저자는 그라페 실험실에서 패러다임을 이동하는이 오페라 전략을 수립하는 데 도움을 준 한나 자모어, 에밀리 삭스, 조쉬 시얼에게 감사드립니다. 그들은 또한 분석을 위한 MATLAB 코드에 대한 그의 도움에 대해 케빈 스나이더에게 감사드립니다.

저자는 공개 할 것이 없습니다.

프로토콜인지 기능에 스트레스의 영향을 측정 하는 방법을 보여줍니다. 특히, 패러다임을 이동하는 수정된 조작 전략은 설치류에 사용되며, 이는 인지 유연성을 측정하는 데 사용됩니다(인간의 위스콘신 카드 정렬 작업과 유사)1. 인지 유연성은 환경에서 새로운 조건에 직면하기 위해 인지 처리 전략을 적응시키는 기능을 나타내며 정상적인 일일 기능2에매우 중요합니다. 인지 유연성에 대한 인간의 연구는 주로 뇌 이미징11에국한되기 때문에 동물에서이 패러다임의 사용은 뇌와 인지에 대한 스트레스의 영향에 대한 이해를 크게 향상시킬 것입니다.
스트레스는 인지 기능(40)을손상시킬 수 있습니다. 사실, 이것은 PTSD 와 MDD3,41과같은 스트레스 관련 질병에서 가장 흔한 표현형 중 하나입니다. 더욱이, 스트레스 관련 정신질환의 발생에 극단적인 성차가 있다5,6,7,아직 이러한 편향된 발생률 뒤에 신경생물학의 이해가 거의 없다. 따라서 남녀 모두의 동물에서 패러다임을 이동하는이 작동 전략의 사용은 정신과에서 성 차이의 현재 이해를 발전시키는 데 도움이 될 수 있습니다.
이 작동 가능한 전략 이동 작업을 통해 연구자들은 정신 장애와 관련된 인식의 주요 측면을 검사할 수 있습니다. 예를 들어 실험 조작 후인내오류가 이 패러다임에서 계산됩니다. 인내는 PTSD와 같은 스트레스 관련 정신 질환에서 관찰되며, 새로운 규칙 세트를 배우는 능력을 손상시키며 궁극적으로 작업 메모리3을손상시합니다. 따라서 인내 오류의 측정은 번역적으로 관련이 있습니다. 더욱이, 주의 작업에 누락은 PTSD를 가진 환자에서 지적되었습니다, 느린 피질 처리3을나타내는. 따라서, 이러한 패러다임에서 누락 된 데이터는 임상 대응이있을 수 있습니다. 요약하자면, 이 실험적인 패러다임모델에 의해 측정된 인지 유연성은 정신 장애에서 관찰되는 주요 표현형을 모델합니다.
이 실험 패러다임은 또한 인지 유연성의 근본적인 신경 기판을 표적으로 하는 정밀성을 허용합니다. 예를 들어, 문헌은 전두엽 피질(PFC)이 내측 전두엽(mPFC) 및 궤도 피질(OFC)을 포함하여 인지 유연성3에대한 중요한 뇌 영역임을 나타냈다. PFC의 이러한 하위 영역 중 OFC는 측면 반전태스크(34)및35에서의 성능에 중요합니다. 이러한 뇌 영역은 또한 스트레스 유발 기능변경에대 한 주요 대상42,43. 흥미롭게도, 여기에 사용되는 스트레스의 모델은 인지 유연성의 테스트에서 설치류의 후속 성능에 역할을하는 것으로 보인다; 따라서 향후 실험의 설계에서 고려해야 합니다. 스트레스에 대한 이러한 다양한 반응은 인식이 스트레스에 의해 영향을받는 잠재적으로 새로운 메커니즘을 가리킵니다. 따라서, 특정 신경 전달 물질을 대상으로, 단백질, 또는 이러한 뇌 영역의 활성화 스트레스 남성과 여성 설치류에서 인식에 미치는 영향에 빛을 발산 수 있습니다. 연구원은 스트레스 또는 전략 이동과 함께 다른 시점에서 이러한 신경 기판을 조작하거나 이러한 행동 패러다임에 노출 된 후 신경 기판을 측정 할 수 있습니다.
