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Summary
Abstract
Introduction
Protocol
Results
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Disclosures
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Neuroscience

Touchscreen sustentada atenção tarefa (SAT) para ratos

Published: September 15, 2017
doi:
10.3791/56219
, , ,
1Psychology Department,Temple University, 2Neuroscience Program,Temple University

Summary

Atenção sustentada, ou monitorar continuamente situações para eventos intermitentes e imprevisíveis, é um aspecto crítico da cognição. Aqui detalhamos como teste de atenção sustentada em ratos utilizando câmaras operante de touchscreen. Vamos demonstrar o desempenho comparável em ratos machos e fêmeas, tornando esta tarefa útil para estudar a atenção em ambos os sexos.

Abstract

Atenção sustentada é a capacidade de monitorar eventos imprevisíveis e intermitentes durante um período prolongado de tempo. Este processo de atenção subserves outros aspectos da cognição e é interrompido em certo neurológico, neuropsiquiátricos e doenças neurodegenerativas. Assim, é clinicamente importante identificar mecanismos que prejudicam e melhorar a atenção sustentada. Tais mecanismos são frequentemente descobertos usando modelos de roedores. Portanto, foram desenvolvidos vários procedimentos de comportamento para os aspectos de atenção sustentada de teste para os roedores. Um, primeiro descrito por McGaughy e Sarter (1995), chamado a tarefa de atenção sustentada (SAT), treina ratos para distinguir entre o sinal (ou seja, breve apresentação de luz) e ensaios não-sinal. Os sinais são curtos e, portanto, requerem atenção cuidadosa para ser percebida. Demandas de atenção podem ser aumentadas ainda mais através da introdução de um distrator (por exemplo, houselight a piscar). Modificamos a esta tarefa para câmaras operante touchscreen, que são configurados com uma tela sensível ao toque em uma parede que pode apresentar estímulos e respostas de registro. Aqui detalhamos nosso protocolo para sab em câmaras de touchscreen. Além disso, apresentamos as medidas padrão de desempenho em ratos Sprague-Dawley machos e fêmeas. Desempenho comparável sobre esta tarefa em ambos os sexos destaca seu uso para estudos de atenção, especialmente porque mais pesquisadores estão incluindo roedores femininas em seu projeto experimental. Além disso, a fácil implementação do SAT para as câmaras cada vez mais popular touchscreen aumenta sua utilidade.

Introduction

Distúrbios variando de atenção e hiperatividade (TDAH) a esquizofrenia, a doença de Alzheimer, compartilhar deficiências de atenção como um recurso1,2,3. Déficits na atenção sustentada — a capacidade de monitorar continuamente uma situação para eventos intermitentes e imprevisíveis — são particularmente perturbador, porque atenção sustentada é crucial para a atenção selectiva e dividida, assim como outros cognitivo processos de4,5. Mesmo em pessoas saudáveis, dificuldades em sustentar a atenção negativamente afeta a cognição, prejudicando o diário função6. Assim, a compreender a base Neurobiológica da atenção sustentada e como torna-se prejudicado pode levar a intervenções para melhorar a cognição que beneficiaria muitas pessoas.

A fim de delinear circuitos e processos moleculares que contribuem para a adequada contra atenção interrompida, muitos pesquisadores se transformaram em modelos animais não-humanos, onde a manipulação de populações de células específicas e processos moleculares durante a atenção tarefas é possível. O esforço tem levado ao desenvolvimento de uma variedade de tarefas de atenção operante que pode avaliar a capacidade de sustentar a atenção7,8,9,10. Um tal paradigma, desenvolvida pela McGaughy e Sarter (1995), é conhecida como a tarefa de atenção sustentada (SAT). Roedores treinados em SAT devem distinguir julgamentos de sinal, em que uma luz de sinal pisca brevemente, de ensaios não-sinal. Demandas de atenção podem ser aumentadas através da introdução de um distrator visual (piscando houselight)10. Os parâmetros críticos para avaliar a atenção no SAT estão bem documentados e esta tarefa foi validada em ratos machos e fêmeas e camundongos de11,10,12. Uma versão ainda foi adaptada para os seres humanos, destacando o utilitário translacional de SAT13. O uso desta tarefa importante, ajudou a implicar o sistema de corticopetal do prosencéfalo basal na atenção sustentada4. Especificamente, neurônios colinérgicos do núcleo basalis de Meynert (NBM) / substância inominata (SI) região do prosencéfalo basal que projetam para o córtex pré-frontal são críticos para hits, que são respostas precisas sobre sinal ensaios14, 15. Em contraste, os neurônios gabaérgica nesta região são pensados para mediar o desempenho durante a corretas rejeições (CRs), que são respostas precisas em ensaios não-sinal16. Uma vez que o circuito básico para esta tarefa foi criado, fatores que modulam este circuito para prejudicar a atenção, variando de hormônios do estresse a proteínas neurotóxicas foram identificados17,18. Coletivamente, estes estudos destacam-se o utilitário de SAT.

