Целевая Dig: Простой дискриминации Аромат раскрывает Дефицит После фронтального повреждения мозга
Summary
В этом протоколе, роман применение аромат дискриминации описано. Задача Dig является достаточно недорогим задача, которая может быть использована для оценки фронтально-опосредованного познания после повреждения мозга.
Abstract
Когнитивные нарушения является наиболее частой причиной инвалидности у человека после повреждения мозга, но поведенческих задач использовались для оценки познания в моделях грызунов травмы головного мозга не хватает. Заимствования из оперантного литературе нашей лаборатории использовались основные парадигмы дискриминации аромат 1-4 Для оценки дефицита в фронтально-ранения крыс. Ранее мы кратко описали Dig задачу и показали, что у крыс с фронтальной повреждения головного мозга тяжелой показать дефицита в нескольких тестах в задаче 5. Здесь мы приводим более подробный протокол для этой задачи. Крыс помещали в камеру и позволили различать две душистые песках, одно из которых содержит подкрепления. Процесс заканчивается после того, как крыса или правильно дискриминирует (определяется как копание в правильном душистый песок), неправильно дискриминацию, или 30 сек истекает. Крысы, которые правильно различать допускается, чтобы восстановиться и потребляют подкрепления. Крысы, которые ди-scriminate неправильно, немедленно удаляются из камеры. Это может продолжаться через различные повороты и новые ароматы. Первичный анализ является точность для каждого аромата спаривания (кумулятивная доля правильных для каждого аромата). Общие выводы из задач Dig предположить, что это просто экспериментальный препарат, который может оценить дефицит у крыс с двусторонним фронтальной корковых повреждений по сравнению с крысами с односторонним повреждения париетальной. Задача Dig также может быть легко включены в существующие когнитивные тестирования батарей. Использование более таких задач, как это можно привести к более точного тестирования фронтальной травмой следующие функции, которые могут привести к терапевтические возможности для лечения. Все животные использование было проведено в соответствии с протоколами, утвержденными Институциональные уходу и использованию животных комитета.
Introduction
Повреждение головного мозга в результате черепно-мозговой травмы (ЧМТ) и инсульт является одной из ведущих причин смерти и инвалидности в Соединенных Штатах. Вместе, эти нарушения результате в общей сложности около 2,5 млн. случаев, с почти 500.000 в результате смерти или ухудшения 6-7. Несмотря на это тяжелым бременем на общество, очень немногие процедуры были разработаны для лечения или ЧМТ или инсульт. В определенной степени, отсутствие доступных вариантов лечения может быть связано с недостаточным поведенческие оценки новых лекарственных препаратов и методов лечения 8. В частности, отсутствует задачи точно и чутко оценки влияния лечения на различные когнитивные нарушения после черепно-мозговой травмы в доклинических литературы. В настоящее время большинство когнитивных оценок, которые выполняются оценки пространственной памяти с помощью лабиринта задачи, такие как водном лабиринте Морриса 9. Есть несколько причин для этого отсутствие тестирования, включая время, необходимое дляполностью характеризовать и оценивать когнитивные нарушения, тяжелые опоры на дорогостоящее оборудование и опыт, чтобы использовать оперантное задач, и скорость, с которой эти оценки могут быть выполнены. С этой целью мы адаптировали основная задача дискриминации аромат, задача Dig, чтобы оценить познания следующих мозговой травмы. Задача Dig разработан, чтобы быть дешевым, быстрым и эффективным инструментом для оценки когнитивной дисфункции после травмы мозга от ЧМТ или инсульт.
Задача Dig опирается на основные принципы оперантного обучения и принятия решений. Как только два выбора решения парадигме, эта задача является одной из простейших дискриминации, что может быть сделано. В протоколе ниже детали для создания задач, а также методика обучения будет описана. Мы обнаружили, что эта задача является самой сильной при оценке фронтально-опосредованные когнитивными нарушениями по сравнению с односторонним дефицита теменной, однако он до сих пор не испытываться в соответствии с модельюгиппокампа повреждения 5. В идеале, эта задача будет подходят для оценки эффективности лечения или терапии на восстановление фронтальных дефицита после травмы. Однако, вполне возможно, что с изменениями, эта задача также может быть использована для изучения более сложных решений поведения, такие как импульсивность и обобщенные соответствия.
