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