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Neuroscience

Pantalla táctil sostenida tarea de atención (SAT) para las ratas

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

Summary

Atención sostenida o vigilancia continuamente situaciones para eventos intermitentes e impredecibles, es un aspecto crítico de la cognición. Aquí detallamos cómo prueba de atención sostenida en ratas utilizando cámaras operante con pantalla táctil. Demostrar rendimiento comparable en ratas machos y hembras, haciendo esta tarea útil para el estudio de la atención en ambos sexos.

Abstract

Atención sostenida es la capacidad para monitorear eventos intermitentes e impredecibles durante un período prolongado de tiempo. Este proceso atencional dicho otros aspectos de la cognición y se interrumpe en determinadas del desarrollo neurológico, neuropsiquiátrico y trastornos neurodegenerativos. Así, es clínicamente importante identificar los mecanismos que deterioran y mejoran la atención sostenida. Estos mecanismos son a menudo descubiertos utilizando modelos de roedores. Por lo tanto, se han desarrollado varios procedimientos de comportamiento para la prueba aspectos de la atención sostenida para los roedores. Uno, primero descrito por McGaughy y Sarter (1995), llamó a la tarea de atención sostenida (SAT), entrena a las ratas para distinguir entre la señal (es decir, breve presentación light) y ensayos no señal. Las señales son cortas y por lo tanto requieren atención cuidadosa a percibirse. Demandas atencionales pueden incrementarse más con la introducción de un elemento interactivo (p. ej., parpadeo houselight). Hemos modificado esta tarea para pantalla táctil cámaras operante, que se configuran con una pantalla táctil de una pared que puede presentar estímulos y respuestas de registro. Aquí detallamos nuestro protocolo para el SAT en cámaras de pantalla táctil. Además, presentamos las medidas estándar de rendimiento en ratas Sprague-Dawley machos y hembras. Rendimiento comparable en esta tarea en ambos sexos destaca su uso para estudios de atención, especialmente como más investigadores incluyen roedores hembra en su diseño experimental. Por otra parte, la fácil aplicación del SAT para las cámaras de pantalla táctil cada vez más popular incrementa su utilidad.

Introduction

Trastornos que van desde el trastorno por déficit de atención con hiperactividad (TDAH) a la esquizofrenia a la enfermedad de Alzheimer, deficiencias atencionales parte como función1,2,3. Déficit en atención sostenida, la capacidad para monitorear continuamente una situación para eventos intermitentes e impredecibles, son particularmente perturbadores, porque atención sostenida es crucial para la atención selectiva y dividida, así como otros trastornos cognitivos procesos de4,5. Incluso en personas sanas, dificultad para mantener atención negativamente afecta cognición, alterar la función diaria6. Así, la comprensión de las bases neurobiológicas de la atención sostenida y cómo llega a ser desequilibrada podría conducir a intervenciones para mejorar la cognición que beneficiaría a muchas personas.

Para delinear los circuitos y procesos moleculares que contribuyen al adecuado versus atención perturbada, muchos investigadores se han convertido en modelos de animales no humanos, donde la manipulación de poblaciones celulares específicas y procesos moleculares durante la atención tareas es posible. El esfuerzo ha llevado al desarrollo de una variedad de tareas de atención operante que puede evaluar la capacidad de mantener atención7,8,9,10. Un tal paradigma, desarrollado por McGaughy y Sarter (1995), se conoce como la tarea de atención sostenida (SAT). Roedores entrenados SAT deben distinguir ensayos de señal, en el que una señal de luz parpadea brevemente, de los ensayos de no señal. Demandas atencionales pueden incrementarse mediante la introducción de un distractor visual (parpadeo houselight)10. Los parámetros críticos para evaluar atención en SAT están bien documentados y esta tarea ha sido validada en ratas machos y hembras y ratones10,11,12. Una versión incluso ha sido adaptada para los seres humanos, destacando la utilidad traslacional de SAT13. Lo importante es el uso de esta tarea ayudó a implicar el sistema de corticopetal del prosencéfalo basal en atención sostenida4. En concreto, las neuronas colinérgicas en el núcleo basal de Meynert (NBM) sustancia inominata (SI) región del prosencéfalo basal que se proyectan a la corteza prefrontal son críticos para golpes, que son respuestas precisas en señal ensayos14, 15. En contraste, las neuronas GABAérgicas en esta región se cree que median durante corregir rechazos (CRs), que son respuestas precisas en ensayos de no señal16. Una vez establecido el circuito básico para esta tarea, los factores que modulan este circuito para deteriorar la atención hasta de las hormonas del estrés proteínas neurotóxicas han sido identificados17,18. Colectivamente, estos estudios ponen de relieve la utilidad de la SAT.

