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.2013年10月；8(10):1961-84.
doi:10.1038/nprot.2013.122。 Epub 2013年9月19日。

用于测试大鼠和小鼠学习记忆的触摸屏操作平台

Alexa E Horner公司 1, 克里斯托弗·希思, 玛莎·赫沃斯利夫·艾德, 布丽安娜·肯特, 金智勋（Chi Hun Kim）, 西蒙·罗·尼尔森, 约翰·阿尔西奥, 夏洛特·奥门, 安德鲁·霍姆斯, 丽莎·萨克西达, 蒂莫西·J·布西
附属公司

用于测试大鼠和小鼠学习记忆的触摸屏操作平台

Alexa E Horner公司等人。 Nat协议. 2013年10月.

摘要

评估啮齿类动物认知功能的一种越来越流行的方法是自动触摸屏平台，在该平台上，可以以与目前用于测试人类受试者的触摸屏方法非常相似的方式进行许多不同的认知测试。这种方法压力小（使用欲望强化而不是厌恶强化），具有很高的翻译潜力，并有助于高度标准化和吞吐量。应用包括研究精神病和神经退行性疾病（如阿尔茨海默病、精神分裂症、亨廷顿病、额颞叶痴呆）啮齿动物模型的认知能力，以及啮齿动物大脑特定区域、神经递质系统和基因的作用特征。该协议描述了如何执行学习和记忆的四种触摸屏分析：视觉辨别、对象位置配对联想学习、视觉运动条件学习和自动塑造。它还附带了另外两个协议（也在本期中发布），使用触摸屏平台评估执行功能、工作记忆和模式分离。

