בדיקת Metacognitive להגיב באמצעות מבוסס על ריח מושהית מבחן התאמה-כדי-Sample בחולדות
18 ביוני 2018
פרוטוקול זה מתאר שיטה של חוקרים את האפשרות של metamemory, או זיכרון המודעות, מכרסמים. ריח מושהית-התאמת-כדי-sample שצורת הוא הרומן, רלוונטי מבחינה אקולוגית התנהגותית מבחן שימושי לקביעת היקף אשר מכרסמים הקטן להגיב בהתבסס על קוגניטיבית ניטור הכוח של מדינות הזיכרון שלהם.
המטרה הכוללת של ניסוי זה היא לקבוע את המידה שבה מכרסמים מגיבים מטא-קוגניטיבית על ידי הצגת מבחני זיכרון שניתן לדחות את הנבדקים. שיטה זו יכולה לעזור לענות על שאלות מפתח בתחום הפסיכולוגיה ההשוואתית כמו קביעת המידה שבה חולדות מנטרות את הזיכרון. היתרון העיקרי של טכניקה זו הוא שקל יחסית לחולדות ללמוד מכיוון שהיא מנצלת את התנהגות המזון הטבעית של החולדה ואת חוש הריח הראשוני
.טכניקה זו נוצרה בקפידה כך שתוצאות מבדיקות התנהגותיות יהיו תקפות ואמינות. לדוגמה, איזנו את המרווח בין הניסוי עם הגודל המוגדר שממנו נלקחו ריחות הדגימה כך שתהיה הפרעה אופטימלית לזיכרון. קיבלנו את הרעיון לשיטה הזו מפרדיגמות דומות שמשתמשות בגירויים חזותיים בקופים, יחד עם ניסויים לא קשורים שבהם מציגים לחולדות ריחות שצריך לזכור על ידי חפירה בכוסות מלאות בחול.
פרוטוקול הטקסט מתאר את הרכבת מנגנון הבדיקה, הרגלת חולדות למנגנון הבדיקה וחפירה בכוסות חול לתגמולי מזון. לאחר שנקבעה העדפה משמעותית למזון, החולדה יכולה להמשיך לאימון התאמה לדגימה. לבדיקה זו יש להכין כבר ארבע כוסות שונות של חול ריחני ולא יותר משבוע.
אחסן את החול הריחני במכלי זכוכית אטומים היטב. כל מפגש מבחן התאמה לדגימה מורכב משישה ניסויים עם מרווחים של ארבע דקות בין ניסויים. כדי שבעל חיים יעבור את האימון הזה, החולדה חייבת לזהות נכון את התגמול הנסתר בשלושה ניסויים לפחות בשני מבחנים רצופים.
כדי להגדיר את מבחן ההתאמה לדגימה, שפכו חצי מכל חול ריחני לארבע כוסות. לאחר מכן, בעקבות המיקום שהוקצה באופן אקראי על ידי התוכנה, סדר את הכוסות במרחק שווה מדלת הכניסה באזור המשימה של המכשיר. לאחר מכן, קברו חתיכה שלמה של פרס בכוס הריחנית הנכונה שנבחרה באופן אקראי.
רק אל תשתמשי באותה גביעונית יותר מפעמיים ברציפות. כמו כן, קברו חצי חתיכת פרס בכוס דגימה עם ריח זהה. קברו את התגמולים לפחות באמצע הדרך לתחתית החול.
התחל את הבדיקה על ידי הצגת ריח הדגימה לחולדה. הנח את החולדה בתא הדגימה, עבר את תא העיכוב המתערב. לאחר מכן הורד את הכוס המכילה את חצי התגמול לתוך החדר בעזרת מרית כפופה.
ברגע שהחולדה מתחילה לאכול את התגמול, הסר את הכוס. לאחר שהחולדה סיימה לאכול את התגמול, הרם את מחיצת חדר הקרטון לתא העיכוב ואת המחלק לאזור המשימה MTS. ברגע שהחולדה מקבלת החלטה ומשיגה פרס אם קיים, הוציאו את החולדה מהתא והניחו אותה בכלוב ההעברה.
החולדה עשויה וסביר להניח שתרחרח כל, אך תאפשר לחולדה לחפור רק בכוס אחת. אם הוא בוחר בצורה לא נכונה, הסר אותו במהירות כדי למנוע בחירות חלופיות של כוסות. ברגע שנכנסים לכלוב ההעברה, התחילו ITI של ארבע דקות וכדי לעוור את החולדה מלראות את מערך הניסוי הבא, הגנו על הכלוב.
