We thank G. Pruzzo for his excellent technical assistance and the IIT mechanical workshop for help in building our new apparatus. This research was supported by the Istituto Italiano di Tecnologia, the Marie Curie FP7-Reintegration-Grant N&#176;268247, and by the Italian Ministry of Health Grants for Young Researchers (GR-2010-2315883).

<ol>
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R., Papaleo, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+ultimate+intra-/extra-dimensional+attentional+set-shifting+task+for+mice.">The ultimate intra-/extra-dimensional attentional set-shifting task for mice.</a> Biological psychiatry. 75 (8), 660-670 (2014).</li><li>Machkintosh, N. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+effects+of+overtraining+on+a+reversal+and+a+nonreversal+shift.">The effects of overtraining on a reversal and a nonreversal shift.</a> Journal of Comparative and Physiological Psychology. 55 (4), 555-559 (1962).</li><li>Abraham, N. M., Spors, H., Carleton, A., Margrie, T. W., Kuner, T., Schaefer, A. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Maintaining+accuracy+at+the+expense+of+speed:+stimulus+similarity+defines+odor+discrimination+time+in+mice.">Maintaining accuracy at the expense of speed: stimulus similarity defines odor discrimination time in mice.</a> Neuron. 44 (5), 865-876 (2004).</li><li>Cools, R., Rogers, R., Barker, R. A., Robbins, T. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Top-down+attentional+control+in+Parkinson's+disease:+salient+considerations.">Top-down attentional control in Parkinson's disease: salient considerations.</a> Journal of cognitive neuroscience. 22 (5), 848-859 (2010).</li></ol>

The authors declare that they have no financial conflicts of interest.

이 연구에서 우리는 소설이 안정적으로 반전 학습, 주의력 세트의 형성과 이동을 통해인지 적 유연성을 측정 할 수있는 마우스 두 개의 챔버 ID / ED &quot;오페론&quot;작업을 자동으로 제시한다. 이 패러다임은 WCST와 일반적으로 인간과 인간이 아닌 영장류에 사용되는 ID / ED 작업 유사 및 설치류에 대한 이전 버전의 주요 한계를 극복한다. 이 오페론 패러다임이 큰 약물 및 / 또는 병진 의학에 높은 관련성 마우스의인지 (DYS)에 관련된 기능 유전자 검사를위한 새로운 효과적인 도구로 사용할 수 있습니다. 이 자동화 된 태스크는 설치류 용 이전에 사용 된 ID / ED 태스크에 비해 다음과 같은 장점이있다 : (1) 이는 (설명서 버전보다 덜 노동 집약적 인 절차를 가지고 예를 들면, 소프트웨어가 크게하여 간섭을 감소 과제의 모든 위상을 조절한다. 실험자); (2) 측정 parame의 주관성의 모든 소스를 제거TERS (예, 실험 동물이 실제로 선택 응답했다 여부를 판단 할 필요가 없다); (3) 마우스는 응답을 위해 보강 관련된 큐를 수행 할 수있는 가능성 (즉, 보상은 항상 자동적으로 중심 잡지에서 제공된다) 제거; (4) 임의의 환경 조건을 피할 수 (예를 들어, 미로와 다른 크기 / 재료에있어서, 수동으로 제조 큐 자극의 사용의 사용); (5)이 임상에서 사용 동등한 인간 작업에 따라, 서로 다른 자극의 넓은 범위의 세 가지 치수의 조작을 허용한다. 여기에서 우리는 쥐에서 데이터를 제시하지만, 비슷한 장점은 쥐에 대해도 예상 할 수 있습니다. EDS의 비교 예에서 I) 열악한 성능 : areliable 주의력 집합 변속 성능을 식별하기 위해 이용 될 수있는 내부 구조체 - 유효 파라미터는 태스크의 중요한 단계가있다이전 단계 II) IDS2에 IDS에서 일반적인 개선 ED; ⅲ) 연속 반전 단계에서 특정 개선, 더 많은 동물이 내 세트 역전의 훈련으로, 더 나은 후속 내 세트 (20)를 전환은에서 수행해야한다 EDS 비교 EDSRe에 ⅳ) 더 나은 성능. 이 소설 ID / ED 오페론 작업은 CANTAB ID / ED 작업을 사용 영장류 및 버전 12, 13을 &quot;파고&quot;설명서를 사용하여 설치류에서 기존의 연구와 일치하는 모든 기능을 제공합니다. 또한,이 자동화 된 작업의 각 단계에 관계없이 (즉, 냄새, 질감과 빛) (19) 사용 관련 / 관련이없는 차원의 시험 해당하는 번호를 알게되었다. 이 사용되는 모든 자극 비슷한 돌출이 있고 주의력 세트 형성 및 / 또는 이동에 적합한 것을 보여 주었다. 우리의 실험은 EDS 해결에 어려움이 또한 응답 대기 시간의 증가에 의해 강조되고 있음을 입증. 처리 시간증가 열심히 차별 (21) 중 최적의 정확성을 유지합니다. 따라서, (18)을 해결하는 정보 처리, 의사 결정 및 문제의 속도의 지표로 응답하는 지연을 고려하여, EDS 동안 느린 대기 시간 설정 변속을 해결하는데 어려움에 직면 채용 전략을 반영하는 것이다. 우리는 새로운 장치가 효과적으로 더 &#39;전통적인&#39;주의력 세트 시프트 패러다임 (즉, 이차원) 시험에 걸쳐 두 개의 치수를 이용하여 사용될 수 있음을 도시했거나 함께 부착 된 세트 패러다임 사용을 의미 세 가지 차원. 관심 영역인지에 따라, 가장 적합한 프로토콜을 선택할 수있다. 이러한 패러다임 모두는 이전 인간, 영장류 및 설치류 7,12-17에 사용되어왔다. 그러나, 고착에 설정된 절차와 오전입니다 설정 이동의 다른 구성 요소를 구별 할 수있다인간의 환자 7,22에서 전두엽의 기능을 선택적으로 측정 광석. 또한, 이차원 패러다임에서 발생할 수있는 하나의 문제는 바이어스 결과를 알게 무관 수도있다. 배운 무관의 perseveration이 참석, 7 무관, 과거 정보에 대해 배울 수 없음을 의미한다. 피사체가 이전에 무관 차원 관심을 전환하는 데 필요로이 상황은, 이차원 패러다임의 EDS 단계에서 일어날 수있다. 이 경우, EDS 결핍으로 인해 이전에 중요한 치수 및 / 또는 현재 이전 무관 차원 주목 시프트 무능력 멀리 주목 시프트 무능력인지 분별 기본적 불가​​능하다. 장애는 단지 이전에 피드백을 강화과의 랜덤 협회 무관 만든 차원에 응답의 활성 억제를 반영 할 수있다. 한편, 부착 된 세트의 콘시 조건은, 새로운 관련 차원으로 이동하지 않으면 이전에 경험하지었기 때문에이 차원에 대한 사전 학습에 기인 할 수 없습니다. 실패, 따라서 이전에 관련 치수 perseveration을 반영한다. 결론적으로, 경우에도 &#39;부착 된 세트&#39;와 &#39;두 차원&#39;주의력이 설정 이동 유사한 결과가 발생할 수 있습니다 패러다임을, 우리가 명시 적으로 선호하는 부착 된 세트 perseveration 이유가 논의 정상적인 야생형 생쥐에서 위.

