הרשמה ל-JoVE נדרשת לצפייה בתוכן זה. התחברו או התחילו בגרסת ניסיון בחינם.

מאמר שיטה

פחד תצפיתי כמודל לאמפתיה רגשית בעכברים

1.8K צפיות

⸱

DOI:

10.3791/67130

⸱

22 בנובמבר 2024

 ,  ,  ,  , 
1Center for Cognition and Sociality, Institute for Basic Science (IBS), 2Department of Bio and Brain Engineering, Korea Advanced Institute of Science and Technology (KAIST)

במאמר זה

סיכום

פרדיגמת הפחד התצפיתי מעריכה הקפאה עקיפה במכרסמים כמודל לאמפתיה רגשית. הליך זה כרוך בחשיפת מכרסמים צופים למפגינים ספציפיים המקבלים זעזועים מרתיעים בכף הרגל כדי לעורר תגובות הקפאה אמפתיות. על ידי שימוש במבחני פחד תצפיתיים, חוקרים יכולים לחקור את המנגנונים העצביים העומדים בבסיס אמפתיה רגשית.

תקציר

אמפתיה, המאופיינת ביכולת לזהות ולשתף את רגשותיהם של אחרים, ממלאת תפקיד מהותי בעיצוב אינטראקציות חברתיות. זה מאפשר לאנשים להגיב למצבים רגשיים של אחרים, לקדם התנהגויות פרו-חברתיות וקשרים חברתיים. פחד תצפיתי הוא היבט בסיסי של אמפתיה רגשית, כאשר צופה עד למדגים שעובר חוויות מרתיעות ולאחר מכן מפגין התנהגויות פחד. תגובת הקפאה עקיפה זו הנגרמת חברתית אצל צופים, המכונה הדבקה רגשית או שיתוף רגשות, נחשבת כאינדיקטור לתכונות דמויות אמפתיה במכרסמים. כאן, אנו מציגים פרוטוקול המתאר את ההערכה של תגובות הקפאה עקיפה אצל צופים שנחשפו למפגינים ספציפיים שקיבלו מכות חשמל מרתיעות בכף הרגל. השימוש במבחני פחד תצפיתיים במכרסמים הפך לשיטה מאומצת באופן נרחב לחקר המנגנונים העצביים העומדים בבסיס אמפתיה רגשית. בהתחשב באוניברסליות של פחד תצפיתי בקרב יונקים, מתודולוגיה זו תורמת עוד יותר לקידום הבנתנו את המצעים העצביים של אמפתיה בבני אדם.

מבוא

אמפתיה - היכולת לזהות ולשתף את רגשותיהם של אחרים - היא חיונית לאינטראקציות הרגשיות והחברתיות שלנו1. פרוטוקול זה נועד לחקור אמפתיה רגשית במכרסמים באמצעות מבחן התניה של פחד תצפיתי, שנועד להעריך תגובות פחד עקיפות במכרסם צופה. ליכולת אמפתית יש יסודות נוירוביולוגיים עמוקים, עם המשכיות אבולוציונית ממכרסמים לבני אדם2. קווי ראיות מתכנסים מראים שמכרסמים מפגינים רגישות רגשית משמעותית למצבים הרגשיים של עמיתיהם החברתיים3 ומציגים התנהגויות הקשורות לאמפתיה, כולל פחד תצפיתי, אלוגרומינג דמוי נחמה, הדבקה רגשית של כאב והתנהגויות עזרה פרו-חברתיות4,5,6,7,8,9. להמשכיות זו יש השלכות חשובות, מכיוון שהיא מאפשרת שימוש במודלים של בעלי חיים כדי לקבל תובנות עמוקות יותר לגבי המנגנונים הנוירוביולוגיים העומדים בבסיס אמפתיה אנושית10.

פחד תצפיתי, במיוחד, משמש כמודל התנהגותי רב ערך להערכת תגובות פחד אמפתיות, שכן מכרסמים יכולים לחוות פחד באופן עקיף על ידי התבוננות בפרטים ספציפיים המקבלים גירויים מרתיעים4. מחקרים הראו שתגובות פחד עקיפות חזקות יותר קשורות באופן חיובי למדדי תכונות של אמפתיה בבני אדם ופרימטים11,12, מה שמצביע על כך שפחד תצפיתי אכן עשוי לייצג מאפיין בסיסי של אמפתיה רגשית2. בהשוואה למבחני אמפתיה אחרים1,2,4,10, התניה תצפיתית של פחד היא יתרון מכיוון שהיא מאפשרת מדידה של הדבקה רגשית מבלי לחשוף את הצופה לגירויים שליליים ישירים. זה מספק מדד פחות פולשני אך אמין לאמפתיה רגשית, מה שהופך אותו למתאים למדידות חוזרות ונשנות ולמחקרים מעמיקים על מעגלים עצביים הקשורים לאמפתיה.

