כימות מוטיבציה חברתית בעכברים באמצעות תניה אופרנטית

בשנים האחרונות, ההצמדה של גורמים גנטיים וסביבתיים להפרעות התנהגות החברתית כולל הפרעת ספקטרום האוטיזם, הובילה לפיתוח של מודלים עכבר שנועדו לחקור את תפקידם של גורמים אלה בהתנהגות חברתית. זה יצר ביקוש לטכניקות חדשות לאפיון של התנהגות חברתית בעכברים כוללים מדד כמותי מוטיבציה חברתית ^1.

יש כמה פרדיגמות קבעו כי ניתן להשתמש כדי להפגין מוטיבציה חברתית בעכברים, אך; לכולם יש מגבלות חמורות על היכולת שלהם לכמת את עוצמתה של התנהגות המוטיבציה. לדוגמא, חלק מההערכות המוקדמות ההתנהגות כלל תצפיות פשוטות של אינטראקציות חברתיות בין שני מכרסמים שמעולם לא נפגשו. כמה התנהגויות כוללים מתקרב, הבא, מרחרח, וטיפוח נמדדות לעתים קרובות, ועשויות לספק מדד של מוטיבציה חברתית. מחקרים אלה נערכו בתחילהבחולדות ^2-5, ולאחר מכן הותאם מאוחר יותר לשימוש בעכברים ^6,7. פרדיגמות הרגלה / dishabituation הכרה החברתית שבו בעלי החיים המבחן חשופים שוב ושוב לאותה החיה גירוי (הרגלה) ולאחר מכן נחשף לבעלי חי רומן (dishabituation) מספקים גם מדידה של מוטיבציה החברתית ^8. כתוויות מציעות, בעלי חיים אופייניים יציגו תגובה התנהגותית מורגלת לנוכחות החוזרת ונשנית של אותה חיות גירוי אבל ידגימו dishabituation, או חזרה לנקודת התחלה, כאשר נחשפו לבעלי חי הרומן. תגובת ההתרגלות סבירה מדגימה ירידה במוטיבציה של עכבר הבדיקה כדי אינטראקציה עם עכבר הגירוי. פרדיגמות בחירה חברתיות המאפשרות עכבר בדיקה כדי לבחור בין תא ריק ועכבר גירוי המוגבל לתא שונה יש גם שימשו כדי להעריך את המוטיבציה חברתית. משפט בדרך כלל מתחיל על ידי הצבת עכבר הבדיקה בתא ניטראלי, מרכז. גרסאות מסוימות של משימה זו כרוכה לאethering עכבר גירוי לאחד תא ^9. שינוי של משימה זו העסיק את השימוש במתחם תיל מעל עכברי גירוי הימנעות קשירה של בעלי חיים גירוי ^10. לאחרונה, משימת העדפת המקום מותנית חברתית פותחה שבעכברים היו מותנים לשייך תאים ייחודיים מבחינה חזותית עם או הנוכחות או עדר של שותף חברתי, ולאחר מכן אפשר לחקור את התאים הריקים הבאות אוויר ^11. יותר זמן בילה בתא שבו זוגות חברתיים התרחשו בעבר נחשב למדד של מוטיבציה חברתית.

כל פרדיגמות מעל לספק נתונים יקרי ערך הקשורים לphenotyping החברתי של עכברים. עם זאת, בעוד שניתן לראות אם עכבר מדגים "רצון" לחפש אינטראקציה חברתית בפרדיגמות לעיל, הכוח של "רצון" זה, כלומר. מוטיבציה, חברתית, קשה למדוד. הכוח של התנהגות מוטיבציה ישבאופן מסורתי נמדד במכרסמים על ידי יצירת תרחיש שבו הם צריכים לעבוד כדי לקבל גישה למקור המוטיבציה שלהם. בדרך כלל הדבר כרוך מכרסמים הכשרה בפרדיגמה אופרנטית מעורבת מזון כגורם המניע. עם זאת, שיטה זו כבר מועסק בעבר לחקור מוטיבציה חברתית בחולדות, אבל בכל מקרה גישה מעורבת לשותף ליחסי מין לחולדות זכרים או, לנשים, גישה לגורים שלהם (שנסקר במתיוס et al., 2005) ^12,13.