주의력 설정 이동은인지 적 유연성과 집행 기능을 하나의 척도이다. 그것은 임의의 내부 규칙 ( &quot;인지-주의력 세트&quot;) 사이를 전환 할 수있는 능력을 의미한다. 인간 주의력 설정 변속인지 유연성을 측정하기 위해 가장 널리 사용되는 신경 심리학 적 작업은 위스콘신 카드 정렬 검사 (WCST) (2) 및 더 최근의 더 정교한 버전 : 인트라 여분 차원 주의력 세트 시프트 (ID / 캠브리지 신경 심리 검사 자동화 된 배터리 (CANTAB) 3,4의 ED). 이러한 작업은 자폐증 5 포함한 정신 장애, 정신 분열증 (6), 파킨슨 병 (7), 강박 장애 (8) 및 주의력 결핍 / 과잉 행동 장애 (9)의 넓은 범위에서 특정 이상인지를 식별하기 위해 사용되어왔다. 임상 적 관련성과 WCST와 ID의 고체 방법 론적 접근 / ED 테스트는 AT &amp; T가전임상 연구에서 10, 11과 동일한 시험 구현 racted 관심. 이러한 작업은 동일한 차원에서 관심의 이동, 이러한 차별적 학습, 반전 학습, 주의력 세트의 형성과 같은 다른인지 능력의 동일한 주제 내에서 선택적으로 측정 할 수 (. 즉, 내 차원 이동 : IDS)과 다른 사이 지각 차원 (즉, 여분의 차원 이동 :. EDS). 별개의 뇌 회로뿐만 아니라 병리학은 다양한 방법으로 이들 고유인지 기능을 변경할 수 있기 때문에 중요하다. 예를 들어, 이중 해리 또는 기능적 전문화 효과 (설치류) / 중간 (원숭이와 인간) 측면과 주의력 설정 이동 작업에서 PFC의 궤도 영역 사이 입증되었다. 안와 전두엽 피질 이러한 작업의 반전 단계에서 더 복잡하지만, 횡 / PFC 내측 영역은 여분 차원 변속 단에 적용12-14. 영장류 이러한 주의력 설정 이동 테스트 설치류 버전은 성공적으로 13-16를 생성하고있다. 그러나, 이들 설치류 버전의 일부 측면들은 애플리케이션 및 사용을 제한하고있다. 예를 들어, 이러한 작업은 수동으로 실행되며, 따라서 매우 노동 집약적 및 표준화하기 어렵다. 또한, 내측 자극 식품 강화제의 존재는 열을 선택 결정에 응답 동물과 바이어스 전위의 모호한 해석을 초래할 것이다. 이러한 특성 시험의 처리량과, 더 중요하게, 대규모 유전자 및 / 또는 약물 스크리닝 연구에의 응용을 제한하고있다. 이러한 한계를 극복하고, 설치류에서 ID / ED 시프트 패러다임의 응용 가능성을 향상시키기 위해, 여기 마우스에서인지 유연성을 테스트하는 신규 한 개의 챔버 조건화 기반 태스크를 제안한다. 이 신규 작업 밀접 인간 및 비에서 사용될 ID / ED 태스크를 본뜬영장류와 설치류 이전 버전의 문제를 우회.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="1386">
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:237px;">Plexiglas walls and aluminum floor</td>
			<td style="width:264px;">Custom made</td>
			<td style="width:141px;"></td>
			<td style="width:744px;">(16 x 16 x 16 cm for each chamber)</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Plexiglas door&#160;</td>
			<td>Custom made</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">PC</td>
			<td>Dell Inc.</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">MED-PC IV software&#160;</td>
			<td>(Med Associates, St. Albans, VT, USA)</td>
			<td>custom made</td>
			<td>Use an operant code in order to automatically control the presentation of the stimuli and the sequence of the stages</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Nose-poke hole&#160;</td>
			<td>Med Associates, St. Albans, VT, USA)</td>
			<td>ENV-314M</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Food magazine&#160;</td>
			<td>Med Associates, St. Albans, VT, USA)</td>
			<td>ENV-303M</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Pellet dispenser for food reinforcement&#160;</td>
			<td>Med Associates, St. Albans, VT, USA)</td>
			<td>ENV-203-14P</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Houselight&#160;</td>
			<td>Med Associates, St. Albans, VT, USA)</td>
			<td>ENV-315M</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Dilution olfactometer&#160;</td>
			<td>(Med Associates, St. Albans, VT, USA)</td>
			<td>PHM-275</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Liquid odorants</td>
			<td>(Sigma Aldrich, Dorset, UK)</td>
			<td></td>
			<td>(see Table 1)</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Mineral oil</td>
			<td>(Sigma Aldrich, Dorset, UK)</td>
			<td>M5904</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Air pump and vacuum</td>
			<td>(Med Associates, St. Albans, VT, USA)</td>
			<td>PHM-280</td>
			<td>Vacuum is recommended for scents removal at the end of each trial</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Light-emitting diodes (LED)</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>High-intensity, transparent gem, 3 mm</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Floor textures</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>3x3 cm</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Reinforcement pellets</td>
			<td>TestDiet</td>
			<td>5TUL 14mg</td>
			<td>For mice</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

