Возрастное нарушение обучения и рабочей памяти у обыкновенной мартышки. Часть 2.

Программное обеспечение

Когнитивные задачи были запрограммированы с использованием программного обеспечения Animal Behavior EnvironmentTest (ABET) Cognition (Lafayette Instrument Company), которое контролировало все аспекты задания, включая количество и порядок попыток, время, выбор стимулов и место отображения, а также доставку жидких вознаграждений.

С повышением уровня жизни все больше и больше людей в современном обществе выбирают различные методы стимулирования, чтобы обогатить свою жизнь. Эти методы моделирования могут включать путешествия, игры, спорт, музыку и т. д. Они не только делают людей счастливыми, но и оказывают положительное воздействие на тело и разум людей, одним из которых является улучшение памяти.

Прежде всего, выбор стимулов может в определенной степени повысить интерес и внимание людей к обучению. Когда люди чувствуют какой-то стимул, например, путешествие в новую страну или занятие новым видом спорта, они раскрывают свое любопытство и становятся более сосредоточенными на изучении и изучении этой новой области. Это более устойчивое внимание может помочь людям лучше освоить новые знания и навыки, тем самым улучшая память и эффективность обучения.

Во-вторых, выбор стимулов также может стимулировать нейроны мозга человека и способствовать генерации и закреплению воспоминаний. Когда люди пробуют что-то новое, нейроны мозга стимулируются по-разному, стимулируя взаимодействие между нейронами. Эта стимуляция способствует увеличению количества синаптических связей и связей между различными областями, помогая людям лучше хранить и интегрировать различную информацию и опыт. Таким образом, выбор стимула играет важную роль в улучшении памяти людей.

Наконец, выбор стимулов может также способствовать физическому здоровью и социальной жизни людей, тем самым косвенно улучшая память и когнитивные способности. Например, занятия различными видами спорта могут способствовать физическому здоровью и улучшению физической формы, а также помогают людям сохранять ясное мышление и когнитивные функции. В то же время люди также могут узнавать больше людей и расширять свой круг общения посредством путешествий, спорта, музыки и т. д., что также способствует улучшению психического состояния людей, тем самым косвенно помогая улучшить память и когнитивные способности.

Таким образом, существует тесная связь между выбором стимулов и памятью. Выбирая различные методы стимуляции, люди могут не только обогатить свою жизнь, но и помочь себе лучше учиться и овладевать новыми знаниями и навыками, тем самым улучшая свою память и когнитивные способности и проявляя себя лучше. Видно, что нам необходимо улучшить память, а Cistanche Deserticola может значительно улучшить память, поскольку Cistanche Deserticola также может регулировать баланс нейротрансмиттеров, например, повышая уровень ацетилхолина и факторов роста. Эти вещества очень важны для памяти и обучения. Кроме того, мясо также может улучшить кровоток и способствовать доставке кислорода, что может гарантировать, что мозг получает достаточное количество питательных веществ и энергии, тем самым повышая жизнеспособность и выносливость мозга.

Нажмите «Знать», чтобы улучшить кратковременную память.

Программное обеспечение также записывало несколько показателей выполнения задачи, включая номер попытки, правильные и неправильные ответы, местоположение на экране правильного выбора и выбранного места, а также задержку ответа.

Стимулы для всех задач включали простые формы и черно-белые клипарты размером 3,5–3,5 см, отображаемые на черном фоне (примеры стимулов см. на рис. 2Д, 3А).

Статистический анализ

Данные были проанализированы с использованием MATLAB (MathWorks). Тесты Колмогорова-Смирнова показали, что данные не были нормально распределены, поэтому на протяжении всего исследования использовался непараметрический статистический анализ.

Таким образом, корреляции оценивались с использованием ранговых корреляций Спирмена, тесты Шайера-Рая Хэра использовались для оценки двухфакторных взаимодействий во времени, а тесты Фридмана с апостериорными тестами Неменьи или знаково-ранговые тесты Уилкоксона использовались для выявления внутрифакторных различий.

Производительность сравнивали со случайностью с использованием x2 Goodness of FitTests. Уровни шансов определялись с помощью моделирования Монте-Карло, и p, 0,05 считалось значимым.

Когнитивное тестирование

Сенсорное обучение

В начале исследования мартышки не подвергались когнитивному тестированию. Поэтому их сначала обучали прикасаться к экрану, чтобы получать плавные награды. Процесс обучения прикосновениям состоял из трех этапов. Целью первого этапа было приучить мартышек к станции с сенсорным экраном, стимулировать физическое взаимодействие с экраном и приемником награды, а также связать прикосновение к экрану и доставку награды.

