Name: Beobachtende Angst als Modell affektiver Empathie bei Mäusen (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2024-11-22T14:00:00.000+00:00
Duration: 4 min 14 s
Description: Erfahren Sie das Paradigma der beobachtenden Angst zur Untersuchung affektiver Empathie bei Mäusen. Diese Methode analysiert neuronale Mechanismen im anterioren cingulären Cortex und deren Rolle bei emotionaler Ansteckung.

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Diese Arbeit wurde unterstützt vom Institute for Basic Science (IBS), Center for Cognition and Sociality (IBS-R001-D2) und dem Grundlagenforschungsprogramm des Korea Brain Research Institute (KBRI) durch KBRI, finanziert vom Ministerium für Wissenschaft, IKT und Zukunftsplanung (23-BR-03-04).

Alle hier beschriebenen Verfahren mit lebenden Tieren wurden vom Institutional Animal Care and Use Committee (IACUC) des Institute for Basic Science (IBS) genehmigt. Männliche oder weibliche C57BL/6J-Mäuse (Beobachter und Demonstratoren) im Alter von 10-12 Wochen wurden getrennt untergebracht. Die Mäuse wurden mit 2-5 Tieren pro Käfig untergebracht und bei einer konstanten Temperatur von 23-25 °C mit einem 12-stündigen Hell-Dunkel-Zyklus gehalten. Die Mäuse wurden ad libitum mit Mäusefutter und Wasser versorgt. Vor dem Test wurde keine Handhabung durchgeführt. Einzelheiten zu den in dieser Studie verwendeten Reagenzien und Geräten sind in der Materialtabelle aufgeführt.
1. Vorbereitung auf die beobachtende Angstkonditionierung
<ol>
	<li>Haltungsbedingungen: Geschwister nach dem Absetzen gemeinsam unterbringen (2-3 Mäuse/Käfig). Nicht-Geschwistermäuse in getrennten Käfigen unterbringen13. Für Experimente mit Paarungspaaren bereiten Sie Paarungskäfige mit einer männlichen und zwei weiblichen Mäusen vor. Bringen Sie die Männchen und Weibchen mindestens 10 Wochen lang zusammen unter.</li>
	<li>Raumgewöhnung: Bringen Sie die Tiere in ihren Heimkäfigen mindestens 30 Minuten vor Beginn der Verhaltenstests in den Wartebereich, damit sich die Mäuse an die Testumgebung gewöhnen können. 
	HINWEIS: Halten Sie die Lichtintensität im Experimentierraum bei ca. 90 Lux und im Wartebereich für die Gewöhnung bei 35 Lux.</li>
	<li>Aufbau für beobachtende Angstkonditionierung
	<ol>
		<li>Gerätekonfiguration: Bauen Sie das Gerät für die beobachtende Angstkonditionierung zusammen, das 32,7 cm in der Höhe, 19,1 cm in der Breite und 37,8 cm in der Länge misst (Abbildung 1A).
		<ol>
			<li>Es gibt zwei Kammern, die durch eine poröse (sechs Löcher mit einem Radius von 3 mm), transparente Plexiglas-Trennwand (18 cm breit × 32,2 cm lang) in der Mitte unterteilt sind. Legen Sie ein Gitter aus mehreren Stahlstäben auf den Kammerboden, um elektrische Fußstöße zu verabreichen.</li>
		</ol>
		</li>
		<li>Stellen Sie sicher, dass das Protokoll für die beobachtende Angstkonditionierung aus zwei Perioden besteht: einer 5-minütigen Gewöhnungsphase, gefolgt von einer 4-minütigen Konditionierungsphase, in der alle 10 s ein 2-s-Fußschock (1 mA) an die Demonstratormaus abgegeben wird. Programmieren Sie dieses Protokoll mit der FreezeFrame-Software. 
		HINWEIS: Wie zuvor beschrieben14, stellen Sie sicher, dass die Fußschockintensität von 1 mA zuverlässig die gesamte Bandbreite der Verhaltensreaktionen bei den Demonstratortieren induziert, einschließlich Laufen, Lautäußerungen und Springen. Vermeiden Sie es, diese Intensität zu reduzieren, da dies zu inkonsistenten Reaktionen sowohl bei den Demonstranten als auch bei den Beobachtern führen kann. Erwägen Sie jedoch die Verwendung einer geringeren Schockintensität oder weniger Schockabgaben, wenn eine vollständige Palette von Verhaltensreaktionen des Demonstrators unter bestimmten experimentellen Einstellungen induziert werden kann.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Videoaufzeichnung: Schalten Sie die Videokamera ein und stellen Sie sicher, dass die Prüfkammer für die spätere Analyse vollständig im Rahmen sichtbar ist. 
	HINWEIS: Installieren Sie die Videokamera in der schalldämpfenden Kabine und positionieren Sie sie direkt über dem Tier, um eine klare Aufzeichnung des Verhaltens des Tieres zu gewährleisten.</li>
</ol>
2. Verfahren zur Konditionierung von Angst bei der Beobachtung
<ol>
	<li>Gewöhnungszeit
	<ol>
		<li>Weisen Sie ein Tier als Beobachter und das andere als Vorführer zu, je nachdem, welches Tier aversiven Fußstößen ausgesetzt sein wird.</li>
		<li>Platzieren Sie die Demonstratormaus in der Kammer, in der zuerst der Fußschock verabreicht wird, und positionieren Sie dann die Beobachtermaus in der gegenüberliegenden Kammer, getrennt durch eine transparente Plexiglastrennwand.</li>
		<li>Führen Sie das programmierte Protokoll mit der Software sofort nach dem Schließen der Kammertür aus. 
		HINWEIS: Geben Sie ein vollständiges Protokoll in die FreezeFrame-Software ein, das sowohl eine Gewöhnungsphase (ohne Fußstöße) als auch eine Konditionierungsphase enthält, die alle 10 Sekunden einen Fußstoß von 2 s an die Demonstratormaus liefert, während die Kamera während des gesamten Vorgangs aufzeichnen kann.</li>
		<li>Lassen Sie die Beobachter- und Demonstratormäuse sich während der Gewöhnungssitzung 5 Minuten lang frei in der Kammer bewegen und erkunden.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Konditionierungszeit
	<ol>
		<li>Geben Sie der Demonstratormaus nach der Gewöhnungsphase automatisch elektrische Fußschocks für 4 Minuten ab.</li>
		<li>Stellen Sie sicher, dass die Beobachtermaus die Schmerzreaktionen der Demonstratormaus während der Konditionierungsphase beobachtet. 
		HINWEIS: Analgetika wurden zurückgehalten, um die Schmerzreaktionen des Demonstranten auf Elektroschocks zu erhalten, wesentliche soziale Hinweise für die Induktion emotionaler Zustandsveränderungen bei Beobachtermäusen.</li>
		<li>Platzieren Sie Demonstranten und Beobachter nach jeder Sitzung in getrennten Käfigen. Nach Abschluss der Tests bringen Sie jedes Tier in seinen Heimatkäfig zurück.</li>
		<li>Reinigen Sie das Gerät und das Gitter auf dem Boden mit 70%igem Ethanol und Papiertaschentüchern. 
		HINWEIS: Reinigen Sie das Gerät zwischen wiederholten Versuchen gründlich mit Desinfektionsmittel, um alle verbleibenden Geruchsreize von früheren Probanden zu beseitigen und die Konsistenz über die Versuche hinweg zu wahren. Wischen Sie zusätzlich mit 70% Ethanol ab, nachdem alle Experimente abgeschlossen sind.</li>
	</ol>
	</li>
</ol>
3. Analyse der Reaktionen des stellvertretenden Einfrierens
<ol>
	<li>Analysieren Sie das aufgezeichnete Verhalten des Beobachters sowohl während der Gewöhnungs- als auch während der Konditionierungsphasen15.</li>
	<li>Führen Sie die Software aus, um bewegungslose Stöße der Beobachtermaus mit einer Dauer von mehr als 0,75 s automatisch zu erkennen, die als einfrieren gelten. 
	HINWEIS: Führen Sie die Analyse entweder manuell oder automatisch durch, um das Einfrieren von Antworten zu bewerten15.</li>
</ol>
4. Follow-up-Verfahren
<ol>
	<li>Überwachen Sie nach den Experimenten das Verhalten und die Gesundheit aller Tiere, um sicherzustellen, dass sie sich vollständig von allen Stressfaktoren erholen.</li>
	<li>Sorgen Sie unmittelbar nach Abschluss der Tests für eine angemessene Unterbringung und Pflege der Tiere, einschließlich Futter und Wasser.</li>
	<li>Notieren Sie alle Verhaltensänderungen während und nach den Experimenten, um die Auswirkungen der Konditionierungsverfahren zu bewerten.</li>
</ol>