an operant intra-/extra-dimensional set-shift task for mice

Alterations in executive control and cognitive flexibility, such as attentional set-shifting abilities, are core features of several neuropsychiatric diseases. The most widely used neuropsychological tests for the evaluation of attentional set-shifting in human subjects are the Wisconsin Card Sorting Test (WCST) and the CANTAB Intra-/Extra-dimensional set shift task (ID/ED). These tasks have proven clinical relevance and have been modified and successfully adapted for research in animal models. However, currently available tasks for rodents present several limitations, mainly due to their manual-based testing procedures, which are hampering translational advances in psychiatric medicine. To overcome these limitations and to better mimic the original version in primates, we present the development of a novel operant-based two-chamber ID/ED "Operon" task for rodents. We demonstrated the effectiveness of this novel task to measure different facets of cognitive flexibility in mice including attentional set formation and shifting, and reversal learning. Moreover, we show the high flexibility of this task in which three different perceptual dimensions can be manipulated with a high number of stimuli cues for each dimension. This novel ID/ED Operon task can be an effective preclinical tool for drug testing and/or large genetic screening relevant to the study of executive dysfunction and cognitive symptoms found in psychiatric disorders.

도 2는 ID / ED 태스크의 예를 도시한다. 자극 (중 &#39;차별 1&#39;또는 &#39;차별 2&#39;)의 쌍 무작위로 각 단계에 표시되고, 마우스를 각 쌍의 올바른 자극을 선택해야합니다. 이 예제 테이블에서 올바른 모범는 굵은 글씨로보고됩니다. 첫 번째 단계 (SD 또는 단순 차별)에서, 두 개의 코 포크 구멍에 제시된 자극 입체적 차이 중 하나 (예, O1 : O2 대 바닐라 : 라벤더) 마우스가 (예를 들어, O1) 올바른 모범을 선택하는 보상한다. 피사체가 교란 인자로서 도입이 단계에서 기준, 다음 단계 (CD 또는 화합물 차별) 시작, 중요한 치수 동일한 모범 번째의 모범 랜덤 중첩 제시되지만 무관 사이즈 (도달하면 예를 들어, L1 :. 푸른 빛 vs.L2 : 황색). 두 개의 다른 차별이 단계 (eithe 가능하다R &#39;차별 1&#39;또는 &#39;차별 2&#39;). 다음 단계 (CDRE 또는 복합 차별 반전)에서 보상 사태는 반전되지만 모범과 관련 치수는 변경되지 않습니다 : 마우스가 이전에 정확한 자극 (예, 라벤더 냄새가 지금 보상) 지금 잘못된 것을 배울 수있다. 다음 단계 (IDS 또는 내부 차원 이동), 새로운 모범 (냄새 및 조명 모두)를 도입하고 있지만 (이 예에서는 냄새) 관련 차원에서 동일하게 유지됩니다 (예를 들어, 딸기는 올바른 선택입니다). 다음 단계 (IDR 또는 내부 차원 반전)에서 보상 사태는 역전된다. 제 2 내부 차원 시프트 (IDS2와 반전) 후에, 새로운 모범이 중요한 치수가 변경되는 추가적인 차원 시프트 (EDS)를 테스트하기 위해 도입된다. T2 대 거친 사포 : &#39;부착 된 세트&#39;EDS에서 마우스가 새로운 차원 (예를 들어, 텍스처, T1에 초점이 미세 사를ndpaper),이 경우, 냄새에 앞서 관련된 치수 ()는 현재 무관 차원된다. &quot;이차원 &#39;EDS (이 경우에, 광) 이전에 무관 차원 해주기 중요한 치수이다. 마지막 단계 (EDSRe 또는 여분의 차원 반전)에서 보상 사태는 역전된다. 신뢰성있는 결과를 얻기 위해, 태스크에 사용 자극 치수는 동등하게 잘 알게 될 것이다. 도 3에 도시 된 바와 같이, 이러한 신규의 장치에서의 시각, 촉각 및 악취 차별 유사한 필요한 시간 (F (2, 64) = 0.36; p = 0.69)과 유사한 시험 번호 (F (2, 64) = 0.059; p = 0.94)을 동물에 관계없이 표시 사이즈 간단한 차별을 수행 할 수 있음을 시사 기준에 도달한다. 