Yazarlar Hannah Zamore, Emily Saks ve Josh Searle'e Grafe laboratuvarında bu operat strateji değiştirme paradigmasını kurmadaki yardımları için teşekkür etmek istiyor. Ayrıca Analiz için MATLAB koduna yaptığı yardım için Kevin Snyder'a teşekkür etmek istiyorlar.

Yazarların açıklayacak bir şeyi yok.

Protokol, stresin bilişsel işlev üzerindeki etkilerinin nasıl ölçüldük olduğunu gösterir. Özellikle, bilişsel esnekliği ölçen kemirgenlerde değiştirilmiş bir strateji değiştirme paradigması kullanılır (insanlarda Wisconsin Kart Sıralama Görevine benzer)1. Bilişsel esneklik, bilişsel işleme stratejilerini ortamdaki yeni koşullarla yüzleşmeye uyarlama yeteneğini gösterir ve normal günlük işleyiş için çok önemlidir2. Bilişsel esneklik üzerine yapılan insan çalışmaları çoğunlukla beyin görüntüleme ile sınırlı olduğundan11Bu paradigmanın hayvanlarda kullanılması, stresin beyin ve biliş üzerindeki etkilerinin anlaşılmasını büyük ölçüde ilerletecektir.
Stres bilişsel işlevi bozabilir40. Aslında, bu TSSB ve MDD3,41gibi strese bağlı hastalıklarda en yaygın fenotiplerden biridir. Dahası, strese bağlı psikiyatrik hastalıkların oluşumunda keskin cinsiyet farklılıkları vardır5,6,7, ancak bu önyargılı insidansların arkasındaki nörobiyoloji hakkında çok az anlayış vardır. Bu nedenle, her iki cinsiyetteki hayvanlarda bu operant strateji değiştirme paradigmasının kullanılması, psikiyatrideki cinsiyet farklılıklarının mevcut anlayışını ilerletmeye yardımcı olabilir.
Bu operant strateji değiştirme görevi, araştırmacıların bilişin psikiyatrik bozukluklarla ilgili temel yönlerini incelemelerini sağlar. Örneğin, deneysel manipülasyondan sonraki azimli hatalar bu paradigmada hesaplanır. TSSB gibi strese bağlı psikiyatrik bozukluklarda azim gözlenir ve kişinin yeni bir dizi kural öğrenme yeteneğini bozar, sonuçta çalışma belleğini bozar3. Bu nedenle, azimli hataların ölçüsü çevirisel olarak ilgilidir. Ayrıca, TSSB'li hastalarda dikkat görevlerinde eksiklikler belirtilmiştir, bu da daha yavaş kortikal işleme3. Buna göre, bu paradigmadan elde edilen ihmal verilerinin klinik karşılıkları olabilir. Özetle, bu deneysel paradigma ile ölçülen bilişsel esneklik, psikiyatrik bozukluklarda gözlenen temel fenotipleri modeller.
Bu deneysel paradigma, bilişsel esnekliğin altında kalan sinirsel substratların hedefinde hassasiyet sağlar. Örneğin, literatür prefrontal korteksin (PFC) bilişsel esneklik için çok önemli bir beyin bölgesi olduğunu belirtmiştir3Medial prefrontal (mPFC) ve orbitofrontal korteks (OFC) dahil. PFC'deki bu alt bölgeler arasında, OFC yan ters görev34,35'teki performans için önemlidir. Bu beyin bölgeleri aynı zamanda stres kaynaklı fonksiyonel değişiklikler için önemli bir hedeftir42,43. İlginçtir ki, burada kullanılan stres modeli, bilişsel esneklik testlerinde kemirgenlerin sonraki performansında rol oynuyor gibi görünmektedir; bu nedenle, gelecekteki deneylerin tasarımında dikkate alınmalıdır. Strese verilen bu değişen yanıtlar, bilişin stresten etkilendiği potansiyel olarak yeni mekanizmalara işaret eder. Bu nedenle, belirli nörotransmitterleri, proteinleri hedeflemek veya bu beyin bölgelerinin aktivasyonu, stresin erkek ve dişi kemirgenlerde bilişi nasıl etkilediğine ışık tutabilir. Araştırmacılar, bu sinirsel substratları stres veya strateji değiştirme ile birlikte farklı zaman noktalarında manipüle etmeyi seçebilir veya alternatif olarak bu davranış paradigmalarına maruz kalmadan sonra sinirsel substratları ölçebilirler.
