使用地面投影迷宫自动化视觉认知任务记录神经活动

所有程序均按照布朗大学实验动物管理和使用委员会的指导方针。 1。系统概述视频跟踪系统与行为控制系统交互来监测在特定任务中的老鼠的工作进度，评估目标行为，控制刺激呈现和提供基于老鼠的进步奖励。体内的电生理记录系统收集的事件相关分析神经的数据。 （ 图1A）。 地板投影迷宫地板投影迷宫2是一个开放的领域没有围墙（147.3厘米×111.8厘米）用无色透明的树脂玻璃地板（0.9厘米厚）。地板的底面是一个单位增益双视觉面料屏幕使用的是短焦投影机伸过来的有机玻璃片第二个矩形（147.3厘米×111.8厘米×1.25厘米）背投。 连接投影机在行为系统的PC视频卡。按住有机玻璃，屏幕面料，以及投影机采用阳极氧化铝框架。 安装架空阳极框架安装架空摄像头和一个滑轮系统连接的ICS和探头系绳的老鼠。 注：连接框架保持地板投影迷宫和开销框架，以确保电气连续性和地面到前置放大器。 视频跟踪记录，跟踪和分析实时的视频与步骤1.2.2描述的单顶置摄像头。 安装高架摄像头（标准VGA，80 FPS）到一个架空的阳极氧化铝框架来监控鼠使用附连到老鼠的探头或者发光二极管（LED）来监测大鼠的位置，或与自动跟踪系统跟踪的大鼠的轮廓的形心。 使用多厅影院的基本行为模块ONL分析位置数据国家统计局还保存数据文件，以便进一步离线分析。 注意：我们使用的电影院行为研究系统3.4.1的记录，跟踪和分析老鼠的位置。该影城跟踪模块用于跟踪老鼠。对动物的进展有效跟踪，使用国际影城基本行为模块在二维空间中具有的意义的任务的迷宫相关位置创建区域。区可以合并成序列，并CINEPLEX逻辑事件（如条目转换区和履行的序列）被分配，使得如果大鼠满足条件的事件，该事件为真。通过superport输入卡的行为系统分配具有数字输出和接口事件。 一个完全自动化的行为控制系统行为测试竞技场：使用适当的形试舞台上的地板投影迷宫行为的任务。构建有用NA磨砂白色亚克力，直接放置在地板上投影迷宫。 注 ：尺寸可根据客户的使用行为的任务。墙壁通常是45-50厘米的高度。这里我们使用双面测试领域（领结迷宫12），以最大限度地在一个会话（ 图1B的领结迷宫的尺寸）进行试验的次数。测试舞台拥有在追踪软件定义了四个指定区域：East图片区，西图片区，东审判准备好面积和西审判准备好面积（ 图1C）。 行为系统：由MED-PC IV软件控制的行为接口系统运行内部编写的MEDstate符号的程序（见附录）。使用来自影城行为系统事件的任务期间跟踪老鼠的进度，控制图像呈现，提供声音提示，并提供奖励。 接口superport输出卡欧尼普莱克斯数字输入，收购时间STAMPED行为的事件发生在PlexControl软件环境进行离线分析。使用可编程音频发生器发出声音提示。 注：从这里展示的设备行为的事件可以根据需要通过数据传输板操作的第三方设备（ 如激光光遗传学刺激）。 众议院superport输出卡，superport输入卡和可编程的音频发生器在桌面界面内阁。安装与使用安装在桌面内阁DIG-700F解码卡的个人计算机（PC）一DIG-704PCI-2 PCI接口卡。 使用可编程颅内自我刺激刺激提供双极性方波ICS的老鼠。通过PHM152 COM卡的刺激器单元连接到PC。推荐ICS参数：脉冲1和2持续时间：500微秒;延迟脉冲1和2之间：500微秒;频率：100赫兹。 注：ICS交付任务过程中的自动化，但可以使用一个可编程的按钮盒接口与一个SmartCtrl模块可以手动交付。 神经网络的数据采集系统保证地板投影迷宫框架和ICS系统接地到欧尼普莱克斯神经数据采集系统的前置放大器，以尽量减少在神经录音电噪声。 同时收集神经的数据，从电影院和行为事件标志位置坐标从行为系统为离线数据文件中进行分析。 2。动物的制备动物取得天真22天岁男Long-Evans大鼠。 对房子的老鼠，让他们逐渐适应了动物饲养一周。 每天处理大鼠〜5分钟。 一旦大鼠达到250-275克，开始食品日程维护他们的体重在他们的自由采食量85-90％。我们的目标ights都增加10克/个，直到大鼠达到350克单家的老鼠和持续至少一个星期的食物时间表开始手术植入刺激和记录电极之前。 手术植入开展在标准无菌条件，并根据制度和监管指引外科手术。 大鼠麻醉与异氟醚。 做一个切口在头皮显露颅骨进行清洗和鉴定前囟和lambda的。 做开颅手术的相关坐标。 贴上骷髅锚螺丝。 降低了ICS电极尖端进入MFB使用下列坐标：前 – 后，-2.7毫米的前囟门，侧，±1.8毫米，背腹，-8.5毫米的颅骨表面。第二ICS的电极可以被植入到对面半球中的情况下电极故障的备份。 确保ICS电极到t他的头骨和锚螺丝骨水泥。不要在水泥基座电极（对刺激电极的塑料外壳）。 