משימת Dig: פשוט אפלית ניחוח חושפת גירעונות בעקבות ניזק מוחי פרונטלי
Summary
בפרוטוקול זה, יישום רומן של אפלית ריח מתואר. משימת Dig היא משימה זולה למדי שניתן להשתמש בו כדי להעריך את ההכרה חזיתית בתיווך בעקבות ניזק מוחי.
Abstract
ליקוי קוגניטיבי הוא הסיבה השכיחה ביותר לאובדן כושר בבני אדם לאחר פגיעה מוחית, עדיין המשימות התנהגותיות להערכה קוגניציה במכרסמים של פגיעה מוחית חסרות. הלוואות מהספרות אופרנטית המעבדה שלנו מנוצלות הפרדיגמה אפלית ריח בסיסית 1-4 כדי להעריך את הגירעונות בחולדות פצועות-חזיתית. בעבר שתארנו בקצרה את המשימה לחפור והוכחנו כי חולדות עם ניזק מוחי קדמי להראות גירעונות חמורים ברחבי בדיקות מרובות במשימה 5. כאן אנו מציגים פרוטוקול מפורט יותר למשימה זו. חולדות הוכנסו לחדר ואפשרו להיפלות בין שתי חולות ריחניות, שהאחד מהם מכילות מחזקת. המשפט מסתיים אחרי העכברוש או מפלה בצורה נכונה (מוגדר כחופר בחול הריחני הנכון), באופן שגוי מפלה, או 30 שניות חולפת. חולדות שכהלכה מפלות מותר להתאושש ולצרוך המחזקת. חולדות שדיscriminate שגוי יוסר מייד מהחדר. זה יכול להימשך באמצעות מגוון רחב של היפוכים וניחוחות חדשים. הניתוח הראשוני הוא דיוק לכל זיווג ריח (פרופורציה נכונה לכל ריח מצטבר). הממצאים הכלליים ממשימת Dig מראים כי הוא הכנת ניסוי פשוט שיכול להעריך את הגירעונות בחולדות עם ניזק לקליפת מוח קדמי דו צדדי בהשוואה לחולדות עם ניזק הקודקודית חד צדדי. משימת Dig גם ניתן לשלב בקלות לתוך סוללת מבחן הקוגניטיבי קיימת. השימוש במשימות נוספות כגון זה יכול להוביל לבדיקות מדויקות יותר של פגיעה חזיתית פונקציה הבאה, שעלול להוביל לאפשרויות טיפוליות לטיפול. כל השימוש בבעלי החיים היה מתנהל בהתאם לפרוטוקולים שאושרו על ידי הטיפול בבעלי החיים המוסדיים ועדה ושימוש.
Introduction
ניזק מוחי כתוצאה מפגיעת מוח טראומטי (TBI) ושבץ הוא אחד הגורמים המובילים של מוות ונכות בארצות הברית. יחד, אלה תוצאת ההפרעות בסך של כמעט 2,500,000 מקרים, עם כמעט 500.000 שגורמים למוות או לפגיעה 6-7. למרות מחיר כבד זה על החברה, מעט מאוד טיפולים פותחו לטיפול או TBI או שבץ. במידה מסוימת, חוסר אפשרויות טיפול זמינות ניתן לייחס להערכות התנהגות בלתי מספקות של תרופות וטיפולים חדשניים 8. בפרט, יש חוסר של משימות בצורה מדויקת ורגיש כדי להעריך את ההשפעות של טיפולים על הליקויים קוגניטיביים השונים בעקבות פגיעה מוחית בספרות הקלינית. כרגע רוב ההערכות קוגניטיביות המבוצעות להעריך זיכרון המרחבי באמצעות משימת מבוך כמו מבוך המים של מוריס 9. ישנן סיבות רבות לחוסר בדיקות, כוללים הזמן שנדרש כדילאפיין באופן מלא ולהעריך בעיות קוגניטיביות, הסתמכות כבדה על ציוד וידע יקר לנצל משימות אינסטרומנטאלית, והמהירות שבה ניתן לבצע הערכות אלה. לשם כך, יש לנו משימה בסיסית מותאם ניחוח אפליה, משימת Dig, כדי להעריך פגיעה מוחית קוגניציה הבאה. משימת Dig נועדה להיות כלי זול, מהיר ויעיל להערכת פגיעה מוחית הבאה קוגניטיבי התפקוד מTBI או שבץ.