בהתניה של פחד תצפיתי, עכבר (צופה) מותנה באופן עקיף לפחד תלוי הקשר על ידי צפייה בעכבר אחר (מדגים) מקבל זעזועים חוזרים ונשנים בכף הרגל, מבלי לחוות גירויים מרתיעים ישירים. מבחן התניה של פחד תצפיתי משתמש במנגנון התניה של פחד דו-תאי, המחולק על ידי מחלק פרספקס שקוף13. מערך זה מאפשר לצופה בתא אחד לראות בבירור את העכבר המדגים בתא הנגדי. בנוסף, ניתן להעביר ריחות וצלילים בין התאים דרך רצפת המוט. בתא אחד ממוקם העכבר המדגים, שיקבל את הגירוי המרתיע של שוק חשמלי בכף הרגל, ואילו בתא השני, העכבר המשקיף ממוקם כדי לחזות במצוקתו של העכבר המדגים דרך המחיצה האמצעית השקופה. פרדיגמה זו מורכבת משני מפגשים: התרגלות של 5 דקות ואחריה תקופת התניה של 4 דקות. התנהגות הקפיאה המוצגת על ידי העכבר המשקיף מתרחשת כאשר המדגים מפגין תגובות אופייניות לזעזועים מרתיעים בכף הרגל, כולל חריקות הנגרמות מכאב, קפיצות, ריצה וקפיאה במהלך תקופת ההתנייה. תגובת הקפאה עקיפה זו המעוררת חברתית אצל צופים נחשבת למדד להדבקה רגשית, צורה בסיסית של אמפתיה רגשית במכרסמים. התפתחות מבחן הפחד התצפיתי במכרסמים אפשרה לחוקרים לחקור את המעגלים העצביים והיסודות הגנטיים המתווכים אמפתיה רגשית.

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

פרוטוקול

כל ההליכים המשתמשים בבעלי חיים המתוארים כאן אושרו על ידי הוועדה המוסדית לטיפול ושימוש בבעלי חיים (IACUC) של המכון למדע בסיסי (IBS). זכר או נקבה של עכברי C57BL/6J (משקיפים ומדגינים), בגילאי 10-12 שבועות, שוכנו בנפרד. העכברים שוכנו ב-2-5 בעלי חיים בכל כלוב והוחזקו בטמפרטורה קבועה של 23-25 מעלות צלזיוס עם מחזור אור/חושך של 12 שעות. העכברים קיבלו צ'או עכברים ומים אד ליביטום. לא בוצע טיפול לפני הבדיקה. פרטים על הריאגנטים והציוד המשמשים במחקר זה מפורטים בטבלת החומרים.

