Name: new variations for strategy set-shifting in the rat
Uploaded: 2017-01-23T13:00:00.000+00:00
Duration: 9 min 45 s
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This study was supported by Human Frontier Science Program and the Sasakawa Scientific Research Grant from the Japan Science Society.

Alle Verfahren für die Verwendung von Tieren wurden von der Animal Care und Use Committee am Okinawa Institute of Science and Technology genehmigt. 1. Tiere <ol><li> Erhalten männlichen Long-Evans-Ratten (250-300 g bei der Ankunft). </li><li> Bei der Ankunft beherbergen eine Gruppe von zwei oder drei Ratten zusammen für eine Woche und später trennen sie in Einzelkäfigen. Beachten Sie, dass diese experimentelle Design Lebensmittel-Beschränkung beinhaltet und braucht ein Tier in einem Käfig zu halten, verbraucht die Menge Nahrung zu kontrollieren. </li><li> Stellen Sie alle Tiere mit Futter und Wasser ad libitum und beherbergen sie unter Standardbedingungen (12 h / 12 h Hell / Dunkel - Zyklus, bei 23 ° C). </li><li> 5 Tage vor Beginn der Verhaltensexperimente, Lebensmittel beschränken Tiere auf etwa 85% ihres durchschnittlichen Gewicht mit freiem Zugang zu Wasser über Experimente. </li><li> Griff Tiere für 5 min pro Tag für mindestens 5 Tage vor Beginn der Versuche, um t vertrautSaum mit einem Experimentator. </li></ol> 2. Hardware und Software für die Verhaltenstests und Analysen <ol><li> Hardware <ol><li> Verwenden Sie eine operant Kammer mit einer soliden mildernden Box ausgestattet. </li><li> Die Kammer ist mit mehreren zusätzlichen Anlagen eingebaut: zwei Aufnahme Hebel an der Frontplatte, zwei Licht Cues direkt über den Hebel, ein Magazin vor Ort mit einem Sensor zur Erfassung der Kopfeintritts zwischen zwei Hebeln, einem Futterspender, einem reinen Klangerzeuger und ein Hauslicht auf der Rückseite. </li></ol></li><li> Software <ol><li> Steuerung alle Verhaltens Ereignisse unter einem programmierten Code geschrieben von Trans IV-Software. Verwenden Med-PC IV Software zu signalisieren und zu erfassen, alle Verhaltens Ereignisse während des Trainings und einen Test. </li><li> Verwenden Sie Trans IV für Code für Verhaltenstests zu schreiben. Öffnen Sie eine neue Datei zum Schreiben. </li><li> Sobald das Programm geschrieben wird, zu übersetzen und es innerhalb der Software kompilieren. Ändern Sie den Code, wenn Fehler sinderkannt und versuchen Sie es erneut. </li><li> Nach dem erfolgreichen Debuggen eines Programms, ob Benutzer-Code ordnungsgemäß durch die Durchführung einer Probelauf vor dem eigentlichen Beginn der Experimente funktioniert. </li><li> Mit MED-PC IV, führen Sie die Verhaltensexperimente. Öffnen Sie die Software, klicken Sie auf &quot;Open Session&quot; und weisen ein einziges Programm zu jedem Kasten. </li><li> Schließlich haben sich die Programme richtig zu jedem Feld zugewiesen wurde, senden Signale, die Experimente zu starten. </li><li> Nach dem Abschluss der Aufgabe, speichern Daten als &quot;Daten speichern&quot; oder Code schreiben, um automatisch Daten speichern (für Details siehe Programmierhandbuch für MED-PC IV) klicken. </li><li> Sobald die Daten in einem bestimmten Ordner exportiert wird, benennen Sie die Daten als Erwerbszeitpunkt und Tier-ID-Nummern für die spätere Verwendung. Die gesammelten Daten werden für die Verhaltensanalysen in Matlab importiert unten (Protokoll, 3.7) beschrieben. </li></ol></li></ol> 3. Verhaltenstraining und -prüfung <ol><li> Habituation und Magazine Ausbildung. </strong&gt; <ol><li> Präsentieren Sie keine Hebel für Tiere in diesen Phasen. </li><li> Während der Gewöhnungsphase, setzen die Tiere in einer operant Kammer für 20 Minuten pro Tag. Am selben Tag, geben 10 Saccharose-Pellets (45 mg) Tiere in ihrem eigenen Käfig, der sie an die Saccharose Belohnung vertraut zu machen. </li><li> Als nächstes beginnen Magazin Training. Legen Sie Tiere in der Kammer und geben 20 Sucrosepellets (1 Pellet