げっ歯類の自動行動トレーニングのためのオープンソースの、完全にカスタマイズ可能な5択シリアル反応時間タスクツールボックス

この議定書の実験手順は、実験動物の福祉に関するEU指令2010/63の勧告に従い、ドイツ連邦政府が発行し、地方自治体によって承認された動物福祉法に従って実施されました。研究は行動訓練のみを必要としたので、動物は安楽死させられず、研究が実施された後、すべて飼育所で飼われました。研究は、10匹の雄のリスターフード付きラット(行動訓練開始時生後4ヶ月)を用いて実施された。 1. 動物の飼育、飼育、取り扱い 動物福祉委員会の勧告に従って、適切な寝具材料を備えた標準的なケージに最大5匹の同腹仔と一緒にラットを飼ってください。 ラットを、12:12時間の明暗サイクルで、20±2°Cの制御された温度と最大50%の相対湿度の換気された部屋に、または動物福祉委員会の勧告に従って保管してください。食物へのアクセスを制限し(ラット1匹あたり1日12gチャウ、 材料表を参照)、水への無制限のアクセスを提供する。 動物の尾に恒久的な無毒なインクマーカーを使用してマークを付けます。 行動実験を開始する前に、実験者による取り扱いに慣れるまで少なくとも1週間ラットを扱い、食物新恐怖症を減らすためにラットに報酬を与える食物ペレットを導入してください。 2. ハードウェアと制御ソフトウェアの準備 自由に利用できる統合開発環境 (IDE) ソフトウェアを開きます ( 資料表を参照)。[ ファイル>開く ]をクリックし、ハードウェア制御用のスクリプト(補足ファイル1)をクリックします。 マイクロコントローラのUSBをコンピュータに接続します。自動的に選択されたボードとプロセッサの情報が、接続されているマイクロコントローラボードに対応しているかどうかを確認するには、画面の左上半分にある [ツール ]をクリックします。対応するボードとプロセッサの情報を選択し、[ポート]をクリックして使用可能な ポート を選択します。 画面の左上半分にある[ スケッチ]>[ライブラリを含める]>[ライブラリの管理]をクリックします。新しく開いたライブラリマネージャウィンドウで、検索バーに「AdafruitモーターシールドV2」という用語を入力し、対応するライブラリの [インストール ]ボタンをクリックします。検索語「Adafruit Neopixel」についても同じ手順を繰り返します。 画面の左上半分にある [確認] (チェックマークの付いたボタン) をクリックして、スクリプトに間違いがないことを確認します。アップロード(右側の矢印の付いたボタン)をクリックして、スクリプトをマイクロコントローラボードに アップロード します。 3. 実験制御ソフトウェアの準備 実験制御用の 4 つのスクリプトと関数がすべて同じフォルダーにあることを確認します。 プログラミングプラットフォームを開き、画面上半分の [ホーム ]ツールバータブをクリックし、[ パスの設定]をクリックします。[ フォルダーの追加] をクリックし、すべての実験制御スクリプトを含むフォルダーを選択します。 「保存」をクリックし、「パスの設定」ウィンドウを閉じます。画面上半分の [ホーム] ツールバー タブの [開く] をクリックし、ユーザー (補足ファイル 2)、階段 (補足ファイル 3)、DataProc (補足ファイル 4) のスクリプトと関数を開きます。 指示に従って、Psychtoolboxソフトウェアをダウンロードしてインストールし、ツールボックスで使用されるESCボタン機能を有効にします(アクセスリンクについては 、材料表 を参照してください)。 4. 5-CSRTT ツールボックスで使用されるパラメータの設定 慣れるためのツールボックスを準備します。注: 図2 は、現在の研究に使用された5-CSRTT装置を表しています。 開いている ユーザー スクリプトを選択します。7 行目の慣れ変数が ‘true’ に設定されていることを確認します。8行目に分単位の数値(例えば、30分間は「30」)を書いて、慣れの時間制限を設定します。9 行目に、0.01 ~ 1 (フル輝度) の数値を入力して、刺激光の明るさレベルを選択します。メモ: このプロジェクトで使用される輝度レベルは 0.2 に設定されています。 行動実験を行う(ステップ5)。 実験セッション用のツールボックスを準備します。開いている ユーザー スクリプトを選択します。7 行目の変数が ‘false’ として定義されていることを確認してください。 12 行目に、実験データが自動的に保存されるディレクトリ パスを入力します (例: ‘C:\Users\trainer\Desktop\5CSRTT’)。この正確な名前のディレクトリーが存在することを確認してください。 13 行目にサブジェクト ID を入力します (例: ‘red1’)。 14 行目の変数が ‘true’ として定義されていることを確認し、生成されたデータが自動的にディレクトリー・パスに保管されるようにします。 15 行目の変数が ‘true’ として定義されていることを確認し、16 行目と 17 行目に数値を入力して、それぞれ試行回数と時間制限 (分単位) を設定し、その後プログラムは自動的に停止します。 標準の 5-CSRTT パラダイムのパラメーターを構成します。 最初の試行の前に、ライン 32 の変数が ‘true’ に設定されているかどうかを確認してください。