齧歯動物による補強意思の中に費用便益分析を評価するためのオペラントのプロトコル
Summary
費用便益分析は、脳が意思決定の過程を実行する重量を量るスケール アプローチです。ラットが待っている 15 を犠牲にしてより高い報酬を選択オペラント条件ベースの意思決定パラダイムにラットの訓練するプロトコルを提案するここでは、それらを受信する s。
Abstract
補強付け意思決定の利点とその結果の相対値に基づいてアクションの競合するコースの間を選択する能力です。このプロセスは、通常の人間の行動に不可欠である、中毒、統合失調症、うつ病などの神経疾患、精神疾患によって中断されることが示されています。齧歯動物は、人間の認知の神経生物学を明らかにするため長い間使用されています。このためには、いくつかの行動課題を開発されている;しかし、ほとんどが自動化されていない、労働集約的です。オープン ソースのマイクロ コント ローラーの最近の開発はさまざまな認知タスク、刺激プレゼンテーションを標準化することを評価するためのオペラント ベースのタスクを自動化する研究者を有効にデータ記録を改善し、その結果、改善研究成果。ここでは、我々、オペラント条件における特別なソフトウェア プログラムによって制御を使用して自動化された遅延ベース補強付け意思決定タスクをについて説明します。それは遅延に基づく費用対効果意思決定タスクを実行しながらネズミの前帯状皮質のローカル フィールド電位活動の変更を示すこれらの意思決定タスクを使用して、.
Introduction
意思決定は、認識し、値および意思決定者の好みや選択したアクション1の結果に基づいて選択肢の選択のプロセスです。ただし、意思は、そのような認知能力の基礎となる (すなわち、経済学、心理学、神経科学) の神経メカニズムはまだよくわかっていませんさまざまな分野で幅広く研究されては。意思決定の 2 つのサブカテゴリが知覚意思と意思決定補強付けです。補強付け意思決定が相対値を扱うに対し知覚意思を感覚情報の1,2に依存していますがかなり重複する要素と概念を組み込む、アクションの特定のタイム スケール3以上を得た。鉄筋の意思決定の 1 つの重要な側面は、与えられた選択肢の利点を計算し、各代替1のコストを減算することにより脳が直感的に実行される費用-便益分析です。
における (またはバリアント Y 迷路) は、齧歯動物の認知実験で最も使用される迷路の一つです。動物が開始腕 (T のベース) にあり目標腕 (側の腕のいずれか) を選択します。主に強制交代など左右弁別タスク、におけるの齧歯動物と参照とワーキング メモリ4をテストするされます。T 迷路も広くされる意思決定実験5,6,7。最も単純な設計の報酬は 1 つだけ目標アームに配置されます。選択は、予測と動物は確かに報酬ではなく、報酬値に関係なく、何を好むでしょう。別のオプションは、両腕を目標に報酬を配置し、いくつかのパラメーター (すなわち動物の自然な設定、報酬、およびコストの値の差支払われる) によって取るべき道の選択をする動物。値ベースのデザインで、タスクは重量を量るスケールのプロパティを持っていることによってより複雑です。このように、動物は [すなわち、(遅延ベース) を待っての量または報酬を受け取るために必要な努力 (努力ベース) の量]、操作のコストの間だけでなく、2 つの選択肢の間を選択することによって異なる評価報酬を受けます各5,6を作られている決定に貢献します。
伝統的な遅延ベースにおける意思決定で動物は高報酬の腕 (HRA) を選択し、反対を避けるために訓練される低報酬腕 (LRA)。実験を通して、HRA と LRA の両側に残ります。ただし、上記で説明したタスクは、文献にも記載されている、それはいくつかの手続き型の欠点苦しみます。まず、固定目標の腕を持っていることによって、動物は、どのアーム各試行の最初からを選択する知っています。このシナリオでは、動物は意思ではなく、メモリに基づいて目標腕を選択します。したがって、遅延ベースの意思決定パラダイムで動物研究介入のため低報酬を選択した場合されません明確な研究介入、メモリの損失のためかどうか。メモリの問題から観察された動作を分離するメモリ コントロール グループが考えられるが、追加作業7のための研究者と動物同様の負担これ。2 番目の懸念は動物によって意思決定の瞬間: 動物が決定ゾーン (すべての 3 つの腕の接合部) に達すれば、彼ら通常左と右を見て、費用と便益について各腕の重さし、彼らの決定を行います。しかし、いくつかの試験の後決定ゾーンに到着する前にこのような計算を実行、単に報酬の腕に直接実行します。その結果、これらの 2 つの欠点-意思決定の瞬間を見つけることと片方の腕に前バイアス-電気生理学的の解釈の両方を強く中断およびニューロ イメージング データ。
本稿で説明した方法で優先の腕 (HRA) 聴覚キューによってキューが、トライアルから試用版を異なる場合があります。動物テスト ゾーン (図 1) を入力し、「鼻つつき」による聴覚手がかりを誘発試験を開始 3 つ腕の接合部に配置されている赤外線のゲート。オーディオ信号 (20 dB、500 ~ 1,000 ms) は、目標のアームの先端でスピーカーから再生されます。
Protocol
Representative Results
Discussion
齧歯動物は、長い学習およびメモリ2,14強化行動7,,1516など認知能力から、さまざまなトピックを扱う脳の研究で使用されています。臓器17,18 ・神経薬理学19,20の中央制御。提案プロトコルで?…
Offenlegungen
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
この研究に支えられ RMH 神経科学財団、オーストラリア;オーストラリアの頭脳の基盤;RACP Thyne リード交わり、オーストラリア;プロジェクトによって認知科学技術評議会、アッバス Haghparast にイランから与えます。
Materials
| T-maze | Self made | ||
| Dustless Precision Sugar Pellets | TSE Systems Intl. Group | F0023 | 45 mg, Sucrose |
| Ketamine Hydrochloride Injection, USP | Sigma-Aldrich | 6740-87-0 | |
| Xylazine | Sigma-Aldrich | 7361-61-7 | |
| stereotaxic device | Stoelting | ||
| Isofluran | Santa Cruz Biotechnology | sc-363629Rx | |
| PFA-coated stainless-steel wires | A-M systems | ||
| acrylic cement | Vertex, MA, USA | ||
| (wooden or PVC (polyvinyl chloride)-made) | local suppliers | ||
| Mini-Fit Power Connector | Molex | 15243048 | |
| ethannol 70% | Local suppliers | ||
| buprenorphine | diamondback drugs | ||
| Arduino UNO | Arduino | https://www.arduino.cc/ | |
| Infrared emitting diode | Sharp | GL480E00000F | http://www.sharp-world.com/ |
| Chronux Toolbox | Chronux.org | ||
| Arduino codes | https://github.com/dechuans/arduino-maze |
Referenzen
- Gold, J. I., Shadlen, M. N. The neural basis of decision making. Annual Review of Neuroscience. 30, 535-574 (2007).
