Un abonnement JoVE est requis pour visualiser ce contenu. Connectez-vous ou commencez votre période d'essai gratuite.

Article de méthode

Évaluation du comportement dominant-soumis chez les rats adultes à la suite d’une lésion cérébrale traumatique

2K vues

⸱

DOI :

10.3791/64548

⸱

16 décembre 2022

 ,  ,  ,  ,  ,  ,  ,  ,  , 
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

Dans cet article

Résumé

Le présent protocole décrit un modèle de lésion cérébrale traumatique induite par percussion fluide chez le rat, suivi d’une série de tests comportementaux pour comprendre le développement du comportement dominant et soumis. L’utilisation de ce modèle de lésion cérébrale traumatique en conjonction avec des tests comportementaux spécifiques permet l’étude des déficiences sociales à la suite d’une lésion cérébrale.

Résumé

La compétition pour des ressources telles que la nourriture, le territoire et les partenaires influence considérablement les relations au sein des espèces animales et est médiatisée par des hiérarchies sociales souvent basées sur des relations dominantes-soumises. La relation dominant-soumis est un modèle de comportement normal parmi les individus d’une espèce. Les lésions cérébrales traumatiques sont une cause fréquente de troubles de l’interaction sociale et de la réorganisation des relations dominant-soumis dans les couples d’animaux. Ce protocole décrit le comportement soumis chez les rats Sprague-Dawley mâles adultes après l’induction d’une lésion cérébrale traumatique en utilisant un modèle fluide-percussion par rapport aux rats naïfs à travers une série de tests dominants-soumis effectués entre 29 jours et 33 jours après l’induction. Le test de comportement dominant-soumis montre comment une lésion cérébrale peut induire un comportement soumis chez les animaux en compétition pour la nourriture. Après une lésion cérébrale traumatique, les rongeurs étaient plus soumis, comme l’indique le fait qu’ils passaient moins de temps à la mangeoire et étaient moins susceptibles d’arriver les premiers à l’auge par rapport aux animaux témoins. Selon ce protocole, le comportement soumis se développe après une lésion cérébrale traumatique chez les rats mâles adultes.

Introduction

La compétition intraspécifique se produit lorsque les membres d’une même espèce se disputent une ressource limitée en même temps1. En revanche, la compétition interspécifique se produit entre les membres de deux espèces différentes2. La compétition intraspécifique est divisée en deux types, y compris l’interférence (adaptée) et l’exploitation (contestation), et survient en fonction du type de ressource en lice, telle que la nourriture et le territoire3.

L’existence de hiérarchies sociales est impossible sans relations dominantes-soumises (DSR). La dominance se présente comme « gagnante » et la subordination comme « perdante » au sein de paires d’animaux4. Cependant, les DSR apparaissent non seulement par paires, mais aussi par groupes de trois ou plus. En 1922, Thorleif Schjelderup-Ebbe a décrit la hiérarchie de dominance chez les poulets domestiques. Les principaux signes distinctifs entre les animaux dominants et subordonnés étaient le temps passé à la mangeoire et le comportement agressif. La hiérarchie de dominance est divisée en deux formes : linéaire et non linéaire5. La dominance linéaire implique deux groupes, A et B. Dans ce paradigme des relations transitives6, le groupe A domine le groupe B, ou le groupe B domine le groupe A. La dominance non linéaire se produit lorsqu’il existe au moins une relation circulaire: A domine B, B domine C et C domine A7.

Des modèles d’évaluation du comportement dominant-soumis existent pour différentes espèces, y compris les rongeurs, les oiseaux8, les primates non humains 9,10,11 et les humains 12. La méthode dominante-soumise est bien représentée dans la littérature et a été appliquée comme modèle pour évaluer la manie et la dépression13, ainsi que l’activité des antidépresseurs14. Ce modèle a été utilisé pour étudier le stress au début de la vie après la séparation maternelle chez les rats adultes15. Les paradigmes DSR peuvent être divisés en trois modèles : la réduction du modèle de comportement dominant 13,16, la réduction du modèle de comportement soumis14 et le modèle d’inversion de la clonidine de dominance17.

