استثابي بروتوكولات لتقييم تحليل التكلفة-الفائدة أثناء اتخاذ القرار عززت من القوارض
Summary
إجراء تحليل التكلفة-الفائدة هو نهج مقياس وزنها يقوم الدماغ أثناء عملية صنع القرار. هنا، فإننا نقترح وضع بروتوكول لتدريب الجرذان على نموذج صنع القرار على أساس تكييف هواء فعال حيث تختار الفئران أعلى المكافآت على حساب الانتظار لمدة 15 ثانية لاستقبالهم.
Abstract
صنع القرار يسترشد التعزيز هي القدرة على الاختيار بين المنافسين مسارات العمل استناداً إلى القيمة النسبية للفوائد والنتائج المترتبة عليها. هذه العملية هو جزء لا يتجزأ من السلوك البشري العادي، وقد ثبت أن تتأثر بالاضطرابات العصبية والنفسية مثل الإدمان والفصام والاكتئاب. قد استخدمت القوارض منذ فترة طويلة للكشف عن بيولوجيا الأعصاب للإدراك البشري. وتحقيقا لهذه الغاية، وقد وضعت العديد من المهام السلوكية؛ ومع ذلك، معظم غير الآلي وكثيفة العمالة. التطور الأخير لمتحكم المصدر المفتوح قد مكن الباحثين لأتمتة المهام المستندة إلى تكييف هواء فعال لتقييم مجموعة متنوعة من المهام المعرفية، توحيد عرض الحوافز، تحسين تسجيل البيانات، ونتيجة لذلك، تحسين نتائج البحوث. هنا، يصف لنا بالالي المستندة إلى تأخير الموجهة بتعزيز اتخاذ القرارات مهمة، استخدام استثابي تمازي التي تسيطر عليها البرامج المكتوبة بالعرف. استخدام هذه المهام صنع القرار، ونحن تبين التغيرات في الأنشطة الميدانية المحلية المحتملة في القشرة cingulate الأمامي من الفئران في حين أنه يقوم بمهمة اتخاذ القرارات المستندة إلى تأخير التكاليف والفوائد.
Introduction
صنع القرار هو عملية التسليم وتحديد الخيارات على أساس القيم والتفضيلات لصانع القرار والنتائج المترتبة على الإجراء المحدد1. على الرغم من أن عملية صنع القرار درست على نطاق واسع في مختلف الميادين (أي، والاقتصاد، وعلم النفس، وعلم الأعصاب)، الآليات العصبية التي تستند إليها هذه القدرات الإدراكية ليست مفهومة تماما حتى الآن. فئتين فرعيتين لصنع القرار هي صنع القرار الإدراك الحسي وصنع القرارات الموجهة بالتعزيز. على الرغم من أنها تتضمن قدرا كبيرا من العناصر المتداخلة، والمفاهيم، الإدراك الحسي اتخاذ القرارات تعتمد على المعلومات الحسية المتوفرة1،2، بينما يسترشد تعزيز صنع القرار يتناول القيمة النسبية من الإجراءات التي اكتسبت على مدى مقياس الوقت محدد3. أحد الجوانب الهامة لتعزيز اتخاذ القرارات هو تحليل التكلفة-الفائدة التي يؤديها حدسي الدماغ الحوسبة فوائد خيارات معينة وطرح التكاليف المرتبطة بكل بديل1.
في تمازي (أو المتغير Y-المتاهة) واحد من متاهات الأكثر استخداماً في التجارب المعرفية باستخدام القوارض. الحيوانات توضع في بداية الذراع (قاعدة T) ويسمح لهم باختيار الجهاز الهدف (واحد من الأسلحة الجانبية). المهام مثل التناوب القسري أو التمييز اليمين تستخدم أساسا مع القوارض في تمازي لاختبار الذاكرة المرجعية والعامل4. T-متاهات تستخدم أيضا على نطاق واسع في صنع القرارات والتجارب5،،من67. في تصميم أبسط، يوضع المكافأة في الذراع سوى هدف واحد. الخيار يمكن التنبؤ به، والحيوانات يفضل التأكيد المكافأة بدلاً من لا شيء، بغض النظر عن قيمة المكافأة. خيار آخر هو وضع المكافآت في كلا ذراعيه والهدف ومن ثم تتيح الحيوانات جعل خيار للمسار الذي اتخاذ اعتماداً على العديد من المعلمات (أي، تفضيل الحيوان الطبيعية، الفرق في قيمة المكافآت، والتكاليف التي تدفع). في التصميم على أساس القيمة، هو المهمة أكثر تعقيداً بوجود خصائص مقياس وزنها. وبهذه الطريقة، يتلقى حيوان مكافآت قيمتها بطريقة مختلفة عن طريق اختيار بين البديلين، وكذلك بين تكاليف الأعمال [أيالكمية في انتظار (المستندة إلى التأخير) أو مقدار الجهد (على أساس الجهد) بحاجة إلى تلقي مكافآت]، يسهم كل منهم بالقرار الذي يرصد5،6.