Assessing Rodent Empathy: Observational Fear and Vicarious Freezing Method

<ol><li>De Waal, F. B. M., Preston, S. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mammalian+empathy%3A+Behavioural+manifestations+and+neural+basis%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Rev+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Mammalian empathy: Behavioural manifestations and neural basis.</a> Nat Rev Neurosci. 18 (8), 498-509 (2017).</li>
<li>Panksepp, J., Panksepp, J. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Toward+a+cross-species+understanding+of+empathy%5BTitle%5D)+AND+%22Trends+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Toward a cross-species understanding of empathy.</a> Trends Neurosci. 36 (8), 489-496 (2013).</li>
<li>Decety, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Dissecting+the+neural+mechanisms+mediating+empathy%5BTitle%5D)+AND+%22Emotion+Rev%22%5BJournal%5D)">Dissecting the neural mechanisms mediating empathy.</a> Emotion Rev. 3 (1), 92-108 (2011).</li>
<li>Jeon, D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Observational+fear+learning+involves+affective+pain+system+and+Cav1.2+Ca2%2B+channels+in+ACC%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Observational fear learning involves affective pain system and Cav1.2 Ca2+ channels in ACC.</a> Nat Neurosci. 13 (4), 482-488 (2010).</li>
<li>Langford, D. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Social+modulation+of+pain+as+evidence+for+empathy+in+mice%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Social modulation of pain as evidence for empathy in mice.</a> Science. 312 (5782), 1967-1970 (2006).</li>
<li>Burkett, J. P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Oxytocin-dependent+consolation+behavior+in+rodents%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Oxytocin-dependent consolation behavior in rodents.</a> Science. 351 (6271), 375-378 (2016).</li>
<li>Zhang, M., Wu, Y. E., Jiang, M., Hong, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cortical+regulation+of+helping+behaviour+towards+others+in+pain%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Cortical regulation of helping behaviour towards others in pain.</a> Nature. 626 (7997), 136-144 (2024).</li>
<li>Wu, Y. E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Neural+control+of+affiliative+touch+in+prosocial+interaction%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Neural control of affiliative touch in prosocial interaction.</a> Nature. 599 (7884), 262-267 (2021).</li>
<li>Bartal, I. B. A., Decety, J., Mason, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Empathy+and+prosocial+behavior+in+rats%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Empathy and prosocial behavior in rats.</a> Science. 334 (6061), 1427-1430 (2011).</li>
<li>Haaker, J., Golkar, A., Selbing, I., Olsson, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Assessment+of+social+transmission+of+threats+in+humans+using+observational+fear+conditioning%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Protoc%22%5BJournal%5D)">Assessment of social transmission of threats in humans using observational fear conditioning.</a> Nat Protoc. 12 (7), 1378-1386 (2017).</li>
<li>Olsson, A., Nearing, K. I., Phelps, E. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Learning+fears+by+observing+others%3A+The+neural+systems+of+social+fear+transmission%5BTitle%5D)+AND+%22Soc+Cogn+and+Affect+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Learning fears by observing others: The neural systems of social fear transmission.</a> Soc Cogn and Affect Neurosci. 2 (1), 3-11 (2007).</li>
<li>Kleberg, J. L., Selbing, I., Lundqvist, D., Hofvander, B., Olsson, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Spontaneous+eye+movements+and+trait+empathy+predict+vicarious+learning+of+fear%5BTitle%5D)+AND+%22Int+J+Psychophysiol%22%5BJournal%5D)">Spontaneous eye movements and trait empathy predict vicarious learning of fear.</a> Int J Psychophysiol. 98 (3), 577-583 (2015).</li>
<li>Jeon, D., Shin, H. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+mouse+model+for+observational+fear+learning+and+the+empathetic+response%5BTitle%5D)+AND+%22Curr+Protoc+in+Neurosci%22%5BJournal%5D)">A mouse model for observational fear learning and the empathetic response.</a> Curr Protoc in Neurosci. 57 (1), 8.27.1-8.27.9 (2011).</li>
<li>Keum, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Variability+in+empathic+fear+response+among+11+inbred+strains+of+mice%5BTitle%5D)+AND+%22Genes+Brain+Behav%22%5BJournal%5D)">Variability in empathic fear response among 11 inbred strains of mice.</a> Genes Brain Behav. 15 (2), 231-242 (2016).</li>
<li>Keum, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+missense+variant+at+the+Nrxn3+locus+enhances+empathy+fear+in+the+mouse%5BTitle%5D)+AND+%22Neuron%22%5BJournal%5D)">A missense variant at the Nrxn3 locus enhances empathy fear in the mouse.</a> Neuron. 98 (3), 588-601.e5 (2018).</li>
<li>Keum, S., Shin, H. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Neural+basis+of+observational+fear+learning%3A+A+potential+model+of+affective+empathy%5BTitle%5D)+AND+%22Neuron%22%5BJournal%5D)">Neural basis of observational fear learning: A potential model of affective empathy.</a> Neuron. 104 (1), 78-86 (2019).</li>
