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>
	<li>Keeler, J. F., 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=Translating+cognition+from+animals+to+humans.">Translating cognition from animals to humans.</a> Biochemical pharmacology. 81 (12), 1356-1366 (2011).</li><li>Milner, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effects+of+Different+Brain+Lesions+on+Card+Sorting.">Effects of Different Brain Lesions on Card Sorting.</a> Arch Neurol. 9, 100-110 (1963).</li><li>Roberts, A. C., Robbins, T. W., Everitt, B. 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+intradimensional+and+extradimensional+shifts+on+visual+discrimination+learning+in+humans+and+non-human+primates.">The effects of intradimensional and extradimensional shifts on visual discrimination learning in humans and non-human primates.</a> The Quarterly journal of experimental psychology. B, Comparative and physiological psychology. 40 (4), 321-341 (1988).</li><li>Barnett, J. H., Robbins, T. W., Leeson, V. C., Sahakian, B. J., Joyce, E. M., Blackwell, A. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Assessing+cognitive+function+in+clinical+trials+of+schizophrenia.">Assessing cognitive function in clinical trials of schizophrenia.</a> Neuroscience and biobehavioral reviews. 34 (8), 1161-1177 (2010).</li><li>Hill, E. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Executive+dysfunction+in+autism.">Executive dysfunction in autism.</a> Trends in Cognitive Sciences. 8 (1), 26-32 (2004).</li><li>Ceaser, A. E., Goldberg, T. E., Egan, M. F., McMahon, R. P., Weinberger, D. R., Gold, J. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Set-shifting+ability+and+schizophrenia:+a+marker+of+clinical+illness+or+an+intermediate+phenotype.">Set-shifting ability and schizophrenia: a marker of clinical illness or an intermediate phenotype.</a> Biological psychiatry. 64 (9), 782-788 (2008).</li><li>Owen, A. M., Roberts, A. C., Hodges, J. R., 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=Contrasting+mechanisms+of+impaired+attentional+set-shifting+in+patients+with+frontal+lobe+damage+or+Parkinson's+disease.">Contrasting mechanisms of impaired attentional set-shifting in patients with frontal lobe damage or Parkinson's disease.</a> Brain. 116 (5), 1159-1175 (1993).</li><li>Head, D., Bolton, D., Hymas, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Deficit+in+cognitive+shifting+ability+in+patients+with+obsessive-compulsive+disorder.">Deficit in cognitive shifting ability in patients with obsessive-compulsive disorder.</a> Biological Psychiatry. 25 (7), 929-937 (1989).</li><li>Chamberlain, S. R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Translational+approaches+to+frontostriatal+dysfunction+in+attention-deficit/hyperactivity+disorder+using+a+computerized+neuropsychological+battery.">Translational approaches to frontostriatal dysfunction in attention-deficit/hyperactivity disorder using a computerized neuropsychological battery.</a> Biological psychiatry. 69 (12), 1192-1203 (2011).</li><li>Gilmour, G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Measuring+the+construct+of+executive+control+in+schizophrenia:+Defining+and+validating+translational+animal+paradigms+for+discovery+research.">Measuring the construct of executive control in schizophrenia: Defining and validating translational animal paradigms for discovery research.</a> Neuroscience and biobehavioral reviews. , 1-16 (2012).</li><li>Barch, D. M., Braver, T. S., Carter, C. S., Poldrack, 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=CNTRICS+final+task+selection:+executive+control.">CNTRICS final task selection: executive control.</a> Schizophrenia bulletin. 35 (1), 115-135 (2009).</li><li>Dias, R., Robbins, T. W., Roberts, A. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Dissociation+in+prefrontal+cortex+of+affective+and+attentional+shifts.">Dissociation in prefrontal cortex of affective and attentional shifts.</a> Nature. 380 (6569), 69-72 (1996).</li><li>Birrell, J. M., Brown, V. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Medial+Frontal+Cortex+Mediates+Perceptual+Attentional+Set+Shifting+in+the+Rat.">Medial Frontal Cortex Mediates Perceptual Attentional Set Shifting in the Rat.</a> The Journal of Neuroscience. 20 (11), 4320-4324 (2000).</li><li>Bissonette, G. B., Martins, G. J., Franz, T. M., Harper, E. S., Schoenbaum, G., Powell, E. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Double+dissociation+of+the+effects+of+medial+and+orbital+prefrontal+cortical+lesions+on+attentional+and+affective+shifts+in+mice.">Double dissociation of the effects of medial and orbital prefrontal cortical lesions on attentional and affective shifts in mice.</a> The Journal of Neuroscience. 28 (44), 11124-11130 (2008).</li><li>Papaleo, F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Genetic+dissection+of+the+role+of+catechol-O-methyltransferase+in+cognition+and+stress+reactivity+in+mice.">Genetic dissection of the role of catechol-O-methyltransferase in cognition and stress reactivity in mice.</a> The Journal of Neuroscience. 28 (35), 8709-8723 (2008).</li><li>Garner, J. P., Thogerson, C. M., W&#252;rbel, H., Murray, J. D., Mench, J. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Animal+neuropsychology:+validation+of+the+Intra-Dimensional+Extra-Dimensional+set+shifting+task+for+mice.">Animal neuropsychology: validation of the Intra-Dimensional Extra-Dimensional set shifting task for mice.</a> Behavioural brain research. 173 (1), 53-61 (2006).</li><li>Owen, A. M., Roberts, A. C., Polkey, C. E., Sahakian, B. J., 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=Extra-dimensional+versus+intra-dimensional+set+shifting+performance+following+frontal+lobe+excisions,+temporal+lobe+excisions+or+amygdalo-hippocampectomy+in+man.">Extra-dimensional versus intra-dimensional set shifting performance following frontal lobe excisions, temporal lobe excisions or amygdalo-hippocampectomy in man.</a> Neuropsychologica. 29 (10), 993-1006 (1991).</li><li>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=The+5-choice+serial+reaction+time+task:+behavioural+pharmacology+and+functional+neurochemistry.">The 5-choice serial reaction time task: behavioural pharmacology and functional neurochemistry.</a> Psychopharmacology. 163 (3-4), 362-380 (2002).</li><li>Scheggia, D., Bebensee, A., Weinberger, D. 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.

