土パラメーターに喜びベルクマン、アッティリオスリック Ceretti、サラ ・ コーエン、ニーナ ダンカン、アーロン ホール、ハンナ Lefebo と動作で、援助のマドレーヌ サルヴァトーレと博士ヴィネ パリキ、博士ブリトニー · Yegla とロブ ・ コールが彼らのアドバイスに感謝したいと思います。トレーニング手順に関するヒント博士ジル McGaughy に感謝したいと思います。この仕事は健康補助金ニッケル水素 092438 研究機構によって支えられた、全米科学財団は、D.A.B. に IOS 1552416 を付与

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神経の持続的注意の障害が報告される、神経発達、および神経変性疾患1,2,3、対混乱注意最適に貢献するプロセスがけいこ。これは、一部では、特殊な装置齧歯動物注意課題の簡単な適応を制限するためです。ただし、タッチ スクリーン室機器20,22の 1 枚でさまざまな認知タスクを実行するための柔軟性を提供することでこの問題に取り組んでいます。ここでタッチ スクリーンを実装する雌雄ラットのために座ってどのようにタッチ スクリーン20,22詳述によって利用可能な認知タスクの成長のリストに追加します。男女間のパフォーマンスの比較では、同等の集録レートを明らかにしました。しかし、男性は女性よりも基準を達することの多くの変数です。この興味深い性差 Sprague-dawley ラットひずみ6のない女性が、男性の高特性変動に関連するが、確実に保証詳しい調査。基準条件を達成した後男性と女性は、VI のスコアに反映されて信号と非信号試験に匹敵する精度を持っていた。信号と信号非臨床試験でのパフォーマンス残った一貫している安定した性能の多くのレポートと伝統的な土バージョンでのセッション間で病変なし若いラットは、男女ともに、すべての 3 つのトライアル ブロック間で似たような26,27,28,29,30が参照してください10,11を評価しました。漏れは男女ともに、男性と女性の両方がタスクを実行する動機を示す同様に低かった。当研究室でを維持する私たちのラット逆ダーク/ライト サイクル (8:30 で消灯) に注意してください。しかし、伝統的な土のプロシージャは (例えば,10,17) 光期間テストを定期的な明暗サイクルでラットで実施しています。土の認知能力は、可能性が高い時間帯が31をテストに与える影響を最小限に抑える同調因子として仕えるようになります。
土の特徴は、異なる信号期間の使用です。ある証拠複数の導入が税金注意要求を通知し、予想される不確実性32,33を導入しているために、コリン作動性システムを行っています。また、簡単な信号を検出することは困難であると長い信号の比較できます信号継続時間を変化させます。予想通り、成績とパフォーマンスが男女ともに低下する減少した信号の期間と。ほとんどの研究者が土を増加または注意を減少させる因子を試験に使用するそうです。異なる信号期間のパフォーマンスを比較することは、これらの状況で便利です。たとえば、推定認知化合物強化の効果は短い信号期間でより発音され、効力のより完全な画像を提供可能性があります特定の信号の期間で薬の効果をこのように見ています。
注意需要の増加へのアプローチは、ディス トラクター (土) として知られているタスクのバージョンで、houselight を点滅させることで気が散る刺激を導入することです。ここでブロック 2 の間にこの妨害を提示、男女ともに (すなわち、ないディス トラクターとブロック 1) ベースラインと比較してパフォーマンスが損なわれることがわかった。予想通り、性能回復ブロック 3 で終了すると気が散る刺激だった。セックスとトライアルのブロックとの間の重要な相互作用はありませんでした、パフォーマンスのベースラインに類似していたより男性とブロック 2、3 よりも女性の間女性が、妨害の効果がもっとかもしれないことを示唆している男性よりも悪い行い女性で顕著。ただし、ディス トラクターが効果的に男性と女性で注意を障害という事実は、男女ともに注意が要求するディストラクタ土を利用できることを示します。ここで我々 は、houselight の点滅の典型的なディス トラクター操作を採用、タッチ スクリーン室そこは気が散る刺激を導入する他の方法をあることができます。たとえば、齧歯動物のためのタッチ スクリーン連続遂行課題は、注意力の需要8を増加する標的刺激に隣接しているタッチ スクリーンの視覚的手掛かりを紹介します。我々 はまだそれをテストしていないが、似たような操作は土日で可能です。
このタスクの 1 つの欠点は、ラット基準条件に到達するために長い時間がかかることです。ただし、トレーニングのこの期間は、SAT は例外ではない多くの注意タスク7,34,35, の特徴です。タイムリーのパフォーマンス問題に対処するための介入を行うことができますので、トレーニングしやすく、シェーピングおよびトレーニングの段階でパフォーマンスに細心の注意は、重要です。我々 の経験でほとんどのパフォーマンスの急激な低下、食事制限の問題に起因します。食品制限の問題が疑われる場合、不作為を評価タスク中のラットのパフォーマンスを見て、餌を調整する方法を決定するための毎日の体重記録を検討する重要です。稀、また側バイアスを開発できます。この問題は簡単に改善、しかし、強制補正試験を必要とするトレーニング スケジュール 1 にラットをさけた。考慮すべき他の重要な要因は毎日同じ時間にラットを訓練、適切なスケジュールで実行されることを確保します。これらのヒントに従うことは、この行動の手順を最適化します。
現在の研究では、我々 は Sprague-dawley ラット系統の注意をテストしました。この歪みは、筆者らは男性と女性 Sprague-dawley ラット18,19,36,37の行動を調査に基づいて選ばれました。ハイブリッド ・ フィッシャー/ブラウン ノルウェーラット、ウィスター系ロング ・ エヴァンスなど他の系統ラットでテストされている土10,32,38の元のバージョン。したがって、ここで説明する手順は、ラット系統のさまざまな利用できる可能性が高いです。実際には、アルビノ Sprague-dawley ラットの系統と比較して、色素の系統がより良い視力39あることを考えるそれは色素の系統は土 f を取得することが可能アスター (しかし参照21を参照)。ラットを超えて移動する、土のマウス バージョンは伝統的なオペラント室40で使用するため開発されました。タッチ スクリーンのバージョンその他の注意タスク (例えば、5 つの選択肢の系列反応時間課題と継続的なパフォーマンス) のマウス8,41, で使用されるので、ここで詳細なパラメーターは、マウスをテストに適応できるそうです。タッチ スクリーンの SAT のバージョン。
要約すると、この議定書はタッチ スクリーン ラットのオペラント チャンバーズの土を実装する方法をについて説明します。この装置の人気の高まりを考えると、タッチ スクリーン土は、このプロトコルでの多くの実験室で簡単に雇われることができます。私たちの研究デザインの別の重要な側面は、男女間の土の性能を比較したことです。伝統的な土10,11を使用して両方の性が評価され、注意の多くのタッチ スクリーン タスク利用した唯一の男性齧歯動物が開発されたまたは男女8,19 のパフォーマンス比べものになりませんでした。 ,41。タッチ スクリーン (土) 取得、基準パフォーマンス男性と女性に類似していたことがわかった伝統的な土、タッチ スクリーンと好きと同じようなことを示唆する、SAT では男女ともに注目の同様に有効なテスト。男性と女性の両方の齧歯動物の行動手順の検証の重要性は、生物学的変数としてのセックスの考察を必要とする健康の国民の協会によって実装される最近の努力のためにますます重要になってポリシー基礎研究42で歴史的な男性バイアスに対処するためのもの。現在の調査結果を示す土タッチ スクリーン用に設計された研究では雌ラットを除外する理由はないです。また、タッチ スクリーン (土) パフォーマンスは、ベースラインで男女で似ており、改善や男女差の結果注目を損なうことを目的とした任意の操作は複雑ではないベースラインのパフォーマンス指標の性差によって。したがって、タッチ スクリーン室増加の採用と女性の齧歯動物は、基礎研究をタッチ スクリーンへの移動、注意を向け続ける勉強して特に有用なアプローチを座った。