이 수정된 작동 전략 이동 작업은 스트레스 문헌(즉, 굴착작업12,13,14,15)에사용되는 다른 인지 유연성 패러다임에 비해 명확한 이점이 있으며, 이는 설치류를 훈련시키기 위해 실험자가 더 많은 시간과 노력을 필요로 합니다. 이 절차는 실험자의 최소한의 감독이 필요하며 여러 쥐를 동시에 테스트할 수 있습니다. 또한 이 자동화 된 작업(19)의다른 버전과 달리 패러다임은 3 일의 교육만 필요하며 효율적인 프로그래밍 된 데이터 분석을 포함합니다.
패러다임을 이동하는 운용 전략에는 특정 제한이 있습니다. 한 가지 제한은 두 개의 자극 치수(예: 좌우 레버 대 라이트 큐)만 테스트할 수 있는 반면, 파고작업(12,13,14,15)은 제3 자극 치수(예: 파기 미디어 대 악취 대 텍스처)를 테스트할 수 있다는 것입니다. 그러나 이 프로토콜에 설명된 작업은 여전히 다른 규칙으로 이동하는 쥐의 능력을 테스트할 수 있게 해주며, 이는 인지 유연성 구조의 테스트를 허용합니다. 또한, 제3자극(예를 들어, 악취)을 허용하기 위해 조작 챔버에 다른 파라미터를 추가할 수 있지만, 이는 작업에 필요한 훈련을 연장할 수 있다.
이 작업의 주요 장점은 스트레스또는 약리학적 조작과 결합하여 스트레스가 뇌에 미치는 영향을 더 잘 이해할 수 있는 단순성과 능력입니다. 이 단순성은 생태학적으로 관련된 굴착 작업에 비해, 레버 프레스를 배우는 동안 피사체가 직면 증가 어려움과 함께 온다는 점에 유의해야한다. 이 작동 작업은 노동 집약적일 수 있지만 설치류는 일반적으로 이 작업을 획득하기 위해 더 많은 시험이 필요합니다. 그러나, 파고 작업과 이 패러다임 모두 유사한 신경 생물학적 메커니즘을 관여시키고 따라서 인지유연성(16,44)의검사를 위한 유효한선택권을나타낸다. 발굴 작업을 이용하여 인지 유연성에 대한 스트레스의 영향에 관한 문헌에서 다양한 결과가 있었지만, 이러한 작동절차(23,25,27,45,46)는,제시된 방법은 스트레스의 유형, 강도 및 지속시간이 인지기능(20,21)에가질 수 있는 복잡한 효과를 반영한다.
작업의 또 다른 제한은 설치류가 닫힌 불투명 상자에 보관된다는 것입니다. 따라서 컴퓨터 인터페이스를 통해 수집되는 동작 이외의 동작은 코딩할 수 없습니다. 예를 들어, 쥐에 의한 많은 누락은 스트레스에 의해 가해지는 행동 억제 때문일 수 있거나 쥐가 잠들기 때문일 수 있다. 또한 그루밍(스트레스 공부에 특히 관련이 있음)과 같은 다른 고정관적인 동작은 작업 중에 분석하는 것이 재미있을 수 있습니다. 작동 챔버에 카메라를 장착하면 이러한 유형의 행동 정밀도가 허용될 수 있습니다.
전반적으로,이 보고서는 스트레스가 뇌에 미치는 영향을 더 이해하기 위해 패러다임을 이동하는 작동 전략과 함께 스트레스 절차의 사용을 자세히 설명합니다. 그것은 주목해야한다, 성인의 스트레스 절차와 인지 평가 뿐만 아니라, 다른 발달 단계에 대한 연구는 인지 유연성의 병인에 대한 중요한 정보를 제공 할 수 있습니다. 스트레스가 인지 유연성에 미치는 영향을 연구하는 것 외에도 패러다임을 이동하는 이 간단하고 효율적인 조작 전략은 뇌가 변화하는 환경에 어떻게 적응하는지 조사하기 위해 많은 실험 적 조작과 결합 될 수 있습니다. 더욱이, 대체 실험 접근법은 병변, 약리학, 유전자 편집 및 전기 생리학을 포함하여 인지 유연성의 신경 기초를 연구하기 위하여 이용될 수 있습니다. 인지 유연성은 정신 질환의 주요 표현형 중 하나이기 때문에 신경 생물학적 기판을 더 이해하기 위해 더 많은 연구가 수행되어야합니다.

