Bewertung von Stresseffekten auf die kognitive Flexibilität anhand eines operanten Strategiewechsel-Paradigmas

Zusammenfassung

Stressige Lebensereignisse beeinträchtigen die kognitive Funktion und erhöhen das Risiko psychiatrischer Störungen. Dieses Protokoll veranschaulicht, wie Stress die kognitive Flexibilität beeinflusst, indem ein automatisiertes paradigmatisches Paradigma der operanten Strategie bei männlichen und weiblichen Sprague-Dawley-Ratten verwendet wird. Spezifische Gehirnbereiche, die bestimmten Verhaltensweisen zugrunde liegen, werden diskutiert und die translationale Relevanz der Ergebnisse untersucht.

Zusammenfassung

Stress beeinflusst die kognitive Funktion. Ob Stress die kognitive Funktion verbessert oder beeinträchtigt, hängt von mehreren Faktoren ab, einschließlich der 1) Art, Intensität und Dauer des Stressors; 2) Art der untersuchten kognitiven Funktion; und 3) Timing des Stressors in Bezug auf das Lernen oder Ausführen der kognitiven Aufgabe. Darüber hinaus wurden Geschlechtsunterschiede zwischen den Auswirkungen von Stress auf die kognitive Funktion umfassend dokumentiert. Hier beschrieben ist eine Adaption eines automatisierten operanten Strategiewechsel-Paradigmas, um zu beurteilen, wie sich Stressschwankungen auf die kognitive Flexibilität bei männlichen und weiblichen Sprague-Dawley-Ratten auswirken. Insbesondere wird Zurückhaltungsstress vor oder nach dem Training in dieser operantenbasierten Aufgabe verwendet, um zu untersuchen, wie sich Stress auf die kognitive Leistungsfähigkeit bei beiden Geschlechtern auswirkt. Bestimmte Gehirnareale, die mit jeder Aufgabe in diesem automatisierten Paradigma assoziiert sind, sind gut etabliert (d.h. der mediale präfrontale Kortex und der orbitofrontale Kortex). Dies ermöglicht gezielte Manipulationen während des Experiments oder die Beurteilung bestimmter Gene und Proteine in diesen Regionen nach Abschluss des Paradigmas. Dieses Paradigma ermöglicht auch die Erkennung verschiedener Arten von Leistungsfehlern, die nach Stress auftreten und jeweils über definierte neuronale Substrate verfügen. Ebenfalls identifiziert wurden deutliche Geschlechtsunterschiede bei ausdauernden Fehlern nach einem wiederholten Zurückhaltungsstressparadigma. Die Verwendung dieser Techniken in einem präklinischen Modell kann zeigen, wie sich Stress auf das Gehirn auswirkt und die Kognition bei psychiatrischen Störungen wie posttraumatischer Belastungsstörung (PTBS) und schwerer depressiver Störung (MDD) beeinträchtigt, die deutliche Geschlechtsunterschiede in der Prävalenz aufweisen.

Einleitung

Beim Menschen können stressige Lebensereignisse die kognitive Funktion beeinträchtigen (d.h. kognitive Flexibilität¹), was die Fähigkeit bezeichnet, kognitive Verarbeitungsstrategien an neue Bedingungen in der Umwelt anzupassen². Eine Beeinträchtigung der Kognition beschleunigt und verschlimmert viele psychiatrische Störungen wie posttraumatische Belastungsstörung (PTBS) und Major Depressive Disorder (MDD)^3,4. Diese Störungen sind bei den Frauen⁵, 6^,7,

Protokoll

Alle Verfahren in dieser Studie wurden vom Institutional Animal Care and Use Committee (IACUC) am Bryn Mawr College genehmigt. Holen Sie die IACUC- oder anderweitig anwendbare behördliche Genehmigung ein, bevor Sie Labortiere bestellen und mit den Versuchen beginnen.

