Article de méthode

Peur stress-Enhanced Learning, un modèle robuste rongeur du syndrome de Stress post-traumatique

DOI :

10.3791/58306

13 octobre 2018

Dans cet article

Résumé

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$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Nous décrivons ici la méthodologie détaillée requise pour mener des expériences d’apprentissage (SEFL) de peur stress améliorée, un modèle préclinique de trouble de stress post-traumatique, chez les rats et les souris. Le modèle utilise des aspects de la crainte pavlovien climatisation et froid comme un indice de la peur accrue chez les rongeurs.

Résumé

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$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Les comportements de peur sont importants pour la survie, mais les niveaux disproportionnés de la peur peuvent accroître la vulnérabilité pour le développement de troubles psychiatriques tels que le trouble de stress post-traumatique (SSPT). Pour comprendre les mécanismes biologiques de dérèglement de la peur dans le SSPT, il est important de commencer avec un modèle animal valide du désordre. Ce protocole décrit la méthodologie requise pour mener des expériences d’apprentissage (SEFL) de peur stress améliorée, un modèle préclinique de l’ESPT, chez les rats et les souris. SEFL a été développé pour récapituler les aspects critiques de l’ESPT, y compris la sensibilisation à long terme de l’apprentissage de la peur causée par un facteur de stress aigu. SEFL utilisations aspects du pavlovien peur conditionné mais provoque une réponse distincte et robuste peur sensibilisés beaucoup plus importante que les réponses normales peur conditionnelle. La procédure de traumatisme consiste à placer un rongeur dans une chambre de conditionnement d’administrer des chocs non signalés 15 distribués de façon aléatoire pendant 90 minutes (pour les expériences de rat ; pour des expériences de souris, 10 non signalé chocs répartis au hasard sur 60 minutes sont utilisés) . Le jour 2, rongeurs sont placés dans un roman conditionnement contexte où ils reçoivent un monoamortisseur ; puis, le jour 3, ils sont placés dans le même contexte que le jour 2 et testés pour des changements dans le niveau de congélation. Les rongeurs qui ont déjà reçu l’affichage d’un traumatisme des taux du gel sur la journée de test par rapport à celles ayant ne reçu aucun chocs sur le premier jour. Ainsi, avec ce modèle, une expérience unique et très stressante (le traumatisme) produit une peur extrême des stimuli associés à l’événement traumatique.

Introduction

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La peur est un comportement critique pour la survie, permettant aux individus de les reconnaître et à réagir aux menaces. Cependant, réponses de peur exagérée peuvent contribuer au développement de troubles psychiatriques tels que le trouble de stress post-traumatique (SSPT). Une caractéristique de l’ESPT est une réaction exagérée à des stresseurs douces, particulièrement ceux qui rappellent le traumatisme originel et une tendance à développer de nouvelles craintes1,2. En laboratoire, la peur est souvent mesurée par congélation de comportement, qui est un indice fiable et valide éthologique de peur chez les humains et les rongeurs3,4. Bien que l'on sache que PTSD implique une dysrégulation de la peur et de crainte renforcée expression, il y a un manque de robustes modèles animaux du SSPT qui captent avec fiabilité cette réaction de peur augmentée à un stimulus relativement inoffensif.

