I denne protokol, er en ny anvendelse af duft diskrimination beskrevet. The Dig opgave er et rimeligt billig opgave, der kan anvendes til at vurdere frontalt-medieret kognition efter hjerneskade.
Kognitiv svækkelse er den hyppigste årsag til invaliditet hos mennesker som følge hjerneskade, men de adfærdsmæssige opgaver anvendes til at vurdere kognition i gnavermodeller for hjerneskade mangler. Låntagning fra den operant litteratur vores laboratorium, benyttede en grundlæggende duft diskrimination paradigme 1-4 for at vurdere underskud i frontalt-skadede rotter. Vi har tidligere kort beskrevet Dig opgaven og viste, at rotter med frontal hjerneskade viser alvorlige underskud på tværs af flere tests inden opgaven 5. Her præsenterer vi en mere detaljeret protokol til denne opgave. Rotter anbringes i et kammer og får lov til at diskriminere mellem to duftende sand, hvoraf det ene indeholder en forstærker. Forsøget slutter efter rotten enten korrekt diskriminerer (defineret som at grave i den rigtige duftende sand), forkert diskriminerer eller 30 sek er gået. Rotter, der korrekt diskriminerer får lov til at komme sig og forbruge forstærker. Rotter, discriminate forkert umiddelbart fjernet fra kammeret. Dette kan fortsætte gennem en række forskellige reverseringer og nye dufte. Den primære analyse er nøjagtigheden for hver duft parring (kumulativ andel korrekt for hver duft). De generelle resultater fra Dig opgave tyder på, at det er en simpel eksperimentel præparat, der kan vurdere underskud i rotter med bilateral frontal cortical skade sammenlignet med rotter med ensidig parietale skader. The Dig opgave kan også let inkorporeres i et eksisterende kognitiv testbatteri. Anvendelsen af flere opgaver som dette kan føre til en mere nøjagtig afprøvning af frontal funktion efter skade, hvilket kan føre til terapeutiske muligheder for behandling. Alle dyr brug blev udført i overensstemmelse med protokoller, der er godkendt af Institutional Animal Care og Use Udvalg.
Hjerneskade som følge af traumatisk hjerneskade (TBI) og slagtilfælde er en af de førende årsager til død og invaliditet i USA. Tilsammen udgør disse sygdomme resulterer i en samlet næsten 2,5 millioner incidenser, med næsten 500.000 resulterer i død eller svækkelse 6-7. På trods af dette hårdt på samfundet, har meget få behandlinger er udviklet til behandling af enten TBI eller slagtilfælde. Til en vis grad, kan manglen på tilgængelige behandlingsmuligheder tilskrives utilstrækkelige adfærdsmæssige vurderinger af nye lægemidler og behandlingsformer 8. Navnlig er der en mangel på opgaver til præcist og følsomt vurdere virkningerne af behandlinger på de forskellige kognitive mangler efter hjerneskade i prækliniske litteratur. I øjeblikket er størstedelen af kognitive vurderinger, der udføres evaluere rumlig hukommelse ved hjælp af en labyrint opgave som Morris water maze 9. Der er flere årsager til denne manglende afprøvning, herunder den tid, det tager atfuldt ud at karakterisere og vurdere kognitive, den tunge afhængighed af dyrt udstyr og ekspertise til at udnytte operant opgaver, og den hastighed, hvormed disse evalueringer kan udføres. Til dette formål har vi tilpasset en grundlæggende duft diskrimination opgave, Dig opgave, at vurdere kognition efter hjerneskade. The Dig opgave er designet til at være en billig, hurtig og effektiv redskab til at vurdere kognitiv dysfunktion efter hjerneskade fra en TBI eller slagtilfælde.
The Dig opgave bygger på de grundlæggende operant principper for læring og beslutningstagning. Som det er kun to valgmuligheder beslutning paradigme, denne opgave er en af de enkleste diskrimination, der kan foretages. I protokollen under detaljerne for at oprette opgaven samt uddannelse metode vil blive beskrevet. Vi har fundet, at denne opgave er stærkest, når vurderingen frontalt-medierede kognitive forhold til ensidige parietale underskud, men det er endnu ikke afprøvet under en model afhippocampal beskadigelse 5. Ideelt set skulle denne opgave være egnet til at vurdere effektiviteten af en behandling eller terapi om inddrivelse af frontal underskud efter en skade. Det er dog muligt, at med modifikationer denne opgave kan også bruges til at udforske mere komplekse beslutningsproces adfærd som impulsivitet og generaliseret matchning.