인간에서 스트레스가 많은 삶의 이벤트는 인지 기능(즉, 인지 유연성1)을손상시킬 수 있으며, 이는 환경에서 새로운 조건에 직면하기 위해 인지 처리 전략을 조정하는 능력을 나타낸다2. 인지의 장애는 외상 후 스트레스 장애(PTSD) 및 주요 우울 장애(MDD)3,4와같은 많은 정신 질환을 침전시키고 악화시다. 이무질서는 여성5,6,7,8에서두 번 널리 퍼져 있습니다, 그러나 이 격차에 대한 생물학 기초는 알려지지 않았습니다. 인간에서 집행 기능의 측면은 위스콘신 카드 정렬 작업, 인지 유연성의 데모를 사용하여 평가 할 수있다2. 이 작업의 성능은 PTSD9 및 MDD10환자에서 손상되지만, 이러한 변화의 신경 기초는 뇌 이미징11에의해서만 검사될 수 있다.
스트레스가 뇌에 미치는 영향을 이해하는 발전은 동물 모델, 특히 설치류의 사용을 통해 이루어졌습니다. 인지 유연성은 스트레스 관련 질병에 영향을, 그것은 설치류에서 검사 하는 매우 관련 된 표현형. 현재까지, 대부분의 스트레스 신경 생물학 문학은 대체 인지 유연성 패러다임 (때로는 파고 작업이라고도 함)12,13,14,15를사용했다. 이 작업은 광범위하게 심사되었지만, 설치류를 훈련하기 위해 실험자가 더 많은 시간과 노력이 필요합니다. 여기에 적응하고 설명된 다양한 스트레스 모델17,18을 사용하여 남성과 여성 스프라그 Dawley 쥐의 인지 유연성을 평가하기 위한 잘 확립된 자동 설정 이동프로토콜(16)이있다. 이 절차는 실험자의 최소한의 감독이 필요하며 여러 마리의 쥐를 동시에 테스트할 수 있습니다. 또한 이 자동화 된 작업(19)의다른 버전과 달리이 패러다임의 적응은 3 일의 교육만 필요하며 효율적인 프로그래밍 된 데이터 분석을 포함합니다.
스트레스가 인지 기능을 향상시키거나 손상시키는지 여부는 스트레스의 유형, 강도 및 지속 시간뿐만 아니라 인지작업(20,21)을학습하거나 실행하는 것과 관련하여 스트레스의 타이밍에 따라 달라집니다. 따라서 프로토콜은 작동 훈련 전후에 스트레스 절차를 통합합니다. 또한 스트레스 연구의 대표적인 결과를 검사합니다. 또한, 세트 시프트의 특정 측면의 근본적인 뇌 영역은 잘 확립되어있다 2,16,22; 따라서, 보고서는 또한 스트레스 및 전략 이동 절차 도중 또는 후에 특정 두뇌 지구를 표적으로 하고 평가하는 방법을 설명합니다.
인지유연성(18,23)에서성차이를 직접 검사하는 데 대한 연구가 제한되어 있다.  프로토콜은 1) 실험 패러다임에 남성과 여성 쥐를 통합하는 방법을 설명, 다음 2) 자유롭게 사이클링 여성의 절차 전후와 동안 에스트라스트 사이클을 추적. 이전 연구는 오페라 훈련 전에 스트레스는 쥐에 인지 유연성에 섹스 특정 적자로 이어질 수 있음을 나타냈다17. 특히, 여성 쥐는 스트레스 후 인지 유연성에 장애를 전시, 인지 유연성 스트레스 후 남성 쥐에서 향상 하는 반면17. 흥미롭게도, 인간에 있는 성 편향된 부각이 있는 긴장 관련 정신 장애의 중요한 특징은, 인식융통성입니다. 이러한 결과 제안 여성 남성 보다 인지 장애의이 유형에 더 취약 할 수 있습니다. 동물 모델에서 이러한 기술의 사용은 뇌에 스트레스의 효과와 어떻게 인간에서 정신 장애에 인식 손상에 빛을 발산 할 것 이다.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" style="width:895px;" width="893">
	<colgroup>
		<col />
		<col />
		<col />
		<col />
	</colgroup>
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:335px;">3 inch glass pipette eye droppers</td>
			<td style="width:201px;">Amazon</td>
			<td style="width:161px;">4306-30-012LC</td>
			<td style="width:197px;">For vaginal lavage</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:335px;">Alcohol Wipes</td>
			<td style="width:201px;">VWR</td>
			<td>15648-990</td>
			<td>To clean trays in set shifting boxes between rats</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Biotin-SP-conjugated AffiniPure Donkey Anti-Mouse lgG (H+L), minimal cross reaction to bovine, chicken, goat, guinea pig, hamster, horse, human, rabbit, sheep serum proteins</td>
			<td style="width:201px;">Jackson ImmunoResearch</td>
			<td style="width:161px;">715-065-150</td>
			<td>All other DAB protocol staining materials are standard buffers/DAB and are not specified here, as this is not the main focus of the methods paper</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:335px;">C-fos mouse monoclonal primary antibody</td>
			<td style="width:201px;">AbCam</td>
			<td>ab208942</td>
			<td>To stain neural activation in brain areas after set shifting</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:335px;">Dustless Food Pellets</td>
			<td style="width:201px;">Bio Serv</td>
			<td>F0021</td>
			<td>For set shifting boxes (dispenser for reward)</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:335px;">GraphPad Prism</td>
			<td style="width:201px;"></td>
			<td style="width:161px;"></td>
			<td>Used for data analysis</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Leica DM4 B Microscope and associated imaging software</td>
			<td style="width:201px;">Leica</td>
			<td style="width:161px;"></td>
			<td>Lots of different parts for the microscope and work station, for imaging lavage and/or cfos</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:335px;">MatLab</td>
			<td style="width:201px;"></td>
			<td style="width:161px;"></td>
			<td>Software; code to help analyze set shifting data, available upon request.</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:335px;">Med-PC Software Suite</td>
			<td style="width:201px;">Med Associates</td>
			<td style="width:161px;">SOF-736</td>
			<td>Software; uses codes to operate operant chambers</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Operant Chambers</td>
			<td style="width:201px;">Med PC</td>
			<td>MED-008-B2</td>
			<td>Many different parts for the chamber set up and software to work with it; we also wrote a separate code for set shifting, available upon request.</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:335px;">Rat Bedding</td>
			<td style="width:201px;">Envigo</td>
			<td>T.7097</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:335px;">Rat Chow</td>
			<td style="width:201px;">Envigo</td>
			<td>T.2014.15</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:335px;">Restraint Devices</td>
			<td style="width:201px;">Bryn Mawr College</td>
			<td style="width:161px;">Made by our shop</td>
			<td>For stress exposure; specifications available upon request.</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:335px;">Scribbles 3d fabric paint</td>
			<td style="width:201px;">Amazon</td>
			<td>54139</td>
			<td>For vaginal lavage</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:335px;">Sprague Dawley Rats</td>
			<td style="width:201px;">Envigo</td>
			<td style="width:161px;"></td>
			<td>At least D65 Males and Females</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">VWR Superfrost Plus Micro Slide</td>
			<td style="width:201px;">VWR</td>
			<td>48311-703</td>
			<td>For vaginal lavage and/or brain slices/staining for c-fos</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