Bu değiştirilmiş strateji değiştirme görevi, kemirgenleri eğitmek için deneyci tarafından daha fazla zaman ve çaba gerektiren stres literatüründe kullanılan diğer bilişsel esneklik paradigmalarına (yani, kazma görevi12,13,14,15)göre açık avantajlara sahiptir. Bu prosedür deneyci tarafından minimum gözetim gerektirir ve birden fazla sıçanın aynı anda test edilmesine izin verir. Ek olarak, bu otomatik görevin diğer sürümlerinden farklıolarak 19Paradigma sadece 3 günlük eğitim gerektirir ve verimli bir programlanmış veri analizi içerir.
İşleyen strateji değiştirme paradigmasının belirli sınırlamaları vardır. Bir sınırlama, yalnızca iki uyaran boyutunu (örneğin, sol veya sağ kol ve ışık işareti) test edebilmesidir, kazma göreviise 12,13,14,15 üçüncü bir uyaran boyutunu test edebilir (örneğin, kazma ortamı ve koku ve doku). Bununla birlikte, bu protokolde açıklanan görev hala sıçanın bilişsel esneklik yapılarının testine izin veren farklı kurallara geçme yeteneğinin testine izin verir. Ek olarak, üçüncü bir uyarana (örneğin, bir koku) izin vermek için operant odalara başka parametreler eklemek mümkündür, ancak bu görev için gereken eğitimi uzatabilir.
Bu görevin birincil avantajı, stresin beyni nasıl etkilediğini daha iyi anlamak için basitliği ve stresli veya farmakolojik manipülasyonlarla eşleştirme yeteneğidir. Bu basitliğin, ekolojik olarak ilgili kazma görevine kıyasla, deneklerin pres yapmayı öğrenirken karşılaştıkları artan bir zorlukla birlikte geldiği belirtilmelidir. Bu operant görev çok daha az emek yoğun olsa da, kemirgenler genellikle bu görevi almak için daha fazla deneme gerektirecektir. Bununla birlikte, hem kazma görevi hem de bu paradigma benzer nörobiyolojik mekanizmaları devreye sokur ve böylece bilişsel esnekliğin incelenmesi için geçerli seçenekleri temsil eder16,44. Kazı görevini ve bu operant prosedür 23 ,25 ,27,45,46kullanarak stresin bilişsel esneklik üzerindeki etkileri ile ilgili literatürde çeşitli sonuçlar olsa da, sunulan yöntem, bir stresörün tipinin, yoğunluğunun ve süresinin bilişsel işlev üzerinde sahip olabileceği karmaşık etkileri yansıtır20,21.
Görevin bir başka sınırlaması, kemirgenlerin kapalı opak kutularda barındırıldır; bu nedenle, bilgisayar arabirimi aracılığıyla toplananlar dışındaki davranışlar kodlanamaz. Örneğin, bir sıçan tarafından yüksek sayıda ihmal, stresin neden olduğu davranışsal inhibisyondan veya sıçanın uykuda olmasından kaynaklanabilir. Ayrıca, tımar (özellikle stresi çalışmada ilgili olan) gibi diğer basmakalıp davranışların görev sırasında analiz edilmesi ilginç olabilir. Kameraların operant odalarına montesi, bu tür davranışsal hassasiyete izin verebilir.
Genel olarak, bu rapor, stresin beyni nasıl etkilediğini daha iyi anlamak için paradigmayı değiştiren bir strateji ile birlikte stres prosedürlerinin kullanımını detaylandırmaktedir. Yetişkinlerde stres prosedürlerine ve bilişsel değerlendirmeye ek olarak, farklı gelişimsel aşamalar üzerinde yapılan araştırmaların bilişsel esnekliğin etiyolojisi hakkında çok önemli bilgiler sağlayabileceği belirtilmelidir. Stresin bilişsel esneklik üzerindeki etkilerini incelemenin yanı sıra, bu basit ve verimli işlenen strateji değiştirme paradigması, beynin değişen ortamlara nasıl uyum sağladığını araştırmak için birçok deneysel manipülasyonla eşlenebilir. Ayrıca, lezyonlar, farmakoloji, gen düzenleme ve elektrofizyoloji de dahil olmak üzere bilişsel esnekliğin sinirsel temelini incelemek için alternatif deneysel yaklaşımlar kullanılabilir. Bilişsel esneksizlik psikiyatrik hastalıktaki temel fenotiplerden biri olduğundan, nörobiyolojik alt tabakalarını daha iyi anlamak için daha fazla araştırma yapılmalıdır.