pro Minute) zu den Tieren, die eine Gelegenheit bieten, die Lage des Nahrungsmittelschale und den Erwerb der Pellets zu lernen. HINWEIS: Diese Phasen können wegen der möglichen Verwechslung von Tieren ohne operant Reaktion auf den Erhalt eines Pellets übersprungen werden, auch wenn wir sie angenommen Tiere mit einer Kammer vertraut zu machen und von einem Lebensmittel-Fach zu essen. </li></ol></li><li> Kontinuierliche Verstärkung Zeitplan <ol><li> Zug Tiere auf einer kontinuierlichen Verstärkung Zeitplan um eine Belohnung zu erhalten, indem ein Hebel drücken. Eine Sitzung dieser Ausbildung dauert bis 60 Pellets Bienen habenn empfangen (60 Hebelpressen) oder 40 Minuten vergangen ist. </li><li> Anwesend entweder die linke oder rechte Hebel in der ersten Hälfte einer Sitzung (bis 30 Pellets erhalten werden), durch die Darstellung des anderen Hebel in der zweiten Hälfte folgte. Der Auftrag wird auf täglicher Basis abwechselten. </li><li> Setzen Sie diese Verstärkung Zeitplan bis Tiere erfolgreich 60 Belohnungen erhalten haben, mindestens zwei aufeinanderfolgenden Tagen für. Beachten Sie, dass bei Tieren mit hoher Variabilität sein können, wie schnell sie den ersten Hebel-Presse machen und diese den Fortschritt der Verstärkung beeinflussen können. In diesem Fall legte ein paar Sucrosepellets auf einem präsentierten Hebel sie zu motivieren, zu dem Hebel zu nähern, wenn keine Antwort auf die erste Sitzung durchgeführt wurde. HINWEIS: Eine mögliche Alternative ist Sucrosepellets zu setzen, wenn der Hebel zuerst Tiere, um präsentiert wird, um den Abschluss dieser Phase schneller zu machen. </li></ol></li><li> Zeitplan für einen Versuch in Hebelpresse Ausbildung und Prüfung. </strong&gt; <ol><li> Starten Sie eine einzige Studie mit einem 3 Sekunden (s) Ton. </li><li> 2 Sekunden nach Beendigung der Ton, stellen zwei Hebeln und zulassen, dass Tiere entweder Hebel innerhalb von 10 Sekunden zu drücken. Im Falle, dass keine Antwort innerhalb von 10 s gemacht wird, beide Hebel zurückziehen und diesen Versuch als Auslassung Studie zählen. </li><li> Im Fall der Hebelpresse Ausbildung, derzeit nur einen einzigen Hebel auf beiden Seiten. </li><li> Bei den meisten experimentellen Bedingungen gab es einen Lichtreiz über einen Hebel. Schalten Sie das Licht Cue auf, unmittelbar nachdem der Ton aufhört und ausschalten, wenn die Tiere entweder aus eine Antwort oder in 10 Sekunden nach Einsetzen Hebel, wenn keine Reaktion erfolgt ist. </li><li> Legen Sie zwischen den Untersuchungsintervalle bei 20 ~ 30 sec. </li></ol></li><li> Lever-Presse Ausbildung <ol><li> In dieser Trainingsphase präsentieren kein Licht zu Tieren. </li><li> Zug Tiere unter Hebelpresse Training für 5-8 Sitzungen mit dem gleichen Zeitplan für einen Versuch als Testsitzungen im Folgenden beschrieben. </li><li> in thist die Ausbildung, hat gegenwärtig entweder links oder rechts Hebel zufällig, und der Hebel gedrückt werden soll, wird ohne eine Antwort innerhalb von 10 Sekunden nach der Hebel dargestellt, oder der Versuch als Unterlassung gezählt. Eine Sitzung für den Hebelpresse Ausbildung von 80 Studien umfasste. </li><li> Sobald die Tiere weniger als 10% der Auslassungen aus 80 Studien erzielt haben, so dass sie auf der folgenden Seite-Bias-Test zu bewegen. </li></ol></li><li> Side-Bias - Test <ol><li> Durchführen einer Seitenbiastest des Tieres bevorzugt entweder links oder rechts Hebel 1 zu bestimmen. Ein Versuch bringt zwei Hebelpressen auf beiden Seiten. </li><li> Platzieren Sie die Tiere in einer operant Kammer und lassen sie entweder Hebel zu wählen. Im nächsten Versuch, Tiere haben die entgegengesetzte Hebel zu wählen, um eine Belohnung zu erhalten. Wenn Tier zweiter Versuch auf der gleichen Seite der ersten Antwort, keinen Lohn geben und den Versuch fortsetzen, bis eine Antwort auf der gegenüberliegenden Seite vorgenommen wird. </li><li> Führen Sie eine insgesamt 7 StudienTierseitenpräferenz zu