Touchscreen vedvarende opmærksomhed opgave (sad) for rotter

Summary

Vedvarende opmærksomhed, eller løbende overvågning situationer for intermitterende og uforudsigelige begivenheder, er et kritisk aspekt af kognition. Her detaljer vi hvordan man tester vedvarende opmærksomhed hos rotter ved hjælp af touchscreen operant kamre. Vi viser sammenlignelig ydeevne i han- og hunrotter, at gøre denne opgave nyttigt for at studere opmærksomhed hos begge køn.

Abstract

Vedvarende opmærksomhed er evnen til at overvåge intermitterende og uforudsigelige hændelser over en længere periode. Denne attentional proces subserves andre aspekter af kognition og er forstyrret i visse neurologiske udvikling, neuropsykiatriske, og neurodegenerative lidelser. Det er derfor, klinisk vigtigt at identificere mekanismer, der forringer og forbedre vedvarende opmærksomhed. Sådanne mekanismer er ofte først opdaget ved hjælp af gnavere modeller. Derfor er flere adfærd procedurer til test af aspekter af vedvarende opmærksomhed udviklet til gnavere. En første gang beskrevet af McGaughy og Sarter (1995), kaldt vedvarende opmærksomhed opgave (LØR), tog rotter til at skelne mellem signal (dvs., kort lys præsentation) og ikke-signal forsøg. Signalerne er korte og således kræver omhyggelig opmærksomhed opfattes. Attentional krav kan øges yderligere ved at indføre en distractor (fxblinkende houselight). Vi har ændret denne opgave for touchscreen operant kamre, der er konfigureret med en touchscreen på en væg, der kan præsentere stimuli og registrere svar. Her detaljer vi vores protokol for sad i touchscreen kamre. Derudover præsenterer vi standardmålpunkter af ydeevne i mandlige og kvindelige Sprague-Dawley rotter. Sammenlignelige resultater på denne opgave i begge køn fremhæver dens brug for opmærksomhed undersøgelser, især da flere forskere herunder kvindelige gnavere i deres eksperimentelle design. Desuden, den nem implementering af SAT for den stadig mere populære touchscreen kamre øger sin nytte.

Introduction

Lidelser lige fra opmærksomhed underskud hyperaktivitet lidelse (ADHD) til skizofreni til Alzheimers sygdom, lod attentional handicap som en funktion^1,2,3. Underskud i vedvarende opmærksomhed — mulighed for at løbende overvåge situationen for intermitterende og uforudsigelige begivenheder — er særligt forstyrrende, fordi vedvarende opmærksomhed er afgørende for selektiv og delt opmærksomhed, samt andre kognitive behandler^4,5. Selv hos raske mennesker påvirker vanskeligheder med at fastholde opmærksomhed negativt kognition, forringer daglige funktion⁶. Dermed, forståelse neurobiologiske grundlaget for vedvarende opmærksomhed og hvordan bliver det dysregulated kunne føre til indgreb at forbedre kognition, der gavner mange mennesker.

For at afgrænse kredsløb og molekylære processer, der bidrager til korrekt versus forstyrret opmærksomhed, mange forskere har henvendt sig til ikke-menneskelige dyr modeller, hvor manipulation af specifikke cellepopulationer og molekylære processer under opmærksomhed opgaver er muligt. Indsatsen har ført til udviklingen af en række operant opmærksomhed opgaver, der kan vurdere evnen til at fastholde opmærksomhed^7,8,9,10. En sådan paradigme, udviklet af McGaughy og Sarter (1995), er kendt som den vedvarende opmærksomhed opgave (LØR). Gnavere uddannet i SAT skal skelne signal forsøg, hvor et signal lys kortvarigt blinker, fra ikke-signal forsøg. Attentional krav kan øges ved at indføre en visuel distractor (blinkende houselight)¹⁰. Afgørende for vurderingen af opmærksomhed i SAT parametre er veldokumenterede og denne opgave er blevet valideret i mandlige og kvindelige rotter og mus^10,11,12. En version er selv blevet tilpasset for mennesker, fremhæve den translationel nytte af SAT¹³. Vigtigere, brugen af denne opgave hjalp indblande basale forhjernen corticopetal system i vedvarende opmærksomhed⁴. Specifikt, kolinerge neuroner i nucleus basalis af Meynert (NBM) / substantia inominata (SI) regionen af den basale forhjernen, at projektet til den præfrontale cortex er afgørende for hits, som er nøjagtige svar på signal forsøg^{14, 15}. Derimod menes GABAergic neuroner i denne region at mægle ydeevne under korrekte afvisninger (CRs), som er nøjagtige svar på ikke-signal forsøg¹⁶. Når de grundlæggende kredsløb for denne opgave blev etableret, har faktorer, som modulerer dette kredsløb for at forringe opmærksomhed spænder fra stresshormoner til neurotoksiske proteiner været identificeret^17,18. Kollektivt, fremhæver disse undersøgelser nytten af SAT.

