Summary

설치류 심리 운동 경계 시험 (rPVT) : 쥐에서 신경 행동 학적 성능을 평가하는 방법

Published: December 29, 2016
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Summary

인간의 심리 운동 경계 테스트 (PVT)의 쥐 버전은 관심의 조기 응답 등 성능 정확도, 모터 속도, 인간 경계의 측면, 및 경과 포함한 인간 PVT, 측정 된 것과 유사한 관심의 양상을 측정하고 그 설명된다.

Abstract

인간의 심리 운동 경계 테스트 (PVT)의 피로 지속적인 관심의 변화를 측정하는데 널리 사용되는 과정이다. 본 기사는 관심의 유사한 측면을 측정 – 그건 PVT-되나은 "rPVT"의 설치류 버전을 설명합니다 (즉, 조기 성능의 정확성, 모터 속도,주의, 그리고 경과 응답). 데이터는 실험실 쥐와 함께 사용하면 rPVT의 장단기 모두 유용성을 보여 그되게됩니다. 쥐 쉽게 rPVT을 배우고, 기본적인 절차를 수행하는 학습 훈련 채 2 주 정도 소요됩니다. 일단은 rPVT에 쥐 공연 세션 시간 (즉, 인간의 "시간 온에서의 유사성, 관심의 경과, 반응 시간, 각성의 감소를 포함하여, 인간의 PVT에서이 같은 성과 측정에 유사성의 높은 수준을 보여 취득 태스크 "효과), 인간에 대해 기술 한 반응 자극치 간격 (RSI) 효과. 따라서 RPVT는 신경 행동 기능 장애에 대한 새로운 치료를 개발하는 데 유용 할 수 있습니다, 따라서 인간의 PVT 공연과 매우 유사 지속적인 관심에 변수의 넓은 범위의 효과를 평가하기위한 매우 유용한 도구가 될 수 있습니다.

Introduction

인간의 정신 경계 테스트 (PVT)을 인간 경계 지속적인 관심을 측정하는데 널리 사용되는 잘 검증 도구이며, 원래 Dinges 등에 의해 개발되었다. 반응 시간과 관심의 안정성을 평가하기위한 1-3 (예를 들어, 조기 반응과 관심에 경과의 측면에서 오류) 전체 세션 내에서 개별 세션 내에서 시간에 걸쳐 모두. 수년에 걸쳐, 인간의 PVT 수정 및 다양한 측면의 관심의 시간적 변화를 추적 할 수 4-11을 업데이트하고, 수면 부족과 피로 변화에 민감한 것으로 입증되었으며, 약물 사용과 주제 12의 나이에 의해 영향을 받는다되었습니다 13. 10 초 – PVT는 자극 (일반적으로 LED 번호 표시)이 후 일반적으로 시간에 무작위로 나타납니다 때 피사체가 간단히 화면을 터치하는 겉으로는 간단한 절차입니다. 인간 버전에서, 숫자 표시는 MS에서 증가 때 t 정지그는 화면이 때문에 환자의 반응 시간 (RT)을 나타내는, 터치. 경계에서 반응 시간, 2) 사람의 문헌 "누락 오류"라고 경과 증가 (및 보통 길이> 500 밀리 초)이다 RT뿐만로 정의하고, 3) 증가는 1)에 의해 감속 나타낸다 감소 조기는 ( "위원회의 오류"또는 인간의 문헌에서 "거짓 시작"이라고)이 응답. 다른 방법은 성별과 연령 차이 등의 변수를 검사하기위한 PVT 얻을 수있다; 이러한 조치의 검토를 위해, Basner 및 Dinges 4를 참조하십시오. 마지막으로, PVT는 인간의 위험 평가의 일반적인 지역에서 사용하고 있으며, 성공적으로 NASA의 극단적 인 환경의 임무와 군사, 항공 및 철도 산업, 초동 조치 및 극한 환경을 포함 운영 광범위한 분야에서 사용되어왔다 작업 (NEEMO), 국제 Mars500 프로젝트 (14), 국제 SPAC에전자 정거장 (ISS). 우주 정거장에서 PVT는 "반응자가 테스트"라고하며 개별화 된 피로 관련 피드백 우주 비행사를 제공하기 위해 사용된다 (예를 들어, RT뿐만 또는 관심에 경과의 변화).

