Touchscreen sostenuta attenzione Task (SAT) per ratti

Summary

Attenzione sostenuta, o monitorando continuamente situazioni per eventi intermittenti e imprevedibili, è un aspetto critico della cognizione. Qui dettagliamo come testare attenzione sostenuta in ratti utilizzando camere dell’operatore touchscreen. Dimostriamo prestazioni paragonabili in ratti maschi e femmine, che rende questo compito utile per studiare l’attenzione in entrambi i sessi.

Abstract

Attenzione sostenuta è la capacità di monitorare gli eventi intermittenti e imprevedibili per un periodo prolungato di tempo. Questo processo di attentional ordinato altri aspetti della cognizione e perturbazione in determinati dello sviluppo neurologico, neuropsichiatrico e disordini neurodegenerative. Così, è clinicamente importante individuare meccanismi che alterano e migliorare attenzione sostenuta. Tali meccanismi sono spesso in primo luogo scoperto utilizzando modelli del roditore. Di conseguenza, parecchie procedure di comportamento per testare aspetti dell’attenzione continua che sono state sviluppate per i roditori. Uno, in primo luogo descritto da McGaughy e Sarter (1995), chiamato il compito di attenzione sostenuta (SAT), treni ratti per distinguere tra segnale (cioè, breve presentazione luce) e prove non-segnale. I segnali sono brevi e richiedono quindi particolare attenzione per essere percepito. Richieste attentional possono essere aumentate ulteriormente con l’introduzione di un distrattore (ad es., lampeggiante houselight). Abbiamo modificato questo compito per alloggiamenti dell’operatore touchscreen, che sono configurati con un touchscreen su una parete che può presentare stimoli e registrare le risposte. Qui dettagliamo nostro protocollo per SAT negli alloggiamenti di touchscreen. Inoltre, presentiamo le misure standard di prestazioni in ratti Sprague-Dawley maschi e femmine. Prestazioni paragonabili su questo compito in entrambi i sessi evidenzia l’uso per gli studi di attenzione, soprattutto come altri ricercatori sono compresi roditori femminili nel loro disegno sperimentale. Inoltre, la facile implementazione di SAT per il sempre più popolare touchscreen chambers aumenta la sua utilità.

Introduction

Disturbi che vanno dal disordine di iperattività di deficit di attenzione (ADHD) alla schizofrenia al morbo di Alzheimer, Condividi i danni attentional come una caratteristica^1,2,3. I deficit nell’attenzione sostenuta — la possibilità di monitorare continuamente una situazione per eventi intermittenti e imprevedibili — sono particolarmente dirompente, perché l’attenzione sostenuta è cruciale per l’attenzione selettiva e divisa, come pure altri cognitivo elabora^4,5. Anche in persone sane, difficoltà a sostenere l’attenzione negativamente influisce sulla cognizione, alterando la funzione quotidiana⁶. Così, comprensione delle basi neurobiologiche dell’attenzione sostenuta e come si diventa dysregulated potrebbe portare ad interventi per migliorare la cognizione che trarrebbero beneficio molte persone.

Al fine di delineare i circuiti e i processi molecolari che contribuiscono alla corretta contro perturbato attenzione, molti ricercatori si sono rivolti a modelli animali non-umani, dove la manipolazione di popolazioni di cellule specifiche e processi molecolari durante l’attenzione attività è possibile. Lo sforzo ha portato allo sviluppo di una varietà di compiti di attenzione dell’operatore che può valutare la capacità di sostenere l’attenzione^7,8,9,10. Un tale paradigma, sviluppato da McGaughy e Sarter (1995), è conosciuto come il compito di attenzione sostenuta (SAT). Roditori addestrati in SAT devono distinguere prove di segnale, in cui un segnale luminoso lampeggia brevemente, dalle prove non-segnale. Richieste attentional possono essere aumentate con l’introduzione di un distrattore visual (lampeggiante houselight)¹⁰. I parametri critici per la valutazione attenzione Sat sono ben documentati e questo compito è stato convalidato in ratti maschi e femmine e topi^10,11,12. Una versione è anche stata adattata per gli esseri umani, evidenziando l’utilità traslazionale di SAT¹³. D’importanza, l’utilizzo di questa attività ha aiutato implicano il sistema di corticopetal del forebrain basale in attenzione sostenuta⁴. In particolare, i neuroni colinergici nel basalis del nucleo di Meynert (NBM) / substantia inominata (SI) regione del proencefalo basale che proiettano alla corteccia prefrontale sono critici per i colpi, che sono risposte accurate su segnale prove^{14, 15}. Al contrario, i neuroni GABAergici in questa regione sono pensati per mediare le prestazioni durante respingimenti corrette (CRs), che sono risposte accurate su prove non-segnale¹⁶. Una volta che il circuito di base per questa attività è stato stabilito, fattori che modulano questo circuito per alterare attenzione che vanno da ormoni dello stress alle proteine neurotossiche sono stati identificati^17,18. Collettivamente, questi studi evidenziano l’utilità di SAT.

