Name: פרדיגמת מיזוג פחד פבלובית חדשנית ללימוד הקפאה והתנהגות טיסה (וידאו) | JoVE Journal
Uploaded: 2021-01-05T12:30:00.000+00:00
Duration: 9 min 26 s
Description: למדו פרדיגמת מיזוג פחד פבלובית לחקר התנהגויות הגנה במכרסמים. שיטה זו מאפשרת לחקור מעברים בין הקפאה לטיסה ותורמת להבנת הפרעות חרדה ו-PTSD.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

עבודה זו נתמכה על ידי מועצת המנהלים של לואיזיאנה באמצעות קרן התמיכה של מועצת המנהלים (LEQSF(2018-21)-RD-A-17) והמכון הלאומי לבריאות הנפש של המכונים הלאומיים לבריאות תחת מספר הפרס R01MH122561. התוכן הוא באחריות המחברים בלבד ואינו מייצג בהכרח את השקפותיהם הרשמיות של המכונים הלאומיים לבריאות.

השלבים/נהלים הבאים בוצעו בהתאם להנחיות המוסדיות לאחר אישור הוועדה המוסדית לטיפול בבעלי חיים ולשימוש בבעלי חיים באוניברסיטת טוליין.
1. הכנת עכברים
<ol><li>יש להשתמש בעכברים בוגרים זכר ו/או נקבה בגילאי 3-5 חודשים. במחקר הנוכחי, השתמשנו בעכברי C57BL/6J זכרים שהתקבלו ממעבדת ג'קסון, אך ניתן להשתמש בכל זן עכבר מספק מכובד.</li>
	<li>לפחות שבוע לפני הניסוי, לשכן את כל העכברים בנפרד על מחזור 12:12 שעות אור / כהה לאורך כל המחקר. ספק לעכברים גישה לליביטום למזון ומים.</li>
	<li>בצע את כל הניסויים ההתנהגותיים במהלך מחזור האור. בצע את כל ההפעלות בו-זמנית ביום בתוך קבוצת פעולות בודדת. לדוגמה, אם התחלת הניסוי בשעה 9 בבוקר ביום 1, המשך להתחיל באותו זמן עד להשלמת הניסוי.</li>
</ol>2. הכנת חומרי לימוד
<ol><li>הקשרי לימוד<ol>
<li>בחר שני הקשרים שונים לביצוע הניסויים.</li>
		<li>השתמש בתא גלילי המורכב פרספקס ברור (קוטר 30 ס"מ) כהקשר A, עם רצפת פרספקס חלקה. גובה התא צריך להספיק כדי למנוע בריחה (לפחות 30 ס"מ גובה).</li>
		<li>עבור הקשר B להשתמש במארז מלבני (25 ס"מ x 30 ס"מ) עם רצפת רשת חשמל המשמשת להעברת footshocks הנוכחי לסירוגין. הגובה של תא זה חשוב מאוד צריך להיות לפחות 35 ס"מ. גבוה. לחלופין, השתמש בגג שקוף (ודא שניתן להקליט וידאו באמצעות חומר זה). הערה: השתמש בתא עם משטחי קיר חלקים שניתן לנקות בקלות.</li>
		<li>השתמש בפתרון ניקוי אחר כדי לנקות את ההקשרים. לדוגמה, הקשר נקי A עם 1% חומצה אצטית והקשר B עם 70% אתנול. נקה את ההקשרים לפני תחילת הפגישה הראשונה, בין בדיקת עכברים בודדים ולאחר השלמת המפגשים של היום. זה חיוני כדי להסיר את רמזי הריח מעכברים קודמים. ניקוי יסודי יסייע גם במניעת קנה מידה של שתן על רשת ההלם, אשר יסכן מפגשי מיזוג. הערה: פתרונות הניקוי משמשים גם כסימן חוש הריח, ולכן משתמשים באותו נוזל ניקוי להקשר מסוים.</li>
		<li>מקם הקשר A או הקשר ב' בתיבה עם הנחתת קול במהלך מפגשי לימוד בהתאמה.</li>
	</ol>
</li>
	<li>מחולל שמע<ol>
<li>הר רמקול תקורה מעל ההקשרים כדי לספק גירויים שמיעתיים ב 75 dB.</li>