신뢰성 주의력 세트 태스크 (P)의 시험 단계에 걸쳐 개발되어 있으면설치류 및 영장류 12, 13의 이전 연구에서보고 된 정상적인 야생형 마우스의 erformance는, 이전 및 다음 단계에 비해 EDS 단계에서 가난해야한다. 특히, 시간 및 조건을 달성하는 데 필요한 시험의 강력한 증가 IDS 단계에 비해 EDS에서 발견되어야한다. (; P &lt;0.0001 F (8,168) = 9.23) 및 시간 ( &#39;부착 된 세트&#39;프로토콜 우리의 실험에서,도 4에 도시 된 바와 같이, 마우스의 성능 분석은 차별 시련의 수에 대한 효과를 밝혀 기준에 도달하는 데 필요한 P &lt;0.0001), F (8168)는 8.62을 =. 실제로, 마우스 실험에 필요한 더 많은 시간은 CD, IDS, IDS2 EDSRe 단계와 비교 단계 EDS를 해결하기 (p &lt;0.05;도 4A-B 참조). 마찬가지로, &#39;이차원&#39;프로토콜 (도 5)에서 테스트의 성능 분석 실험 번호에 대한 상당한 효과를 판정 하였다 (F (8,72) = 30.66; P &lt;0.005)와 시간 (F (8,72) = 4.65; P &lt;0.0005)의 기준에 도달 할 필요가 있었다. 실제로, 우리는 필요 이상의 실험 마우스 (p &lt;0.05) 및 시간 (P &lt;0.05)가 CD, IDS, IDS2 및 EDSRe (도 5A-B)에 비해 EDS를 해결할 수 있음을 보여준다. 이동 능력의 차이는 다른 차원에서 테스트 마우스 사이에 관찰 될 수 없습니다. 정상 야생형 마우스에서, 제 반전 학습 (예., CDRE)가 초기 판정 (즉, CD)에 비해 더 어렵다. 이 단계를 완료하기 위해, 더 많은 시간 (그림 4-5B P &lt;0.05), 계약에,도 4 및도 5에서 증거로, 마우스는 더 시험 (그림 4-5A P &lt;0.05)를 필요로했다. 우리는 둘 다 &#39;에-설정 붙어&#39;와 &#39;두 차원&#39;프로토콜과 우리의 실험에서 보여 더욱이, 반전 성능은 IDS2Re에 IDSRe하는 CDRE에서 개선 될 전망이다. 이 resulTS 추가 작업을 통해 주의력 세트의 형성의 증거를 강화. 작업 전반에 걸쳐, 마우스는 연속적인 단계를 통해 응답하는 자신의 속도를 개선한다. 따라서, 대응하는 지연의 분석은 상당한 효과 판정 (; p &lt;0.0001 F (8,200) = 42.59)을 보였다. 그림 4C의 대표적인 결과에 의해 입증 된 바와 같이 특히, 대기 시간이 감소 하였다 (p &lt;0.0005) IDS, CD 및 SD 단계에서 그와 비교된다 IDS2 단계에 찌를. 또한, 지연 시간과 이전 IDS2 IDS2Re 연속 EDSRe 단계 (p &lt;0.05)에 비해 EDS 단계 동안 증가 대응할. 이러한 결과 라인에서 대기 시간의 분석은 &#39;두 차원&#39;작업 중에 응답은 차별의 중요한 효과 (; P &lt;0.0005 F (7,63) = 9.98)를 보였다. 도 5c에 도시 된 바와 같이, 대기 시간은 w 선택하도록이전과 IDS2 IDS2Re 연속 EDSRe (p &lt;0.05)과 비교시 증가 된 EDS로. 대응하는 처리 지연이 결정 단계 (18)의 지수로 간주 되었기 때문에, 이러한 결과는 상기 마우스는 EDS 동안 새로운 차별적 규칙 처리 몇 가지 문제가 발생했음을 제시한다. 야생형 마우스 (도 4-5)의 행동의 성능에 기초하여, 우리는 각 실험 그룹 (R 전력 분석에 의해) 샘플 크기의 최소한 8되어야한다고 결정했다. <img alt="그림 3" src="/files/ftp_upload/53503/53503fig3.jpg" /> 빛, 냄새와 질감의 그림 3. 간단한 차별은 동일합니다. 시험 (A) 번호 만 빛, 냄새 또는 질감 자극 간단한 차별의 기준에 도달하는 데 필요한 (B) 시간. 값은 그림 2-4에 걸쳐 ± SEM을 의미 나타냅니다. 데이터 오라ginally에 발표 된 &#39;궁극적 인 인트라과 Extradimensional 주의력 마우스에 대한 작업을 세트 시프 팅&#39;(19). <img alt="그림 4" src="/files/ftp_upload/53503/53503fig4.jpg" /> 도 4 야생형 C57BL6J 수컷 쥐 (분) &#39;고착에 설정된 &quot;ID / ED 오페론 태스크. (A) 시험, (B) 시간 성능의 상이한 단계의 기준에 도달하는 데 필요한 일 &#39;고착에 설정된&#39;ID / ED 패러다임을 사용하여 ID / ED 오페론 작업. (C) 시간 (초) 디바이더 도어의 개폐 작업의 다른 단계 동안 코 - 포크 응답 (응답 지연 시간) 사이에 경과. 마우스 (26)의 총 시험 하였다; 4 쥐들은 안정적으로 훈련 기간 동안 음식 강화를 검색 할 수 파고되지 않았기 때문에 제외 또는 전자를 완료 할 수 없었습니다되었다ntire 절차. * P &lt;CD, IDS, IDS2, IDS2Re 및 EDSRe 대 0.05; B : * P는 &lt;CD, IDS2, IDS2Re 및 EDSRe 대 0.05. A와 B : #p를 &lt;0.05, ## P &lt;CD, IDSRe 및 IDS2Re 대 0.005. C : * P는 &lt;IDS2, IDS2Re 및 EDSRe 대 0.05. 마우스는 그림 3-4에보고 된 모든 실험에서 5-9일에서 전체 작업을 완료 할 수 있었다합니다. 