Stress verstärkt Angst lernen, ein stabiles Nagetier Modell der posttraumatischen Belastungsstörung
13. Oktober 2018
Hier beschreiben wir die detaillierte Methodik für Stress erhöhter Angst lernen (SEFL), einem präklinischen Modell der posttraumatischen Belastungsstörung bei Ratten und Mäusen Experimente erforderlich. Das Modell nutzt Aspekte der Angst Pawlowsche Konditionierung und als Index der erhöhte Angst bei Nagetieren einfrieren.
Diese Methode kann helfen, wichtige Fragen im Bereich der Verhaltensneurowissenschaften zu beantworten, wie zum Beispiel, wie man die zugrunde liegenden biologischen Mechanismen der PTSD besser verstehen kann. Der Hauptvorteil dieser Technik ist, dass sie robust, zuverlässig, quantitativ ist und bei mehreren Arten durchgeführt werden kann. Beginnen Sie mit der Einrichtung eines Satzes von Angstkonditionierungskammern, um als Kontext A zu dienen, und einem zweiten Satz von Angstkonditionierungskammern, um als Kontext B.Place jede Angst Konditionierungskammer in eine Schalldämpfungskabine zu dienen, um das Eindringen von Außengeräuschen zu verhindern.
Platzieren Sie dann Gitterböden in jeder Angstkonditionierungskammer für die Fußschocklieferung, wobei ein anderes Rastermuster für jeden Kontext verwendet wird, um die Bodenstruktur zwischen Kontexten zu unterscheiden. Platzieren Sie als Nächstes schwarze Plexiglas-Dreieckseinsätze in Kontext B, um das interne Layout der beiden Kontexte zu unterscheiden. Wischen Sie die Kammerwände und Türen ab und sprühen Sie die Pfannen unter den Gitterböden mit einer verdünnten Reinigungslösung.
Nachdem der Gitterboden gereinigt wurde, schließen Sie einen Stoßgenerator und einen Scrambler an, der in der Lage ist, einen Stoßstoß von 1 Milliampere oder einer niedrigeren Amplitude an jeden Gitterboden für die Fußstoßlieferung zu liefern. Verwenden Sie schließlich ein Multimeter, um den vom Schockgenerator gelieferten Strom zu testen, indem Sie jede Sonde auf einen anderen Balken des Gitterbodens legen und bestätigen, dass die gewünschte Stoßamplitude erzeugt wird. Richten Sie am ersten Tag Kontext A mit Gitterböden und sichtbarem Licht ein.
Stellen Sie sicher, dass das Multimeter an verschiedenen Balken befestigt ist, um die gewünschte Stoßamplitude zu bestätigen. Transportieren Sie Tiere vom Vivarium in den Versuchsraum in ihren heimischen Käfigen, die auf einen Wagen gelegt werden, und legen Sie sie einzeln in die vier Angstkonditionierungskammern. Für Mausexperimente verwenden Sie den Schockgenerator und Scrambler, um 10 eine Sekunde, einen Milliamp-Fuß-Schocks zufällig über 60 Minuten durch die Gitterböden der Kammern mit traumatisierten Probanden präsentiert zu liefern.
Für Rattenexperimente verwenden Sie den Stoßgenerator und Scrambler, um 15 eine Sekunde, einen Milliamp-Fuß-Schocks zufällig über 90 Minuten durch die Gitterstäbe der Kammern mit traumabedingten Probanden präsentiert zu liefern. Nach 90 Minuten für die Ratte, oder 60 Minuten für die Maus-Experimente, alle Tiere in ihre heimischen Käfige zurückbringen und sofort ins Vivarium zurückkehren. Richten Sie am zweiten Tag kontext A ein und transportieren Sie Tiere wie am ersten Tag in den Versuchsraum.