Neste estudo apresentamos um romance automatizado de duas câmaras ID ED tarefa / &quot;Operon&quot; para camundongos que é capaz de medir de forma confiável flexibilidade cognitiva através da aprendizagem reversão, formação de set atencional e deslocamento. Este paradigma é análogo ao WCST e ID tarefas / ED comumente usados ​​em primatas humanos e não humanos e supera as maiores limitações das versões anteriores para roedores. Este paradigma Operon pode ser usado como uma nova ferramenta eficaz para a grande droga e / ou exames genéticos relevantes para cognitivas (dis) funções em camundongos com alta relevância para a medicina translacional. Esta tarefa automática têm as seguintes vantagens sobre tarefas / ED ID anteriormente utilizado para roedores: (1) dispõe de procedimentos de trabalho intensivo menos do que as versões manuais (por exemplo, o software regula todas as fases da tarefa, diminuindo consideravelmente as intervenções do. experimentador); (2) que elimina qualquer fonte de subjetividade na medida Parameres (por exemplo, o experimentador não é necessária para julgar se ou não o animal tenha realmente feita uma escolha de resposta); (3) que elimina qualquer possibilidade de que os ratos poderiam seguir pistas relacionadas com o reforço, a fim de dar uma resposta (ou seja, a recompensa é sempre entregue automaticamente na revista centro); (4) evita condições ambientais arbitrárias (por exemplo, o uso de labirintos e aparelhos de diferentes tamanhos / materiais, uso de estímulos sinalização preparados manualmente); (5) que permite a manipulação de três dimensões distintas com uma grande variedade de estímulos diferentes, de acordo com as tarefas humanas equivalentes utilizados na prática clínica. Aqui apresentamos dados apenas de camundongos, mas vantagens semelhantes pode ser esperado também para os ratos. Não há passos críticos na tarefa, que são parâmetros de construção-de validade internos que podem ser usados ​​para identificar de mudança de set atencional desempenho areliable: i) pior desempenho no compar EDSed para estágios anteriores ii) uma melhoria geral do IDS para IDS2; iii) uma melhoria específica em etapas de reversão consecutivos, como a mais um animal é treinado em dentro-definidos reversões, melhor ele deve executar em subseqüente dentro-set reversões 20; iv) melhor desempenho no EDSRe em comparação com a EDS. Esta tarefa operon ID / ED romance apresenta todas estas características, consistentes com estudos anteriores em primatas, utilizando a tarefa Cantab ID / ED e em roedores usando o manual &quot;cavando&quot; a versão 12,13. Além disso, cada etapa desta tarefa automatizada foi instruído em um número equivalente de ensaios, independentemente da dimensão relevante / irrelevante usado (ie, odor, textura e luz) 19. Isto demonstrou que todos os estímulos utilizados têm saliência semelhante e são adequados para o conjunto de formação de e / ou mudança de atenção. Nossos experimentos demonstram que a dificuldade em resolver o EDS também é destacado pelo aumento da latência de resposta. Tempo de processamentoaumenta para manter a precisão ideal durante discriminações mais difíceis 21. Assim, considerando a latência para responder como um índice de velocidade de processamento de informação, tomada de decisão e resolução de problemas 18, as latências mais lentos durante a EDS pode refletir uma estratégia adotada para enfrentar a dificuldade em resolver o set-shifting. Mostrámos que a nossa novo aparelho pode ser usado eficazmente com a mais-deslocamento conjunto paradigma de atenção &quot;clássica&quot; empregando apenas duas dimensões ao longo do teste (isto é, os dois-dimensão) ou com um preso-em-definido paradigma, o que implica a utilização de três dimensões. Dependendo do domínio cognitivo de interesse, é possível escolher o protocolo mais apropriado. Ambos os paradigmas foram anteriormente utilizados em seres humanos, primatas e roedores 7,12-17. No entanto, o procedimento preso-in-definido é capaz de distinguir entre diferentes componentes do set-shifting e é amminério medida selectiva de funcionamento do lobo frontal em pacientes humanos 7,22. Além disso, um problema que pode ocorrer no paradigma de duas dimensões é a irrelevância aprendeu que poderia influenciar os resultados. Aprendido perseveration irrelevância refere-se à incapacidade de prestar atenção e aprender sobre informações que anteriormente era irrelevante 7. Esta situação pode ocorrer na fase de EDS do paradigma de duas dimensões, como o sujeito é obrigado a deslocar a atenção para a dimensão previamente irrelevante. Neste caso, é basicamente possível discernir se um défice de EDS é devido à incapacidade para desviar a atenção uma dimensão previamente relevante e / ou a incapacidade para deslocar agora a atenção para uma dimensão previamente irrelevante. Imparidade pode, em seguida, apenas refletem a inibição ativa de responder a uma dimensão anteriormente tornada irrelevante por sua associação aleatória com feedback de reforço. Em contraste, no con preso-em-definidacondição, a incapacidade de mudar para a nova dimensão relevante não pode ser atribuída a qualquer aprendizagem anterior sobre esta dimensão, uma vez que não tinha sido experimentado anteriormente. A falha, portanto, reflecte perseveration para a dimensão relevante anteriormente. Em conclusão, mesmo que em ratos normais do tipo selvagem a &#39;stuck-in-set &quot;e do&quot; dois-dimensão &quot;atencional paradigmas pode produzir resultados semelhantes de mudança de jogo, nós expressamente preferem o preso-in-set perseveration pelas razões discutidas acima.