데이터는 원래 &#39;궁극적 인 인트라과 Extradimensional 주의력 마우스에 대한 작업을 세트 시프 팅&#39;(19)에 발표했다. <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/53503/53503fig4large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a> <img alt="그림 5" src="/files/ftp_upload/53503/53503fig5.jpg" /> 도 5. &#39;이차원&#39;야생형 C57BL6J 수컷 마우스 성능 ID / ED태스크 오페론. (A) 시험, (B) 시간 (분) 및 이차원 패러다임을 사용하여 ID / ED 오페론 태스크의 다른 단계에서의 기준에 도달하는 데 필요한 일. (C) 시간 (초) 디바이더 도어의 개폐 작업의 다른 단계 동안 코 - 포크 응답 (응답 지연 시간) 사이에 경과. 마우스 (13)의 총 시험 하였다; 3 생쥐들은 훈련 기간 동안 안정적으로 음식물 보강을 검색하는 파고되지 않았기 때문에 배제 또는 전체 절차를 완료 할 수 없었다 하였다. A와 B : #p를 &lt;CD 및 IDS2Re 대 0.05, CD, IDS, IDS2, EDSRe 대 * P &lt;0.05. C : * P는 &lt;IDS2, IDS2Re 및 EDSRe 대 0.05. 데이터는 원래 &#39;궁극적 인 인트라과 Extradimensional 주의력 마우스에 대한 작업을 세트 시프 팅&#39;(19)에 발표했다. <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/53503/53503fig5large.jpg" target="_blank">여기를 클릭하십시오</a>이 그림의 더 큰 버전을 볼 수 있습니다. <img alt="그림 6" src="/files/ftp_upload/53503/53503fig6.jpg" /> 프로토콜의 전체 절차의 그림 6. 타임 라인은 ID / ED 작업을 테스트합니다. <table fo:keep-together.within-page="1"><tbody><tr><td> 단계 </td><td> 기술 </td><td> 추가 참고 </td><td> 참조 </td></tr><tr><td> 간단한 차별 (SD) </td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td> 복합 차별 (CD) </td><td> 자극은 인간의 작업에서, 또는 설치류에 대한 질감과 냄새 자극 사이의 시각적 자극에 대한 색상과 모양 등이 지각 차원에서 변화 </td><td></td><td></td></tr><tr><td> 학습 반전 (CDRE - IDSRe - IDS2Re - EDSRe) </td><td> 두 모범지각 차원 내에서의 어떤 올바른 이전했다하는 것은 잘못된 것이 그 때문에 자신의 보강 사태가 반전이 그 반대) </td><td> 시리얼 반전 학습에서 성능이 연속 내의 세트 역전 향상됩니다. 따라서, 반전 스테이지 (예., CDRE는 IDSRe, IDS2Re)는 단지 다른 피질 영역의 기능을 평가하지 아니라 EDS 스테이지 도전 cognitive- 주의력 세트를 형성하기 위해 1)를 제공하고, 2) 비 의도적으로 미신 컨디셔닝 않도록 자극의 측면 </td><td> - 마우스의 안와 전두엽 피질의 병변 (Bissonette 등 2008 년.) 및 monkyes 장애인 반전 학습 (디아스 등., 1996) - 자기 공명는 반전 학습의 성능 동안 (오웬 2006 년 햄프셔) 안와 전두엽 피질의 활성화를 보여 주었다 </td></tr><tr><td> Intradimensional 변화 (IDS - IDS2) </td><td> 신규 모범이 도입되어 있지만, 동일한 치수 보강 </td><td> IDS 단계 s의중요한 내부 통제 등 정말 짜증나 (예.는 EDS는 IDS보다 더 어려울한다), 또한인지 - 주의력 세트를 형성에 기여 </td><td> PFC에 도파민 고갈은 주의력 세트 형성 (로빈스와 로버츠, 2007) 장애인. 6-OHDA 병변 원숭이 주의력 세트의 취득을 반영해야하는 마지막 (IDS5) 차별에 고전 감소 제 (IDS1)에서 오류의 감소를 보이지 않았다 </td></tr><tr><td rowspan="2"> Extradimensional 변화 (EDS) </td><td> &#39;갇혀 -에 - 설정&#39;프로토콜 : 이전에 관련이없는 자극 치수가 새로운 경기 부양 차원으로 대체 즉시 관련된다 </td><td> 새로운 관련 차원으로 이동하지 않으면 이전에 경험하지었기 때문에이 차원에 대한 사전 학습에 기인 할 수 없습니다. 실패, 따라서 이전에 관련 치수 perseveration 반영 </td><td> - mPFC 근래의 병변전자되었습니다 쇼 (외. 2008 년 Bissonette) 마우스에 EDS를 손상,하고 mokeys (디아스 등., 1996) - 전두엽 환자가 부착 된 세트 &#39;perseveration&#39;상태에서 손상되지만이 아닌 &#39;두 차원&#39;상태 (. 오웬 등, 1993) - 마우스에서 mPFC에서 도파민 변조 EDS 성능 (Papaleo 등 2008;.. Scheggia 등, 2014)와 쥐 (턴 브리지 등., 2004) </td></tr><tr><td> &#39;두 가지 차원&#39;프로토콜 : 이전에 관련이없는 차원이 강화된다 </td><td> (이 무관 될 때)하지만 그럼에도 불구하고, 피사체가 새로 관련된 차원에 관심을 집중할 할 수없는 이전에 관련 차원에서 멀리 관심을 이동 할 때 주의력 세트를 이동하는 명백한 오류가 발생할 수 있습니다 </td><td> - 쥐 mPFC (Birrell 브라운, 2000)의 병변 장애인 EDS 이동 - ventro-측면 PFC (햄프셔와 오웬, 2006)의 EDS 성능 동안의 fMRI가 표시되었습니다 활성화(60); </td></tr></tbody></table> 표 2. 작업 중에 다른 시험 구조에 관련된 뇌 영역의 역할을 어드레싱 병변에 대한 참조를 포함하고 약리학 적 연구 작업 단계의 ID / ED O 페론 태스크 설명의 단계.