assessment of stress effects on cognitive flexibility using an operant strategy shifting paradigm

스트레스는 인지 기능에 영향을 미칩니다. 스트레스 향상 또는 인지 기능 손상 여부 여러 요인에 따라 달라 집니다., 포함 하 여 1) 유형, 강도, 그리고 스트레스의 기간; 2) 연구 하에 인지 기능의 종류; 및 3) 인지 작업을 학습하거나 실행하는 것에 관한 스트레스의 타이밍. 또한, 인지 기능에 스트레스의 효과 사이 섹스 차이 널리 문서화 되었습니다. 여기에 설명된 것은 스트레스의 변화가 남성과 여성 스프라그 Dawley 쥐의 인지 유연성에 어떤 영향을 미치는지 평가하기 위해 패러다임을 이동하는 자동화 된 조작 전략의 적응입니다. 특히, 구속 스트레스는 스트레스가 남녀 모두인지 성능에 미치는 영향을 조사하기 위해이 작동 기반 작업에서 훈련 전이나 후에 사용됩니다. 이 자동화된 패러다임의 각 작업과 관련된 특정 뇌 영역은 잘 확립되어 있다(즉, 내측 전두엽 피질 및 궤도 피질). 이것은 패러다임의 완료시 이 지구에 있는 특정 유전자 및 단백질의 실험 또는 평가 도중 표적으로 한 조작을 허용합니다. 이 패러다임은 또한 신경 기판을 정의한 각각의 스트레스 후에 발생하는 다양한 유형의 성능 오류를 감지할 수 있게 합니다. 또한 확인된 반복 구속 스트레스 패러다임 후 인내 오류에 뚜렷한 성다름이 있습니다. 전임상 모델에서 이러한 기술의 사용은 스트레스가 뇌에 어떻게 영향을 미치는지 알 수 있으며 외상 후 스트레스 장애 (PTSD) 및 주요 우울 장애 (MDD)와 같은 정신 장애의 인식이 손상되는 방법을 밝힐 수 있으며 유병률에서 표시된 성 차이를 표시합니다.