33 行目の変数を ‘true’ として定義して、各試行を開始する前にマガジン項目を確保します。34 行目の変数が「定義済み」として設定されているかどうかを確認し、35 行目に数値を入力して ITI の長さを秒単位で指定します。 37 行目で定義されている変数が ‘true’ に設定されていることを確認し、時期尚早の回答を伴う試行がセッションの試行制限に影響を与えないようにします。38 行目に、制限付きホールド (LH) の長さを秒単位で定義する数値を入力します。 39 行目の変数が ‘none’ に設定され、40 行目の変数が ‘false’ として定義されていることを確認してください。41 行目に数値を入力して TO の長さを秒単位で定義し、42 行目の変数が ‘false’ に設定されていることを確認します。 45行目に、照明可能な絞りの数に対応する数値を入力します(例:「5」)。46 行目の変数が「疑似ランダム」または「ランダム」として定義されていることを確認し、47 行目に数値を入力して、StD の長さを秒単位で設定します。48 行目の変数が ‘single’ として定義されていて、49 行目の数値が ‘1’ であるかどうかを確認します。50 行目で、ターゲット刺激の明るさを定義する数値を入力します。 64 行目と 65 行目の変数がそれぞれ「バイナリ」と「非依存」として定義されているかどうかを確認します。正しいノーズポークの後に放出される食品ペレットの数に対応する数値をライン71に入力します。 行動実験を行う(ステップ5)。 非標準の 5-CSRTT パラダイムのパラメーターを構成します。メモ: このサブチャプターで説明する手順はすべてオプションです。自動階段トレーニング手順を使用するために自動パフォーマンスチェックが必要な場合は、18行目の変数が「true」と定義されていることを確認し、パフォーマンスチェックの頻度を定義する数値を20行目に入力します。21 行目に数値を入力して、被験者のパフォーマンスを計算する前に現在のセッション中に完了する試行の最小数を定義します。21 行目の変数が ‘all’ として定義されていることを確認して、現行セッションのすべての試行がパフォーマンス・チェックに組み込まれるようにしてください。 22 行目の変数が ‘true’ に設定されていることを確認し、プログラムが現行セッションのパラメーターを、以前に完了したセッションと一致するように更新するようにします。23 行目に「最新」と入力して、最後のセッションがアップロードされることを確認します。注:プログラムは、「階段」機能の仕様に基づいてパラメータを更新し、以前に完了したレベルにジャンプします。アップロードする特定のデータセットは、末尾が “.mat” のデータ ファイルへの正確なパスを入力して選択することもできます。 自動行動トレーニングが必要な場合は、26 行目の変数が ‘true’ に設定されていることを確認します。27 行目と 28 行目に数値を入力して、開始するトレーニング レベルと使用可能なレベルの合計数を定義します。コホートの分割が必要な場合は、グループを指定する名前 (‘group1’ など) を 29 行目に入力します。注: 各グループは、独自のトレーニング レベルのセットとレベル更新の基準を使用できます。各グループのパラメータは、「階段」機能で定義されています(ステップ4.2.8)。 34 行目で、ランダム化された ITI 期間が必要な場合は、「ランダム」と入力します。数値間隔 (‘[0,2]’ など) を入力して、固定の ITI 期間に追加される乱数を含む間隔を定義します。 回答が時期尚早の試行がセッションの試行制限に影響するようにするには、37 行目に「false」と入力します。 追加のノーズポークが忍耐強い回答としてカウントされる時間枠を定義するには、39行目に数値を入力します。40 行目に「true」と入力して、時期尚早の回答がタイムアウトを呼び起こすようにします。 ターゲット絞りの異なるグループを定義するには、48行目に「隣接」、「シフト」、または「すべて」と入力します。49 行目に数値を入力して、ターゲット絞りの総数を定義します。調光された刺激が必要な場合は、51 行目と 52 行目に数値を入力して、調光された開口部の総数とその明るさをそれぞれ定義します。 刺激の提示前に短いトーン(トーンC4、262Hz(科学的なピッチ表記))を発する場合は、55行目の変数が「true」に設定されていることを確認します。56、57、58 行目に数値を入力して、話者のトーンと刺激の提示の間の時間枠 (ミリ秒単位)、トーンの持続時間 (ミリ秒単位)、およびトーンの音量を定義します (0 (トーンなし) から 1 (フルボリューム) までの数値を使用できます)。 ノーズポークが成功した後に短いトーン(トーンC6、1047 Hz)を放射したい場合は、ライン 59 の変数が「true」に設定されていることを確認します。60 行目と 61 行目に、トーンの持続時間(ミリ秒単位)とトーンの音量(0 (トーンなし) から 1 (フルボリューム) までの数値)を定義する数値を入力します。 淡色表示の開口部での応答に報いる場合は、64 行目の変数が「非バイナリ」に設定されていることを確認します。73 行目に数値を入力して、薄暗い照明の開口部のノーズポークに届けられる食品ペレットの数を定義します。 