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Artículo de método

Evaluación del comportamiento dominante-sumiso en ratas adultas después de una lesión cerebral traumática

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DOI:

10.3791/64548

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16 de diciembre de 2022

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1Division of Anesthesiology and Critical Care, Soroka University Medical Center and the Faculty of Health Sciences, Ben-Gurion University of the Negev, 2Department of Anesthesiology and Perioperative Medicine, Mayo Clinic, 3Department of Biochemistry and Physiology of the Faculty of Biology and Ecology, Oles Gonchar of the Dnipro National University, 4Department of Ophthalmology, Soroka University Medical Center and the Faculty of Health Sciences, Ben-Gurion University of the Negev

* These authors contributed equally

En este artículo

Resumen

El presente protocolo describe un modelo de rata de lesión cerebral traumática inducida por percusión fluida, seguido de una serie de pruebas de comportamiento para comprender el desarrollo del comportamiento dominante y sumiso. El uso de este modelo de lesión cerebral traumática junto con pruebas de comportamiento específicas permite el estudio de las deficiencias sociales después de una lesión cerebral.

Resumen

La competencia por recursos como la comida, el territorio y las parejas influye significativamente en las relaciones dentro de las especies animales y está mediada por jerarquías sociales que a menudo se basan en relaciones dominantes-sumisas. La relación dominante-sumisa es un patrón de comportamiento normal entre los individuos de una especie. La lesión cerebral traumática es una causa frecuente de deterioro de la interacción social y la reorganización de las relaciones dominante-sumisas en parejas de animales. Este protocolo describe el comportamiento sumiso en ratas Sprague-Dawley macho adultas después de la inducción de lesión cerebral traumática utilizando un modelo de percusión fluida en comparación con ratas ingenuas a través de una serie de pruebas dominantes-sumisas realizadas entre 29 días y 33 días después de la inducción. La prueba de comportamiento dominante-sumiso muestra cómo la lesión cerebral puede inducir un comportamiento sumiso en animales que compiten por la comida. Después de una lesión cerebral traumática, los roedores fueron más sumisos, como lo indica que pasaron menos tiempo en el comedero y tuvieron menos probabilidades de llegar primero al comedero en comparación con los animales de control. De acuerdo con este protocolo, el comportamiento sumiso se desarrolla después de una lesión cerebral traumática en ratas macho adultas.

Introducción

La competencia intraespecie ocurre cuando los miembros de la misma especie compiten por un recurso limitado al mismo tiempo1. En contraste, la competencia entre especies ocurre entre miembros de dos especies diferentes2. La competencia intraespecie se divide en dos tipos, incluyendo interferencia (adaptada) y explotación (concurso), y surge dependiendo del tipo de recurso en disputa, como el alimento y el territorio3.

La existencia de jerarquías sociales es imposible sin relaciones dominantes-sumisas (DSR). La dominación se presenta como "ganar" y la subordinación como "perder" dentro de pares de animales4. Sin embargo, los DSR aparecen no solo en pares, sino también en grupos de tres o más. En 1922, Thorleif Schjelderup-Ebbe describió la jerarquía de dominancia en pollos domésticos. Los principales signos distintivos entre los animales dominantes y subordinados fueron el tiempo pasado en el comedero y el comportamiento agresivo. La jerarquía de dominancia se divide en dos formas: lineal y no lineal5. La dominancia lineal involucra dos grupos, A y B. En este paradigma de relaciones transitivas6, el grupo A domina al grupo B, o el grupo B domina al grupo A. La dominancia no lineal ocurre cuando hay al menos una relación circular: A domina a B, B domina a C y C domina a A7.

