Dokunmatik ekran sürekli dikkat görev (sıçanlara SAT)
Özet
Sürekli dikkat veya sürekli olarak zaman zaman oluşabilir ve öngörülemeyen olaylar, durumlar izleme biliş önemli bir yönüdür. Burada sürekli dikkat fareler dokunmatik ekran operant Chambers’ı kullanarak test edileceğini ayrıntılı. Biz bu görevi ilgi gibi her iki cinsiyette çalışmak için faydalı hale içinde erkek ve dişi rats, karşılaştırılabilir performans göstermek.
Abstract
Sürekli dikkat uzun bir süre içinde zaman zaman oluşabilir ve öngörülemeyen olayları izlemek için yeteneğidir. Bu dikkatte işlem biliş diğer yönleri subserves ve belirli nörogelişimsel nöropsikiyatrik, bozulur ve nörodejeneratif hastalıklar. Böylece, klinik olarak bozabilir ve sürekli dikkat geliştirmek mekanizmalar belirlemek önemlidir. Bu tür mekanizmalar kemirgen modelleri kullanarak ilk kez keşfedilir. Bu nedenle, sürekli dikkat yönlerini test etmek için çeşitli davranış prosedür kemirgen için geliştirilmiştir. Sürekli dikkat görev diye bir ilk McGaughy ve Sarter (1995), tarafından açıklanan (SAT), fareler sinyal (Yani, kısa ışık sunum) ve sinyal denemeler arasında ayırt etmek için eğitiyor. Sinyalleri kısa ve böylece algılanan olmak dikkatli dikkat gerektirir. Dikkatte talepleri artan bir şıkkı (houselight yanıp sönenörneğin,) tanıtımı tarafından daha fazla. Bu görev için bir çekim gücü ve yanıt bir duvar bir dokunmatik ekran ile yapılandırılmış dokunmatik ekran operant chambers değiştirdiniz. Burada biz ayrıntılı bizim iletişim kuralı için dokunmatik ekran odasında OTURDU. Ayrıca, performans standart ölçü ve erkek Sprague-Dawley Rat mevcut. Özellikle daha fazla araştırmacılar kadın kemirgenler kendi deneysel tasarım dahil olmak üzere gibi her iki cinsiyette de bu görevde karşılaştırılabilir performans kullanımı dikkat Etütler vurgulamaktadır. Ayrıca, SAT giderek daha popüler dokunmatik ekran chambers için kolay uygulanması yararını artırır.
Introduction
Dikkat eksikliği hiperaktivite bozukluğu (DEHB) Alzheimer hastalığı, şizofreni arasında değişen bozuklukları paylaşım dikkatte bozuklukları olarak bir özellik1,2,3. Sürekli dikkat açıkları — sürekli bir durum zaman zaman oluşabilir ve öngörülemeyen olaylar için izleme olanağı — sürekli dikkat seçici ve bölünmüş dikkat, yanı sıra diğer bilişsel çok önemli olduğu için özellikle yıkıcı vardır 4,5işler. Sağlıklı insanlarda bile zorluk dikkat olumsuz yönde sürdürülmesi ile biliş, günlük işlevi6bozulması etkiler. Böylece, sürekli dikkat ve nasıl dysregulated dönüştüğü nörobiyolojik temeli anlama müdahaleler için birçok kişi yararlanacak biliş geliştirmek yol açabilir.