1. הכנה להתניה של פחד תצפיתי

  1. תנאי דיור: אחים בבית משותף (2-3 עכברים/כלוב) לאחר הגמילה. בית עכברים שאינם אחים בכלובים נפרדים13. לניסויים הכוללים זוגות הזדווגות, הכינו כלובי הזדווגות עם זכר אחד ושתי נקבות. שיכון משותף של הזכרים והנקבות למשך 10 שבועות לפחות.
  2. הרגלת החדר: העבירו את בעלי החיים בכלובי הבית שלהם לאזור ההמתנה לפחות 30 דקות לפני תחילת הבדיקות ההתנהגותיות כדי לאפשר לעכברים להתאקלם בסביבת הבדיקה.
    הערה: שמור על עוצמת האור בחדר הניסוי בכ-90 לוקס ובאזור ההמתנה להתרגלות ב-35 לוקס.
  3. הגדרה להתניה תצפיתית של פחד
    1. תצורת המכשיר: הרכיבו את המכשיר להתניה של פחד תצפיתי, בגודל 32.7 ס"מ גובה, 19.1 ס"מ רוחב ו-37.8 ס"מ אורך (איור 1A).
      1. כלול שני תאים המחולקים על ידי נקבובי (שישה חורים ברדיוס של 3 מ"מ), מחלק פרספקס שקוף (רוחב 18 ס"מ × אורך 32.2 ס"מ) באמצע. הנח רשת המורכבת ממספר מוטות פלדה על רצפת החדר כדי לתת מכות חשמל בכף הרגל.
    2. ודא שהפרוטוקול להתניה תצפיתית של פחד מורכב משתי תקופות: תקופת התרגלות של 5 דקות ואחריה תקופת התניה של 4 דקות, במהלכה מועבר שוק חשמלי של 2 שניות (1 mA) כל 10 שניות לעכבר המדגים. תכנת פרוטוקול זה באמצעות תוכנת FreezeFrame.
      הערה: כפי שתואר קודם לכן14, ודא שעוצמת הלם כף הרגל של 1 mA כדי לגרום באופן אמין לכל מגוון התגובות ההתנהגותיות בבעלי החיים המדגימים, כולל ריצה, קול וקפיצה. הימנע מהפחתת עוצמה זו, מכיוון שהיא עלולה להוביל לתגובות לא עקביות הן אצל המפגינים והן אצל המשקיפים. עם זאת, שקול להשתמש בעוצמת הלם נמוכה יותר או בפחות משלוחי הלם אם ניתן לגרום למגוון שלם של תגובות התנהגותיות מהמדגים במסגרות ניסוי ספציפיות.
  4. הקלטת וידאו: הפעל את מצלמת הווידיאו וודא שתא הבדיקה גלוי במלואו בתוך המסגרת לניתוח שלאחר מכן.
    הערה: התקן את מצלמת הווידאו בתוך תא הנחתת הקול, ומקם אותה ישירות מעל החיה כדי להבטיח תיעוד ברור של התנהגות החיה.

2. הליך התניה של פחד תצפיתי

  1. תקופת ההתרגלות
    1. הקצה חיה אחת כצופה והשנייה כמדגים, תלוי איזו חיה תהיה נתונה למכות רגליים מרתיעות.
    2. הנח את העכבר המדגים בתא שבו יינתן תחילה שוק כף הרגל, ולאחר מכן מקם את העכבר המשקיף בתא הנגדי, מופרד על ידי מחיצת פרספקס שקופה.
    3. הפעל את הפרוטוקול המתוכנת באמצעות התוכנה מיד לאחר סגירת דלת החדר.
      הערה: הזן פרוטוקול שלם לתוכנת FreezeFrame הכולל גם תקופת התרגלות (ללא זעזועים בכף הרגל) ואחריה שלב התניה המספק זעזוע של 2 שניות לעכבר המדגים כל 10 שניות תוך מתן אפשרות למצלמה להקליט לאורך כל ההליך.
    4. אפשר לעכברי הצופה והמדגים לנוע בחופשיות ולחקור בתא למשך 5 דקות במהלך מפגש ההרגל.
  2. תקופת התניה
    1. העבירו מכות חשמל חשמליות לעכבר המדגים באופן אוטומטי למשך 4 דקות לאחר תקופת ההתרגלות.
    2. ודא שהעכבר המשקיף עד לתגובות הכאב של העכבר המדגים במהלך תקופת ההתניה.
      הערה: משככי כאבים נמנעו כדי לשמר את תגובות הכאב של המדגים להלם חשמלי, רמזים חברתיים חיוניים לגרימת שינויים במצב הרגשי בעכברים צופים.
    3. לאחר כל מפגש, הכניסו מפגינים ומשקיפים לכלובי מעצר נפרדים. בסיום הבדיקה, החזירו כל בעל חיים לכלוב הביתי שלו.
    4. נקו את המכשיר ואת הרשת על הרצפה באמצעות 70% אתנול וממחטות נייר.
      הערה: נקה היטב את המכשיר עם חומר חיטוי בין ניסויים חוזרים ונשנים כדי למנוע כל סימני ריח שנותרו מנבדקים קודמים ולשמור על עקביות לאורך הניסויים. בנוסף, נגב עם 70% אתנול לאחר השלמת כל הניסויים.

3. ניתוח תגובות הקפאה עקיפה

  1. נתח את ההתנהגות המתועדת של הצופה הן במהלך תקופות ההתרגלות והן במהלך תקופות ההתניה 15.
  2. הפעל את התוכנה כדי לזהות באופן אוטומטי התקפים ללא תנועה של העכבר המשקיף הנמשכים יותר מ-0.75 שניות, הנחשבים להקפאה.
    הערה: בצע ניתוח באופן ידני או אוטומטי לצורך ניקוד תגובות מקפיאות15.