Existen modelos para evaluar el comportamiento dominante-sumiso para diferentes especies, incluidos roedores, aves8, primates no humanos 9,10,11 y humanos 12. El método dominante-sumiso está bien representado en la literatura y ha sido aplicado como modelo para evaluar la manía y la depresión13, así como la actividad de los fármacosantidepresivos 14. Este modelo se ha utilizado para investigar el estrés de la vida temprana después de la separación materna en ratas adultas15. Los paradigmas DSR se pueden dividir en tres modelos: el modelo de reducción del comportamiento dominante 13,16, el modelo de reducción del comportamiento sumiso14 y el modelo de inversión de la dominancia de clonidina17.

Este estudio demuestra una investigación de DSR a través de tareas basadas en la competencia alimentaria. Las ventajas de este método son su fácil reproducibilidad y la capacidad de observar y analizar con precisión el comportamiento dominante-sumiso. Además, la tarea conductual dominante-sumisa se basa en la comida en lugar del territorio, a diferencia de las tareas conductuales comparables, lo que hace que esta tarea conductual sea más barata y simple y los investigadores no necesitan someterse a un entrenamiento complicado para realizar la tarea y procesar los datos.

El objetivo general del estudio actual es demostrar el desarrollo de DSR después de una lesión cerebral traumática (TBI). TBI se asocia con impedimentos sociales, depresión y ansiedad. El modelo de inducción de TCE es un modelo estándar simple y efectivo que consiste en inducir lesión cerebral traumática con un dispositivo de percusión fluida18,19.

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Protocolo

Los experimentos fueron aprobados por el Comité de Cuidado de Animales de la Universidad Ben-Gurion del Negev.Los experimentos se realizaron siguiendo las recomendaciones de las Declaraciones de Helsinki y Tokio y las Directrices para el Cuidado y Uso de Animales de Laboratorio de la Comunidad Europea. En el presente estudio se utilizaron ratas Sprague-Dawley macho adultas, con un peso de 300-350 g. Los animales fueron alojados a una temperatura ambiente de 22 °C ± 1 °C y una humedad del 40%-60% con ciclos de luz-oscuridad.

1. Preparación de animales

  1. Seleccione al azar 30 ratas macho adultas y divídalas en dos grupos: TBI y simulado.
  2. Proporcione comida (ver la Tabla de materiales) y agua ad libitum.
    NOTA: Realice todos los pasos de la prueba al mismo tiempo para controlar el efecto de la hora del día en el rendimiento conductual. Lo mejor es realizar las pruebas de comportamiento por la mañana (entre las 6:00 a.m. y las 12:00 p.m.) para evitar perturbaciones de la actividad general.
  3. Realizar evaluaciones basales de la puntuación de gravedad neurológica antes de la lesión en ambos grupos de ratas, como se detalla en el paso 3 y la Tabla 1.
  4. Anestesiar a las ratas con 4% (para inducción) y 1,5% (para mantenimiento) de isoflurano. Inyecte buprenorfina (0,05-0,1 mg/kg; SC) para analgesia preventiva.
  5. Verifique la inmovilización de la rata probando la falta de movimiento o reflejo del pedal en respuesta a un estimulante.
    NOTA: Para la administración de anestesia, se recomienda un flujo continuo de isoflurano.

2. Procedimiento quirúrgico

NOTA: Todos los procedimientos deben realizarse en condiciones asépticas. Use guantes estériles. Cambie los guantes si se toca alguna superficie no estéril. Aplique lubricante oftálmico en ambos ojos para evitar que se seque. La lesión de fluido-percusión parasagital se realizó siguiendo informes previamente publicados18,20.