Devreler ve kesintiye dikkat karşı uygun katkıda moleküler süreçleri betimlemek için pek çok araştırmacı insan olmayan hayvan modelleri, açık var nerede belirli hücre popülasyonlarının ve moleküler süreçlerin düzenleme sırasında dikkat Görev yeri mevcuttur. Çaba çeşitli dikkat7,8,9,10sürdürmek yeteneği değerlendirmek operant dikkat görevleri gelişmesine neden olmuştur. Böyle bir paradigma McGaughy ve Sarter (1995), tarafından geliştirilen sürekli dikkat görev olarak bilinir (SAT). SAT içinde eğitimli kemirgenler sinyal denemeler, kısa bir süre içinde bir sinyal ışık yanıp söner, sinyal denemeler ayırt etmeniz gerekir. Dikkatte talepleri bir görsel şık (houselight yanıp sönüyor)10tanıtarak artırılabilir. Dikkat SAT içinde değerlendirmek için kritik parametreleri iyi belgelenmiş ve bu görevi erkek ve dişi fareler ve fareler10,11,12doğrulandı. Bir sürüm bile SAT13translasyonel yarar vurgulayarak insanlar için adapte edilmiştir. Önemlisi, bu görev kullanımı sürekli dikkat4Bazal ön corticopetal sisteminde ima yardımcı oldu. Özellikle, kolinerjik nöronların çekirdeği basalis Meynert (Koyulmus) / prefrontal korteks proje Bazal ön gözlemliyorum inominata (SI) bölge vardır doğru yanıtlara göre sinyal denemeler14, sayısı için kritik 15. Buna ek olarak, bu bölgedeki GABAergic nöronlar performans sırasında doğru yanıtlara göre sinyal denemeler16doğru ret (CRs), arabuluculuk düşünülmektedir. Bir kez bu görev için temel devre kurulmuştur, stres hormonları nörotoksik protein değişen dikkat zarar için bu devrede modüle faktörler tespit17,18olmuştur. Toplu olarak, bu çalışmalar SAT yarar vurgulayın.
SAT laboratuvarda uygulama için bir sınırlama özgün yordamı operant odaları Merkezi paneli ışık ve iki uzatılabilir kolları, bir sayısı ve CRs10için bir özel görev için kalıcı olarak yapılandırılmış gerektirmesidir. Bir sinyal yargılanıyor kısaca panelin ışık yanar ve sonra 4 s yanıt penceresi göstermek için kollarını uzatmak. Belirlenen ziyaret kolu basılırsa o pencerede fare bir ödül (yiyecek veya su) o zaman alır. Yanlış kolu presler özlüyor bilinen sinyal denemeler üzerinde ödül değil. Denemeler, Sigara sinyal kapalı paneli ışık kalır sonra kollarını genişletilir. Bir CR ödüllendirilir iken, yanlış kolu presler yanlış alarm bilinen denemeler, Sigara sinyal üzerinde ödül değil. Herhangi bir yanıt sırasında yanıt penceresi oluşturma hatası bir ihmal sayar. SAT kullanılabilirliğini genişletmek için biz görev dokunmatik ekran operant chambers, bir duvar her ikisi de görsel uyaranlara ve kayıt burun-poke yanıt19görüntüleyebilirsiniz bir dokunmatik ekran olduğu için değiştirilen. Dokunmatik ekran odaları çeşitli görevleri (örneğin, eşleştirilmiş ortak öğrenme, ters öğrenme, vb) ekipman20tek parça ile çalıştırmak için onların çok yönlülüğü nedeniyle popüler hale gelmektedir. Diğer dokunmatik ekran yordamlarına benzer20,21,22, SAT bizim uyum içine kesme delikleri olan bir maskesi adı verilen bir opak plastik touchscreen kapak kullanımını gerektirir. Üstünde belgili tanımlık perde arkasında beyaz bir uyarıcı sunarak bir sinyal tanıtımı için bir merkez, dairesel delik sağlar ve iki kare yanıt alanları, sayısı ve CRs, için için belirlenmiş bir tane fare yanıt19dokunmatik yapmak izin. Geleneksel odalarında 4 sn yanıt pencere genellikle kolları sunumu ile gösterilir ama bir sesi de yanıt pencere23sinyal için kullanılabilir bir önceki çalışma gösterdi. Dokunmatik ekran SAT, benzer şekilde yanıt pencere kısa bir tonu ile sinyal. Diğer eğitim parametreleri (örneğin, denemeler, intertrial aralığı, vbsayısı) arasında geleneksel benzer tutulur ve dokunmatik ekran SAT. Biz daha önce geleneksel ve dokunmatik ekran SAT sürümleri arasında performans değerlendirildi ve karşılaştırılabilir olduğunu fark etti, bu dokunmatik ekran düşündüren SAT sürekli dikkat19ölçmek için bir geçerli yoludur. Şimdi dokunmatik ekran operant kutuları yaygın kullanmak için adapte edilebilir, çünkü dokunmatik ekran değişiklik SAT daha çok yönlü yapar.
