مهمة معقدة للغوص مقابل الغذاء للتحقيق في التنظيم الاجتماعي والتفاعلات في الفئران

الفئران اجتماعية للغاية ، مما يجعلها نموذجا مثاليا لفهم السلوك الاجتماعي وكيفية ارتباطه بصنع القرار. تقسم الفئران نفسها إلى مجموعات هرمية على أساس العلاقات المهيمنة والخانية. يمكن تدريب الفئران على المهام التي تعبر عن التعاون وإدارة المخاطر والسلوك المخادع والسلوكيات التي تتغير اعتمادا على قرارات الفئران الأخرى^1،2. الدراسات مع نماذج الفئران التي تعبر عن هذه السلوكيات تثبت أنها مفيدة في فهم البنية الاجتماعية وعلاقتها بصنع القرار مع أهمية لعلم النفس البشري.

كمورد ضروري ، والحصول على الغذاء هو السبب الرئيسي للتنظيم الاجتماعي بين الفئران³. وقد لوحظ الفئران السذاجة الانخراط في التفاعل الاجتماعي والتمايز في الحالات التي كان فيها الوصول إلى الغذاء محدودة^{1،2،4،5،6،7،8}. في إحدى الدراسات، طلب من الفئران البالغة عبور نفق تحت الماء للوصول إلى الطعام ومن ثم إعادة الطعام عبر النفق إلى القفص^9. واستطاعت الفئران الفردية داخل كل مجموعة تصنيفها وفقا لطريقتها في الحصول على الغذاء. ظهرت اثنين من ملامح السلوكية: الأول هو "الناقلين", الذين الغوص إلى أسفل والسباحة تحت الماء إلى المغذية, الحصول على بيليه, وعقد بيليه في فمه لأنها تسبح مرة أخرى إلى القفص. أما المجموعة الثانية فهي "غير الناقلين"، الذين لا يغوصون ويحصلون على الطعام إلا بالسرقة من الناقلين. في مجموعات من ستة فئران، كان ما يقرب من نصف الناقلين والنصف الآخر لم يكن⁹. وقد لوحظ أن جميع الفئران الناقلين عندما تم تدريبهم بشكل فردي في جهاز الغوص¹⁰.

وتشمل المهام السلوكية الحيوانية المماثلة المنافسة على الغذاء أو الفضاء وقد تم توظيفها مع الدجاج¹¹، القوارض^{12،13،14،15}، والخنازير¹⁶. في اختبار الأنبوب ، يتم إرسال فأرين من خلال أنبوب ضيق من طرفي نقيض ، مع تنازل فأر واحد بالضرورة عن حق الطريق إلى الآخر. يساعد هذا الاختبار في قياس الهيمنة الاجتماعية^17،18،19. اختبار سلوكي يشار إليه باسم اختبار بقعة دافئة الفئران تتنافس على موقف في بقعة دافئة صغيرة في قفص بارد خلاف ذلك^19،20.

وهناك مهمة الغوص مقابل الغذاء اللاحقة التي هي أكثر تعقيدا يسمح الفئران الناقل للوصول إلى قفص ثان، بعيدا عن غير الناقلين، حيث يمكن أن تستهلك طعامهم بشكل منفصل⁴. في هذا البروتوكول، نقدم مهمة الغوص مقابل الغذاء كنموذج بديل للتسلسل الهرمي الاجتماعي والسلوك في الفئران. توفر مهمة الغوص مقابل الطعام هذه طريقة للفئران لتجنب الفئات الاجتماعية في القفص الرئيسي وبالتالي الهروب من العدوان والتفاعلات الاجتماعية للفئران الأخرى. هذه المهمة يقدم خيار تجنب السلوك الاجتماعي في الفئران التي يمكن أن توضح فهمنا للعدوان الاجتماعي.