複数のペレットディスペンサーを使用している場合は、ターゲットアパーチャのノーズポークと淡色表示のライト付きアパーチャのライン70と72に対応するモーター番号を入力します。メモ: モーター番号は 1 または 2 のいずれかです。対応するモーターシールドのネジ端子M3とM4は、ハードウェア制御用のスクリプトで定義されています。 反応時間に基づいて報酬を採点したい場合は、65行目の変数が「依存」に設定されていることを確認してください。 特定の反応時間間隔が選択したモーター数とペレット数に対応するように、反応時間(秒単位)、モーター数、および配送される食品ペレットの数を異なるカテゴリに分割する数値をライン67に入力して、ターゲット開口部のノーズポークの依存性を定義します。 68 行目に数値を入力して、反応時間 (秒単位)、モーター番号、および薄暗い照明付き開口部のノーズポーク用に配送される食品ペレットの数について、さまざまなカテゴリを定義します。 階段機能を構成するには、次の手順に従います。メモ: この手順はオプションです。 開いている 階段 機能を選択します。4 行目に、最初のグループの名前を入力します (例: ‘group1’)。該当する場合は、2 番目のグループの名前 (例: ‘group2′) を 77 行目に入力します。 最初のグループの 2 番目のトレーニング レベルのパラメーターを変更するには、17 行目のパフォーマンス チェックで計算されたパラメーターの 1 つを入力します (たとえば、基準が 30 個のノーズポークに正しく応答している場合は、PerformanceCheck.NumCorrect >= 30)。メモ: 前のセッションの自動ロードを使用するときは、パラメータ “Config_trigger == 2” を変更しないでください (ステップ 4.2.7.2.) 19 行目で、更新する変数と、該当する場合は数値を入力します (たとえば、StD の長さを 30 秒に設定するには、’Config.LED.StimDuration = 30’ など)。メモ: 変更するパラメータの数とその新しい値は自由に選択できます。唯一の要件は、更新が必要な各レベルの変数 ‘UpdateTrigger = 1’ の後に、更新するパラメーターを入力する必要があることです。 「データプロック」機能を設定します。 開いている データプロック 関数を選択します。セッションの概要を含むグラフを自動的にプロットして保存する必要がある場合は、83行目以降に目的のプロットのコマンドを入力します。注: 83 行目以降の現在のコマンドは、セッションの結果の概要と、ITI 中の時期尚早の回答の総数やフード パネル プッシュの数など、必要な制御手段をプロットします。 5. 行動実験 馴化または実験セッションの少なくとも30分前にラットケージをビバリウムから実験室に輸送し、動物を試験室に慣れさせる。 馴化セッションのために、オペラントチャンバーを準備して、それぞれの開口部に2つの報酬食物ペレットを、雑誌のドアに5つの食物ペレットを置く。セッションのパラメーターを構成するには、手順 2-4.1 を実行します。注:このプロトコルに使用されたオペラントチャンバーは、寸法30 x 30 x 45 cmの改良されたスキナーPVCボックスでした。メモ: 最初の慣れ段階では、マガジンフラップドアを開けたままにテープで留めます。2 番目の慣れ段階では、マガジン フラップ ドアのテープを外します。 開いている ユーザー スクリプトを選択します。75 行目の ‘COM’ 記述が、ステップ 2.2 で選択した使用可能なポートと一致することを確認します。一致しない場合は、実験制御スクリプトの数値を変更します (例: ‘COM3’ から ‘COM4’)。 ラットをチャンバー内に静かに置く。 開いたユーザースクリプトで、画面上半分の エディタ ツールバータブをクリックし、緑色の再生ボタン [実行]をクリックします。「コマンドウィンドウ」の情報を読んで、プログラムが正しく実行されているかどうかを確認します。 実験をいつでも停止するには、コンピューターのキーボードのエスケープ キー Esc キーを押します。コマンド・ウィンドウ画面にメッセージが表示されるのを待ちます。「y」と入力し、コンピュータのキーボードの Enter キーを押して現在のセッションを停止し、集録したデータを保存します。 慣れ親しんだり、セッション時間や試行回数の制限に達したら (それぞれステップ 4.1.1 または 4.2.5)、コマンド・ウィンドウ画面に表示されるメッセージを確認してください。「y」と入力し、コンピュータのキーボードの Enter キーを押して、現在のセッションを停止します。注: メッセージは新しい試用版の開始時にのみ表示され、回答が入力されるまで進行中のセッションを停止します (セッションを停止する場合は “y”、実験を続行する場合は “n”)。 慣れセッションの場合は、ラットがすべての食物ペレットを消費したかどうかを確認します。次の馴化段階に進む前に、すべてのペレットが消費されるまで馴化段階を繰り返し、または第2段階の後に5-CSRTTトレーニングを開始する。 セッションの後、例えば、70%エタノール溶液およびペーパータオルで、オペラントチャンバーの壁および床を清掃する。次のラットを導入する前に、エタノールの臭いが消えるまで2〜3分間待ちます。 実験日が終わったら、マイクロコントローラUSBをコンピュータから取り外します。必要に応じて、ハードウェアと実験の両方のスクリプトを閉じます。