위에서 설명한 적응된 자동 작동 전략 이동 패러다임은 반복되는 구속 스트레스가 남성과 여성 스프라그 Dawley 쥐의 인식에 영향을 미치는지 여부를 결정하는 데 사용되었습니다. 대표 행동 데이터는 아래 그림 2에 설명되어 있습니다. 요컨대, 제어 및 반복적으로 절제 된 쥐는 측면 차별, 측면 반전 및 가벼운 차별과 같은 일련의 작업으로 구성된이 작동 전략 이동 테스트를 수행했습니다.
각 작업에 대한 기준에 대한 평가판은 그림 2A에묘사됩니다. 일반적으로 각 작업에서 더 나은 성능은 기준에 대한 시험 횟수가 줄어든 것으로 표현되었습니다. 이 데이터는, 급성 구속에 따라, 남성은 스트레스보다 훨씬 적은 시험에서 측면 반전 작업을 완료 것을 나타냅니다, 제어 남성. 반대로, 스트레스를 받은 여성은 측면 반전 작업을 완료하기 위해 훨씬 더 많은 수의 시험이 필요했습니다. 이러한 결과 남성 스트레스 다음 향상 된 성능을 전시 제안, 반면 여성 성능 저하 를 전시. 가벼운 차별 작업에서, 스트레스는 여성을 통제하는 것에 비해 기준으로 시험의 수를 증가시켰고, 이로 인해 여성의 성능이 저하되었지만 이 과제에서는 남성이 아닙니다.
각 주의 작업에 대해 수행되는 총 오류 수는 그림 2B에표시됩니다. 기준에 재판의 수와 일치, 스트레스 남성은 제어 남성보다 훨씬 적은 오류를 만든 반면, 스트레스 여성은 측면 반전 작업에 더 많은 오류를 했다. 또한, 가벼운 차별 작업에서, 여성은 또한 훨씬 더 많은 오류를 했다. 요약하자면, 이러한 데이터는 반복된 스트레스가 남성의 인지 성능을 향상하지만 여성의 인지 성능을 저하시킨다는 것을 시사합니다.
총 오차는 도 2C에서 인내 또는 회귀 오류로 더 분류되었습니다(이러한 두 가지 유형의 오류 간의 구별은 프로토콜의 섹션 7을 참조). 흥미롭게도, 스트레스 남성 제어 남성 보다 측면 반전 작업에 적은 인내 오류를 했다. 반면, 측면 반전과 가벼운 차별 작업 모두에서, 강조 여성은 제어 여성보다 인내 오류의 큰 숫자를했다. 어느 작업 도중 이루어진 회귀 오류의 수에 있는 처리 단 사이 아무 차이가 없었습니다.
각 시험 및 기준에 도달하는 시간의 누락은 그림 2D에 표시됩니다(이 것들이 계산된 방법에 대한 자세한 내용은 프로토콜의 섹션 7을 참조함). 이러한 조치는 이 작업이 가장 큰 성차이를 나타내면서 측면 반전 작업에서만 평가되었습니다. 스트레스여성들은 다른 모든 치료집단에 비해 더 높은 입원율을 보였습니다. 또한, 스트레스는 남성의 측면 반전 작업을 완료하는 시간을 감소하는 것으로 나타났다 동안, 스트레스는 여성의 작업의 장기간 완료. 요약하자면, 반복되는 스트레스는 남성의 인지 유연성을 손상시키지만 남성은 그렇지 않습니다.
인지 유연성의 기본 뇌 기판은 그림 3에묘사됩니다. 측면 반전 작업에서 뚜렷한 성차가 관찰됨에 따라 이 작업의 기본 뇌 영역을 검사하여 신경 활동에 유사한 성차이를 표시했는지 여부를 결정했습니다. 앞서 논의된 바와 같이, 병변 연구는 궤도 피질(OFC)이 측 반전태스크(34)를중재한다는 것을 나타냈다. 따라서, c-fos, 신경 활성화(37)의측정은, 측면 반전 작업(38)에서성능을 반영해야 전략 이동의 완료 후 30 분 OFC에 표시되었다. 그러나 OFC가 이태스크(39)의초차원 전략 이동 구성 요소에 역할을 할 수도 있다. 따라서, 패러다임을 이동하는 조작 전략 내에서 특정 작업 중에 뇌 활동을 반영하기 위해 적절한 시간에 희생을 수행하는 것이 중요하다. 여기서, 스트레스는 대조군에 비해 남성의 OFC에서 뉴런 활성화에 상당한 증가를유도. 그러나, 스트레스는 대조군에 비해 여성의 OFC에 있는 신경 활성화에 있는 유의한 감소를 유도했습니다. 또한, 남성에서, OFC 활성화 및 기준에 대한 시험은 부정적으로 상관 관계가 있었다; 특히, OFC 활성화가 높을수록 기준이 적은 시험과 관련이 있었습니다. 대조적으로, OFC 활성화와 여성의 성능 사이에는 상관 관계가 없었으며, 이러한 공연 중에 OFC가 해체되었다는 것을 시사했습니다.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/61228/61228fig1.jpg"> 그림 1: 훈련 및 테스트 일 동안 패러다임을 이동하는 작동 전략의 회로도. <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/61228/61228fig1large.jpg" target="_blank"></a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/61228/61228fig2.jpg"> 그림 2: 패러다임을 이동하는 조작 전략의 대표적인 행동 데이터입니다. (A) 시험 당일 각 과제에 대한 기준을 시험합니다. 사이드 반전 작업에서, 스트레스는 남성의 성능을 향상하지만 여성의 성능이 손상되었습니다. 가벼운 차별 과제에서 스트레스는 여성의 성능을 약화시켰지만 남성에는 영향을 미치지 않았습니다. (B) 테스트 당일 각 작업에 대한 오류 수입니다. 스트레스는 남성에서 발생하는 오류의 수를 감소시켰지만 측면 반전과 가벼운 차별 작업 모두에서 여성의 오류가 증가했습니다. (C) 인내 및 회귀 오류 분류. 스트레스는 남성에서 인내 오류를 감소하지만 측면 반전과 가벼운 차별 작업 모두에서 여성에서 만든 인내 오류가 증가. (D) 백분율 시험생략 및 측면 반전 작업에서 기준시간. 스트레스는 여성 쥐에 있는 백분율 누락을 증가했습니다. 스트레스는 남성에 의해 필요한 시간을 감소하지만 작업을 완료하는 여성에 의해 필요한 시간을 증가. 통계는 양방향 ANOVA를 사용하여 계산되었으며 Tukey의 t-test(그룹당 12마리의 쥐; 오류 막대는 SEM을 나타내며, #p ≤ 0.10, *p < 0.05). 이 그림은 이전 간행물17에서수정되었습니다. <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/61228/61228fig2large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/61228/61228fig3.jpg"> 그림 3: 패러다임을 이동하는 조작 전략 후 대표적인 신경 활성화. (A) 전략 이동 작업 후 OFC 활성화. 면역히스토케미칼 3,3'-디아미노벤지딘(DAB)의 대표적인 이미지는 밝은 필드 현미경을 사용하여 시각화된 OFC에서 c-fos에 대한 항체를 이용한 염색한 다음 정량화하였다. 스트레스는 크게 증가 활성화 (c-fos 표현 세포의 수에 의해 입증) 남성의 OFC에서, 그것은 여성의 활성화를 감소하는 동안. 오른쪽 아래 이미지 패널의 배율 막대는 200 μm을 나타냅니다. 통계는 양방향 ANOVA를 사용하여 계산되었으며 Tukey의 t-test(그룹당 12마리, 쥐당 OFC의 6-8개 섹션, 오류 막대는 SEM을 나타내며 * p < 0.05). (B) OFC 활성화와 상관관계가 있는 측면 반전 작업에서 기준을 시험한다. 남성은 상당한 부정적인 상관 관계를 표시, 반면 여성은하지 <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/61228/61228fig3large.jpg" target="_blank">않았다.</a>