共有機能1,2,3注意障害の疾患アルツハイマー病、統合失調症、注意欠陥多動性障害 (ADHD) に至る。持続的注意の障害、断続的で予測不可能なイベントの状況を継続的に監視する機能 — 持続的注意は選択と分割の注意と同様、他の認知のために重大、特に破壊的な4,5を処理します。健康な人でさえ否定的注意の維持の難しさ損なう毎日関数6認知に影響します。したがって、持続的な関心とどのようにそれはなる調節不全の神経生物学の基礎の理解につながる介入多くの人々 の利益となる認知能力を改善します。
回路と対混乱注意適切に貢献する分子プロセスを記述するために多くの研究者がヒト以外の動物のモデルになっている、注目中の特定の細胞および分子プロセスの操作タスクは可能です。努力は、さまざまな注目7,8,9,10を維持する能力を評価することがオペラント注意タスクの開発につながっています。持続的注意タスクとして知られている McGaughy と単 (1995 年) によって開発されたそのようなの 1 つのパラダイム (土)。SAT の訓練を受けての齧歯動物は、非信号試験からの光信号は簡潔に点滅している信号試験を区別する必要があります。注意力の需要は、視覚妨害 (点滅 houselight)10を導入することで増やすことが。土に注意を査定するための重要なパラメーターはよく文書化され、このタスクが検証された雄および雌ラットおよびマウス10、11,12。バージョンも土13の並進運動の有用性を強調、人間に適応されています。重要なは、このタスクを使用する持続的注意4前脳基底部の corticopetal システムを巻き込むできました。マイネルト核 (NBM) ので具体的には、コリン作動性ニューロンの信号試験14に正確な応答をヒット前脳基底部前頭前野にプロジェクトの質 inominata (SI) 地域に欠かせない/ 15。対照的に、この地域における gaba 作動性ニューロンは非信号試験16正確な応答である正しい拒絶 (CRs) 時のパフォーマンスを仲介すると考えられています。このタスクの基本的な回路が確立されると、ストレス ホルモンから神経毒性タンパク質に至るまで注目を損なうこの回路の変調の要因は識別された17,18をされています。総称して、これらの研究は、土の有用性を強調表示します。
研究室では、土を実装する 1 つの制限は、元のプロシージャがセンター パネル ライトと 2 つの拡張可能なレバー、ヒットと CRs10の 1 つのための指定、タスクの完全に構成されているオペラントの部屋を必要とすることです。信号試験光のパネルは簡単に点灯し、レバーを 4 s 応答ウィンドウを示す拡張します。その期間中に指定されたヒット レバーが押された場合、ラット報酬を受ける (食糧または水)。信号試験、ミス、として知られている不適切なレバー押しは報われない。非シグナル状態試験、パネルのライトが消灯し、レバーを拡張します。CR が報われる一方、非シグナル状態試験、誤報、として知られている不適切なレバー押しは報われない。任意の応答を応答ウィンドウ中にする失敗は、不作為としてカウントされます。土の可用性を展開すると、最近 1 つの壁、両方の視覚刺激とレコード ノーズポーク反応19を表示できるタッチ スクリーン、タッチ スクリーン オペラント チャンバーズのタスクを変更しました。タッチ スクリーンの部屋は装置20の 1 枚で、さまざまなタスク (例えば、ペアに関連付ける学習、逆転学習など) を実行する汎用性のために人気になっています。他のタッチ スクリーンのプロシージャに似ています20,21,22, 我々 の適応土の穴にそれをカット、マスクと呼ばれる、不透明なプラスチック製のタッチパネル カバーの使用が必要です。背後にある、画面に白い刺激を提示することによって信号のプレゼンテーションは、中央の円形のホールと 2 つの方形波の応答領域を 1 つのヒットと CRs、指定できる応答19に触れるようにラット。伝統的な部屋で 4 s の応答ウィンドウは、通常、レバーのプレゼンテーションで示されますが、以前の研究実証トーンは信号の応答ウィンドウ23にも使用できます。タッチ スクリーンの土で同様に短音の応答ウィンドウを信号します。他のトレーニングのパラメーター (例えば試験、試行間間隔等の数) は伝統的な間で類似保持されますとタッチ スクリーン (土) です。我々 は以前伝統とタッチ スクリーンの SAT バージョン間のパフォーマンスを評価および SAT は持続的注意19を測定する有効な方法で対等だったが見つかりました、そのタッチ スクリーンを示唆しています。タッチ スクリーンにより、土より多目的なのでそれは今タッチ スクリーン オペラント ボックスの広まった使用のために適応することができます。
現在のプロトコルの詳細をどのようにタッチ スクリーンを実行する研究室では、土。トレーニング スケジュールは、雌のラットは、男性とは違ってあった前スケジュール24を進める難易度で獲得時間を最適化する作業19の前報から若干変更されています。雄および雌ラットの典型的なパフォーマンスを示す結果は、タスクの問題のトラブルシューティングのためのヒントと一緒に、含まれています。

