弧菌扫描感觉运动系统中的主动空间感知

单个弧菌鉴别的时间尺度

我们比较了两种杠杆式压力机的模式S公司+和S−评估形成行为决策所需时间的试验。因为有或没有奖励之后L（左）杠杆压力机可以用来区分这两种刺激条件(图4A） ，我们只考虑了第一个L（左）在我们的分析中，每个试验的反应。累计响应计数，分别平均S公司+和S−试验，对给定会话的时间进程进行量化(图4B） ●●●●。S公司+试验结果表明，相对于S−试验。在反应最快的动物（20只大鼠）的典型疗程中，试验开始后约250毫秒，两种情况下的平均反应计数开始出现差异，500毫秒后95%置信区间永久不重叠(图4B；灰色箭头）。因此，我们可以自信地测量对S公司+和S−在刺激递送的0.5秒内对该动物进行刺激。

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图4

一次训练中行为反应的时间特征

（A） 第20只老鼠在一个会话中控制媒体的反应，限制在右侧C1触须上。试验长度T型为8秒和响应要求L（左）(图7D） 是五个杠杆压力机。每一行显示了一次试验中的前五个杠杆压力机，其响应来自S公司+绿色试验和来自S−红色试验S公司+试验结束后得到了奖励。本次会议由58人组成S公司+试验和56S−30分钟以上的试验。

（B） （A）中的累计杠杆压力计数，分别平均S公司+和S−试验。插图说明了这种数据转换。绿线和阴影区域给出了平均值±2σ（平均值的标准误差）累积杠杆压力计数S公司+试验；等效数据S−试验为红色。0.5 s处的灰色箭头表示2σ误差区域保持不重叠的时间点。

（C） 对于（a）中所示的试验，从试验开始到第五杠杆压力机的延迟分布。少于五个响应的试验显示无限延迟。条形图和左勾号显示试验次数作为延迟的函数，而线条和右勾号显示的数据与累积分布相同。这个S公司+和S−分布在统计上是不同的(第页<0.001，双侧K-S试验）。绿色表示S公司+红色表示S−.

（D） 接收器工作特性曲线总结了S公司+和S−多个会话的延迟分布。的分数S公司+将延迟低于阈值τ的试验与S−延迟低于相同τ的试验；然后将曲线构造为τ随参数变化。来自（C）的数据的结果显示为实心黑线，其中线的粗部分对应于穿过插入数据中线的粗部的阈值τ。灰色线条来自同一只动物（20号大鼠）随后的12次单发触须。橙色线对应于来自的控制会话图5C.相同S公司+和S−响应分布将产生对角线虚线。

这两个反应曲线发散的时间包括形成感觉知觉和发出至少一个杠杆压力所需的时间间隔，即。，t吨 _偏离=t吨 _感知+t吨 _发动机.在区间上设置上限t吨 _感知只需要主动传感，我们估计了最短时间t吨 _发动机根据两次观察，按下杠杆的电机动作是必需的。首先，累积响应线性部分的斜率S公司+试验给出了持续应答期间的平均应答率。该速率约为每秒2.5次杠杆按压，或平均每次杠杆按压400毫秒（例如。，图4B） 。第二，任何动物到达的最短时间L（左）=5杠杆式压力机大约为1.5秒（例如。，图4C） ●●●●。因为在试验的前250毫秒内几乎没有反应（例如。，图4A） ，对于五次杠杆按压，这留下1.25秒，或者在最快的情况下，每次杠杆按压250毫秒。这两项措施都是基于杠杆按压块，不需要动物做进一步的决策，从而隔离了时间t吨 _发动机典型响应为400 ms，最快响应为250 ms。鉴于t吨 _偏离=500 ms并使用t吨 _发动机≥250 ms，这些数据表明t吨 _感知检测刺激并形成刺激位置感知所需的时间小于250ms。