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

스트레스가 많은 삶의 사건은 인지 기능을 손상시켜 정신 장애의 위험을 증가시다. 이 프로토콜은 스트레스가 남성과 여성 스프라그 Dawley 쥐의 패러다임을 이동하는 자동화 된 조작 전략을 사용하여 인지 유연성에 미치는 영향을 보여줍니다. 특정 행동의 기본 특정 뇌 영역논의, 결과의 번역 관련성을 탐구.

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 ...

assessment-stress-effects-on-cognitive-flexibility-using-an-operant

Nanyang Technological University

Research

JoVE Journal

Behavior

3.2K 조회수.  Bryn Mawr College. 스트레스가 많은 삶의 사건은 인지 기능을 손상시켜 정신 장애의 위험을 증가시다. 이 프로토콜은 스트레스가 남성과 여성 스프라그 Dawley 쥐의 패러다임을 이동하는 자동화 된 조작 전략을 사용하여 인지 유연성에 미치는 영향을 보여줍니다. 특정 행동의 기본 특정 뇌 영역논의, 결과의 번역 관련성을 탐구.

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

The Crossmodal Congruency Task as a Means to Obtain an Objective Behavioral Measure in the Rubber Hand Illusion Paradigm

The rubber hand illusion (RHI) is a popular experimental paradigm. Participants view touch on an artificial rubber hand while the participants' own hidden hand is touched. If the viewed and felt touches are given at the same time then this is sufficient to induce the compelling experience that the rubber hand is one's own hand. The RHI can be used to investigate exactly how the brain constructs distinct body representations for one's own body. Such representations are crucial for successful interactions with the external world. To obtain a subjective measure of the RHI, researchers typically ask participants to rate statements such as "I felt as if the rubber hand were my hand". Here we demonstrate how the crossmodal congruency task can be used to obtain an objective behavioral measure within this paradigm.
The variant of the crossmodal congruency task we employ involves the presentation of tactile targets and visual distractors. Targets and distractors are spatially congruent (i.e. same finger) on some trials and incongruent (i.e. different finger) on others. The difference in performance between incongruent and congruent trials - the crossmodal congruency effect (CCE) - indexes multisensory interactions. Importantly, the CCE is modulated both by viewing a hand as well as the synchrony of viewed and felt touch which are both crucial factors for the RHI.
The use of the crossmodal congruency task within the RHI paradigm has several advantages. It is a simple behavioral measure which can be repeated many times and which can be obtained during the illusion while participants view the artificial hand. Furthermore, this measure is not susceptible to observer and experimenter biases. The combination of the RHI paradigm with the crossmodal congruency task allows in particular for the investigation of multisensory processes which are critical for modulations of body representations as in the RHI.

We demonstrate how an objective measure can be employed in the widely employed rubber hand illusion paradigm. This measure is obtained by modifying the well-established crossmodal congruency task. This task allows the investigation of multisensory processes which are critical for modulations of body representations as in the rubber hand illusion.

고무 손 환상 패러다임에서 목표 행동 측정을 확보하는 수단으로 Crossmodal 일치 성은 작업

The rubber hand illusion (RHI) is a popular experimental paradigm. Participants view touch on an artificial rubber hand while the participants' own hidden ...

연구

행동분석학

Irrelevant Stimuli and Action Control: Analyzing the Influence of Ignored Stimuli via the Distractor-Response Binding Paradigm

Selection tasks in which simple stimuli (e.g. letters) are presented and a target stimulus has to be selected against one or more distractor stimuli are frequently used in the research on human action control. One important question in these settings is how distractor stimuli, competing with the target stimulus for a response, influence actions. The distractor-response binding paradigm can be used to investigate this influence. It is particular useful to separately analyze response retrieval and distractor inhibition effects. Computer-based experiments are used to collect the data (reaction times and error rates). In a number of sequentially presented pairs of stimulus arrays (prime-probe design), participants respond to targets while ignoring distractor stimuli. Importantly, the factors response relation in the arrays of each pair (repetition vs. change) and distractor relation (repetition vs. change) are varied orthogonally. The repetition of the same distractor then has a different effect depending on response relation (repetition vs. change) between arrays. This result pattern can be explained by response retrieval due to distractor repetition. In addition, distractor inhibition effects are indicated by a general advantage due to distractor repetition. The described paradigm has proven useful to determine relevant parameters for response retrieval effects on human action.

The distractor-response binding paradigm is described. It can be used to shed light on the influence irrelevant stimuli, competing with targets for a response, can have on human action. Both response retrieval effects and distractor inhibition effects can be analyzed within the paradigm.

Selection tasks in which simple stimuli (e.g. letters) are presented and a target stimulus has to be selected against one or more distractor stimuli are ...

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 ...