الأداء الاجتماعي، الذي يصف القدرة على الانخراط في الأدوار الاجتماعية العادية، يمكن أن تتأثر ظروف مثل الاكتئاب³. الأفراد الاكتئاب غالبا ما النضال مع البطالة، لديها عدد قليل من الاتصالات الاجتماعية، ونادرا ما تشارك في الأنشطة الترفيهية³. غالبا ما يقاس العلاج الفعال للاكتئاب من خلال تحسين الوظيفة الاجتماعية والشخصية^21. العلاجات المضادة للاكتئاب، ومع ذلك، تختلف في فعاليتها في علاج العاهات في الأداء الاجتماعي المتعلقة الاكتئاب³.

في هذه المنهجية ، قمنا بتحريد حالة تشبه الاكتئاب في الفئران من خلال اختبار الإجهاد المزمن وقيمنا مستوى الفئران من الأهدونيا ، وهي واحدة من ميزات حالة تشبه الاكتئاب ، مع اختبار تفضيل السكروز. تم رصد الفئران الأنهيدونية ، وكذلك الفئران الأنهيدونية التي كانت تدار مضادات الاكتئاب ، من خلال مهمة الغوص مقابل الغذاء بالمقارنة مع مجموعة التحكم.

تشبه مهام الغوص مقابل الطعام المذكورة سابقا اختبارات المنافسة الغذائية التي غالبا ما تستخدم زوجا واحدا فقط من الحيوانات أو انقساما واحدا كنقطة مقارنة ، مثل الناقلين وغير الناقلين وتحليلا واحدا يقارن الخضوع بالهيمنة^15و17و22. تحدد طريقتنا التفاعلات الأكثر تعقيدا بين الفئران من خلال الانقسامات إلى أنواع متعددة من السلوك ، بما في ذلك: الناقلين وغير الناقلين ، وأولئك الذين يقاتلون من أجل الغذاء وأولئك الذين لا يقاتلون ، والجرذان التي تشترك في الطعام أو تذهب إلى أقفاص منفصلة. ونحن نعتقد أن هذا البروتوكول هو النوع الوحيد الذي يستخدم التسلسل الهرمي لتقييم بنية معقدة من التفاعل الاجتماعي في مجموعة من الحيوانات، وليس في أزواج. وسيكون من المفيد للدراسات التي تختبر الهيمنة على أساس تفضيل الغذاء، فضلا عن الدراسات التي تهدف إلى توضيح علاقات أكثر تسلسلا هرميا لا تقتصر على نموذج مهيمن خاضع.

في هذا البروتوكول، ونحن نصف بالتفصيل مهمة الغوص المعقدة مقابل الغذاء للتحقيق في التنظيم الاجتماعي والتفاعلات في الفئران مع التغيرات في السلوك الفردي، لا سيما بعد تطور anhedonia. ويمكن أيضا استخدام هذا النموذج الحيواني لدراسة الحالات النفسية الأخرى المرتبطة بالتغيرات في السلوك الاجتماعي والتسلسل الهرمي.

وقد أجريت التجارب وفقا لتوصيات إعلاني هلسنكي وطوكيو والمبادئ التوجيهية لاستخدام الحيوانات التجريبية للجماعة الأوروبية. وقد وافقت لجنة رعاية الحيوان بجامعة بن غوريون في النقب على هذه التجارب. كان رمز التفويض لهذه التجربة IL-55-8-12.