不同训练和动物的可变性

达到所需响应总数的延迟L（左）在每一次试验中都是我们衡量行为歧视的主要标准(图4C和​和5A）。5A） ●●●●。给定的会话被视为显示刺激歧视，当S公司+和S−根据双侧Kolmogorov-Smirnov（K-S）检验，潜伏期分布存在显著差异。与在S−在试验中，我们观察到更多的假阳性（I型）错误，其中一只动物完成了L（左）在S−试验比假阴性（II型）错误(图4C、，​C、 5A级，5A、 和​和5B）。5B） 。由于K-S统计不提供错误类型的信息，我们通过绘制接收机工作特性曲线来确认在多个会话中的一致性能[39]用于检测S公司+刺激(图4D） ●●●●。每个接收机工作特性曲线都显示了假阳性试验之间的相关性，即。，S−延迟时间短于阈值τ的试验和真正阳性试验，即。，S公司+潜伏期小于τ的试验，因为潜伏期阈值τ不同。不严格地说，图形左侧附近的陡坡表示很少有类型I错误，而图形右侧附近的浅坡表示很少存在类型II错误；对角线的积分距离是对两种分布的总体可区分性的度量。第一类和第二类错误的数量在两次训练之间波动，但所有动物都有假阳性错误的倾向。

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图5

触须外线索的控制

（A） 标准会话的延迟分布，由20号老鼠执行，类似于图4C.本届会议有54个S公司+试验和51S−试验表明，当比较来自S公司+和S−试验(第页<0.001，双侧K-S试验）。

（B） 在没有红外照明的情况下执行的会话。本次会议包含45个S公司+试验和54S−试验结果显示S公司+和S−响应延迟(第页<0.001，双侧K-S试验）。

（C） 没有刺激针的会话。本次会议包含21个S公司+试验和10次S−试验结果表明S公司+和S−响应延迟(第页>0.1，双面K-S试验）。这里的试验次数较少，因为动物在这种情况下进行试验的频率较低，而且试验时间较短（15分钟对30分钟以上），以防止歧视行为的消失。

（D） 上述（A）中显示的实验数据仅限于动物在刺激完全延长之前打破固定的实验。这种情况包括七种S公司+试验和10次S−试验结果表明S公司+和S−响应延迟(第页>0.1，双面K-S试验）。

此外，尽管延迟的双峰性质(图4C） 在单个触须任务中，所有五只动物的触须时间一致S公司+和S−不同时段和动物的反应有所不同。如下所述，通过所有对照的三只动物中的每一只都进行了平均S公司+和S−反应在650毫秒内出现分歧。由于下文所述的头朝下的行为，其余两只动物的反应时间更长，即超过1000毫秒。这些响应时间与空间辨别所需时间的估计值250 ms一致。

最后，实验者定义的刺激位置与奖赏条件的关联在这五只动物中各不相同。虽然所有的单根触须试验都是在15°的角度间隔下进行的，但这些动物是在不同的绝对刺激位置上进行试验的。例如，用触须C1测试20号大鼠S公司+设置为+15°并且S−设置为0°，用触须C2测试9号大鼠S公司+=−7.5°和S−= +7.5 °. 总共有两只动物有喙S公司+作业，三个有尾侧S公司+任务。我们没有发现与这些参数相关的训练时间或表现的任何显著差异，这表明S公司+和S−刺激因素在歧视中不起作用。

控制

对于在多次训练中成功完成单一触须任务的五只动物，我们进行了三次对照，以验证辨别力仅来自触须介导的触觉线索。我们首先测试了视觉线索。虽然行为测试是在暗室中进行的，但使用峰值波长为850 nm的高强度红外线灯进行摄像。我们认为这是可能的，尽管可能性不大[40]，该灯的剩余可见光可供动物使用。因此，我们在关灯的会话中测试了性能，如以下数据所示图5B.在没有红外照明的情况下，五只受试动物中没有一只失去执行任务的能力。

接下来，我们测试了头部运动的贡献。在一只动物将其头部位置固定在鼻尖后，给予刺激，当固定失去时，将其收回(图S2); 但在一只动物离开鼻尖时，机械滞后产生了一个大约150毫秒的窗口，在此期间刺激没有完全收回。视频观察显示，五只成功辨别出触须的动物中，有两只在触须接触后习惯性地用鼻子探查刺激。目前尚不清楚是否需要这种运动来帮助刺激定位，或者是否在判断位置后以反射运动的形式出现。由于我们不能排除前一种可能性，我们认为这些情况不明确(图3; 半阴影圆圈）。