<li>Gonzalez-Liencres, C., Juckel, G., Tas, C., Friebe, A., Brüne, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Emotional+contagion+in+mice%3A+The+role+of+familiarity%5BTitle%5D)+AND+%22Behav+Brain+Res%22%5BJournal%5D)">Emotional contagion in mice: The role of familiarity.</a> Behav Brain Res. 263, 16-21 (2014).</li>
<li>Yusufishaq, S., Rosenkranz, J. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Post-weaning+social+isolation+impairs+observational+fear+conditioning%5BTitle%5D)+AND+%22Behav+Brain+Res%22%5BJournal%5D)">Post-weaning social isolation impairs observational fear conditioning.</a> Behav Brain Res. 242 (1), 142-149 (2013).</li>
<li>Keum, S., Shin, H. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Rodent+models+for+studying+empathy%5BTitle%5D)+AND+%22Neurobiol+Learn+and+Mem%22%5BJournal%5D)">Rodent models for studying empathy.</a> Neurobiol Learn and Mem. 135, 22-26 (2016).</li>
<li>Sakaguchi, T., Iwasaki, S., Okada, M., Okamoto, K., Ikegaya, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ethanol+facilitates+socially+evoked+memory+recall+in+mice+by+recruiting+pain-sensitive+anterior+cingulate+cortical+neurons%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Commun%22%5BJournal%5D)">Ethanol facilitates socially evoked memory recall in mice by recruiting pain-sensitive anterior cingulate cortical neurons.</a> Nature Commun. 9 (1), 1-10 (2018).</li>
<li>Park, J., Ha, S., Shin, H. S., Jeong, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Experience+of+a+hierarchical+relationship+between+a+pair+of+mice+specifically+influences+their+affective+empathy+toward+each+other%5BTitle%5D)+AND+%22Genes+Brain+Behav%22%5BJournal%5D)">Experience of a hierarchical relationship between a pair of mice specifically influences their affective empathy toward each other.</a> Genes Brain Behav. 21 (5), e12810(2022).</li>
<li>Panksepp, J. B., Lahvis, G. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Differential+influence+of+social+versus+isolate+housing+on+vicarious+fear+learning+in+adolescent+mice%5BTitle%5D)+AND+%22Behav+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Differential influence of social versus isolate housing on vicarious fear learning in adolescent mice.</a> Behav Neurosci. 130 (2), 206-211 (2016).</li>
<li>Chen, Q. L., Panksepp, J. B., Lahvis, G. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Empathy+is+moderated+by+genetic+background+in+mice%5BTitle%5D)+AND+%22PLOS+One%22%5BJournal%5D)">Empathy is moderated by genetic background in mice.</a> PLOS One. 4 (2), e4387(2009).</li>
<li>Keysers, C., Knapska, E., Moita, M. A., Gazzola, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Emotional+contagion+and+prosocial+behavior+in+rodents%5BTitle%5D)+AND+%22Trends+Cogn+Sci%22%5BJournal%5D)">Emotional contagion and prosocial behavior in rodents.</a> Trends Cogn Sci. 26 (8), 688-706 (2022).</li>
<li>Carrillo, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Emotional+mirror+neurons+in+the+rat%27s+anterior+cingulate+cortex%5BTitle%5D)+AND+%22Curr+Biol%22%5BJournal%5D)">Emotional mirror neurons in the rat's anterior cingulate cortex.</a> Curr Biol. 29 (8), 1301-1312.e6 (2019).</li>
<li>Silverstein, S. E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+distinct+cortical+code+for+socially+learned+threat%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">A distinct cortical code for socially learned threat.</a> Nature. 626 (8001), 1066-1072 (2024).</li>
<li>Allsop, S. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Corticoamygdala+transfer+of+socially+derived+information+gates+observational+learning%5BTitle%5D)+AND+%22Cell%22%5BJournal%5D)">Corticoamygdala transfer of socially derived information gates observational learning.</a> Cell. 173 (6), 1329-1342.e18 (2018).</li>
<li>Terranova, J. I., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Hippocampal-amygdala+memory+circuits+govern+experience-dependent+observational+fear%5BTitle%5D)+AND+%22Neuron%22%5BJournal%5D)">Hippocampal-amygdala memory circuits govern experience-dependent observational fear.</a> Neuron. 110 (8), 1416-1431.e13 (2022).</li>
<li>Choi, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((ARNT2+controls+prefrontal+somatostatin+interneurons+mediating+affective+empathy%5BTitle%5D)+AND+%22Cell+Rep%22%5BJournal%5D)">ARNT2 controls prefrontal somatostatin interneurons mediating affective empathy.</a> Cell Rep. 43 (9), 114659(2024).</li>
<li>Pisansky, M. T., Hanson, L. R., Gottesman, I. I., Gewirtz, J. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Oxytocin+enhances+observational+fear+in+mice%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Commun%22%5BJournal%5D)">Oxytocin enhances observational fear in mice.</a> Nature Commun. 8 (1), 2102(2017).</li>
<li>Panksepp, J. B., Lahvis, G. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Sociability+versus+empathy+in+adolescent+mice%3A+Different+or+distinctive%5BTitle%5D)+AND+%22Learn+Motiv%22%5BJournal%5D)">Sociability versus empathy in adolescent mice: Different or distinctive.</a> Learn Motiv. 83, 101892(2023).</li>
</ol>