<table>
	<tbody>
		<tr>
			<td>Bussey-Saksida Rat Touch Screen Chambers Easy-Install System</td>
			<td>Lafayette Instrument</td>
			<td>80604-20</td>
			<td>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</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sound Attenuation Cubicles (SAC)</td>
			<td>Lafayette Instrument</td>
			<td>80604-20</td>
			<td>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</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Abet II Software for Touch Screens</td>
			<td>Lafayette Instrument</td>
			<td>89505</td>
			<td>Version 2.19</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Whisker Multimedia</td>
			<td>Lafayette Instrument</td>
			<td>80698-1</td>
			<td>Required for Abet II Touch Operation</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Pellet Dispenser</td>
			<td>Lafayette Instrument</td>
			<td>80209-45</td>
			<td>45mg Interchangeable Pellet Size Wheel</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Camera</td>
			<td>Lafayette Instrument</td>
			<td>80600-CAM</td>
			<td>Filtered and focused for IR light</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Microsoft Windows</td>
			<td>Microsoft</td>
			<td></td>
			<td>Windows 7-64 bit recommended</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Controller PC-Touch Screen Chambers</td>
			<td>Lafayette Instrument</td>
			<td>88530</td>
			<td>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</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dustless Precision Pellets</td>
			<td>BioServe</td>
			<td>F0165</td>
			<td>45 mg</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Black Acrylic Mask</td>
			<td>Everything Plastic</td>
			<td>Custom Product</td>
			<td>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.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Utility Cart</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>11-954-754</td>
			<td>30.75 in. x 18.38 in x 33 in</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Black towel</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Large enough to cover cages for animal transport</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Headlights with red lights</td>
			<td>Energizer</td>
			<td>HDL33A2E</td>
			<td>LED white and red light</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

touchscreen sustained attention task (sat) for rats

持続的な関心は、長期間にわたって断続的に予測不可能なイベントを監視する機能です。この注意プロセス認知の他の側面を subserves し、特定の神経発達、神経で破壊されると神経変性疾患。したがってを損なうし、持続的な関心を向上させるメカニズムを識別するために臨床的に重要です。そのようなメカニズムは頻繁に最初齧歯動物モデルを使用して発見しました。したがって、持続的注意の側面をテストするためのいくつかの動作手順は、齧歯動物のために開発されています。McGaughy と単 (1995 年) で最初に説明した、1 つは持続的注意タスクと呼ばれる (土) 信号 (すなわち、簡単な光のプレゼンテーション) と非信号試験区別するラットの列車します。信号は短く、こうして感知されるに細心の注意が必要です。注意力の需要を増やすことができます (例えばhouselight の点滅) ディス トラクターを導入することによってさらに。このタッチ スクリーン オペラントのチェンバースは、刺激と応答を記録を提示することができます 1 つの壁にタッチ スクリーンが設定されているタスクを変更しました。ここでは、タッチ スクリーンの部屋で座っていたために、我々 のプロトコルを詳しく説明します。さらに、男性と女性の Sprague-dawley ラットのパフォーマンスの標準的な措置を提案します。男女ともにこのタスクに匹敵する性能は、多くの研究者が、実験的なデザインで女性の齧歯動物を含む、特に注意研究のための使用を強調表示します。さらに、ますます人気のあるタッチ スクリーン室土の簡単な実装は、その有用性を増加します。