İnsanlarda, stresli yaşam olayları bilişsel işlevi bozabilir (yani bilişsel esneklik1), bilişsel işleme stratejilerini ortamdaki yeni koşullarla yüzleşmeye uyarlama yeteneğini gösterir2. Bilişteki bozukluk, Travma Sonrası Stres Bozukluğu (TSSB) ve Majör Depresif Bozukluk (MDD)3,4gibi birçok psikiyatrik bozukluğu çökeltir ve şiddetlendirir. Bu bozukluklar kadınlarda iki kat daha yaygındır5,6,7,8, ancak bu eşitsizliğin biyolojik temeli bilinmemektedir. İnsanlarda yönetici işleyişinin yönleri, bilişsel esnekliğin bir göstergesi olan Wisconsin Kart Sıralama Görevi kullanılarak değerlendirilebilir2. Bu görevdeki performans TSSB9 ve MDD10olan hastalarda bozulur, ancak bu değişikliğin sinirsel temeli sadece beyin görüntüleme ile incelenebilir11.
Stresin beyni nasıl etkilediğini anlamadaki gelişmeler, hayvan modellerinin, özellikle kemirgenlerin kullanımıyla yapılmıştır. Strese bağlı hastalıklarda bilişsel esneklik etkilendiği için kemirgenlerde incelemek son derece alakalı bir fenotiptir. Bugüne kadar, çoğu stres nörobiyoloji literatürü alternatif bir bilişsel esneklik paradigması kullanmıştır (bazen kazma görevi olarak adlandırılır)12,13,14,15. Bu görev kapsamlı bir şekilde incelenmiş olsa da, kemirgenleri eğitmek için deneyci tarafından daha fazla zaman ve çaba gerektirir. Burada uyarlanmış ve tanımlanmış, çeşitli stres modelleri kullanan erkek ve dişi Sprague Dawley sıçanlarında bilişsel esnekliği değerlendirmek için iyi kurulmuş bir otomatik set değiştirme protokolü16 , 17,18. Prosedür, deneyci tarafından minimum gözetim gerektirir ve birden fazla sıçanın aynı anda test edilmesine izin verir. Ek olarak, bu otomatik görevin diğer sürümlerinden farklıolarak 19Bu paradigmanın adaptasyonu sadece 3 günlük eğitim gerektirir ve verimli bir programlanmış veri analizi içerir.
Stresin bilişsel işlevi geliştirip geliştirmediği veya bozup bozmadığı, stresörün türüne, yoğunluğuna ve süresine ve bilişsel bir görevin öğrenilip yürütülmesiyle ilgili olarak stresörün zamanlamasına bağlıdır20,21. Bu nedenle, protokol hem operant eğitimden önce hem de sonra stres prosedürlerini içerir. Ayrıca stres çalışmalarından elde edilen temsili sonuçları da inceler. Ek olarak, set kaydırmanın belirli yönlerinin altında kalan beyin bölgeleri iyi belirlenmiştir2,16,22; bu nedenle, rapor ayrıca stres ve strateji değiştirme prosedürleri sırasında veya sonrasında belirli beyin bölgelerinin nasıl hedefleneceğini ve değerlendirileceğini de açıklar.
Bilişsel esneklikteki cinsiyet farklılıklarını doğrudan inceleme konusunda sınırlı araştırma yapıldı18,23.  Protokol, 1) hem erkek hem de dişi sıçanların deneysel paradigmaya nasıl dahil edildirılacağını, daha sonra 2) özgürce bisiklete binen kadınlarda prosedürlerden önce ve sırasında östrous döngülerini izlemeyi açıklar. Önceki çalışmalar, operant eğitimden önceki stresin sıçanlarda bilişsel esneklikte cinsiyete özgü eksikliklere yol açabileceğini belirtmiştir17. Özellikle, dişi sıçanlar stres sonrası bilişsel esneklikte bozulmalar sergilerken, stres sonrası erkek sıçanlarda bilişsel esneklik artar17. İlginçtir ki, insanlarda cinsiyete bağlı bir insidansa sahip olan strese bağlı psikiyatrik bozuklukların önemli bir özelliği bilişsel esneksizliktir. Bu sonuçlar, kadınların bu tür bilişsel bozukluklara karşı erkeklerden daha savunmasız olabileceğini göstermektedir. Bu tekniklerin hayvan modellerinde kullanılması, stresin beyin üzerindeki etkilerine ve insanlarda psikiyatrik bozukluklarda bilişi nasıl bozduğuna ışık tutacaktır.