לפני הפיתוח של פרדיגמות המוטיבציה החברתיות המתוארות להלן, לא היה רק מחקר אחד אחר שחקר מוטיבציה חברתית מחוץ למוטיבציה מינית באמצעות פרדיגמה אופרנטית עם עכברים ^12. בסדרה זו של ניסויים, עכברים השוויצריים וובסטר outbred הוכשרו ללחוץ מנוף כדי לקבל גישה לconspecific בנים אותו מין. בניסוי אחד, חביון מופחת באופן משמעותי כדי להתחיל להגיב לגישה לmous היעדדואר הודגם בעכברים בנפרד-שוכנו בהשוואה לעכברים שוכנו קבוצה טוענים מוטיבציה מוגברת לחפש גישה חברתית בעכברים מבודדים מבחינה חברתית אלה. בניסוי נוסף של אותו המחקר, נערכה השוואה בין מלוח ואנטגוניסט אוקסיטוצין (atosiban) עכברים רווי. מעניין לציין, עכברי חדורי התרופה הוכיחו השהיה גדלה באופן משמעותי כדי להתחיל להגיב לגישה לעכבר היעד מרמז מוטיבציה מופחתת עבור גמול חברתי בעכברים אלו.

בעוד ניסויים אלה מייצגים ניסיון אצילי לכמת מוטיבציה חברתית בעכברים באמצעות תניה אופרנטית, הם גם מוגבלים מאוד והם השתפרו מאוד על שימוש בשיטות שתוארו להלן. לדוגמא, פגם מהותי לכאורה בניסוי הראשון שתואר לעיל (ניסוי 2 של המחקר בפועל) היה השימוש של החוקרים רק 2 עכברי יעד לסירוגין על פני ימי בדיקה. המחקרים קודמים הראו כי ההכרה חברתית בקבוצה שוכנו-עכברים יכולים להימשך לפחות 7 ימים מובילים לחקירה חברתית מופחתת עם חשיפה חוזרת ונשנית לאותו היעד ^14. עם זאת, הכרה חברתית בחולדות ועכברים בנפרד-שוכנו מתפוגגת בתוך 1 - 2 שעות, כך שמשך החקירה חברתית יישאר ברמות הבסיס אם חשיפה חוזרת ונשנית לאותו היעד היא לפחות 2 שעות לאחר החשיפה הראשונית ^15-17. חביון המופחת של עכברים בנפרד-שוכנו להתחיל להגיב לגישה חברתית דיווחה במתיוס et al. ניסוי היה אולי תוצאה של חוסר ההכרה חברתית של עכברי היעד על פני ימי בדיקה ^12. לבלבל את הפוטנציאל זה נשלט בשיטות הבאות באמצעות עכבר יעד רומן בכל יום בדיקה. כמו כן, בשני הניסויים ממתיוס et al. המחקר שתואר לעיל, לא היו מדווחים הבדלים במספר הכולל של בתי מנוף בין קבוצות. ייתכן שהבדל בסך הכל לוחץ מנוף יכול להיות שיש ליen זוהה אם החוקרים ניצלו יחס בהדרגה הולך וגדל של תגובות לתגמל הכמשמש בתכנון המחקר שלנו המפורט להלן. בנוסף, גישה לעכבר היעד נשלטה באופן ידני על ידי הנסיין, על ידי הרמת תיבה שכיסתה את היעד. השימוש בדלת הגיליוטינה באופן אוטומטי בשליטה בגישה לעכבר היעד מבטלת את האפשרות של חפץ בשל נוכחותם של הנסיין. למעשה, כדי להפוך באופן מלא פרדיגמות אופרנטית המוטיבציה החברתית, ציוד המחקר מותאם אישית כפי שיפורט להלן.

מחקר זה אושר על ידי הוועדה מוסדית טיפול בבעלי חיים ושימוש אוניברסיטת פסיפיק אזוסה. כל הנהלים הקשורים בעלי חיים בוצעו בעקבות ההמלצות של המדריך לטיפול והשימוש בחי מעבדה מהמכון הלאומי לבריאות.