1. إعداد الفئران

1. الحصول على الموافقة على التجارب من اللجنة المؤسسية لرعاية الحيوانات واستخدامها (IACUC).
2. حدد الفئران الكبار سبراغ دولي. استبعاد الحيوانات التي تظهر سمات جسدية غير طبيعية، مثل النوبات أو غيرها من العجز الحركي.
   ملاحظة: بالنسبة لهذا البروتوكول، استخدمنا فئرانا ذكورية بالغة، تزن 300−350 جراما، تتراوح أعمارهم بين 4 و8 أشهر. ويمكن استخدام الفئران الإناث كذلك.
3. حافظ على الفئران في درجة حرارة الغرفة (22 درجة مئوية ± 1 درجة مئوية)، مع ضوء 12 ساعة ودورات داكنة 12 ساعة. توفير تشاو الفئران والمياه الإعلانية libitum. منزل 3 فئران لكل قفص.
   ملاحظة: يجب أن تكون جميع الفئران الموجودة في نفس القفص في نفس المجموعة التجريبية.
4. وضع عشوائيا 120 الفئران في واحدة من ثلاث مجموعات تجريبية. استخدم المجموعة 1 (n = 60) w كمجموعة تحكم. حث المجموعة التجريبية، المجموعة 2 (n=30)، مع الضغوطات كما هو مفصل أدناه. حث المجموعة 3، المجموعة التجريبية مع العلاج (ن = 30)، مع أنهدونيا وإدارة العلاج المضاد للاكتئاب في وقت لاحق. يمكن العثور على الجدول الزمني للبروتوكول التجريبي في الشكل 1.
5. وضع علامة على الفئران ذات الأقلام الملونة في بداية التجربة للسماح بتحديد الهوية الفردية.
6. قم بإجراء جميع التجارب بين الساعة 6:00 صباحا .m و12:00 ظهرا.m.
7. وزن الفئران يوميا طوال العملية لفقدان الوزن ممكن. فقدان الوزن فوق 20٪ سوف يستبعد الفئران من الدراسة. انظر القسم 3-1-3.

2. تحريض anhedonia في الفئران

1. نموذج الإجهاد المزمن الذي لا يمكن التنبؤ به
   1. حث الفئران من المجموعة التجريبية والمجموعة التجريبية مع العلاج مع ميزات حالة الاكتئاب مثل من قبل نموذج الإجهاد المزمن لا يمكن التنبؤ بها، كما مفصلة سابقا²³.
2. نموذج الإجهاد المزمن الذي لا يمكن التنبؤ به
   1. حث الفئران من المجموعتين التجريبيتين مع السلوكيات الاكتئاب مثل من قبل نموذج الإجهاد المزمن لا يمكن التنبؤ بها، كما مفصلة سابقا²³.
      ملاحظة: تتعرض الفئران إلى 2 من الضغوطات 7 يوميا في ترتيب عشوائي; واحد في النهار والثاني في الليل لمدة 5 أسابيع^24،25.
   2. إدخال الضغوطات التالية بترتيب عشوائي:
      1. فئران منزل مع 6 في قفص بدلا من 3 ل18 ساعة.
      2. وضع قفص الإمالة 45 درجة على طول المحور العمودي لمدة 3 ساعة.
      3. حرمان الحيوانات من الطعام لمدة 18 ساعة.
      4. حرمان الحيوانات من الماء لمدة 18 ساعة ومن ثم إدخال زجاجة مياه فارغة.
      5. الحفاظ على قفص متسخ لمدة 8 ساعة مع 300 مل من المياه المسكوبة في الفراش.
      6. الحفاظ على الإضاءة المستمرة وعكس دورة الضوء / الظلام لمدة 48 ساعة في الأسبوع.
      7. سخني البيئة إلى 40 درجة مئوية لمدة 5 دقائق.
   3. تأكيد تطور anhedonia، واحدة من سمات حالة تشبه الاكتئاب، من خلال إجراء اختبار تفضيل السكروز. انظر القسم 4- الاطلاع على الأقسام 4 من هذا البند
3. العلاج المضاد للاكتئاب
   1. إدارة 20 ملغ / كغ إيميبرامين هيدروكلوريد (ثلاثي الحلقات المضادة للاكتئاب) intraperitoneally مرة واحدة يوميا لمدة 3 أسابيع للفئران من المجموعة التجريبية^26,27,28.
      ملاحظة: يتم إعطاء مجموعة فرعية (ن = 3 في كل مجموعة من الفئران) من المجموعة التجريبية 0.9٪ ملحية (وهمي) intraperitoneally مرة واحدة في اليوم لمدة 3 أسابيع، في نفس حجم مجموعة العلاج المضادة للاكتئاب.