Mevcut Protokolü dokunmatik ekran çalıştırmak nasıl ayrıntılı laboratuvarda SAT. Eğitim programları olan, erkeklerin aksine, önceki zamanlamaları24arasında ilerleyen zorluk vardı dişi rats, zamanında satın alma en iyi duruma getirmek için görev19 bizim önceki raporundan biraz değiştirilmiş. Erkek ve dişi Sıçanlarda tipik performans gösteren sonuçları ile birlikte görev sorunlarını giderme ipuçları yer almaktadır.
Protocol
Representative Results
Discussion
Açıkları sürekli dikkat nöropsikiyatrik içinde raporlanır, nörogelişimsel ve nörodejeneratif hastalıklar1,2,3, ama katkıda kesintiye dikkat karşı en uygun süreçler olduğunu yedekledim. Özel ekipman kemirgen dikkat görevleri kolay adaptasyon sınırlar, çünkü bu, kısmen. Ancak, dokunmatik ekran chambers ekipman20,22tek parça ile çeşitli bilişsel…
Açıklamalar
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
SAT parametreleri üzerinde sevinç Bergmann, Attilio Ceretti, Sarah Cohen, Nina Duncan, Arron Hall, Hanna Lefebo ve Madeleine Salvatore ile ilgili davranışı, onların yardım için ve Dr Vinay Parikh, Dr Brittney Yegla ve Rob Cole onların tavsiye için teşekkür etmek istiyorum. Dr. Jill McGaughy eğitim prosedürü ipuçları için teşekkür etmek istiyorum. Bu eser sağlık grant NIMH 092438 Ulusal Enstitüleri tarafından desteklenen ve Ulusal Bilim Vakfı Hibe IOS 1552416 D.A.B. için
Materials
| Bussey-Saksida Rat Touch Screen Chambers Easy-Install System | Lafayette Instrument | 80604-20 | Includes: Touch Screen, Chamber base with perforated floors, Large Feeder Reward Area (44.5mm wide x 92.5mm high), Speaker, Houselight, Tone Generator, SAC; Trapezoidal animal working area is 126mm wide at the Feeder, 240mm wide and 332 mm deep at the Screen, and 300 mm in height |
| Sound Attenuation Cubicles (SAC) | Lafayette Instrument | 80604-20 | Attenuation to approximately 35dB; 38kg in weight; External dimensions: 600mm wide x 670mm tall x 352mm deep; Internal dimensions: 540mm wide x 610mm tall x 532mm deep |
| Abet II Software for Touch Screens | Lafayette Instrument | 89505 | Version 2.19 |
| Whisker Multimedia | Lafayette Instrument | 80698-1 | Required for Abet II Touch Operation |
| Pellet Dispenser | Lafayette Instrument | 80209-45 | 45mg Interchangeable Pellet Size Wheel |
| Camera | Lafayette Instrument | 80600-CAM | Filtered and focused for IR light |
| Microsoft Windows | Microsoft | Windows 7-64 bit recommended | |
| Controller PC-Touch Screen Chambers | Lafayette Instrument | 88530 | Dual Core Pentinum Processor; 2.5 GHz or greater; keyboard, mouse, and monitor; Installed PCI card, cable and expansion; Four RS232 ports; Four VGA ports |
| Dustless Precision Pellets | BioServe | F0165 | 45 mg |
| Black Acrylic Mask | Everything Plastic | Custom Product | Black polycarbonate with one matte finish side, 3.18 mm thick; Central circular opening, 28.58 mm diameter, 107.95 mm from the bottom, centered between the left and right side; Two square response areas, 28.57 mm x 28.57mm each positioned below and off center, one 85.725 mm from the left and one 85.725 mm from right side, and both 34.925 mm from the bottom. |
| Utility Cart | Fisher Scientific | 11-954-754 | 30.75 in. x 18.38 in x 33 in |
| Black towel | Large enough to cover cages for animal transport | ||
| Headlights with red lights | Energizer | HDL33A2E | LED white and red light |
Referanslar
- Cornblatt, B. A., Keilp, J. G. Impaired attention, genetics, and the pathophysiology of schizophrenia. Schizphr Bull. 20 (1), 31-46 (1994).
- Gmehlin, D., et al. Attentional Lapses of Adults with Attention Deficit Hyperactivity Disorder in Tasks of Sustained Attention. Arch Clin Neuropsychol. 31 (4), 343-357 (2016).