<table><tbody><tr><td>3 inch glass pipette eye droppers</td><td>Amazon</td><td>4306-30-012LC</td><td>For vaginal lavage</td></tr><tr><td>Alcohol Wipes</td><td>VWR</td><td>15648-990</td><td>To clean trays in set shifting boxes between rats</td></tr><tr><td>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>Jackson ImmunoResearch</td><td>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><td>C-fos mouse monoclonal primary antibody</td><td>AbCam</td><td>ab208942</td><td>To stain neural activation in brain areas after set shifting</td></tr><tr><td>Dustless Food Pellets</td><td>Bio Serv</td><td>F0021</td><td>For set shifting boxes (dispenser for reward)</td></tr><tr><td>GraphPad Prism</td><td></td><td></td><td>Used for data analysis</td></tr><tr><td>Leica DM4 B Microscope and associated imaging software</td><td>Leica</td><td></td><td>Lots of different parts for the microscope and work station, for imaging lavage and/or cfos</td></tr><tr><td>MatLab</td><td></td><td></td><td>Software; code to help analyze set shifting data, available upon request.</td></tr><tr><td>Med-PC Software Suite</td><td>Med Associates</td><td>SOF-736</td><td>Software; uses codes to operate operant chambers</td></tr><tr><td>Operant Chambers</td><td>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><td>Rat Bedding</td><td>Envigo</td><td>T.7097</td><td></td></tr><tr><td>Rat Chow</td><td>Envigo</td><td>T.2014.15</td><td></td></tr><tr><td>Restraint Devices</td><td>Bryn Mawr College</td><td>Made by our shop</td><td>For stress exposure; specifications available upon request.</td></tr><tr><td>Scribbles 3d fabric paint</td><td>Amazon</td><td>54139</td><td>For vaginal lavage</td></tr><tr><td>Sprague Dawley Rats</td><td>Envigo</td><td></td><td>At least D65 Males and Females</td></tr><tr><td>VWR Superfrost Plus Micro Slide</td><td>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

Stres bilişsel işlevi etkiler. Stresin bilişsel işlevi geliştirip geliştirmediği veya bozup bozmadığı, 1) tipi, yoğunluğu ve stresörün süresi de dahil olmak üzere çeşitli faktörlere bağlıdır; 2) çalışma altındaki bilişsel işlev türü; ve 3) bilişsel görevin öğrenilir veya yürütülmesi ile ilgili olarak stresörün zamanlaması. Ayrıca, stresin bilişsel işlev üzerindeki etkileri arasındaki cinsiyet farklılıkları yaygın olarak belgelenmiştir. Burada, stresteki değişimlerin erkek ve dişi Sprague Dawley sıçanlarında bilişsel esnekliği nasıl etkilediğini değerlendirmek için otomatik bir operant strateji değiştirme paradigmasının bir uyarlaması açıklanmıştır. Özellikle, kısıtlama stresi, stresin her iki cinsiyette de bilişsel performansı nasıl etkilediğini incelemek için bu operant tabanlı görevde eğitimden önce veya sonra kullanılır. Bu otomatik paradigmadaki her görevle ilişkili belirli beyin alanları iyi belirlenmiştir (yani, medial prefrontal korteks ve orbitofrontal korteks). Bu, deney sırasında hedeflenen manipülasyonlara veya paradigmanın tamamlanmasından sonra bu bölgelerdeki belirli genlerin ve proteinlerin değerlendirilmesine izin verir. Bu paradigma ayrıca stres sonrası meydana gelen ve her biri sinirsel substratları tanımlayan farklı performans hatalarının tespit edilmesine izin verir. Ayrıca tekrarlanan bir kısıtlama stres paradigması sonrası perseveratif hatalarda belirgin cinsiyet farklılıkları tespit edilmiştir. Bu tekniklerin preklinik bir modelde kullanılması, stresin beyni nasıl etkilediğini ve travma sonrası stres bozukluğu (TSSB) ve yaygınlıkta belirgin cinsiyet farklılıkları gösteren majör depresif bozukluk (MDD) gibi psikiyatrik bozukluklarda bilişi nasıl bozar ortaya çıkarabilir.