  1. Infiltrar el cuero cabelludo con bupivacaína al 0,5% (consulte la Tabla de materiales), realizar una incisión de 10 mm y retraer los tejidos lateralmente.
  2. Realizar craneotomía18,20 4 mm posterior y 4 mm lateral de bregma.
    NOTA: El área quirúrgica debe desinfectarse varias veces con un exfoliante a base de yodo o clorhexidina y alcohol.
  3. Inducir TBI18,19 mediante un dispositivo de percusión fluida (ver la Tabla de materiales) durante 21-23 ms a través de la llave de paso de tres vías.
    NOTA: Realice una LCT moderada con una amplitud de 2.5 atm.
  4. Realizar craneotomía en el grupo de ratas operadas simuladas (Figura 1). No induzca TBI para el grupo operado simuladamente.
  5. Realizar una infiltración de bupivacaína al 0,1% antes de cerrar la herida. Administrar buprenorfina intramuscular (0,01-0,05 mg/kg) como analgesia postoperatoria antes de retirar el isoflurano.
    NOTA: Repita las dosis de buprenorfina cada 12 h durante al menos 48 h.
  6. Transfiera la rata a la sala de recuperación y controle su estado respiratorio (p. ej., paro respiratorio), neurológico (p. ej., parálisis) y cardiovascular (p. ej., cambios en el color de las pupilas, disminución de la perfusión de tejidos blandos y bradicardia) durante 24 h.

3. Evaluación de la puntuación de gravedad neurológica

NOTA: La puntuación más alta posible para las alteraciones del comportamiento y la función motora es de 24 puntos. Una puntuación de 0 representa el estado neurológico intacto, y una puntuación de 24 representa la disfunción neurológica grave21,22,23 (Tabla 1).

  1. Evaluar la puntuación de gravedad neurológica (NSS) como se describió anteriormente24 en ratas LCT y simuladas antes de la cirugía, a las 48 h después de la cirugía (Figura 2A) y en el día 28 después de la cirugía (Figura 2B).

4. Estudiar el comportamiento dominante-sumiso

  1. Divida aleatoriamente las ratas en jaulas 1 semana antes de la prueba.
    NOTA: Cada jaula debe contener una rata operada con simulacro y una rata LCT.
  2. Realice una sesión de 15 minutos todos los días durante 2 días antes de la prueba para que las ratas puedan aclimatarse al protocolo.
    NOTA: La tarea dominante-sumisa se inició el día 29 después de la lesión (Figura 1).
  3. Utilice un aparato (ver la Tabla de materiales) hecho de dos cajas de vidrio acrílico transparente (30 cm x 20 cm x 20 cm, Caja A y Caja B, Figura 3) conectadas por un túnel delgado de 15 cm x 15 cm x 60 cm 15,19,25.
  4. Llene un comedero (Figura 3) con leche endulzada y colóquelo en el centro del túnel. Use leche que consista en 10% de azúcar y 3% de grasa.
  5. Coloque el aparato sobre una mesa con una altura de 80 cm sobre el suelo.
  6. Coloque cada rata en el aparato durante 15 minutos para la habituación en los primeros 2 días. Comience la tarea después de 2 días de habituación.
  7. Seleccione al azar una rata del grupo de control y una del grupo de lesión cerebral traumática (LCT), y colóquelas a distancias iguales del alimentador, lo que les permite explorar durante 5 minutos.
  8. Permitir que las ratas accedan al agua ad libitum.
    NOTA: La tarea duró 5 días. La restricción de alimentos se realizó durante todo el período de tarea. La comida se administró todos los días durante 1 h después del período de prueba.
  9. Limpie el equipo con alcohol al 5% antes de realizar las pruebas posteriores con otras ratas.
    NOTA: La limpieza del aparato eliminará el olor de las ratas anteriores. Realice la prueba en una habitación con circulación de aire adecuada.

5. Grabación del video y análisis de datos

  1. Coloque una cámara e instale el software informático recomendado (consulte la Tabla de materiales) para capturar, guardar y procesar los datos.
    NOTA: La cámara debe instalarse a una altura de 290 cm del suelo.
  2. Grabe el video mientras las ratas están en la arena.
    NOTA: La cámara y el aparato estaban colocados a 210 cm de distancia. La parte de la arena donde se realiza la prueba debe ser visible en el marco de la cámara.
  3. Realizar análisis de datos23 manualmente por dos analistas cegados a los grupos.