Ce protocole prévoit la méthodologie détaillée requise pour mener des expériences d’apprentissage (SEFL) de peur stress améliorée, un modèle préclinique fiable et robuste du SSPT, chez les rats et les souris. SEFL utilise des aspects du pavlovien peur conditionnée, mais elle produit des réponses distinctes de conditionnement de la peur normale et récapitule la crainte renforcée après un stress post-traumatique chez les PTSD patients5,6. Dans ce modèle, une seule expérience très stressante (désignée ici par un traumatisme) conduit à des changements comportements durables, y compris une peur extrême des stimuli associée à l’événement traumatique, augmente l’anxiété, augmente la réactivité de sursaut et modifié glucocorticoïdes de signalisation7,8. La principale caractéristique des SEFL est que suivant l’exposition à un facteur de stress traumatique (une série de chocs non signalés) dans un contexte distinct, animaux présentent une réaction de peur exagérée à un léger facteur de stress (p. ex.., un monoamortisseur) dans un contexte différent. Ce qui est important, l’effet SEFL n’est pas en raison de la généralisation du contexte de traumatisme au contexte nouveau ou accru de choc sensibilité5. Dans notre modèle, nous utilisons délibérément des procédures qui réduisent toute généralisation d’un contexte de nouveaux comme le transport, l’odeur et grille patron étage. Par conséquent, contrairement au conditionnement de la peur normale, SEFL est un processus non associatifs qui mène à un nouvel apprentissage de peur qui est disproportionnellement lié aux signaux environnementaux pas directement associés à l’événement traumatisant. Vaste travail montre qu’une seule session de 90 minutes contenant 15 chocs imprévisibles chez les rats (ou une seule séance de 60 minutes contenant 10 chocs imprévisibles chez la souris) induit une sensibilisation durable de conditionnement de la peur ainsi que de l’augmentation de l’anxiété et dérèglement du rythme circadien de la corticostérone basale. En revanche, l’exposition préalable à un seul choc ne produit pas SEFL9. En outre, SEFL peut être utilisé avec fiabilité chez les rats et les souris.

Par conséquent, le modèle SEFL du SSPT est un outil puissant pour sonder les mécanismes biologiques impliqués dans la physiopathologie de PTSD. Utilisant SEFL, chercheurs peuvent examiner comment l’exposition à un traumatisme peut affecter peur futur apprentissage. En outre, ce modèle peut être utile pour l’étude des mécanismes cellulaires et moléculaires spécifiques qui pourraient être impliqués dans la régulation de l’expression de la peur accrue tel qu’observé dans le SSPT.

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Protocole

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1. sujets

  1. Rats
    1. Commander des rats d’arriver quand ils sont environ 90 jours vieux et simple logés dans des cages rat standard.
      Remarque : Seul boîtier est conseillé, en logement de groupe engendre la variabilité due aux interactions entre les animaux dans la cage, surtout après exposition d’effort. SEFL a été démontré chez les rats mâles et femelles, en Long-Evans et rats Sprague Dawley et chez les rats âgés de 19 jours7,10.
    2. Attribuer au hasard des animaux au moins deux conditions : trauma (n = 8) et aucun traumatisme (n = 8) (voir Rau et al. 5 pour des conditions de contrôle supplémentaires).
  2. Souris
    1. Commander la souris quand ils sont environ 60 jours vieux et simple logés dans des cages de souris standard. Single-chambre les souris pendant au moins 4 semaines avant le traumatisme, ainsi que tout au long de la durée de l’expérience.
    2. Attribuer au hasard des animaux au moins deux conditions : trauma (n = 8) et aucun traumatisme (n = 8).