1. Tierpräparation

1. Erwerben Sie männliche und weibliche erwachsene Sprague Dawley Ratten.
   HINWEIS: Die Ratten können vor dem Alter von 65 Tagen entbunden werden, beginnen jedoch erst nach diesem Zeitpunkt mit den Verfahren, um sicherzustellen, dass sowohl Männchen als auch Weibchen voll ausgereift sind.
2. Paarhaus gleichgeschlechtliche Ratten für so lange w....

Ergebnisse

Das oben beschriebene angepasste paradigma des automatisierten paradigma des strategiewechsels wurde verwendet, um festzustellen, ob wiederholter Zurückhaltungsstress die Kognition bei männlichen und weiblichen Sprague-Dawley-Ratten beeinflusst. Repräsentative Verhaltensdaten sind in Abbildung 2 unten beschrieben. Kurz gesagt, Kontroll- und wiederholt zurückgehaltene Ratten führten diesen operanten Strategiewechseltest durch, der aus einer Reihe von Aufgaben bestand: Seitenunterscheidung, Se.......

Diskussion

Das Protokoll zeigt, wie die Auswirkungen von Stress auf die kognitive Funktion gemessen werden können. Insbesondere wird bei Nagetieren ein modifiziertes operatives Strategiewechselparadigma verwendet, das die kognitive Flexibilität misst (analog zur Wisconsin Card Sorting Task beim Menschen)¹. Kognitive Flexibilität bezeichnet die Fähigkeit, kognitive Verarbeitungsstrategien an neue Bedingungen in der Umwelt anzupassen, und sie ist entscheidend für das normale tägliche Funktionieren

Materialien

Liste der in diesem Artikel verwendeten Materialien

Name	Unternehmen	Katalognummer	Kommentare
3-Zoll-Glaspipetten-Augentropfer	Amazon	4306-30-012LC	Für vaginale Spülung
Alkoholtücher	VWR	15648-990	Zum Reinigen von Tabletts in Set-Shift-Boxen zwischen Ratten
Biotin-SP-konjugiertes AffiniPure Donkey Anti-Mouse lgG (H + L), minimale Kreuzreaktion auf Rind, Huhn, Ziege, Meerschweinchen, Hamster, Pferd, Mensch, Kaninchen, Schaf Serumproteine	Jackson ImmunoResearch	715-065-150	Alle anderen DAB-Protokoll-Färbematerialien sind Standardpuffer/DAB und werden hier nicht spezifiziert, da dies nicht der Schwerpunkt des Methodenpapiers
ist C-fos Maus monoklonaler primärer Antikörper	AbCam	ab208942	Zur Färbung der neuronalen Aktivierung in Gehirnbereichen nach Set-Shifting
Staubfreie Lebensmittelpellets	Bio Serv	F0021	Für Set-Shifting-Boxen (Spender für Belohnung)
GraphPad Prism			Wird für die Datenanalyse
verwendet Leica DM4 B Mikroskop und zugehörige Bildgebungssoftware	Leica		Viele verschiedene Teile für das Mikroskop und die Arbeitsstation, für die Bildgebung von Spülgängen und/oder CFOs
MatLab			Software; Code zur Analyse von Satzverschiebungsdaten, auf Anfrage erhältlich.
Med-PC Software Suite	Med Associates	SOF-736	Software; verwendet Codes für den Betrieb operanter Kammern
Operant Chambers	Med PC	MED-008-B2	Viele verschiedene Teile für die Einrichtung der Kammer und Software, um damit zu arbeiten; wir haben auch einen separaten Code für die Verschiebung von Sets geschrieben, der auf Anfrage erhältlich ist.
Rattenbettwäsche	Envigo	T.7097
Rattenfutter	Envigo	T.2014.15
Rückhaltevorrichtungen	Bryn Mawr College	Hergestellt von unserer Werkstatt	Für Stressbelastung; Spezifikationen auf Anfrage erhältlich.
Scribbles 3d fabric paint	Amazon	54139	Für vaginale Spülung
Sprague Dawley Rats	Envigo		Mindestens D65 Männer und Frauen
VWR Superfrost Plus Micro Slide	VWR	48311-703	Für vaginale Spülung und/oder Gehirnschnitte/Färbung für c-fos