		<li>השתמש במחולל שמע ניתן לתכנות כדי ליצור גירויים שמיעתיים בלוח זמנים מוגדר מראש. הטון הטהור של 7.5 kHz הוא צליל עם צורת גל סינוסואידית, ואילו הרעש הלבן הוא אות אקראי בעל עוצמה שווה בתדרים שונים, החל מ- 1-20,000 הרץ.</li>
		<li>השתמש בפולסים TTL כדי לספק גירויים שמיעתיים אותות הלם עם דיוק זמני. הערה: לפני תחילת הניסויים, מדוד את פלט עוצמת הקול מהרמקול המותקן בכל תא באמצעות מד dB.</li>
	</ol>
</li>
	<li>מזעזע: חבר את ההלם עם רצפת רשת החשמל המשמשת להעברת הלם AC של 0.9 mA. הגדר את התדירות, ההתחלה ומשך הזמן של זעזועים בתוכנית מחשב. לספק כל גירוי הלם בסוף כל SCS למשך 1 s, בהיקף של חמישה SCS-הלם זיווגים לכל הפעלת מיזוג.</li>
</ol>3. הכנת תוכנות מחשב ומעקב וידאו
<ol><li>צור פרוטוקולים התנהגותיים באמצעות קידוד בתוכנה.</li>
	<li>בתוכנית, להגדיר את הגירוי תרכובת סדרתית SCS. גירוי זה הוא מצגת סדרתית של צליל טהור של 10 שניות (כל פיפס מוצג עבור 500 אלפיות השנייה, בתדר של 7.5 kHz וקצב של 1 הרץ) ורעש לבן של 10 (500 אלפיות השנייה ב- 1 הרץ).</li>
	<li>הגדר את מרווחי הניסיון הבין-ניסיון (ITI) המוצגים לאחר כל ניסיון, באופן מדומה.</li>
	<li>במהלך המחקר, להקליט את כל התנהגות העכבר וידאו לניתוח הבא. הערה: לא ניתן להגדיר תיבות מיזוג פחד הזמינות מסחרית כדי לתעד את אופני הפעולה באמצעות המצלמה המותקנת בחלק העליון. זה חשוב מאוד שכן הסרטון המוקלט משמש לחישוב תנועה אופקית, מהירות ומרחק כולל שנסע בעל החיים.</li>
	<li>להגדרת מעקב התוכנה, הנח עכבר בדיקה בכל הקשר רלוונטי, התאם את רגישות המעקב אחר קווי המתאר והגדר את מרכז הכובד. פעולה זו תבטיח רכישת נתונים אמינים על מיקום יחסי. בנוסף, הגדר את כל אזור ההקשר הנגיש לנושא. הערה: ההתאמה של גודל מיתאר עבור שני ההקשרים חשובה מכיוון שהשינוי בבהירות בהקשרים שונים ישנה את גודל קווי המתאר.</li>
	<li>קבע מקדם כיול באמצעות הגדלים הידועים של התאים ומידות הפיקסלים של המצלמה שניתן להשתמש בהן לחישוב מהירות (cm/s).</li>
	<li>סנכרן את אירועי חותמת הזמן של מחשב רכישת הנתונים למופעים בזמן אמת שלהם.</li>
</ol>4. ניסוי התנהגותי
<ol><li>הפעל את כל הציוד: מחשבים, בקר תיבת מיזוג פחד, מזעזע, ותוכנת הקלטת וידאו וחותמת זמן. ודא שהמכשירים מופעלים בסדר המתאים.</li>
	<li>בדוק את כל הפונקציות כולל צליל, רעש לבן ומסירה זעזועים, והגדר את המערכת לרכישת הנתונים.</li>
	<li>העבירו את בעלי החיים מחדר האחסון שלהם לחדר המיזוג. אפשר להם להתאקלם שם לפחות 10 דקות.</li>
	<li>מוציאים את החיה מהכלוב הביתי, מניחים אותה בעדינות בהקשר המתאים, ומיד מפעילים את המחשבים. הערה: ניתן לסנכרן הן את האתחול של מערכת מיזוג הפחד והן של תוכנת איסוף נתונים (חותמות זמן, מעקב עכברים והקלטת וידאו) בכל פעם באמצעות הפעלות מתווכות של פעימות TTL.</li>
