Badanie procesów poznawczych na modelu szczurzym.
The study of cognitive behavior in a rat model.
MAGORZATA J. WĘSIERSKA
II Konferencja „Zwierzęta w badaniach naukowych” Warszawa, SGGW- 5-7-września 2011
Procesy poznawcze to zdolnośd organizmu do odbioru, przetwarzania i wykorzystywania informacji, w wyniku czego dochodzi do kształtowania własnego zachowania.
Odpowiadają one za funkcjonowanie: Percepcji, Uwagi, Pamięci, Funkcji Wykonawczych = Zarządcze, Myślenie, Mowa (ludzie)
Umożliwiają one ludziom i zwierzętom wypełnianie różnorodnych zadao życiowych poprzez świadome działanie.
W badaniach procesów poznawczych stosujemy testy behawioralne, które angażują percepcję, uwagę, pamięd opisową (deklaratywną), a także pamięd nieopisową.
PFC
Kora nowa asocjacyjna
Kora
przyhipokampalna
Hipokamp DG, CA3, CA1
Kora śródwęchowa
Kora okołowęchowa
Jądra podkorowe
mPFC
Kora przedczołowa
Adaptacja: Simons, Spiers 2003 Nature rev.
Podłożem zachodzenia procesów odpowiadających
za percepcję, uwagę, pamięć opisową, pamięć operacyjną
odpowiedzialne są różnorodne struktury mózgu
Pamięd nieopisowa (niedeklaratywna)
(implicite- niejawna
- nieuświadomiona)
jak?
Pamięd opisowa (deklaratywna)
(explicite - jawna - uświadomiona)
co, gdzie, kiedy?
Pamięd przestrzenna
Pamięć przestrzenna, jest rodzajem pamięci opisowej;
pozwala zapamiętać „co?” się wydarzyło, oraz „kiedy?” i „gdzie?” to miało miejsce
Allotetyczna
Idiotetyczna
• Off line, poprzez trwałe usunięcie lub czasowe wyłączanie struktur, lub procesów na różnych etapach doświadczenia
(badania anatomiczne, biochemiczne, genetyczne)
oraz
• On line, czyli w czasie trwania formowania i funkcjonowania śladów pamięciowych, poprzez porównywanie zachowania na kolejnych etapach doświadczenia, czyli podczas:
nabywania, wygaszania, odzyskiwania.
W badaniach Off line i On line wykorzystuje się metody behawioralne
Wymagają one doboru: a. odpowiedniego testu
b. właściwego gatunku zwierząt
Badanie pamięci prowadzi się metodami:
Testy behawioralne stosowane do oceny pamięci przestrzennej
i towarzyszących jej procesów poznawczych
Ocena pamięci - inteligencji , u szczurów (Hebb, Williams 1946)
labirynty w osłoniętym polu ; uniesiony labirynt HEBB’a i WILLIAMS’a, 1946r; „A method of rating animal intelligence” J.General Psychol.
Testy behawioralne stosowane w badaniach różnych rodzajów pamięci
Labirynt Oltona Basen Morrisa
1. uwagę; 2. czasową organizację odpowiedzi; 3. planowanie strategii; 4. zdolnośd zarządzania informacjami z LTM.