我们最后测试了其余三只动物的听觉和振动线索。用来传递刺激的活塞被阻尼以减少振动，测试是在有声罩的情况下进行的，以干扰S公司+和S−刺激方案的实施。为了证实辨别能力并不是基于刺激运动产生的剩余间接线索，每只动物都在一次测试中接受了测试，测试中活塞功能正常，但没有刺激针。由此导致的性能下降表明需要触觉接触触须（参见图5C和橙色线图4D） ●●●●。在这些对照组中，三只受试动物均未表现出明显的歧视。

在几次试验中，我们能够通过将注意力限制在试验开始后不到250毫秒动物打破固定的情况下，进一步控制振动线索。在这些情况下，刺激物在完全进入触须区之前被收回（图S2）。这使得活塞可以在几乎整个范围内移动，但没有足够的时间让触须遇到刺激。在有足够数量的这些“跳跃式”试验的会话中，我们验证了在这种有限的电颤接触机会的情况下，歧视表现是偶然的或接近偶然的，如图5D。

神经算法

早期的研究建议从接触行的同一性来计算背中央角[41,44]并证明了即使在没有主动搅拌的情况下，也能辨别与多种触须接触的距离[21]. 由于触须运动产生的混淆，即当动物移动其触须时，外感受性触觉信号的环境意义会发生变化，因此我们在此重点研究了沿触须运动轴的角度解码。鉴于此计算可以使用与单个移动传感器相关的信息完成，我们考虑了可能用于将接触信号转换为空间位置的算法。

在我们的任务设计中，一个纯粹的运动策略可以利用固定的刺激位置。因为只有两个位置是可能的，动物可能会学会将其现在稀疏的感觉器官集中在这两个位置中的一个，并利用接触事件的存在或不存在来检测S公司+（或同等情况下，S−)没有考虑感官和运动提示的情况。这是一个标记线策略的单一振动近似(图1A） ，这需要电机控制足以将一个单独的传感器保持在预期目标附近。这种方法被触须的运动模式排除了；在我们追踪触须位置的两种动物中，扫描运动并不局限于单个刺激区域(图6G） ●●●●。相反，从触须毛囊中获得的丰富的感官信息表明，这是一种纯粹的感官策略，可能是由于接触的性质与位置的关系不同而产生的。存在单独的接通和断开触点触摸信号[28]允许神经系统确定接触的持续时间并将其转换为空间位置的可能性，特别是对于诸如正弦运动的情况，其中不同的位置导致特征性的接触持续时间。这种时间延迟方案被测量的接触持续时间的相似性所限制(图6I） 。最后，一种使用感觉和运动信号但分辨率较低的策略是放置触须，使其从不同方向接近两个刺激位置，例如在前伸和后缩期间。测量的接近接触速度的广泛不均匀性(图6H） 这使得这种粗略的方向性线索不太可能编码刺激位置。

对于从接触事件中导出空间位置所需的计算，剩下的最简约的解释是将触觉与触须在接触时位置的动觉信息结合起来。虽然没有证据表明肌垫中存在本体感受肌梭[45]，生理学研究表明，在三叉神经节的水平上存在来自垫的重新不同的运动信号[28,46]丘脑核[47]至初级体感皮层[26,29,48,49]. 这里描述的证据表明，这种位置信息可以在行为上用作解释感官接触的参考，告知头部附近物体的空间感知。初步电生理数据显示了这两种信号如何在大脑中融合[50].

先前的理论研究利用探索性挥动的节奏性，提出了在代表接触和触须运动的周期性棘波序列下，可以计算空间位置的神经元回路[36,51–53]. 然而，这类算法的数学公式需要多个有节奏的抖动周期来建立相位基准。我们研究中的动物和另一项研究中的头枕动物被训练用触须触摸物体[54]不要在接触周期性搅拌之前(图6C和​和6F）6F）(图3Sachdev等人[54]). 这种从振荡但不规则的触须运动中形成空间知觉的能力，在拂发开始后的一到两个周期内，与依赖周期性的机制相矛盾。执行相同计算的更直接的电路将比较不同优先位置的接触敏感和位置敏感单元中的峰值。正在进行的描述这些神经元相互作用的生理学研究表明，这种比较实际上可以整合触觉流和触觉流[50]. 最后，空间解码算法的任何拟议神经元实现的最后一个约束条件应至少考虑到足以区分相隔15°的触点的分辨率。如双边距离比较所做的那样，需要对绝对角度辨别阈值进行直接研究，以确定空间敏锐度的心理物理极限[21]和角度[55].