记录电极降低到感兴趣的网站，并确保设备与骨水泥。 定位在ICS座远离记录装置和固定在ICS电极和记录装置与骨水泥锚定螺栓。 开始习惯到整形协议之前允许至少七天痊愈。 3。行为塑造：一般整形分为三个阶段：早期，中期，晚期整形（图2）。 注：初，中级整形的目的是培养大鼠维护每个试验中已准备好面积固定的“准备位置”，并在会议上进行大量的试验。半自动化的行为塑造这样的培训可以适应老鼠的个人学习率。 ONCEA老鼠是维持一个成功的“准备位置”，进行任务的具体整形（晚整形）与转让大鼠的目的到一个完全自动化的协议，用于精确和公正的行为控制（ 图2）。 初成形（ 图2A） 第1天：习惯于大鼠的行为室温10分钟，用设备接通，然后返回到菌落。 第2天：重复步骤1，然后习惯于动物的试验舞台10分钟。 第3天：在ICS和探头连接臂连接到大鼠和习惯于大鼠的试验舞台10分钟。 第4天：确定最低ICS的幅度，建立地方优先使用的非正式性位置偏爱调理协议。滴定脉冲1和2的振幅。典型的振幅值是20-80μA。 从第5天：提供ICS的奖励来训练大鼠就绪地区与东部和西部影像展示与我联系起来CS奖励。继续下去，直到老鼠是东方和西方的图像区域之间交替。 中间成形（ 图2B）。 引入白噪声（50 dB）到信号审判的开始。关闭白噪声时，大鼠进入准备区。 自动化ICS交付进入已准备好面积，并成功完成“准备位置”。调整ICS交割的条目，并成功“准备位置”，加强行为的可能性。 注：手动调节的奖励概率塑造过程中，以配合个别老鼠的表现。减少奖励的概率为进入已准备好面积和维持成功的准备位置。奖励为完成成功“准备持仓建议末期概率为5-10％。大鼠奖励都是正确的选择。 开始短“准备位置”的持续时间（ 例如 200毫秒）。逐步提高“准备位置”硬膜系统蒸发散在100毫秒步骤。 打开白噪声如果老鼠过早打破了“准备位置”，使大鼠具有重新启动审判。 移动到后期整形时，老鼠被捧在“准备位置”长达1200毫秒。 末成形（ 图2C）。 注：在后期整形训练是特定于该鼠将执行的任务。在所有的任务参数的精确和公正的控制这一步成型自动化培训，但保持灵活性，以手动提供ICS奖励。为两个任务的训练方案进行了描述。 视觉双条件的歧视（vBCD）任务：使用不同的视觉刺激训练大鼠一个简单的形状和亮度discriminence。 通过打开白噪声开始试用。 随机处以700“准备位置”延迟 – 1,200毫秒。 手动提供ICS如果需要，加强成功的'准备好婆sitions“。 呈现一对图像中的图像显示区域。伪随机提供正确的图像上的图像区域的左侧或右侧。 ICS提供一个正确的响应和清除地板上。当老鼠进入其中正确的图像所在的区域正确的响应被注册。在培训的第一天只，发行75分贝一阵白噪声作为一种威慑的一个不正确的响应。 发出了不正确的审判后的校正试验。校正试验具有相同的参数（左侧或右侧和“准备位置”延迟）如前面不正确的审判。 一旦老鼠能够成功地执行简单的歧视 ，引入不同楼层的模式来训练双条件判别规则。 提出了一种新的图像对和两个不同的地板图案作为上下文。正确的图像是待地板图案; 如黑站r是正确的，当楼是灰色和白色圆圈是正确的，当地板条纹（ 图3C）。 伪随机地分配在地板图案和对于每个试验确保试验是平衡的正确图像的位置（左或右）。 一个不正确的试验中，试验参数与前面的审判后执行校正试验。 视觉空间注意（VSA）任务：目前照明的白色圆圈在舞台上定义的空间位置来训练大鼠接近目标圆的空间位置。 注：对于这个任务竞技场有灰色圆圈在东部和西部地区的图像不同空间位置。经过成功的“准备位置”，目标圈将点亮（变白），以及鼠必须向那个目标位置（ 图3B）。 随机并处1,000-1,60“准备位置”延迟0毫秒的审判试点。 手动提供ICS如果需要，加强成功的“准备位置”。 的“准备位置”完成后，随机照亮灰色圆圈之一。 交付的ICS时，大鼠进入照明圈的区域。 关闭照明，并开始在对面（东或西）侧的下一个试验。 在后期整形的开始，照亮了一圈，直到老鼠接近它，或者直到试用期结束（5秒照亮了一圈后）。每次试验得分为正确或遗漏审判。对于遗漏的试验，照亮了整层（白层提交），并没有回报将持续到下一个试验。 当老鼠的性能达到80％的正确，减少了时间的循环会一直发出1秒的金额。大鼠有5秒做出选择。 不奖励不正确的试验。开始下一次试验。 如果有遗漏的三人，照亮地板，并开始一个新的审判。 在80％的正确进一步减少目标圈亮起，以500毫秒的时间。 随机每次试验前选择目标位置。大鼠将继续有5秒做出选择之前，整个地板照亮的信号，试验结束。 不奖励的不正确或遗漏试验。大鼠必须启动在舞台的另一侧进行新的审判。 注：其他各界可以在每个图像区域被添加到进一步增加任务的难度。