3. اختبار التنظيم الاجتماعي (مهمة الغوص مقابل الغذاء المعقدة)

ملاحظة: تم وصف الجهاز التجريبي في الدراسات السابقة^9،29،30 مع تعديلات طفيفة. وينبغي أن تتكون جميع أجزاء الجهاز من زجاج شبكي شفاف.

1. إعداد الجهاز وتأقلم الفئران.
   1. ربط قفصين (50 سم × 50 سم × 50 سم) إلى حوض السمك (130 سم × 35 سم × 50 سم) عبر الأنفاق (45 سم × 15 سم × 15 سم)(الشكل 2). تأكد من عدم وجود وصول من قفص إلى آخر دون الغوص في الحوض²⁵. الحفاظ على درجة حرارة المياه عند 25 درجة مئوية.
   2. وضع أنابيب مع الكريات الغذائية (بيليه الغذاء واحد في كل أنبوب) في نهاية واحدة من الحوض.
      ملاحظة: ينبغي أن يؤدي انخفاض إمكانية الوصول إلى الكريات الغذائية في قفص المغادرة إلى تشجيع الجرذ تدريجيا، الذي كان سيطور عادة السرقة، على الغوص للوصول إلى الطعام.
   3. في اليوم الأول من التجربة، أدخل كل مجموعة من 6 فئران إلى جهاز تجريبي بدون ماء لمدة 3 ساعات. عودة الفئران إلى قفص القياسية بعد الدورة.
      1. تقييد وصول غذاء الفئران إلى الجلسات التي تستغرق 3 ساعات، مع عدم وجود إمكانية أخرى للحصول على الطعام خلال بقية اليوم.
      2. إزالة الفئران التي فقدت أكثر من 20٪ من وزنها الأساسي من التجربة جنبا إلى جنب مع مجموعتهم الاجتماعية، وإعطاء الغذاء والماء libitum الإعلانية.
      3. يدويا منشفة الفئران الجافة أو توفير الوصول إلى مصدر الحرارة حتى تجف وقبل وضعها مرة أخرى في مساكنهم العادية لتجنب انخفاض حرارة الجسم.
      4. كرر هذه الجلسات لمدة 2-3 أيام.
         ملاحظة: تسجيل الفيديو الفئران في الجهاز بشكل مستمر لمدة 3 ساعات جلسات. تأكد من ضبط الكاميرا على مستوى عالي الوضوح (720 بكسل) وإيقاف التركيز التلقائي.
2. أداء مهمة الغوص مقابل الطعام
   1. في الأيام 4-17، إضافة المياه تدريجيا حتى يتم الوصول إلى الحد الأقصى لمستوى المياه، كما هو موضح سابقا⁴. في الأيام 17-21، والحفاظ على الحد الأقصى لمستوى المياه.
   2. مراقبة الفئران الغوص للوصول بيليه.
   3. تسجيل المعلمات التالية لكل فأر:
      1. تقييم وتيرة الدخول إلى النفق.
      2. عد كل محاولة للغوص من أجل الطعام.
         ملاحظة: يجب ألا يتجاوز السفر من القفص إلى الحوض مرة أخرى إلى القفص 5-6 ثوان ، مما يضمن بقاء بيليه صالحة للأكل.
      3. تقييم عدد المرات التي يتم الحصول على الغذاء عن طريق الهجوم بين الفئران التي لا تسبح للأغذية والجرذان التي لا.
      4. سجل عدد المرات التي يتم فيها حمل الطعام من قبل فأر يسبح.
      5. سجل الوقت الذي تقضيه الفئران في أقفاص منفصلة مقارنة بالوقت الذي تقضيه في القفص الأصلي.
         ملاحظة: تم الحصول على كافة البيانات بواسطة المراقبة المرئية المستمرة.