训练器材。

动物在一个定制的操作舞台上接受训练和测试(图2A） ●●●●。竞技场位于760 mm×500 mm×420 mm的围栏内（未显示在图2)由1/4英寸（0.6厘米）丙烯酸制成，并用带皮聚醚泡沫（1英寸[2.54厘米]；NRC 0.8，McMaster-Carr，5692T49[http://www.mcmaster.com网站])以减弱外部声音和光线。该外壳包括一个扬声器，用于传递声音提示，一个听觉白噪声面罩，一个SecuraCam红外摄像机（Swann[http://www.swann.com.au])用于教练的监控，以及一条低流量气体管线，以确保空气可呼吸。动物可用的区域包括一个侧面200 mm的丙烯酸前庭和一个200 mm长×57 mm内径的通道，这两个通道都放置在外部外壳地面上方60 mm的丙烯酸货架上。通过隧道的运动由880-nm红外光电二极管（Photonic-Devices，PDI-E802）记录[http://www.photonicdevicesinc.com])/光电晶体管（DigiKey，QSE156-ND[网址：http://www.digikey.com])成对发出老鼠出现的信号。隧道末端装有U形约束杆，允许头部和爪子自由移动，同时防止逃生(图2B） ●●●●。

行为输出通过一个25g激活力的水封杠杆（Cherry E73系列开关，DigiKey，CH566-ND）进行测量，该杠杆安装在塑料横杆上，并放置在隧道末端(图2B） 。动物通常休息在横杆上，通过短暂抬起爪子来激活杠杆；在训练的早期，通常会放置一个小弹簧来辅助这个动作。液体奖励被输送到一个切割成不锈钢分配器的啜饮杯中，放置在距离通道末端约60 mm的位置，并设计有流入和流出口，以控制液体输送的时间。通过微型直流电磁阀（Parker-Hannifin，004-0008–900[网址：http://www.parker.com])使用定制定时器电路（加州大学圣地亚哥物理电子商店）将流体从储液罐中关闭，然后通过类似控制的电磁阀将其从真空管路中移除。亮黄色发光二极管（587 nm，1900 mcd，Radio Shack 276–351[网址：http://www.radioack.com])与奖励计时器并联，以指示奖励的可用性，并干扰对室内任何残留光线的视觉暗适应，例如来自相机照明灯的光线。整个流体输送系统用酶清洗剂冲洗（MaxiZyme，Henry Schein，#10-7410[http://www.hsa.ca网站])每次训练后，防止有机固体积聚。在训练初期，当巧克力牛奶有时被用作液体奖励时，这种清洁步骤尤其必要。

大鼠头部位置由一个13-mm外径的黄铜鼻锥固定，涂成黑色以尽量减少杂散反射，并配有一个模拟反射红外传感器（940 nm，DigiKey，QRD1114-ND），其输出被送往模拟比较器（LM319N，DigiKey，497-1577-5-ND）。比较器被连接为施密特触发器，并参考调节后的电位计来控制鼻子戳的灵敏度。鼻尖放在液体分配器附近，并用铝制支架相对于刺激物固定（图中未显示图2; 看见图S4). 这种系统允许一些位置模糊，因为动物可以在保持固定的同时自由转动鼻子。然而，平移位置受到了可再现的限制(图6B、，​B、 6E、，6E、 和S1）。

多功能数字输入/输出板（National Instruments，at-MIO-16DE[网址：http://www.ni.com])在运行自定义LabVIEW软件（National Instruments）的个人计算机中。该软件记录输入，实现训练逻辑，并为奖励、真空和刺激阀提供数字控制信号。