Investigating the Effects of Antipsychotics and Schizotypy on the N400 Using Event-Related Potentials and Semantic Categorization

Within the field of cognitive neuroscience, functional magnetic resonance imaging (fMRI) is a popular method of visualizing brain function. This is in part because of its excellent spatial resolution, which allows researchers to identify brain areas associated with specific cognitive processes. However, in the quest to localize brain functions, it is relevant to note that many cognitive, sensory, and motor processes have temporal distinctions that are imperative to capture, an aspect that is left unfulfilled by fMRI&#8217;s suboptimal temporal resolution. To better understand cognitive processes, it is thus advantageous to utilize event-related potential (ERP) recording as a method of gathering information about the brain. Some of its advantages include its fantastic temporal resolution, which gives researchers the ability to follow the activity of the brain down to the millisecond. It also directly indexes both excitatory and inhibitory post-synaptic potentials by which most brain computations are performed. This sits in contrast to fMRI, which captures an index of metabolic activity. Further, the non-invasive ERP method does not require a contrast condition: raw ERPs can be examined for just one experimental condition, a distinction from fMRI where control conditions must be subtracted from the experimental condition, leading to uncertainty in associating observations with experimental or contrast conditions. While it is limited by its poor spatial and subcortical activity resolution, ERP recordings&#8217; utility, relative cost-effectiveness, and associated advantages offer strong rationale for its use in cognitive neuroscience to track rapid temporal changes in neural activity. In an effort to foster increase in its use as a research imaging method, and to ensure proper and accurate data collection, the present article will outline &#8211; in the framework of a paradigm using semantic categorization to examine the effects of antipsychotics and schizotypy on the N400 &#8211; the procedure and key aspects associated with ERP data acquisition.

Using event-related EEG potentials (ERPs), we investigate the effects of antipsychotic medications on abnormal semantic brain activations in healthy individuals with schizotypal traits. We use ERPs to track distinct changes in brain activity, shedding insight into the cognitive processes associated with semantic categorization.

Within the field of cognitive neuroscience, functional magnetic resonance imaging (fMRI) is a popular method of visualizing brain function. This is in ...

A Cognitive Paradigm to Investigate Interference in Working Memory by Distractions and Interruptions

Goal-directed behavior is often impaired by interference from the external environment, either in the form of distraction by irrelevant information that one attempts to ignore, or by interrupting information that demands attention as part of another (secondary) task goal. Both forms of external interference have been shown to detrimentally impact the ability to maintain information in working memory (WM). Emerging evidence suggests that these different types of external interference exert different effects on behavior and may be mediated by distinct neural mechanisms. Better characterizing the distinct neuro-behavioral impact of irrelevant distractions versus attended interruptions is essential for advancing an understanding of top-down attention, resolution of external interference, and how these abilities become degraded in healthy aging and in neuropsychiatric conditions. This manuscript describes a novel cognitive paradigm developed the Gazzaley lab that has now been modified into several distinct versions used to elucidate behavioral and neural correlates of interference, by to-be-ignored distractors versus to-be-attended interruptors. Details are provided on variants of this paradigm for investigating interference in visual and auditory modalities, at multiple levels of stimulus complexity, and with experimental timing optimized for electroencephalography (EEG) or functional magnetic resonance imaging (fMRI) studies. In addition, data from younger and older adult participants obtained using this paradigm is reviewed and discussed in the context of its relationship with the broader literatures on external interference and age-related neuro-behavioral changes in resolving interference in working memory.

A novel cognitive paradigm is developed to elucidate behavioral and neural correlates of interference by to-be-ignored distractors versus interference by to-be-attended interruptors during a working memory task. In this manuscript, several variants of this paradigm are detailed, and data obtained with this paradigm in younger/older adult participants is reviewed.

인지 적 패러다임은 산만하고 중단으로 작업 메모리의 간섭을 조사하기 위해

Goal-directed behavior is often impaired by interference from the external environment, either in the form of distraction by irrelevant information that ...

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 ...

Assessment of Social Cognition in Non-human Primates Using a Network of Computerized Automated Learning Device (ALDM) Test Systems

Fagot &#38; Paleressompoulle1 and Fagot &#38; Bonte2 have published an automated learning device (ALDM) for the study of cognitive abilities of monkeys maintained in semi-free ranging conditions. Data accumulated during the last five years have consistently demonstrated the efficiency of this protocol to investigate individual/physical cognition in monkeys, and have further shown that this procedure reduces stress level during animal testing3. This paper demonstrates that networks of ALDM can also be used to investigate different facets of social cognition and in-group expressed behaviors in monkeys, and describes three illustrative protocols developed for that purpose. The first study demonstrates how ethological assessments of social behavior and computerized assessments of cognitive performance could be integrated to investigate the effects of socially exhibited moods on the cognitive performance of individuals. The second study shows that batteries of ALDM running in parallel can provide unique information on the influence of the presence of others on task performance. Finally, the last study shows that networks of ALDM test units can also be used to study issues related to social transmission and cultural evolution. Combined together, these three studies demonstrate clearly that ALDM testing is a highly promising experimental tool for bridging the gap in the animal literature between research on individual cognition and research on social cognition.