2. le programme d’installation de matériel

  1. Mettre en place un ensemble de chambres de conditionnement de la peur pour servir de contexte un et une deuxième série de conditionnement de la peur chambres pour servir de cadre B (voir Table des matières). Placer chaque chambre de conditionnement de la peur à l’intérieur d’une armoire forte atténuation sonore pour prévenir l’intrusion de bruits extérieurs (voir le Tableau des matériaux).
    1. Veiller à ce qu’une méthode d’éclairer les chambres avec la lumière visible (par exemple, une lumière blanche maison généraux) est présente dans les chambres servant de contexte (voir la Table des matières).
    2. S’assurer qu’il existe différentes solutions nettoyer les chambres entre chaque animal et fournir des odeurs différentes pour chaque chambre (e.g., nettoyage solution et 1 % d’acide acétique dilué).
      Remarque : Il est essentiel que les odeurs générées par animal soit éliminé11.
    3. Placer les inserts en plastique en contexte B pour différencier l’aménagement intérieur des deux contextes. Un insert triangulaire de Plexiglas noir est recommandé. Sinon, utiliser une feuille de plastique blanche pour créer un mur arrière arrondi (voir la Table des matières).
    4. Placer les planchers de grille dans chaque peur conditionné chambre pour livraison de choc, à utiliser un modèle de grille différente pour chaque contexte de différencier la texture du sol entre les contextes (voir Table des matières).
      Remarque : Grille suffisamment distincts types incluent les grilles plates (toutes les barres disposées en un seul plan horizontal), décalés de grilles (barres disposées en deux plans horizontaux décalage) et alternant grilles (barres disposées en un seul plan horizontal, mais de la variation de diamètres).
    5. Placer des casseroles métalliques propre sous le fond de chaque grille pour recueillir les excréments. Parfumer les casseroles avec la solution de nettoyage (voir Table des matières).
  2. Fournir le timing précis et l’amplitude de la livraison de choc pour chaque contexte.
    1. Connecter un générateur de choc et scrambler capable de transporter 1 mA ou à des chocs d’amplitude plus faibles à chaque étage de la grille pour la livraison de choc (voir Table des matières).
      Remarque : Les générateurs de choc et rampants doivent être situés à l’extérieur le bruit atténuant la chambre, avec câbles connectant les générateurs et scrambler aux étages grille via les ouvertures dans le bruit atténuant la chambre. Cela évitera des dommages dus à la mastication, la solution de nettoyage etc.
    2. Utiliser un multimètre pour tester le courant étant produite par le générateur de choc en plaçant chaque sonde sur un bar différent de la parole de la grille et confirmant que l’amplitude souhaitée choc est produit (voir Table des matières).
    3. Veiller à ce qu’une méthode pour contrôler le moment et l’amplitude de la livraison de choc (par exemple, les logiciels informatiques) est disponible (voir Table des matières).
  3. Veiller à ce qu’une méthode pour enregistrement vidéo chaque animal au cours de chaque session expérimentale est disponible (voir Table des matières).
    Remarque : Il faudra enregistrer 1) quand les chambres sont éclairées par la lumière visible ainsi 2) lorsque les chambres sont sombres. Ce dernier peut être accompli en soit à l’aide d’une caméra de vision nocturne ou éclairant et en enregistrant les chambres sombres en utilisant la lumière infrarouge ou proche-infrarouge.
  4. Veiller à ce qu’une méthode distinctive de transport des animaux de vivarium au contexte B est disponible pour différencier plus loin les deux contextes.
    Remarque : Alors que des méthodes telles qu’une baignoire en plastique noire (38 x 30 x 24 cm) divisé en quatre compartiments ou cages vides propres ont été utilisés avec succès, n’importe quelle autre boîte de transport qui diffère nettement de la cage peut être utilisé.