Platzieren Sie Tiere acht Minuten lang ohne Schocklieferung in Kontext A, und zeichnen Sie das Verhalten während der gesamten Sitzung auf Video auf. Nach acht Minuten alle Tiere in ihre heimischen Käfige zurückbringen und prompt ins Vivarium zurückkehren. Richten Sie am dritten Tag Kontext B mit einem anderen Satz von Gitterböden ein als die in Kontext A verwendeten und schwarzen dreieckigen oder weiß gebogenen Plexiglaseinsätzen.
Verwenden Sie bei Bedarf Infrarot- oder Nahinfrarotlicht, um die Kammern zu beleuchten, und überprüfen Sie die Stoßamplitude mit dem Multimeter. Wischen Sie die Kammern herunter und sprühen Sie die Pfannen unter den Gitterböden mit der Lösung, die nicht im Kontext A verwendet wird. Weiter transportieren Sie Tiere aus dem Vivarium in den Versuchsraum in einer schwarzen Plastikwanne und legen Sie sie einzeln in Angstkonditionierungskammern. Nach einer Baseline-Periode von 180 Sekunden liefern Sie entweder einen einzigen sekundenlangen, einen Milliampere-Fußschock für Ratten oder einen einzigen zwei Sekunden langen, einen Milliampere-Fuß-Schock für Mäuse an alle Tiere.
Dann entfernen Sie alle Tiere 30 Sekunden nach der Schocklieferung und kehren Sie umgehend ins Vivarium zurück. Richten Sie am vierten Tag des Verfahrens den Kontext B wie am dritten Tag ein. Transportieren Sie Tiere vom Vivarium in den Versuchsraum im selben Transport wie am dritten Tag.
Platzieren Sie Tiere acht Minuten lang in Kontext B ohne Schocklieferung und während der gesamten Sitzung das Einfrieren von Videoaufzeichnungen. Schließlich alle Tiere nach acht Minuten entfernen und sofort ins Vivarium zurückkehren. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass Tiere im Traumazustand im Vergleich zu den Nicht-Traumakontrollen deutlich höhere Gefrierraten zeigten, was auf den Erwerb von Angst in den Traumakontext hindeutet.
Sowohl die Trauma- als auch die Unfallopfer zeigten minimale Gefrierwerte, die sich nicht voneinander unterschieden. Darüber hinaus zeigten die Traumatiere eine geringere Stoßreaktion im Vergleich zu den nicht-trauma-Kontrollen, und Traumatiere zeigten ein größeres Einfrieren im Vergleich zu den no trauma controls, was darauf hindeutet, dass die Exposition gegenüber dem traumatischen Stressor unmittelbar nach dem leichten Stressor die Angst erhöhte. Nach diesem Verfahren können andere Methoden wie das erhöhte Plus-Labyrinth, das offene Feld und die helldunkle Box durchgeführt werden, um zusätzliche Fragen wie die Auswirkungen von Traumata auf Angst-ähnliche Phänotypen zu beantworten.
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Übersicht
In diesem Artikel wird die Methodik zur Durchführung von Stress-verstärkten Angstlernexperimenten (SEFL) beschrieben, einem präklinischen Modell zur Untersuchung der posttraumatischen Belastungsstörung (PTSD) bei Nagetieren. Der Ansatz integriert die pavlov’sche Angstconditionierung und bewertet Angstreaktionen anhand des Einfrierverhaltens.
Wesentliche Studienkomponenten
Bereich der Wissenschaft
- Verhaltensneurowissenschaften
- Psychobiologie
- Tiermodelle für PTBS
Hintergrund
- SEFL ist ein Modell, das verwendet wird, um die Mechanismen zu untersuchen, die der PTBS zugrunde liegen.
- Die Methode ist sowohl auf Ratten als auch auf Mäuse anwendbar.
- Sie nutzt etablierte Paradigmen der Angst-Konditionierung.
- Das Verständnis von Angstreaktionen kann therapeutische Strategien beeinflussen.