4. تقييم أنهدونيا: اختبار تفضيل السكروز

1. تقييم anhedonia بواسطة اختبار تفضيل السكروز مع تعديل طفيف، كما هو موضح سابقا^{23،25،31،32،33}. قم بإجراء هذا الاختبار في الأيام -6 و0 و35 و41 و62 و68 من الإجراء (انظر الشكل 1 للاطلاع على الجدول الزمني للبروتوكول).
   1. السماح للفئران باستهلاك محلول السكروز لمدة 24 ساعة عن طريق الوصول المجاني إلى الزجاجتين في كل قفص ، والتي تحتوي على 100 مل من محلول السكروز (1٪ ، w / v).
   2. بعد 24 ساعة، استبدل إحدى الزجاجات بالماء لمدة 24 ساعة إضافية.
   3. حرمان الفئران من الماء لمدة 12 ساعة³⁴.
   4. إعطاء الفئران على حد سواء زجاجات (واحد مع الماء وواحد مع السكروز). بعد 4 ساعة، سجل حجم كل من محلول السكروز المستهلكة والماء.
   5. حساب تفضيل السكروز وتفضيل السكروز (٪) = استهلاك السكروز (مل) / (استهلاك السكروز (مل) + استهلاك المياه (مل)) × 100٪.
      ملاحظة: عند استخدام نموذج الإجهاد المزمن غير المتوقع بالتزامن مع اختبار المنظمة الاجتماعية، نوصي ليس فقط بتسجيل متوسط السكروز واستهلاك المياه، ولكن أيضا ملاحظة التغيرات في سلوك كل فأر على حدة. وهذا سيسمح بفهم أكثر تحديدا للتغيرات السلوكية داخل الفرد بدلا من داخل المجموعة عندما يواجه نموذجا هرميا مثل مهمة الغوص مقابل الطعام.

5. التحليل الإحصائي

1. تحديد المقارنات بين المجموعات التي تستخدم Kruskal-Wallis تليها Mann-Whitney للبيانات غير القياسية أو تحليل التباين في اتجاه واحد (ANOVA) يليه اختبار Bonferroni اللاحق أو اختبار الطالب t للبيانات البارامترية.
   ملاحظة: تعتبر النتائج ذات دلالة إحصائية عند p < 0.05، وهي ذات أهمية كبيرة عند p < 0.01.

تغيرات وزن الجسم
لم تظهر ANOVA ذات الاتجاه الواحد أي اختلافات في التغيرات في وزن الجسم بين المجموعات التجريبية لمدة 21 يوما من مهمة الغوص مقابل الطعام. من الأيام 2 إلى 21، كانت هناك تغييرات في وزن الجسم لجميع المجموعات 3 (p<0.01، الجدول 1).

اختبار تفضيل السكروز
في بداية التجربة (اليوم 0) ، لم يكن هناك فرق في نسبة تفضيل السكروز بين المجموعة التجريبية من الفئران المستحثة بالأهدونيا (85.6٪ ± 18.6) ، والمجموعة التجريبية التي عولجت بالعلاج المضاد للاكتئاب (85.1٪ ± 18.8) ، ومجموعة التحكم (85.7٪ ± 9.9). في اليوم 35 ، مقارنة بمجموعة التحكم (84.13٪ ± 12.3) ، كان هناك تفضيل سكروز أقل بكثير في المجموعة التجريبية (62.69٪ ± 17.7 ، p<0.01) وفي المجموعة التجريبية مع العلاج (68.48٪ ± 13.9, p<0.01, الشكل 3A). لم تكن هناك حتى الآن أي اختلافات بين المجموعة التجريبية والمجموعة التجريبية مع العلاج. في اليوم 62 ، كان لدى الفئران التجريبية تفضيل السكروز أقل في المائة (68٪ ± 15) من مجموعة التحكم (78.5٪ ± 16) والمجموعة التجريبية مع العلاج (77٪ ± 16 ، p < 0.05 ، الشكل 3B). لم تكن هناك اختلافات بين مجموعة العلاج ومجموعة التحكم في هذا الوقت. يتم تقديم البيانات على أنها تفضيل السكروز في المائة ± الانحراف المعياري.