Для этого на экран в небольших количествах наносилось сладкое вещество (Зефирный пух) в каждом из девяти мест, доступных через маску. Когда тренировка началась, в каждом из девяти мест под Пухом появились синие квадратные целевые стимулы. Когда мартышки коснулись экрана, чтобы получить Пух, было обнаружено прикосновение, и 0.2 мл награды были вылиты в раковину под экраном. За поведением мартышки наблюдали удаленно с помощью камер с поддержкой Ethernet (RLK16-410B8, Reolink).

Было замечено, что животные идентифицировали себя, когда узнавали, что прикосновение к экрану вызывает выдачу награды. Их поведение изменилось, когда они узнали об этой ассоциации. На ранних этапах обучения обезьяны потребляли вознаграждение только тогда, когда замечали его скопление в раковине. Однако когда ассоциация была установлена, поведение обезьян изменилось, и сразу после каждого прикосновения к экрану они съедали награду из раковины, прежде чем снова коснуться экрана. Как только эта ассоциация была установлена, начался второй этап сенсорного обучения.

Цели второго этапа заключались в том, чтобы охарактеризовать реакцию мартышек на каждое из девяти возможных мест отображения стимулов и научить мартышек тому, что только места со стимулами имеют потенциальное вознаграждение за игру при выборе. Первоначально во всех девяти локациях были цели. Тренировка продолжалась в течение примерно пяти ежедневных тренировок, количество целевых стимулов, предъявляемых на экране в каждой пробе, ступенчато уменьшалось с девяти целей до одной.

На этом этапе Fluff больше не применялся к экрану, а правильный выбор цели вознаграждался 0,2 мл награды. Каждый целевой стимул помещался в случайно выбранное место. Как только мартышки надежно коснулись одной случайно расположенной цели, начался третий и последний этап сенсорного обучения. Целью третьего этапа было сохранить активное участие в выполнении задачи, одновременно сократив размер вознаграждения, получаемого за каждый ответ.

В каждом испытании третьего этапа на экране в случайно выбранном месте отображался один стимул. Объемы вознаграждения были уменьшены с {{0}},2 мл за ответ до конечного объема 0,05 мл за ответ поэтапно в течение примерно четырех ежедневных тренировок.

ДРСТ (рис. 3А)

Задача отложенного распознавания (DRST) измеряет объем рабочей памяти. Каждое испытание DRST инициировалось прикосновением мартышки к синему квадратному стимулу в центре экрана. Затем один черно-белый стимул, случайно выбранный из набора из 400 изображений, отображался на экране в одном из девяти возможных мест, также выбранных случайным образом.

Когда игрунка прикоснулась к этому первому стимулу, ей была выдана небольшая жидкая награда. После 2-s задержки, в течение которой экран был пустым, были представлены два альтернативных принудительных выбора: исходный стимул появлялся в исходном месте, а второй, новый стимул появлялся в другом псевдослучайно выбранном месте.

Если мартышка выбирала новый объект, регистрировался правильный ответ, выдавалось жидкое вознаграждение, и следовала еще одна задержка в 2- с. После задержки первые два стимула появились в своих исходных местах, а третий, новый стимул, также появился в псевдослучайно выбранном месте. Мартышку снова наградили за выбор нового стимула. Новые стимулы добавлялись после последующих задержек до завершения испытания одним из трех способов: (1) мартышка сделала девять правильных выборов подряд; (2) игрунка не смогла сделать выбор в течение 12- с (т. е. была пропущена); (3) игрунка дала неправильный ответ (т. е. выбрала неновый стимул).

В случае упущения или неправильного ответа вознаграждение не выплачивалось, и перед началом нового испытания начинался период тайм-аута 5-. Для каждого испытания количество стимулов, правильно выбранных до его завершения, записывалось как конечная длина промежутка времени (FSL). Объем вознаграждения увеличивался с увеличением сложности испытания, чтобы стимулировать продолжение выполнения задания.

В частности, мартышка получала {{0}}.05 мл вознаграждения за правильные ответы, когда на экране был один стимул, 0,1 мл вознаграждения за правильные ответы, когда на экране было два, три или четыре стимула. экране и 0,2 мл вознаграждения за правильные ответы при наличии на экране пяти, шести, семи, восьми или девяти стимулов. Количество объектов на экране ниже называется уровнями сложности испытания (TDL).

Каждую мартышку тестировали 2–5 дней в неделю, и каждый сеанс тестирования заканчивался через 3 часа или после того, как игрунка заработала 20 мл вознаграждения, в зависимости от того, что наступило раньше.

Задача на время реакции (рис. 7А)

Задача времени реакции (RTT) измеряет время, необходимое мартышке, чтобы протянуть руку и коснуться экрана. Его использовали, чтобы отличить возрастные изменения некогнитивной скорости моторики от возрастных изменений в выполнении задачи на рабочую память (DRST). Каждое испытание RTT инициировалось прикосновением мартышки к зеленому квадрату стимула в центре экрана.