bestimmen. </li></ol></li><li> Testen. <ol><li> Eine tägliche Sitzung besteht aus 80 Studien. </li><li> Bereiten Sie drei verschiedene Bedingungen für die Set-Shifting Verfahren wie in Abbildung 1 dargestellt. </li><li> Alle drei Bedingungen erfordern Tiere ähnlich Verhaltensstrategien ändern von der Auswahl ein Hebel, der konsequent auf der gleichen Seite (Phase 1, Reaktionsstrategie) auf im Anschluss an eine Licht-Cue, der eine korrekte Seite zeigt (Phase 2, visuelle Cue-Strategie). </li><li> Zunächst anfänglichen Lernen einer Reaktionsstrategie (Phase 1) für 4-Sitzungen, in denen die Tiere einen Hebel zu drücken, auf den Standort von Hebeln. In dieser Phase stellen Sie die richtige Seite auf den Hebel entgegengesetzt zu ihrer Präferenz auf der Grundlage einer vorläufigen Neben Bias-Test wie oben erwähnt. </li><li> Als nächstes beginnen für Sitzungen 10 visuellen Hinweis Lernen (Phase 2). Ein Licht Cue über beiden Hebel beleuchtet zeigt einen richtigen Hebel. In dieser Schaltphase, drei different Muster von Aufmerksamkeitsverschiebungen können unter drei experimentellen Bedingungen verglichen werden, wie unten (3.3.6-3.3.8) beschrieben. </li><li> Im Set-Schaltzustand 1 (1A), kein Licht in der Phase 1 geben, aber ein Licht Cue zeigt die richtige Seite in Phase 2. In Zustand 1, daher müssen Tiere auf ein neues Stimulus zu besuchen. </li><li> Im Set-Schaltzustand 2 (1B), stellen ein Licht Cue über den richtigen Hebel in der Phase 1, und wieder in Phase 2 In diesem Zustand war das Licht Stichwort relevant gewesen, aber nicht unbedingt für eine Wahl in der Phase erforderlich 1. So Tiere haben zu einem zuvor relevanten Cue zu besuchen. </li><li> Im Set-Schaltzustand 3 (1C), drehen auf einem hellen Cue zufällig oben links oder rechts Hebel in der Phase 1. Damit hat sie ignoriert werden. In der Phase 2 Tiere die Aufmerksamkeit auf die Lichtreiz zahlen müssen, die bisher nicht relevant gewesen. </li></ol></li><li> Verhaltensanalyse. <ol><li> Während Sitzungen, messen Sie den Prozentsatz der richtigen Antworten auf einer täglichen Basis, ohne Auslassung Studien. </li><li> Zählen Sie Fehler bei der 10 Sitzungen von visuellen Hinweis Lernen gesammelt und klassifizieren sie in perseverative, regressive oder nie verstärkte Fehler wie in einer früheren Studie 1 beschrieben. Es schlägt eine detaillierte Analyse der Fehlertypen unterschiedliche Funktionen in Set-Shifting. </li><li> Definieren Sie perseverative Fehler wie falsche Antworten auf die zuvor korrekt Hebel während tierische Leistung noch unterhalb Chance Level 4, 6, 13, 14 war, 15. Ähnliche Kriterien wurden in früheren Studien , 1, 3, 7, 11 eingesetzt. </li><li> Basierend auf einer prinzipien Weise bestimmen das Kriteriumzwischen perseverative und regressive Fehler als der Punkt, an dem das Tier zum ersten Mal erzielte weniger als 8 von 10 falschen Antworten (Wahrscheinlichkeit machen 8/10 Fehler oder mehr = 0,054, basierend auf kumulativen Binomialverteilung) in einem sich bewegenden Fenster von 10 Studien zu trennen . </li><li> Um diesen Punkt zu finden, starten Sie einen gleitenden Durchschnitt der 10 Probefenster vom 1. Versuch zu berechnen und sie dann von einem Versuch zu einem Zeitpunkt vor , bis &lt;8/10 Fehler gemessen werden. Führen Sie diese Analyse in allen Studien, in denen ein Licht Cue über dem zuvor falsche Hebel bei der visuellen Cue Strategie beleuchtet wird. </li><li> Definieren Sie alle nachfolgenden nach diesem Punkt als regressive Fehler begangen Fehler. </li><li> Während visuellen Hinweis Lernen, zählen nie verstärkte Fehler, wenn die Tiere auf einen zuvor falsche Hebel reagiert, auf dem das Licht Cue nicht beleuchtet. Teilen Sie sie in einem frühen oder späten Teil auf der Grundlage der Lernphase; Fehler in der ersten Hälfte des 10 Sitzungen gemacht (SessIon 1-5) werden frühzeitig berücksichtigt und die in der zweiten Hälfte (Session 6-10) als zu späten angesehen. </li></ol></li></ol>