3. SEFL procédure pour Rats et souris

  1. Gérez tous les rongeurs par jour en les soustrayant à la homecage doucement et en tenant chacun pendant 60 à 90 secondes au moins 7 jours avant de commencer la procédure SEFL.
  2. Le jour 1 de la procédure SEFL, placer des sujets dans le contexte A, où ils recevront le facteur de stress traumatique.
    1. Contexte un doté d’un ensemble d’étages de la grille (e.g., grilles à plat) et éclairer les chambres avec la lumière visible.
    2. Utiliser un multimètre pour tester le courant étant produite par le générateur de choc en plaçant chaque sonde sur un bar différent de la parole de la grille et confirmant que l’amplitude souhaitée choc est produite.
      Remarque : Des dommages ou la corrosion des barres peut entraîner livraison choc faible ou irrégulier. Liquides, y compris urine touchant la grille le long du mur peuvent également nuire à livraison de choc.
    3. Essuyer les murs de la chambre et les portes et les casseroles de pulvérisation sous les planchers de la grille avec une seule solution (e.g., solution de nettoyage dilué).
      Note : Ceci est nécessaire pour éliminer les odeurs des animaux précédents.
    4. Transport d’animaux de vivarium à la salle d’expérience dans leur domicile placé sur un chariot et un lieu individuellement dans les alvéoles de conditionnement de la peur. Seulement apporter un rond de vaut d’animaux (déterminé par le nombre de chambres de conditionnement de la peur) à la salle d’expérience à la fois.
      Remarque : Pour éviter les confond en raison de l’ordre ou calendrier, chaque tour doit contenir des animaux en le traumatisme et aucune condition de traumatisme.
    5. Pour des expériences de rat, utilisez le générateur de choc et rampants pour livrer 15 footshocks 1 s, 1-mA présentés au hasard pendant 90 minutes (moyenne de ISI = 6 min) à travers les barres de la grille des chambres contenant un traumatisme condition sujets. N’exposer l’aucun contrôle de traumatisme pour le même contexte pendant 90 minutes sans dépossession de choc.
    6. Pour des expériences de souris, utilisez le générateur de choc et les rampants pour livrer 10 footshocks 1 s, 1-mA au hasard a présenté plus de 60 minutes (moyenne de ISI = 6 min) à travers les étages de la grille des chambres contenant un traumatisme condition sujets. N’exposer l’aucun contrôle de traumatisme pour le même contexte pendant 60 minutes sans dépossession de choc.
    7. Après 90 minutes (expériences de rat) ou 60 minutes (expériences de souris), retour de tous les animaux à leurs homecages et revenir rapidement le vivarium.
  3. Le jour 2 de la procédure SEFL, évaluer la peur dans le contexte de traumatisme, si vous le souhaitez.
    1. Mettre en place le contexte A fait le jour 1.
    2. Transporter les animaux à la salle d’expérimentation dans leur maison comme le jour 1.
    3. Place des animaux dans le contexte un pendant 8 minutes sans livraison de choc et de la vidéo enregistrent le comportement durant toute la session.
    4. Au bout de 8 minutes, retourner tous les animaux à leurs homecages et revenir rapidement le vivarium.
  4. Le jour 3 de la procédure SEFL, exposer tous les sujets pour le facteur de stress doux en contexte B.
    Remarque : Cette procédure peut survenir n’importe où de 24 heures à 90 jours après le facteur de stress traumatique9.
    1. Doté d’un ensemble différent de planchers de grille de celles utilisées en contexte un contexte B (p. ex., les planchers de grille alternant ou décalés) et noire triangulaire ou blanc courbée inserts de Plexiglas. Ne s’allument les chambres avec la lumière visible ; même si, à la lumière infrarouge ou proche-infrarouge peut servir au besoin.
    2. Utiliser un multimètre pour tester le courant étant produite par le générateur de choc en plaçant chaque sonde sur un bar différent de la parole de la grille et confirmant que l’amplitude souhaitée choc est produite. Utiliser un multimètre pour tester le courant étant produite par le générateur de choc en plaçant chaque sonde sur un bar différent de la parole de la grille et confirmant que l’amplitude souhaitée choc est produite.
      Remarque : Des dommages ou la corrosion des barres peut entraîner livraison choc faible ou irrégulier. Liquides, y compris urine touchant la grille le long du mur peuvent également nuire à livraison de choc.
    3. Essuyer les chambres et les casseroles de pulvérisation sous les planchers de la grille avec la solution non utilisée en contexte un (e.g., 1 % d’acide acétique).
    4. Transport d’animaux de vivarium à la salle d’expérience dans une méthode distincte de la méthode utilisée pour contexte un (par exemple, une baignoire en plastique noire) et placez-les individuellement dans peur conditionné chambres. Seulement apporter une valeur du cycle des animaux à la salle d’expérience à la fois (déterminée par le nombre de chambres de conditionnement de la peur).
    5. Exposez tous les animaux qui le doux agent stressant (décrit ci-dessous) et l’activité et l’enregistrement vidéo du point de congélation pendant la session.
      1. Après une période de référence de 180-s, délivrer soit un choc unique de 1 s, 1-mA (rats), soit un choc unique de 2 s, 1-mA (souris) à tous les animaux.
        Remarque : Veiller à ce que, au cours de la période initiale de 180-s gel ne doit pas dépasser 5 %12.
      2. Enlever les animaux toutes les 30 secondes après l’accouchement de choc et retourner sans délai à vivarium.
  5. Le jour 4 de la procédure SEFL, test peur au contexte stresseur doux.
    1. Mis en place le contexte B comme fait sur 3 jours.
    2. Transport d’animaux de vivarium à la salle d’expérience dans le même moyen de transport comme fait sur 3 jours.
    3. Placer les animaux en contexte B pendant 8 minutes sans choc livraison et vidéo enregistrement gel tout au long de la session.
    4. Supprimer tous les animaux au bout de 8 minutes et revenir rapidement le vivarium.