Protocol
Representative Results
Discussion
В этом видео мы показали, как задача Dig может быть проведено с использованием относительно недорогих материалов и, с некоторым опытом, испытания могут быть проведены достаточно быстро (~ 10 мин / животного). Это позволяет задачу быть легко включены в существующие батареи тестов для ЧМТ, инсульт и другие травмы мозга. Задача Dig также надежные в том, что оно может оценивать различные аспекты познания, в том числе оценки предыдущей обучения, развороты, и новых приобретений (например, набор ч.). Самое главное, что задача Dig была показана эффективность в оценке фронтального функции после повреждения мозга. Кроме того, аналогичные парадигмы раскопок были использованы для изучения значения передачи в гиппокампе крыс после повреждения 4, и, следовательно, может быть легко изучена после ЧМТ.
Основные преимущества таких задач, как этого является способность оценивать других форм познания, чем обычно протестирован в большинстве стад-мозговой травмых годов. Там в настоящее время существует нехватка простых, быстро приобрел задач для оценки фронтально-опосредованного познания после повреждения мозга. В области экспериментальной ЧМТ, существует сильная зависимость от лабиринты в качестве единственной оценкой познания 9. Дискриминация и выбор поведения являются важными аспектами фронтально-опосредованного познания, которые должны быть оценены следующие повреждения головного мозга. Они были изучены в различных парадигм (задержка соответствие к образцу, дифференциальные усиление низкой скорости реагирования, сил на основе принятия решений, и т.д.) в области экспериментального анализа поведения, но не хватает в исследовании черепно-мозговой травмы 14-16. Разработка новых терапевтических средств для лечения повреждений мозга требует проверки в нескольких формах сенсорные, двигательные и когнитивные функции. Такие задачи, как это может стать жизненно важным для полной оценки когнитивных функций при терапевтическом лечении.
В то время как повторное Dig задачипредставляет собой шаг в правильном направлении для оценки функций мозга после травмы, еще есть ограничения к нему. Она должна быть простой, чтобы строить, управлять и анализировать, но это означает, что существует верхний предел на то, что он может измерять. В настоящее время два варианта все, что может быть оценено по данной парадигмы. Кроме того, задача Dig недостаточно чувствителен для обработки других аспектов лобной дисфункции, такие как импульсивность, которые могут повлиять на принятие решений способности животных.
В то время как задача Dig был показан, чтобы быть успешным для нас в оценке повреждений головного мозга у молодых животных, есть еще несколько вещей, которые можно сделать с задачей дальнейшего совершенствования и улучшения. Они включают в себя оценку особых групп населения (возраст, пол, процедить), сравнивая его непосредственно к оперантного парадигмы она адаптирована с, выполняя прямое сравнение этой задачи с другими задачами, которые оценивают лобной дисфункции после травмы, а также изучения дополнительнальных способов анализа и сравнения данных, полученных от задачи. Эта задача предназначена для решения некоторых вопросов в нашей области, проверив функцию фронтального несколькими способами после повреждения мозга. Тем не менее, одна задача не может измерить все когнитивные процессы, которые подвергаются воздействию черепно-мозговой травмой. Таким образом, мы выступаем за то, что люди продолжают развивать и совершенствовать такие задачи, как описанному в этом протоколе более полно оценить функциональные нарушения после черепно-мозговых травм. Поступая таким образом, мы можем повысить эффективность разработки лекарств и терапии черепно-мозговой травмой путем оценки по нескольким меры.
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Финансирование данного проекта осуществлялось за счет средств ARRA от NINDS грант 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. |
References
- 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).