ほとんどの注意研究のラットは、土の条件に訓練を受けています、破壊または注意を改善する操作が実行します。集録データは通常表示されない、雌雄ラットにおける獲得率を説明するためにここで 。このため、土 (鼻を突くフェーズの開始) の基準に到達する日の数の中央値を定量化しました。いくつかのラット絶対加えそれ条件 (n = 5 の男性と n = 1 の女性)。男性がかかった中央日 (n = 24) と女性 (n = 16) (割り当てられた時間で基準に達しなかった者を含む) の基準に到達するラットはそれぞれ 54.5 日と 62 日 (図 1)。集録時間の男女間に有意差はなかった [U = 165.5、 Z =-0.75、 p =。 469]。集録時間の変動が男性より表示されることに注目すべきだ [四分範囲 (IQR) = 60.25] 女性より [IQR = 29.50]。
男性の 4 つの典型的なパフォーマンス測定を行ったラットは、ベースラインを取得される、(n = 19) と女性 (n = 15): パーセント ヒット、パーセント CRs、VI、およびパーセント脱落。ヒットと正しい拒絶、男性と女性の割合に基づいて同様に正確に通知 [t(32).929, p = =。 360] と非シグナル トライアル [t(32) =.071、 p =。 394] (図 2 a、b)。典型的な土とは、非シグナル試験の精度だったシグナル試験の精度より [F(1, 32) 129.99、 p = &#60;. 001]、これは (すなわち、ないの主な効果性や相互作用、[Fの男女別でしたが、&#60; 1])。前述のように、VI、注意のパフォーマンスの全体的な指標として計算され、男性と女性が同じような Vi [t(32) =.419、 p =。 678] (図 2 c)。省略された低、最適な食べ物制限プロシージャ、期待どおりに、男女間で同等 [t(32) = 1.61、 p =。 118] (図 d)。セッション間でパフォーマンスをテストするため我々 は 3 つのトライアルのブロック間での変更の評価し、ヒットの違いが見つかりません [F(2, 64) = 2.75、 p =。 071] 拒絶を修正 [F(2, 64) = 1.871、 p =。 162]。ヒットと正しい拒絶に関して性差がない試験ブロック間でパフォーマンスを比較すると、[F&#60; 1] またはセックスとヒットのトライアルのブロック間の相互作用 [F(2, 64) = 1.427、 p = 247] 拒絶 [を修正。F &#60; 1] (データは示されていない)。
土日中に 500 ms、50 ms、25 ms の間で信号変わるし、パフォーマンスは通常短い信号期間10,17,18低下します。我々 は見つけることここでは、信号の持続時間減少の精度として複製 [F(2, 64) 90.21、 p = &#60;. 001] (図 3 a)。ボンフェローニ事後テストは 500 ms から 50 ms のヒット率の大幅な低下を明らかにした (p &#60;.001) と 25 ms、50 ms から再び (p =.017。パフォーマンスは男女間で比較した: セックスの主な効果はありませんでした [F(1, 32) = 1.74、 p =。 267] または信号期間の相互作用によってセックス [F(2, 64) = 1.66 p =。 198]。
注意力の需要を増加する 1 つの方法は、試験の 2 番目のブロックの中に、houselight が点滅です。我々 はこのディス トラクターとラットのサブセットをテスト (男性 n = 14、女性 n = 13)。セッションの主な影響があった、期待どおりに [F(2, 50) = p 37.73 &#60;. 001] 試験の 2 番目のブロックの中に、パフォーマンスが低下するよう、(事後、対 2 pブロック 1 &#60;.001),、ディス トラクター停止でいったんは回復がブロック 3 (事後、ブロック 1 対 3、 p =.862) (図 3 b)。セックスの主要な影響があった [F(1, 25) 11.29、 p = =. 003] 女性行うディス トラクター セッション全体を通して男性よりも悪いことなど。セックスとトライアルのブロックのため性能の相互作用はなかったが [F(2, 50).582、 p = &#60;. 563]、計画の比較試験各ブロックで男女間明らかに男性と女性がブロック 1 に同様に (p =.144), 女性は、ブロック 2 で悪化を実行 (p =.046) とブロック 3 (p =.003),、ディス トラクターは女性が破壊されるとその回復が悪い。
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56219/56219fig1.jpg"> 
図 1: 基準日。持続的注意タスクの基準に到達する日の数の中央値 (土) 男女間類似していた。ただし、男性の取得時間は、女性より大きい四分範囲 (IQR) があるより多くの変数です。<a href="//ecsource-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/56219/56219fig1large.jpg" target="_blank">この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください</a>。
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56219/56219fig2.jpg"> 
図 2: 土指標。(A, B)雄および雌ラットは、パーセント正しい拒絶 (CRs) で示されるパーセント ヒットと非信号試験で示される、信号試験と同様の精度を持っています。(C) 警戒指数 (VI)、注目の全体的な指標も雌雄で類似していた。(D) 不作為は、低く、男女間で同等だった。(SEM) 平均値 ± 標準誤差を手段として、データが掲載されています。<a href="//ecsource-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/56219/56219fig2large.jpg" target="_blank">この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください</a>。
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56219/56219fig3.jpg"> 
図 3: 視覚刺激の存在下で信号の期間にわたって土パフォーマンス。土の中に (A) 信号は時間で変化します。予想通り、パーセント ヒット (すなわち、信号試験の精度) 低下信号期間が短く、雌雄で類似していたこの効果とします。アスタリスクは、持続時間 500 ms 信号から有意な差を示しています。(B) のパフォーマンス、ディス トラクターの土セッション通常 VI により測定します。予想通り、ブロック 2 (黒いバーで示されて) のディス トラクター (すなわち、点滅 houselight) の導入は、男性と女性の両方で VI を減少しました。女性は、男性よりも、セッション全体を通して低い VI を持っていた。印は、ブロック 1 とブロック 3 から有意差 (p &#60; 0.05)。データを提示する ± SEM. の手段として<a href="//ecsource-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/56219/56219fig3large.jpg" target="_blank">この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください</a>。

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Touchscreen Sustained Attention Task SAT for Rats