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数字

图1
图1
预培训阶段2-5的流程图概述。第二阶段：在一个反应窗口中显示视觉刺激。如果没有触摸，30秒后会发生刺激抵消，并提供奖励。如果触碰，立即抵消，并提供三倍奖励。在奖励收集和ITI期后，下一个刺激将在新的试验中提出。第三阶段：按第二阶段进行，但刺激在触摸屏上保持不变。第4阶段：按第3阶段进行，但动物必须在ITI后进出杂志才能开始下一次试验。第五阶段：按第四阶段进行，但触摸空白的响应窗口（当屏幕上有刺激时）会因超时而被阻止。在此之后，ITI可能会启动下一个试验，但在大多数任务的预训练中，这是一个CT，其中代表了以前的刺激，而不是一个新的试验。注意，LD和5-CSRT预培训的第5阶段中没有给出CT。斜体的标签表示动物需要执行动作的步骤。
图2
图2
视觉识别任务的流程图概述。启动后，一对刺激（CS+，CS-）出现在屏幕上的伪随机位置。正确的回答（对CS+）将得到奖励，在奖励收集和ITI后，可能会启动新的试验。暂停后，不鼓励错误响应（对CS−），然后在ITI和启动后，表示之前的试验类型（CT）。CT回路将继续，直到做出正确的响应。斜体的标签表示动物需要执行动作的步骤。
图3
图3
建议在视觉辨别和反向学习中使用刺激对。（a） “蜘蛛平面”（经许可转载自），（b）“大理石平面”（未经许可转印自）。Owens，A.T.Bansal，S.M.McTighe，T.J.Bussey&L.M.Saksida，“FK962和多奈哌齐协同作用提高大鼠认知能力：作为阿尔茨海默病附加治疗的潜力”，第76-80页，2011年版权所有，经Elsevier许可）。
图4
图4
对象-位置配对关联学习任务的流程图概述。启动后，屏幕上显示了六种可能的试验类型中的一种（见图5），每种试验类型由一个CS+和一个CS-组成。正确的回答（对CS+）将得到奖励，在奖励收集和ITI后，可能会启动新的试验。暂停后，不鼓励错误的回答（对CS−），然后在ITI和启动后，重新呈现先前的试验类型（CT）。CT循环将继续，直到做出正确的响应。在我们最近的任务开发中，我们引入了触摸空白位置（虚线）的结果。斜体的标签表示动物需要执行动作的步骤。
图5
图5
Object-Location Paired-Associates Learning任务中的6种可能的试用类型。左侧面板（a）中的刺激是本协议的基础，也是使用触摸屏对象位置配对关联学习任务发布的所有材料的基础。然而，在我们最近的大鼠任务开发中，我们使用了右侧面板（b）中的刺激。CS+（正确选择）表示为“+”。CS−（错误选择）表示为“-”。当使用标准刺激（左侧面板）时，触摸空白位置被忽略。当在右侧面板中使用刺激时，空白位置被框成白色，不鼓励触摸（见图4）。图（a）经Springer Science+Business Media：精神药理学善意许可复制，“对海马体的药理操作敏感的新型触摸屏自动配对关联学习（PAL）任务：神经退行性疾病认知损伤的翻译啮齿动物模型”，第205卷，2009年，第157-168页，J.C。Talpos，B.D.Winters，R.Dias，L.M.Saksida&T.J.Bussey，图1，以及材料中显示的任何原始（第一）版权声明。
图6
图6
视觉运动条件学习任务的流程图概述。启动后，出现两个区别性刺激之一。触摸这种刺激会导致在两侧位置（左侧和右侧）额外呈现两种选择刺激。正确/错误的反应选择取决于辨别性刺激，例如刺激A表示正确。受试者必须在LH期间（通常为2 s）内作出反应。正确的回答会得到奖励，在奖励收集和ITI后，可能会启动新的试验。不正确和缺失（LH超标）的反应会因超时而被劝阻，然后在ITI和启动后，代表之前的试验（CT）。CT回路将继续，直到做出正确的响应。VMCL特定的预训练试验以类似的方式进行，但存在一些差异。中央刺激是纯白色的，而不是歧视性的。当它被触摸时，它被移除并被一个单一的白色侧翼刺激物取代。最后，“不正确”的响应被定义为触摸空白的侧翼位置。斜体的标签表示动物需要执行动作的步骤。
图7
图7
VMCL鉴别刺激。奖励或有事项是平衡的，但例如，刺激A（A）可能表明正确的选择刺激是正确的（左边不正确），而刺激B（B）则表明左边是正确的。图由Campden Instruments Ltd.提供。
图8
图8
自动成型任务的流程图概述。在可变的ITI之后，当动物打破腔室后部的红外光束并显示刺激（CS+或CS-）时，开始试验。无论动物的行为如何，刺激偏移都会在预先指定的显示时间后发生。当CS+抵消时，奖励被发送，当动物进入杂志收集时，另一个变量ITI开始。在CS–补偿后，不会提供奖励，另一个可变ITI开始。CS+和CS−试验是成对组织的，因此，如果先介绍CS+，则随后是CS−实验。斜体的标签表示动物需要执行动作的步骤。
图9
图9
Campden Instruments Ltd.触摸屏室设备插图：（a）正常的鼠室配置，带架子，显示老鼠执行对象位置配对关联学习；（b） 自动成型鼠腔结构，显示老鼠执行自动成型任务；（c） 正常的鼠标室配置，显示鼠标执行视觉识别；（d-f）黑色塑料口罩，用于覆盖（a-c）中的触摸屏。图由Campden Instruments Ltd.提供。
图10
图10
Campden Instruments大鼠触摸屏室的注释照片。（1） 触摸屏，（2）除响应窗口外，覆盖触摸屏的黑色塑料面罩，（3）黑色有机玻璃墙，（4）颗粒分配器（可选），（5）红外线光束组件，（6）位于腔室上方的室内灯，（7）位于腔体上方的红外线摄像头，（8）音调和点击发生器，（9）装有通风风扇的声光衰减箱。
图11
图11
使用摄影刺激（C.a.O.，未公开数据）对10个月大的假丝分裂对照大鼠（n=10，有PAL和TUNL病史）进行视觉辨别。数据表示为平均值±SEM。
图12
图12
来自自动成型任务的数据。WT和Dlg4的进近次数−/−小鼠（n=10-15）到CS+和CS−超过4次采集。数据以平均值±SEM表示。经麦克米伦出版有限公司许可改编：自然神经科学，版权所有2013。
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    1. Bussey TJ等。精神分裂症临床前认知模型的新翻译分析：小鼠和大鼠的触摸屏测试方法。神经药理学。2012;62:1191–1203.-项目管理咨询公司-公共医学
    1. Bussey TJ、Muir JL、Robbins TW。使用计算机图形刺激评估大鼠学习的新型自动触摸屏程序。神经科学。Res.Commun公司。1994;15:103–110.
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