Una limitación a la aplicación de SAT en el laboratorio es que el procedimiento original requiere operante cámaras permanentemente configurados para la tarea, con una luz del panel del centro y dos palancas extensibles, uno señalado para golpes y uno para CRs10. En un ensayo de la señal, la luz del panel se ilumina brevemente y luego palancas extienden para indicar una ventana de respuesta s 4. En esa ventana, si se presiona la palanca golpe designada, entonces la rata recibe una recompensa (alimento o agua). Prensas de palanca incorrecta sobre ensayos de señal, conocidos como misses, no son recompensados. Ensayos no señalado, la luz del panel permanece apagado, luego se extienden las palancas. Mientras que una CR es recompensado, prensas de palanca incorrecta sobre ensayos no señaló, conocidos como falsas alarmas, no son recompensados. Un fracaso para hacer alguna respuesta durante la ventana de respuesta cuenta como una omisión. Para ampliar la disponibilidad de la SAT, recientemente modificamos la tarea pantalla táctil cámaras operante, en el que una pared es una pantalla táctil que puede mostrar ambos estímulos visuales y nariz-poke registro respuestas19. Cámaras de pantalla táctil se están convirtiendo en populares debido a su versatilidad para ejecutar una variedad de tareas (por ejemplo, emparejados asociado learning, aprendizaje de inversión, etc.) con una pieza de equipo20. Similares a otros procedimientos de pantalla táctil20,21,22, nuestra adaptación del SAT requiere el uso de una cubierta de pantalla táctil de plástico opaco, llamado una máscara con agujeros en ella. Un agujero circular central permite la presentación de una señal mediante la presentación de un estímulo blanco en la pantalla detrás de él, y dos áreas de cuadrados respuesta, uno señalado para golpes y para CRs, permiten la rata hacer tocar las respuestas19. En las cámaras tradicionales, la ventana de respuesta de 4-s está indicada normalmente con la presentación de las palancas, pero un estudio anterior demostró que un tono puede utilizarse también para indicar la ventana de respuesta23. En SAT con pantalla táctil, nos señal semejantemente de la ventana de respuesta con un breve tono. Otros parámetros de entrenamiento (por ejemplo, el número de ensayos, intervalo de diferenciarlo, etc.) se mantienen similares entre tradicional y SAT con pantalla táctil. Previamente se evaluó el rendimiento entre las versiones de SAT tradicionales y pantalla táctil y encontró que era similar, sugiriendo pantalla táctil SAT es una forma válida para medir la atención sostenida19. La modificación de la pantalla táctil hace la SAT más versátil porque ahora puede ser adaptado para el uso extenso en cajas operante con pantalla táctil.

El presente Protocolo detalla cómo ejecutar pantalla táctil SAT en el laboratorio. Los horarios de entrenamiento han sido ligeramente alterados desde nuestro anterior informe de tarea19 para optimizar el tiempo de la adquisición en ratas hembra, que, a diferencia de los varones, tenía dificultad para avanzar por los anteriores horarios24. Resultados que ilustran el rendimiento típico en ratas machos y hembras están incluidos, junto con consejos para solucionar problemas con la tarea.

Protocol

todos los experimentos se llevaron a cabo con arreglo a las pautas de los institutos nacionales de salud y fueron aprobados por el Comité de atención y Templo Universidad uso Animal institucional. Este protocolo fue desarrollado con adultos (~ 60 días de edad al iniciar el estudio) las ratas Sprague-Dawley machos y hembras (Charles River). 1. materiales para pantalla táctil SAT Asegúrese de que un cubículo de atenuación de sonido rodea cada cámara con pantalla táctil y que…

Representative Results

Para la mayoría de los estudios de atención, ratas son entrenadas a criterios en SAT y luego se realizan manipulaciones para alterar o mejorar la atención. Datos de adquisición no se presentaron por lo general, pero lo hacemos aquí para ilustrar precios de adquisición en ratas Sprague-Dawley machos y hembras. Para ello, cuantificamos la mediana del número de días para llegar a criterios SAT (a partir de la fase de meter nariz). Tenga en cuenta que unas ratas nunca hizo a criterios…

Discussion

Déficit en atención sostenida se divulgan en neuropsiquiátricos, son del neurodesarrollo y neurodegenerativas trastornos1,2,3, pero los procesos que contribuyen a la óptima versus atención interrumpida documentada. Esto es, en parte, porque equipo especializado limita la adaptación fácil de las tareas de atención de roedores. Sin embargo, cámaras de pantalla táctil están abordando este problema proporcionando la flexi…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Nos gustaría agradecer a Joy Bergmann, Attilio Ceretti, Sarah Cohen, Nina Duncan, Arron Hall, Hanna Lefebo y Madeleine Salvatore para su ayuda con el comportamiento y el Dr. Vinay Parikh, Dr. Brittney Yegla y Rob Cole para su asesoramiento en los parámetros de la SAT. Nos gustaría agradecer a Dr. Jill McGaughy por consejos sobre el procedimiento de formación. Este trabajo fue financiado por los institutos nacionales de la subvención de salud NIMH 092438 y National Science Foundation concesión de IOS 1552416 a 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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