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An Operant Intra-/Extra-dimensional Set-shift Task for Mice

마우스에 대한 조작 적 인트라 / 여분의 차원을 설정 교대 작업

Attentional set-shifting cognitive abnormalities are a core feature of many psychiatric diseases. Here, we present the development of a novel automatic system for the effective study of attentional set-shifting abilities, executive functions and other cognitive abilities in mice with high translational validity to human studies.

Alterations in executive control and cognitive flexibility, such as attentional set-shifting abilities, are core features of several neuropsychiatric ...

an-operant-intra-extra-dimensional-set-shift-task-for-mice

Nanyang Technological University

Research

JoVE Journal

Behavior

12.1K 조회수.  Istituto Italiano di Tecnologia. Attentional set-shifting cognitive abnormalities are a core feature of many psychiatric diseases. Here, we present the development of a novel automatic system for the effective study of attentional set-shifting abilities, executive functions and other cognitive abilities in mice with high translational validity to human studies.

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The 5-Choice Serial Reaction Time Task: A Task of Attention and Impulse Control for Rodents

This protocol describes the 5-choice serial reaction time task, which is an operant based task used to study attention and impulse control in rodents. Test day challenges, modifications to the standard task, can be used to systematically tax the neural systems controlling either attention or impulse control. Importantly, these challenges have consistent effects on behavior across laboratories in intact animals and can reveal either enhancements or deficits in cognitive function that are not apparent when rats are only tested on the standard task. The variety of behavioral measures that are collected can be used to determine if other factors (i.e., sedation, motivation deficits, locomotor impairments) are contributing to changes in performance. The versatility of the 5CSRTT is further enhanced because it is amenable to combination with pharmacological, molecular, and genetic techniques.

This protocol describes the 5-choice serial reaction time task, which is an operant based task used to study attention and impulse control in rodents. Test day challenges, which are modifications of the standard task, increase flexibility of the task and can be combined with other manipulations to more fully characterize behavior.

5 - 직렬 선택 반응 시간 과제 : 설치류에 대한주의의 작업 및 전류 제어

This protocol describes the 5-choice serial reaction time task, which is an operant based task used to study attention and impulse control in rodents. ...

연구

행동분석학

The Attentional Set Shifting Task: A Measure of Cognitive Flexibility in Mice

Cognitive impairment, particularly involving dysfunction of circuitry within the prefrontal cortex (PFC), represents a core feature of many neuropsychiatric and neurodevelopmental disorders, including depression, post-traumatic stress disorder, schizophrenia and autism spectrum disorder. Deficits in cognitive function also represent the most difficult symptom domain&#160;to successfully treat, as serotonin reuptake inhibitors and tricyclic antidepressants have only modest effects. Functional neuroimaging studies and postmortem analysis of human brain tissue implicate the PFC as being a primary region of dysregulation in patients with these disorders. However, preclinical behavioral assays used to assess these deficits in mouse models which can be readily manipulated genetically and could provide the basis for studies of new treatment avenues have been underutilized. Here we describe the adaptation of a behavioral assay, the attentional set shifting task (AST), to be performed in mice to assess prefrontal cortex mediated cognitive deficits. The neural circuits underlying behavior during the AST are highly conserved across humans, nonhuman primates and rodents, providing excellent face, construct and predictive validity.

The goal of this protocol is to perform a behavioral assay such as the attentional set shifting task (AST) to assess prefrontal cortex-mediated cognitive flexibility in mice.

주의력 설정 쉬프트 작업 : 마우스의인지 적 유연성의 측정

Cognitive impairment, particularly involving dysfunction of circuitry within the prefrontal cortex (PFC), represents a core feature of many ...

Operant Procedures for Assessing Behavioral Flexibility in Rats

Executive functions consist of multiple high-level cognitive processes that drive rule generation and behavioral selection. An emergent property of these processes is the ability to adjust behavior in response to changes in one&#8217;s environment (i.e., behavioral flexibility). These processes are essential to normal human behavior, and may be disrupted in diverse neuropsychiatric conditions, including schizophrenia, alcoholism, depression, stroke, and Alzheimer&#8217;s disease. Understanding of the neurobiology of executive functions has been greatly advanced by the availability of animal tasks for assessing discrete components of behavioral flexibility, particularly strategy shifting and reversal learning. While several types of tasks have been developed, most are non-automated, labor intensive, and allow testing of only one animal at a time. The recent development of automated, operant-based tasks for assessing behavioral flexibility streamlines testing, standardizes stimulus presentation and data recording, and dramatically improves throughput. Here, we describe automated strategy shifting and reversal tasks, using operant chambers controlled by custom written software programs. Using these tasks, we have shown that the medial prefrontal cortex governs strategy shifting but not reversal learning in the rat, similar to the dissociation observed in humans. Moreover, animals with a neonatal hippocampal lesion, a neurodevelopmental model of schizophrenia, are selectively impaired on the strategy shifting task but not the reversal task. The strategy shifting task also allows the identification of separate types of performance errors, each of which is attributable to distinct neural substrates. The availability of these automated tasks, and the evidence supporting the dissociable contributions of separate prefrontal areas, makes them particularly well-suited assays for the investigation of basic neurobiological processes as well as drug discovery and screening in disease models.

