De knaagdieren Psychomotorische Waakzaamheid Test (rPVT): Een methode voor het beoordelen van Neurobehavioral bij ratten en muizen

De menselijke psychomotorische waakzaamheid proef (PVT) is een veel gebruikte en goed gevalideerde meetgereedschap waakzaamheid en voortdurende aandacht in mensen en oorspronkelijk ontwikkeld door Dinges et al. ^1-3 voor de beoordeling van de stabiliteit in reactietijden en aandacht (bijvoorbeeld fouten vlak door vroegtijdige reacties en vervalt in aandacht), zowel in sessies als geheel en in de tijd in afzonderlijke sessies. Over de jaren is de menselijke PVT gewijzigd en aangepast ^4-11 temporele veranderingen in verschillende aspecten verder volgen, en is aangetoond gevoelig voor slaapgebrek en vermoeidheid te zijn, en wordt beïnvloed door drugsgebruik en leeftijd van de patiënten ^{12 , 13.} De PVT is een schijnbaar eenvoudige procedure waarbij een patiënt wordt kort een scherm als na 2 een stimulus (kenmerkend een aantal LED-display) verschijnt willekeurig in de tijd, meestal – 10 s. In de menselijke versie wordt de nummerweergave hoger is ms en gestopt wanneer tHij scherm wordt aangeraakt, hetgeen wijst op het onderwerp reactietijd (RT). Afname van waakzaamheid zijn aangeduid met 1) vertraagde reactietijden, 2) een verhoging van vervalt (genaamd "onjuiste nalatigheid" in de menselijke literatuur en meestal gedefinieerd als RTs die> 500 ms lang) zijn, en 3) een verhoging van premature reageert (aangeduid als "fouten van de commissie" of "valse start" in het menselijk literatuur). Andere maatregelen kunnen ook worden verkregen met de PVT voor de behandeling van variabelen zoals geslacht en leeftijd verschillen; een herziening van deze maatregelen, zie Basner en Dinges ^4. Ten slotte heeft de PVT toegepast in de algemene ruimte van de menselijke risicobeoordeling, en is met succes gebruikt in het kader van een breed scala van operationele gebieden die het leger, de luchtvaart en de spoorwegindustrie, first responders, en extreme omgevingen zoals NASA Extreme Milieu missies omvatten Operations (NEEMO), de internationale Mars500 Project ^14, en op de internationale Space Station (ISS). Op het ISS, is de PVT de "Reaction Self-Test" genoemd en wordt gebruikt om astronauten met geïndividualiseerde-vermoeidheidsgerelateerde feedback te geven (bijvoorbeeld veranderingen in de RT's of vervalt in aandacht).

De menselijke PVT is in gebruik voor decennia, net als knaagdieren versies van eenvoudige reactietijd taken (die enigszins vergelijkbaar zijn). Het is pas onlangs echter dat een rechtstreekse knaagdier tegenhanger van de menselijke PVT is gerapporteerd in de literatuur. Christie en collega's beschreven een versie van het menselijke PVT voor ratten en gerapporteerde afname van waakzaamheid na slaaptekort ^15,16. Aanvullende recente studies hebben gemeld versies van de rPVT ^17-19. Deze rapporten hebben beschreven veranderingen in volgehouden aandacht na verscheidene slaaptekort technieken; evenwel zijn de gegevens van deze studies ook hoge concentraties van premature reageert (bijvoorbeeld in sommige gevallen meer dan 40% van het totale aantal Responses); zulke optredens zijn heel anders dan alle PVT optredens met de mens. Een dergelijk groot verschil in knaagdier versus humane voorstellingen zijn waarschijnlijk het gevolg van verschillen in de specifieke parameters die in de menselijke vs. knaagdier versies van de PVT; bijvoorbeeld de Christie et al. studie gebruik gemaakt van een willekeurig wisselend 3-7 s foreperiod, terwijl een mens PVT normaal gebruik van een 2-10 s foreperiod (hoewel zie Basner et al ⁵ voor een 3-minuten-versie van het menselijk PVT dat een 1 gebruikt -. 4 s foreperiod) . Het gebruik van relatief korte foreperiod waarden leidt vaak tot dieren "timing" hun antwoorden, en dus kan bevorderen, via toevallige versterking hoger aantal premature responsen, zoals gerapporteerd in de huidige knaagdieren rPVT studies.