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Resultados

Evaluación de la puntuación de gravedad neurológica
Los déficits neurológicos se evaluaron en ratas macho después de TBI usando el NSS. Las ratas se dividieron en dos grupos: un grupo de LCT y un grupo de control. El grupo control fue sometido a cirugía simulada. El SNA permitió la evaluación de la función motora y la alteración del comportamiento por un sistema de puntos22,23; Una puntuación de 24 indicó una disfunción neurológica grave, y un...

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Discusión

Estudios clínicos indican que la lesión cerebral puede aumentar el riesgo de trastornos psiquiátricos26,27. Además, el TCE afecta el desarrollo del comportamiento social28,29. En este protocolo, el modelo TBI tuvo un efecto en la presentación del comportamiento dominante-sumiso. El comportamiento dominante-sumiso se manifestó en términos del tiempo dedicado al alimentador y quién llegó primero al alimenta...

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Divulgaciones

Los autores no tienen nada que revelar.

Agradecimientos

Los trabajos realizados forman parte de la tesis doctoral de Dmitry Frank.

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Materiales

Lista de materiales utilizados en este artículo
NombreEmpresaNúmero de catálogoComentarios
Clorhexidina al 2% en solución de alcohol al 70%SIGMA - ALDRICH500 ccPara la antisepsia general de la piel en el campo operatorio
4 tableros de diferentes grosores (1,5 cm, 2,5 cm, 5 cm y 8,5 cm)Esto es para evaluar el defecto
4-0 Sutura de nylon4-00
FrascosTechniplastACBT0262SU
Bupivacaína 0.1 %
Taladro de sierra de corona de diamantesierra de corona de vidriode diámetro Opcional.
Báscula digitalSIGMA - ALDRICHRs 4,000
Tijeras de disecciónSIGMA - ALDRICHZ265969
Etanol 99.9 %Farmacia5%-10% solución utilizada para limpiar equipos y eliminar olores
Dispositivo de percusión de fluidoshecho a medida en el tallerNo se recomienda una marca específica.
Esponjas de gasa Guantes depescador
(guantes finos de laboratorio)Opcional.
Calentador con termómetroHeatingpad-1Modelo: HEATINGPAD-1/2No se recomienda una marca específica.
Horizon-XLMennen Medical Ltd
Isofluran, USP 100%Piramamal Critical Care, IncNDC 66794-017Líquido anestésico para inhalación
Logitech Webcam SoftwareLogitech2.51Software para cámara de vídeo
Pinza de operaciónSIGMA - ALDRICH
Tijeras de operaciónSIGMA - ALDRICH
PC Ordenador para grabación de USV y análisis de datosIntelIntel core i5-6500 CPU @ 3.2GHz, 16 GB RAM, sistema operativo de 64 bits
Cajas de plexiglás unidas por un pasoDos cajas de plexiglás transparentes de 30 cm &veces; 20 cm &veces; 20 cm de plexiglás unidas por un estrecho 15 cm &veces; 15 cm &veces; 60 cm
de paso Purina ChowPurina 5001Comida de laboratorio para roedores que se da a las ratas,  es una nutrición de ciclo de vida que se ha utilizado en la investigación biomédica
Jaulas para ratas (jaula casera para ratas u otro recinto)Techniplast2000PNo se recomienda ninguna marca específica
Hojas de bisturí 11SIGMA - ALDRICHS2771
SPSS SPSSInc., Chicago, IL, EE. UUUn paquete
instrumentos estereotáxicoshechos a medida en el tallerde la universidadNo se recomienda una marca específica
Dispositivo de cronometrajeTemporizador de intervalos:Temporización para la grabación deOpcional. Cualquier temporizador servirá, aunque es conveniente usar un temporizador de intervalos si está haciendo cosquillas a varias ratas
Cámara de videoLogitechC920 HD PRO WEBCAMCámara de video digital para grabación de alta definición del comportamiento de las ratas bajo la prueba de sumisión dominante
neurológico Kit de de 3 mm universitario estrecho . de 20 USV

Referencias

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