Duyusal Entegrasyon ve Bilişsel Kontrol Deney için tam otomatik Kemirgen Yastıkları Protokolü
Summary
Kemirgen edimsel koşullama için tam otomatik protokol önerilmiştir. Protokol bu kontrol etkileri sinirsel aktivite yatan Sensorimotor entegrasyon ve bilişsel kontrolü deneyleri için ölçüde araştırmak için davranışsal olayların hassas zamansal kontrolüne dayanır.
Abstract
Kemirgenler geleneksel olarak, duyusal, bilişsel ve motor görevleri sayısız içeren laboratuar deneylerinde standart hayvan modeli olarak kullanılmıştır. Bu tür karar verme ve dikkat modülasyonu olarak Sensorimotor tepkileri üzerinde hassas kontrol gerektiren yüksek bilişsel işlevler, ancak, genellikle primatlarda değerlendirilir. Incelenmesi gereken bu fonksiyonların birden varyantlarını verir primat davranışları zenginliğine rağmen, kemirgen modeli primat modellerinde cazip, maliyet-etkin bir alternatif kalır. Bu karmaşık işlevlerin geniş bir yelpazede okurken Dahası, tamamen kemirgenlerde operant şartlanma otomatikleştirmek için yetenek insan dışı primatların emek yoğun bir eğitim üzerinde benzersiz avantajlar ekler.
Burada, çalışan bellek görevlerini gerçekleştirmek operantly klima fareler için bir protokol tanıtmak. Görevin kritik dönemini sırasında, protokol hayvanın aleni hareketi requ minimize edilmesini sağlarBir Go işaret, insan olmayan primat deneysel tasarım akin teslim edilinceye kadar 'sabitleşmek' için hayvan Iring. Basit bir iki alternatif zorunlu tercih görev performansını göstermek için uygulanmaktadır. Biz diğer görevlerle bu paradigmanın uygulamasını tartışmak.
Introduction
Nörofizyoloji ve davranış arasındaki ilişkiyi inceleyerek sistem sinirbilimindeki nihai hedeftir. Tarihsel olarak, hayvan modeli seçimi ve davranış repertuarı 1-5 arasında bir tercih olmuştur. Deniz salyangozları 6 veya mürekkep balığı 7 gibi basit organizmalar tek iyon kanalları, nöronlar ve basit sinirsel devrelerin özelliklerini incelemek için yaygın olarak kullanılmış olsa da, yüksek mertebeden türler gibi mekansal kullan, karar verme ve bilişsel 8-11 gibi daha karmaşık fonksiyonları çalışmak için gerekli 12-14 kontrol. Davranış gibi insan için standart bir hayvan modeli olmasına rağmen, insan olmayan primatların kullanımı 15-18 ayarı tek bir laboratuvarda deneyler geniş bir yelpazesinde kullanılmasını engellemektedir maliyet ve etik düşünceleri ister. Kemirgenler gibi basit hayvan modelleri genelde ilgi davranışların temelindeki benzer nöral substratları olması koşuluyla, 19 tercih edilir.
"> Kemirgenler primatlarda 20-22 bulunanlara benzer kortikal ve subkortikal yapıları paylaşmak düşündüren yeterli kanıt var. Kemirgenler de kendi eylem 23-25 rehberlik birden fazla duyu modaliteleri arasında bilgi entegre bilinmektedir, örneğin, çırpma koordine ve koklama ile keşif davranışı 26 sırasında veya işitsel ve görsel / koku olayları 25,27 bütünleştirerek.Burada bilişsel görevleri 28-32 test etmek için kullanılan kemirgenler operant şartlandırma için bir çerçeve açıklanmaktadır. Bu çerçevede, denekler nosepoke deliğin içinde sabitleşmek ve bir go ipuçlarının sunuma kadar delik içinde kendi burnu korumak için gereklidir. Davranışsal görev geleneksel 5 seçenekli bir seri reaksiyon zamanlı görev çalışmaları için kullanılan bir beş delikli nosepoke tasarımıdır. Gecikme döneminde, öğretim ipuçları bir dizi bir eylemi gerçekleştirmek için konuyu rehberlik sunulmaktadır. Bu çerçeve kolaylıkla uyacak şekilde değiştirilebilirkonu eğitim kısa bir aralık üzerindeki açık hareketini en aza indirmek için hangi deneyler geniş bir yelpazede gereklidir. Bu bireysel nöronların spike aktivite, bu süre boyunca özel ipuçları etkilenen olduğu ölçüde eğitim verir. Protokol eğitim süresini en aza indirmek ve üzerinde-tabi öğrenme değişkenliği azaltabilir. Görevin şematik bir akış şeması Şekil 1 'de gösterilmiştir.
Protocol
Representative Results
Discussion
Sıçanlar yaygın bir yüzyılı aşkın süredir nörolojik araştırma kullanılmıştır. Kedilerde 34 etkisi hukuk kavramının Thorndike'ın tanıtılmasından bu yana, edimsel koşullanma hayvan davranışlarının farklı yönlerini test etmek için standart yaklaşım olmuştur. Karar verme ve motor hazırlanmasını içeren birçok nörobilim deneyler talimat ipuçları ve eylem aralığı arasında bir gecikme süresi bulunmaktadır. Bu satın alınmadan nöral verilere herhangi bir boşa azalt…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Bu çalışma NINDS hibe # NS054148 tarafından desteklenmiştir.