触觉刺激。

空间任务的刺激物是0.86毫米的钢棒，通过定制的空气活塞和导向装置将其移入和移出触须区(图S4). 两对Lexan导向块在涂有Teflon的轴上对齐（15 cm长×0.6 cm深，McMaster-Carr，7875K11）。底部导板的地板位于隧道地板上方110 mm的塑料支腿上。这些支腿、顶部导向装置和定位轴(图S4)被排除在外图2A表示清楚。拖板(图S6B） 通过捕获线性轴承，可以在两个吻轴上自由滑动，一个镜像块沿着两个尾轴移动。两个不锈钢气缸（弹簧复位，行程5厘米，McMaster-Carr，6498K27）固定在顶块上(图S6A） ，每个活塞用螺栓固定在其中一个滑座上。140 kPa的空气通过一对三通微型电磁阀（Parker-Hannifin，004-0008–900）输送至活塞，该电磁阀位于外壳外部，以将噪音降至最低。这些阀门通过功率晶体管（Mouser，610–2N6387[http://www.mouser.com网站])用于数字控制。流入的空气通过两种刺激物共用的节流阀，调节节流阀以减缓活塞下降速度，并将刺激物传递期间的振动降至最低。流出的空气也受到了类似的限制，并且在托架和导向块之间放置了硅胶缓冲器，以阻尼因行程末端突然减速而产生的振动。在整个5厘米行程中，产生的刺激下降和上升分别需要约250毫秒和约150毫秒，包括在计算机处理、螺线管切换和空气压力充分变化的积累两种情况下大约30毫秒的延迟。白噪声音频面具在盒子里连续播放，以混淆刺激之间的任何听觉差异。

托架块和底部导向块(图S5B） 在直径为25 mm、间距为15°或7.5°的圆圈上钻取匹配的孔型。将鼻戳用螺栓固定在底部导向块上，并将其定位为使连接两个肌垫尾缘的线与该圆的中心大致重合。将18号皮下注射管粘在直径为0.86 mm的刺激棒的90 mm长的背面，形成一个逆止器。后挡板位于刺激支架块上方，允许刺激与支架块一起移动，从底部导向块地板下方10–61 mm处延伸。这种安排使得刺激物的角度位置可以针对每只动物进行快速调整，并且本质上对动物来说更安全，因为刺激物因重力而不是直接活塞驱动而下降。我们的典型配置固定了3.75°刺激的电位位置+n个7.5°（其中n个是一个介于−5和5之间的整数，相对于穿过上述圆心并垂直于动物中线的直线进行测量。在所有情况下，一个刺激被放置在正角度，另一个刺激放置在负角度；对每只动物的角度差和偏移进行调整，使头侧和尾侧刺激都在触须运动范围内(图6A、，​A、 6B、，6B、，​B、 6D、，6D、 和6E）。

视频图像。

一旦建立了辨别能力，就可以使用高速摄像来表征触须的运动。IEEE-1394单色免费金属氧化物半导体相机（Basler Vision Technologies，602f[http://www.baslerweb.com])红外灵敏度安装在训练舱内的高架货架下，并使用电视镜头聚焦于鼻尖平面（f/0.95，17 mm，JML Optical Industries，71932[http://www.jmloptical.com])和刺激下的45°镜子(图2A） ●●●●。红外灯提供照明（LED灯，850 nm峰值[http://www.theledlight.com])它被修改为输出功率的两倍，同时在850nm处进行选通和过滤，以减少泄漏到rat-visible光谱中。该相机与运行自定义LabVIEW软件的个人计算机接口，通常以200 Hz的频率以1.2毫秒的曝光率采集360×300像素图像。在每次行为试验开始2.5秒后，将图像读入循环缓冲区，并将600个图像保存到磁盘，以便在每个视频序列中包含0.5秒的预审视频。

在MatLab（The Mathworks）中分析视频图像[http://www.mathworks.com]). 从视频中提取头部粗大运动，以控制动物能够打破固定并在完全收回之前达到刺激的情况。从多个时间点的图像列中提取的线扫描数据估计了弧菌的运动(图6B和​和6E）。6E） ●●●●。从每个列中减去随时间变化的中间列，以删除静止对象，并应用自定义分割和跟踪算法（D.N.Hill和S.B.Mehta，未发表）来估计每个时间点的触须位置。该线扫描分析是在刺激物左右十个像素的图像列上执行的，以避免刺激物本身的运动造成的污染，并且通过这些左右位置估计从线性拟合对刺激物附近的振颤位置进行插值。在这些短区域，触须很好地近似于线性拟合；三点估计的二次拟合表明，二阶系数的贡献可以忽略不计。为了简单起见，对整个触须进行了线扫描，而不是弧线扫描，触须轨迹沿触须长度的位置略有不同。在这些轨迹中，线扫描柱与mystacial pad之间30°的距离比0°的距离大约15%。然而，刺激物的放置使得触须接触吻侧和尾侧刺激物的长度没有系统性差异。