Zweck der Studie
- Aufklärung der biologischen Mechanismen, die mit einer PTBS verbunden sind.
- Schaffung eines zuverlässigen Rahmenwerks zur Untersuchung von Angstlernverhalten.
- Verbesserung des Verständnisses von Verhaltensreaktionen bei Nagetieren.
Verwendete Methoden
- Einrichtung von Kammern für die Angstkonditionierung für verschiedene Kontexte.
- Verwendung schallgedämmter Kabinen, um Störgeräusche zu minimieren.
- Einführung von Gitterböden zur Applikation von Fußschocks.
- Änderung der Kammernkonfigurationen, um zwischen verschiedenen Kontexten zu unterscheiden.
Hauptergebnisse
- Die Methode zeigt Robustheit und Zuverlässigkeit bei der Messung von Angstreaktionen.
- Quantitative Daten können über mehrere Arten hinweg gewonnen werden.
- Ein verstärktes Angstlernen kann in kontrollierten Bedingungen effektiv modelliert werden.
- Die Ergebnisse tragen zum Verständnis der Mechanismen von PTSD bei.
Schlussfolgerungen
- SEFL stellt ein wertvolles Werkzeug zur Untersuchung von PTBS in präklinischen Umgebungen dar.
- Die Methodik kann für verschiedene experimentelle Designs angepasst werden.
- Zukünftige Forschungsarbeiten können auf diesen Ergebnissen aufbauen, um therapeutische Optionen zu erforschen.
Häufig gestellte Fragen
Exemplarische Branchenrelevanz
Das stressverstärkte Angstlernen (SEFL) bietet ein robustes präklinisches Modell zur Untersuchung von Mechanismen der Angstdysregulation, die für die Zielvalidierung bei PTBS relevant sind. Das Modell ermöglicht eine quantitative Bewertung der durch Trauma verursachten Sensibilisierung des Angstlernens und unterstützt dadurch die mechanistische Risikominderung in der frühen Entdeckungsphase. Durch die Nachbildung einer langanhaltenden Angst-Hypermnesie nach akutem Stress hilft SEFL bei der Beurteilung der Zielinteraktion und der Modulation von Signalwegen in krankheitsrelevanten Systemen.
Strategische Anwendungen in der Biopharma-Forschung und -Entwicklung
Frühe Entdeckung und Zielvalidierung
- Wissenschaftlicher Wert: Untersucht therapeutische Hypothesen bezüglich der Dysregulation von Angstschaltkreisen und stressinduzierter neuroplastischer Veränderungen.
- Operationaler Wert: Ermöglicht die funktionelle Validierung von Zielstrukturen, die an der Konsolidierung und Auslöschung von Angstgedächtnis beteiligt sind.
- Predictive Value: Unterstützt die Bewertung der Modulation von Zielstrukturen auf traumatisierungsensibilisierte Angstreaktionen und leitet dadurch die Auswahl aussichtsreicher Wirkstoffe ein.
Screening und Assay-Entwicklung
- Assay-Verwendbarkeit: Etabliert standardisierte, reproduzierbare Konditionierungsprotokolle für Angst mit quantifizierbaren Messgrößen für das Einfrier-Verhalten.
- Überartenhinweg Anwendbarkeit: Kompatibel mit Ratten- und Mausmodellen, wodurch eine translationale Skalierung und Zielstruktur-Validierung über Arten hinweg ermöglicht wird.
- Kontextdiskriminierung: Nutzt unterschiedliche Umweltreize (Gitterböden, kontextuelle Einlagen), um die traumaspezifische Generalisierung von Angstreaktionen zu isolieren und damit die Spezifität des Assays zu erhöhen.
Translationale und präklinische Forschung
- Krankheitsrelevanz: Modelliert Phänotypen, die für eine PTBS relevant sind, einschließlich langanhaltender Furchtsensibilisierung und beeinträchtigter Extinktion von Angst.