Cette étude démontre une étude de la DSR à travers des tâches basées sur la concurrence alimentaire. Les avantages de cette méthode sont sa reproductibilité facile et la capacité d’observer et d’analyser avec précision le comportement dominant-soumis. En outre, la tâche comportementale dominante-soumise repose sur la nourriture plutôt que sur le territoire, contrairement aux tâches comportementales comparables, ce qui rend cette tâche comportementale moins coûteuse et plus simple et les chercheurs n’ont pas besoin de suivre une formation compliquée pour effectuer la tâche et traiter les données.

L’objectif global de la présente étude est de démontrer le développement de la DSR après une lésion cérébrale traumatique (TCC). Le TCC est associé à des déficiences sociales, à la dépression et à l’anxiété. Le modèle d’induction d’un TCC est un modèle standard simple et efficace qui consiste à induire une lésion cérébrale traumatique avec un dispositif à percussion fluide18,19.

Accès restreint. Veuillez vous connecter ou commencer un essai pour afficher ce contenu.

Protocole

Les expériences ont été approuvées par le Comité de protection des animaux de l’Université Ben Gourion du Néguev. Les expériences ont été réalisées conformément aux recommandations des déclarations d’Helsinki et de Tokyo et aux lignes directrices pour le soin et l’utilisation des animaux de laboratoire de la Communauté européenne. Des rats Sprague-Dawley mâles adultes, pesant de 300 à 350 g, ont été utilisés dans la présente étude. Les animaux ont été logés à une température ambiante de 22 °C ± 1 °C et une humidité de 40% à 60% avec des cycles lumière-obscurité.

1. Préparation des animaux

  1. Sélectionnez au hasard 30 rats mâles adultes et divisez-les en deux groupes: TBI et simulé.
  2. Fournir du chow (voir le tableau des matériaux) et de l’eau ad libitum.
    REMARQUE: Effectuez toutes les étapes du test en même temps pour contrôler l’effet de l’heure de la journée sur les performances comportementales. Il est préférable d’effectuer les tests de comportement le matin (entre 6h00 et 12h00) pour éviter toute perturbation de l’activité générale.
  3. Effectuer des évaluations initiales du score de gravité neurologique avant la blessure dans les deux groupes de rats, comme indiqué à l’étape 3 et au tableau 1.
  4. Anesthésier les rats avec 4 % (pour l’induction) et 1,5 % (pour l’entretien) d’isoflurane. Injecter de la buprénorphine (0,05-0,1 mg / kg; SC) pour l’analgésie préventive.
  5. Vérifiez l’immobilisation du rat en testant un manque de mouvement ou un réflexe de pédale en réponse à un stimulant.
    REMARQUE: Pour l’administration de l’anesthésie, un flux continu d’isoflurane est recommandé.

2. Intervention chirurgicale

NOTE: Toutes les procédures doivent être effectuées dans des conditions aseptiques. Utilisez des gants stériles. Changez les gants si une surface non stérile est touchée. Appliquez un lubrifiant ophtalmique sur les deux yeux pour éviter le dessèchement. La lésion par percussion de fluide parasagittal a été réalisée à la suite de rapports publiés précédemment18,20.