为了识别潜在的接触事件，还从视频中提取了刺激物的运动（图S2）。识别出触须轨迹与刺激位置重叠且每帧速度不超过4个像素的年代(图6H） ●●●●。我们之所以使用这种启发式方法，是因为我们缺乏一个真正的刺激接触检测器，也因为触须和刺激物的图像重叠不一定对应三维的物理接触。然而，通过手动检查与接触事件的代表性样本相对应的视频，证实了这种对电颤接触的估计是高度准确的。

操作成型。

辨别行为通过经典的操作训练技术分三个阶段形成(图7) [70]. 在行为程序中改变少量参数以增加任务难度，并且大部分训练都是在没有进一步的实验者干预的情况下进行的。中使用的参数图7并且在下面的描述中是：T、，试验长度；D、，试验之间的延迟；N、，鼻固定时间；P、，延迟到音频提示；和L、，获得奖励所需的杠杆按下响应数。P（P）和L（左）仅用于奖励刺激试验。

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图7

操作训练和辨别测试的行为逻辑

为了清晰起见，所有图表均使用0.5-s的间隔；实际采样率为16 Hz。

（A） 杠杆压力响应培训。等待的动物D类如果几秒钟内不发出杠杆按钮，就会触发一个音频提示，表示开始试验。第一个杠杆按下响应如下T型=6秒被奖励一滴水。试验结束时，所有剩余的水都被抽出。D类从0.25秒增加到4秒。

（B） 鼻子戳训练。D类首先从4秒增加到60秒，以减少等待启动试验的频率。如果一只动物将鼻子伸进鼻子里戳N个秒。随着这一行为的确立，N个从0.063秒增加到1.5秒。

（C） 刺激性训练。这一阶段的所有试验都是通过1.5 s的鼻戳开始的。每个试验被随机分配为S公司+或S−试验开始时，相应的刺激针下降。针一直留在触须区，直到鼻子固定被打破或试验结束。在S公司+试验，试验开始后的第一次杠杆按下反应导致了奖励。如果在中没有响应P（P）几秒钟后，一个音频提示响起。P（P）从0.125秒增加到6秒S−试验。

（D） 刺激性歧视测试。音频提示已从中删除S公司+试验。杠杆按下响应的数量，L、，需要获得奖励S公司+试验次数增加，直到S公司+和S−反应很明显。该值通常是L（左）=5或6；这里的示例说明了L=2。的结构S−试验没有改变。

第一阶段定义杠杆响应并将其置于实验控制之下(图7A） ●●●●。在此阶段，要求动物在隧道内每隔D类以秒触发音频提示，即在2 kHz时为300 ms，表示开始试验。内的第一个杠杆按下响应T型提示后的几秒奖励50微升，由发光二极管指示灯发出信号，如上所述。在结束时T型几秒钟后，试验结束，用真空吸尘器将分配器中的水吸走。这个时间表鼓励了相对于音频提示的早期响应，因为响应较晚但仍在T型提示后的几秒钟内，喝水的时间减少了。试验长度T型此处设置为6秒，并且延迟参数D类从0.25秒增加到4秒。在最初的几次训练中，人为干预通常是必要的，以模拟杠杆按压反应，但由于D类增加。

第二阶段形成了鼻子固定行为(图7B） 。这里D类第1阶段的参数从4s增加到60s，因此单独等待更难触发音频提示。如前所述，第一个控制杆在T型=6秒的提示被奖励。持续时间的戳鼻反应N个秒缩短了这一延迟，并立即导致试验开始。鼻子固定时间N个从0.063秒增加到1.5秒，增量为0.063秒。通过增加鼻锥传感器的灵敏度和用水或巧克力奶引诱鼻锥，有助于获得基本的探鼻行为；在这次采集之后，几乎不需要干预作为注视持续时间参数N个增加了。