في التقليدية المستندة إلى تأخير تمازي صنع القرار، يتم تدريب الحيوانات لتحديد الذراع مكافأة عالية (HRA) وتجنب العكس الذراع مكافأة منخفضة (جيش الرب للمقاومة). الجانبين المنظمة وجيش الرب للمقاومة لم تتغير طوال التجربة. على الرغم من أن المهمة المذكورة أعلاه قد تم توثيقه جيدا في الأدب، فإنه يعاني من عدة عيوب إجرائية. أولاً، بوجود ذراع هدف ثابت، فيعرف الحيوان الذي الذراع لاختيار من البداية لكل محاكمة. في هذا السيناريو، قد حدد الحيوانات الذراع الهدف تعتمد على الذاكرة الخاصة بهم بدلاً من التركيز على عملية صنع القرار. ومن ثم في نموذج اتخاذ القرارات المستندة إلى التأخير، إذا كان حيوان تحديد أجر منخفض بسبب تدخل الدراسة، لا سيكون واضحا ما إذا كان هذا سبب فقدان الذاكرة أو لتدخل الدراسة. يمكن النظر في مجموعة مراقبة ذاكرة لعزل السلوك الملاحظ من مشكلة الذاكرة، ولكن هذا يثقل كاهل الباحثين والحيوانات على حد سواء بسبب العمل الإضافي7. اهتمام ثاني هو لحظة اتخاذ القرار بالحيوان: حالما تصل الحيوانات إلى منطقة القرار (نقطة التقاء جميع الأسلحة الثلاثة)، أنهم عادة ما ننظر إلى اليسار وإلى اليمين، الموازنة بين التكاليف والفوائد المتعلقة بكل سلاح، وثم اتخاذ قرارهم. بيد أنه بعد محاكمات قليلة، أداء هذه عملية حسابية قبل وصوله إلى المنطقة المقرر وتشغيلها ببساطة مباشرة إلى الذراع مكافأة. نتيجة لذلك، هذه العيوب اثنين – تحيز المسبق بذراع واحدة، وإيجاد لحظة اتخاذ القرار – سواء المقاطعة جداً تفسير الكهربية والبيانات نيورويماجينج.
في الأسلوب الموضح في هذه الورقة، هو ملقن بجديلة السمع الذراع المفضل (HRA) وقد تختلف من المحاكمة للمحاكمة. الحيوانات بدء المحاكمات بدخول منطقة الاختبار (الشكل 1) وتحريك جديلة السمعية التي “دس الآنف” بوابة الأشعة تحت حمراء التي وضعت على مفترق الطرق للأسلحة الثلاثة. لعبت الإشارات الصوتية (20 ديسيبل، بين 500 و 1000 مللي ثانية) من أحد المتحدثين في نهاية الذراع الهدف.
Protocol
Representative Results
Discussion
واستخدمت منذ فترة طويلة القوارض في الدراسات العصبية التي تتناول مواضيع مختلفة، من القدرات الإدراكية مثل التعلم والذاكرة2،14 وعزز السلوك7،،من1516 للسيطرة المركزية لأجهزة17،18 ?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
هذا البحث كان تدعمها “مؤسسة علم الأعصاب في المستشفى”، أستراليا؛ المؤسسة الأسترالية المخ؛ الزمالة ريد Thyne راكب، أستراليا؛ وعن طريق مشروع منح من العلوم المعرفية وتكنولوجيات المجلس، إيران إلى هاغباراست عباس.