The ability to assess executive functions such as behavioral flexibility in rats is useful for investigating the neurobiology of cognition in both intact animals and disease models. Here we describe automated tasks for assessing strategy shifting and reversal learning, which are particularly sensitive to disruptions in prefrontal cortical networks.

쥐의 행동 유연성을 평가하기위한 조작 적 절차

Executive functions consist of multiple high-level cognitive processes that drive rule generation and behavioral selection. An emergent property of these ...

A Protocol for Housing Mice in an Enriched Environment

Environmental enrichment (EE) is a housing environment for mice that boosts mental and physical health compared to standard laboratory housing. Our recent studies demonstrate that environmental enrichment decreases adiposity, increases energy expenditure, resists diet induced obesity, and causes cancer remission and inhibition in mice. EE typically consists of larger living space, a variety of &#8216;toys&#8217; to interact with, running wheels, and can include a number of other novel environmental changes. All of this fosters a more complex social engagement, cognitive and physical stimulations. Importantly, the toy location and type of toy is changed regularly, which encourages the mice to adapt to a frequently changing and novel environment. Many variables can be manipulated in EE to promote health effects in mice. Thus these approaches are difficult to control and must be properly managed to successfully replicate the associated phenotypes. Therefore, the goal of this video is to demonstrate how EE is properly set up and maintained to assure a complex, challenging, and controlled environment so that other researchers can easily reproduce the protective effects of EE against obesity and cancer.

Environmental enrichment for mice requires a complex and challenging setup, as well as comprehensive husbandry and handling techniques to assure robust metabolic and anti-cancer effects in the mice. This protocol provides detailed procedures to reproduce the above mentioned effects in mice.

풍부한 환경에서의 주택 마우스를위한 프로토콜

Environmental enrichment (EE) is a housing environment for mice that boosts mental and physical health compared to standard laboratory housing. Our recent ...

Quantifying Social Motivation in Mice Using Operant Conditioning

In this protocol, social motivation is measured in mice through a pair of operant conditioning paradigms. To conduct the experiments, two-chambered shuttle boxes were equipped with two operant levers (left and right) and a food receptacle in one chamber, which was then divided from the second chamber by an automated guillotine door covered by a wire grid. Different stimulus mice, rotated across testing days, served as a social stimulus behind the wire grid, and were only visible following the opening of the guillotine door. Test mice were trained to lever press in order to open the door and gain access to the stimulus partner for 15 sec. The number of lever presses required to obtain the social reward progressively increased on a fixed schedule of 3. Testing sessions ended after test mice stopped lever pressing for 5 consecutive minutes. The last reinforced ratio or breakpoint can be used as a quantitative measure of social motivation. For the second paradigm, test mice were trained to discriminate between left and right lever presses in order to obtain either a food reward or the social reward. Mice were rewarded for every 3 presses of each respective lever. The number of food and social rewards can be compared as a measurement of the value placed upon each reward. The ratio of each reward type can also be compared between mouse strains and the change in this ratio can be monitored within testing sessions to measure satiation with a given reward type. Both of these operant conditioning paradigms are highly useful for the quantification of social motivation in mouse models of autism and other disorders of social behavior.

This article describes a new protocol for the quantitative measurement of social motivation in mice using operant conditioning for a social reward. The protocol is useful for the measurement of social motivation in mouse models of autism and other disorders of social behavior.

조건화를 사용하여 마우스 사회적 동기 부여를 정량화

In this protocol, social motivation is measured in mice through a pair of operant conditioning paradigms. To conduct the experiments, two-chambered ...

Measuring Delay Discounting in Humans Using an Adjusting Amount Task

Delay discounting refers to a decline in the value of a reward when it is delayed relative to when it is immediately available. Delay discounting tasks are used to identify indifference points, which reflect equal preference for two dichotomous reward alternatives differing in both delay and magnitude. Indifference points are key to assessing the shape of a delay-discounting gradient because they allow us to isolate the effect of delay on value. For example, if at a 1 week delay and a maximum of $1,000, the indifference point is at $700 we know that, for that participant, a 1-week delay corresponds to a 30% reduction in value. This video outlines an adjusting amount delay-discounting task that identifies indifference points relatively quickly and is inexpensive and easy to administer. Once data have been collected, non-linear regression techniques are typically used to generate discounting curves. The steepness of the discounting curve reflects the degree of impulsive choice of a group or individual. These techniques have been used with a wide range of commodities and have identified populations that are relatively impulsive. For example, people with substance abuse problems discount delayed rewards more steeply than control participants. Although degree of discounting varies as a function of the commodity examined, discounting of one commodity correlates with discounting of other commodities, which suggests that discounting may be a persistent pattern of behavior1.

Delay discounting refers to a decline in the value of a reward when it is delayed relative to when it is immediately available. We outline a computer-based delay discounting task that is easy to implement and allows for the quantification of the degree of delay discounting in human participants.

지연하는 조정 금액 태스크를 사용하여 인간에로 할인 측정

Delay discounting refers to a decline in the value of a reward when it is delayed relative to when it is immediately available. Delay discounting tasks ...

Determining Pain Detection and Tolerance Thresholds Using an Integrated, Multi-Modal Pain Task Battery

Human pain models are useful in the assessing the analgesic effect of drugs, providing information about a drug&#39;s pharmacology and identify potentially suitable therapeutic populations. The need to use a comprehensive battery of pain models is highlighted by studies whereby only a single pain model, thought to relate to the clinical situation, demonstrates lack of efficacy. No single experimental model can mimic the complex nature of clinical pain. The integrated, multi-modal pain task&#160;battery presented here encompasses the electrical stimulation task, pressure stimulation task, cold pressor task, the UVB inflammatory model which includes a thermal task and a paradigm for inhibitory conditioned pain modulation. These human pain models have been tested for predicative validity and reliability both in their own right and in combination, and can be used repeatedly, quickly, in short succession, with minimum burden for the subject and with a modest quantity of equipment. This allows a drug to be fully characterized and profiled for analgesic effect which is especially useful for drugs with a novel or untested mechanism of action.