Attentional set-shifting é uma medida de flexibilidade cognitiva e funções executivas 1. Refere-se à capacidade de alternar entre normas internas arbitrários (&quot;sets cognitivo-atencional&quot;). As tarefas neuropsicológicas mais utilizados para medir atencional set-shifting e flexibilidade cognitiva em seres humanos são o Wisconsin Card Sorting Test (WCST) 2 e uma versão mais recente e mais refinado: o intra e extra-dimensional atencional de mudança de set (ID / ED) da Cambridge neuropsicológica Automated Test Battery (Cantab) 3,4. Essas tarefas têm sido usados ​​para identificar anormalidades cognitivas específicas em uma ampla gama de distúrbios mentais, incluindo esquizofrenia, autismo 5 6, distúrbios doença de Parkinson 7, transtorno obsessivo-compulsivo 8 e déficit de atenção / hiperatividade 9. A relevância clínica e abordagem metodológica sólida do WCST e ID / testes ED têm attracted interesse na implementação de testes semelhantes em investigação pré-clínica 10,11. Estas tarefas permitem a medição seletiva dentro do mesmo assunto de diferentes habilidades cognitivas, tais como aprendizagem discriminativa, aprendizagem reversa, a formação de um conjunto de atenção, passando de atenção dentro da mesma dimensão (. Ie, mudança intra-dimensional: IDS) e entre diferentes dimensões perceptivas (isto é, mudança extra-dimensional:. EDS). Isto é crucial, pois os circuitos cerebrais distintos, bem como neuropatologia pode alterar estas funções cognitivas distintos de diferentes maneiras. Por exemplo, uma dupla dissociação ou especialização funcional efeito foi demonstrada entre a lateral (em macacos e seres humanos) / medial (em roedores) e regiões orbitais do PFC nas tarefas de deslocamento conjunto de atenção. Enquanto o córtex órbito-frontal está mais envolvido nas fases reversão destas tarefas, a região PFC lateral / medial regula os estágios de mudança de extra-dimensionais12-14. Versões de roedores destes testes de mudança de conjunto de atenção para os primatas foram gerados com êxito 13-16. No entanto, alguns aspectos dessas versões de roedores foram limitando suas aplicações e utilização. Por exemplo, essas tarefas são executadas manualmente e, portanto, altamente e difícil padronização de trabalho intensivo. Além disso, a presença de reforços alimentares dentro dos estímulos pode levar a uma interpretação ambígua de respostas dos animais e potencial viés na escolha de tomada 10. Essas características têm limitado a rentabilidade dos ensaios e, mais importante, a sua aplicação em estudos genéticos e / ou de despistagem de drogas em grande escala. Para superar essas limitações e aumentar as aplicações potenciais de paradigmas de mudança de ID / ED em roedores, apresentamos aqui uma tarefa baseada operante de duas câmaras romance para testar a flexibilidade cognitiva em ratos. Esta tarefa romance imita a tarefa ID / ED usada em humanos e não-primatas humanos e contorna os problemas das versões anteriores do roedor.

<table><tbody><tr><td>Plexiglas walls and aluminum floor</td><td>Custom made</td><td></td><td>(16 x 16 x 16 cm for each chamber)</td></tr><tr><td>Plexiglas door&amp;nbsp;</td><td>Custom made</td><td></td><td></td></tr><tr><td>PC</td><td>Dell Inc.</td><td></td><td></td></tr><tr><td>MED-PC IV software&amp;nbsp;</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><td>Nose-poke hole&amp;nbsp;</td><td>Med Associates, St. Albans, VT, USA)</td><td>ENV-314M</td><td></td></tr><tr><td>Food magazine&amp;nbsp;</td><td>Med Associates, St. Albans, VT, USA)</td><td>ENV-303M</td><td></td></tr><tr><td>Pellet dispenser for food reinforcement&amp;nbsp;</td><td>Med Associates, St. Albans, VT, USA)</td><td>ENV-203-14P</td><td></td></tr><tr><td>Houselight&amp;nbsp;</td><td>Med Associates, St. Albans, VT, USA)</td><td>ENV-315M</td><td></td></tr><tr><td>Dilution olfactometer&amp;nbsp;</td><td>(Med Associates, St. Albans, VT, USA)</td><td>PHM-275</td><td></td></tr><tr><td>Liquid odorants</td><td>(Sigma Aldrich, Dorset, UK)</td><td></td><td>(see Table 1)</td></tr><tr><td>Mineral oil</td><td>(Sigma Aldrich, Dorset, UK)</td><td>M5904</td><td></td></tr><tr><td>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><td>Light-emitting diodes (LED)</td><td></td><td></td><td>High-intensity, transparent gem, 3 mm</td></tr><tr><td>Floor textures</td><td></td><td></td><td>3x3 cm</td></tr><tr><td>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.