1. מנגנוני שינוי למוטיבציה חברתית וערכיות פרדיגמות בדיקת השוואה

1. על מנת לבחון עכברים במשימות אופרנטית של התנהגות חברתית, לשנות תיבות הסעות מודולרי ערוץ מרכזיים. תיבות הסעות אלה למדוד 44 סנטימטרים x 17.3 סנטימטרים והם עשויים מפלסטיק ופלדת אל-חלד.
2. לשנות דלת הגיליוטינה לתכנות על ידי הרכבה רשת תיל על הפנים של המשקוף. רשת התיל צריכה לאפשר מגע חברתי מוגבל, אך לא תאפשר העכברים לעבור מתא אחד למשנהו.
3. שימוש בדלת הגיליוטינה לתכנות, לחלק כל תיבה לשני תאים: כל מדידה כ 22 סנטימטרים X 17.3 סנטימטר. לייעד תא אחד כמו התא דואר מבחן ואחר כתא היעד.
4. הנח מנופי עכבר בחדר הבדיקה על הקיר ממול לדלת הגיליוטינה. הנח כלי קיבול מזון מצקת נוזל בין שני מנופי העכבר.
5. תכנית מנופי עכבר לאו לפתוח את דלת הגיליוטינה או להציג גמול מזון נוזלי, בהתאם לפרדיגמה הבדיקות.
6. חבר כפתור כף יד למכשיר ותכניתו לפתוח את דלת הגיליוטינה (לעיצוב ידני של עכברי מבחן).
7. להתאים כל תיבת הסעות עם בקר I / R שמונה ערוצים כדי לעקוב אחר פעילות על רצפת רשת המתכת של כל תא. הר מצלמת וידאו דיגיטלי USB מעל חדר הבדיקה ולחבר אותו למחשב. הקף את כל המנגנון בתוך תא מרכך-קול מלמין.
8. הפעל את התוכניות אופרנטית באמצעות תוכניות מותאמות אישית נכתבו במעבדה.

2. עיצוב העכברים לפרדיגמה המוטיבציה החברתית

1. הנח עכבר בדיקה במבחן גhamber וגיל ועכבר גירוי בהתאמה מין בתא היעד.
2. לאמן את עכבר הבדיקה ללחוץ על המנופים כדי לפתוח את דלת הגיליוטינה בשיטה של ​​עיצוב או חיזוק של קירובים רצופים לתגובה אופרנטית הרצויה. במהלך הליך עיצוב זה, לספק חיזוק ידני על ידי לחיצה על כפתור כף היד המתוכנתת לשלוט דלת הגיליוטינה.
   הערה: חיזוק מורכב של פתיחת דלת הגיליוטינה במשך 15 שניות, ובכך לאפשר גישה לעכבר הגירוי באמצעות רשת התיל.
3. שים לב לעכבר בתא הבדיקה באמצעות המצלמה מותקנת מעל חדר הבדיקה.
4. לאמן את כל עכבר בסדרה של מפגשים יומיים 30 דקות עד שהם מפגינים לפחות 10 תגובות אופרנטית (לוחץ מנוף) ב 3 מתוך 5 מפגשי בדיקות רצופים. סובב עכברים באמצעות תיבות הסעות באמצעות הקצאה אקראית.
5. אם עכברים לא יגיעו קריטריון זה אחרי 30 אימונים יומיים, להסיר את העכברים מהניסוי ודסיgnate כלא לומדים.
   הערה: מספר אימונים היומיים ניתן להאריך מעבר 30 בהתאם להעדפות חוקר.
6. החלף את עכברי גירוי שימוש במהלך עיצוב, כך שעכבר שונה משמש בכל יום אחר.
7. תיבות הסעות נקיות בין כל אימון באמצעות 70% אתיל אלכוהול. בנוסף, לאחר השלמת בדיקה בכל יום, נקי כל הציוד באמצעות חומר ניקוי חיטוי.