Die Autoren haben nichts offenzulegen.

Der in diesem Verhaltensprotokoll beschriebene Contextual Observational Fear Conditioning (OFC)-Test wird zur Untersuchung der affektiven Empathie bei Mäusen eingesetzt 4,16. Um dieses Paradigma erfolgreich umzusetzen, sollten die experimentellen Bedingungen und praktischen Details sorgfältig berücksichtigt werden, insbesondere Faktoren, die die emotionalen Reaktionen der Probanden beeinflussen, einschließlich Vertrautheit, soziale Isolation, soziale Hierarchie, frühere Schockerfahrungen und die Stärke der Fußschocks, die den Demonstranten verabreicht wurden 4,17,18,19,20,21,22 . In der OFC dienen die Verhaltensreaktionen des Demonstranten auf Fußschocks als soziale Hinweise, die eine emotionale Ansteckung auslösen, die sich bei den Beobachtermäusen als stellvertretendes Erstarren manifestiert. Wie in früheren Forschungengezeigt wurde 4, induziert ein Fußschockprotokoll, bestehend aus einem 2-s-Fußschock (1 mA) mit einem 10-s-Intervall für eine 4-minütige Konditionierungsperiode, zuverlässig und konsistent Verhaltensreaktionen wie Springen, Laufen und Stresslautäußerungen bei Demonstratormäusen.
Folglich führt dieses Protokoll zu einem hohen und stabilen Niveau des stellvertretenden Einfrierens bei naiven Beobachtermäusen. Wenn Protokolle mit geringerer Schockintensität verwendet wurden, zeigten die Demonstranten inkonsistente Verhaltensreaktionen wie Laufen, Lautäußerungen und/oder Springen, ohne alle drei Verhaltensweisen konsistent zu zeigen4. Als die Demonstranten Protokollen mit längeren Schockintervallen unterzogen wurden, zeigten naive Beobachter während OFC4 ein reduziertes Maß an stellvertretendem Einfrieren. Zusätzlich zum experimentellen Paradigma, bei dem naive Beobachter ohne vorherige Schockexpositionverwendet werden 16,23, verwenden andere gut etablierte OFC-Protokolle Beobachter mit vorheriger Schockerfahrung 24,25,26, was auch abhängig von den psychologischen Komponenten oder den interessierenden Hirnbereichen und/oder den Eventualitäten Ihres institutionellen IACUC-Genehmigungsprozesses nützlich sein kann. Mäuse mit einer einzigen Priming-Fußschock-Erfahrung zeigten signifikant erhöhte beobachtete Angstreaktionen, die durch frühere aversive Erfahrungen beeinflusst sein könnten 20,27,28,29. Trotz der Ähnlichkeiten in den Verhaltensergebnissen ist es wichtig, die signifikanten Unterschiede in den zugrunde liegenden neuronalen Mechanismen, die OFC regulieren, bei naiven Beobachtern im Vergleich zu Beobachtermäusen mit früheren Schockerfahrungen anzuerkennen16,24.
Eine entscheidende experimentelle Bedingung, die ebenfalls sorgfältig kontrolliert werden sollte, ist die Eliminierung potenzieller Quellen von Hörstörungen. Es ist wichtig, dass die Beobachter ihre volle Aufmerksamkeit der Beobachtung der Notreaktion des Demonstranten widmen, ohne dass äußere Ablenkungen die Beobachtung beeinträchtigen. Sogar weißes Rauschen, das häufig in Verhaltenstests von Nagetieren verwendet wird, hat das Potenzial, diese fokussierte Beobachtung zu stören. Die Experimente sollten ohne weißes Rauschen durchgeführt werden, um mögliche Störungen zu minimieren.
Soziale Bedingungen, insbesondere solche, die von der Wurfgröße und der Aufzuchtumgebung des Beobachters beeinflusst werden, spielen eine entscheidende Rolle bei der empathischen Einfrierreaktion bei Beobachtermäusen. Gesellschaftlich herausfordernde Umstände wie überfüllte Wohnungen oder soziale Isolation können die Entwicklung von Sozialität und Beobachtungsangst beeinträchtigen, was die Bedeutung des sozialen Kontexts bei der Modulation empathischer Verhaltensweisen unterstreicht21. Darüber hinaus können Veränderungen der sozialen Bedingungen, wie z. B. der Größe des Wurfs oder der Einstreu, unmittelbar vor der Testung als potenzielle Stressfaktoren dienen. Daher ist es ratsam, einen Wechsel des Wohnumfelds innerhalb von 7 Tagen vor Beginn des Verhaltensparadigmas zu vermeiden. Die Vertrautheit ist ein weiterer wichtiger Faktor, da die stellvertretende Erstarrungsreaktion der Beobachtermaus positiv durch die Vertrautheit bzw. Verwandtschaft des Tieres mit dem Demonstrator beeinflusstwird 4,17. Handelt es sich bei dem Demonstrator um ein Geschwisterkind oder einen langjährigen Paarungspartner, löst er beim Beobachter tendenziell eine höhere Angstreaktion aus. Diese Abhängigkeit von der Vertrautheit scheint bei männlichen Beobachtermäusen ausgeprägter zu sein30. Darüber hinaus müssen die Auswirkungen der sozialen Hierarchie auf die empathische Reaktion im Kontext der Vertrautheit berücksichtigt werden, da neuere Erkenntnisse eine negative Korrelation zwischen dem relativen Status sozialer Dominanz und der beobachteten Angstreaktion des Beobachters gezeigt haben21. Insgesamt bietet das Verständnis der vielfältigen Einflüsse auf die beobachteten Angstreaktionen wertvolle Einblicke in die komplexe Natur empathieähnlicher Verhaltensweisen bei Nagetieren 16,20,24,28,31.