A Figura 2 mostra um exemplo da tarefa ID / ED. Pares de estímulos (ou &#39;Discriminação 1&#39; ou &#39;Discriminação 2&#39;) são apresentados de forma aleatória em cada etapa, eo rato deve escolher o estímulo correto em cada par. Neste exemplo tabela, o exemplar correto é relatado em negrito. Na primeira fase (SD ou discriminação simples), os estímulos apresentados nos dois buracos nariz puxão diferiam em uma das três dimensões (por exemplo, O1: Vanilla vs. O2: alfazema) eo mouse é recompensado por ter escolhido o exemplar correto (por exemplo, O1). Uma vez que o assunto atinge o critério nesta fase, a próxima etapa (CD ou discriminação composto) começa, onde os mesmos exemplares da dimensão relevante são apresentados sobreposto ao acaso por exemplares de um segundo, mas dimensão irrelevante, introduzido como um fator de confusão ( por exemplo, L1:. luz azul vs.L2: luz amarela). Dois discriminações diferentes são possíveis nesta fase (either &#39;Discriminação 1&#39; ou &#39;Discriminação 2&#39;). Na próxima fase (CDRE ou discriminação composto reversão), as contingências de recompensa são invertidos, mas os exemplares ea dimensão relevante mantêm-se inalterados: o rato tem que aprender que o estímulo anteriormente correto agora é incorreta (por exemplo, odor de lavanda é agora recompensado). Na próxima fase (IDS ou mudança intra-dimensional), os novos modelos (ambos os odores e luzes) são introduzidos, mas a dimensão relevante (odor neste exemplo) permanece o mesmo (por exemplo, morango é a escolha correta). Na fase seguinte (IDR ou reversão intra-dimensional), as contingências de recompensa são invertidos. Depois de um segundo deslocamento intra-dimensional (IDS2 e a sua reversão), são introduzidos novos exemplos para testar o deslocamento extra-dimensional (EDS), em que a dimensão relevante é alterada. No &#39;preso-in-set&#39; EDS, o mouse tem de se concentrar na nova dimensão (por exemplo, a textura, T1: lixa grossa vs. T2: sa finandpaper), enquanto que a dimensão relevante anteriormente (neste caso, o odor), é agora a dimensão irrelevante. No &quot;bidimensional&quot; EDS, a dimensão previamente irrelevante (neste caso, a luz) é agora a dimensão relevante. Na fase final (EDSRe ou extra-dimensional reversão), as contingências de recompensa são invertidos. A fim de obter resultados fiáveis, as dimensões estímulo utilizado na tarefa deve ser igualmente bem aprendida. Como mostrado na Figura 3, visuais, tácteis e discriminações odor neste novo aparelho necessário um tempo semelhante (F (2,64) = 0,36; p = 0,69) e semelhante número de ensaios (F (2,64) = 0,059; p = 0,94) para atingir o critério, o que sugere que os animais são capazes de realizar discriminações simples, independentemente da dimensão apresentada. Se um conjunto de atenção confiável tem sido desenvolvido ao longo dos fases de testes da tarefa, o performance de um rato normal, do tipo selvagem deve ser mais pobres em fase de EDS em comparação com as fases anteriores e seguintes, conforme relatado em estudos anteriores em roedores e primatas 12,13. Em particular, um aumento do tempo robusto e ensaios necessários para alcançar os critérios devem ser encontrados na EDS em comparação com as fases IDS. Tal como ilustrado na Figura 4, na nossa experiência com o protocolo &#39;preso-em-set &quot;, a análise de desempenho dos ratos revelou um efeito de discriminação para o número de ensaios (F (8,168) = 9,23; p &lt;0,0001) e tempo ( F (8,168) = 8,62; p &lt;0,0001) necessária para alcançar os critérios. De fato, os camundongos necessários mais testes e mais tempo para resolver o estágio EDS em comparação com os estágios de CD, IDS, IDS2 e EDSRe (p &lt;0,05; Figura 4A-B). Da mesma forma, a análise de desempenho testados com o protocolo de &quot;dois-dimensão &#39;(Figura 5) demonstraram um efeito significativo para a discriminação do número de ensaios (F (8,72) = 30,66; p &lt;0,005) e tempo (F (8,72) = 4,65; p &lt;0,0005) para alcançar os critérios necessários. Com efeito, mostra-se que os ratinhos necessários mais ensaios (p &lt;0,05) e mais tempo (P &lt;0,05) para resolver o EDS comparada com CD, IDS, IDS2 e EDSRe (Figura 5A-B). Não houve diferença na capacidade de mudança deve ser observadas entre ratos testados com diferentes dimensões. Em um ratinho normal de tipo selvagem, a primeira inversão da aprendizagem (isto é., CDRE) é mais difícil do que a discriminação inicial (isto é, CD). Em acordo, como é evidente a partir das Figuras 4 e 5, os ratos necessários mais ensaios (p &lt;0,05; Figura 4-5A) e mais tempo (p &lt;0,05; Figura 4-5B) para completar esta fase. Além disso, o desempenho deve melhorar a partir de reversão CDRE para IDSRe para IDS2Re, como mostramos em nosso experimento com ambos os protocolos &#39;preso-in-set &quot;e&quot; bidimensional &quot;. Estes resulTS reforçar ainda mais a evidência da formação de um conjunto atencional através da tarefa. Ao longo da tarefa, os ratos devem melhorar a sua velocidade de resposta mais fases consecutivas. Por conseguinte, a análise do tempo de latência para responder mostrou um efeito significativo discriminação (F (8,200) = 42,59, p &lt;0,0001). Em particular, tal como demonstrado pelos resultados representativos na Figura 4C a latência para picar na fase IDS2 é diminuída em comparação com as fases que, no IDS, CD e SD (p &lt;0,0005). Além disso, o aumento da latência para respondem durante a fase de EDS em comparação com o anterior e IDS2Re IDS2 e EDSRe fases sucessivas (p &lt;0,05). De acordo com estes resultados, a análise do tempo de latência para responder durante a tarefa &quot;bidimensional&quot; também mostraram um efeito significativo de discriminação (F (7,63) = 9,98; p &lt;0,0005). Como mostrado na Figura 5C, a latência para fazer uma escolha wcomo aumentada durante o EDS comparação com IDS2 anterior e IDS2Re e EDSRe sucessivas (p &lt;0,05). Uma vez que o tempo de latência para responder tem sido considerado um índice de processamento de decisão 18, estes resultados sugerem também que os ratos encontrados alguns problemas de processamento na nova regra discriminativo durante o EDS. Com base na performance comportamental de ratinhos do tipo selvagem (Figura 4-5), determinou-se que o número mínimo de tamanho da amostra (por análise do poder R) para cada grupo experimental deve ser 8. <img alt="Figura 3" src="/files/ftp_upload/53503/53503fig3.jpg" /> Figura 3. discriminações simples de luz, odor e textura são equivalentes. (A) Número de ensaios e (B) o tempo necessário para atingir o critério de discriminações simples, com apenas ligeiras, odor ou textura