אוטומטי, כמותי קוגניטיבי / הקרנת התנהגות של עכברים: לגנטיקה, פרמקולוגיה, בעלי החיים קוגניציה והוראה לתואר ראשון

כדי להביא את הטכניקות רבות עוצמה של גנטיקה, גנטיקה מולקולרית, ביולוגיה מולקולרית, וneuropharmacology לשאת על הבהרת המנגנונים התאיים ומולקולריים הלתווך מנגנונים בסיסיים של הכרה, אנחנו צריכים נפח גבוה, שיטות הקרנת פסיכו גבוה, לשים דרך שלכמת משמעותי מבחינה פיזיולוגית מאפיינים של מנגנונים קוגניטיביים. רכוש psychophysically מדיד, פיסיולוגי משמעותי כמותי של מנגנון הוא נכס שניתן למדוד באמצעים התנהגותיים וגם באמצעים אלקטרו או ביוכימי. דוגמאות לכך הן ספקטרום הספיגה של רודופסין, תקופת הרצה החופשית של השעון הביולוגי, והתקופה עקשן של אקסונים הגמול ^ב1,2 צרור המוח הקדמי המדיאלי. מדידות פסיכופיסיות שניתן להשוות למדידות תאיות ומולקולריים להניח יסוד לקישור מנגנונים תאיים ומולקולריים למנגנונים פסיכולוגיים דרך התכתבות כמותית. לexamplדואר, העובדה שבספקטרום ספיגה באתרו של רודופסין במגזרים החיצוניים של מוטות כופה על פונקצית הרגישות האנושית scotopic רפאים היא ראיות חזקות כי isomerization של רודופסין-מופעל על פוטון הוא הצעד הראשון בחזון scotopic. ההיבטים הכמותיים של דפוסי התנהגות מורכבים גם מרכזיים לשימוש בשיטות QTL בגנטיקה התנהגותית ^3,4.

הביצועים של עכברים (וחולדות) על פרוטוקולי למידה אינסטרומנטלית והפבלובית מבוססים היטב תלויים במנגנונים במוח המודדים כמויות מופשטות כמו זמן, מספר, משך שיעור, הסתברות, סיכון, ומיקום במרחב. לדוגמא, המהירות של רכישה של תגובות מותנות הפבלובית תלויה ביחס שבין המרווח הממוצע בין אירועי חיזוק (בדרך כלל, משלוחי מזון) וההשהיה הממוצעת לחיזוק בעקבות תחילתה של האות לחיזוק הממשמש ובא ^5-7. לexamp שניle, היחס בין משך החיים הממוצע של הביקורים בשני מרזבי האכלה בפרוטוקול התאמה כ שווה את היחס של שיעורי החיזוק בשני מרזבים אלו ^8-10.

שיטות הבדיקה התנהגותית כיום בשימוש רחב על ידי חוקרי מוח מתעניינים במנגנונים הבסיסיים הן, על פי רוב, בנפח נמוך, לשים דרך נמוך, ^ו26 עתירי עבודה. יתר על כן, הם לא מודדים כמויות שניתן להשוות עם כמויות שנמדדו על ידי שיטות אלקטרו וביוכימיים, כמו, למשל, תקופות ושלבים נמדדו התנהגותית של מתנדים היממה עשויות להיות בהשוואה לאמצעים אלקטרו והביוכימי של תקופה ושלב היממה. שיטות בדיקה התנהגותית הנוכחיות מתמקדות בקטגוריות של למידה, כגון למידה מרחבית, למידת זמן, או פחד לימוד, ולא על מנגנונים שבבסיס. מבחן מבוך מים בשימוש נרחב של למידה מרחבית ^11-15 הוא דוגמא לsh אלהortcomings. למידה מרחבית היא קטגוריה. לימוד בקטגוריה זו תלויה במנגנונים רבים, שאחד מהם הוא המנגנון של הסקה מחושבת ^16,17. חשבון נפש המלח תלוי בתורו על מד המרחק, המנגנון המודד את מרחק ריצת ^18. בדומה לכך, למידה זמנית היא לקטגוריה. שעון ביולוגי הוא בין המנגנונים שבו לומדים באותה קטגוריה תלויה, כי מתנד עם כ 24 תקופה שעות נדרש לבעלי חיים כדי ללמוד את השעה ביום שבו מתרחשים אירועים ^17,19. השעון המאפשר ציפייה מזון עדיין לא גילה ^19.