Obwohl es erhebliche artübergreifende Parallelen und Naturschutzmaßnahmen gibt, stößt die Erforschung der affektiven Empathie bei Nagetieren an ihre Grenzen, da es an bestätigenden Beweisen für die Selbstwahrnehmung emotionaler Zustände von Mäusen mangelt, im Gegensatz zu Menschen, die Selbstberichte über ihre emotionalen und affektiven Zustände abgeben können. Angesichts der Tatsache, dass Empathie sich jedoch durch Bottom-up-Prozesse manifestiert, die über Spezies hinweg erhalten bleiben, wie z. B. motorische Mimikry und emotionale Ansteckung, wird beobachtende Angst als eine grundlegende und primitive Form affektiver empathischer Prozesse angesehen 1,3,24. Daher ist das beobachtende Angstparadigma eine geeignete Methode, um die zugrundeliegenden neuronalen Mechanismen affektiver Empathie in Tiermodellen zu untersuchen.

Empathie -- die Fähigkeit, die Gefühle anderer zu erkennen und zu teilen -- ist entscheidend für unsere emotionalen und sozialen Interaktionen1. Dieses Protokoll zielt darauf ab, affektive Empathie bei Nagetieren durch den beobachtenden Angstkonditionierungsassay zu untersuchen, der entwickelt wurde, um stellvertretende Angstreaktionen bei einem Beobachternagetier zu bewerten. Empathische Fähigkeiten haben eine tiefe neurobiologische Grundlage, mit evolutionärer Kontinuität vom Nagetier zum Menschen2. Konvergierende Beweislinien zeigen, dass Nagetiere eine signifikante affektive Sensibilität gegenüber den emotionalen Zuständen ihrer sozialen Gegenstücke aufweisen3 und empathiebezogene Verhaltensweisen zeigen, einschließlich beobachtender Angst, trostähnlicher Allogrooming, emotionaler Ansteckung von Schmerzen und prosozialem Hilfsverhalten4,5,6,7,8,9. Diese Kontinuität hat wichtige Auswirkungen, da sie die Verwendung von Tiermodellen ermöglicht, tiefere Einblicke in die neurobiologischen Mechanismen zu gewinnen, die der menschlichen Empathie zugrunde liegen10.
Beobachtungsangst dient insbesondere als wertvolles Verhaltensmodell zur Bewertung empathischer Angstreaktionen, da Nagetiere stellvertretend Angst erleben können, indem sie Artgenossen beobachten, die aversive Reize erhalten4. Studien haben gezeigt, dass stärkere stellvertretende Angstreaktionen bei Menschen und Primaten positiv mit Merkmalsmaßen der Empathie verbunden sind11,12, was darauf hindeutet, dass beobachtende Angst tatsächlich ein grundlegendes Merkmal der emotionalen Empathie darstellen kann2. Im Vergleich zu anderen Empathie-Assays1,2,4,10 ist die beobachtende Angstkonditionierung vorteilhaft, da sie die Messung der emotionalen Ansteckung ermöglicht, ohne den Betrachter direkten aversiven Reizen auszusetzen. Dies bietet ein weniger invasives, aber zuverlässiges Maß für affektive Empathie und eignet sich daher für wiederholte Messungen und eingehende Studien zu empathiebezogenen neuronalen Schaltkreisen.
Bei der beobachtenden Angstkonditionierung wird eine Maus (Beobachterin) stellvertretend auf kontextabhängige Angst konditioniert, indem sie beobachtet, wie eine andere Maus (Demonstrator) wiederholte Fußschocks erhält, ohne direkte aversive Reize zu erleben. Der beobachtende Angstkonditionierungsassay verwendet ein Zweikammer-Angstkonditionierungsgerät, das durch einen transparenten Plexiglasteiler unterteilt ist13. Dieser Aufbau ermöglicht es dem Beobachter in einer Kammer, die Demonstratormaus in der gegenüberliegenden Kammer deutlich zu sehen. Zusätzlich können Gerüche und Geräusche zwischen den Kammern durch den Stabboden übertragen werden. In einem Kompartiment ist die Demonstratormaus positioniert, die den aversiven Reiz eines Fußschocks erhalten wird, während in dem anderen Kompartiment die Beobachtermaus positioniert ist, um durch die transparente mittlere Trennwand die Not der Demonstratormaus zu beobachten. Dieses Paradigma besteht aus zwei Sitzungen: einer 5-minütigen Gewöhnung, gefolgt von einer 4-minütigen Konditionierungsphase. Das Einfrierverhalten der Beobachtermaus tritt auf, wenn der Demonstrator während der Konditionierungsphase typische Reaktionen auf aversive Fußstöße zeigt, einschließlich schmerzbedingtem Quietschen, Springen, Laufen und Einfrieren. Diese sozial evozierte stellvertretende Erstarrungsreaktion bei Beobachtern gilt als Maß für emotionale Ansteckung, eine Grundform der affektiven Empathie bei Nagetieren. Die Entwicklung des beobachtenden Angsttests bei Nagetieren hat es den Forschern ermöglicht, die neuronalen Schaltkreise und genetischen Grundlagen zu untersuchen, die affektive Empathie vermitteln.