estímulos. Os valores representam a média ± SEM durante todo Figuras 2-4. Ori dadosginally publicado em &#39;The ultimate intra e Task extradimensional Attentional Set-Shifting para Mice&#39; 19. <img alt="Figura 4" src="/files/ftp_upload/53503/53503fig4.jpg" /> Figura 4. do tipo selvagem C57BL6J desempenho ratos machos no tempo &#39;preso-in-set&#39; ID / ED Operon tarefa. (A) Trials, (B) (em minutos) e dias necessários para atingir o critério nas diferentes fases de o ID de tarefa / ED Operon usando um paradigma ID / ED &#39;preso-in-set&#39;. (C) Tempo (em segundos) decorrido entre a abertura da porta e um divisor de resposta nariz-puxão (latência de resposta) durante as diferentes etapas da tarefa. Um total de 26 ratos foram testados; 4 ratinhos foram excluídos porque não foram cutucando de forma confiável para recuperar o reforço alimentar durante o treinamento ou não foram capazes de terminar o entire procedimento. Uma: * P &lt;0,05 contra CD, IDS, IDS2, IDS2Re e EDSRe; B: * P &lt;0,05 contra CD, IDS2, IDS2Re e EDSRe. A e B: #p &lt;0,05, ## P &lt;0,005 em relação CD, IDSRe e IDS2Re. C: * p &lt;0,05 em relação IDS2, IDS2Re e EDSRe. Note-se que os ratinhos foram capazes de completar toda a tarefa de 5-9 dias em todas as experiências relatadas nas Figuras 3-4. Dados publicados originalmente em &#39;The ultimate intra e Task extradimensional Attentional Set-Shifting para Mice&#39; 19. <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/53503/53503fig4large.jpg" target="_blank">Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a> <img alt="Figura 5" src="/files/ftp_upload/53503/53503fig5.jpg" /> Figura 5. Do tipo selvagem C57BL6J desempenho ratos machos no &quot;dois-dimensão &#39;ID / EDTarefa Operon. (A) Trials, (B) tempo (em minutos) e dias necessários para atingir o critério nas diferentes fases da tarefa ID / ED Operon usando um paradigma de duas dimensões. (C) Tempo (em segundos) decorrido entre a abertura da porta e um divisor de resposta nariz-puxão (latência de resposta) durante as diferentes etapas da tarefa. Um total de 13 ratinhos foram testados; 3 ratos foram excluídos porque não foram cutucando de forma confiável para recuperar o reforço alimentar durante o treinamento ou não foram capazes de concluir todo o procedimento. A e B: #p &lt;0,05 contra CD e IDS2Re, * P &lt;0,05 contra CD, IDS, IDS2, EDSRe. C: * p &lt;0,05 em relação IDS2, IDS2Re e EDSRe. Dados publicados originalmente em &#39;The ultimate intra e Task extradimensional Attentional Set-Shifting para Mice&#39; 19. <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/53503/53503fig5large.jpg" target="_blank">Por favor clique aqui para</a>ver uma versão maior desta figura. <img alt="Figura 6" src="/files/ftp_upload/53503/53503fig6.jpg" /> Figura 6. Linha de tempo de todo o procedimento do protocolo para testar ID tarefa / ED. <table fo:keep-together.within-page="1"><tbody><tr><td> Etapa </td><td> Descrição </td><td> Notas Adicionais </td><td> Referências </td></tr><tr><td> Discriminação Simples (SD) </td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td> Composto Discriminação (CD) </td><td> Estímulos variam em duas dimensões perceptivas, tais como cor e forma para estímulos visuais na tarefa humana, ou entre textura e odor estímulos para roedores </td><td></td><td></td></tr><tr><td> Reversão aprendizagem (CDRE - IDSRe - IDS2Re - EDSRe) </td><td> Dois exemplars dentro de uma dimensão perceptiva têm suas contingências de reforçamento revertida de modo que o que antes era correto é então incorreta e vice-versa) </td><td> Na aprendizagem reversão de série, o desempenho melhora com reversões consecutivas dentro de-jogo. Assim, etapas de reversão (ie., CDRE, IDSRe, IDS2Re) não só avaliar a função de diferentes áreas corticais, mas também servem 1) para formar o conjunto atencional cognitivo contestada pela fase EDS, e 2) para impedir condicionado supersticioso não intencional aspectos do estímulo </td><td> - Lesões do córtex orbitofrontal em ratinhos (Bissonette et al., 2008) e monkyes prejudicada aprendizagem reversa (Dias et al., 1996) - FMRI durante o desempenho na aprendizagem Reversão mostraram ativação do córtex orbitofrontal (Hampshire e Owen, 2006) </td></tr><tr><td> Intradimensional shift (IDS - IDS2) </td><td> Novos exemplos são apresentados, mas a mesma dimensão é reforçada </td><td> IDS palcos serve como um controlo interno fundamental (ie., EDS devem ser mais difícil do que o IDS), e também contribuem para formar o conjunto cognitivo-atencional </td><td> Depleção de dopamina no PFC prejudicada formação set atencional (Robbins e Roberts, 2007). 6-OHDA lesionados macacos não mostraram a redução clássica a redução de erros a partir da primeira (IDS1) ao último (IDS5) discriminação, que deverá reflectir a aquisição de um conjunto de atenção </td></tr><tr><td rowspan="2"> Mudança extradimensional (EDS) </td><td> &quot;stuck-set-in&quot; protocolo: anteriormente dimensão estímulo irrelevante é substituída por uma nova dimensão estímulo que imediatamente se torna relevante </td><td> falha de mudança para a nova dimensão relevante não pode ser atribuída a qualquer aprendizagem anterior sobre esta dimensão, uma vez que não tinha sido experimentado anteriormente. A falha, portanto, reflecte perseveration para a dimensão relevante anteriormente </td><td> - As lesões do hav mPFCe sido show para prejudicar a EDS em camundongos (Bissonette et al., 2008), e mokeys (Dias et al., 1996) - Pacientes com lesões frontais são prejudicados na condição de preso-in-set &#39;perseveração &quot;, mas não na condição de&quot; duas dimensões &quot;(. Owen et al, 1993) - Dopamina no mPFC modulado desempenho EDS em ratinhos (Papaleo et ai, 2008;.. Scheggia et ai, 2014) e ratos (Tunbridge et al., 2004) </td></tr><tr><td> protocolo &quot;duas dimensões&quot;: a dimensão anteriormente irrelevante é reforçada </td><td> um aparente fracasso de mudar set atencional pode surgir quando um indivíduo é capaz de desviar a atenção de uma dimensão relevante anteriormente (quando se torna irrelevante), mas é, no entanto, incapaz de reorientar a atenção sobre a dimensão relevante recém- </td><td> - Lesão do mPFC em ratos (Birrell e Brown, 2000) prejudicada EDS turno Ativação fMRI durante o desempenho na EDS foi mostrado do ventro-lateral PFC (Hampshire e Owen, 2006) -60; </td></tr></tbody></table> Tabela 2: Etapas do ID / ED O Peron tarefa Descrição das etapas da tarefa, incluindo referências a lesão e estudos farmacológicos abordando o papel das áreas do cérebro envolvidas nas diferentes construções testadas durante a tarefa..

