في هذا التقرير، نقدم نظام آلي بالكامل وتنوعا للغاية قادرة على اختبار واحد متعدد السلوكيات المعرفية وتسجيل أنشطة الخلايا العصبية للقوارض.
قمنا بتطوير نظام آلي بالكامل للاختبار سلوك استثابي والعصبية تسجيل النشاط التي يمكن من خلالها تحقيق العديد من وظائف المخ المعرفية في تسلسل مهمة واحدة. الميزة الفريدة لهذا النظام هو حسب الطلب، غرفة شفافة سمعيا يقضي على الكثير من القضايا المرتبطة سيطرة جديلة السمعية في غرف معظم المتاحة تجاريا. السهولة التي يمكن أن تضاف أجهزة استثابي أو استبدالها يجعل هذا النظام تنوعا تماما، مما يتيح لتنفيذ مجموعة متنوعة من السمعي، البصري، والمهام السلوكية حاسة الشم. أتمتة نظام يسمح غرامة الزمنية (10 مللي) مراقبة دقيقة وختم الوقت من كل حدث في تسلسل السلوكية المصممة مسبقا. عند دمجها مع نظام متعدد القنوات تسجيل الكهربية، عدة وظائف المخ المعرفية، مثل الدافع، والانتباه، وصنع القرار، والصبر، والمكافآت، ويمكن النظر بشكل تسلسلي أو بشكل مستقل.
وثمة جانب بالغ الأهمية في تصميم أي مهمة السمعية السلوكي هو القضاء على الأصوات غير المرغوب فيها الناتجة عن تشتت وانحراف في بيئة الاختبار. يمكن أن ضعف السيطرة على الصوت يكون لها تأثير كبير على سلوك يجري اختبارها، وسوف تسفر عن نتائج مضللة أو حتى uninterpretable. وصفت غرفة السلوكية المستخدمة في النظام هنا، وهو مصمم خصيصا لتكون شفافة سمعيا من أجل تجنب انحراف الصوت من جدران الغرفة. في الواقع، كان انحراف الصوت عندما تقاس من مركز الدائرة، لا يمكن الكشف عنها على نحو فعال (لا تظهر البيانات).
على الرغم من أننا تطوير هذا النظام أساسا لدراسة النظام السمعي، فإنه يمكن تكييفها بسهولة من قبل باحثين آخرين لدراسة النظم الحسية الأخرى. ويمكن إجراء تعديلات بسهولة على كل من البرامج والأجهزة لمختلف المهام من دون تغيير التكوين العام للنظام. لوحة تشغيل وحدات متنوعة بشكل يجعل النظام لا سيماجنيه من خلال السماح لإضافة و / أو استبدال الأجهزة المختلفة للمهام سلوكية جديدة. على سبيل المثال، يمكن زرعها المهام السلوكية حاسة الشم من خلال تقديم الحوافز الشمية في الأنف جهاز كزة. ويمكن الاختيار من خمسة يتدخل جدار مضيئة مع منبه حاسة الشم من المنتسبين MED (ENV-115A-OF) تركيبها بسهولة على لوحة التشغيل لأداء مهام معقدة حاسة الشم. وبالإضافة إلى ذلك، يمكن أن كافة الأجهزة استثابي الاستعاضة عنها بسهولة مع تلك التي تم تصميمها للفئران من دون تغيير تكوين النظام.
مراقبة الزمنية الدقيق لكل جهاز استثابي، فضلا عن ارتفاع تسجيل قرار من أحداث واحد في محاكمة معينة، تمكن تلاعب دقيق من الأجهزة لتخصيص تصميم المهام السلوكية للتصدي لمختلف وظائف المخ المعرفية (انظر أدناه). عند دمجها مع تسجيل نشاط الخلايا العصبية، ويمكن دراسة مجموعة متنوعة غنية من القضايا في مجال العلوم العصبية مع هذا النظام. على سبيل المثال، في 1مهمة uditory المذكورة أعلاه، يمكن أن يتم التحقيق على الأسئلة التالية المتعلقة الوظائف المعرفية في المخ في محاكمة واحدة:
(1). الاندفاع: نظرا يبدأ كل محاكمة من قبل الحيوان "لديهم دوافع ذاتية" عمل الأنف كزة (الشكل 5A-A والشكل 3)، ويمكن بالتالي الدافع يمكن تقييمها كميا عن طريق قياس عدد من التجارب التي أجريت من قبل حيوان في دورة معينة، أو إجراء عدد من التجارب على التوالي 6،7.
(2). انتباه: مفتاح للحصول على مكافأة في محاكمة هو الاعتراف بشكل صحيح الاشارات السمعية. في حوالي 25٪ من الفئران التي لا يمكن أن يتم تدريبهم لتنفيذ المهمة، وعدم السهر على منبهات السمعية وكان العامل الرئيسي. في المقابل، في الفئران الذين تعلموا هذه المهمة، وكان توقف لحظة من السلوكيات واضحة خلال عرض جديلة السمعية (انظر الشكل 5A-B، والشكل 3). باستخدام هذا النظام، وبالتالي فمن الممكن أن الفئران شاشة (ط) لDEFI اهتمام "اتصالات وتكنولوجيا المعلومات "، و (ثانيا) دراسة الآليات العصبية من الاهتمام عند دمجها مع تسجيلات الخلايا العصبية في حين أن الحيوان يشارك في السمع منبهات 8-10.
(3). القرار: بعد الاعتراف الاشارات السمعية والحيوان أن يقرر أي اتجاه لتحويل من الاقتراب من رافعة الصحيح ضمن إطار ضيق الوقت (الشكل 5A-C). ومن ثم أيضا نموذج فعال لدراسة عملية صنع القرار 11،12.
(4). الصبر: يمكن التحكم في توقيت تمديد رافعة مثل هذا الحيوان لديه لانتظار رافعة بعد وصوله الى المكان الذي سوف يمتد ذراع (الشكل 5A-D). من خلال تغيير طول انتظار، ويمكن اختبار مدى صبر الحيوان وكميا 13.
(5). المكافآت: إن الهدف النهائي لهذه المهمة هو الحصول على مكافأة (الشكل 5A الإلكتروني والشكل 3). يمكن المهام السلوكية التي تستخدم هذا النظام وبالتاليأن تكون مصممة بسهولة لدراسة جوانب كثيرة من مكافأة القرارات القضايا وظيفة من وظائف نظم القيم في الدماغ 14-17.
The authors have nothing to disclose.
وأيد هذا العمل من قبل مؤسسة أبحاث العلوم العصبية والمنح المقدمة من الصندوق Blasker روز، مخاطبا مياه لمؤسسة سان دييغو، وهارولد ج. ومؤسسة ليلى يوسف ماذرز الخيرية.