Uma limitação à implementação SAT no laboratório é que o procedimento original requer operante câmaras permanentemente configuradas para a tarefa, com uma luz de painel de centro e duas patilhas extensíveis, um designado para sucessos e outro para CRs10. Em um julgamento de sinal, o luz do painel acende-se brevemente e estendem para indicar uma janela de resposta s 4 alavancas. Durante essa janela, pressionando a alavanca sucesso designada, então, o rato recebe uma recompensa (comida ou água). Prensas de alavanca incorreto em ensaios de sinal, conhecidos como misses, não são recompensadas. Em ensaios não-sinalizado, a luz do painel permanece desligado e, em seguida, alavancas são estendidas. Enquanto um CR é recompensado, prensas de alavanca incorreto em ensaios não-sinalizado, conhecidos como alarmes falsos, não são recompensadas. Uma falha ao fazer qualquer resposta durante a janela de resposta conta como uma omissão. Para expandir a disponibilidade do SAT, modificamos recentemente a tarefa para câmaras operante touchscreen, em que uma parede é um ecrã táctil que pode tanto exibir estímulos visuais e nariz-poke registro respostas19. Câmaras de touchscreen estão se tornando populares por causa de sua versatilidade para executar uma variedade de tarefas (por exemplo, emparelhado associada aprendizagem, aprendizagem de reversão, etc.) com um pedaço de equipamento20. Semelhante a outros procedimentos de touchscreen20,21,22, nossa adaptação do SAT requer o uso de uma capa de touchscreen de plástico opaco, chamado uma máscara, com furos desviá-la. Um buraco central, circular permite a apresentação de um sinal através da apresentação de um estímulo branco na tela por trás disso, e duas áreas de resposta quadrados, um designado para sucessos e outra para o CRs, permitir que o rato fazer toque respostas19. Nas câmaras tradicionais, a janela de resposta de 4-s é normalmente indicada com a apresentação das alavancas, mas um estudo anterior demonstrou que um tom também pode ser usado para sinalizar a janela de resposta23. Em touchscreen SAT, da mesma forma sinalizarmos a janela de resposta com um tom breve. Outros parâmetros de formação (por exemplo, o número de ensaios, intervalo de intertrial, etc.) são mantidos semelhantes entre o tradicional e touchscreen SAT. Anteriormente avaliamos o desempenho entre as versões tradicionais e tela sensível ao toque do SAT e achei que era comparável, sugerindo que touchscreen SAT é uma forma válida para medir a atenção sustentada19. A modificação de touchscreen torna SAT mais versátil porque pode agora ser adaptada para uso difundido nas caixas operante de touchscreen.

O presente protocolo detalha como executar touchscreen SAT no laboratório. Os horários de treinamento foram ligeiramente alterados do nosso relatório anterior da tarefa19 para otimizar o tempo de aquisição em ratos fêmeas, que, ao contrário dos machos, teve dificuldade, avançando através as programações anteriores24. Resultados ilustrando desempenho típico em ratos machos e fêmeas são incluídos, juntamente com dicas para resolução de problemas com a tarefa.

Protocol

todos os experimentos foram conduzidos em conformidade com as diretrizes do National Institutes of Health e foram aprovados pelo Comitê de cuidados e uso do templo Universidade institucional Animal. Este protocolo foi desenvolvido com adulto (~ 60 dias de idade ao iniciar o estudo) ratos Sprague-Dawley machos e fêmeas (Charles River). 1. materiais para Touchscreen SAT certifique-se de que um cubículo de atenuação do som envolve cada câmara de ecrã táctil e que câmaras est?…

Representative Results

Para a maioria dos estudos de atenção, ratos são treinados para critérios em sab e então manipulações de interromper ou melhorar a atenção são executadas. Dados de aquisição não é normalmente apresentados, mas fazemo-lo aqui para ilustrar preços de aquisição em ratos Sprague-Dawley machos e fêmeas. Para este fim, podemos quantificar o número médio de dias para atingir os critérios em SAT (começando na fase de cutucar nariz). Observe que alguns ratos nunca chegou a cr…

Discussion

Déficits na atenção sustentada são relatados em neuropsiquiátrica, desenvolvimento neurológico e Neurodegenerativas Transtornos1,2,3, mas os processos que contribuem para o ideal versus atenção interrompida são Understudy. Isto é, em parte, porque o equipamento especializado limita a fácil adaptação de tarefas de atenção de roedores. No entanto, touchscreen câmaras estão abordando esse assunto, fornecendo a flex…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Gostaríamos de agradecer a Joy Bergmann, Attilio Ceretti, Sarah Cohen, Nina Duncan, Aaron Hall, Hanna Lefebo, Madeleine Salvatore por sua ajuda com o comportamento e Dr. Vinay Parikh, Dr. Brittney Yegla e Rob Cole para seus conselhos sobre os parâmetros de SAT. Gostaríamos de agradecer o Dr. Jill McGaughy dicas sobre o processo de formação. Este trabalho foi financiado pelos institutos nacionais de subsídio de saúde 092438 NIMH e National Science Foundation grant 1552416 IOS para D.A.B.

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
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Bangasser, D. A., Wicks, B., Waxler, D. E., Eck, S. R. Touchscreen Sustained Attention Task (SAT) for Rats. J. Vis. Exp. (127), e56219, doi:10.3791/56219 (2017).
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