Watch this Scientific Journal Video about An Operant Intra-/Extra-dimensional Set-shift Task for Mice at JoVE.com

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

Um operante intra / extra-dimensional Set-shift-Tarefa para ratos

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 visualizações.  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.

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

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.

A Task Attentional Set Shifting: uma certa flexibilidade cognitiva em ratos

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

Comportamento

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.

Procedimentos operantes para avaliar a flexibilidade comportamental em ratos

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

The Double-H Maze: A Robust Behavioral Test for Learning and Memory in Rodents

Spatial cognition research in rodents typically employs the use of maze tasks, whose attributes vary from one maze to the next. These tasks vary by their behavioral flexibility and required memory duration, the number of goals and pathways, and also the overall task complexity. A confounding feature in many of these tasks is the lack of control over the strategy employed by the rodents to reach the goal, e.g., allocentric (declarative-like) or egocentric (procedural) based strategies. The double-H maze is a novel water-escape memory task that addresses this issue, by allowing the experimenter to direct the type of strategy learned during the training period. The double-H maze is a transparent device, which consists of a central alleyway with three arms protruding on both sides, along with an escape platform submerged at the extremity of one of these arms.
Rats can be trained using an allocentric strategy by alternating the start position in the maze in an unpredictable manner (see protocol 1; &#167;4.7), thus requiring them to learn the location of the platform based on the available allothetic cues. Alternatively, an egocentric learning strategy (protocol 2; &#167;4.8) can be employed by releasing the rats from the same position during each trial, until they learn the procedural pattern required to reach the goal. This task has been proven to allow for the formation of stable memory traces.
Memory can be probed following the training period in a misleading probe trial, in which the starting position for the rats alternates. Following an egocentric learning paradigm, rats typically resort to an allocentric-based strategy, but only when their initial view on the extra-maze cues differs markedly from their original position. This task is ideally suited to explore the effects of drugs/perturbations on allocentric/egocentric memory performance, as well as the interactions between these two memory systems.