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The authors have nothing to disclose.

<html> Wir entwickelten neue Variationen auf der etablierten Set-Shifting Paradigma für den Einsatz bei Ratten. Unter Verwendung dieser Paradigmen wurden cholinergische Läsionen des Striatums gefunden Set-Verschiebung nicht zu beeinträchtigen, eine spezifische Rolle von Striatum cholinergen Interneuronen in Set-Shifting darauf hindeutet: Unterdrückung einer alten Regel und Erleichterung der Exploration für eine neue Regel. Die Effekte unterschieden zwischen dorsomedial und ventralen Striatum, in Übereinstimmung mit...

Behavioral Flexibilität ist eine wichtige Voraussetzung für das Überleben in einer sich verändernden Welt. Eines der etablierten Verhaltensparadigmen für diese Fähigkeit zu testen ist Set-Verschiebung, in dem eine Verschiebung der Aufmerksamkeit von einem Reiz Dimension zum anderen für die Änderung Handlungsstrategien nach einer Änderung der Regel notwendig ist. Mehrere Hirnregionen wie dem präfrontalen Cortex und Striatum sind in Verbindung gebracht Set-Shifting 2, 3, 4, 5. Neuralen Mechanismen für diese Funktion sind in mehreren Spezies , einschließlich Menschen , 5, 6 Affen und Ratten 1, 7, 8, 9 untersucht worden. Allerdings haben sich die Ratte Versionen von Set-Shifting Aufgaben nicht so umfassend entwickelt. Die Wirtschaftlichkeit von Ratten, deren entsprechende<html> Größe für stereotaktische Chirurgie, sowie die Verfügbarkeit von neu entwickelten genetischen Methoden 10, motivieren Weiterentwicklung von Set-Shifting Paradigmen für den Einsatz bei Ratten. Ein typischer Satz schieb Paradigma für Ratten erfordert eine Änderung zwischen zwei Verhaltensstrategien: zum Beispiel eine Antwortstrategie und eine visuell-Cue-Strategie. Die Ratten haben zunächst eine von zwei verfügbaren Optionen (wie links oder rechts Hebel in einer operant automatisierte Version 1 oder nach links oder rechts Arme in einem T-Labyrinth Version 7, 8, 9, 11) zu wählen. Nach einer festgelegten Verschiebung, müssen sie mit einer visuell-Cue-Strategie, wie ein Licht Cue zu schalten die richtige Seite anzeigt. In diesen herkömmlichen Set-Shifting Aufgaben ist es notwendig, die Aufmerksamkeit von einem Reiz Dimension in eine andere Dimension zu verschieben, die bisher nicht relevant gewesen war. ontent &quot;&gt; Neben einer Dimension zu ändern, die zuvor irrelevant gewesen wäre, gibt es auch die logische Möglichkeit, dass ein Reiz vorher relevant war, oder vorher abwesend und jetzt neu. Das wirkliche Leben Situationen in der Natur kann die Aufmerksamkeit auf ein neues mit sich bringen, oder historisch relevant , aber Cue nicht von entscheidender Bedeutung. Daher betrachtet man diese Subtypen von Set-Verschiebung, Set-Shifting in einer neuen Variante von Nagetieren auf der Basis eines vorher festgelegten automatischen Set-Shifting Aufgabe 1. Wir haben vor kurzem die Verwendung von der neuen Version von Sollverschiebungs Paradigmen in einem Experiment demonstriert 12 die Wirkung von neurochemisch spezifischen Läsionen des Striatums zu bestimmen. In unserer früheren Studie gezielt wir cholinergen Inter Freisetzung Acetylcholin (ACH) des dorsomedial oder ventralen Striatum seit ACh und diese Subregionen wurden in Verhaltensflexibilität in Verbindung gebracht. Alle experimentellen Bedingungen forderten die gleichen strategischen Verschiebung but jeweils beteiligten verschiedene Arten von Aufmerksamkeitsverlagerung: eine neuartige, bisher relevant oder früher irrelevant Stichwort. Wir beschreiben hier detaillierte Verfahren der Paradigmen, und markieren Sie repräsentative Ergebnisse darauf hindeutet , dass Striatum cholinerge Systeme eine wesentliche Rolle im Set-Shifting spielen, die zwischen verschiedenen Striatum Subregionen in Abhängigkeit von Verhaltenskontexten 12 dissociable ist.

<table><tbody><tr><td>Standard Modular Test Chamber</td><td>Med Associates</td><td>ENV-008</td><td></td></tr><tr><td>Low Profile Retractable Response Lever</td><td>Med Associates</td><td>ENV-112CM</td><td></td></tr><tr><td>Stimulus Light for Rat</td><td>Med Associates</td><td>ENV-221M</td><td></td></tr><tr><td>Switchable Dual Pellet/Dipper Receptacle for Rat</td><td>Med Associates</td><td>ENV-202RM-S</td><td></td></tr><tr><td>Head Entry Detector for Rat Receptacles</td><td>Med Associates</td><td>ENV-254-CB</td><td></td></tr><tr><td>Modular Pellet Dispenser; 45 mg for Rat</td><td>Med Associates</td><td>ENV-203M-45</td><td></td></tr><tr><td>Sonalert Module for Rat</td><td>Med Associates</td><td>ENV-223AM</td><td>4.5 kHz available (ENV-223HAM)</td></tr><tr><td>House Light for Rat Chambers</td><td>Med Associates</td><td>ENV-215M</td><td></td></tr><tr><td>SmartCtrl Interface Module, 8 input/16 output</td><td>Med Associates</td><td>DIG-716B</td><td></td></tr><tr><td>SmartCtrl Connection Panel, 8 input/16 output</td><td>Med Associates</td><td>SG-716B</td><td></td></tr><tr><td>45 mg Tablet-Fruit Punch</td><td>TestDiet</td><td>1811255</td><td>Several flavors available</td></tr></tbody></table>