<table><tbody><tr><td>Präzisions-Tierschocker</td><td>Coulbourn Instruments</td><td>H13-15</td><td></td></tr><tr><td>Gitterboden</td><td>Coulbourn Instruments</td><td>H13-15</td><td></td></tr><tr><td>Flachbandkabel für Gitter</td><td>Coulbourn Instruments</td><td>H93-01-25</td><td></td></tr><tr><td>FreezeFrame</td><td>ACTIMETRICS</td><td>ACT-100A</td><td></td></tr><tr><td>FreezeView Software</td><td>ACTIMETRICS</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Stimulator</td><td>ACTIMETRICS</td><td>ACT-712</td><td></td></tr><tr><td>Beobachtungs-Angstkammer</td><td>Coulbourn Instrumente</td><td></td><td>Höhe 32,7 cm > Breite 19,1 cm > Länge 37,8 cm&nbsp;</td></tr><tr><td>Videoaufzeichnungssystem</td><td>ACTIMETRICS</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Schalldämpfende Kabine</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>70% Ethanol</td><td></td><td></td><td>Weit verbreitet.</td></tr><tr><td>Desinfektionsmittel</td><td></td><td></td><td>Weit verbreitet.</td></tr><tr><td>Papierhandtuch</td><td></td><td></td><td>Weit verbreitet.</td></tr><tr><td>Plexiglas Trennwand</td><td>Custom</td><td>N/A</td><td>Breite 18 cm > Länge 32,2 cm &nbsp;</td></tr><tr><td>GraphPad Prism 8</td><td>GraphPad Software Inc.</td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

beobachtende angst als modell affektiver empathie bei mäusen

Observational Fear as a Model of Affective Empathy in Mice

Empathie, gekennzeichnet durch die Fähigkeit, die Emotionen anderer zu erkennen und zu teilen, spielt eine grundlegende Rolle bei der Gestaltung sozialer Interaktionen. Es ermöglicht dem Einzelnen, auf die emotionalen Zustände anderer zu reagieren, und fördert so prosoziales Verhalten und soziale Bindungen. Beobachtende Angst ist ein grundlegender Aspekt der affektiven Empathie, bei der ein Beobachter Zeuge wird, wie ein Demonstrant aversive Erfahrungen macht und anschließend Angstverhalten zeigt. Diese sozial induzierte stellvertretende Erstarrungsreaktion bei Beobachtern, die als emotionale Ansteckung oder Affektteilung bezeichnet wird, gilt als Indikator für empathieähnliche Eigenschaften bei Nagetieren. Hier stellen wir ein Protokoll vor, das die Bewertung von stellvertretenden Erstarrungsreaktionen bei Beobachtern beschreibt, die Artgenossen ausgesetzt waren, die aversive Fußschocks erhielten. Die Verwendung von beobachtenden Angstassays bei Nagetieren ist zu einer weit verbreiteten Methode zur Untersuchung der neuronalen Mechanismen geworden, die der affektiven Empathie zugrunde liegen. Angesichts der Universalität der beobachtenden Angst bei Säugetieren trägt diese Methodik weiter dazu bei, unser Verständnis der neuronalen Substrate der Empathie beim Menschen zu verbessern.