במהלך תקופת המנוחה, שואבים את כל החול שעלול להישפך, נקו את החדר עם 70% אלכוהול איזופרופיל, הסירו תגמולים שלא נאכלו וחידשו את כוסות החול לפי הצורך. לאחר מכן הכינו את הדגימה הבאה שנבחרה באקראי עם חצי הפרס. הגדר את אזור המשימה ובצע את הניסיון הבא.
בסיום הפגישה, החזירו את החולדה לכלוב הבית שלה והתחילו לבדוק את החולדה הבאה. לאחר מעבר משימת MTS התקדמו למבחן התאמה לדגימה מושהית או DMTS כדי לקבוע קריטריון עיכוב. משימה זו דומה ל-MTS, אך בעצם מוסיפה מרווח שמירה בין מתן הדגימה לחולדה לבין מתן החולדה לבצע את הבדיקה.
כאשר לחולדות יש שיעור הצלחה בין 40 ל-70%, מרווח העיכוב מספיק כדי לקדם את החולדות לניסוי הכפוי לעומת הבחירה. לפני שתתחיל את הניסויים הכפויים לעומת הבחירה, ערכו תחילה שני ניסויים שבהם החולדה מוצאת רק את הירידה בחדר המשימות. הירידה עמוסה בחול בצבע ומרקם שונים.
הוא טעון בפרס בגודל רבע גודל. מסלולי כפייה לעומת בחירה הם כמו מבחני DMTS, אבל בשמונה מתוך 12 מבחנים, הדחיתה מוצעת בצד הנגדי של החדר מארבעת כוסות ה-MTS. ערכו 10 מפגשים כפויים לעומת בחירה לכל חולדה.
במהלך כל ניסוי, כאשר החולדה נכנסת לתא ההשהיה, שימו לב אם החולדה פונה בתחילה שמאלה לכיוון הירידה או ימינה כדי לבצע את מבחן ה-MTS. זוהי בחירת המטא-זיכרון של הפרספקטיבה. לאחר שני מפגשים, חשב את דיוק החולדה בניסויים הכפויים.
אם דיוק החולדה עולה מעל 70% או יורד מתחת ל-40%, הפסק את הבדיקה הכפויה לעומת הבחירה וחזור לבדיקת DMTS. ברגע שהדיוק של החולדה הוא שוב בין 40 ל-70% בשני מפגשי DMTS רצופים, אז חזור למפגשי השביל הכפוי לעומת הבחירה. כמו כן, קבע אם במהלך שני מפגשים בחירת הדחייה מתקרבת לאפס או ל-100%במקרה זה, השהה את הבדיקה ושקול לשנות את גודל התגמול בכוס הדחייה.
המטרה היא ירידה בשיעור הבחירה בין 10 ל-40%לאורך הבדיקה הכפויה לעומת הבחירה, ודא שהעדפות החולדה יישארו זהות על ידי ביצוע בדיקות העדפה פעם בשבוע כמתואר בפרוטוקול הטקסט. ודא תמיד כי תא הבדיקה מנוקה עם איזופרופנול לאחר כל ניסוי. בהתאם לעיכוב הקריטריון שלהם, ייתכן שניתן יהיה לבדוק שתיים או שלוש חולדות בו זמנית, מה שיהפוך את הניקוי היסודי לקריטי במיוחד.
על מנת לחקור את התגובה המטא-קוגניטיבית של הנבדק, משווים את שיעור הניסויים הכפויים הנכונים לשיעור הניסויים או הניסויים הנכונים שנבחרו בהם קיימת אפשרות ירידה. תוצאה חיובית מסומנת על ידי דיוק גבוה משמעותית בניסויים שנבחרו בהשוואה לניסויים כפויים. אם הביצועים אינם מדויקים יותר באופן משמעותי בניסויים שנבחרו מאשר בניסויים כפויים, התוצאות אפסיות.
