Touchscreen sustentada atenção tarefa (SAT) para ratos

Distúrbios variando de atenção e hiperatividade (TDAH) a esquizofrenia, a doença de Alzheimer, compartilhar deficiências de atenção como um recurso^1,2,3. Déficits na atenção sustentada — a capacidade de monitorar continuamente uma situação para eventos intermitentes e imprevisíveis — são particularmente perturbador, porque atenção sustentada é crucial para a atenção selectiva e dividida, assim como outros cognitivo processos de^4,5. Mesmo em pessoas saudáveis, dificuldades em sustentar a atenção negativamente afeta a cognição, prejudicando o diário função⁶. Assim, a compreender a base Neurobiológica da atenção sustentada e como torna-se prejudicado pode levar a intervenções para melhorar a cognição que beneficiaria muitas pessoas.

A fim de delinear circuitos e processos moleculares que contribuem para a adequada contra atenção interrompida, muitos pesquisadores se transformaram em modelos animais não-humanos, onde a manipulação de populações de células específicas e processos moleculares durante a atenção tarefas é possível. O esforço tem levado ao desenvolvimento de uma variedade de tarefas de atenção operante que pode avaliar a capacidade de sustentar a atenção^7,8,9,10. Um tal paradigma, desenvolvida pela McGaughy e Sarter (1995), é conhecida como a tarefa de atenção sustentada (SAT). Roedores treinados em SAT devem distinguir julgamentos de sinal, em que uma luz de sinal pisca brevemente, de ensaios não-sinal. Demandas de atenção podem ser aumentadas através da introdução de um distrator visual (piscando houselight)¹⁰. Os parâmetros críticos para avaliar a atenção no SAT estão bem documentados e esta tarefa foi validada em ratos machos e fêmeas e camundongos de^11,10,12. Uma versão ainda foi adaptada para os seres humanos, destacando o utilitário translacional de SAT¹³. O uso desta tarefa importante, ajudou a implicar o sistema de corticopetal do prosencéfalo basal na atenção sustentada⁴. Especificamente, neurônios colinérgicos do núcleo basalis de Meynert (NBM) / substância inominata (SI) região do prosencéfalo basal que projetam para o córtex pré-frontal são críticos para hits, que são respostas precisas sobre sinal ensaios^{14, 15}. Em contraste, os neurônios gabaérgica nesta região são pensados para mediar o desempenho durante a corretas rejeições (CRs), que são respostas precisas em ensaios não-sinal¹⁶. Uma vez que o circuito básico para esta tarefa foi criado, fatores que modulam este circuito para prejudicar a atenção, variando de hormônios do estresse a proteínas neurotóxicas foram identificados^17,18. Coletivamente, estes estudos destacam-se o utilitário de SAT.

Uma limitação à implementação SAT no laboratório é que o procedimento original requer operante câmaras permanentemente configuradas para a tarefa, com uma luz de painel de centro e duas patilhas extensíveis, um designado para sucessos e outro para CRs¹⁰. Em um julgamento de sinal, o luz do painel acende-se brevemente e estendem para indicar uma janela de resposta s 4 alavancas. Durante essa janela, pressionando a alavanca sucesso designada, então, o rato recebe uma recompensa (comida ou água). Prensas de alavanca incorreto em ensaios de sinal, conhecidos como misses, não são recompensadas. Em ensaios não-sinalizado, a luz do painel permanece desligado e, em seguida, alavancas são estendidas. Enquanto um CR é recompensado, prensas de alavanca incorreto em ensaios não-sinalizado, conhecidos como alarmes falsos, não são recompensadas. Uma falha ao fazer qualquer resposta durante a janela de resposta conta como uma omissão. Para expandir a disponibilidade do SAT, modificamos recentemente a tarefa para câmaras operante touchscreen, em que uma parede é um ecrã táctil que pode tanto exibir estímulos visuais e nariz-poke registro respostas¹⁹. Câmaras de touchscreen estão se tornando populares por causa de sua versatilidade para executar uma variedade de tarefas (por exemplo, emparelhado associada aprendizagem, aprendizagem de reversão, etc.) com um pedaço de equipamento²⁰. Semelhante a outros procedimentos de touchscreen^20,21,22, nossa adaptação do SAT requer o uso de uma capa de touchscreen de plástico opaco, chamado uma máscara, com furos desviá-la. Um buraco central, circular permite a apresentação de um sinal através da apresentação de um estímulo branco na tela por trás disso, e duas áreas de resposta quadrados, um designado para sucessos e outra para o CRs, permitir que o rato fazer toque respostas¹⁹. Nas câmaras tradicionais, a janela de resposta de 4-s é normalmente indicada com a apresentação das alavancas, mas um estudo anterior demonstrou que um tom também pode ser usado para sinalizar a janela de resposta²³. Em touchscreen SAT, da mesma forma sinalizarmos a janela de resposta com um tom breve. Outros parâmetros de formação (por exemplo, o número de ensaios, intervalo de intertrial, etc.) são mantidos semelhantes entre o tradicional e touchscreen SAT. Anteriormente avaliamos o desempenho entre as versões tradicionais e tela sensível ao toque do SAT e achei que era comparável, sugerindo que touchscreen SAT é uma forma válida para medir a atenção sustentada¹⁹. A modificação de touchscreen torna SAT mais versátil porque pode agora ser adaptada para uso difundido nas caixas operante de touchscreen.

O presente protocolo detalha como executar touchscreen SAT no laboratório. Os horários de treinamento foram ligeiramente alterados do nosso relatório anterior da tarefa¹⁹ para otimizar o tempo de aquisição em ratos fêmeas, que, ao contrário dos machos, teve dificuldade, avançando através as programações anteriores²⁴. Resultados ilustrando desempenho típico em ratos machos e fêmeas são incluídos, juntamente com dicas para resolução de problemas com a tarefa.