مهمة الغوص مقابل الطعام
10 - ويبين الشكل 4النشاط الاجتماعي للفئران في حالة تقييد إمكانية الحصول على الغذاء. أظهرت الفئران في المجموعة التجريبية زيادة في وتيرة الدخول إلى النفق (113٪ ± 3.7، p<0.01، الشكل 4A), الغوص من أجل الغذاء (141٪ ± 7, p<0.01, الشكل 4B), الطعام الذي تم الحصول عليه عن طريق الحمل (168٪ ± 12, p<0.01, الشكل 4C), الوقت الذي يقضيه في أقفاص منفصلة (123٪ ± 7.9, p<0.01, الشكل 4D)، والغذاء الذي تم الحصول عليه عن طريق الهجوم (232٪ ± 26، p<0.01، الشكل 4E)مقارنة بالمجموعة التجريبية مع العلاج (44٪ ± 7، 53٪ ± 6، 54٪ ± 5، 55٪ ± 4.7، 67٪ ± 3.4، على التوالي). وكانت الاختلافات بين المجموعة التجريبية من الفئران والجرذان التجريبية المعالجة بمضادات الاكتئاب أكبر إحصائيا من الفرق بين المجموعة التجريبية ومجموعة التحكم في جميع المعلمات ال 5 لاختبار الغوص مقابل الغذاء (p<0.05). يتم تقديم البيانات كنسبة مئوية متوسطة مقارنة بعناصر التحكم ± الخطأ القياسي للوضيع.

الشكل 1. جدول زمني للبروتوكول التجريبي. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

الشكل 2. رسم توضيحي لجهاز الغوص مقابل الطعام. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

الشكل 3. اختبار تفضيل السكروز (A) بعد 35 يوما و (ب) بعد 62 يوما. لم يكن هناك فرق في استهلاك السكروز في بداية التجربة. (أ)بحلول اليوم 35 من التجربة، كان لدى المجموعة الهيدونية (p<0.01) ومجموعة anhedonic المعالجة بالعلاج المضاد للاكتئاب (p<0.01) تفضيل سكروز أقل بكثير من مجموعة التحكم. (ب) في اليوم 62، كان لدى الفئران المستحثة ب anhedonia تفضيل سكروز أقل في المائة مقارنة بكل من التحكم والمجموعة الأهدونية المعالجة بالعلاج المضاد للاكتئاب (p<0.05). يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

الشكل 4. النشاط الاجتماعي للفئران في حالة تقييد الوصول إلى الغذاء. (أ) تكرار الإدخالات في النفق. (ب) الغوص من أجل الطعام. (ج) الأغذية التي تم الحصول عليها عن طريق حمل. (د) الوقت الذي يقضيه في أقفاص منفصلة. (ه) الأغذية التي تم الحصول عليها عن طريق الهجوم. يتم تقديم البيانات كنسبة مئوية متوسطة مقارنة بمتوسط قيم التحكم + الخطأ القياسي للوسط. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

الجدول 1 - الجداول التغيرات في وزن الجسم (كنسبة مئوية) أثناء مهمة الغوص مقابل الطعام. لم تكن هناك اختلافات بين المجموعات التجريبية 3 للتغيرات في وزن الجسم خلال 21 يوما من المهمة. من الأيام 2 إلى 21، كان هناك تأثير عام بين الأيام التي تم التعبير عنها كتغير في وزن الجسم (p<0.01).

وليس لدى صاحبي البلاغ ما يكشفان عنه.