3. בדיקת העכברים בפרדיגמה המוטיבציה החברתית

1. הנח עכבר מיומן בדיקה בחדר הבדיקה וגיל ועכבר גירוי בהתאמה מין בתא היעד. במהלך בדיקה, השתמש בריכה של לפחות 10 עכברי גירוי להקצות לכל עכבר בדיקה כדי שעכברי הגירוי חוזרים על עצמם רק לאחר 10 מפגשי מבחן יומיים. אין להשתמש בעכברי גירוי שימוש במהלך עיצוב לבדיקה.
2. לתכנת את דלת הגיליוטינה לפתוח על לוח זמנים של חיזוק יחס מתקדם, כך שהמספר מחדש אופרנטיתsponses (לוחץ מנוף) הדרוש כדי לקבל את הפרס החברתי של 15 שניות לגישת עכבר היעד מגביר אריתמטית בשיעור קבוע של 3 כל ניסוי.
3. לתכנת את מפגשי המבחן לסיים כאשר עכבר המבחן מפסיק מנוף לחיצה במשך חמש דקות רצופות.
4. רשום את היחס שעבר הושלם (מחוזק) כנקודת העצירה. השתמש מידה תלויה זה כמדד של מוטיבציה חברתית. בחן את כל עכבר במשך 20 מפגשים יומיים ברציפות או לפחות 10 מפגשי מבחן אחרי רמות ביצועים אסימפטוטי הם נצפו.
5. נגב את תיבות הסעות בין כל פגישת בדיקות באמצעות 70% אתיל אלכוהול ולאחר השלמת בדיקה בכל יום באמצעות חומר ניקוי חיטוי.

4. Valence השוואה החברתית נגד זכתה מזון

1. אחרי כל העכברים להשלים את הפרדיגמה המוטיבציה החברתית, לבדוק אותם עכברים במשימה שנועדה להשוות את הערכיות של הגמול החברתי עם זה של גמול מזון.
2. מנוף תכנית אחתכדי לפתוח את דלת הגיליוטינה ולהציג את הפרס החברתי במשך 15 שניות ולתכנת את הידית ההפוכה להציג גמול מזון נוזלי במשך 15 שניות.
   הערה: גמול המזון הנוזלי שימוש בפרוטוקול זה מורכב מהחלב התאדה ממותק עם סוכרוז 0.2%. הכן כמויות מספיקות (בדרך כלל 500 מיליליטר) להצגת תגמולים של 0.02 מיליליטר שוב ושוב לכל עכבר.
3. הקצאת עכברי מבחן לסירוגין תלויות מנוף / גמול לשלוט על הטיות מנוף פוטנציאליות בקרב עכברים. לפיכך, להקצות מחצית מהעכברים בכל קבוצת בדיקות למנוף שמאלי / גמול מזון ומנוף נכון / מגירה גמול חברתית ואת החצי השני למנוף שמאלי / גמול חברתי ומגיר גמול מנוף / אוכל נכון.
4. לאמן את העכברים להשוואה ערכיות של חברה לעומת גמול מזון.
   1. הנח עכבר בדיקה בחדר הבדיקה ולמקם את גיל ועכבר גירוי בהתאמה מין בתא היעד.
   2. הפוך רק אחד מנוף / לתגמל מגירה פעיל במהלך כל אימון. אימון מורכבשל שישה מפגשים 1 שעות שלסירוגין תלויות בכל יום. עכברי גירוי חלופיים שהוקצו לכל עכבר בדיקה כל פגישה אחרת גמול חברתי.
   3. לשמור על העכברים בדיאטת האוכל כרצונך מודעה שלהם במהלך אימון ובדיקה עם גמול המזון. מניעת מזון היא מיותרת לתניה אופרנטית בעכברים עם השימוש בפתרון חלב וסוכרוז התאדה ^18.
5. בדיקת העכברים להשוואה הערכיות של גמול חברתי לעומת מזון.
   1. לתכנת את לוח הזמנים של חיזוק ביחס קבוע של 3: 1, כך שכל מנוף לחץ שלישי חיזוק, אלא רק על ידי התגמול קשור שלה, בהתאמה.
   2. הפעלות בדיקת תכנית לרוץ במשך 60 דקות.
   3. הנח עכבר בדיקה בחדר הבדיקה ולמקם את גיל ועכבר גירוי בהתאמה מין בתא היעד. הערה: אותו הבריכה של 10 עכברי גירוי המשמשים במשימת המוטיבציה החברתית יכולה לשמש שוב אבל שהוקצתה לעכברי הבדיקה באמצעות סיבוב של 10 ימים.
   4. טהרח העכברים ב 20 מפגשים יומיים הבאים 6 ימים של אימונים או לפחות 10 מפגשים יומיים הבאים התצפית של רמות ביצועים אסימפטוטי. האמצעים התלויים העיקריים לפרדיגמה זו הוא המספר הכולל של בתי מנוף לכל סוג תגמול.
   5. שוב, לנגב את תיבות הסעות בין פגישות בדיקות באמצעות 70% אתיל אלכוהול ולאחר כל יום בדיקה באמצעות חומר ניקוי חיטוי.