היעדר היפותטי זה של ראיות למטא-זיכרון בחולדות מצביע על אי שימוש באפשרות מבחן הירידה כאשר זה היה אדפטיבי לעשות זאת בניסויים שבמהלכם הדגימה נשכחה. אחרי הצפייה בסרטון הזה, אתם אמורים להבין היטב כיצד לבחון חולדות לתגובה מטא-קוגניטיבית באמצעות מבחן התאמה לדגימה מושהה עם חול ריחני. לאחר השליטה, ניתן לבדוק חולדה בסשן של התאמה לדגימה תוך כ-45 דקות, תלוי בעיכוב של החולדה אם היא מבוצעת כראוי.
בזמן ניסיון הליך זה, חשוב לזכור כי חולדות חייבות להיות מורגלות למנגנון, להיות בעלות העדפה חזקה לתגמולים ומרווח שמירה שנבחר ומנוטר באופן אינדיבידואלי.
סקירה כללית
פרוטוקול זה מתאר שיטה לבדיקת מטה-זיכרון במכרסמים באמצעות פרדיגמה של התאמה מושהית לדגימה המבוססת על ריח. מבחן התנהגותי זה, הרלוונטי מבחינה אקולוגית, מעריך כיצד מכרסמים מנטרים קוגניטיבית את מצבי הזיכרון שלהם.
מרכיבי מפתח של המחקר
תחום המדע
- פסיכולוגיה השוואתית
- נוירוביולוגיה התנהגותית
- מטא-קוגניציה
רקע
- מטא-זיכרון מתייחס למודעות ליכולות הזיכרון של האדם.
- הבנת הזיכרון של מכרסמים יכולה לספק תובנות לגבי תהליכים קוגניטיביים.
- המחקר משתמש בהתנהגויות חיפוש מזון טבעיות של חולדות כדי להקל על הלמידה.
- מחקרים קודמים בחנו פרדיגמות דומות בפרימטים.
מטרת המחקר
- לקביעת היקף התגובות המטא-קוגניטיביות במכרסמים.
- להערכת האופן שבו חולדות מנטרות את הזיכרון שלהן במהלך משימות קבלת החלטות.
- לביסוס שיטה מהימנה להערכת מודעות לזיכרון במודלים של בעלי חיים.
שיטות שנעשה בהן שימוש
- פיתוח של משימת התאמה דחלויה לדגם (delayed-matching-to-sample) המבוססת על ריח.
- אימון חולדות לזיהוי תגמולים המוסתרים בכוסות חול מבושמות.
- יישום של רווחים בין ניסיונות (inter-trial intervals) כדי למקסם את שימור הזיכרון.
- השוואת הדיוק בין ניסיונות כפייה לניסיונות בחירה להערכת מטה-זיכרון.
תוצאות עיקריות
- חולדות הדגימו את היכולת לנטר את מצבי הזיכרון שלהן.
- נצפו הבדלים משמעותיים בדיוק בין ניסיונות בחירה לניסיונות כפייה.
- המחקר אישר את תקפות שיטת הבדיקה.
- התוצאות מרמזות כי חולדות עשויות להפגין התנהגויות מטא-קוגניטיביות.
מסקנות
- הממצאים תומכים בקיומה של מטא-זיכרון במכרסמים.
- ניתן להשתמש בשיטה זו כדי להעמיק את חקירת התהליכים הקוגניטיביים בבעלי חיים.
- מחקרים עתידיים עשויים להרחיב ממצאים אלו כך שיכללו מינים אחרים.
שאלות נפוצות
רלוונטיות תעשייתית למנהלים
הערכת קיבולת מטא-קוגניטיבית במודלים פרה-קליניים תומכת בתיקוף מטרות (target validation) על ידי הבהרת המנגנונים הקוגניטיביים העומדים בבסיס הפרעות נוירו-פסיכיאטריות. בדיקה זו של התאמה מאוחרת לדגימה (delayed match-to-sample) המבוססת על ריח, מאפשרת הפחתת סיכונים מנגנונית של היפותזות טיפוליות הקשורות לניטור זיכרון ולקבלת החלטות. השיטה מספקת התאמה של ביומרקרים תרגומיים להערכת תרכובות פרו-קוגניטיביות במערכות הרלוונטיות למחלה.
יישומים אסטרטגיים במחקר ופיתוח בביופארמה
גילוי מוקדם ותיקוף מטרה
- ערך מדעי: מאפשר בחינה של היפותזות טיפוליות הכוללות ניטור זיכרון ובקרה מטא-קוגניטיבית במודלים של מכרסמים.
- ערך תפעולי: נעזר בהתנהגות חיפוש מזון טבעית ובחוש ריח, ובכך מפחית את מורכבות האימון ומשפר את המוכנות לבדיקה.