- Perry, R. J., Hodges, J. R. Attention and executive deficits in Alzheimer’s disease. A critical review. Brain. 122 (Pt 3), 383-404 (1999).
- Sarter, M., Givens, B., Bruno, J. P. The cognitive neuroscience of sustained attention: where top-down meets bottom-up. Brain Res Rev. 35 (2), 146-160 (2001).
- Smilek, D., Carriere, J. S. A., Cheyne, J. A. Failures of sustained attention in life, lab, and brain: Ecological validity of the SART. Neuropsychologia. 48 (9), 2564-2570 (2010).
- Becker, J. B., Prendergast, B. J., Liang, J. W. Female rats are not more variable than male rats: a meta-analysis of neuroscience studies. Biol Sex Differ. 7 (1), 34 (2016).
- Cope, Z. A., Young, J. W. The Five-Choice Continuous Performance Task (5C-CPT): A Cross-Species Relevant Paradigm for Assessment of Vigilance and Response Inhibition in Rodents. Curr Protoc Neurosci. 4, 9-56 (2017).
- Kim, C. H., et al. The continuous performance test (rCPT) for mice: a novel operant touchscreen test of attentional function. Psychopharmacology (Berl). 232 (21-22), 3947-3966 (2015).
- Robbins, T. W. The 5-choice serial reaction time task: behavioural pharmacology and functional neurochemistry. Psychopharmacology (Berl). 163 (3-4), 362-380 (2002).
- McGaughy, J., Sarter, M. Behavioral vigilance in rats: task validation and effects of age, amphetamine, and benzodiazepine receptor ligands. Psychopharmacology (Berl). 117 (3), 340-357 (1995).
- McGaughy, J., Sarter, M. Effects of ovariectomy, 192 IgG-saporin-induced cortical cholinergic deafferentation, and administration of estradiol on sustained attention performance in rats. Behav neurosci. 113 (6), 1216-1232 (1999).
- St Peters, M., Cherian, A. K., Bradshaw, M., Sarter, M. Sustained attention in mice: expanding the translational utility of the SAT by incorporating the Michigan Controlled Access Response Port (MICARP). Behav Brain Res. 225 (2), 574-583 (2011).
- Demeter, E., Sarter, M., Lustig, C. Rats and humans paying attention: cross-species task development for translational research. Neuropsychology. 22 (6), 787-799 (2008).
- McGaughy, J., Kaiser, T., Sarter, M. Behavioral vigilance following infusions of 192 IgG-saporin into the basal forebrain: selectivity of the behavioral impairment and relation to cortical AChE-positive fiber density. Behav neurosci. 110 (2), 247-265 (1996).
- Gritton, H. J., et al. Cortical cholinergic signaling controls the detection of cues. Proc Natl Acad Sci. 113 (8), E1089-E1097 (2016).
- Burk, J. A., Sarter, M. Dissociation between the attentional functions mediated via basal forebrain cholinergic and GABAergic neurons. Nörobilim. 105 (4), 899-909 (2001).
- Parikh, V., Bernard, C. S., Naughton, S. X., Yegla, B. Interactions between Aβ oligomers and presynaptic cholinergic signaling: Age-dependent effects on attentional capacities. Behav Brain Res. 274, 30-42 (2014).
- Cole, R. D., Kawasumi, Y., Parikh, V., Bangasser, D. A. Corticotropin releasing factor impairs sustained attention in male and female rats. Behav Brain Res. 296, 30-34 (2016).
- Wicks, B., et al. Method for testing sustained attention in touchscreen operant chambers in rats. J Neurosci Meth. 277, 30-37 (2017).
- Hvoslef-Eide, M., Nilsson, S. R., Saksida, L. M., Bussey, T. J. Cognitive Translation Using the Rodent Touchscreen Testing Approach. Curr Top Behav Neurosci. 28, 423-447 (2016).
- Bussey, T. J., et al. The touchscreen cognitive testing method for rodents: how to get the best out of your rat. Learn Mem. 15 (7), 516-523 (2008).
- Mar, A. C., et al. The touchscreen operant platform for assessing executive function in rats and mice. Nat Protoc. 8 (10), 1985-2005 (2013).