En begrænsning til at gennemføre SAT i laboratoriet er, at den oprindelige procedure kræver operant kamre permanent konfigureret til opgaven med en center panel lys og to udtrækkelige løftestænger, en udpeget for hits og én for CRs¹⁰. På et signal retssag, panelet lys lyser kortvarigt og løftestænger udvid derefter for at angive en 4 s svar vindue. I dette vindue, hvis det udpegede hit håndtaget er trykket, modtager så rotten en belønning (enten mad eller vand). Forkert løftestang presser på signal forsøg, kendt som Missere, bliver ikke belønnet. På ikke-signaleres forsøg, panelet lys er slukket, så løftestænger er udvidet. Mens en CR er belønnet, bliver forkert løftestang presser på ikke-signaleres forsøg, kendt som falske alarmer, ikke belønnet. En undladelse af at foretage nogen reaktion under vinduet svar tæller som en udeladelse. For at udvide adgangen til SAT, ændret vi for nylig opgave for touchscreen operant kamre, hvor den ene væg er en touchscreen, som kan både vise visuelle stimuli og optage næse-sækken svar¹⁹. Touchscreen kamre er bliver populær på grund af deres alsidighed til at køre en række forskellige opgaver (f.eks.parret knytte læring, tilbageførsel læring, osv.) med et stykke udstyr²⁰. Svarende til andre touchscreen procedurer^20,21,22, vores tilpasning af SAT kræver brug af et uigennemsigtigt plast touchscreen dække, kaldet en maske med huller skåret i det. En central, cirkulært hul giver til præsentation af et signal ved at præsentere en hvid stimulus på skærmen bag det, og to firkantede svar områder, en udpeget til hits og til CRs, tillade rotte at gøre touch svar¹⁹. I de traditionelle kamre, vinduet 4-s svar angives typisk med præsentation af løftestænger, men en tidligere undersøgelse viste, at en tone kan også bruges til at signalere svar vindue²³. I touchscreen SAT signal vi ligeledes vinduet svar med en kort tone. Andre uddannelse parametre (f.eks., antal forsøg, intertrial interval, etc.) er holdt lignende mellem traditionelle og touchscreen SAT. Vi har tidligere vurderet performance mellem de traditionelle og touchscreen SAT versioner og fandt, at det var sammenlignelige, antyder dette touchscreen SAT er en gyldig måde at måle vedvarende opmærksomhed¹⁹. Touchscreen ændring gør SAT mere alsidig, fordi det kan nu tilpasses til udbredt brug i touchscreen operant kasser.

Denne protokol detaljer om, hvordan at køre touchscreen SAT i laboratoriet. Skemaerne er ændret lidt fra vores tidligere betænkning af opgave¹⁹ at optimere erhvervelse tid i hunrotter, der i modsætning til mænd, havde svært ved at rykke frem gennem de tidligere tidsplaner²⁴. Resultater illustrerer typisk ydeevne i han- og hunrotter er inkluderet, sammen med tips til fejlfinding af problemer med opgaven.

Protocol

alle eksperimenter blev udført i overensstemmelse med retningslinjerne for National Institutes of Health og blev godkendt af Temple University institutionelle dyr brug og efterbehandling udvalget. Denne protokol blev udviklet med voksen (~ 60 dage gamle Hvornår starter studiet) mandlige og kvindelige Sprague-Dawley rotter (Charles River). 1. materialer til Touchscreen SAT sikre at en lyddæmpning aflukke omgiver kamrene touchscreen og at kamre er udstyret med et hus lys, advarsel…

Representative Results

For de fleste opmærksomhed undersøgelser, rotter er uddannet kriterier lør og derefter manipulationer at forstyrre eller forbedre opmærksomhed er udført. Erhvervelse data præsenteres ikke typisk, men vi gør det her til at illustrere satser for erhvervelse i mandlige og kvindelige Sprague-Dawley rotter. Med henblik herpå kvantificeres vi median antallet af dage at nå kriterier lør (start på næse stikke fase). Bemærk, at et par rotter aldrig gjort det til kriterier (n = 5 hanne…

Discussion

Underskud i vedvarende opmærksomhed er rapporteret i neuropsykiatriske, udviklingsforstyrrelser, og neurodegenerative lidelser^1,2,3, men de processer, der bidrager til optimale versus forstyrret opmærksomhed er understudied. Dette er til dels fordi specialiseret udstyr begrænser nem tilpasning af gnaver opmærksomhed opgaver. Dog touchscreen kamre løse dette problem ved at give fleksibiliteten for at opstille en række kogni…

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