タッチ スクリーンの持続的注意課題 (土) ラット

持続的注意、または断続的な予測不可能なイベントの状況を継続的に監視は、認知の重要な側面です。ここでタッチ スクリーン オペラント チャンバーを用いたラットでの持続的な関心をテストする方法を詳しく説明します。我々 は男女ともに注意を調べる場合に役立ちますこのタスクを作る雄および雌ラットに匹敵する性能を発揮します。

Sustained attention is the ability to monitor intermittent and unpredictable events over a prolonged period of time. This attentional process subserves ...

touchscreen-sustained-attention-task-sat-for-rats

Nanyang Technological University

Research

JoVE Journal

Neuroscience

Touchscreen Sustained Attention Task (SAT) for Rats

9.7K ビュー.  Temple University. 持続的注意、または断続的な予測不可能なイベントの状況を継続的に監視は、認知の重要な側面です。ここでタッチ スクリーン オペラント チャンバーを用いたラットでの持続的な関心をテストする方法を詳しく説明します。我々 は男女ともに注意を調べる場合に役立ちますこのタスクを作る雄および雌ラットに匹敵する性能を発揮します。

ビデオ: Touchscreen Sustained Attention Task SAT for Rats

Assessment of Ultrasonic Vocalizations During Drug Self-administration in Rats

Drug self-administration procedures are commonly used to study behavioral and neurochemical changes associated with human drug abuse, addiction and relapse. Various types of behavioral activity are commonly utilized as measures of drug motivation in animals. However, a crucial component of drug abuse relapse in abstinent cocaine users is "drug craving", which is difficult to model in animals, as it often occurs in the absence of overt behaviors. Yet, it is possible that a class of ultrasonic vocalizations (USVs) in rats may be a useful marker for affective responses to drug administration, drug anticipation and even drug craving. Rats vocalize in ultrasonic frequencies that serve as a communicatory function and express subjective emotional states. Several studies have shown that different call frequency ranges are associated with negative and positive emotional states. For instance, high frequency calls ("50-kHz") are associated with positive affect, whereas low frequency calls ("22-kHz") represent a negative emotional state. This article describes a procedure to assess rat USVs associated with daily cocaine self-administration. For this procedure, we utilized standard single-lever operant chambers housed within sound-attenuating boxes for cocaine self-administration sessions and utilized ultrasonic microphones, multi-channel recording hardware and specialized software programs to detect and analyze USVs. USVs measurements reflect emotionality of rats before, during and after drug availability and can be correlated with commonly assessed drug self-administration behavioral data such lever responses, inter-response intervals and locomotor activity. Since USVs can be assessed during intervals prior to drug availability (e.g., anticipatory USVs) and during drug extinction trials, changes in affect associated with drug anticipation and drug abstinence can also be determined. In addition, determining USV changes over the course of short- and long-term drug exposure can provide a more detailed interpretation of drug exposure effects on affective functioning.

Drug self-administration and ultrasonic vocalizations (USV) are used as behavioral assessments in animal research, but rarely in combination. The purpose of this article is to describe the advantages of recording USVs during drug self-administration procedures to assess affective responses to drug experience.

ラットの薬物自己投与時の超音波発声の評価

Drug self-administration procedures are commonly used to study behavioral and neurochemical changes associated with human drug abuse, addiction and ...

神経科学

A Procedure for Studying the Footshock-Induced Reinstatement of Cocaine Seeking in Laboratory Rats

The most insidious aspect of drug addiction is the high propensity for relapse. Animal models of relapse, known as reinstatement procedures, have been used extensively to study the neurobiology and phenomenology of relapse to drug use. Although procedural variations have emerged over the past several decades, the most conventional reinstatement procedures are based on the drug self-administration (SA) model. In this model, an animal is trained to perform an operant response to obtain drug. Subsequently, the behavior is extinguished by withholding response-contingent reinforcement. Reinstatement of drug seeking is then triggered by a discrete event, such as an injection of the training drug, re-exposure to drug-associated cues, or exposure to a stressor 1.
Reinstatement procedures were originally developed to study the ability of acute non-contingent exposure to the training drug to reinstate drug seeking in rats and monkeys 1, 2. Reinstatement procedures have since been modified to study the role of environmental stimuli, including drug-associated cues and exposure to various forms of stress, in relapse to drug seeking 1, 3, 4.
Over the past 15 years, a major focus of the reinstatement literature has been on the role of stress in drug relapse. One of the most commonly used forms of stress for studying this relationship is acute exposures to mild, intermittent, electric footshocks. The ability of footshock stress to induce reinstatement of drug seeking was originally demonstrated by Shaham and colleagues (1995) in rats with a history of intravenous heroin SA5. Subsequently, the effect was generalized to rats with histories of intravenous cocaine, methamphetamine, and nicotine SA, as well as oral ethanol SA 3, 6.
Although footshock-induced reinstatement of drug seeking can be achieved reliably and robustly, it is an effect that tends to be sensitive to certain parametrical variables. These include the arrangement of extinction and reinstatement test sessions, the intensity and duration of footshock stress, and the presence of drug-associated cues during extinction and testing for reinstatement. Here we present a protocol for footshock-induced reinstatement of cocaine seeking that we have used with consistent success to study the relationship between stress and cocaine seeking.

Animal models of relapse, known as reinstatement procedures, have been used extensively to study the role of stress in relapse to drug seeking. Here, we report on a method for inducing the reinstatement of cocaine seeking in laboratory rats via acute exposures to mild, intermittent electric footshock.

実験用ラットに求めてコカインのフットショック誘発性回復を勉強するための手順

The most insidious aspect of drug addiction is the high propensity for relapse.  Animal models of relapse, known as reinstatement procedures, have been ...