פרוטוקול זה נעשה שימוש כדי להשוות את מתח העכבר מולדת prosocial C57BL / 6J עם הזן טהור עכבר BTBR שכבר דווח בעבר כדי להראות ירידה בהתנהגות חברתית 10,18. כמו כן, נעשה שימוש כדי לאפיין מוטיבציה חברתית בזני עכבר נוקאאוט שונים שיערו שגם להגדיל או להקטין את המוטיבציה חברתית. תוצאות שפורסמו בעבר השוואת C57BL / 6J וזני טהור עכבר BTBR מוצגות באיור 1. תוצאות אלו הפגינו ירידת מוטיבציה חברתית לעכברי BTBR לעומת C57BL / 6J. הפרדיגמה Valence ההשוואה גם הפגינה ירידת מוטיבציה מזון לעכברי BTBR מציעים ירידה כללית בהתנהגות מוטיבציה לזן זה (איור 1).

איור 2 א מציג כמה נתונים ראשוניים שלא פורסמו השוואת אחים בר-סוג במתח רקע C57BL / 6 עם הטרוזיגוטיים וhomozygoשלנו המפסיד יוצא, אחים עם מוצר חלבון מופחת או נעדר מגן (X גן) שיערו לקידום מוטיבציה חברתית. איור 2 מציג כמה נתונים ראשוניים שלא פורסמו השוואת אחים בר-סוג במתח רקע C57BL / 6 לאחים נוקאאוט הטרוזיגוטיים עם מוצר חלבון מופחת מ גן (Y גן) שיערו להפחתת מוטיבציה חברתית. נתונים ראשוניים מכל אחד ממחקרים אלה תומכים בהשערת כל התאמה ועוד להדגים את הערך של פרדיגמות המוטיבציה חברתית אופרנטית תיארו.

איור 1. תוצאות שפורסמו בעבר מפרדיגמות השוואת המוטיבציה החברתית וערכיות. נקודת העצירה הממוצעת של בנפרד-שוכנו (IH) עכברי B6, עכברי B6 (GH) שוכן קבוצה, ועכברים BTBR-שוכנו קבוצה על פני 10 הימים האחרונים של בדיקות במשימת המוטיבציה החברתית (). היוסך של 9 עכברים בכל קבוצה. בנפרד והעכברים B6-שוכנו קבוצה מבוצעים באופן דומה אך לא היה הבדל משמעותי בין עכברים שוכנו קבוצת B6 וBTBR (t = 2.741, df = 16, p = 0.015). (ב) מספר הממוצע של פרסי מזון ותגמולים חברתיים ל עכברי B6 וBTBR-שוכנו קבוצה על פני 10 המפגשים האחרונים של הפרדיגמה ההשוואה הערכיות. שני קבוצות העכבר הושגו באופן משמעותי יותר מאשר מזון תגמולים תגמולים חברתיים (BTBR: t = 3.551, df = 8, p = 0.007; B6: t = 9.478, df = 8, p <0.001). עם זאת, עכברי BTBR רכשו תגמולים מזון באופן משמעותי פחות מאשר עכברי B6 וגם המספר הקטן ביותר של תגמולים חברתיים (t = 3.321, df = 16, p = 0.004). איור שונה מההתייחסות 18.

איור 2. נציגי תוצאות ממחקר שלא פורסם ניצול הפרדיגמה המוטיבציה החברתית. () Mean נקודת עצירה (חיזק אחרון יחס) הושג לפני העכברים הפסיקו מנוף לחיצה למשך 5 דקות. לX גן, כולל של 12 WT, 7 HET, ו -6 עכברי KO נבדקו בפרדיגמה המוטיבציה החברתית. ANOVA גילה הבדל משמעותי בין גנוטיפים (F = 7.18, df = 2, 22, p = 0.004). בדיקות Tukey HSD הוק הודעה הראו כי עכברי KO מבוצעים באופן משמעותי מתחת לפקדי WT. (ב) לגן Y, כולל של 8 HET ו -6 עכברי WT נבדקו. דגימות מבחן t עצמאי גילה הבדל משמעותי בין גנוטיפים (t = 2.26, df = 8.97, p = 0.05). * מציין הבדל משמעותי מעכברי WT ברמת .05 אלפא.

יש הסופרים לא אינטרסים כלכליים מתחרים.