The goal of this protocol is to investigate spatial cognition in rodents. The double-H water maze is a novel test, which is particularly useful to elucidate the different components of learning, consolidation and memory, as well as the interplay of memory systems.

O Double-H labirinto: um teste comportamental robusto para Aprendizado e Memória em roedores

Spatial cognition research in rodents typically employs the use of maze tasks, whose attributes vary from one maze to the next. These tasks vary by their ...

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.

Novas Variações para estratégia definida de mudança no Rat

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

T-maze Forced Alternation and Left-right Discrimination Tasks for Assessing Working and Reference Memory in Mice

Forced alternation and left-right discrimination tasks using the T-maze have been widely used to assess working and reference memory, respectively, in rodents. In our laboratory, we evaluated the two types of memory in more than 30 strains of genetically engineered mice using the automated version of this apparatus. Here, we present the modified T-maze apparatus operated by a computer with a video-tracking system and our protocols in a movie format. The T-maze apparatus consists of runways partitioned off by sliding doors that can automatically open downward, each with a start box, a T-shaped alley, two boxes with automatic pellet dispensers at one side of the box, and two L-shaped alleys. Each L-shaped alley is connected to the start box so that mice can return to the start box, which excludes the effects of experimenter handling on mouse behavior. This apparatus also has an advantage that in vivo microdialysis, in vivo electrophysiology, and optogenetics techniques can be performed during T-maze performance because the doors are designed to go down into the floor. In this movie article, we describe T-maze tasks using the automated apparatus and the T-maze performance of &alpha;-CaMKII+/- mice, which are reported to show working memory deficits in the eight-arm radial maze task. Our data indicated that &alpha;-CaMKII+/- mice showed a working memory deficit, but no impairment of reference memory, and are consistent with previous findings using the eight-arm radial maze task, which supports the validity of our protocol. In addition, our data indicate that mutants tended to exhibit reversal learning deficits, suggesting that &alpha;-CaMKII deficiency causes reduced behavioral flexibility. Thus, the T-maze test using the modified automatic apparatus is useful for assessing working and reference memory and behavioral flexibility in mice.

This article presents the protocol of T-maze tests using a modified automated apparatus for assessing the learning and memory functions in mice.

T-maze Alternância forçado e Tarefas esquerda-direita para a Avaliação da Discriminação de Trabalho e Memória de Referência em Ratos

Forced alternation and left-right discrimination tasks using the T-maze have been widely used to assess working and reference memory, respectively, in ...

Neurociência

A Behavioral Assay for Investigating the Role of Spatial Memory During Instinctive Defense in Mice

Evolution has selected a repertoire of defensive behaviors that are essential for survival across all animal species. These behaviors are often stereotyped actions elicited in response to innately aversive sensory stimuli, but their success requires enough flexibility for adapting to different spatial environments, which can change rapidly. Here, we describe a behavioral assay to evaluate the influence of learned spatial knowledge on defensive behaviors in mice. We have adapted the widely used Barnes maze spatial memory assay to investigate how mice navigate to a shelter during escape responses to innately aversive sensory stimuli in a novel environment, and how they adapt to acute changes in the environment. This new assay is an ethological paradigm that does not require training and exploits the natural exploration patterns and navigation strategies in mice. We propose that the set of protocols described here are a powerful means of studying goal-directed behaviors and stimulus-triggered navigation, which should be of interest to both the fields of instinctive behaviors and spatial memory.

This protocol describes a behavioral assay, based on the Barnes maze test, to study how instinctive defensive actions are modified by the knowledge of spatial environment.

Um ensaio comportamental para investigar o papel da memória espacial durante uma defesa instintiva em ratos

Evolution has selected a repertoire of defensive behaviors that are essential for survival across all animal species. These behaviors are often ...

Novel Object Recognition and Object Location Behavioral Testing in Mice on a Budget

Ethologically relevant behavioral testing is a critical component of any study that uses mouse models to study the cognitive effects of various physiological or pathological changes. The object location task (OLT) and the novel object recognition task (NORT) are two effective behavioral tasks commonly used to reveal the function and relative health of specific brain regions involved in memory. While both of these tests exploit the inherent preference of mice for the novelty to reveal memory for previously encountered objects, the OLT primarily evaluates spatial learning, which relies heavily on hippocampal activity. The NORT, in contrast, evaluates non-spatial learning of object identity, which relies on multiple brain regions. Both tasks require an open-field-testing arena, objects with equivalent intrinsic value to mice, appropriate environmental cues, and video recording equipment and the software. Commercially available systems, while convenient, can be costly. This manuscript details a simple, cost-effective method for building the arenas and setting up the equipment necessary to perform the OLT and NORT. Furthermore, the manuscript describes an efficient testing protocol that incorporates both OLT and NORT and provides typical methods for data acquisition and analysis, as well as representative results. Successful completion of these tests can provide valuable insight into the memory function of various mouse model systems and appraise the underlying neural regions that support these functions.