משימת Dig מסתמכת על העקרונות הבסיסיים של למידה אופרנטית וקבלת החלטות. כפי שהוא רק פרדיגמה החלטת שתי בחירה, משימה זו מייצגת את אחד מהאפליות הפשוטות ביותר שניתן לעשות. בפרוטוקול להלן הפרטים להגדרת המשימה, כמו גם את המתודולוגיה אימונים שתפורט. אנחנו גילינו שמשימה זו היא חזקה ביותר כאשר הערכת ליקויים קוגניטיביים חזיתית בתיווך בהשוואה לגירעונות הקודקודית חד צדדיים, אולם זה עדיין לא נבדק במודל שלניזק ביפוקמפוס 5. באופן אידיאלי, משימה זו תהיה מתאימה להערכת היעילות של טיפול או טיפול בהתאוששות של גירעונות קדמיים בעקבות פציעה. עם זאת, ייתכן שעם שינויי משימה זו יכולה לשמש גם כדי לחקור התנהגות קבלת החלטות מורכבות יותר כגון אימפולסיביות והתאמה כללית.
Protocol
Representative Results
Discussion
בסרטון הזה, שהראינו איך משימת Dig יכולה להתבצע תוך שימוש בחומרים זולים יחסית, ועם קצת ניסיון, בדיקה יכולה להתבצע במהירות יחסית (~ 10 דקות / בעלי חיים). זה מאפשר למשימה שיש לשלב בקלות לתוך סוללות לבדיקה קיימות, פציעות TBI מוח שבץ, ואחרים. משימת Dig היא גם חזקה בכך שהוא יכול להעריך כמה היבטים שונים של הכרה, כולל הערכות של למידה קודמת, היפוכים, ורכישות חדשות (למשל, להגדיר משתנה). והכי חשוב, את משימת Dig הוכחה כיעיל בהערכת תפקוד חזיתי בעקבות ניזק מוחי. בנוסף, הפרדיגמה חפירות דומה נעשתה שימוש כדי ללמוד העברת ערך בחולדות לאחר הניזק ביפוקמפוס 4, ולכן בקלות ניתן יהיה לבחון לאחר TBI.
היתרונות העיקריים של משימות כגון זה הם היכולת להעריך צורות אחרות של הכרה ממה שנבדק בדרך כלל ברוב הרבעת פגיעה מוחיתies. בימינו קיימים מחסור במשימות פשוטות, שנרכשה במהירות להערכת קוגניציה חזיתית בתיווך בעקבות ניזק מוחי. בתחום TBI הניסיוני, יש הסתמכות חזקה על מבוכים כהערכה הבלעדית של הכרה 9. אפליה והתנהגות בחירה הן היבטים חשובים של הכרה חזיתית בתיווך אשר צריכים להיות מוערכים ניזק מוחי הבא. אלה נחקרו תחת פרדיגמות שונות (מתעכב התאמה לדוגמה, חיזוק הפרש של שיעור נמוך של קבלה להגיב, מאמץ מבוססת החלטה, וכו ') בתחום הניתוח הניסויי של התנהגות, אבל חסרים במחקרים של פגיעה מוחית 14-16. פיתוח התרופות חדשות לטיפול בניזק מוחי דורש אימות פני שיטות מרובות של, מנוע חושי, ותפקוד הקוגניטיבי. משימות כגון זה יכול להיות חיונית להערכת תפקוד הקוגניטיבי באופן מלא תחת טיפול רפואי.
בעוד מחדש משימת Digמציג צעד בכיוון הנכון להערכת תפקוד מוח לאחר פציעה, עדיין יש מגבלות לזה. היא נועדה להיות פשוט לבנות, לנהל ולנתח, אבל זה אומר שיש גבול העליון למה שהיא יכולה למדוד. נכון לעכשיו, שתי אפשרויות הן כל מה שניתן להעריך על פי הפרדיגמה הנתונה. בנוסף, משימת Dig אינה רגישה מספיק כדי להתמודד עם היבטים אחרים של תפקוד חזיתית, כגון אימפולסיביות, שעשוי להפריע ליכולת קבלת החלטות של בעל חיים.