4. analyse des données

  1. Peur de mesure lors des sessions expérimentales enregistrées à l’aide de gel, défini comme l’absence de tout mouvement sauf celle qui est nécessaire pour la respiration.
    Remarque : Gel est marqué avec plus de précision par un marqueur humain aveugle, mais il existe plusieurs programmes automatisés qui performent bien. Cependant, tous les systèmes automatisés doivent être tarés à un observateur humain pour être précis13.
    1. Pour marquer le point de congélation à la main, ont un expérimentateur aveugle aux conditions expérimentales, observe le sujet toutes les 4 secondes tout au long de la période d’intérêt3. Lors de chaque observation, classer le sujet comme « gel » ou « "ne pas gel ». Comparer le nombre d’observations de congélation et le nombre total d’observations afin de déterminer le pourcentage de temps passé gel.
    2. Pour utiliser une analyse vidéo automatisée pour marquer le point de congélation, commencez par vérifier que les résultats de l’analyse vidéo automatisée correspondent aux résultats obtenus à partir de main-marquant, comme un score de congélation sensiblement différent d’analyse automatisée peut produire des résultats inexacts.
      Remarque : Un rat ou une souris qui n’a jamais été choquée devrait montrer congélation entre 0 et 5 %, tandis que des valeurs plus élevées indiquent le mauvais étalonnage de l’appareil
  2. Utilisez les méthodes décrites ci-dessus pour mesurer la peur pendant les périodes d’intérêt (décrit ci-dessous).
    1. Mesurer la peur dans le contexte d’un traumatisme comme le pourcentage de temps passé gel dans l’ensemble de la session de test entier de 8 min sur 2 jours.
    2. Généralisation de la mesure de la peur dans le contexte d’un traumatisme au contexte stresseur doux comme le pourcentage de temps passé gel pendant la période de référence de 3 min en contexte B sur 3 jours avant la livraison de choc.
      Remarque : Pour SEFL, il est important de différencier les contextes assez bien afin qu’il n’y a pas de généralisation importante.
    3. Peur de mesure immédiatement après le choc sur 3 jours comme le pourcentage de temps passé gel pendant la période de 30 s qui suit le choc.
    4. Mesurer la peur au contexte stresseur doux comme le pourcentage de temps passé dans l’ensemble de la session de test entier de 8 min sur 4 jours.
  3. Mesurer la réactivité de choc par le montant, ou la vitesse, de mouvement pendant la période de 3 s pendant et immédiatement après le choc le jour 3.
    Remarque : ANOVA est recommandées pour toutes les analyses de données, comme d’autres groupes (p. ex.., traitement de drogues) peuvent être ajoutés si nécessaire.

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Résultats

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Résultats de l’essai de contexte de traumatisme le jour 2 sont indiquées à la Figure 1. Animaux dans l’état de traumatisme présentaient des taux significativement plus élevés de la congélation en contexte un comparativement à aucun des contrôles de trauma, indiquant l’acquisition de la peur dans le contexte d’un traumatisme [rats : F(1,17) = 23.58, p < 0,01 ; souris : F(1,14) = 666.50, p < 0,0001]. Point de congélation pendant la pério...

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Discussion

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$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

SEFL est un modèle comportemental robuste de stress post-traumatique qui peut être récapitulée dans le rat et la souris et peut être utilisé pour étudier les réactions de peur sensibilisés qui caractérisent le PTSD. À la suite de stress post-traumatique, rongeurs montrent une réaction de peur accrue dans un contexte nettement différent qu’une fois ce contexte est associé à un facteur de stress léger qui sert de rappel d’une précédente expérience traumatisante. À la suite du syndrome de stress post-traumatique rongeurs mo...

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Déclarations de divulgation

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Dr. Fanselow est un membre fondateur de Neurovation Labs.

Remerciements

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Ce travail a été financé par National Institute de santé R01AA026530 (MSF), Staglin Center for Brain et santé comportementale (MSF), NRSA-F32 MH10721201A1 et NARSAD 26612 (AKR) et NSF DGE-1650604 (SG).