  1. Infiltrer le cuir chevelu avec 0,5% de bupivacaïne (voir le tableau des matériaux), effectuer une incision de 10 mm et rétracter les tissus latéralement.
  2. Effectuer une craniotomie 18,20 4 mm postérieure et 4 mm latérale de bregma.
    REMARQUE: La zone chirurgicale doit être désinfectée plusieurs fois dans un mouvement circulaire avec un gommage à base d’iode ou de chlorhexidine et de l’alcool.
  3. Induire TBI18,19 par un dispositif à percussion fluide (voir le tableau des matériaux) sur 21-23 ms à travers le robinet d’arrêt à trois voies.
    REMARQUE: Effectuez un TCC modéré avec une amplitude de 2,5 atm.
  4. Effectuer une craniotomie sur le groupe de rats opérés de manière simulée (Figure 1). Ne pas induire de TCC pour le groupe opéré fictif.
  5. Effectuer une infiltration de bupivacaïne à 0,1% avant de refermer la plaie. Administrer de la buprénorphine intramusculaire (0,01-0,05 mg / kg) comme analgésie postopératoire avant de retirer l’isoflurane.
    REMARQUE : Répétez les doses de buprénorphine toutes les 12 heures pendant au moins 48 h.
  6. Transférez le rat dans la salle de réveil et surveillez son état respiratoire (p. ex., arrêt respiratoire), neurologique (p. ex., paralysie) et cardiovasculaire (p. ex., changements de couleur des pupilles, diminution de la perfusion des tissus mous et bradycardie) pendant 24 h.

3. Évaluation du score de gravité neurologique

REMARQUE: Le score le plus élevé possible pour les altérations comportementales et la fonction motrice est de 24 points. Un score de 0 représente un état neurologique intact et un score de 24 représente un dysfonctionnement neurologique grave21,22,23 (tableau 1).

  1. Évaluer le score de gravité neurologique (SSN) tel que décrit précédemment24 sur le TCC et les rats simulés avant la chirurgie, 48 heures après la chirurgie (figure 2A) et le jour 28 après la chirurgie (figure 2B).

4. Étudier le comportement dominant-soumis

  1. Divisez au hasard les rats dans des cages 1 semaine avant le test.
    REMARQUE : Chaque cage doit contenir un rat opéré simulé et un rat TCC.
  2. Effectuez une séance de 15 minutes tous les jours pendant 2 jours avant le test afin que les rats puissent s’acclimater au protocole.
    REMARQUE : La tâche dominante-soumise a été amorcée le 29e jour après la blessure (figure 1).
  3. Utiliser un appareil (voir le tableau des matériaux) fabriqué à partir de deux boîtes en verre acrylique transparent (30 cm x 20 cm x 20 cm, boîte A et boîte B, figure 3) reliées par un mince tunnel de 15 cm x 15 cm x 60 cm 15,19,25.
  4. Remplissez une mangeoire (Figure 3) de lait sucré et placez-la au centre du tunnel. Utilisez du lait composé de 10% de sucre et de 3% de matières grasses.
  5. Placez l’appareil sur une table d’une hauteur de 80 cm au-dessus du sol.
  6. Placez chaque rat dans l’appareil pendant 15 minutes pour l’habituer les 2 premiers jours. Commencez la tâche après 2 jours d’accoutumance.
  7. Choisissez au hasard un rat du groupe témoin et un du groupe de lésions cérébrales traumatiques (TCC) et placez-les à égale distance de la mangeoire, ce qui leur permet d’explorer pendant 5 minutes.
  8. Permettre aux rats d’accéder à l’eau ad libitum.
    REMARQUE: La tâche a duré 5 jours. La restriction alimentaire a été effectuée pendant toute la période de la tâche. La nourriture a été administrée tous les jours pendant 1 h après la période d’essai.
  9. Nettoyez l’équipement avec de l’alcool à 5 % avant d’effectuer les tests suivants avec d’autres rats.
    REMARQUE: Le nettoyage de l’appareil éliminera l’odeur des rats précédents. Effectuez le test dans une pièce où la circulation de l’air est appropriée.

5. Enregistrement de la vidéo et analyse des données

  1. Placez une caméra et installez le logiciel informatique recommandé (voir le tableau des matériaux) pour capturer, enregistrer et traiter les données.
    REMARQUE: La caméra doit être installée à une hauteur de 290 cm du sol.
  2. Enregistrez la vidéo pendant que les rats sont dans l’arène.
    REMARQUE : La caméra et l’appareil étaient positionnés à 210 cm l’un de l’autre. La partie de l’arène où le test est effectué doit être visible dans le cadre de la caméra.
  3. Effectuer l’analyse des données23 manuellement par deux analystes aveugles aux groupes.