4. נהלי מעקב

  1. לאחר ניסויים, עקוב אחר ההתנהגות והבריאות של כל בעלי החיים כדי להבטיח שהם מתאוששים לחלוטין מכל גורמי לחץ.
  2. לספק דיור וטיפול נאותים לבעלי חיים, כולל מזון ומים, מיד לאחר השלמת הבדיקות.
  3. רשום כל שינוי בהתנהגות במהלך הניסויים ואחריהם כדי להעריך את ההשפעה של הליכי ההתנייה.

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

תוצאות

כפי שמתואר בדיאגרמה ההתנהגותית (איור 1A), הסשן מתחיל בהסתגלות (5 min), ולאחריה תקופה של התניית פחד תצפיתית (4 min). בניסוי זה, עכברי המדגימים בקבוצת הפחד התצפיתי (OF) נחשפו לשוקים חשמליים דוחים בכפות הרגליים במהלך תקופת ההתניה, בעוד שthose בקבוצת הביקורת (Con) לא קיבלו שוקים חשמליים. רק העכבר הצופה בקבוצת ה-OF היה עד לתגובות המצוקה של עכבר מדגים שקיבל שוקים חשמליים חוזרים בכפות הרגליים. עכברים בקבוצת ה-OF הפגינו רמה מוגברת באופן משמעותי של קיפאון עקיף (vicarious freezing) במהלך תקופת ההתניה ...

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

דיון

מבחן התניה תצפיתית הקשרית (OFC), המתואר בפרוטוקול התנהגותי זה, משמש לחקר אמפתיה רגשית בעכברים 4,16. כדי להוציא לפועל פרדיגמה זו בהצלחה, יש לשקול היטב את תנאי הניסוי והפרטים המעשיים, במיוחד גורמים המשפיעים על התגובות הרגשיות של הנבדקים, כולל היכרות, בידוד חברתי, היררכיה חברתית, חווית הלם קודמת ועוצמת מכות החשמל בכפות הרגליים שניתנו למפגינים 4,17,18,19,20,21,22 ...

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

גילויים

למחברים אין מה לחשוף.

תודות

עבודה זו נתמכה על ידי המכון למדע בסיסי (IBS), המרכז לקוגניציה וחברתיות (IBS-R001-D2) ותוכנית המחקר הבסיסי של המכון לחקר המוח של קוריאה (KBRI), במימון משרד המדע, התקשוב והתכנון העתידי (23-BR-03-04).

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

חומרים

רשימת החומרים שנעשה בהם שימוש במאמר זה
שםחברהמספר קטלוגהערות
דיוק בעלי חיים שוקרCoulbourn InstrumentsH13-15
רשת רצפתCoulbourn InstrumentsH13-15
כבל סרט עבור רשתותCoulbourn InstrumentsH93-01-25
FreezeFrameACTIMETRICSACT-100A
FreezeView תוכנהממריץ ACTIMETRICS
ACTIMETRICSACT-712
תא פחד תצפיתיCoulbourn Instrumentsגובה 32.7 ס"מ ופעמים; רוחב 19.1 ס"מ וזמנים ; אורך 37.8 ס"מ 
מערכת הקלטת וידאוACTIMETRICS
תא
70% אתנולזמין באופן נרחב.
חיטויזמין באופן נרחב.
מגבתזמינה באופן נרחב.
מחיצת פרספקסמותאמת אישיתN/Aרוחב 18 ס"מ ופעמים; אורך 32.2 ס"מ 
GraphPad פריזמה 8GraphPad תוכנה בע"מ
הנחתת סאונדחומר נייר

מקורות

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

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

הדפסות חוזרות והרשאות

גלה מאמרים נוספים

הקפאה ממסירההדבקה רגשיתקליפה סינגולארית קדמיתמודל אמפתיה במכרסמיםהתניית שוק חשמלי בכף הרגלמעגלים עצביים של אמפתיהנוירוני ביניים של סומטוסטטיןשיתוף רגשי
פחד תצפיתי כמודל לאמפתיה רגשית בעכברים
צרו קשר
המליצו לספרייה

פרטיות

תנאי שימוש

מדיניות

זכויות יוצרים © 2026 MyJoVE Corporation. כל הזכויות שמורות.