Wie im Verhaltensdiagramm beschrieben (Abbildung 1A), beginnt die Sitzung mit einer Gewöhnungsphase (5 min), gefolgt von einer Beobachtungs-Furchtkonditionierungsphase (4 min). In diesem Experiment wurden die Demonstrator-Mäuse der Beobachtungs-Furcht-(OF-)Gruppe während der Konditionierungsphase aversiven Fußschocks ausgesetzt, während die Tiere der Kontroll-(Con-)Gruppe keine Fußschocks erhielten. Nur die Beobachtermaus in der OF-Gruppe sah die Stressreaktionen einer Demonstrator-Maus, die wiederholte Fußschocks erhielt. Die Mäuse der OF-Gruppe zeigten während der Konditionierungsphase ein signifikant erhöhtes Maß an stellvertretendem Einfrieren im Vergleich zur Con-Gruppe (Abbildung 1B). Das gesamte Einfrier-Niveau (in Sekunden) während der Konditionierung zeigte einen deutlichen Unterschied zwischen der OF- und der Con-Gruppe (Abbildung 1C).
<img alt="Beobachtungsstudie zur Angst bei Mäusen, einschließlich Konditionierungsschema und Diagramme des Erstarrungsverhaltens" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/67130/67130fig01.jpg" data-altupdatedat="1788840098000" data-alt="Abbildung 1"> 
Abbildung 1: Beobachtungsparadigma der Angst (ADieses Panel zeigt das Verhaltensparadigma für die beobachtende Angstconditionierung. Die Beobachter- (OB) und Demonstrator- (DM) Mäuse werden einzeln in die Kammer platziert und erhalten einen 5-minütigen Erkundungszeitraum zur Gewöhnung. Danach beobachtet die OB-Maus, wie die DM-Maus während einer 4-minütigen Konditionierungsphase über eine transparente Trennwand hinweg Fußschläge erhält.B) Die Prozentsätze der vicariösen Erstarrung von OB-Mäusen in beiden Gruppen wurden in 1-minütigen Intervallen gemessen. Die Mäuse der OF-Gruppe zeigten eine deutliche Zunahme der beobachtenden Angst (Con, n = 15; OF, n = 11; zweifaktorielle varianzanalyse mit wiederholten Messungen (RM-ANOVA) mit anschließendem Šídák-Post-hoc-Test, F(1, 24) = 16,02, p &lt; 0.001). (C) Die gesamte Gefrierzeit (in Sekunden) während der 4-minütigen Konditionierungsphase war in der OF-Gruppe signifikant erhöht (Con, n = 15; OF, n = 11; ***p &lt; 0,001 nach Student’s t-Test). Die Daten werden als Mittelwert ± Standardfehler des Mittelwerts angegeben. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/67130/67130fig01large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.</a>
Die stellvertretende Freezing-Reaktion wurde bei verschiedenen inzüchtigen Mausstämmen gemessen. Der 129S1/SvlmJ (129S1)-Stamm wies im Vergleich zum B6J-Stamm eine deutliche Zunahme der beobachtenden Angst auf, während Mäuse des AKR/J (AKR)-Stamms14,15 im Vergleich zu B6J-Mäusen ein signifikant geringeres Ausmaß an stellvertretendem Freezing zeigten (Abbildung 2A).
Die optogenetische Manipulation könnte in diesem Paradigma eingesetzt werden, um die zugrundeliegenden Schaltkreismechanismen der beobachtenden Angst zu untersuchen. Aus zuvor veröffentlichten Daten ging hervor, dass die optogenetische Unterdrückung von Somatostatin (SST)-exprimierenden Neuronen zu verstärkten stellvertretenden Angstreaktionen führt15. Um zu bestimmen, ob die Aktivierung von SST+ Interneuronen das Ausmaß der beobachtenden Angst beeinflusst, injizierten wir ein AAV, das kanalrhodopsin-abhängig von Cre exprimiert (AAV-DIO-ChR-YFP), in den rechten anterioren cingulären Kortex (ACC) von SST-Cre-Mäusen, um SST+ Interneuronen selektiv zu markieren (Abbildung 2B). Die optogenetische Stimulation von SST+ Interneuronen im rechten ACC führte zur Aufhebung des Erwerbs stellvertretenden Erstarrens.
<img alt="Diagramme des Erstarrungsverhaltens; Effekt der optischen Stimulation auf Mäuse (A: B6J, AKR, 129S1; B: SST-YFP, SST-ChETA)." class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/67130/67130fig02.jpg" data-altupdatedat="1788840098000" data-alt="Abbildung 2"> 
Abbildung 2: Messungen der beobachteten Angst unter verschiedenen experimentellen Bedingungen. (A) Dieses Panel vergleicht die Anteile an vicariösem Erstarren zwischen verschiedenen inzüchtigen Mausstämmen. Die Reaktion des vicariösen Erstarrens war zwischen den Stämmen stark variabel. Das Ausmaß der beobachteten Angstreaktion bei 129S1-Beobachtermäusen war signifikant höher als bei B6J-Mausstämmen (B6J, n = 11; 129S1, n = 15; zweifaktorielle Varianzanalyse mit wiederholten Messungen (RM-ANOVA), gefolgt von Šídáks post-hoc-Test, F(1, 24) = 11,94, p = 0,0021). AKR-Mäuse zeigten eine signifikant verminderte beobachtete Angstreaktion im Vergleich zu B6J-Mäusen (B6J, n = 11; AKR, n = 14; zweifaktorielle Varianzanalyse mit wiederholten Messungen (RM-ANOVA), gefolgt von Šídáks post-hoc-Test, F(1, 23) = 25,07, p &lt; 0,0001). (B) Die Anteile an vicariösem Erstarren wurden durch optogenetische Aktivierung von SST+ Interneuronen im anterioren cingulären Kortex (ACC) gehemmt (SST-YFP-Kontrolle, n = 8; SST-ChETA, n = 10; zweifaktorielle Varianzanalyse mit wiederholten Messungen (RM-ANOVA), gefolgt von Šídáks post-hoc-Test, F(1, 16) = 15,56, p &lt; 0,01). Die Stimulationsparameter waren wie folgt: 241 s Dauer, 20 Hz, 5 ms Impulsbreite, 0,5–1,0 mW an der Faserspitze. Die Daten sind als Mittelwerte ± SEM dargestellt. Signifikanzniveaus werden angegeben als *p &lt; 0,05, ***p &lt; 0,001, ****p &lt; 0,0001. Diese Abbildung wurde modifiziert nach Keum et al.15. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/67130/67130fig02large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier, um eine vergrößerte Version dieser Abbildung anzusehen.</a>