new variations for strategy set-shifting in the rat

Behavioral Flexibilität ist von entscheidender Bedeutung für das Überleben Umgebungen zu verändern. Im Großen und Ganzen definiert, erfordert Verhaltensflexibilität eine Verschiebung der Verhaltensstrategie auf Basis einer Änderung Regeln gelten. Wir beschreiben eine Strategie Aufgabe Set-Verschiebung, die eine Aufmerksamkeitsverlagerung von einem Reiz Dimension zum anderen erfordert. Das Paradigma wird häufig zum Testen der kognitiven Flexibilität bei Primaten verwendet. Allerdings hat die Nagetier-Version nicht so umfassend entwickelt. Wir haben seit kurzem für eine etablierte Set-Shifting Aufgabe bei der Ratte 1 durch Aufmerksamkeit erfordern auf verschiedene Reize , je nach Kontext. Alle experimentellen Bedingungen Tiere erforderlich, um entweder einen linken oder rechten Hebel. Anfänglich hatten alle Tiere auf der Grundlage der Position des Hebels zu wählen. Anschließend kam es zu einer Änderung in der Regel, die eine Verschiebung der Satz von ortsbasierten Regel erforderlich, um in der Regel in dem die richtige Hebel durch eine Licht Cue angezeigt wurde. Wir verglichen die Leistung auf dree verschiedene Versionen der Aufgabe, in der der Lichtreiz entweder neuartige, bisher relevant oder irrelevant zuvor. Wir fanden heraus, dass bestimmte neurochemische Veränderungen selektiv die Fähigkeit beeinträchtigt bestimmte Arten von Set Verschiebung zu machen, wie durch die Leistung auf die verschiedenen Versionen der Aufgabe gemessen.

Wir nutzten die Strategie schieb Aufgabe über die Rolle des cholinergen Interneuronen in Verhaltensflexibilität zu untersuchen beschrieben. Wir verglichen die Wirkung auf die Aufgabe einer Immunotoxin-induzierte Läsion selektive cholinerger Inter in dorsomedial (DMS), ventralen Striatum (VS) und mit Kochsalzlösung injizierten Kontrolle. Alle Tiere hatten von der Wahl einen Hebel an der Seite (links oder rechts) auf der Basis zu wechseln, um die Wahl über den richtigen Hebel an einem Cue Licht basiert. Wir haben dre...

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New Variations for Strategy Set-shifting in the Rat

Set-Shifting, eine Form der Verhaltensflexibilität erfordert eine Aufmerksamkeitsverlagerung von einem Reiz Dimension zum anderen. Wir verlängerten eine etablierte Nagetier Set-Shifting Aufgabe 1 durch die Aufmerksamkeit auf verschiedene Reize erfordern je nach Kontext. Die Aufgabe wurde mit spezifischen Läsionen kombiniert Neuron-Subtypen zu identifizieren, für einen erfolgreichen Übergang zu Grunde liegen.

Neue Variationen für Strategie-Verschiebung in der Ratte

Behavioral flexibility is crucial for survival in changing environments. Broadly defined, behavioral flexibility requires a shift of behavioral strategy ...

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Universidad San Sebastian

Research

JoVE Journal

Behavior

8.1K Aufrufe.  Okinawa Institute of Science and Technology.  Set-Shifting, eine Form der Verhaltensflexibilität erfordert eine Aufmerksamkeitsverlagerung von einem Reiz Dimension zum anderen. Wir verlängerten eine etablierte Nagetier Set-Shifting Aufgabe 1 durch die Aufmerksamkeit auf verschiedene Reize erfordern je nach Kontext. Die Aufgabe wurde mit spezifischen Läsionen kombiniert Neuron-Subtypen zu identifizieren, für einen erfolgreichen Übergang zu Grunde liegen. 

Serie: New Variations for Strategy Set-shifting in the Rat

A Procedure to Study the Effect of Prolonged Food Restriction on Heroin Seeking in Abstinent Rats

In human drug addicts, exposure to drug-associated cues or environments that were previously associated with drug taking can trigger relapse during abstinence. Moreover, various environmental challenges can exacerbate this effect, as well as increase ongoing drug intake.
The procedure we describe here highlights the impact of a common environmental challenge, food restriction, on drug craving that is expressed as an augmentation of drug seeking in abstinent rats.
Rats are implanted with chronic intravenous i.v. catheters, and then trained to press a lever for i.v. heroin over a period of 10-12 days. Following the heroin self-administration phase the rats are removed from the operant conditioning chambers and housed in the animal care facility for a period of at least 14 days. While one group is maintained under unrestricted access to food (sated group), a second group (FDR group) is exposed to a mild food restriction regimen that results in their body weights maintained at 90% of their nonrestricted body weight. On day 14 of food restriction the rats are transferred back to the drug-training environment, and a drug-seeking test is run under extinction conditions (i.e.&#160;lever presses do not result in heroin delivery).
The procedure presented here results in a highly robust augmentation of heroin seeking on test day in the food restricted rats. In addition, compared to the acute food deprivation manipulations we have used before, the current procedure is a more clinically relevant model for the impact of caloric restriction on drug seeking. Moreover, it might be closer to the human condition as the rats are not required to go through an extinction-training phase before the drug-seeking test, which is an integral component of the popular reinstatement procedure.

A procedure that allows a demonstration of robust augmentation of drug seeking in food-restricted rats is described. Following heroin self-administration training, rats go through an abstinence period, in a drug-free environment, during which they are mildly food restricted. Drug seeking is then tested in the drug-associated environment.

Eine Vorgehensweise, um die Wirkung von Längerer Essen Beschränkung Heroin suche in abstinent Ratten untersucht

In human drug addicts, exposure to drug-associated cues or environments that were previously associated with drug taking can trigger relapse during ...

