Summary

תגובת 5-Choice הסידורי זמן משימה: משימה של תשומת לב ודחף בקרה למכרסמים

Published: August 10, 2014
doi:

Summary

פרוטוקול זה מתאר את משימת 5-בחירת סדרתי זמן תגובה, אשר היא משימה מבוססת אופרנטית משמשת ללמוד את תשומת לב ושליטה בדחפים במכרסמים. אתגרי יום מבחן, שהם שינויים של המשימה סטנדרטית, להגדיל את הגמישות של המשימה ויכולים להיות משולב עם מניפולציות אחרות כדי לאפיין את ההתנהגות באופן מלא יותר.

Abstract

פרוטוקול זה מתאר את משימת 5-בחירת סדרתי זמן תגובה, אשר היא משימה מבוססת אופרנטית משמשת ללמוד את תשומת לב ושליטה בדחפים במכרסמים. אתגרי יום מבחן, שינויים המשימה סטנדרטית, ניתן להשתמש בו למסות באופן שיטתי המערכות העצביות שליטה או תשומת לב או שליטה בדחפים. חשוב לציין, באתגרים אלה יש השפעות עקביות בהתנהגות בכל מעבדות בבעלי חיים שלמים ויכולים לחשוף גם שיפורים או גירעונות בתפקוד הקוגניטיבי, שאינם נראות לעין כאשר חולדות נבדקו רק על המשימה סטנדרטית. מגוון אמצעים התנהגותיים שנאספים יכול לשמש כדי לקבוע אם גורמים אחרים (כלומר., הרגעה, גירעונות מוטיבציה, ליקויי תנועה) תורמים לשינויים בביצועים. הרבגוניות של 5CSRTT משופרת נוספת כי זה ניתן לשילוב עם טכניקות תרופתיים, מולקולריות, וגנטיות.

Introduction

משימת זמן תגובת סדרתי 5 ברירה (5CSRTT) פותחה על ידי טרוור רובינס ועמיתיו באוניברסיטת קיימברידג 'כדי להבין את הגירעונות התנהגותיות המוצגים על ידי אנשים שאובחנו עם הפרעת קשב והריכוז והיפראקטיביות (ADHD) 1,2. הוא מבוסס על משימות ביצועים מתמשכים בשימוש ללמוד את תשומת לב בבני אדם 3; עם תשומת לב שמוגדרת כיכולת להקצות ולקיים את המיקוד של משאבים קוגניטיביים בגירויים או במידע ספציפיים תוך התעלמות ממידע אחר 4. למרות שהמשימה תוכננה במקור לשימוש עם חולדות 1,2, גרסת עכבר גם פותחה 5,6.

5CSRTT הבסיסי דורש חולדות כדי לסרוק מערך אופקי של חמישה פתחים להצגת גירוי קצר אור (קיו) באחד מהפתחים; פעם החולדה מזהה את הגירוי זה חייב האף לתקוע בפתח המואר לקבל פרס גלולה סוכר. כך, המשימה דורשת חולדות לשני לחלק את תשומת הלב שלהם על פני 5 פתחי מרחבית שונים וכדי לקיים את תשומת לב עד הגירוי מוצג במשפט נתון ועל פני ניסויים מרובים בפגישה 1,7. תשומת לב מוערכת בדרך כלל על ידי הדיוק של תגובות. למרות 5CSRTT תוכנן במקור כדי להעריך את תשומת לב, הוא משמש גם להערכת התנהגות אימפולסיבית או עיכוב תגובה 1,7,8: היכולת לעכב מראש חזק או בלתי הולם להגיב 9. במהלך המשימה, חולדות חייבות לעכב להגיב למשך מרווח משפט השאר (ITI), ורק להגיב פעם אחת הגירוי מוצג באחד מהפתחים 1. כך תגובות מוקדמות, אלה המתרחשים במהלך המצגת לפני ITI לגירוי, מספקים מדד שימושי של התנהגות אימפולסיבית.