Una limitazione all’implementazione di SAT in laboratorio è che la procedura originale richiede alloggiamenti operante definitivamente configurati per l’attività, con una luce di pannello di centro e due leve estensibile, uno indicato per i colpi e uno per CRs¹⁰. Su una prova di segnale, la luce di pannello si accende brevemente e poi leve estendono per indicare una finestra di risposta s 4. Durante tale finestra, se non si preme la leva di successo designata, il ratto riceve una ricompensa (cibo o acqua). Pressa a leva non corretto sulle prove di segnale, note come manca, non è ricompensati. Sulle prove non segnalato, la lampada spia rimane spenta, quindi leve sono estesi. Mentre un CR è stato premiato, pressa a leva non corretto sulle prove non segnalato, note come falsi allarmi, non è ricompensati. Un tentativo di rendere qualsiasi risposta durante la finestra di risposta viene considerata un’omissione. Per espandere la disponibilità di SAT, abbiamo recentemente modificato il compito dell’operatore touchscreen Chambers, in cui una parete è un touchscreen che sia possibile visualizzare gli stimoli visivi e record naso-poke risposte¹⁹. Touchscreen chambers stanno diventando popolari a causa della loro versatilità per eseguire una varietà di compiti (ad es., accoppiato socio apprendimento, apprendimento con inversione, ecc.) con un pezzo di attrezzatura²⁰. Simile ad altre procedure di touchscreen^20,21,22, nostro adattamento di SAT richiede l’uso di una copertura di plastica opaco touchscreen, chiamata una maschera, con fori tagliati in essa. Un foro centrale, circolare consente la presentazione di un segnale presentando uno stimolo bianco sullo schermo dietro di esso, e due aree di risposta quadrati, uno indicato per i colpi e uno per CRs, consentono il topo a fare toccare le risposte¹⁹. Nelle camere di tradizionale, la finestra di risposta 4-s viene di solito indicata con la presentazione delle leve, ma uno studio precedente ha dimostrato che un tono può essere utilizzato anche per segnalare la risposta finestra²³. In touchscreen SAT, segniamo allo stesso modo la finestra di risposta con un breve segnale acustico. Altri parametri di formazione (ad es., numero di prove, intervallo intertrial, ecc.) sono mantenuti simili tra tradizionale e touchscreen SAT. Abbiamo precedentemente valutato le prestazioni tra le versioni di SAT tradizionale e touchscreen e trovato che era paragonabile, suggerendo che touchscreen SAT è un valido modo per misurare l’attenzione sostenuta¹⁹. La modifica del touchscreen rende SAT più versatile perché può ora essere adattato per uso molto diffuso nelle caselle dell’operatore touchscreen.

Il presente protocollo in dettaglio come eseguire touchscreen SAT in laboratorio. I programmi di allenamento sono state leggermente modificati dalla nostra precedente relazione del compito¹⁹ per ottimizzare i tempi di acquisizione nei ratti femmina, che, a differenza dei maschi, aveva difficoltà avanzando attraverso la precedente orari²⁴. Risultati che illustrano le prestazioni tipiche in ratti maschi e femmine sono inclusi, insieme a consigli per la risoluzione dei problemi con l’attività.

Protocol

tutti gli esperimenti sono stati condotti in conformità con le linee guida del National Institutes of Health e sono stati approvati dal comitato di cura e uso animale istituzionale di Temple University. Questo protocollo è stato sviluppato con adulto (~ 60 giorni di età quando si avvia lo studio) ratti Sprague-Dawley maschi e femmine (Charles River). 1. materiali per Touchscreen SAT assicurarsi che un cubicolo di attenuazione sonora circonda ogni camera touchscreen e che camere …

Representative Results

Per la maggior parte degli studi attenzione, ratti sono addestrati a criteri on Sab e quindi vengono eseguite manipolazioni a turbare o migliorare l’attenzione. Acquisizione di dati non viene in genere presentate, ma lo facciamo qui per illustrare i tassi di acquisizione in ratti Sprague-Dawley maschi e femmine. A tal fine, abbiamo quantificato il numero mediano di giorni per raggiungere criteri on Sab (a partire dalla fase di Poke di naso). Si noti che alcuni ratti mai fatto per criteri …

Discussion

Aster (ma vedi riferimento²¹). Andando oltre ratti, una mouse versione del SAT è stata sviluppata per l’uso in camere dell’operatore tradizionale⁴⁰. Versioni di touchscreen di altri compiti di attenzione (ad es., i cinque attività scelta seriale tempo di reazione e continuo delle performance) sono utilizzate con topi^8,41, quindi è probabile che i parametri dettagliati qui possono essere adattati per testare topi in una versione…

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