Forschung

Verhalten

Barnes Maze Testing Strategies with Small and Large Rodent Models

Spatial learning and memory of laboratory rodents is often assessed via navigational ability in mazes, most popular of which are the water and dry-land (Barnes) mazes. Improved performance over sessions or trials is thought to reflect learning and memory of the escape cage/platform location. Considered less stressful than water mazes, the Barnes maze is a relatively simple design of a circular platform top with several holes equally spaced around the perimeter edge. All but one of the holes are false-bottomed or blind-ending, while one leads to an escape cage. Mildly aversive stimuli (e.g.&#160;bright overhead lights) provide motivation to locate the escape cage. Latency to locate the escape cage can be measured during the session; however, additional endpoints typically require video recording. From those video recordings, use of automated tracking software can generate a variety of endpoints that are similar to those produced in water mazes (e.g.&#160;distance traveled, velocity/speed, time spent in the correct quadrant, time spent moving/resting, and confirmation of latency). Type of search strategy (i.e.&#160;random, serial, or direct) can be categorized as well. Barnes maze construction and testing methodologies can differ for small rodents, such as mice, and large rodents, such as rats. For example, while extra-maze cues are effective for rats, smaller wild rodents may require intra-maze cues with a visual barrier around the maze. Appropriate stimuli must be identified which motivate the rodent to locate the escape cage. Both Barnes and water mazes can be time consuming as 4-7 test trials are typically required to detect improved learning and memory performance (e.g.&#160;shorter latencies or path lengths to locate the escape platform or cage) and/or differences between experimental groups. Even so, the Barnes maze is a widely employed behavioral assessment measuring spatial navigational abilities and their potential disruption by genetic, neurobehavioral manipulations, or drug/ toxicant exposure.

The dry-land Barnes maze is widely used to measure spatial navigation ability in response to mildly aversive stimuli. Over consecutive days, performance (e.g.&#160;latency to locate escape cage) of control subjects improves, indicative of normal learning and memory. Differences between rats and mice necessitate apparatus and methodology changes that are detailed here.

Barnes Maze Teststrategien mit kleinen und großen Nager-Modelle

Spatial learning and memory of laboratory rodents is often assessed via navigational ability in mazes, most popular of which are the water and dry-land ...

The Attentional Set Shifting Task: A Measure of Cognitive Flexibility in Mice

Cognitive impairment, particularly involving dysfunction of circuitry within the prefrontal cortex (PFC), represents a core feature of many neuropsychiatric and neurodevelopmental disorders, including depression, post-traumatic stress disorder, schizophrenia and autism spectrum disorder. Deficits in cognitive function also represent the most difficult symptom domain&#160;to successfully treat, as serotonin reuptake inhibitors and tricyclic antidepressants have only modest effects. Functional neuroimaging studies and postmortem analysis of human brain tissue implicate the PFC as being a primary region of dysregulation in patients with these disorders. However, preclinical behavioral assays used to assess these deficits in mouse models which can be readily manipulated genetically and could provide the basis for studies of new treatment avenues have been underutilized. Here we describe the adaptation of a behavioral assay, the attentional set shifting task (AST), to be performed in mice to assess prefrontal cortex mediated cognitive deficits. The neural circuits underlying behavior during the AST are highly conserved across humans, nonhuman primates and rodents, providing excellent face, construct and predictive validity.

The goal of this protocol is to perform a behavioral assay such as the attentional set shifting task (AST) to assess prefrontal cortex-mediated cognitive flexibility in mice.

Die Aufmerksamkeits Set Shifting Aufgabe: Eine Messung der kognitiven Flexibilität bei Mäusen

Cognitive impairment, particularly involving dysfunction of circuitry within the prefrontal cortex (PFC), represents a core feature of many ...

Operant Procedures for Assessing Behavioral Flexibility in Rats

Executive functions consist of multiple high-level cognitive processes that drive rule generation and behavioral selection. An emergent property of these processes is the ability to adjust behavior in response to changes in one&#8217;s environment (i.e., behavioral flexibility). These processes are essential to normal human behavior, and may be disrupted in diverse neuropsychiatric conditions, including schizophrenia, alcoholism, depression, stroke, and Alzheimer&#8217;s disease. Understanding of the neurobiology of executive functions has been greatly advanced by the availability of animal tasks for assessing discrete components of behavioral flexibility, particularly strategy shifting and reversal learning. While several types of tasks have been developed, most are non-automated, labor intensive, and allow testing of only one animal at a time. The recent development of automated, operant-based tasks for assessing behavioral flexibility streamlines testing, standardizes stimulus presentation and data recording, and dramatically improves throughput. Here, we describe automated strategy shifting and reversal tasks, using operant chambers controlled by custom written software programs. Using these tasks, we have shown that the medial prefrontal cortex governs strategy shifting but not reversal learning in the rat, similar to the dissociation observed in humans. Moreover, animals with a neonatal hippocampal lesion, a neurodevelopmental model of schizophrenia, are selectively impaired on the strategy shifting task but not the reversal task. The strategy shifting task also allows the identification of separate types of performance errors, each of which is attributable to distinct neural substrates. The availability of these automated tasks, and the evidence supporting the dissociable contributions of separate prefrontal areas, makes them particularly well-suited assays for the investigation of basic neurobiological processes as well as drug discovery and screening in disease models.

