开发触摸屏集合转换任务
建立适用于小鼠的连续规则转换任务，以测量认知灵活性。
设计了具有光和侧两个维度的规则（光规则、左侧规则、右侧规则），在5次连续正确后自动切换规则，并允许无限次转换。
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小鼠中性别偏倚的计算过程导致不同的集合转换表现
Sex-biased computations underlying differential set shift performance in mice
实验完整度
高行为任务、计算建模（RLDDM, ioHMM）和多个行为指标的统计分析。
主要模型
BL6129SF1/J小鼠（雌性15只，雄性16只） 触摸屏集合转换任务
重点核对
小鼠品系：BL6129SF1/J，雌雄各半（n=31，15F/16M） 训练顺序和规则分配（light/right/left规则） 响应时间限制（10秒或3秒） 行为指标：规则转换次数、正确率、反应时间 计算模型：RLDDM和ioHMM参数估计
摘要
认知灵活性可以定义为根据环境反馈在选择或策略之间适应性转换的能力。灵活性在许多神经精神疾病中受到破坏。支持认知灵活性的计算的个体差异可能揭示神经精神风险和恢复力的机制。一个已知影响神经精神风险个体差异的关键变量是性别。虽然先前的研究已确定小鼠基于价值的决策中存在性别差异，但性别是否反映认知灵活性的主要变异来源仍不清楚。为了直接评估认知灵活性中的性别偏倚个体差异，我们开发了一种新颖的触摸屏集合转换任务，该任务允许在小鼠中进行稳健且连续的测试。使用此任务，我们发现雌性小鼠比雄性小鼠完成了显著更多的规则转换，且错误更少。接下来，我们采用了一套计算模型，揭示了认知灵活性背后计算中的性别偏倚个体差异。我们的结果表明，在规则转换后，雌性小鼠比雄性小鼠更快地学习新规则，并且更早地致力于利用规则选择——有时是因为它们同时遵循多个规则。这表明雌性啮齿动物中增强的选择稳定性在不确定时期增强了对选择的承诺，并直接促进了规则转换的增加。这支持了一个反直觉的结论，即高度的稳定选择是增强集合转换任务中认知灵活性的强烈要求，而集合转换任务是公认的认知灵活性任务之一。
实验结论
提炼研究问题、关键发现与证据，快速把握文章的核心贡献。
- 研究问题
- 性别是否以及如何影响小鼠在集合转换任务中的认知灵活性及其背后的计算过程？
- 核心机制
- 雌性小鼠通过增强选择稳定性和更快的从探索转向利用，以及同时利用多个规则，从而在规则转换后更快地学习新规则并提高认知灵活性。
- 主要证据
- 行为实验显示雌性小鼠完成更多规则转换、错误更少、更频繁重复正确选择；RLDDM模型显示雌性小鼠的偏差和学习率更强；ioHMM模型显示雌性小鼠更快退出探索状态并进入利用状态，且更多出现模糊利用状态。
- 研究意义
- 研究强调了稳定选择对认知灵活性的重要性，为理解神经精神疾病中性别差异的机制提供了线索。
研究路径
按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。
行为训练和测试
训练小鼠执行集合转换任务并评估性别差异。
32只BL6129SF1/J小鼠进行预训练（初始触摸、必须触摸、必须启动、惩罚不正确），随后进行规则成形（光、左、右），最后执行完整集合转换任务10天。
行为数据统计分析
分析性别对规则转换次数、错误数、反应时间等行为指标的影响。
使用GLMM、重复测量ANOVA和t检验分析数据。
强化学习漂移扩散模型（RLDDM）
建模决策过程，识别性别偏倚的计算参数（如偏差、学习率）。
使用HDDM包拟合RLDDM，估计参数如边界分离、漂移率、偏差、非决策时间、学习率、遗忘因子和惊喜度，并比较性别差异。
输入输出隐马尔可夫模型（ioHMM）
识别潜在认知状态（探索/利用）并分析其转换动态。
使用ioHMM对选择序列和光位置进行建模，估计探索、利用左、利用右、利用光四种状态，并分析状态占用和转换概率。
研究方法
按研究目的归类文中使用的方法，便于定位所需技术。
产品清单
| 实验环节 | 名称 | 品牌 | 货号 |
|---|---|---|---|
| 行为训练和测试 | Bussey-Saksida触摸屏操作性条件反射箱 | Lafayette Instrument Co. | -- |
| 行为数据收集 | ABET-Cognition软件 | Lafayette Instrument Co. | -- |
| 计算建模 | MATLAB | -- | -- |
| Python | -- | -- | |
| 统计分析 | GraphPad Prism 10 | -- | -- |
| 计算建模 | HDDM Python包 | -- | -- |
关键环节
汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。
| 环节 | 核对要点 |
|---|---|
| 动物饲养和限制 | 小鼠品系和数量（BL6129SF1/J, 16F/16M），食物限制至85-95%自由采食体重，明暗周期（12小时倒置），行为测试时间（每天5天）。 阅读提示：Methods - Animals |
| 预训练 | 预训练日程（初始触摸、必须触摸、必须启动、惩罚不正确），每个日程的达标标准（连续两天完成30次试验或60次试验），刺激显示与集合转换任务一致。 阅读提示：Methods - Pre-training |
| 规则成形 | 规则分配（光、左、右），每个规则的训练天数（5天），达标标准（60分钟内至少60次试验，连续10次正确）。 阅读提示：Methods - Rule shaping |
| 集合转换任务 | 任务参数：200次试验或60分钟，响应时间限制（10秒或3秒），错误和遗漏的超时（3秒），不正确音调（3000Hz），奖励（280ms泵持续时间，约7ul），试验间间隔（3秒）。 阅读提示：Methods - Touchscreen set shift task for mice |
| 计算建模 | RLDDM（使用会话5-10的数据，MCMC链数量，收敛标准），ioHMM（状态数量，Baum-Welch重新初始化次数，Viterbi解码）。 阅读提示：Methods - Reinforcement learning drift diffusion model (RLDDM) 和 Input-output hidden Markov model (ioHMM) |