Новые вариации для Strategy Set сдвига в Крыса
Summary
Set-смещение, форма поведенческой гибкости, требует сосредоточения внимания переход от одного измерения стимула к другому. Мы расширили установленный грызун комплект сдвига задачу 1, требуя внимания на различные стимулы в зависимости от контекста. Задача была в сочетании со специфическими поражениями для выявления нейрон подтипы, лежащие в основе успешного перехода.
Abstract
Поведенческая гибкость имеет решающее значение для выживания в изменяющейся среде. В широком смысле, поведенческая гибкость требует изменения стратегии поведения, основанную на изменении действующих правил. Мы опишем стратегию задачу, которая требует перехода от сосредоточения внимания одного измерения стимула к другой смены набора. Парадигма часто используется для тестирования когнитивной гибкости в приматах. Тем не менее, версия грызун не была так широко развита. Мы недавно продлили установленный смены поставленной задачи у крыс 1, требуя внимания на различные стимулы в зависимости от контекста. Все экспериментальные условия, необходимые для животных выбрать либо левый или правый рычаг. Изначально все животные должны были выбрать на основе расположения рычага. Впоследствии изменения в правиле произошло, что потребовало изменения в наборе от местоположения на основе правила к правилу, в которых правильный рычаг указывало легким реплике. Мы сравнили производительность на Автошоуе различные варианты выполнения этой задачи, в которой световой стимул был либо новым, ранее актуальной, или ранее не имеет значения. Мы обнаружили, что специфические нейрохимические поражения избирательно снижало способность принимать определенные типы заданного сдвига, как измеряется производительность на различных версиях задачи.
Introduction
Поведенческая гибкость является ключевым требованием для выживания в меняющемся мире. Один из установленных поведенческих парадигм для тестирования этой способности устанавливается с сдвига, при котором смещение внимания от одного измерения стимула к другому необходимо для изменения стратегии действий после изменения правила. В некоторых регионах мозга , таких как префронтальной коры и стриатума участвуют в набор сдвига 2, 3, 4, 5. Нейронные механизмы этой функции были исследованы на нескольких видов , включая человека, обезьян 5 6 и крыс 1, 7, 8, 9. Тем не менее, версии крысиной сдвига поставленных задач не была так широко развиты. Эффективность затрат крыс, их соответствующее размер для стереотаксической хирургии, а также наличие недавно разработанных методов генетической 10, стимулировать дальнейшее развитие сдвига набора парадигм для использования у крыс.
Типичный набор сдвига парадигмы для крыс требует изменения между двумя стратегиями поведения: например, стратегия реагирования и стратегия зрительно-кий. Крысы сначала должны выбрать один из двух возможных вариантов (например, левый или правый рычаги в качестве оперантного автоматизированной версии 1 или левой или правой руки в Т-лабиринте версии 7, 8, 9, 11). После заданного сдвига, они должны переключиться на использование стратегии визуально-Кью, такие как легкий кий, указывающий правильную сторону. В этих обычных сдвига поставленных задач, необходимо переключить внимание с одного аспекта стимула к другому измерению, которые ранее были неуместны.
ontent "> В дополнение к изменению к измерению, которое ранее не имеет значения, есть также логическая возможность того, что стимул был ранее актуальной, или ранее отсутствовали, и теперь роман. реальных жизненных ситуациях в природе может повлечь за собой внимание к новому, или исторически актуальным , но не имеет решающего значения кия. Таким образом, мы рассмотрели эти подтипы установленного сдвига, в новом варианте грызуна установить сдвига на основе ранее созданной автоматизированной смены поставленной задачи 1.Недавно мы продемонстрировали использование новой версии сдвига набора парадигм в эксперименте , чтобы определить влияние нейрохимически специфических поражений стриатуме 12. В нашем предыдущем исследовании мы ориентировались холинергических интернейронов рилизинг ацетилхолин (АХ) от дорзомедиальном или вентральном стриатуме, так как ацетилхолин и эти подобласти были вовлечены в поведенческой гибкости. Все экспериментальные условия требовали те же стратегические BU сдвигат каждой участвующей различные типы сдвига сосредоточения внимания: к новому, ранее соответствующей или ранее значения метки. Мы опишем здесь подробные процедуры парадигм, и выделить репрезентативные результаты , предполагающие , что полосатого холинергические системы играют фундаментальную роль в множестве перекладывания, которая разъединимый между различными стриатальных субрегионов в зависимости от поведенческих контекстах 12.
Protocol
Representative Results
Discussion
Мы разработали новые вариации установленного сдвига парадигмы набора для использования в крыс. С помощью этих парадигм, были обнаружены холинергические поражения стриатуме ухудшать установки сдвига, что указывает на специфическую роль полосатой холинергических интернейронов в ?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
This study was supported by Human Frontier Science Program and the Sasakawa Scientific Research Grant from the Japan Science Society.
Materials
| Standard Modular Test Chamber | Med Associates | ENV-008 | |
| Low Profile Retractable Response Lever | Med Associates | ENV-112CM | |
| Stimulus Light for Rat | Med Associates | ENV-221M | |
| Switchable Dual Pellet/Dipper Receptacle for Rat | Med Associates | ENV-202RM-S | |
| Head Entry Detector for Rat Receptacles | Med Associates | ENV-254-CB | |
| Modular Pellet Dispenser; 45 mg for Rat | Med Associates | ENV-203M-45 | |
| Sonalert Module for Rat | Med Associates | ENV-223AM | 4.5 kHz available (ENV-223HAM) |
| House Light for Rat Chambers | Med Associates | ENV-215M | |
| SmartCtrl Interface Module, 8 input/16 output | Med Associates | DIG-716B | |
| SmartCtrl Connection Panel, 8 input/16 output | Med Associates | SG-716B | |
| 45 mg Tablet-Fruit Punch | TestDiet | 1811255 | Several flavors available |
References
- Floresco, S. B., Block, A. E., Tse, M. T. L. Inactivation of the medial prefrontal cortex of the rat impairs strategy set-shifting, but not reversal learning, using a novel, automated procedure. Behavioural Brain Research. 190, 85-96 (2008).