第三个训练阶段将奖励上下文从音频提示转移到go/no-go任务中的两个刺激之一(图7D） ●●●●。每只动物都被随机永久地指定了一个相对位置，要么是更靠近头端，要么是更多靠近尾端。对于每个会话，指定占据该相对角度位置的触觉刺激S公司+,而不是S−第二个位置的刺激。在这个阶段，试验只能通过固定鼻子开始。鼻子戳了一下之后N个=1.5秒S公司+或S−以同样的概率随机选择刺激物，以指示试验的开始。对于S−测试，杠杆压力响应T型秒(T型=6 s）刺激传递后未得到反馈，早期使用的音频提示从未出现。对于S公司+试验，第一个杠杆压入T型秒(T型=6秒），与之前一样，在试验开始后获得奖励。在S公司+仅限试验，前提是在P（P）在发出刺激数秒后，向动物发出音频提示。这次延误P（P）从0.125秒增加到T型秒，和以前一样，任何未完成的奖励都会在T型秒。因此，与使用S公司+刺激作为预测因素。在两者中S公司+和S−试验中，如果鼻尖固定断裂或试验结束（以先发生者为准），刺激物将从触须区移除。

当第一次的杠杆按压反应次数为P（P）试验的秒数在S公司+和S−试验。第一个P（P）之所以使用秒，是因为动物可以在之后以提示的形式获得其他信息P（P）秒。此时，音频提示被消除，性能被测量。对于一些动物，在测试阶段改变了最终参数。杠杆按压响应的数量L（左）(图7D） 获得奖励所需的时间从一天增加到五天T型增加到8秒，以留出更长的行为反应时间。这种操作增加了完成go/no-go任务中的完全反应所需的努力，并阻止了动物在刺激无法预测奖励时做出反应。直接使用吹气作为负强化在加强这种不对称反应方面是不成功的，因为它倾向于降低试验总数，而不是选择性地抑制S−响应。

液体限制和训练课程。

动物最初适应处理和巧克力牛奶（Yoo-Hoo、Cadbury-Schweppes[http://www.cadburyschweppes.com/EN])从行为室中的液体分配器中取出2至3周。动物被成对饲养，并按照标准的光/暗周期进行饲养，同时使用早晚训练课程。我们没有观察到一天中的时间或发情周期对行为表现的任何显著影响。此外，尽管巧克力奶在训练早期就被使用过，但液态动物在饮水奖励方面表现也同样好，因为饮水奖励更易于分娩。

当体重达到230克时，动物们进入了一个限水方案，即在训练前16-23小时将水从笼子中取出，以增加动力。每周两天，动物可以随意获取液体，每天监测体重。我们使用可变限制时间表有两个原因。首先，训练的总持续时间为6-12个月，动物的长期健康状况令人担忧。第二，训练前液体剥夺的增加与每次训练的试验次数增加没有显著相关性。此外，我们尝试的最长剥夺时间，即24小时，有时会导致动物对这两种情况做出不加区分的反应S公司+和S−刺激。因此，对每只动物的限制时间分别进行了调整。

每天的训练时间为20-30分钟。触觉刺激和反应装置的物理接近性允许动物在这段时间内进行大量试验；在训练的中间阶段，共有50次试验是典型的，而在完全辨别任务中，共有100次试验是训练有素的动物的典型试验，其中约50次获得奖励。为了获得歧视的统计证据，需要进行大量的试验，因此我们要求动物以较高的速度表现。因此，最初的24只大鼠队列中有5只在训练早期即不到30次训练后被移除，因为它们进行的试验明显少于其室友。在中间阶段，即大约100次训练后，再移除另外五只动物，以便在引入杠杆和鼻尖后进行少量试验。在总结分析中，我们没有考虑这十只动物图3因为他们没有被引入刺激计划。

对于剩下的14只动物，获得杠杆按压反应和1.5秒的鼻子注视所需的训练次数从我们最早的动物225次到研究后期开始训练的动物61次不等。随着上述训练程序的建立，训练次数大幅减少，早期的数字反映了我们对这些程序的调整，而不是训练这些行为所需的固有时间。此外，我们选择了相对较短的训练时间，以便于在开发上述程序时同时训练多只动物。然而，在许多情况下，动物仍会在疗程结束时进行试验，尽管速度在下降。因此，使用我们最终的方案，延长训练时间，每天对每只动物进行更多的试验，可能会进一步减少达到这种行为表现水平所需的训练时间。

学习刺激任务所需的训练次数变化较大，从17次到75次不等，并且在研究过程中没有可靠地减少。此外，随着活力的削减，这一指标似乎与最终表现无关。

我们感谢O.Kuti和L.Pockros提供的技术援助，感谢E.Ahissar、J.C.Curtis、M.S.Fee、D.N.Hill、P.M.Knutsen、E.R.Macagno和J.B.Wolfe就这项工作进行的讨论。