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Matériaux

Liste des matériaux utilisés dans cet article
NomEntrepriseNuméro de catalogueCommentaires
Chambre de conditionnement de la peur pour planchers à profil basMed Associates Inc.VFC-008-LPChambre de conditionnement de la peur
Cabine d’atténuation du bruitMed Associates Inc.NIR-022SDCabine d’insonorisation pour empêcher l’intrusion de bruit extérieur
Boîtier de commande NIR/Lumière blancheMed Associates Inc.NIR-100VRBoîtier de commande de lumière capable de fournir une lumière blanche et proche infrarouge
NIR VFCLight Box Med Associates Inc.NIR-100L2Lampe de maison suspendue blanche
Windex  ; Original Glass CleanerWindexSolution pour le nettoyage et l’odorat des chambres de conditionnement de la peur entre animaux
Acide acétiqueFisher ScientificA38-212Solution pour le nettoyage et l’odorat des chambres de conditionnement de la peur entre animaux
A-Frame Chamber InsertMed Associates Inc.ENV-008-IRTInsert triangulaire en plexiglas noir pour différencier la disposition interne des contextes A et B
Insert mural incurvéMed Associates Inc.VFC-008-CWIFeuille de plastique blanche pour différencier l’agencement interne des contextes A et B
Plancher de grille contextuelle à profil bas avec tiges de grille 1/8" pour MouseMed Associates Inc.VFC-005ASol à grille plate pour souris
Sol à grille contextuelle à profil bas avec tiges de grille alternées 1/8 » et 3/16 » MouseMed Associates Inc.VFC-005-SPlancher à grille décalée pour souris
Plancher à grille contextuelle à profil bas avec tiges de grille décalée 1/8" pour MouseMed Associates Inc.VFC-005A-LPlancher à grille alternée pour souris
Plancher à grille contextuelle à profil bas avec tiges de grille 3/16" pour RatMed Associates Inc.VFC-005Plancher à grille plate pour rats
Plancher à grille contextuelle à profil bas avec tiges de grille alternées 3/16 » et 3/8 »Med Associates Inc.VFC-005-LPlancher à grille alternée pour rats
Plancher à grille contextuelle à profil bas avec tiges de grille décalée de 3/16" pour RatMed Associates Inc.VFC-005-SPlancher grillagé décalé pour rats
Casseroles en métalMed Associates Inc.Bacs en métal pour récupérer les excréments sous les planchers grillagés
Stimulateur/brouilleur aversif autonomeMed Associates Inc.ENV-414SGénérateur de chocs et brouilleur pour l’administration des chocs au pied
MultimètreFluke87-5Outil pour la mesure de l’amplitude des chocs au pied
VideoFreeze SoftwareMed Associates Inc.SOF-843Logiciel VideoFreeze pour le contrôle de l’émission de chocs
Caméra vidéo monochrome Firewire haute vitesseMed Associates Inc.VID-CAM-MONO-4Caméra vidéo capable d’enregistrer dans le proche infrarouge

Références

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  1. Bremner, J. D., Krystal, J. H., Southwick, S. M., Charney, D. S. Functional neuroanatomical correlates of the effects of stress on memory. Journal of Traumatic Stress. 8 (4), 527-553 (1995).
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  7. Poulos, A. M., et al. Sensitization of fear learning to mild unconditional stimuli in male and female rats. Behavioral Neuroscience. 129 (1), 62-67 (2015).
  8. Perusini, J. N., et al. Induction and Expression of Fear Sensitization Caused by Acute Traumatic Stress. Neuropsychopharmacology. 41 (1), 45-57 (2016).
  9. Rau, V., Fanselow, M. S. Exposure to a stressor produces a long lasting enhancement of fear learning in rats. Stress. 12 (2), 125-133 (2009).
  10. Poulos, A. M., et al. Amnesia for early life stress does not preclude the adult development of posttraumatic stress disorder symptoms in rats. Biological Psychiatry. 76 (4), 306-314 (2014).
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  13. Anagnostaras, S. G., et al. Automated assessment of pavlovian conditioned freezing and shock reactivity in mice using the video freeze system. Frontiers in Behavioral Neuroscience. , (2010).
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Mots-clés

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