Here we provide a protocol which includes comprehensive instructions for the economical establishment of murine object location and novel object recognition behavioral testing, including the design, cost, and construction of required equipment as well as execution of behavioral testing, data collection, and analysis.

Reconhecimento de objetos novos e localização de objeto comportamental testes em ratos em um orçamento

Ethologically relevant behavioral testing is a critical component of any study that uses mouse models to study the cognitive effects of various ...

Two Different Real-Time Place Preference Paradigms Using Optogenetics within the Ventral Tegmental Area of the Mouse

Understanding how neuronal activation leads to specific behavioral output is fundamental for modern neuroscience. Combining optogenetics in rodents with behavioral testing in validated paradigms allows the measurement of behavioral consequences upon stimulation of distinct neurons in real-time with high spatial and temporal selectivity, and thus the establishment of causal relationships between neuronal activation and behavior. Here, we describe a step-by-step protocol for a real-time place preference (RT-PP) paradigm, a modified version of the classical conditioned place preference (CPP) test. The RT-PP is performed in a three-compartment apparatus and can be utilized to answer if optogenetic stimulation of a specific neuronal population is rewarding or aversive. We also describe an alternative version of the RT-PP protocol, the so-called neutral compartment preference (NCP) protocol, which can be used to confirm aversion. The two approaches are based on extensions of classical methodology originating from behavioral pharmacology and recent implementation of optogenetics within the neuroscience field. Apart from measuring place preference in real time, these setups can also give information regarding conditioned behavior. We provide easy-to-follow step-by-step protocols alongside examples of our own data and discuss important aspects to consider when applying these types of experiments.

Here we present two easy-to-follow step-by-step protocols for place preference paradigms using optogenetics in mice. Using these two different setups, preference and avoidance behaviors can be solidly assessed within the same apparatus with high spatial and temporal selectivity, and in a straightforward manner.

Dois diferentes paradigmas de preferência em tempo real usando optogenética dentro da área tegmental ventral do mouse

Understanding how neuronal activation leads to specific behavioral output is fundamental for modern neuroscience. Combining optogenetics in rodents with ...

Optogenetic Manipulation of Neuronal Activity to Modulate Behavior in Freely Moving Mice

Optogenetic modulation of neuronal circuits in freely moving mice affects acute and long-term behavior. This method is able to perform manipulations of single neurons and region-specific transmitter release, up to whole neuronal circuitries in the central nervous system, and allows the direct measurement of behavioral outcomes. Neurons express optogenetic tools via an injection of viral vectors carrying the DNA of choice, such as Channelrhodopsin2 (ChR2). Light is brought into specific brain regions via chronic optical implants that terminate directly above the target region. After two weeks of recovery and proper tool-expression, mice can be repeatedly used for behavioral tests with optogenetic stimulation of the neurons of interest.
Optogenetic modulation has a high temporal and spatial resolution that can be accomplished with high cell specificity, compared to the commonly used methods such as chemical or electrical stimulation. The light does not harm neuronal tissue and can therefore be used for long-term experiments as well as for multiple behavioral experiments in one mouse. The possibilities of optogenetic tools are nearly unlimited and enable the activation or silencing of whole neurons, or even the manipulation of a specific receptor type by light.
The results of such behavioral experiments with integrated optogenetic stimulation directly visualizes changes in behavior caused by the manipulation. The behavior of the same animal without light stimulation as a baseline is a good control for induced changes. This allows a detailed overview of neuronal types or neurotransmitter systems involved in specific behaviors, such as anxiety. The plasticity of neuronal networks can also be investigated in great detail through long-term stimulation or behavioral observations after optical stimulation. Optogenetics will help to enlighten neuronal signaling in several kinds of neurological diseases.

With optogenetic manipulation of specific neuronal populations or brain regions, behavior can be modified with high temporal and spatial resolution in freely moving animals. By using different optogenetic tools in combination with chronically implanted optical fibers, a variety of neuronal modulations and behavioral testing can be performed.

Manipulação optogenética da atividade neuronal para modular o comportamento em camundongos em movimento livre

Optogenetic modulation of neuronal circuits in freely moving mice affects acute and long-term behavior. This method is able to perform manipulations of ...

A Behavioral Task Modeling 'Everyday Memory' in an Event Arena to Foster Allocentric Representations for Rodents

The event arena provides an optimal platform to investigate learning and memory. The appetitive everyday memory task described in this paper provides a robust protocol for the investigation of episodic and spatial memory in rodents, which specifically fosters allocentric memory representation. Rats are trained to find and dig for food during the encoding phase and, after a time delay, rats are given a choice to find the reward food pellet in the correct location. There are two key elements that promote the use of an allocentric strategy in this protocol: 1) rats start from different start locations within and between sessions, 2) a stable home-base is deployed where rats have to carry their food to eat. By means of these modifications, we effectively encourage the rodents to use allocentric spatial representations to perform the task. In addition, the task provides a good paradigm for within-subject experimental design and allows experimenters to manipulate different conditions to reduce variability. Used in conjunction with behavioral and physiological techniques, the resulting rodent model provides an effective test-bed for future research into memory formation and retention.

The goal of this optimized 'everyday memory' protocol in an event arena was to employ a stable home-base that encourages the use of allocentric spatial representations. This animal model provides an effective test-bed for future research into the formation and retention of event memories using behavioral and physiological techniques.

The event arena provides an optimal platform to investigate learning and memory. The appetitive everyday memory task described in this paper provides a ...