The ability to assess executive functions such as behavioral flexibility in rats is useful for investigating the neurobiology of cognition in both intact animals and disease models. Here we describe automated tasks for assessing strategy shifting and reversal learning, which are particularly sensitive to disruptions in prefrontal cortical networks.

Operante Verfahren zur Bewertung der Verhaltensflexibilität bei Ratten

Executive functions consist of multiple high-level cognitive processes that drive rule generation and behavioral selection. An emergent property of these ...

The Double-H Maze: A Robust Behavioral Test for Learning and Memory in Rodents

Spatial cognition research in rodents typically employs the use of maze tasks, whose attributes vary from one maze to the next. These tasks vary by their behavioral flexibility and required memory duration, the number of goals and pathways, and also the overall task complexity. A confounding feature in many of these tasks is the lack of control over the strategy employed by the rodents to reach the goal, e.g., allocentric (declarative-like) or egocentric (procedural) based strategies. The double-H maze is a novel water-escape memory task that addresses this issue, by allowing the experimenter to direct the type of strategy learned during the training period. The double-H maze is a transparent device, which consists of a central alleyway with three arms protruding on both sides, along with an escape platform submerged at the extremity of one of these arms.
Rats can be trained using an allocentric strategy by alternating the start position in the maze in an unpredictable manner (see protocol 1; &#167;4.7), thus requiring them to learn the location of the platform based on the available allothetic cues. Alternatively, an egocentric learning strategy (protocol 2; &#167;4.8) can be employed by releasing the rats from the same position during each trial, until they learn the procedural pattern required to reach the goal. This task has been proven to allow for the formation of stable memory traces.
Memory can be probed following the training period in a misleading probe trial, in which the starting position for the rats alternates. Following an egocentric learning paradigm, rats typically resort to an allocentric-based strategy, but only when their initial view on the extra-maze cues differs markedly from their original position. This task is ideally suited to explore the effects of drugs/perturbations on allocentric/egocentric memory performance, as well as the interactions between these two memory systems.

The goal of this protocol is to investigate spatial cognition in rodents. The double-H water maze is a novel test, which is particularly useful to elucidate the different components of learning, consolidation and memory, as well as the interplay of memory systems.

Die Doppel-H Maze: A Robust Verhaltenstest für Lernen und Gedächtnis in Nagetiere

Spatial cognition research in rodents typically employs the use of maze tasks, whose attributes vary from one maze to the next. These tasks vary by their ...

An Operant Intra-/Extra-dimensional Set-shift Task for Mice

Alterations in executive control and cognitive flexibility, such as attentional set-shifting abilities, are core features of several neuropsychiatric diseases. The most widely used neuropsychological tests for the evaluation of attentional set-shifting in human subjects are the Wisconsin Card Sorting Test (WCST) and the CANTAB Intra-/Extra-dimensional set shift task (ID/ED). These tasks have proven clinical relevance and have been modified and successfully adapted for research in animal models. However, currently available tasks for rodents present several limitations, mainly due to their manual-based testing procedures, which are hampering translational advances in psychiatric medicine. To overcome these limitations and to better mimic the original version in primates, we present the development of a novel operant-based two-chamber ID/ED "Operon" task for rodents. We demonstrated the effectiveness of this novel task to measure different facets of cognitive flexibility in mice including attentional set formation and shifting, and reversal learning. Moreover, we show the high flexibility of this task in which three different perceptual dimensions can be manipulated with a high number of stimuli cues for each dimension. This novel ID/ED Operon task can be an effective preclinical tool for drug testing and/or large genetic screening relevant to the study of executive dysfunction and cognitive symptoms found in psychiatric disorders.

Attentional set-shifting cognitive abnormalities are a core feature of many psychiatric diseases. Here, we present the development of a novel automatic system for the effective study of attentional set-shifting abilities, executive functions and other cognitive abilities in mice with high translational validity to human studies.

Ein Operante Intra- / Extra-dimensionalen Set-Shift-Aufgabe für Mäuse

Alterations in executive control and cognitive flexibility, such as attentional set-shifting abilities, are core features of several neuropsychiatric ...

A System for Tracking the Dynamics of Social Preference Behavior in Small Rodents

Exploring the neurobiological mechanisms of social behavior requires behavioral tests that can be applied to animal models in an unbiased and observer-independent manner. Since the beginning of the millennium, the three-chamber test has been widely used as a standard paradigm to evaluate sociability (social preference) and social novelty preference in small rodents. However, this test suffers from multiple limitations, including its dependence on spatial navigation and negligence of behavioral dynamics. Presented and validated here is a novel experimental system that offers an alternative to the three-chamber test, while also solving some of its caveats. The system requires a simple and affordable experimental apparatus and publicly available open-source analysis system, which automatically measures and analyzes multiple behavioral parameters at individual and population levels. It allows detailed analysis of the behavioral dynamics of small rodents during any social discrimination test. We demonstrate the efficiency of the system in analyzing the dynamics of social behavior during the social preference and social novelty preference tests as performed by adult male mice and rats. Moreover, we validate the ability of the system to reveal modified dynamics of social behavior in rodents following manipulations such as whisker trimming. Thus, the system allows for rigorous investigation of social behavior and dynamics in small rodent models and supports more accurate comparisons between strains, conditions, and treatments.