Accès restreint. Veuillez vous connecter ou commencer un essai pour afficher ce contenu.

Résultats

Évaluation du score de gravité neurologique
Les déficits neurologiques ont été évalués chez les rats mâles après un TCC à l’aide du SNRS. Les rats ont été divisés en deux groupes: un groupe TBI et un groupe témoin. Le groupe témoin a été soumis à une fausse intervention chirurgicale. Le NSS a permis d’évaluer la fonction motrice et l’altération du comportement par un système de points22,23; Un score de 24 indiquait un dysfonctionnement neurolo...

Accès restreint. Veuillez vous connecter ou commencer un essai pour afficher ce contenu.

Discussion

Des études cliniques indiquent que les lésions cérébrales peuvent augmenter le risque de troubles psychiatriques26,27. De plus, le TCC affecte le développement du comportement social28,29. Dans ce protocole, le modèle TBI a eu un effet sur la présentation du comportement dominant-soumis. Le comportement dominant-soumis se manifestait en termes de temps passé sur le mangeur et qui venait en premier à la ma...

Accès restreint. Veuillez vous connecter ou commencer un essai pour afficher ce contenu.

Déclarations de divulgation

Les auteurs n’ont rien à divulguer.

Remerciements

Les travaux effectués font partie de la thèse de doctorat de Dmitry Frank.

Accès restreint. Veuillez vous connecter ou commencer un essai pour afficher ce contenu.

Matériaux

Liste des matériaux utilisés dans cet article
NomEntrepriseNuméro de catalogueCommentaires
2 % de chlorhexidine en solution d’alcool à 70 %SIGMA - ALDRICH500 ccPour l’antisepsie générale de la peau dans le champ opératoire
4 planches de différentes épaisseurs (1,5 cm, 2,5 cm, 5 cm et 8,5 cm)Il s’agit d’évaluerle défaut
4-0 Suture en nylon4-00
BouteillesTechniplastACBT0262SU
Bupivacaïne 0,1 %
de diamant foret de scie cloche de 3 mm de diamètrescie cloche en verreen option.
Balance numériqueSIGMA - ALDRICHRs 4,000
Ciseaux de dissectionSIGMA - ALDRICHZ265969
Éthanol 99,9 %Pharmacie5 %-10 % solution utilisée pour nettoyer les équipements et éliminer les odeurs
Appareil à percussion fluidefabriqué sur mesure à l’atelierAucune marque spécifique n’est recommandée.
Éponges de gazede pêcheur
(gants de laboratoire minces)Facultatif.
Chauffage avec thermomètreCoussin chauffant-1Modèle : COUSSIN chauffant-1/2Aucune marque spécifique n’est recommandée.
Horizon-XLMennen Medical Ltd
Isofluran, USP 100 %Piramamal Critical Care, IncNDC 66794-017Liquide anesthésique pour inhalation
Logiciel de webcam LogitechLogitech2.51Logiciel pour caméra vidéo
Pince de commandeSIGMA - ALDRICH
Ciseaux de commandeSIGMA - ALDRICH
Ordinateur PC pour l’enregistrement USV et l’analyse des donnéesIntelCore i5-6500 CPU @ 3,2 GHz, 16 Go de RAM, système d’exploitation 64 bits
Boîtiers en plexiglas reliés par un passageDeux boîtiers en plexiglas transparents de 30 cm ; 20 cm ; 20 cm ; 20 cm reliés par un passage étroit de 15 cm et temps ; 15 cm et temps ; 60 cm
Purina ChowPurina5001Nourriture de laboratoire pour rongeurs donnée aux rats,  ; est une nutrition tout au long du cycle de vie qui a été utilisée dans la recherche biomédicale
Cages à rats (cage domestique pour rat ou autre enclos)Techniplast2000PAucune marque spécifique n’est recommandée
Lames de scalpel 11SIGMA - ALDRICHS2771
SPSSSPSS Inc., Chicago, IL, USAUn paquet
Instrument stéréotaxiquefabriqué sur mesure à l’atelier de l’universitéAucune marque spécifique n’est recommandée
Dispositif de chronométrageMinuterie d’intervalle : Chronométrage pour l’enregistrement desFacultatif. N’importe quelle minuterie fera l’affaire, bien qu’il soit pratique d’utiliser une minuterie d’intervalle si vous chatouillez plusieurs rats
Caméra vidéoLogitechC920 HD PRO WEBCAMCaméra vidéo numérique pour l’enregistrement haute définition du comportement du rat sous test de soumission dominante
neurologique kit de universitaire Gants étroit de 20 USV