Materials
| T-maze | Self made | ||
| Dustless Precision Sugar Pellets | TSE Systems Intl. Group | F0023 | 45 mg, Sucrose |
| Ketamine Hydrochloride Injection, USP | Sigma-Aldrich | 6740-87-0 | |
| Xylazine | Sigma-Aldrich | 7361-61-7 | |
| stereotaxic device | Stoelting | ||
| Isofluran | Santa Cruz Biotechnology | sc-363629Rx | |
| PFA-coated stainless-steel wires | A-M systems | ||
| acrylic cement | Vertex, MA, USA | ||
| (wooden or PVC (polyvinyl chloride)-made) | local suppliers | ||
| Mini-Fit Power Connector | Molex | 15243048 | |
| ethannol 70% | Local suppliers | ||
| buprenorphine | diamondback drugs | ||
| Arduino UNO | Arduino | https://www.arduino.cc/ | |
| Infrared emitting diode | Sharp | GL480E00000F | http://www.sharp-world.com/ |
| Chronux Toolbox | Chronux.org | ||
| Arduino codes | https://github.com/dechuans/arduino-maze |
References
- Gold, J. I., Shadlen, M. N. The neural basis of decision making. Annual Review of Neuroscience. 30, 535-574 (2007).
- Shi, Z., Müller, H. J. Multisensory perception and action: development, decision-making, and neural mechanisms. Frontiers in Integrative Neuroscience. 7, 81 (2013).
- Sutton, R. S., Barto, A. G. . Reinforcement Learning: An Introduction. 1, (1998).
- Khani, A., Rainer, G. Neural and neurochemical basis of reinforcement-guided decision making. Journal of Neurophysiology. 116, 724-741 (2016).
- Fatahi, Z., Haghparast, A., Khani, A., Kermani, M. Functional connectivity between anterior cingulate cortex and orbitofrontal cortex during value-based decision making. Neurobiology of Learning and Memory. 147, 74-78 (2018).
- Khani, A., et al. Activation of cannabinoid system in anterior cingulate cortex and orbitofrontal cortex modulates cost-benefit decision making. Psychopharmacology. 232, 2097-2112 (2015).
- Rudebeck, P. H., Walton, M. E., Smyth, A. N., Bannerman, D. M., Rushworth, M. F. Separate neural pathways process different decision costs. Nature Neuroscience. 9, 1161-1168 (2006).
- Gage, G. J., et al. Surgical implantation of chronic neural electrodes for recording single unit activity and electrocorticographic signals. Journal of Visualized Experiments. (60), e3565 (2012).
- Paxinos, G., Watson, C. . The Rat Brain in Stereotaxic Coordinates. , (1998).
- Bokil, H., Andrews, P., Kulkarni, J. E., Mehta, S., Mitra, P. P. Chronux: a platform for analyzing neural signals. Journal of Neuroscience Methods. 192, 146-151 (2010).
- Cohen, M. X. . Analyzing Neural Time Series Data: Theory and Practice. , (2014).
- Luk, C. -. H., Wallis, J. D. Choice coding in frontal cortex during stimulus-guided or action-guided decision-making. Journal of Neuroscience. 33, 1864-1871 (2013).
- Rudebeck, P. H., et al. Frontal cortex subregions play distinct roles in choices between actions and stimuli. Journal of Neuroscience. 28, 13775-13785 (2008).
- Goshadrou, F., Kermani, M., Ronaghi, A., Sajjadi, S. The effect of ghrelin on MK-801 induced memory impairment in rats. Peptides. 44, 60-65 (2013).
- Haghparast, A., et al. Intrahippocampal administration of D2 but not D1 dopamine receptor antagonist suppresses the expression of conditioned place preference induced by morphine in the ventral tegmental area. Neuroscience Letters. 541, 138-143 (2013).
- Esmaeili, M. -. H., Kermani, M., Parvishan, A., Haghparast, A. Role of D1/D2 dopamine receptors in the CA1 region of the rat hippocampus in the rewarding effects of morphine administered into the ventral tegmental area. Behavioural Brain Research. 231, 111-115 (2012).
- Chaleek, N., Kermani, M., Eliassi, A., Haghparast, A. Effects of orexin and glucose microinjected into the hypothalamic paraventricular nucleus on gastric acid secretion in conscious rats. Neurogastroenterology & Motility. 24, e94-e102 (2012).
- Kermani, M., Eliassi, A. Gastric acid secretion induced by paraventricular nucleus microinjection of orexin A is mediated through activation of neuropeptide Yergic system. Neuroscience. 226, 81-88 (2012).
- Kermani, M., Azizi, P., Haghparast, A. The role of nitric oxide in the effects of cumin (Cuminum Cyminum L.) fruit essential oil on the acquisition of morphine-induced conditioned place preference in adult male mice. Chinese Journal of Integrative Medicine. , 1-6 (2012).
- Ahmadi, A., et al. Synthesis and antinociceptive behaviors of new methyl and hydroxyl derivatives of phencyclidine. Current Medicinal Chemistry. 19, 763-769 (2012).