Materials
| 5-HOLED NOSE POKE WITH 3STIM CUE LIGHT – RAT CAGE | Coulbourn | H21-06M/R | |
| TEST CAGE | Coulbourn | H10-11R-TC | |
| Graphic State Software | Coulbourn | ||
| PROGRAMMABLE TONE/NOISE GENERATOR | Coulbourn | A12-33 | |
| Dustless Precision Pellets | Bio-Serv | F0165 | |
| SPEAKER MODULE | Coulbourn | H12-01R |
References
- Goldstein, E. B. . Cognitive psychology: Connecting mind, research, and everyday experience. , (2008).
- Kandel, E. R., Schwartz, J. H., Jessell, T. M., et al. 4th edition. Principles of neural science. , (2000).
- Cisek, P., Kalaska, J. F. Neural mechanisms for interacting with a world full of action choices. Ann. Rev. Neurosci. 33, 269-298 (2010).
- Kalat, J. W. . Biological psychology. , (2012).
- Banich, M. T., Compton, R. J. . Cognitive neuroscience. , (2010).
- Carew, T. J., Pinsker, H. M., Kandel, E. R. Long-term habituation of a defensive withdrawal reflex in aplysia. Science. 175, 451-454 (1972).
- Hodgkin, A. L., Huxley, A. F. A quantitative description of membrane current and its application to conduction and excitation in nerve. J. Physiol. 117, 500 (1952).
- Romo, R., Salinas, E. Flutter discrimination: neural codes, perception, memory and decision making. Nat. Rev. Neurosci. 4, 203-218 (2003).
- Romo, R., de Lafuente, V. Conversion of sensory signals into perceptual decisions. Prog. Neurobiol. 10, (2012).
- Shadlen, M. N., Britten, K. H., Newsome, W. T., Movshon, J. A. A computational analysis of the relationship between neuronal and behavioral responses to visual motion. J. Neurosci. 16, 1486-1510 (1996).
- Beck, J. M., et al. Probabilistic Population Codes for Bayesian Decision Making. Neuron. 60, 1142-1152 (2008).
- Goldman-Rakic, P. S. Circuitry of primate prefrontal cortex and regulation of behavior by representational memory. Compr. Physiol. , (1987).
- Miller, E. K., Erickson, C. A., Desimone, R. Neural mechanisms of visual working memory in prefrontal cortex of the macaque. J. Neurosci. 16, 5154-5167 (1996).
- Fuster, J. M., Alexander, G. E., et al. Neuron activity related to short-term memory. Science. 173, 652-654 (1971).
- Fetz, E. E., Baker, M. A. . Operantly Conditioned Patterns of Activity and Correlated Responses Cells and Contralateral Muscles. , (1973).
- Carmena, J. M., et al. Learning to control a brain–machine interface for reaching and grasping by primates. PLoS Biol. 1, e42 (2003).
- Georgopoulos, A. P., Schwartz, A. B., Kettner, R. E. Neuronal population coding of movement direction. Science. 233, 1416-1419 (1986).
- Donoghue, J. P., Sanes, J. N., Hatsopoulos, N. G., Gaál, G. Neural discharge and local field potential oscillations in primate motor cortex during voluntary movements. J. Neurophysiol. 79, 159-173 (1998).
- Abbott, A. Laboratory animals: the Renaissance rat. Nature. 428, 464-466 (2004).
- Fuster, J. . The prefrontal cortex. , (2008).
- Britten, K. H., Shadlen, M. N., Newsome, W. T., Movshon, J. A. The analysis of visual motion: a comparison of neuronal and psychophysical performance. J. Neurosci. 12, 4745-4765 (1992).
- Abbott, A. Neuroscience: The rat pack. Nature. 465, 282-283 (2010).
- Uchida, N., Mainen, Z. F. Speed and accuracy of olfactory discrimination in the rat. Nat. Neurosci. 6, 1224-1229 (2003).
- Jaramillo, S., Zador, A. M. The auditory cortex mediates the perceptual effects of acoustic temporal expectation. Nat. Neurosci. 14, 246-251 (2010).
- Cohen, L., Rothschild, G., Mizrahi, A. Multisensory integration of natural odors and sounds in the auditory cortex. Neuron. 72, 357-369 (2011).
- Deschênes, M., Moore, J., Kleinfeld, D. Sniffing and whisking in rodents. Curr. Opin. Neurobiol. 22, 243-250 (2012).
- Raposo, D., Sheppard, J. P., Schrater, P. R., Churchland, A. K. Multisensory decision-making in rats and humans. J. Neurosci. 32, 3726-3735 (2012).
- Bari, A., Dalley, J. W., Robbins, T. W. The application of the 5-choice serial reaction time task for the assessment of visual attentional processes and impulse control in rats. Nat. Protoc. 3, 759-767 (2008).
- Brasted, P. J., Dunnett, S. B., Robbins, T. W. Unilateral lesions of the medial agranular cortex impair responding on a lateralised reaction time task. Behav. Brain Res. 111, 139-151 (2000).
- Gage, G. J., Stoetzner, C. R., Wiltschko, A. B., Berke, J. D. Selective activation of striatal fast-spiking interneurons during choice execution. Neuron. 67, 466-479 (2010).
- Erlich, J. C., Bialek, M., Brody, C. D. A cortical substrate for memory-guided orienting in the rat. Neuron. 72, 330-343 (2011).
- Mohebi, A., Oweiss, K. G. Neural ensemble correlates of working memory in the rat medial prefrontal cortex. 41 st Ann. Meet. Soc. Neurosci. , (2011).
- Oweiss, K. G. . Statistical signal processing for neuroscience and neurotechnology. , (2010).
- Thorndike, E. L. Animal intelligence: An experimental study of the associative processes in animals. Psychol. Monographs: Gen. Appl. 2, 1-109 (1898).