Assessment of Social Cognition in Non-human Primates Using a Network of Computerized Automated Learning Device ALDM Test Systems

Fagot &#38; Paleressompoulle1 have published an automated learning device (ALDM) aimed at testing individual cognitive abilities in semi-free ranging monkeys. The main goal of our protocol is to use a network of ALDM test units to study social cognition in non-human primates.

전산 자동 학습 장치 (ALDM) 테스트 시스템의 네트워크를 사용하여 비 인간 영장류의 사회인지의 평가

Fagot &#38; Paleressompoulle1 and Fagot &#38; Bonte2 have published an automated learning device (ALDM) for the study of cognitive abilities of monkeys ...

Assessing the Effects of Music Listening on Psychobiological Stress in Daily Life

Music listening is associated with stress-reducing effects. However, most of the results on music listening and stress were gathered in experimental settings. As music listening is a popular activity of daily life, it is of utmost importance to study the effects of music listening on psychobiological stress in an everyday, daily-life setting. Here, a study protocol is presented that allows the assessment of associations between music listening and psychobiological stress in daily life by noninvasively measuring salivary cortisol (as a marker of the Hypothalamic-Pituitary-Adrenal (HPA) axis) and salivary alpha-amylase (as a marker of the Autonomic Nervous System (ANS)). The protocol includes advice on the study design (e.g., sampling protocol), the materials and methods (e.g., the assessment of psychobiological stress in daily life, the assessment of music listening, and the manual), the selection of participants (e.g., the approval of the institutional review board and inclusion criteria), and the statistical analyses (e.g., the multilevel approach). The representative results provide evidence for a stress-reducing effect of music listening in daily life. Particularly, specific reasons for listening to music (especially relaxation), as well as the presence of others while doing so, increase this stress-reducing effect. At the same time, music listening in daily life differentially affects the HPA axis and ANS functioning, thus emphasizing the need for a multi-dimensional assessment of stress in daily life.

A study protocol is presented on how to assess associations between music listening and psychobiological stress (as measured by subjective stress levels, salivary cortisol, and salivary alpha-amylase) in daily life. Advice on study design, materials, methods, selection of participants, and statistical handling is provided. Representative results are presented and discussed.

Music listening is associated with stress-reducing effects. However, most of the results on music listening and stress were gathered in experimental ...

New Variations for Strategy Set-shifting in the Rat

Behavioral flexibility is crucial for survival in changing environments. Broadly defined, behavioral flexibility requires a shift of behavioral strategy based on a change in governing rules. We describe a strategy set-shifting task that requires an attentional shift from one stimulus dimension to another. The paradigm is often used for testing cognitive flexibility in primates. However, the rodent version has not been as extensively developed. We have recently extended an established set-shifting task in the rat1 by requiring attention to different stimuli according to context. All the experimental conditions required animals to choose either a left or right lever. Initially, all animals had to choose on the basis of the location of the lever. Subsequently, a change in the rule occurred, which required a shift in set from location-based rule to a rule in which the correct lever was indicated by a light cue. We compared performance on three different versions of the task, in which the light stimulus was either novel, previously relevant, or previously irrelevant. We found that specific neurochemical lesions selectively impaired the ability to make particular types of set shift as measured by the performance on the different versions of the task.

Set-shifting, a form of behavioral flexibility, requires an attentional shift from one stimulus dimension to another. We extended an established rodent set-shifting task1 by requiring attention to different stimuli according to context. The task was combined with specific lesions to identify neuron subtypes underlying a successful shift.

전략의 새로운 변형 쥐에 세트-이동

Behavioral flexibility is crucial for survival in changing environments. Broadly defined, behavioral flexibility requires a shift of behavioral strategy ...

Eye Tracking During Visually Situated Language Comprehension: Flexibility and Limitations in Uncovering Visual Context Effects

The present work is a description and an assessment of a methodology designed to quantify different aspects of the interaction between language processing and the perception of the visual world. The recording of eye-gaze patterns has provided good evidence for the contribution of both the visual context and linguistic/world knowledge to language comprehension. Initial research assessed object-context effects to test&#160;theories of modularity in language processing. In the introduction, we describe how subsequent investigations have taken the role of the wider visual context in language processing as a research topic in its own right, asking questions such as how our visual perception of events and of speakers contributes to&#160;comprehension informed by&#160;comprehenders&#39; experience. Among the examined aspects of the visual context are actions, events, a speaker&#39;s gaze, and emotional facial expressions, as well as spatial object configurations. Following an overview of the eye-tracking method and its different applications, we list the key steps of the methodology in the protocol, illustrating how to successfully use it to study visually-situated language comprehension. A final section presents three sets of representative results and illustrates the benefits and limitations of eye tracking for investigating the interplay between the perception of the visual world and language comprehension.

The present article reviews an eye-tracking methodology for studies on language comprehension. To obtain reliable data, key steps of the protocol must be followed. Among these are the correct set-up of the eye tracker (e.g., ensuring good quality of the eye and head images) and accurate calibration.

시각적으로 위치한 언어 이해 동안 눈 추적: 유연성과 잠복 시각적 컨텍스트 효과에 한계

The present work is a description and an assessment of a methodology designed to quantify different aspects of the interaction between language processing ...