Затем в одной из девяти локаций, выбранных псевдослучайно, появилась цель. Когда мартышка касалась цели, она жаждала жидкого вознаграждения в размере 0.1-мл, а время, прошедшее между появлением цели и выбором мартышкой, записывалось как время реакции в этом испытании.

Мартышкам давали одну тренировочную сессию для изучения задания, а затем собирали данные из десяти последующих тестовых сессий. Каждая из 10 тестовых сессий завершалась, когда игрунки выполнили 108 попыток или прошел 1 час с начала тестовой сессии.

Задача с прогрессивным соотношением (PRT; рис. 7B)

Задача прогрессивного коэффициента (PRT) измеряет мотивацию. Его использовали, чтобы отличить возрастные изменения некогнитивной мотивации от возрастных изменений в эффективности DRST. Каждое испытание PRT начиналось с предъявления стимула в центре экрана.

Мартышек вознаграждали за прикосновение к стимулу в рамках прогрессивной схемы подкрепления, при которой требования к реакции возрастали во время сеанса тестирования.

Первоначальным требованием к ответу было одно касание, чтобы получить награду. Как только обезьяна выполнила требование ответа, стимул убрали с экрана, награду выдали, а затем стимул снова появился на экране. Требование ответа увеличивалось на единицу до тех пор, пока не были выполнены восемь требований ответа, а затем удваивалось после выполнения каждых восьми требований ответа.

Конкретные требования к ответу были следующими: (приращение=1) 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8; (приращение=2) 10, 12, 14, 16, 18,20, 22, 24; (приращение=4) 28, 32, 36, 40, 44, 48, 52, 56; и т. д. Тестовые сеансы завершались по истечении 1 часа или по достижении мартышкой требуемого ответа в 120 прикосновений. Мартышкам была предоставлена ​​одна тренировочная сессия, чтобы выучить задачу, а затем были собраны данные из трех последующих тестовых сессий.

Полученные результаты

ДРСТ

Чтобы оценить, демонстрируют ли мартышки возрастные нарушения рабочей памяти, мы внедрили версию задачи с отложенным интервалом распознавания с сенсорным экраном на группе животных в широком возрастном диапазоне.

В этом задании игрунки инициировали испытание, а затем получали вознаграждение за прикосновение к одному визуальному стимулу («объекту»), появляющемуся на экране. После небольшой задержки, во время которой экран был пуст, игрунки были вознаграждены за идентификацию нового объекта в результате принудительного выбора из двух альтернатив. Если все было правильно, за небольшой задержкой последовало появление трех объектов; двое, которых видели ранее на суде, и один роман.

После каждого правильного ответа разыгрывалась награда и в массив добавлялся дополнительный объект. Когда мартышка выбирала неновый объект, испытание заканчивалось без награды, и последовательность испытаний начиналась заново.

Основным показателем, используемым для оценки эффективности DRST, была конечная длина пролета (FSL). Как и в предыдущей работе (Herndon et al., 1997; Moss et al., 1997; Killiany et al., 2000; Moore et al., 2017), эта мера количественно определяет способность рабочей памяти животного и определяется как количество стимулов, которые мартышка правильно зарегистрированы как новые в каждом испытании.

Кривые обучения необработанных данных для каждого животного, построенные как функция FSL с течением времени, были сглажены с использованием гауссово-взвешенного скользящего среднего по 2000-окну испытания (рис. 3B), а для моделирования случайных результатов использовалось моделирование Монте-Карло. .

Мы проанализировали производительность в течение трех отдельных фаз кривой обучения каждой мартышки, обозначенных как «Новичок», «Ученик» и «Эксперт». Фаза новичков определялась как испытания, результаты которых не отклонялись от ожидаемых случайно, и начиналась с первого когда-либо проведенного испытания. Конец фазы новичков определялся с помощью тестов согласия Колмогорова-Смирнова для определения начальной точки, в которой 100 последовательных экспериментально измеренных распределений FSL значительно отличались от нулевого распределения, полученного на основе моделирования Монте-Карло.

Фаза обучения началась сразу после фазы новичка и закончилась на этапе испытания до достижения 90-го процентиля результатов. ExpertPhase включал испытания с показателями от 90 до 100 процентилей включительно.

Эти фазы отличались друг от друга, и ни одно исследование не попадало в несколько категорий. Чтобы проверить эти определения фаз, мы проверили, значительно ли увеличилась, как и ожидалось, средняя производительность на всех трех фазах, и обнаружили, что это произошло (рис. 3C; непараметрический критерий Фридмана: x2(2)=30, p=3.1 107); попарные тесты post hocНеменьи: Новичок против Учащегося: p=0.017; Новичок против Эксперта:p=1.4 107; Учащийся против эксперта: p=0.017).

For more information:1950477648nn@gmail.com