- Nicolle, M. M., Baxter, M. G. Glutamate receptor binding in the frontal cortex and dorsal striatum of aged rats with impaired attentional set-shifting. European Journal of Neuroscience. 18, 3335-3342 (2003).
- Ragozzino, M. E., Ragozzino, K. E., Mizumori, S. J. Y., Kesner, R. P. Role of the dorsomedial striatum in behavioral flexibility for response and visual cue discrimination learning. Behavioral Neuroscience. 116, 105-115 (2002).
- Dias, R., Robbins, T. W., Roberts, A. C. Dissociation in prefrontal cortex of affective and attentional shifts. Nature. 380, 69-72 (1996).
- Monchi, O., Petrides, M., Petre, V., Worsley, K., Dagher, A. Wisconsin Card Sorting Revisited: Distinct Neural Circuits Participating in Different Stages of the Task Identified by Event-Related Functional Magnetic Resonance Imaging. The Journal of Neuroscience. 21, 7733-7741 (2001).
- Dias, R., Robbins, T. W., Roberts, A. C. Dissociable Forms of Inhibitory Control within Prefrontal Cortex with an Analog of the Wisconsin Card Sort Test: Restriction to Novel Situations and Independence from "On-Line" Processing. The Journal of Neuroscience. 17, 9285-9297 (1997).
- Floresco, S. B., Ghods-Sharifi, S., Vexelman, C., Magyar, O. Dissociable Roles for the Nucleus Accumbens Core and Shell in Regulating Set Shifting. The Journal of Neuroscience. 26, 2449-2457 (2006).
- Ragozzino, M. E., Detrick, S., Kesner, R. P. Involvement of the Prelimbic-Infralimbic Areas of the Rodent Prefrontal Cortex in Behavioral Flexibility for Place and Response Learning. The Journal of Neuroscience. 19, 4585-4594 (1999).
- Ragozzino, M. E., Jih, J., Tzavos, A. Involvement of the dorsomedial striatum in behavioral flexibility: role of muscarinic cholinergic receptors. Brain Research. 953, 205-214 (2002).
- Witten, I. B., et al. Recombinase-Driver Rat Lines: Tools, Techniques, and Optogenetic Application to Dopamine-Mediated Reinforcement. Neuron. 72, 721-733 (2011).
- Floresco, S. B., Magyar, O., Ghods-Sharifi, S., Vexelman, C., Tse, M. T. L. Multiple Dopamine Receptor Subtypes in the Medial Prefrontal Cortex of the Rat Regulate Set-Shifting. Neuropsychopharmacology. 31, 297-309 (2006).
- Aoki, S., Liu, A. W., Zucca, A., Zucca, S., Wickens, J. R. Role of Striatal Cholinergic Interneurons in Set-Shifting in the Rat. The Journal of Neuroscience. 35, 9424-9431 (2015).
- Dias, R., Aggleton, J. P. Effects of selective excitotoxic prefrontal lesions on acquisition of nonmatching- and matching-to-place in the T-maze in the rat: differential involvement of the prelimbic-infralimbic and anterior cingulate cortices in providing behavioural flexibility. European Journal of Neuroscience. 12, 4457-4466 (2000).
- Hunt, P. R., Aggleton, J. P. Neurotoxic Lesions of the Dorsomedial Thalamus Impair the Acquisition But Not the Performance of Delayed Matching to Place by Rats: a Deficit in Shifting Response Rules. The Journal of Neuroscience. 18, 10045-10052 (1998).
- Jones, B., Mishkin, M. Limbic lesions and the problem of stimulus-Reinforcement associations. Experimental Neurology. 36, 362-377 (1972).
- Chen, K. C., Baxter, M. G., Rodefer, J. S. Central blockade of muscarinic cholinergic receptors disrupts affective and attentional set-shifting. European Journal of Neuroscience. 20, 1081-1088 (2004).
- Bradfield, L. A., Bertran-Gonzalez, J., Chieng, B., Balleine, B. W. The thalamostriatal pathway and cholinergic control of goal-directed action: interlacing new with existing learning in the striatum. Neuron. 79, 153-166 (2013).
- Okada, K., et al. Enhanced flexibility of place discrimination learning by targeting striatal cholinergic interneurons. Nat Commun. 5, (2014).
- Ragozzino, M. E. Acetylcholine actions in the dorsomedial striatum support the flexible shifting of response patterns. Neurobiology of Learning and Memory. 80, 257-267 (2003).
- Ravizza, S. M., Carter, C. S. Shifting set about task switching: Behavioral and neural evidence for distinct forms of cognitive flexibility. Neuropsychologia. 46, 2924-2935 (2008).
- Rushworth, M. F. S., Hadland, K. A., Paus, T., Sipila, P. K. Role of the Human Medial Frontal Cortex in Task Switching: A Combined fMRI and TMS Study. Journal of Neurophysiology. 87, 2577-2592 (2002).
- Bissonette, G. B., Roesch, M. R. Rule encoding in dorsal striatum impacts action selection. European Journal of Neuroscience. 42, 2555-2567 (2015).