- ערך ניבוי: תומך בהפחתת סיכונים ביולוגיים על ידי הבחנה בין נוכחות של זיכרון להיעדרו באמצעות תגובות התנהגותיות.
סריקה ופיתוח בדיקות
- ערך מדעי: מייצר מדידות כמותיות של משתנים תלויים (דיוק בניסיונות כפייה לעומת בחירה) להערכת השפעת תרכובות על תגובות מטא-קוגניטיביות.
- ערך תפעולי: מבטיח סטנדרטיזציה של הבדיקה באמצעות מרווחי שימור שכוילו באופן פרטני, השומרים על ביצועי בסיס של 40-70%.
- יכולת הרחבה: תומך במוכנות לסריקה עם מפגשים בני 45 דקות ופוטנציאל לבדיקה מקבילה של מספר חולדות.
מחקר תרגומי ופרה-קלני
- המשכיות תרגומית: מקשר בין הערכה מטא-קוגניטיבית בשלב הגילוי לבין הערכה פרה-קלינית של טיפולים פרו-קוגניטיביים.
- מערכת רלוונטית למחלה: ממדלת גירעונות מטא-קוגניטיביים הרלוונטיים לסכיזופרניה, למחלת אלצהיימר ולהפרעות קוגניטיביות אחרות.
- הפחתת סיכונים מכניסטית: מבהירה האם תרכובות הבדיקה משפרות את ניטור הזיכרון ולא רק את ביצועי הזיכרון.
שילוב תהליכי עבודה וצנרת עיבוד
שיטה זו משתלבת ברצף הגילוי, החל מבדיקת היפותזת המטרה, דרך זיהוי מובילים ועד להערכת יעילות פרה-קלינית, במיוחד עבור התשבחות של הפרעות קוגניטיביות.
- ביולוגיה של גילוי: תומך בבדיקת השערות באמצעות מדידה של שימוש אדפטיבי בתגובות ירידה (decline responses) כמדד למודעות מטקוגניטיבית.
- סריקה: מספק פלטים כמותיים הניתנים לשחזור (דיוק בניסויים של בחירה לעומת ניסויים כפויים), המאפשרים הערכה מהימנה של תרכובות.
- אנליזה: דורש השוואה סטטיסטית של פרופורציות ניסיונות נכונים כדי לקבוע תגובה מטקוגניטיבית מובהקת.
- מחקר תרגומי: עולה בקנה אחד עם פיתוח ביומרקרים על ידי הערכת מודולציה של תהליכים קוגניטיביים מעבר לשיפור פשוט של הזיכרון.
- שימוש חוזר ארגוני: מהווה פלטפורמה סטנדרטית וניתנת להרחבה להערכה ארוכת טווח של תרופות קוגניטיביות לאורך פרויקטים של גילוי.
השפעה תפעולית וארגונית
- ערך מדעי: ביטחון חיזוי במעורבות המטרה באמצעות הערכה ישירה של ניטור מצב הזיכרון.
- ערך תפעולי: פרוטוקול סטנדרטי עם תיטור ביצועים מובנה וכיול אפשרות ירידה.
- ערך אסטרטגי: מספק מידע להחלטות go/no-go על ידי הבחנה בין תרכובות המשפרות בקרה מטא-קוגניטיבית לבין אלו המשפיעות רק על חוזק הזיכרון.
- השפעה על הפורטפוליו: מאפשר תעדפות מועמדים מותאמת סיכונים בהתבסס על ספציפיות מכניסטית לתהליכים קוגניטיביים.
שיקולי יישום
- דורש מומחיות בבדיקות התנהגותיות של מכרסמים ובתכנון משימות מבוססות ריח.
- תלות במערך הכולל תאי דגימה, השהיה ומשימה עם מערכת מדויקת להגשת ריחות.
- נדרש סטנדרטיזציה בין-צוותית של העדפות תגמול, כיול מרווחי שימור ואימות של אפשרות הדחייה.
- חובה להביא בחשבון שונות אינדיבידואלית באפפרציה של ריחות ובהתנהגות חפירה בין זני חולדות שונים.
- מוגבל להערכת תגובה מטא-קוגניטיבית; אינו מודד משתנים מבלבלים של מוטיבציה או קשב שאינם קשורים לזיכרון ללא בקרות נוספות.