Références

  1. Birch, L. C. The meanings of competition. The American Naturalist. 91 (856), 5-18 (1957).
  2. Crombie, A. C. Interspecific competition. The Journal of Animal Ecology. 16 (1), 44-73 (1947).
  3. Riechert, S. E. Game theory and animal contests. Game Theory and Animal Behavior. Dugatkin, L. A., Reeve, H. R. , Oxford University Press. Oxford, UK. 64-93 (1998).
  4. Chase, I. D., Tovey, C., Spangler-Martin, D., Manfredonia, M. Individual differences versus social dynamics in the formation of animal dominance hierarchies. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 99 (8), 5744-5749 (2002).
  5. Vonk, J., Shackelford, T. K. Encyclopedia of Animal Cognition and Behavior. , Springer. Cham, Switzerland. (2019).
  6. De Vries, H. An improved test of linearity in dominance hierarchies containing unknown or tied relationships. Animal Behaviour. 50 (5), 1375-1389 (1995).
  7. Appleby, M. C. The probability of linearity in hierarchies. Animal Behaviour. 31 (2), 600-608 (1983).
  8. Drent, P. J., Oers, K. v, Noordwijk, A. J. v Realized heritability of personalities in the great tit (Parus major). Proceedings of the Royal Society of London. Series B: Biological Sciences. 270 (1510), 45-51 (2003).
  9. Sapolsky, R. M. Endocrinology alfresco: psychoendocrine studies of wild baboons. Recent Progress in Hormone Research. 48, 437-468 (1993).
  10. Shively, C. A. Social subordination stress, behavior, and central monoaminergic function in female cynomolgus monkeys. Biological Psychiatry. 44 (9), 882-891 (1998).
  11. Shively, C. A., Grant, K. A., Ehrenkaufer, R. L., Mach, R. H., Nader, M. A. Social stress, depression, and brain dopamine in female cynomolgus monkeys. Annals of the New York Academy of Sciences. 807, 574-577 (1997).
  12. Tse, W. S., Bond, A. J. Difference in serotonergic and noradrenergic regulation of human social behaviours. Psychopharmacology. 159 (2), 216-221 (2002).
  13. Malatynska, E., Knapp, R. J. Dominant-submissive behavior as models of mania and depression. Neuroscience & Biobehavioral Reviews. 29 (4-5), 715-737 (2005).
  14. Malatynska, E., et al. Reduction of submissive behavior in rats: A test for antidepressant drug activity. Pharmacology. 64 (1), 8-17 (2002).
  15. Frank, D., et al. Early life stress induces submissive behavior in adult rats. Behavioural Brain Research. 372, 112025(2019).
  16. Knapp, R. J., et al. Antidepressant activity of memory-enhancing drugs in the reduction of submissive behavior model. European Journal of Pharmacology. 440 (1), 27-35 (2002).
  17. Malatyńska, E., Kostowski, W. The effect of antidepressant drugs on dominance behavior in rats competing for food. Polish Journal of Pharmacology and Pharmacy. 36 (5), 531-540 (1984).
  18. Kabadi, S. V., Hilton, G. D., Stoica, B. A., Zapple, D. N., Faden, A. I. Fluid-percussion-induced traumatic brain injury model in rats. Nature Protocols. 5 (9), 1552-1563 (2010).
  19. Boyko, M., et al. Traumatic brain injury-induced submissive behavior in rats: Link to depression and anxiety. Translational Psychiatry. 12 (1), 239(2022).
  20. Jones, N. C., et al. Experimental traumatic brain injury induces a pervasive hyperanxious phenotype in rats. Journal of Neurotrauma. 25 (11), 1367-1374 (2008).
  21. Frank, D., et al. A novel histological technique to assess severity of traumatic brain injury in rodents: Comparisons to neuroimaging and neurological outcomes. Frontiers in Neuroscience. 15, 733115(2021).