שעון הוא מנגנון למדידת זמן. מתנדים אנדוגני עם מגוון רחב של תקופות לאפשר למוח כדי לאתר אירועים בזמן על ידי הקלטת השלבים של שעונים אלה ^16,17. יכולת מיקומים להקליט בזמן מאפשרת המדידה של משכי זמן, כלומר, מרחקים בין מיקומים בזמן. למידה אסוציאטיבית תלוי tהוא המדידות של המוח של משכי ^5,6,20,21. מונים הם מנגנוני מדידת מספר. מדידת המספר מאפשרת הערכת הסתברות, כי הסתברות היא היחס בין numerosity של משנה וnumerosity של superset. מדידת מספר ומשך מדידה מאפשר הערכת שיעור, כי שיעור הוא מספר האירועים מחולקים במשך המרווח על איזה מספר שנמדד. מדידות של משך זמן, מספר, קצב, והסתברות לאפשר התאמות התנהגותיות לסיכונים משתנים. ^22,23 השיטה שלנו מתמקדת במדידת הדיוק והדיוק של מנגנוני יסוד אלה. דיוק הוא המידה שבה המידה של המוח תואמת את קנה מידה אובייקטיבית. דיוק הוא הווריאציה או חוסר ודאות במידה של המוח של ערך אובייקטיבי קבוע, למשל, משך זמן קבוע. החוק של ובר הוא התוצאה הגדולה והוותיקה ביותר באופן מאובטח הוקמה בפסיכופיסיקה. זה טוען כי הדיוק שלהמדד של המוח של כמות הוא חלק קבוע של אותה כמות. הבר ובר, שהוא מקדם של הסטטיסטיקאי של וריאציה בהפצה (σ / μ), מודד את הדיוק. היחס של ממוצע פסיכו (למשל מתכוון משך להישפט) לממוצע האובייקטיבי (כלומר משך זמן אובייקטיבי) הוא המידה של דיוק.

השיטה המוצגת כאן למקסימום נפח (מספר בעלי החיים שהוקרנו בכל זמן נתון בכמות נתונה של חלל מעבדה) ותפוקה (כמות המידע המתקבל מחולק במח"מ של ההקרנה של חיה אחת) תוך מזעור כמות אנושית עבודה הנדרשת כדי לבצע את המדידות ולמקסם את המיידיות שבה התוצאות של ההקרנה הפכה ידוע.

ארכיטקטורת תוכנת ניתוח נתונים שהוצגה כאן באופן אוטומטי מכניסה את הנתונים הגולמיים ואת כל תוצאות הסיכום ונתונים סטטיסטיים הנגזרים מנתונים יחד בד יחיד מבנה אתא, עם כותרות שדה שיהפכו את הים העצום המובן של מספרים המופיע בו. התוכנה אנליטית פועלת רק על נתונים במבנה זה, ותמיד מאחסנת את תוצאות פעילותה בתחומים באותו מבנה. זה מבטיח שביל ללא פגע מהנתונים גולמיים לסיכומים וגרפים שפורסמו.

התוכנה כותבת באופן אוטומטי לתוך מבנה תוכניות ניסוי השליטה שנשלטות על הבדיקות אוטומטיות באופן מלא, וזה באופן אוטומטי מציין שנתונים גולמיים הגיעו מאיזו תכנית. לכן, היא שומרת על שביל נתונים ללא דופי, ללא ספק שבתנאי ניסוי היו בתוקף עבור כל חיה בכל נקודה בבדיקה ואין ספק על איך את סיכום הנתונים הסטטיסטיים נגזרו מהנתונים הגולמיים. שיטה זו של שימור נתונים מאוד מקלה את הפיתוח של בסיסי נתונים סטנדרטיים התנהגותיות הקרנה, מה שמאפשר למעבדות אחרות להמשיך לנתח ערכות נתונים עשירות האלה.

<p class = "jove_content"> שיטה זו מקטינה את הסיכון לאובדן התמיכה בהקושחה והתוכנה בו הוא תלוי. מנגנון הבדיקה הוא שונה חסר חשיבות ממקור מסחרי שהוקם ארוכה. שפות תכנות הן השפה המותאמת אישית המסופקת על ידי יצרן החומרה, לבקרת פרוטוקול, וכן, לניתוח נתונים וגרפים,, ארגז כלים שנבנה למטרה לא מסחרי, קוד פתוח (TSsystem) נכתבו בתכנות נתמך באופן נרחב מאוד מסחרי מדעי, נתונים ניתוח ושפה גרפי. ארגז הכלים מכילים פקודות ברמה גבוהה לחילוץ מידע מבני וסיכום הנתונים הסטטיסטיים מרשומות אירוע חותם זמן ממושך. תוכניות יישום הפרוטוקול ותוכניות נתונים הניתוח הן בקוד פתוח ומתועדות היטב.

מערכת ההקרנה schematized באיור 1. עשרה ארונות, ניתן להגדיר כל 8 סביבות בדיקה המכילות עד בx 15 חדר מעבדה רגל 10 רגל, מה שמאפשר 80 עכברים to להפעיל בפעם אחת. כבלים עוברים דרך נמל בקיר צד צריכים לחבר את הסביבות לכרטיסים האלקטרוניים / החשמליים ממשק ומחשבים בחדר אחר. המחשבים להפעיל את תוכניות פרוטוקול שליטה. מחשב אחד נדרש לכל 2 ארונות (16 סביבות בדיקה). המחשבים צריכים להיות מחוברים באמצעות רשת תקשורת מקומית לשרת בו פועל תוכנת ניתוח נתונים וגרפים.