Correlating Behavioral Responses to fMRI Signals from Human Prefrontal Cortex: Examining Cognitive Processes Using Task Analysis

The aim of this methods paper is to describe how to implement a neuroimaging technique to examine complementary brain processes engaged by two similar tasks. Participants' behavior during task performance in an fMRI scanner can then be correlated to the brain activity using the blood-oxygen-level-dependent signal. We measure behavior to be able to sort correct trials, where the subject performed the task correctly and then be able to examine the brain signals related to correct performance. Conversely, if subjects do not perform the task correctly, and these trials are included in the same analysis with the correct trials we would introduce trials that were not only for correct performance. Thus, in many cases these errors can be used themselves to then correlate brain activity to them. We describe two complementary tasks that are used in our lab to examine the brain during suppression of an automatic responses: the stroop1 and anti-saccade tasks. The emotional stroop paradigm instructs participants to either report the superimposed emotional 'word' across the affective faces or the facial 'expressions' of the face stimuli1,2. When the word and the facial expression refer to different emotions, a conflict between what must be said and what is automatically read occurs. The participant has to resolve the conflict between two simultaneously competing processes of word reading and facial expression. Our urge to read out a word leads to strong 'stimulus-response (SR)' associations; hence inhibiting these strong SR's is difficult and participants are prone to making errors. Overcoming this conflict and directing attention away from the face or the word requires the subject to inhibit bottom up processes which typically directs attention to the more salient stimulus. Similarly, in the anti-saccade task3,4,5,6, where an instruction cue is used to direct only attention to a peripheral stimulus location but then the eye movement is made to the mirror opposite position. Yet again we measure behavior by recording the eye movements of participants which allows for the sorting of the behavioral responses into correct and error trials7 which then can be correlated to brain activity. Neuroimaging now allows researchers to measure different behaviors of correct and error trials that are indicative of different cognitive processes and pinpoint the different neural networks involved.

The goal of our research is to correlate behavior to brain activity. Accurate behavioral measures and imaging techniques allow us to elucidate brain-behavior relationships.

人間の前頭前野皮質からfMRI信号への行動応答の相関：タスク分析を用いた認知プロセスを調べる

The aim of this methods paper is to describe how to implement a neuroimaging technique to examine complementary brain processes engaged by two similar ...

A General Method for Evaluating Incubation of Sucrose Craving in Rats

For someone on a food-restricted diet, food craving in response to food-paired cues may serve as a key behavioral transition point between abstinence and relapse to food taking 1. Food craving conceptualized in this way is akin to drug craving in response to drug-paired cues. A rich literature has been developed around understanding the behavioral and neurobiological determinants of drug craving; we and others have been focusing recently on translating techniques from basic addiction research to better understand addiction-like behaviors related to food 2-4.
As done in previous studies of drug craving, we examine sucrose craving behavior by utilizing a rat model of relapse. In this model, rats self-administer either drug or food in sessions over several days. In a session, lever responding delivers the reward along with a tone+light stimulus. Craving behavior is then operationally defined as responding in a subsequent session where the reward is not available. Rats will reliably respond for the tone+light stimulus, likely due to its acquired conditioned reinforcing properties 5. This behavior is sometimes referred to as sucrose seeking or cue reactivity. In the present discussion we will use the term "sucrose craving" to subsume both of these constructs.
In the past decade, we have focused on how the length of time following reward self-administration influences reward craving. Interestingly, rats increase responding for the reward-paired cue over the course of several weeks of a period of forced-abstinence. This "incubation of craving" is observed in rats that have self-administered either food or drugs of abuse 4,6. This time-dependent increase in craving we have identified in the animal model may have great potential relevance to human drug and food addiction behaviors.
Here we present a protocol for assessing incubation of sucrose craving in rats. Variants of the procedure will be indicated where craving is assessed as responding for a discrete sucrose-paired cue following extinction of lever pressing within the sucrose self-administration context (Extinction without cues) or as responding for sucrose-paired cues in a general extinction context (Extinction with cues).

Responding for food or drug-paired cues increases over the course of a period of abstinence and this may relate to an increased susceptibility to relapse behaviors. Here we detail a procedure for evaluating this "incubation of craving" in rats that have self-administered sucrose.

ラットのショ糖の渇望のインキュベーションを評価するための一般的な方法

For someone on a food-restricted diet, food craving in response to food-paired cues may serve as a key behavioral transition point between abstinence and ...

Mapping Cortical Dynamics Using Simultaneous MEG/EEG and Anatomically-constrained Minimum-norm Estimates: an Auditory Attention Example

Magneto- and electroencephalography (MEG/EEG) are neuroimaging techniques that provide a high temporal resolution particularly suitable to investigate the cortical networks involved in dynamical perceptual and cognitive tasks, such as attending to different sounds in a cocktail party. Many past studies have employed data recorded at the sensor level only, i.e., the magnetic fields or the electric potentials recorded outside and on the scalp, and have usually focused on activity that is time-locked to the stimulus presentation. This type of event-related field / potential analysis is particularly useful when there are only a small number of distinct dipolar patterns that can be isolated and identified in space and time. Alternatively, by utilizing anatomical information, these distinct field patterns can be localized as current sources on the cortex. However, for a more sustained response that may not be time-locked to a specific stimulus (e.g., in preparation for listening to one of the two simultaneously presented spoken digits based on the cued auditory feature) or may be distributed across multiple spatial locations unknown a priori, the recruitment of a distributed cortical network may not be adequately captured by using a limited number of focal sources.
Here, we describe a procedure that employs individual anatomical MRI data to establish a relationship between the sensor information and the dipole activation on the cortex through the use of minimum-norm estimates (MNE). This inverse imaging approach provides us a tool for distributed source analysis. For illustrative purposes, we will describe all procedures using FreeSurfer and MNE software, both freely available. We will summarize the MRI sequences and analysis steps required to produce a forward model that enables us to relate the expected field pattern caused by the dipoles distributed on the cortex onto the M/EEG sensors. Next, we will step through the necessary processes that facilitate us in denoising the sensor data from environmental and physiological contaminants. We will then outline the procedure for combining and mapping MEG/EEG sensor data onto the cortical space, thereby producing a family of time-series of cortical dipole activation on the brain surface (or "brain movies") related to each experimental condition. Finally, we will highlight a few statistical techniques that enable us to make scientific inference across a subject population (i.e., perform group-level analysis) based on a common cortical coordinate space.

