Den gnaver Psykomotorisk Årvågenhed Test (rPVT): en metode til vurdering neurobehavioral Performance i rotter og mus

Den menneskelige psykomotorisk årvågenhed test (PVT) er en meget anvendt, godt valideret redskab til måling af årvågenhed og vedvarende opmærksomhed hos mennesker, og blev oprindeligt udviklet af Dinges et al. ^1-3 til vurdering af stabiliteten i reaktionstider og opmærksomhed (fx fejl i form af for tidligt fødte svar og bortfalder i opmærksomhed), både inden for sessioner som helhed og på tværs af tiden inden for de enkelte sessioner. Gennem årene har den menneskelige PVT blevet ændret og opdateret ^4-11 for at spore tidsmæssige ændringer i forskellige aspekter opmærksomhed, og har vist sig at være følsomme over for ændringer i søvn og træthed, og påvirkes af stofbrug og alder af emner ^{12 , 13.} PVT er en tilsyneladende simpel procedure, hvor et individ kort rører en skærm, når en stimulus (typisk en LED nummer display) vises tilfældigt i tid, typisk efter 2 – 10 s. I den menneskelige udgave er antallet display øges i ms og stoppes, når than skærm berøres, hvilket således indikerer individets reaktionstiden (RT). Fald i årvågenhed er angivet ved 1) bremset reaktionstider, 2) en stigning i bortfalder (betegnet "fejl undladelse" i den menneskelige litteratur, og som regel defineret som RT'er der er> 500 ms i længden), og 3) en stigning i tidlig reagere (betegnet "fejl kommission" eller "falske starter" i den menneskelige litteratur). kan også fås andre foranstaltninger med PVT for behandlingen af ​​sådanne variabler som køn og aldersforskelle; for en gennemgang af disse foranstaltninger, se Basner og Dinges ^4. Endelig har PVT været ansat i det generelle område af vurderingen af ​​risikoen for mennesker, og er med succes blevet brugt under en lang række operationelle områder, der omfatter de militære, luftfart og jernbane industrier, første respondenter og ekstreme miljøer såsom NASAs Extreme Miljø Missions operationer (NEEMO), den internationale Mars500 Project ^14, og om den internationale Space Station (ISS). På ISS er PVT kaldes "Reaktion Self-Test" og er ansat til at give astronauter med individualiserede træthed-relaterede feedback (fx ændringer i RT'er eller bortfalder i opmærksomhed).

Den menneskelige PVT har været anvendt i årtier, som har gnaver versioner af simple reaktionstid opgaver (som er noget lignende). Det er blevet for nylig imidlertid, at en direkte gnaver modstykke til den humane PVT er blevet rapporteret i litteraturen. Christie og kolleger beskrev en version af den menneskelige PVT for rotter, og rapporterede fald i årvågenhed følgende søvnmangel ^15,16. Yderligere nylige undersøgelser har rapporteret versioner af rPVT ^17-19. Disse rapporter har beskrevet ændringer i vedvarende opmærksomhed efter diverse søvn afsavn teknikker; imidlertid har data fra disse studier også rapporteret høje niveauer af tidlig responderede (fx i nogle tilfælde mere end 40% af det samlede antal RespoNSES); sådanne forestillinger er helt ulig nogen PVT forestillinger med mennesker. En så stor forskel i gnaver mod menneske forestillinger er sandsynligvis på grund af forskelle i specifikke parametre anvendt i den menneskelige vs. gnaver versioner af PVT; for eksempel Christie et al. undersøgelse anvendte et tilfældigt varierende 3 – 7S foreperiod, mens en human PVT normalt beskæftiger en 2 – 10 sekunders foreperiod (selvom se Basner et al ⁵ for en 3-min version af det humane PVT der bruger en 1 -. 4 s foreperiod) . Brugen af ​​relativt korte foreperiod værdier kan ofte resultere i dyr "timing" deres svar, og dermed kan fremme via utilsigtet forstærkning, øget antal af for tidligt fødte reaktioner, som er blevet rapporteret i den aktuelle gnavere rPVT studier.

Den version af rPVT beskrevet her, er baseret på vores tidligere offentliggjorte artikel ^20, og giver en detaljeret beskrivelse af de teknikker og procedurer, der er involveret. den adskillerfra tidligere offentliggjorte versioner af rPVT i følgende henseender: 1) rotter blev trænet med variable foreperiod værdier på 3 – 10 s, og 2) rotter måtte reagere hurtigt, da kun responser inden for en kort respons vindue (også betegnet en "begrænset hold ") efter stimulus debut blev forstærket (1,5 s i nærværende undersøgelse, 3,0 s i de tidligere offentliggjorte versioner af rPVT). Ved hjælp af disse ændringer samt korte timeouts for forkert besvarer spørgsmålene i grønbogen resulteret i større grad af stimulus kontrol, som angivet med betydelige forbedringer i nøjagtighed og reducerede niveauer af tidlig reagere. Nærværende rapport beskriver også forudsigelige ændringer i performancevariabler (f.eks bortfalder i opmærksomhed RTS), som parallelle dem, der ses hos mennesker ved undersøgelsen årvågenhed dekrementerer ^21, og ved undersøgelsen af andre performance foranstaltninger, herunder menneskelige "tid på opgaven" effekt og svar- stimulus interval (RSI) effekt, der observeres i den menneskelige PVT <sop> 22.

Den endelige version af rPVT beskrevet her begynder ved at tænde et hus lys (se figur 1). Efter et variabelt interval (foreperiod) af 3 – 10 s er gået, er næse-poke nøgle belyst i højst 1,5 s. (For at sikre en ligelig fordeling af foreperiods varigheder, værdier tilfældigt genereret uden erstatning fra en liste over 36 mulige værdier, der spænder fra 3 til 10 s, på grundlag af intervaller 200 ms.) Belysning af nosepoke nøglen er signalet til et dyr til reagere, og en reaktion, der forekommer mellem 150 til 1500 ms efter påbegyndelse af lys er forstærket med en 45-mg pellet. Efter en forstærket reaktion, er både næse-sækken nøgle lys og huset lys slukkes og en 1 s inter-retssagen interval (ITI, house lys slukket) ensues. Næse-pokes på før lys debut producere en 8 s timeout (TO) fra de eksperimentelle uforudsete, der signaleres ved slukning af huset lys. Hvis der ikke svar forekommer inden de 1,5 s response vindue, er både nosepoke lys og hus lys slukkes, og en 1 s ITI ensues. Den næste planlagte foreperiod værdi for den efterfølgende retssag begynder efter enten 1 s ITI eller 8 s til, alt efter hvad fandt sted under de forudgående forsøg. Sessions udføres dagligt (5 dage / uge), der normalt består af omkring 200 forsøg, og slutter efter 30 min. Dette resulterer hvor hvert forsøg har en varighed på ca. 7,5 s, i gennemsnit.

Shaping stabil basislinje præstationer på rPVT opnås ved 1) indledningsvis at tilpasse en rotte til at tage foderpiller ud af maden bakken i kammeret, 2) hånd-udformningen af ​​en rotte til at reagere på en næse stikke nøglen ved at styrke successive tilnærmelsesvise til den endelige næse poke respons, og 3) gennemførelse af daglige sessioner, hvor parametrene for rPVT procedure (dvs. foreperiod, ITI, TO, og nøgle-belysning gange) gradvist justeres i løbet af en session, afhængigt af hvor godt hver rotte klarer under hver session (beskrevet detaljeret nedenfor).