(다소 유사하다) 간단한 반응 시간 작업의 설치류 버전을 가지고 인간의 PVT는 수십 년 동안 사용되었습니다. 그것은 단지 최근에는 인간 PVT 직접 설치류 대응이 문헌에보고되었다되었는지. 크리스티와 동료들은 쥐에 대한 인간의 PVT의 버전을 설명하고, 수면 부족 (15, 16) 다음 경계의 감소를보고했다. 추가로 최근의 연구는 rPVT 17-19의 버전을보고했다. 이 보고서는 다양한 수면 부족 기술을 다음과 지속적인 관심의 변화를 설명했다; (응답의 조기 그러나, 이러한 연구로부터의 데이터는 또한 높은 수준의보고 RESPO의 총 수의 경우에, 40 % 이상NSE를); 이러한 성과는 매우 인간과 모든 PVT 공연과는 달리입니다. 인간 공연 인해 PVT의 쥐 버전 대 인간에 사용될 특정 매개 변수의 차이 가능성 설치류 이러한 큰 차이; 예를 들어, 크리스티 등의 알. (- 4의 foreperiod. 1을 사용하는 인간의 PVT의 3 분 버전 Basner 5 참조하지만) 10 초 foreperiod – 인간의 PVT는 일반적으로 2를 사용하면서, 7의 foreperiod – 연구는 무작위 변화 (3)를 사용 . 비교적 짧은 foreperiod 값의 사용은 종종 반응 "타이밍"동물을 초래할 수있어, 현재의 설치류 rPVT 연구에서보고 된 바와 같이 실수 보강 통해 조기 반응의 숫자를 증가 촉진 할 수있다.

여기서 설명 rPVT의 버전에는 이전에 발행 된 문서 (20)에 기초하고 관련된 기술 및 절차에 대한 상세한 설명을 제공한다. 그것은 다른다음과 같은면에서 rPVT의 이전에 게시 된 버전 : 1) 쥐가 3의 변수 foreperiod 값으로 훈련했다 – 10 초, 2) 쥐 짧은 응답 창 내에서만 반응하기 때문에, 신속하게 대응했다 (또한 "제한 되나 (본 연구에서 1.5의 강화 된 자극 발병 다음)」를 개최 3.0의를 rPVT의 이전 공개 버전)에서. 조기 응답 수준의 정확성을 크게 향상으로 표시 감소로 잘못에 대한 수정 사항뿐만 아니라 짧은 시간 제한을 사용하는 것은, 자극 제어의 높은 수준의 결과 응답하는. 본 보고서는 또한 성능 변수의 예측 가능한 변경 사항에 대해 설명합니다 (예를 들어,주의, RT뿐만 년 경과) 검사 경계 (21)를 감소, 때 인간에서 본 그 평행 인간의 "작업에 시간"효과 및 응답 -를 포함한 다른 성능 측정을 검사 할 때 PVT 인간에서 관찰되는 자극 간격 (RSI) 효과 <s> 22입니다.

여기서 설명 rPVT의 최종 버전은 집 점등함으로써 시작된다 (도 1 참조). 3의 변수 간격 (foreperiod) 후 – 10 초 경과, 코 – 포크 키는 1.5 s의 최대 조명된다. (foreperiods 기간의 평등 한 분배를 보장하기 위해, 값은 무작위로 200 밀리 초 단위에 따라 3 ~ 10의 범위에서 36 가능한 값 목록 관련없이 발생한다.)를 nosepoke 키의 조명이에 동물에 대한 신호 응답, 광 개시 다음 150 1,500 밀리가 45 mg의 펠렛과 강화 사이에 발생하는 응답. 강화 응답 한 후, 코 – 포크 키 빛과 집 등 모두 해제되며 1 초 간 시험 간격 (ITI는, 집 등 오프) 계속된다. 빛 발병 이전에 코 – 넘나들며 집 등 소화에 의해 신호되는 실험 사태에서 8의 타임 아웃 (TO)를 생산하고 있습니다. 아무런 응답은 1.5의 입술 내에 발생하지 않으면ponse 창은 nosepoke 빛과 집 등 모두 해제하고, ITI는 계속된다 1의합니다. 이후 재판에 대한 다음 예약 foreperiod 값은 시작 후 1 초에 ITI 또는 이전 재판 중에 발생한 중 8의 TO, 중. 세션 (5 일 / 주) 매일 실시하고, 일반적으로 약 200 시험 구성, 30 분 후 종료. 이 평균 약 7.5 초의 지속 시간을 갖는 각각의 시험으로 초래한다.