בעוד משימת Dig הוכחה כמוצלחת עבורנו בהערכת ניזק מוחי בבעלי חיים צעירים, עדיין יש כמה דברים שאפשר לעשות עם המשימה לחדד ולשפר אותו. אלה כוללים אוכלוסיות מיוחדות הערכה (גיל, מין, זן), משווים אותו ישירות לפרדיגמות אופרנטית הוא הותאם מ, ביצוע השוואה ישירה של משימה זו עם משימות אחרות שהערכת תפקוד חזיתי בעקבות פציעה, ולחקור additiדרכי onal כדי לנתח ולהשוות את הנתונים המופקים מהמשימה. משימה זו נועדה לטפל בכמה בעיות בתחום שלנו על ידי בדיקת פונקציה חזיתית בדרכים מרובות בעקבות ניזק מוחי. עם זאת, משימה אחת לא יכולה למדוד את כל התהליכים הקוגניטיביים המושפעים מפגיעה מוחית. לפיכך, אנו מציעים כי אנשים ממשיכים לפתח ולשפר את משימות כגון זו שתוארה בפרוטוקול זה כדי להעריך ליקויים תפקודיים באופן מלא יותר בעקבות פגיעות מוחיות. בעשותנו כך, אנו יכולים להגביר את היעילות של פיתוח תרופה וטיפול לפגיעה מוחית על ידי הערכה פני אמצעים מרובים.
Divulgaciones
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
מימון לפרויקט זה סופק על ידי קרנות ערות ממענק NINDS NS045647.
Materials
| Material Name | Company | Catalogue Number | Comments |
| EQUIPMENT | |||
| Operant Chamber | Med Associates | ENV-008CT | Amount: 1 Standard operant chamber, no external devices. |
| Plexiglas | Local Hardware Store | N/A | Amount: 1 sheet Cut into proper size to fit into chamber. |
| PVC Pipe End Caps | Local Hardware Store | N/A | Amount: 2 / scent cup setup. |
| REAGENTS | |||
| Sand | Local Hardware Store | ||
| Various Spices | Local Grocery Store | ||
| Reinforcer | Local Grocery Store | ||
*Equipment is listed for construction per chamber. |
Referencias
- Birrell, J. M., Brown, V. J. Medial frontal cortex mediates perceptual attentional set shifting in the rat. J. Neurosci. 20, 4320-4324 (2000).
- Bunsey, M., Eichenbaum, H. Conservation of hippocampal memory function in rats and humans. Nature. 379, 255-257 (1996).
- Eichenbaum, H., Fagan, A., Cohen, N. J. Normal olfactory discrimination learning set and facilitation of reversal learning after medial-temporal damage in rats: Implications for an account of preserved learning abilities in amnesia. J. Neurosci. 6, 1876-1884 (1986).
- Kaiser, D. H., Means, L. Value transfer across odor stimuli using probability of reinforcement in the rat. Behav. Processes. 73, 164-169 (2006).
- Martens, K. M., Vonder Haar, C., Hutsell, B. A., Hoane, M. R. Additional options for behavioral testing in rodent models of traumatic brain injury: A simple discrimination task used as a novel method of testing decision-making behavior. J. Neurotrauma. , (2012).
- Writing Group Members. Executive summary: Heart disease and stroke statistics – 2012 update. Circulation. 125, 188-197 (2012).
- Narayan, R. K., et al. Clinical trials in head injury. J. Neurotrauma. 19, 503-557 (2002).
- Fujimoto, S. T., Longhi, L., Saatman, K. E., McIntosh, T. K. Motor and cognitive function evaluation following experimental traumatic brain injury. Neurosci. Biobehav. Rev. 28, 365-378 (2004).
- Mitchell, D. Experiments on neophobia in wild and laboratory rats: A reevaluation. J. Comp. Physiol. Psychol. 90, 190-197 (1976).
- Baum, W. M. On two types of deviation from the matching law: Bias and undermatching. J. Exp. Anal. Behav. 22, 231-242 (1974).
- Swets, J. A., Dawes, R. M., Monahan, J. Psychological science can improve diagnostic decisions. Psychological Science in the Public Interest. 1, 1-26 (2000).
- Stuss, D. T., Murphy, K. J., Binns, M. A., Alexander, M. P. Staying on the job: The frontal lobes control individual performance variability. Brain. 126, 2363-2380 (2003).
- Burkett, E. E., Bunnell, B. N. Septal lesions and the retention of DRL performance in the rat. J. Comp. Physiol. Psychol. 62, 468-471 (1966).
- Porter, M. C., Burk, J. A., Mair, R. G. A comparison of the effects of hippocampal or prefrontal cortical lesions on three versions of delayed non-matching-to-sample based on positional or spatial cues. Behav. Brain Res. 109, 69-81 (2000).
- Walton, M. E., Bannerman, D. M., Alterescu, K., Rushworth, M. F. S. Functional specialization within medial frontal cortex of the anterior cingulate for evaluating effort-related decisions. J. Neurosci. 23, 6475-6479 (2003).