Das beobachtende Angstparadigma bewertet das stellvertretende Einfrieren bei Nagetieren als Modell für affektive Empathie. Bei diesem Verfahren werden Beobachter-Nagetiere Artgenossen ausgesetzt, die aversive Fußschocks erhalten, um empathische Erstarrungsreaktionen hervorzurufen. Durch den Einsatz von Angstbeobachtungstests können Forscher die neuronalen Mechanismen untersuchen, die der affektiven Empathie zugrunde liegen.

Beobachtende Angst als Modell affektiver Empathie bei Mäusen

Empathy, characterized by the ability to recognize and share the emotions of others, plays a fundamental role in shaping social interactions. It allows ...

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Research

Forschung

JoVE Journal

Behavior

Verhalten

Hier beschreiben wir ein detailliertes Protokoll zur Untersuchung der Geselligkeit in Mäusen mit Crawley ist Geselligkeit und Präferenz für soziale Neuheit zu testen. Wir beschreiben die Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten für dieses Verfahren, einschließlich kritischer Details wichtig für die korrekte Interpretation der Ergebnisse.

Bewertung der sozialen Interaktion Behaviors

Dieser Artikel stellt ein Protokoll für eine inhaltliche und cued Angst Anlage Test mit einem Videoanalysesystem, Angst zu Lernen und Gedächtnis bei Mäusen zu beurteilen.

Kontextuelle und Cued Angst Anlage Test mit einer Video-Analyse-System bei Mäusen

Im folgenden Experiment beschreiben wir ein Protokoll für die Spurenangstkonditionierung bei Mäusen. Diese Art des assoziativen Speicher eine Spur, die die Zeit und die neutralen Reiz unbedingten Reiz trennt.

Trace Angstkonditionierung bei Mäusen

Es wird ein Protokoll zur Verwendung eines Open Field Maze bereitgestellt, um auf die allgemeine Bewegungsaktivität, Angst und Emotionalität in einem Labormausmodell zuzugreifen.

Die Nutzung der Open Field Maze auf Bewegungsapparat und Angst-ähnliches Verhalten bei Mäusen messen

Dieses Protokoll misst räumliche lernen und Gedächtnis mit dem Barnes Labyrinth. Eine neuartige Damsel in Distress-Paradigma wird verwendet, um lokomotorische Aktivität und prosoziales Verhalten bei Mäusen zu bewerten.

Analyse der räumlichen Lernens und prosoziales Verhalten bei Mäusen mit dem Barnes Labyrinth und Damsel in Distress Paradigmen

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.

Stress verstärkt Angst lernen, ein stabiles Nagetier Modell der posttraumatischen Belastungsstörung

Dieser Artikel enthält eine detaillierte Beschreibung eines neuartigen Mausurteils-Bias-Protokolls. Beweise für die Empfindlichkeit dieser olfaktorischen Grabungsaufgabe für den affektiven Zustand werden ebenfalls demonstriert und ihr Nutzen in verschiedenen Forschungsbereichen diskutiert.

Bewertung der Mausurteilsverzerrung durch eine olfaktorische Grabaufgabe

Hier wird ein durch soziale Isolation (SI) induziertes Angstmausmodell vorgestellt, das Wildtyp-C56BL / 6J-Mäuse verwendet, um Stress und angstähnliches Verhalten mit minimaler Handhabung und ohne invasive Verfahren zu induzieren. Dieses Modell spiegelt moderne Lebensmuster sozialer Isolation wider und ist ideal für die Untersuchung von Angstzuständen und verwandten Störungen.

Soziales Isolationsmodell: Ein nichtinvasives Nagetiermodell für Stress und Angst

Um das Flugverhalten in einem ängstlichen Kontext zu untersuchen, führen wir ein modifiziertes Angstkonditionierungsprotokoll ein. Dieses Protokoll stellt sicher, dass Mäuse während der Signalpräsentation in der Angstkonditionierung konsistent Flugverhalten zeigen.

Modifizierte Angstkonditionierung zur Induktion von Fluchtverhalten bei Mäusen

Die meisten Verhaltensexperimente für Nagetiere wurden ursprünglich für Ratten entwickelt. Aufgrund der Verhaltensunterschiede zwischen Ratten und Mäusen sind bei Mäusen manchmal Modifikationen erforderlich. Wir stellen eine Methode vor, um das räumliche Arbeitsgedächtnis bei Mäusen zu testen und den Stress während der Arbeitsgedächtnisaufgabe zu minimieren.

Eine appetitive räumliche Arbeitsgedächtnisaufgabe für Mäuse in einem halbautomatischen 8-Arm-Radiallabyrinth, die die ängstliche Gedächtnisassoziation im Labyrinth reduziert

Erfahren Sie das Paradigma der beobachtenden Angst zur Untersuchung affektiver Empathie bei Mäusen. Diese Methode analysiert neuronale Mechanismen im anterioren cingulären Cortex und deren Rolle bei emotionaler Ansteckung.

Beobachtende Angst als Modell affektiver Empathie bei Mäusen

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