(1)에 의해 달성된다 rPVT에 안정적인베이스 라인 성능) 처음 챔버에서 식품 트레이에서 음식 펠릿을하기 위해 쥐를 적응을 형성, 2) 손으로 성형 최종 연속 근사치를 강화하여 코 포크 키에 응답하는 쥐 코는 각각의 쥐가 각 세션 동안 수행 얼마나 잘에 따라 응답을 찌를, 그리고 3) rPVT 프로 시저의 매개 변수 (즉, foreperiod가, ITI는, 및 키 조명 시간이) 점차 세션을 통해 조정 매일 세션을 수행 (아래에 상세히 설명).

Protocol

실험 동물 관리는 보건 서비스 (PHS) 실험 동물의 동물 애호 관리에 대한 정책 및 사용에 따른이었다. 모든 절차는 국립 보건원 (National Institutes of Health)의 실험 동물의 관리 및 사용에 대한 가이드의 권장 사항을 엄격히 준수하여 수행 하였다. 존스 홉킨스 대학의 기관 동물 관리 및 사용위원회는 프로토콜 및 모든 절차를 승인했다. 존스 홉킨스는 실험 동물 관리의 평가 및 인증 협회 (AAALAC)하여 프로그램의 인증을…

Representative Results

기준 쥐 rPVT 공연 여기에 설명 된 매개 변수, 122 수컷 쥐의 86.7 %가 9.0의 평균 내에서 최종 rPVT 매개 변수에 도달 (SD = 10.13; N = 122) 4.1에 설명 된 컴퓨터 자동화 교육 세션 (- 4.9 rPVT 교육, 우리의 경험, 단지 쥐의 약 2 %)을 rPVT를 획득하지 않을 것이다. 현재의 방법론을 사용하여, 쥐가 rPVT의 표준 성능 매개 변수에서 첫 전체 세션 동?…

Discussion

본원에 기재된 방법은 인간의 문헌에보고 된 일반적인 PVT 성능 다방면 손색 쥐 rPVT 성능을 초래한다. 본 기술을 사용하여, 하나는 빨리 rPVT을 수행하도록 쥐를 훈련 할 수 있으며, 이러한 기술로 얻어진 성과 분명 차별 (응답 정확한의 즉, 높은 수준의 모두 응답 조기 및 경과 낮은 단계)을 특징으로한다. 의 주파수이기 때문에 또한, rPVT 얻어진 반응 시간 분포는 상기 PVT (12) (도…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

This research was supported by NASA (NNX15AC17G to CMD), and by NASA cooperative agreement NCC 9-58 (E000010 to CMD, NBPF02802 and NBPF04201 to RDH) with the National Space Biomedical Research Institute.

Materials

Modular rat operant chamber with stainless steel grid floor Med Associates ENV-008 Med Associates Inc.
PO Box 319
St. Albans, Vermont 05478,
USA
Phone: (802) 527-2343
Sound attenuating chamber  Med Associates ENV-022MD Houses rat operant chamber
Houselight for rat Med Associates ENV-215M
1" diameter rat nose poke response key Med Associates ENV-119M-1
Pellet receptacle, trough type Med Associates ENV-200R2M
Modular pellet dispenser for rat, 45-mg Med Associates ENV-203M-45
PCI Operating package for up to 8 operant chambers Med Associates MED-SYST-8
SmartCtrl Med Associates DIG-716P1 This catalog number has 8 outputs and 4 inputs which is the minimum needed to run the rPVT; SmartCtrl can also be purchased with 16 outputs and 8 inputs for more flexibility
Med-PC IV software Med Associates SOF-735
PC computer with PCI card slot Any manfacturer (e.g., Dell) Use of the PCI operating package requires a computer with a PCI card slot. Systems that use PCIe are available. Contact Med Associates for details.
Dustless Precision pellets 45-mg rodent grain-based diet Bio Serv FO165 Bio-Serv
One 8th Street, Suite 1
Frenchtown, NJ 08825, USA
Phone: (800)-996-9908;   Standard chow pellets are commonly used. Different pellets (e.g., sucrose) can be acquired from Bio Serv.

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Davis, C. M., Roma, P. G., Hienz, R. D. The Rodent Psychomotor Vigilance Test (rPVT): A Method for Assessing Neurobehavioral Performance in Rats and Mice. J. Vis. Exp. (118), e54629, doi:10.3791/54629 (2016).

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