Described here is a novel automated experimental system that offers an alternative to the three-chamber test and also solves several caveats. This system supplies multiple behavioral parameters that enable rigorous analysis of small rodent behavioral dynamics during the social preference and social novelty preference tests.

Ein System zur Verfolgung der Dynamik des Verhaltens sozialer Präferenzen bei kleinen Nagetieren

Exploring the neurobiological mechanisms of social behavior requires behavioral tests that can be applied to animal models in an unbiased and ...

Assessment of Stress Effects on Cognitive Flexibility using an Operant Strategy Shifting Paradigm

Stress affects cognitive function. Whether stress enhances or impairs cognitive function depends on several factors, including the 1) type, intensity, and duration of the stressor; 2) type of cognitive function under study; and 3) timing of the stressor in relation to learning or executing the cognitive task. Furthermore, sex differences among the effects of stress on cognitive function have been widely documented. Described here is an adaptation of an automated operant strategy shifting paradigm to assess how variations in stress affect cognitive flexibility in male and female Sprague Dawley rats. Specifically, restraint stress is used before or after training in this operant-based task to examine how stress affects cognitive performance in both sexes. Particular brain areas associated with each task in this automated paradigm have been well-established (i.e., the medial prefrontal cortex and orbitofrontal cortex). This allows for targeted manipulations during the experiment or the assessment of particular genes and proteins in these regions upon completion of the paradigm. This paradigm also allows for the detection of different types of performance errors that occur after stress, each of which has defined neural substrates. Also identified are distinct sex differences in perseverative errors after a repeated restraint stress paradigm. The use of these techniques in a preclinical model may reveal how stress affects the brain and impairs cognition in psychiatric disorders, such as post-traumatic stress disorder (PTSD) and major depressive disorder (MDD), which display marked sex differences in prevalence.

Stressful life events impair cognitive function, increasing the risk of psychiatric disorders. This protocol illustrates how stress affects cognitive flexibility using an automated operant strategy shifting paradigm in male and female Sprague Dawley rats. Specific brain areas underlying particular behaviors are discussed, and translational relevance of results are explored.

Bewertung von Stresseffekten auf die kognitive Flexibilität anhand eines operanten Strategiewechsel-Paradigmas

Stress affects cognitive function. Whether stress enhances or impairs cognitive function depends on several factors, including the 1) type, intensity, and ...

A Within-Subject Experimental Design using an Object Location Task in Rats

Object place recognition is a prominent method used to investigate spatial memory in rodents. This object place recognition memory forms the basis of the object location task. This paper provides an extensive protocol to guide the establishment of an object location task with the option of up to four repetitions using the same cohort of rats. Both weak and strong encoding protocols can be used to study short- and long-term spatial memories of varying strength and to enable the implementation of relevant memory-inhibiting or -enhancing manipulations. In addition, repetition of the test with the counterbalancing presented here allows the combination of results from two or more tests for within-subject comparison to reduce variability between rats. This method helps to increase statistical power and is strongly recommended, particularly when running experiments that produce high variation in individual behavior. This directly refines the study by increasing the data obtained from each animal and reducing the overall number of animals needed.&#160;Finally, implementation of the repeated object location task increases the efficiency of studies that involve surgical procedures by saving time and labor.

This protocol provides detailed steps for an object location task with four repetitions using the same cohort of rats. Weak and strong encoding can produce short- and long-term memories. The flexibility of the protocol with repetition can be beneficial for studies involving surgical operations by saving time and labor.

Ein experimentelles Design innerhalb des Subjekts mit einer Objektortungsaufgabe in Ratten

Object place recognition is a prominent method used to investigate spatial memory in rodents. This object place recognition memory forms the basis of the ...

Utilizing a Reconfigurable Maze System to Enhance the Reproducibility of Spatial Navigation Tests in Rodents

Several maze shapes are used to test spatial navigation performance and behavioral phenotypes. Traditionally, each experiment requires a unique maze shape, thus requiring several separate mazes in different configurations. The maze geometry cannot be reconfigured in a single environment to accommodate scalability and reproducibility. The reconfigurable maze is a unique approach to address the limitations, allowing quick and flexible configurations of maze pathways in a repeatable manner. It consists of interlocking pathways and includes feeders, treadmills, movable walls, and shut-off sensors. The current protocol describes how the reconfigurable maze can replicate existing mazes, including the T-shaped, plus-shaped, W-shaped, and figure-eight mazes. Initially, the T-shaped maze was constructed inside a single experimental room, followed by modifications. The rapid and scalable protocol outlined herein demonstrates the flexibility of the reconfigurable maze, achieved through the addition of components and behavioral training phases in a stepwise manner. The reconfigurable maze systematically and precisely assesses the performance of multiple aspects of spatial navigation behavior.

The present protocol describes a reconfigurable maze, a unique system for testing spatial navigation and behavioral phenotypes in rodents. The adaptability of this maze system enables the execution of various experiments in a single physical environment. The ease of structural rearrangement generates reliable and reproducible experimental results.

Verwendung eines rekonfigurierbaren Labyrinthsystems zur Verbesserung der Reproduzierbarkeit von räumlichen Navigationstests bei Nagetieren

Several maze shapes are used to test spatial navigation performance and behavioral phenotypes. Traditionally, each experiment requires a unique maze ...