I denne video har vi vist, hvordan Dig opgaven kan udføres ved hjælp af relativt billige materialer og, med en vis erfaring, kan testning udføres relativt hurtigt (~ 10 min / dyr). Dette giver mulighed for den opgave, der let kan integreres i eksisterende testbatterier for TBI, slagtilfælde og andre hjerneskader. The Dig opgave er også robust, at den kan vurdere en række forskellige aspekter af kognition, herunder evalueringer af tidligere læring, tilbageførsler, og nye opkøb (f.eks set forskydning). Vigtigst er Dig opgave vist sig at være effektiv til vurderingen af frontal funktion efter hjerneskade. Endvidere er en lignende grave paradigme blevet anvendt til at undersøge værdioverførsel i rotter efter hippocampal beskadigelse 4, og således let kan undersøgt efter TBI.
De primære fordele ved opgaver som denne er evnen til at vurdere andre former for kognition, end hvad der typisk testet i de fleste hjerneskade studerne. Der eksisterer i øjeblikket en mangel på simple, hurtigt erhvervede opgaver til vurdering frontalt-medieret kognition efter hjerneskade. Inden for eksperimentel TBI, er der en stærk afhængighed af labyrinter som eneste vurdering af kognition 9. Diskrimination og valg adfærd er vigtige aspekter af frontalt-medieret kognition, som skal evalueres efter hjerneskade. Disse er blevet undersøgt under mange forskellige paradigmer (forsinket matching-til-prøve, differential styrkelse af lav reagere, indsats-baseret beslutningstagning osv.) inden for den eksperimentelle analyse af adfærd, men mangler i undersøgelser af hjerneskade 14-16. Udviklingen af nye lægemidler til behandling af hjerneskader kræver validering på tværs af flere nærmere regler for sensoriske, motoriske og kognitive funktion. Opgaver som denne kan blive afgørende for fuldt ud at vurdere den kognitive funktion under terapeutisk behandling.
Mens Dig opgave reudgør et skridt i den rigtige retning for at vurdere hjernens funktion efter skaden, er der stadig begrænsninger til det. Det er hensigten at være enkel at konstruere, administrere og analysere, men det betyder, at der er øvre grænser for, hvad den kan måle. I øjeblikket er to valg er alle, der kan vurderes under de givne paradigme. Derudover Dig opgave er ikke følsom nok til at håndtere andre aspekter af frontal dysfunktion, såsom impulsivitet, der kan interferere med et dyrs beslutningsproces evne.
Mens Dig opgave har vist sig at være en succes for os at vurdere hjerneskader hos unge dyr, er der stadig flere ting, der kan gøres med den opgave at udvikle og forbedre det. Disse omfatter en vurdering af særlige populationer (alder, køn, stamme), der sammenligner det direkte til de operant paradigmer det er tilpasset fra, der udfører en direkte sammenligning af denne opgave med andre opgaver, der vurderer frontal dysfunktion efter skade, og udforske additiOnal måder at analysere og sammenligne data genereret fra opgaven. Denne opgave er designet til at løse nogle af de problemer inden for vores felt ved at teste frontal funktion på flere måder efter hjerneskade. Dog kan én opgave ikke måle alle de kognitive processer, der påvirkes af en hjerneskade. Således anbefaler vi, at folk fortsætter med at udvikle og forbedre opgaver såsom den, der er beskrevet i denne protokol til mere fuldt ud at vurdere funktionsnedsættelser efter hjerneskader. Dermed kan vi øge effektiviteten af medicin og terapi udvikling for hjerneskade ved at vurdere på tværs af flere foranstaltninger.
The authors have nothing to disclose.
Finansieringen af dette projekt blev leveret af arra midler fra NINDS tilskud NS045647.
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. |