5CSRTT היא גמישה להפליא משימה יש מספר השינויים של המשימה הבסיסית (כלומר, אתגרי יום מבחן)שיכול להיות מיושם על מנת לבחון בזהירות רבה יותר איך ניסיוני מניפולציות משפיעות על התנהגות. לדוגמא, הפחתת משך הגירוי או קיצור ITI מנגנונים שונים כדי להגדיל את עומס הקשב של המשימה וניתן להשתמש בם כדי להעריך באופן שיטתי משנה של תשומת לב 1,7,10-12. בניגוד לכך, להגדיל את משך זמן הגירוי ממזער את דרישות קשב של המשימה; זה יכול לשמש כדי לקבוע אם מניפולציה מפריעה ליכולת לבצע את דרישות תגובה הבסיסיות של המשימה 12. הגדלת משך הזמן של ITI יכול לשמש כדי לקבוע אם מניפולציה מסוימת משפיעה אימפולסיבי להגיב 1,7,8,13-15. יתר על כן, אתגרים באמצעות בדיקת יום, כגון אלה שתוארו לעיל, יכולים לחשוף גירעונות 10 או שיפורי 16,17 של התנהגות שאינם נראות לעין בחולדות מאומנות היטב נבדק באמצעות פרמטרים בדיקות סטנדרטיים.

חשוב לציין, 5CSRTT הוא לא נוחשילוב o עם מספר הטכניקות שונות; למשל הקוגניציה נחקר הנגעים הבאים של אזורים במוח הדיסקרטיים 10,18-20, או מוליך עצבי סלקטיבית depletions 2,21,22. חקירות תרופתי התנהגות השתמשו גם ממשל מערכתי 16,17,23-28 או דיסקרטי תוך גולגולתי של תרופות 29-32. יתר על כן ביצועים נבחנים בקלות לאחר מתן תרופה חריפה 12,16,17,29-32 וכרונית 13,14,23,33. ההשפעות של ביצוע משימה על שחרור הנוירוטרנסמיטר 34 ופעילות המטבולית 35 באזורים במוח דיסקרטיים יש גם העריכו. בנוסף, ביצועים במשימה יכולים לשמש כדי להפריד בין חולדות לקבוצות המבוססות על 30,31 תחילת המחקר קשב ביצועים או רמות של אימפולסיביות 15,32. לבסוף, עם כניסתו של גרסת עכבר של 5CSRTT 5,6, המשימה נעשתה שימוש כדי לחקור את התרומה הגנטית לתשומת לב ושדulse לשלוט 5,36-39.

בגלל 5CSRTT מעריך תפקודים קוגניטיביים מרובים בו זמנית והוא נוח לשימוש בשילוב של מגוון רחב של גישות תרופתיים, מולקולריות וגנטיות זה כבר נעשה שימוש באופן שיגרתי כדי להעריך תפקוד קוגניטיבי בהקשר של מודלים של בעלי החיים של הפרעות פסיכיאטריות ונוירולוגיות. לדוגמא, 5CSRTT נעשה שימוש כדי לחקור את נוירוביולוגיה שבבסיס ההפרעות קוגניטיביות בהפרעת הקשב, ריכוז והיפראקטיביות (ADHD) 37,40,41, סכיזופרניה 23,33,42, התמכרות לסמים 13,14,43-45, מחלת אלצהיימר 18 , 39, המחלה 36 פרקינסון, ומחלות 37 הנטינגטון.

פרוטוקול זה מספק הנחיות לחולדות הכשרה על 5CSRTT. בגלל מספר מדדי ביצוע ניתן לאסוף, אנו מתארים דפוסים כמה נפוצים של results יש לפרש. בנוסף כמה שינויים משותפים לפרוטוקול הבסיסי, אתגרי יום המבחן, מתוארים.

Protocol

הליך זה מחייב שימוש בבעלי החיים; נהלים אלה אושרו על ידי אוברלין המכללה המוסדי הטיפול בבעלי חי ועדת שימוש והנם בהתאם למדריך לטיפול והשימוש בחי המעבדה 46. .1 מכשירי 5CSRTT סכמטי של …

Representative Results

מניפולציות של 5CSRTT שתשומת לב Probe חזותי-מרחבים גישה אחת לשינוי דרישות הקשב של המשימה היא לשנות את משך הזמן של הגירוי. כמשך הגירוי יורד,% דיוק יורד (איור 3 א) וגידול מחדלי% (איור 3; מותאמים מ12). כך משכי גירוי קצ?…

Discussion

5CSRTT היא משימה בשימוש נרחבת על מנת להעריך את תשומת לב ושליטה בדחפים במכרסמים. תשומת לב נמדדה לרוב על ידי דיוק של להגיב 1,7,10. בגלל דיוק של תגובה אינו כולל השמטות וכי שני תשובות הנכונות ולא נכונות יש את אותה דרישת תגובה (כלומר., האף לתקוע בצמצם), דיוק אינו מושפע מ?…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

עבודה זו נתמכה על ידי מכון לאומי לבריאות המענק הוענק לרז (R15MH098246).

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

References

  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/51574?article_type=t

Play Video

Cite This Article
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