  22. Frank, D., et al. A metric test for assessing spatial working memory in adult rats following traumatic brain injury. Journal of Visualized Experiments. (171), e62291(2021).
  23. Frank, D., et al. Induction of diffuse axonal brain injury in rats based on rotational acceleration. Journal of Visualized Experiments. (159), e61198(2020).
  24. Zlotnik, A., et al. β2 adrenergic-mediated reduction of blood glutamate levels and improved neurological outcome after traumatic brain injury in rats. Journal of Neurosurgical Anesthesiology. 24 (1), 30-38 (2012).
  25. Frank, D., et al. A novel histological technique to assess severity of traumatic brain injury in rodents: Comparisons to neuroimaging and neurological outcomes. Frontiers in Neuroscience. 15, 733115(2021).
  26. Marinkovic, I., et al. Prognosis after mild traumatic brain injury: Influence of psychiatric disorders. Brain Sciences. 10 (12), 916(2020).
  27. Robert, S. Traumatic brain injury and mood disorders. Mental Health Clinician. 10 (6), 335-345 (2020).
  28. Sabaz, M., et al. Prevalence, comorbidities, and correlates of challenging behavior among community-dwelling adults with severe traumatic brain injury: A multicenter study. The Journal of Head Trauma Rehabilitation. 29 (2), 19-30 (2014).
  29. Aaronson, A., Lloyd, R. B. Aggression after traumatic brain injury: A review of the current literature. Psychiatric Annals. 45 (8), 422-426 (2015).
  30. Koolhaas, J. M., et al. The resident-intruder paradigm: A standardized test for aggression, violence and social stress. Journal of Visualized Experiments. (77), e4367(2013).
  31. Bhatnagar, S., Vining, C. Facilitation of hypothalamic-pituitary-adrenal responses to novel stress following repeated social stress using the resident/intruder paradigm. Hormones and Behavior. 43 (1), 158-165 (2003).
  32. Boyko, M., et al. The effect of depressive-like behavior and antidepressant therapy on social behavior and hierarchy in rats. Behavioural Brain Research. 370, 111953(2019).
  33. Gruenbaum, B. F., et al. A complex diving-for-food Task to investigate social organization and interactions in rats. Journal of Visualized Experiments. (171), e61763(2021).
  34. Grasmuck, V., Desor, D. Behavioural differentiation of rats confronted to a complex diving-for-food situation. Behavioural Processes. 58 (1-2), 67-77 (2002).
  35. Pinhasov, A., Crooke, J., Rosenthal, D., Brenneman, D., Malatynska, E. Reduction of Submissive Behavior Model for antidepressant drug activity testing: Study using a video-tracking system. Behavioural Pharmacology. 16 (8), 657-664 (2005).
  36. Nesher, E., et al. Differential responses to distinct psychotropic agents of selectively bred dominant and submissive animals. Behavioural Brain Research. 236 (1), 225-235 (2013).

Accès restreint. Veuillez vous connecter ou commencer un essai pour afficher ce contenu.

Réimpressions et autorisations

Étiquettes

Compétition alimentairehiérarchies socialesscore de sévérité neurologiquemodèle de percussion fluidiquetests comportementauxinteraction sociale animale
Évaluation du comportement dominant-soumis chez les rats adultes à la suite d’une lésion cérébrale traumatique
Contactez-nous
Recommander à la bibliothèque

Confidentialité

Conditions d’utilisation

Politiques

Copyright © 2026 MyJoVE Corporation. Tous droits réservés.