices are related to behavioral deficits in a rodent model of attention-deficit hyperactivity disorder. Cereb. Cortex. 11, 1056-1063 (2001).
  36. Peña-Oliver, Y., et al. Deletion of alpha-synuclein decreases impulsivity in mice. Genes. Brain. Behav. 11, 137-146 (2012).
  37. Trueman, R. C., Dunnett, S. B., Jones, L., Brooks, S. P. Five choice serial reaction time performance in the HdhQ92 mouse model of Huntington’s disease. Brain. Res. Bull. 88, 163-170 (2012).
  38. Pattij, T., Janssen, M. C., Loos, M., Smit, A. B., Schoffelmeer, A. N., van Gaalen, M. M. Strain specificity and cholinergic modulation of visuospatial attention in three inbred mouse strains. Genes Brain Behav. 6, 579-587 (2007).
  39. Romberg, C., Mattson, M. P., Mughal, M. R., Bussey, T. J., Saksida, L. M. Impaired attention in the 3xTgAD mouse model of Alzheimer’s disease: rescue by donepezil (Aricept). J. Neurosci. 31, 3500-3507 (2011).
  40. Paterson, N. E., Ricciardi, J., Wetzler, C., Hanania, T. Sub-optimal performance in the 5-choice serial reaction time task in rats was sensitive to methylphenidate, atomoxetine and d-amphetamine, but unaffected by the COMT inhibitor tolcapone. Neurosci. Res. 69, 41-50 (2011).
  41. Puumala, T., Ruotsalainen, S., Jäkälä, P., Koivisto, E., Riekkinen, P., Sirviö, J. Behavioral and pharmacological studies on the validation of a new animal model for attention deficit hyperactivity disorder. Neurobiol. Learn. Mem. (66), 198-211 (1996).
  42. Amitai, N., Markou, A. Disruption of performance in the five-choice serial reaction time task induced by administration of N-methyl-D-aspartate receptor antagonists: Relevance to cognitive dysfunction in schizophrenia. Biol. Psychiatry. 68, 5-16 (2010).
  43. Winstanley, C. A., et al. Increased impulsivity during withdrawal from cocaine self-administration: role for DeltaFosB in the orbitofrontal cortex. Cereb. Cortex. 19, 435-444 (2009).
  44. Shoaib, M., Bizarro, L. Deficits in a sustained attention task following nicotine withdrawal in rats. Psychopharmacology (Berl). 178, 211-222 (2005).
  45. Semenova, S., Stolerman, I. P., Markou, A. Chronic nicotine administration improves attention while nicotine withdrawal induces performance deficits in the 5-choice serial reaction time task in rats. Pharmacol. Biochem. Behav. 87, 360-368 (2007).
  46. . National Academy Press. Guide for the Care and Use of Laboratory Animals. National Academy Press. , (1996).
  47. Nemeth, C. L., et al. Role of kappa-opioid receptors in the effects of salvinorin A and ketamine on attention in rats. Psychopharmacology (Berl). 210, 263-274 (2010).
  48. Rowland, N. E. Food or fluid restriction in common laboratory animals: balancing welfare considerations with scientific inquiry. Comp. Med. 57, 149-160 (2007).
  49. Carr, K. D. Chronic food restriction: enhancing effects on drug reward and striatal cell signaling. Physiol. Behav. 91, 459-472 (2007).
  50. Auclair, A. L., Besnard, J., Newman-Tancredi, A., Depoortère, R. The five choice serial reaction time task: comparison between Sprague-Dawley and Long-Evans rats on acquisition of task, and sensitivity to phencyclidine. Pharmacol. Biochem. Behav. 92, 363-369 (2009).
  51. Patel, S., Stolerman, I. P., Asherson, P., Sluyter, F. Attentional performance of C57BL/6 and DBA/2 mice in the 5-choice serial reaction time task. Behav. Brain Res. (170), 197-203 (2006).
  52. Higgins, G. A., Breysse, N. Rodet model of attention: The 5-choice serial reaction time task. Current Protocols in Pharmacology. (5), (2008).
check_url/pt/51574?article_type=t

Play Video

Citar este artigo
Asinof, S. K., Paine, T. A. The 5-Choice Serial Reaction Time Task: A Task of Attention and Impulse Control for Rodents. J. Vis. Exp. (90), e51574, doi:10.3791/51574 (2014).

View Video