Yukarıda özetlenen uyarlanmış otomatik operant strateji değiştirme paradigması, tekrarlanan kısıtlama stresinin erkek ve dişi Sprague Dawley sıçanlarında bilişi etkileyip etkilemediğine karar vermek için kullanılmıştır. Temsili davranışsal veriler aşağıdaki Şekil 2'de açıklanmıştır. Kısacası, kontrol ve sürekli kısıtlanan sıçanlar, bir dizi görevden oluşan bu operant strateji değiştirme testini gerçekleştirdi: yan ayrımcılık, yan tersine çevirme ve hafif ayrımcılık.
Her görev için ölçüt denemeleri Şekil 2A'da tasvir edilir. Genellikle, her görevde daha iyi performans, ölçüte indirgenmiş sayıda deneme ile temsil edilir. Bu veriler, akut kısıtlamanın ardından, erkeklerin, korunmasız, kontrol edilen erkeklere göre önemli ölçüde daha az denemede yan geri dönüş görevini tamamladığını göstermektedir. Tersine, stresli kadınlar yan tersine çevirme görevini tamamlamak için önemli ölçüde daha fazla sayıda denemeye ihtiyaç duyuyorlar. Bu sonuçlar, erkeklerin stres sonrasında daha iyi performans gösterdiğini, kadınların ise düşük performans gösterdiğini göstermektedir. Hafif ayrımcılık görevinde stres, kontrol eden kadınlara kıyasla deneme sayısını kritere yükseltti, böylece kadınlarda performansı bozdu, ancak bu görevdeki erkeklerde değil.
Her dikkat görevi için yapılan toplam hata sayısı Şekil 2B'de gösterilir. Kritere yapılan denemelerin sayısıyla tutarlı olarak, stresli erkekler kontrol eden erkeklerden önemli ölçüde daha az hata yaptı, stresli kadınlar ise yan geri dönüş görevinde daha fazla hata yaptı. Ayrıca, hafif ayrımcılık görevinde, kadınlar da önemli ölçüde daha fazla hata yaptı. Özetle, bu veriler tekrarlanan stresin erkeklerde bilişsel performansı artırdığını, ancak kadınlarda bilişsel performansı bozdığını göstermektedir.
Toplam hatalar Şekil 2C'de azimli veya gerileyen hatalar olarak kategorize edilmiştir (bu iki hata türü arasındaki ayrım için protokolün 7. bölümüne bakın). İlginçtir ki, stresli erkekler yan geri dönüş görevinde erkekleri kontrol etmekten daha az azimli hata yaptı. Öte yandan, hem yan tersine çevirme hem de hafif ayrımcılık görevlerinde, stresli kadınlar kontrol kadınlarından daha fazla sayıda azimli hata yaptı. Her iki görev sırasında yapılan regresif hata sayısında tedavi grupları arasında fark yoktu.
Her denemedeki eksiklikler ve kritere ulaşma süresi Şekil 2D'de gösterilmiştir (bunların nasıl hesaplandıkları hakkında daha fazla bilgi için protokolün 7. bölümüne bakın). Bu önlemler, en büyük cinsiyet farklılıklarını sergilediği için sadece yan tersine çevirme görevinde değerlendirildi. Stresli kadınlar diğer tüm tedavi gruplarına kıyasla daha yüksek oranda ihmalde bulundular. Ek olarak, stres erkeklerde yan geri dönüş görevini tamamlama süresini azaltırken, kadınlarda görevin uzun süre tamamlanmasını strese sokmuştır. Özetle, tekrarlanan stres kadınlarda bilişsel esnekliği bozmuş, ancak erkeklerde değil.
Bilişsel esnekliğin altında kalan beyin substratları Şekil 3'te tasvir edilir. Yan geri dönüş görevinde stark cinsiyet farklılıkları gözlendiğinden, bu görevin altında bulunan beyin bölgeleri, sinirsel aktivitede benzer cinsiyet farklılıkları gösterip göstermediklerini belirlemek için incelendi. Daha önce tartışıldığı gibi, lezyon çalışmaları orbitofrontal korteksin (OFC) yan tersine çevirme görevine aracılık ettiğini belirtmiştir34. Böylece, nöral aktivasyonun bir ölçüsü olan c-fos37, strateji değiştirmenin tamamlanmasından sonra OFC'de 30 dk olarak etiketlenmiştir, bu da performansı yan tersine çevirme görevinde yansıtmalıydı38. Ancak, OFC'nin bu görevin ekstra boyutlu strateji