De versie van de hier beschreven rPVT is gebaseerd op eerder gepubliceerde artikel ^20, en een gedetailleerde beschrijving van de technieken en procedures betrokken. Het verschiltvan eerder gepubliceerde versie van de rPVT op de volgende punten: 1) ratten werden getraind met variabele foreperiod waarden van 3-10 s, en 2) ratten snel reageren, aangezien slechts antwoorden binnen een korte reactietijd venster (ook aangeduid als een "beperkte hold ") volgende stimulus onset werden versterkt (1,5 s in de huidige studie, 3,0 s in de vorige gepubliceerde versies van de rPVT). Met deze wijzigingen alsmede korte onderbrekingen voor onjuiste reageren, geleid tot een grotere mate van controle stimulus, zoals blijkt uit sterke verbeteringen in nauwkeurigheid en verlaagde voortijdig reageren. Het voorliggende rapport beschrijft ook voorspelbare veranderingen in de prestaties variabelen (bv, vervalt in de aandacht, RT's), die parallel aan die bij de mens bij de behandeling van waakzaamheid verlaagt ^21, en bij het onderzoek van andere prestaties maatregelen, waaronder de mens "tijd op de taak" effect en het response- stimulusinterval (RSI) effect dat is waargenomen in de humane PVT <sup> 22.

De definitieve versie van de hier beschreven rPVT begint door te draaien op een huis licht (zie figuur 1). Na een variabele interval (foreperiod) van 3-10 s verstreken, is de neus-poke sleutel verlicht maximaal 1,5 s. (Om een ​​gelijkmatige verdeling van foreperiods duur te verzekeren, worden waarden willekeurig gegenereerd zonder vervanging uit een lijst van 36 mogelijke waarden die variëren van 3 tot 10 s, in stappen van 200 ms.) Verlichting van de nosepoke sleutel het signaal voor een dier reageren en een reactie die optreedt tussen 150 tot 1500 ms na het aanzetten van licht wordt versterkt met een 45-mg pellet. Na een versterkte reactie, zowel de neus-poke key licht en het huis licht zijn uitgeschakeld en een 1 s inter-proces interval (ITI; huis licht uit) volgt. Neus-pokes op vóór het begin van licht te produceren een 8 s timeout (TO) uit de experimentele risico's die wordt gesignaleerd door het blussen van het huis licht. Als er geen reactie plaatsvinden binnen de 1,5 s resPonse raam, zowel de nosepoke licht en huis licht zijn uitgeschakeld, en een 1 s ITI volgt. De volgende geplande foreperiod waarde voor de volgende proef begint, nadat de 1 s ITI of 8 s TO, afhankelijk van wat zich tijdens de voorafgaande proef. Sessies worden dagelijks uitgevoerd (5 dagen / week), gewoonlijk bestaan ​​uit ongeveer 200 beproevingen en sluit na 30 min. Dit resulteert met elke proef met een duur van ongeveer 7,5 s, gemiddeld.

Vormgeven stabiele basislijn prestaties op de rPVT wordt bereikt door 1) aanvankelijk het aanpassen van een rat te eten pellets te nemen uit het voedsel lade in de kamer, 2) met de hand vormgeven van een rat om te reageren op een neus poke-toets door het versterken van opeenvolgende benaderingen naar de finale neus poke respons, en 3) het uitvoeren van dagelijkse sessies waar de parameters van de rPVT procedure (dwz foreperiod, ITI, TO, en key-verlichting keer) worden geleidelijk aangepast over een sessie, afhankelijk van hoe goed elke rat presteert tijdens elke sessie (hierna in detail beschreven).