We use magneto- and electroencephalography (MEG/EEG), combined with anatomical information captured by magnetic resonance imaging (MRI), to map the dynamics of the cortical network associated with auditory attention.

同時MEG / EEGおよび解剖学的に制約のある最小ノルム推定値を使用してマッピング皮質ダイナミクス：聴覚注意の例

Magneto- and electroencephalography (MEG/EEG) are neuroimaging techniques that provide a high temporal resolution particularly suitable to investigate the ...

Generation of Topically Transgenic Rats by In utero Electroporation and In vivo Bioluminescence Screening

In utero electroporation (IUE) is a technique which allows genetic modification of cells in the brain for investigating neuronal development. So far, the use of IUE for investigating behavior or neuropathology in the adult brain has been limited by insufficient methods for monitoring of IUE transfection success by non-invasive techniques in postnatal animals. 
 For the present study, E16 rats were used for IUE. After intraventricular injection of the nucleic acids into the embryos, positioning of the tweezer electrodes was critical for targeting either the developing cortex or the hippocampus. 
 Ventricular co-injection and electroporation of a luciferase gene allowed monitoring of the transfected cells postnatally after intraperitoneal luciferin injection in the anesthetized live P7 pup by in vivo bioluminescence, using an IVIS Spectrum device with 3D quantification software. 
 Area definition by bioluminescence could clearly differentiate between cortical and hippocampal electroporations and detect a signal longitudinally over time up to 5 weeks after birth. This imaging technique allowed us to select pups with a sufficient number of transfected cells assumed necessary for triggering biological effects and, subsequently, to perform behavioral investigations at 3 month of age. As an example, this study demonstrates that IUE with the human full length DISC1 gene into the rat cortex led to amphetamine hypersensitivity. Co-transfected GFP could be detected in neurons by post mortem fluorescence microscopy in cryosections indicating gene expression present at &ge;6 months after birth.
 We conclude that postnatal bioluminescence imaging allows evaluating the success of transient transfections with IUE in rats. Investigations on the influence of topical gene manipulations during neurodevelopment on the adult brain and its connectivity are greatly facilitated. For many scientific questions, this technique can supplement or even replace the use of transgenic rats and provide a novel technology for behavioral neuroscience.

Generation of Topically Transgenic Rats by In utero Electroporation and In vivo Bioluminescence Screening

Genes can be manipulated during development of the cortex or the hippocampus of the rat via in utero electroporation (IUE) at E16, to enable fast and targeted modifications in neuronal connectivity for later studies of behavior or neuropathology in adult animals. Postnatal in vivo imaging for control of IUE success is performed by bioluminescence of activating co-transfected luciferase.

局所トランスジェニックラットの発生により<em&gt;子宮内</em&gt;エレクトロポレーションおよび<em&gt;インビボ</em&gt;生物発光スクリーニング

 In utero electroporation (IUE) is a technique which allows genetic modification of cells in the brain for investigating neuronal development. So far, the ...

Unilateral Pyramidotomy of the Corticospinal Tract in Rats for Assessment of Neuroplasticity-inducing Therapies

The corticospinal tract (CST) can be completely severed unilaterally in the medullary pyramids of the rodent brainstem. The CST is a motor tract that has great importance for distal muscle control in humans and, to a lesser extent, in rodents. A unilateral cut of one pyramid results in loss of CST innervation of the spinal cord mainly on the contralateral side of the spinal cord leading to transient motor disability in the forelimbs and sustained loss of dexterity. Ipsilateral projections of the corticospinal tract are minor. We have refined our surgical method to increase the chances of lesion completeness. We describe postsurgical care. Deficits on the Montoya staircase pellet reaching test and the horizontal ladder test shown here are detected up to 8 weeks postinjury. Deficits on the cylinder rearing test are only detected transiently. Therefore, the cylinder test may only be suitable for detection of short term recovery. We show how, electrophysiologically and anatomically, one may assess lesions and plastic changes. We also describe how to analyse fibers from the uninjured CST sprouting across the midline into the deprived areas. It is challenging to obtain &#62;90% complete lesions consistently due to the proximity to the basilar artery in the medulla oblongata and survival rates can be low. Alternative surgical approaches and behavioural testing are described in this protocol. The pyramidotomy model is a good tool for assessing neuroplasticity-inducing treatments, which increase sprouting of intact fibers after injury.

The corticospinal tract, one of the major sensorimotor tracts, can be lesioned unilaterally in the rodent brainstem in order to test neuroplasticity-inducing therapies for the central nervous system. This surgical procedure (&#8220;pyramidotomy&#8221;) and postoperative assessments are described in this protocol.

神経可塑性を誘導する治療法の評価のためのラットの皮質脊髄路の片側Pyramidotomy

The corticospinal tract (CST) can be completely severed unilaterally in the medullary pyramids of the rodent brainstem. The CST is a motor tract that has ...