- Shi, Z., Müller, H. J. Multisensory perception and action: development, decision-making, and neural mechanisms. Frontiers in Integrative Neuroscience. 7, 81 (2013).
- Sutton, R. S., Barto, A. G. . Reinforcement Learning: An Introduction. 1, (1998).
- Khani, A., Rainer, G. Neural and neurochemical basis of reinforcement-guided decision making. Journal of Neurophysiology. 116, 724-741 (2016).
- Fatahi, Z., Haghparast, A., Khani, A., Kermani, M. Functional connectivity between anterior cingulate cortex and orbitofrontal cortex during value-based decision making. Neurobiology of Learning and Memory. 147, 74-78 (2018).
- Khani, A., et al. Activation of cannabinoid system in anterior cingulate cortex and orbitofrontal cortex modulates cost-benefit decision making. Psychopharmacology. 232, 2097-2112 (2015).
- Rudebeck, P. H., Walton, M. E., Smyth, A. N., Bannerman, D. M., Rushworth, M. F. Separate neural pathways process different decision costs. Nature Neuroscience. 9, 1161-1168 (2006).
- Gage, G. J., et al. Surgical implantation of chronic neural electrodes for recording single unit activity and electrocorticographic signals. Journal of Visualized Experiments. (60), e3565 (2012).
- Paxinos, G., Watson, C. . The Rat Brain in Stereotaxic Coordinates. , (1998).
- Bokil, H., Andrews, P., Kulkarni, J. E., Mehta, S., Mitra, P. P. Chronux: a platform for analyzing neural signals. Journal of Neuroscience Methods. 192, 146-151 (2010).
- Cohen, M. X. . Analyzing Neural Time Series Data: Theory and Practice. , (2014).
- Luk, C. -. H., Wallis, J. D. Choice coding in frontal cortex during stimulus-guided or action-guided decision-making. Journal of Neuroscience. 33, 1864-1871 (2013).
- Rudebeck, P. H., et al. Frontal cortex subregions play distinct roles in choices between actions and stimuli. Journal of Neuroscience. 28, 13775-13785 (2008).
- Goshadrou, F., Kermani, M., Ronaghi, A., Sajjadi, S. The effect of ghrelin on MK-801 induced memory impairment in rats. Peptides. 44, 60-65 (2013).
- Haghparast, A., et al. Intrahippocampal administration of D2 but not D1 dopamine receptor antagonist suppresses the expression of conditioned place preference induced by morphine in the ventral tegmental area. Neuroscience Letters. 541, 138-143 (2013).
- Esmaeili, M. -. H., Kermani, M., Parvishan, A., Haghparast, A. Role of D1/D2 dopamine receptors in the CA1 region of the rat hippocampus in the rewarding effects of morphine administered into the ventral tegmental area. Behavioural Brain Research. 231, 111-115 (2012).
- Chaleek, N., Kermani, M., Eliassi, A., Haghparast, A. Effects of orexin and glucose microinjected into the hypothalamic paraventricular nucleus on gastric acid secretion in conscious rats. Neurogastroenterology & Motility. 24, e94-e102 (2012).
- Kermani, M., Eliassi, A. Gastric acid secretion induced by paraventricular nucleus microinjection of orexin A is mediated through activation of neuropeptide Yergic system. Neurowissenschaften. 226, 81-88 (2012).
- Kermani, M., Azizi, P., Haghparast, A. The role of nitric oxide in the effects of cumin (Cuminum Cyminum L.) fruit essential oil on the acquisition of morphine-induced conditioned place preference in adult male mice. Chinese Journal of Integrative Medicine. , 1-6 (2012).
- Ahmadi, A., et al. Synthesis and antinociceptive behaviors of new methyl and hydroxyl derivatives of phencyclidine. Current Medicinal Chemistry. 19, 763-769 (2012).