- Gill, T. M., Sarter, M., Givens, B. Sustained visual attention performance-associated prefrontal neuronal activity: evidence for cholinergic modulation. J Neurosci. 20 (12), 4745-4757 (2000).
- Mazure, C. M., Jones, D. P. Twenty years and still counting: including women as participants and studying sex and gender in biomedical research. BMC Womens Health. 15 (1), 94 (2015).
- Toth, L. A., Gardiner, T. W. Food and Water Restriction Protocols: Physiological and Behavioral Considerations. J Am Assoc Lab Anim Sci. 39 (6), 9-17 (2000).
- Nuechterlein, K. H., Luck, S. J., Lustig, C., Sarter, M. CNTRICS Final Task Selection: Control of Attention. Schizo Bull. 35 (1), 182-196 (2009).
- Burk, J. A., Herzog, C. D., Porter, M. C., Sarter, M. Interactions between aging and cortical cholinergic deafferentation on attention. Neurobiol Aging. 23 (3), 467-477 (2002).
- St Peters, M., Demeter, E., Lustig, C., Bruno, J. P., Sarter, M. Enhanced control of attention by stimulating mesolimbic-corticopetal cholinergic circuitry. J Neurosci. 31 (26), 9760-9771 (2011).
- Turchi, J., Holley, L. A., Sarter, M. Effects of nicotinic acetylcholine receptor ligands on behavioral vigilance in rats. Psychopharmacology. 118 (2), 195-205 (1995).
- Newman, L. A., McGaughy, J. Attentional effects of lesions to the anterior cingulate cortex: How prior reinforcement influences distractibility. Behav neurosci. 125 (3), 360-371 (2011).
- Gritton, H. J., Stasiak, A. M., Sarter, M., Lee, T. M. Cognitive Performance as a Zeitgeber: Cognitive Oscillators and Cholinergic Modulation of the SCN Entrain Circadian Rhythms. PLOS ONE. 8 (2), e56206 (2013).
- Newman, L. A., McGaughy, J. Cholinergic deafferentation of prefrontal cortex increases sensitivity to cross-modal distractors during a sustained attention task. J Neurosci. 28 (10), 2642-2650 (2008).
- Yu, A., Dayan, P. Uncertainty, Neuromodulation, and Attention. Neuron. 46 (4), 681-692 (2005).
- Bari, A., Dalley, J. W., Robbins, T. W. The application of the 5-choice serial reaction time task for the assessment of visual attentional processes and impulse control in rats. Nat Protoc. 3 (5), 759-767 (2008).
- Bhandari, J., Daya, R., Mishra, R. K. Improvements and important considerations for the 5-choice serial reaction time task-An effective measurement of visual attention in rats. J Neurosci Meth. 270, 17-29 (2016).
- Bangasser, D. A., Shors, T. J. The hippocampus is necessary for enhancements and impairments of learning following stress. Nat Neurosci. 10 (11), 1401-1403 (2007).
- Wiersielis, K. R., et al. Sex differences in corticotropin releasing factor-evoked behavior and activated networks. Psychoneuroendocrinology. 73, 204-216 (2016).
- Parikh, V., et al. Diminished trkA receptor signaling reveals cholinergic-attentional vulnerability of aging. Eur J Neurosci. 37 (2), 278-293 (2013).
- Prusky, G. T., Harker, K. T., Douglas, R. M., Whishaw, I. Q. Variation in visual acuity within pigmented, and between pigmented and albino rat strains. Behav Brain Res. 136 (2), 339-348 (2002).
- Peters, M., Cherian, A. K., Bradshaw, M., Sarter, M. Sustained attention in mice: Expanding the translational utility of the SAT by incorporating the Michigan Controlled Access Response Port (MICARP). Behav Brain Research. 225 (2), 574-583 (2011).
- Romberg, C., Mattson, M. P., Mughal, M. R., Bussey, T. J., Saksida, L. M. Impaired Attention in the 3xTgAD Mouse Model of Alzheimer’s Disease: Rescue by Donepezil (Aricept). J Neurosci. 31 (9), 3500-3507 (2011).
- Clayton, J. A., Collins, F. S. NIH to balance sex in cell and animal studies. Nature. 509 (7500), 282-283 (2014).