- Mechanistische Kontinuität: Verbindet die entdeckungsphasenbasierte Zielstrukturvalidierung mit der präklinischen Bewertung von Modulatoren des Angstschaltkreises.
- Risikoadjustierte Entscheidungsfindung: Bietet quantitative Erstarrungsmetriken, um Go/No-Go-Kriterien basierend auf Targetbindung und Verhaltensnormalisierung zu untermauern.
Pipeline- und Workflow-Integration
SEFL fügt sich in den Entdeckungsprozess von der Testung der Zielhypothese über die Optimierung von Wirkstoffleitstrukturen bis hin zur Beurteilung der präklinischen Wirksamkeit ein, insbesondere für zentrale Nervensystemziele, die Angst- und Stressreaktionen modulieren.
- Entdeckungsbiologie: Ermöglicht die hypothesengeleitete Untersuchung von Angstgedächtnisbahnen und Stressreaktionssystemen mittels kontrollierter Traumaexposition.
- Screening: Liefert standardisierte, quantifizierbare Ergebnisse aus der Angstkonditionierung, die für das Screening von Substanzbibliotheken und Zielvalidierungskampagnen geeignet sind.
- Analytik: Erzeugt zuverlässige Messungen des Erstarrungsprozentsatzes, die statistische Vergleiche zwischen traumatisierten und Kontrollgruppen unter verschiedenen experimentellen Bedingungen ermöglichen.
- Translationale Forschung: Unterstützt die kontinuierliche Entwicklung von der Zielidentifizierung bis zur präklinischen Validierung, indem sie eine Hypermnesie im Angstgedächtnis modelliert, die für PTBS relevant ist.
- Unternehmensweite Wiederverwendung: Stellt eine skalierbare, artenübergreifende Verhaltensplattform dar, die auf mehrere therapeutische Bereiche anwendbar ist, die Angst, Furcht und stressbedingte Störungen umfassen.
Operative und unternehmerische Auswirkungen
- Wissenschaftlicher Wert: Steigert das Vorhersagevertrauen bei der Target-Validierung, indem traumainduzierte Furcht-Sensibilisierung modelliert wird, die für die Pathophysiologie von PTSD relevant ist.
- Operativer Wert: Liefert robuste, reproduzierbare und quantifizierbare Verhaltensendpunkte über verschiedene Labore und Standorte hinweg.
- Strategischer Wert: Verbessert die Entscheidungsfindung hinsichtlich der Weiterentwicklung von Targets, indem falsch-positive Ergebnisse bei der Target-Validierung durch phänotypische Charakterisierung unter krankheitsrelevanten Bedingungen reduziert werden.
- Portfolio-Implikation: Ermöglicht eine risikoadjustierte Priorisierung von ZNS-Targets basierend auf der Wirksamkeit bei der Umkehrung stressverstärkten Lernens im Angstkontext.
Implementierungsüberlegungen
- Setzt Fachkenntnisse in der Verhaltensneurowissenschaft, Paradigmen der Angst-Konditionierung und im Umgang mit Nagetieren voraus.
- Benötigt Angst-Konditionierungs-Kammern, Stromschreckensabgabesysteme, schallgedämpfte Gehäuse und Video-Tracking-Infrastruktur.
- Erfordert standardisierte Trauma- und Testprotokolle, um die Reproduzierbarkeit zwischen verschiedenen Versuchspersonen und Standorten sicherzustellen.
- Beinhaltet Überlegungen zur anpassungsgerechten Übertragung zwischen Arten hinsichtlich der Stromschreckenparameter, Dauer und kontextuellen Unterscheidungsfähigkeit zwischen Ratten und Mäusen.
- Auf die Messung erlernter Angstreaktionen beschränkt; ergänzende Assays sind erforderlich, um breitere Phänotypen im Bereich Angst, Affekt oder stressbedingte Verhaltensweisen abzudecken.