Wykonanie zadania w tych testach angażuje:
Test Unikania Miejsca – nowa metoda badania pamięci
i towarzyszących jej procesów poznawczych
Miary pamięci w TUM 1.Liczba wejśd na miejsce z szokiem ENTR 2. Czas do pierwszego wejścia na miejsce z szokiem T1 3. Maksymalny czas unikania miejsca z szokiem Tmax
Miara fizycznej aktywności Całkowita długośd pokonanej drogi -TPL
Miara skuteczności wykonania reakcji unikania: Liczba wejśd/liczba szoków
a b
Warianty Testu Unikania Miejsca umożliwiają badanie
różnych rodzajów pamięci przestrzennej
i procesów poznawczych
(Adaptacja: Fenton AA, Wesierska M, Kaminsky Yu, Bureš J. 1998. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, Vol.95, 11493-11498)
Analiza procesów poznawczych w sytuacji wymagającej koordynacji poznawczej
(Adaptacja: Wesierska M, Dockery C, Fenton AA 2005. J Neurosci. 25:2413-2419)
(Adaptacja: Cimadevilla JM, Wesierska M, Fenton AA, Bureš J. 2001. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, Vol.98, 3531-3536)
Pokój+ Arena- Pokój+ Arena
woda
Udział hipokampa w funkcjonowaniu pamięci przestrzennej i koordynacji poznawczej mierzone liczbą błędów (wejść) na obszar z szokiem
(Pokój i Arena)+
Arena+
Pokój+Arena-
1 2 3 4 dni 1 2 3 dni
1 2 3 dni
40
30
20
10
0
40
30
20
10
0
40
30
20
10
0
TTX
kontrola
(Adaptacja z: Wesierska i inni, J.Neurosci. 2005)
we
jści
a
we
jści
a w
ejś
cia
(Adaptacja: Wesierska, Adamska, Malinowska, 2009, NLM)
Pokój+Arena-
(Pokój i Arena)+
Udział kory retrosplenialnej (tylna kora obręczy) w funkcjonowaniu pamięci przestrzennej i koordynacji poznawczej mierzone liczbą błędów (wejść) na obszar z szokiem
Kora retrosplenialna (tylna częśd kory obręczy)
(Adaptacja: Wesierska M, Klinowska HD, Adamska I, Fresko I, Sadowska J, Albrecht J. 2006. Beh. Brain Research; 171; 70-77)
Analiza procesów poznawczych w sytuacji wymagającej plastyczności poznawczej:
Pokój+ Arena- Arena+
HE – Encefalopatia wątrobowa Control - kontrola
Po
Pokói+Arena-
Dni
We
jści
a
Cza
s d
o p
ierw
szeg
o
w
ejś
cia
(se
c)
Mak
sym
aln
y cz
as
u
nik
ania
(se
c)
(Adaptacja: Wesierska M, Klinowska HD, Adamska I, Fresko I, Sadowska J, Albrecht J. 2006. Beh. Brain Research; 171; 70-77)
GRUPY:
plastyczność poznawcza – przejaw funkcjonowania procesów poznawczych
Brak szoku
Szok
Test Zmiany Miejsca – adaptacja Metody Unikania Miejsca do badania pamięci operacyjnej u szczurów
TZM
25 min
Habituacja
5 min
Trening 1
5 min
Trening 2
5 min.
Test
5 min
odroczenie
5 min
(Adaptacja: Dockery, Wesierska 2010;JNM)
Pokój+Arena-
Sesja 2 Sesja 3 Sesja 4 Re-test 1 dzień 18 dni 1 dzień
Sesja 1 D0 D1 D2 D21D3
Habituacja 1 dzień
Test Zmiany Miejsca test na pamięd operacyjną u szczurów
Podczas kolejnych sesji TZM do formowania reprezentacji miejsca z szokiem użyteczne są odmienne bodźce wzrokowe
(Adaptacja: Dockery, Wesierska 2010;JNM)
Kolejne sesje w Teście Zmiany Miejsca Pamięd mierzona liczbą wejśd na miejsce z szokiem
ha >tr1> tr2 = ts; P<.01
P<.03 *
(Adaptacja: Dockery, Wesierska 2010;JNM)
Pokój+Arena-
Pokój+Arena-
Aktywnośd lokomotoryczna szczurów mierzona dystansem pokonywanym podczas kolejnych sesji TZM
P<.01
(Adaptacja: Dockery, Wesierska 2010;JNM)
Pokój+Arena-
Sprawnośd wykonania reakcji unikania wyrażona współczynnikiem
liczba szoków/liczbę wejśd podczas kolejnych sesji TZM
tr2 dla D1,D2,D3,D21 - ns
D2,D3 <D1, D21, P<.03
ha> tr2 ; tr1 = ts , P<.04;
* P<.04
ns
(Adaptacja: Dockery, Wesierska 2010;JNM)
Pokój+Arena-
Badanie procesów poznawczych na szczurach jest możliwe przy zastosowaniu Testu Unikania Miejsca. Test Unikania Miejsca łączy badanie: przestrzennej pamięci poznawczej, przestrzennej pamięci operacyjnej, sprawności wykonania reakcji.
Zakooczenie