kaydırma bileşeninde de rol oynamasımümkündür 39. Bu nedenle, operant strateji değiştirme paradigması içindeki belirli bir görev sırasında beyin aktivitesini yansıtmak için fedakarlığı uygun zamanda gerçekleştirmek önemlidir. Burada, stres, erkeklerin OFC'sinde kontrollere kıyasla nöronal aktivasyonda önemli bir artışa nedenoldu. Bununla birlikte, stres, kontrollere kıyasla kadınların OFC'sinde nöronal aktivasyonda önemli bir azalmaya neden oldu. Ayrıca, erkeklerde OFC aktivasyonu ve kriter denemeleri negatif korelasyon gösterdi; özellikle, daha yüksek OFC aktivasyonu, kritere daha az deneme ile ilişkiliydi. Buna karşılık, KADıNLARDA OFC aktivasyonu ile performans arasında bir korelasyon yoktu, bu da OFC'nin bu performanslar sırasında devre dışı bırakıldığını düşündürdü.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/61228/61228fig1.jpg"> Şekil 1: Eğitim ve test günlerinde paradigmayı değiştiren operant stratejinin şeması. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/61228/61228fig1large.jpg" target="_blank">lütfen buraya tıklayın.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/61228/61228fig2.jpg"> Şekil 2: Operant strateji değiştirme paradigmasından temsili davranışsal veriler. (A) Sınav günü her görev için kriter için denemeler. Yan tersine çevirme görevinde, stres erkeklerde performansı artırdı, ancak kadınlarda performansı artırdı. Işık ayrımcılığı görevinde, stres kadınlarda performansı zayıflatırken, erkekleri etkilemedi. (B) Sınav günündeki her görev için hata sayısı. Stres erkeklerde yapılan hataların sayısını azalttı, ancak hem yan geri dönüş hem de hafif ayrımcılık görevlerinde kadınlarda hataları artırdı. (C) Azimli ve gerileyen hata kategorizasyonu. Stres erkeklerde yapılan azimli hataları azalttı, ancak hem yan geri dönüş hem de hafif ayrımcılık görevlerinde kadınlarda yapılan azimli hataları artırdı. (D) Yüzde denemeleri atlandı ve yan ters görevde kritere zaman. Stres, dişi sıçanlardaki ihmallerin yüzdesini artırdı. Stres erkeklerin gerektirdiği süreyi azalttı, ancak kadınların görevi tamamlaması için gereken süreyi artırdı. İstatistikler iki yönlü ANOVA ve ardından Tukey'in t testi (n = grup başına 12 sıçan; hata çubukları SEM'yi temsil eder; #p ≤ 0.10, *p < 0.05) kullanılarak hesaplanmıştır. Bu şekil önceki bir yayından değiştirilmiştir17. <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/61228/61228fig2large.jpg" target="_blank">Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/61228/61228fig3.jpg"> Şekil 3: Paradigmayı değiştiren operant stratejiden sonra temsili sinirsel aktivasyon. (A) Strateji değiştirme görevinden sonra OFC etkinleştirmesi. IMMÜNOhistokimyasal 3,3'-diaminobenzidin (DAB) boyamanın, OFC'deki c-fos'a karşı bir antikor kullanılarak temsili görüntüleri brightfield mikroskopisi kullanılarak görselleştirildi, daha sonra ölçülebilir. Stres, erkeklerin OFC'sinde aktivasyonu önemli ölçüde artırdı (c-fos eksprese eden hücrelerin sayısı ile gösterilmiştir), kadınlarda ise aktivasyonu azalttı. Sağ alt görüntü panelinde ölçek çubuğu 200 μm'dir. İstatistikler iki yönlü ANOVA ve ardından Tukey'in t testi kullanılarak hesaplanmıştır (n = grup başına 12 sıçan, sıçan başına analiz edilen 6-8 OFC bölümü; hata çubukları SEM'yi temsil eder; *p < 0.05). (B) Yan ters görevdeki kriter denemeleri OFC aktivasyonu ile ilişkilidir. Erkekler önemli bir negatif korelasyon gösterirken, dişiler görüntülemedi. <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/61228/61228fig3large.jpg" target="_blank">Bu rakamın daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.</a>