Conducting Concurrent Electroencephalography and Functional Near-Infrared Spectroscopy Recordings with a Flanker Task

Concurrent EEG and fNIRS recordings offer an excellent opportunity to gain a full understanding of the neural mechanism of cognitive processing by inspecting the relationship between the neural and hemodynamic signals. EEG is an electrophysiological technology that can measure the rapid neuronal activity of the cortex, whereas fNIRS relies on the hemodynamic responses to infer brain activation. The combination of EEG and fNIRS neuroimaging techniques can identify more features and reveal more information associated with the functioning of the brain. In this protocol, fused EEG-fNIRS measurements were performed for concurrent recordings of evoked-electrical potentials and hemodynamic responses during a Flanker task. In addition, the critical steps for setting up the hardware and software system as well as the procedures for data acquisition and analysis were provided and discussed in detail. It is expected that the present protocol can pave a new avenue for improving the understanding of the neural mechanisms underlying various cognitive processes by using the EEG and fNIRS signals.

The present protocol describes how to perform concurrent EEG and fNIRS recordings and how to inspect the relationship between the EEG and fNIRS data.&#160;

フランカータスクによる同時脳波と機能的近赤外分光記録の実施

Concurrent EEG and fNIRS recordings offer an excellent opportunity to gain a full understanding of the neural mechanism of cognitive processing by ...

Event Related Potentials (ERPs) and other EEG Based Methods for Extracting Biomarkers of Brain Dysfunction: Examples from Pediatric Attention Deficit/Hyperactivity Disorder (ADHD)

Neuropsychiatric diagnoses like ADHD are based on subjective methods like interviews, rating scales and observations. There is a need for more brain-based supplements. Stimulant medication is the most common treatment for ADHD. Clinically useful predictors of response have so far not been reported. The aim of this paper is to describe the EEG based methods we apply to extract potential biomarkers for brain dysfunction. Examples relate to biomarkers for pediatric ADHD, and prediction of medication response. The main emphasis is on Event Related Potentials (ERPs).
A nineteen channel EEG is recorded during a 3 min eyes-opened task, a 3 min eyes-closed task, and a 20 min cued visual GO/NOGO task (VCPT). ERPs are recorded during this task. The goal of the ERP protocol is to extract biomarkers of assumed brain dysfunctions that significantly differentiate between a patient group and healthy controls. The protocol includes recording during standard conditions and artifact correction. ERP waves can be used or transformed into latent components. The components of the patient group are compared with controls, empathizing components that, when compared, show relatively high effect sizes. Sub-groups of the patients are selected on the basis of the cluster analysis in the space of the components. Treatment procedure (such as medication, tDCS or neurofeedback protocol) can be applied and the changes in components related to treatment in the subgroups are observed, forming the basis for clinical recommendations.
The methods described were applied in a study of 87 pediatric ADHD patients. The index of medication response discriminated significantly between responders and non-responders with a large, and clinically meaningful effect size (d = 1.84). In an ongoing study comparing ADHD children with matched controls, several variables discriminate significantly between patients and controls. The global index will exceed d = .8. The EEG based methods described here could be clinically meaningful.

Event Related Potentials ERPs and other EEG Based Methods for Extracting Biomarkers of Brain Dysfunction: Examples from Pediatric Attention Deficit/Hyperactivity Disorder ADHD

EEG-methods are applied for extracting biomarkers of brain dysfunctions. The focus is on multi-channel event-related potentials (ERPs) recorded in a cued GO/NOGO task. Non-brain artifacts are corrected and ERPs are compared with the normative data. Examples relate to biomarkers for ADHD diagnosis and prediction of medication response.

脳機能障害のバイオマーカーを抽出するためのイベント関連電位(ERP)および他の脳科学ベースの方法:小児注意欠陥/多動性障害(ADHD)の例

Neuropsychiatric diagnoses like ADHD are based on subjective methods like interviews, rating scales and observations. There is a need for more brain-based ...

Preparation of Peripheral Nerve Stimulation Electrodes for Chronic Implantation in Rats

Peripheral nerve cuff electrodes have long been used in the neurosciences and related fields for stimulation of, for example, vagus or sciatic nerves. Several recent studies have demonstrated the effectiveness of chronic VNS in enhancing central nervous system plasticity to improve motor rehabilitation, extinction learning, and sensory discrimination. Construction of chronically implantable devices for use in such studies is challenging due to rats&#8217; small size, and typical protocols require extensive training of personnel and time-consuming microfabrication methods. Alternatively, commercially available implantable cuff electrodes can be purchased at a significantly higher cost. In this protocol, we present a simple, low-cost method for construction of small, chronically implantable peripheral nerve cuff electrodes for use in rats. We validate the short and long-term reliability of our cuff electrodes by demonstrating that VNS in ketamine/xylazine anesthetized rats produces decreases in breathing rate consistent with activation of the Hering-Breuer reflex, both at the time of implantation and up to 10 weeks after device implantation. We further demonstrate the suitability of the cuff electrodes for use in chronic stimulation studies by pairing VNS with skilled lever press performance to induce motor cortical map plasticity.

Existing approaches for constructing chronically implantable peripheral nerve cuff electrodes for use in small rodents often require specialized equipment and/or highly trained personnel. In this protocol we demonstrate a simple, low-cost approach for fabricating chronically implantable cuff electrodes, and demonstrate their effectiveness for vagus nerve stimulation (VNS) in rats.

ラットの慢性移植のための末梢神経刺激電極の調製

Peripheral nerve cuff electrodes have long been used in the neurosciences and related fields for stimulation of, for example, vagus or sciatic nerves. ...

タッチ スクリーンの持続的注意課題 (土) ラット

タッチスクリーンの持続的注意課題 (土) ラット