Human pain models are valuable tools used to assess the analgesic potential of novel compounds and predict their clinical efficacy, especially when used in an integrated manner. Although implementation of these models is complex, with proper execution, the pain models described in this protocol can provide predictive and reliable results.

통합, 멀티 모달 통증 작업 배터리를 사용하여 통증 탐지 및 공차 임계 값을 결정

Human pain models are useful in the assessing the analgesic effect of drugs, providing information about a drug&#39;s pharmacology and identify ...

Task Interruption and Resumption Paradigm for Testing the Activation and Pursuit of an Abstract Thinking Goal

This protocol is based on the task interruption and resumption paradigm, the premise of which is that active goals lead to persistent behavior and thus a higher resumption rate after a period of delay or interruption. The task interruption and resumption protocol described in this research is tailored to test the activation of cognitive goals (e.g., a goal to think more abstractly). Cognitive goals may be pursued even during the interruption period; thus, to prevent this, the protocol involves cognitive distraction. The protocol consists of several stages. Specifically, the initial stage includes the goal activation process, where the treatment (versus control) condition receives a manipulation to activate the cognitive goal being tested by the researcher. In the next stage, participants are presented with the introduction of a task that is perceived to either satisfy or not satisfy the cognitive goal of interest. Importantly, this task is interrupted a few seconds after it begins. The task interruption forces a delay period and introduces a cognitive distraction to prevent the automatic pursuit and fulfillment of the cognitive goal. After the interruption period, participants are given a choice between resuming the interrupted task and abandoning the interrupted task to complete an alternative task instead. Among participants whose cognitive goals had been activated at the earlier stage, the task resumption rate should be higher if the task was perceived as an opportunity to satisfy (versus not satisfy) the goal. Such a finding would provide empirical evidence that the cognitive goal has been activated and pursued. In previous research, this protocol has been used to test whether causal uncertainty activates an abstract thinking goal. Adapting the protocol to test the activation of other cognitive goals is also discussed.

This protocol was designed to test the activation and pursuit of cognitive goals (e.g., an abstract thinking goal) using the task interruption and resumption paradigm. The protocol is suitable for cognitive goals that are automatically pursued once activated, as the distraction procedure prevents goal pursuit during the interruption period.

작업 중단과 추상 생각 목표의 테스트 활성화 및 추적에 대한 재개의 패러다임

This protocol is based on the task interruption and resumption paradigm, the premise of which is that active goals lead to persistent behavior and thus a ...

Operant Conditioning Task to Measure Song Preference in Zebra Finches

An operant conditioning paradigm is used to test the song preference of female zebra finches. Finches are placed in a two-chambered cage with a connecting opening and indicate their preference for a song by landing on a perch within each chamber. By interrupting the infrared beam from a photoelectric sensor above each perch, the bird activates the playback of a song through a speaker located on each side of the cage. Freely available software is used to trigger the song playback from each perch. To determine the song preference of each animal, her chamber preference is first identified by triggering no song playback when she lands on each perch. This chamber preference is then compared to her song preference. A minimum activity threshold is set to ensure the preference is real. Using this method, we show that paired females prefer the song of their partner. This method was used to understand the contribution of dopamine to the formation and maintenance of song preference.

We describe a technique to evaluate song preference in zebra finches. Females are placed in a two-chambered cage and song preference is measured by the number of times she triggers the playback of one song by landing on a perch within one chamber, compared with triggering a different song in the second chamber. Perch landings are counted using infrared sensors.

Zebra 핀치에서 노래 선호도를 측정하는 작동 컨디셔닝 작업

An operant conditioning paradigm is used to test the song preference of female zebra finches. Finches are placed in a two-chambered cage with a connecting ...

Assessment of Stress Effects on Cognitive Flexibility using an Operant Strategy Shifting Paradigm

Stress affects cognitive function. Whether stress enhances or impairs cognitive function depends on several factors, including the 1) type, intensity, and duration of the stressor; 2) type of cognitive function under study; and 3) timing of the stressor in relation to learning or executing the cognitive task. Furthermore, sex differences among the effects of stress on cognitive function have been widely documented. Described here is an adaptation of an automated operant strategy shifting paradigm to assess how variations in stress affect cognitive flexibility in male and female Sprague Dawley rats. Specifically, restraint stress is used before or after training in this operant-based task to examine how stress affects cognitive performance in both sexes. Particular brain areas associated with each task in this automated paradigm have been well-established (i.e., the medial prefrontal cortex and orbitofrontal cortex). This allows for targeted manipulations during the experiment or the assessment of particular genes and proteins in these regions upon completion of the paradigm. This paradigm also allows for the detection of different types of performance errors that occur after stress, each of which has defined neural substrates. Also identified are distinct sex differences in perseverative errors after a repeated restraint stress paradigm. The use of these techniques in a preclinical model may reveal how stress affects the brain and impairs cognition in psychiatric disorders, such as post-traumatic stress disorder (PTSD) and major depressive disorder (MDD), which display marked sex differences in prevalence.

Stressful life events impair cognitive function, increasing the risk of psychiatric disorders. This protocol illustrates how stress affects cognitive flexibility using an automated operant strategy shifting paradigm in male and female Sprague Dawley rats. Specific brain areas underlying particular behaviors are discussed, and translational relevance of results are explored.

패러다임을 바꾸는 오페라 전략을 사용하여 인지 유연성에 대한 스트레스 영향 평가

Stress affects cognitive function. Whether stress enhances or impairs cognitive function depends on several factors, including the 1) type, intensity, and ...