Watch this Scientific Journal Video about Assessment of Stress Effects on Cognitive Flexibility using an Operant Strategy Shifting Paradigm at JoVE.com

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

Stresli yaşam olayları bilişsel işlevi bozarak psikiyatrik bozukluk riskini artırır. Bu protokol, erkek ve dişi Sprague Dawley sıçanlarında paradigmayı değiştiren otomatik bir strateji kullanarak stresin bilişsel esnekliği nasıl etkilediğini göstermektedir. Belirli davranışların altında kalan belirli beyin bölgeleri tartışılır ve sonuçların çevirisel ilgisi araştırılır.

Operant Strateji Değiştirme Paradigması Kullanılarak Bilişsel Esneklik Üzerindeki Stres Etkilerinin Değerlendirilmesi

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

3.3K Görüntüleme.  Bryn Mawr College. Stresli yaşam olayları bilişsel işlevi bozarak psikiyatrik bozukluk riskini artırır. Bu protokol, erkek ve dişi Sprague Dawley sıçanlarında paradigmayı değiştiren otomatik bir strateji kullanarak stresin bilişsel esnekliği nasıl etkilediğini göstermektedir. Belirli davranışların altında kalan belirli beyin bölgeleri tartışılır ve sonuçların çevirisel ilgisi araştırılır.

Video: 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.

Kauçuk El Illusion Paradigma bir Amaç Davranış Tedbir Alınması Aracı Olarak Crossmodal Congruency Görev

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

Davranış

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.

Alakasız Uyarılar ve Eylem Kontrolü: Distraktör-Tepki Paradigma Cilt yoluyla Sayılan uyaranların Etkisi Analizi

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.

Dikkat Seti Değişen Görev: Farelerde Bilişsel Esneklik bir ölçün

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.

Olay-İlişkili Potansiyeller ve Semantik Kategorizasyon kullanma N400 üzerinde Antipsikotikler ve şizotipinin Etkilerinin Araştırılması

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.

Bir Bilişsel Paradigma Dikkatiniz ve kopukluklar tarafından çalışma hafızasındaki Girişim Araştırma

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.

Sıçanlar Davranış Esneklik değerlendirilmesi için Edimsel Prosedürleri

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.

Bilgisayarlı Otomatik Öğrenme Cihazı (aldm) Test Sistemleri bir Ağı Kullanma Olmayan insan Primatlar Sosyal Biliş Değerlendirilmesi

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

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.

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.

Fareler için bir Edimsel Intra- / Ekstra boyutlu Set-shift Görev

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

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.

Strateji için yeni varyasyonlar Sıçan Set değiştiren

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

Chronic Stress Shifts Effort-Related Choice Behavior in a Y-Maze Barrier Task in Mice

Mood disorders, including major depressive disorder, can be precipitated by chronic stress. The Y-maze barrier task is an effort-related choice test that measures motivation to expend effort and obtain reward. In mice, chronic stress exposure significantly impacts motivation to work for a higher value reward when a lesser value reward is freely available compared to unstressed mice. Here we describe the chronic corticosterone administration paradigm, which produces a shift in effortful responding in the Y-maze barrier task. In the Y-maze task, one arm contains 4 food pellets, while the other arm contains only 2 pellets. After mice learn to select the high reward arm, barriers with progressively increasing height are then introduced into the high reward arm over multiple test sessions. Unfortunately, most chronic stress paradigms (including corticosterone and social defeat) were developed in male mice and are less effective in female mice. Therefore, we also discuss chronic non-discriminatory social defeat stress (CNSDS), a stress paradigm we developed that is effective in both male and female mice. Repeating results with multiple distinct chronic stressors in male and female mice combined with increased usage of translationally relevant behavior tasks will help to advance the understanding of how chronic stress can precipitate mood disorders.

The Y-maze barrier task is a behavior test that examines motivation to expend effort for reward. Here, we discuss testing multiple well-validated chronic stressors including chronic corticosterone and social defeat stress with this behavior, as well as the novel chronic non-discriminatory social defeat stress (CNSDS), which is effective in females.

Kronik Stres Shifts Çabalar-İlgili Seçim Davranış Farelerde Bir Y-Labirent Bariyer Görev

Mood disorders, including major depressive disorder, can be precipitated by chronic stress. The Y-maze barrier task is an effort-related choice test that ...