Den gnager Psyko Årvåkenhet Test (rPVT): En metode for å vurdere nevroevne hos rotter og mus

Den menneskelige psyko årvåkenhet test (PVT) er en mye brukt, godt validert verktøy for måling av årvåkenhet og vedvarende oppmerksomhet hos mennesker, og ble opprinnelig utviklet av Dinges et al. ^1-3 for å vurdere stabiliteten i reaksjonstid og oppmerksomhet (f.eks feil i forhold til premature svar og bortfaller i oppmerksomhet), både innenfor økter som en helhet og over tid innenfor individuelle økter. Gjennom årene har den menneskelige PVT blitt endret og oppdatert ^4-11 spore tidsmessige endringer i ulike aspekter oppmerksomhet, og har vist seg å være følsom for endringer i søvnmangel og tretthet, og påvirkes av narkotikabruk og alder av fag ^{12 , 13.} Den PVT er en tilsynelatende enkel prosedyre der en gjenstand kort berører en skjerm når en stimulus (vanligvis en LED nummervisning) vises tilfeldig i tid, vanligvis etter 2 – 10 s. I menneske versjon er antallet visnings økes i ms og stoppet når tHan skjermen er berørt, og dermed indikerer personens reaksjonstid (RT). Reduksjoner i årvåkenhet er betegnet med 1) avtok reaksjonstider, 2) en økning i bortfaller (betegnet "feil ved utelatelse" i den menneskelige litteraturen, og vanligvis definert som RT'er som er> 500 ms i lengde), og 3) en økning i for tidlig å svare (kalt "feil av kommisjonen" eller "falske starter" i menneskelig litteratur). Andre tiltak kan også fås med PVT for å undersøke slike variabler som kjønn og aldersforskjeller; for en gjennomgang av disse tiltakene, se Basner og Dinges ^4. Endelig har PVT vært ansatt i det generelle området av menneskelig risikovurdering, og har blitt brukt under et bredt spekter av operative områder som omfatter de militære, luftfart og jernbane bransjer, første responders og ekstreme miljøer som NASAs Extreme Miljø Oppdrag operasjoner (NEEMO), den internasjonale Mars500 Prosjekt ^14, og på den internasjonale Space Station (ISS). På ISS er PVT kalt "Reaction Self-Test" og er ansatt for å gi astronautene med individuell tretthet faglig tilbakemelding (for eksempel endringer i RTs eller blundere i oppmerksomhet).

Den menneskelige PVT har vært i bruk i flere tiår, som har gnager versjoner av enkle reaksjonstids oppgaver (som er noe lignende). Det har blitt bare nylig imidlertid at en direkte gnager motstykke til det humane PVT har blitt rapportert i litteraturen. Christie og kolleger beskrevet en versjon av den humane PVT for rotter, og rapporterte nedgang i årvåkenhet følgende søvnmangel ^15,16. Andre nyere studier har rapportert versjoner av rPVT ^17-19. Disse rapportene har beskrevet endringer i vedvarende oppmerksomhet etter ulike søvnmangel teknikker; har imidlertid dataene fra disse studiene også rapportert høye nivåer av for tidlig responderende (som i noen tilfeller mer enn 40% av det totale antall responses); slike forestillinger er ganske ulik alle PVT forestillinger med mennesker. En så stor forskjell på gnagere vs. menneskelige forestillinger er sannsynligvis på grunn av forskjeller i spesifikke parametre ansatt i den menneskelige vs. gnager versjoner av PVT; for eksempel, den Christie et al. Studien anvendte en tilfeldig varierende 3 – 7 s foreperiod, mens en human PVT normalt anvender en 2 – 10 sekunder foreperiod (men se Basner et al ⁵ for en 3-min versjon av det humane PVT som bruker en en -. 4 s foreperiod) . Bruken av forholdsvis korte foreperiod verdier kan ofte resultere i dyr "timing" sine svar, og dermed kan fremme, via tilfeldig armering, økt antall premature responser, som har blitt rapportert i de nåværende gnager rPVT studier.

Versjonen av rPVT beskrevet her er basert på vår tidligere publisert artikkel ^20, og gir en detaljert beskrivelse av de teknikker og prosedyrer som er involvert. den skiller segfra tidligere publiserte versjoner av rPVT i følgende henseender: 1) rotter ble trenet med variable foreperiod verdier på 3 – 10 s, og 2) rotter måtte reagere raskt, siden bare svar innen en kort responstid vindu (også betegnet en "begrenset hold ") etter stimulans utbruddet ble forsterket (1,5 s i denne studien, 3,0 s i de tidligere publiserte versjoner av rPVT). Ved hjelp av disse modifikasjoner samt korte tidsavbrudd for feil responsen resultert i større grad av stimuluskontroll, som indikert av betydelige forbedringer i nøyaktighet og reduserte nivåer av for tidlig å svare. Denne rapporten beskriver også forutsigbare endringer i ytelse variabler (f.eks blundere i oppmerksomhet, RTS) som parallell sett hos mennesker når undersøke årvåkenhet svekkelser ^21, og når den behandler andre resultatmål inkludert den menneskelige "tid på oppgaven" effekt og response- stimulus intervall (RSI) effekten som er observert i den humane PVT <sopp> 22.

Den endelige versjon av rPVT som er beskrevet her begynner ved å slå på et lys hus (se figur 1). Etter et variabelt intervall (foreperiod) på 3 – 10 s er utløpt, er nesen-rote nøkkelen lyser i maksimalt 1,5 s. (For å sikre en lik fordeling av foreperiods varighet, er verdier tilfeldig generert uten erstatning fra en liste over 36 mulige verdier som spenner fra 3 til 10 s, basert på trinn 200 ms.) Belysning av nosepoke Nøkkelen er signalet for et dyr å reagere, og en reaksjon som oppstår mellom 150 til 1500 ms etter lyset utbruddet er forsterket med en 45 mg pellet. Etter en forsterket respons, er både nese-rote key light og huset lyset slått av og en s inter-rettssaken intervall (ITI, huset lys av) oppstår. Nese-kakker på før lyset utbruddet produsere en 8 s timeout (TO) fra de eksperimentelle situasjoner som er signalisert av brannsluknings huset lys. Hvis ingen svar skjer innenfor 1,5 s response vinduet, blir både nosepoke lys og huset lyset slått av, og en 1 s ITI oppstår. Den neste planlagte foreperiod verdi for den påfølgende rettssaken begynner etter enten 1 s ITI eller 8 s TIL, avhengig av hva som skjedde under før rettssaken. Sessions er utført daglig (5 dager / uke), normalt bestå av ca 200 studier og avslutte etter 30 min. Dette resulterer med hvert forsøk som har en varighet på omtrent 7,5 s, i gjennomsnitt.

Forme stabil basislinje oppnår i rPVT blir utført ved 1) til å begynne å tilpasse en rotte for å ta mat pellets ut av mat skuffen i kammeret, 2) hånd forme en rotte for å svare på en nese sekken nøkkel ved å forsterke suksessive approksimasjoner til den endelige nese rote respons, og 3) å gjennomføre daglige økter hvor parametrene av rPVT prosedyre (dvs. foreperiod, ITI, TO, og key-belysning ganger) er gradvis justert i løpet av en økt, avhengig av hvor godt hver rotte presterer under hver økt (beskrevet i detalj nedenfor).