	<li>טרום מיזוג/חשיפה מוקדמת<ol>
<li>ביום הראשון, מקם את הנושא בהקשר A (הקשר ניטרלי). אפשר לו להתאקלם בתא למשך 3 דקות (התקופה הבסיסית), ולאחר מכן חשוף אותו ל- 4 ניסויים של SCS של משך כולל של 20 שניות (איור 1A-1B).</li>
		<li>שמור על ITI מדומה ממוצע של 90 שניות (טווח 80-100 שניות). משך הזמן הכולל של כל מפגש טרום חשיפה הוא 590 s.</li>
	</ol>
</li>
	<li>מיזוג פחד<ol>
<li>ביום השני וביום השלישי, מקם את הנושא בהקשר ב'. לאחר תקופה בסיסית של 3 דקות, חשוף את הנושא לחמישה זיווגים של סיום משותף של SCS עם 1 s, 0.9 mA AC footshock.</li>
		<li>שמור על ITI מדומה ממוצע של 120 שניות (טווח 90-150 שניות). יש כל מפגש מיזוג אחרון עבור 820 שניות בסך הכל (איור 1A).</li>
		<li>בהתאם למטרה של הניסוי, עכברי נושא ביום 4 לבדיקת החזרה (ראה שלב 4.7) או כדי לחשוש מהכחדה (ראה שלב 4.8).</li>
	</ol>
</li>
	<li>החזרה לפחד (לבדיקת תלות בהקשר)<ol>
<li>ביום 4, מקם את הנושא בהקשר א'. לאחר 3 דקות תקופת הבסיס, להציג אותו עם 4 ניסויים של SCS ללא footshock, מעל 590 s.</li>
		<li>שמור על ITI מדומה ממוצע של 90 שניות (טווח 80-100 שניות).</li>
	</ol>
</li>
	<li>הכחדת פחד<ol>
<li>ביום 4, מקם את הנושא בהקשר ב'. לאחר 3 דקות תקופת הבסיס, להציג 16 ניסויים של SCS ללא footshock, מעל 1910 s.</li>
		<li>שמור על ITI מדומה ממוצע של 90 שניות (טווח 60-120 שניות).</li>
	</ol>
</li>
	<li>החזירו את החיה לכלוב הביתי שלה וחזרו על ההליך לכל בעלי החיים.</li>
</ol>5. כימות ההתנהגות
<ol><li>יש צופה עיוור ציון הניסוי קטעי וידאו מוקלטים להתנהגות הקפאה באמצעות סף גלאי הקפאה אוטומטי ואחריו ניתוח מסגרת אחר מסגרת של שינויי פיקסל. הערה: חבילות תוכנה אחרות יכולות לשמש גם לחישוב הקפאה אוטומטית באמצעות מערכת 2 מצלמות. זה גם אפשרי עבור משקיף באופן ידני ציון התנהגות הקפאה.</li>
	<li>הגדר הקפאה כהפסקה מוחלטת של תנועות הגוף, למעט אלה הנדרשים להנשמה, לפחות 1 s.</li>
	<li>הציון קופץ כאשר כל 4 כפות הרגליים לעזוב את הרצפה, וכתוצאה מכך תנועה אנכית ו / או אופקית.</li>
	<li>יצא את הקובץ המסומן עם סמני הקפאה, קפיצה ואירוע.</li>
	<li>לחלץ אירועים רלוונטיים (הקפאה וקפיצות) מתקופות זמן מוגדרות (למשל, משך של 10 של טרום SCS, טון ורעש לבן, עבור כל ניסיון).</li>
	<li>באמצעות משכי ההתחלה-עצירה שחולצו של אירועים בקובץ גיליון אלקטרוני, חשב את משך ההקפאה (ב- s) על-ידי הפחתה של שעת ההתחלה מזמן הסיום, מתקופות הניסיון המתאימות.</li>
	<li>ייצג נתונים אלה מבחינת ניסיון או מבחינת יום, על-ידי סיכום משך ההקפאה מכל הניסויים. הערה: בהתאם למטרת המחקר, ניתן להבקיע ולחשב את התנהגויות הטיסה או ההקפאה מכל ניסיון/משך זמן ממפגש המחקר.</li>
	<li>סכם את המספר הכולל של קפיצות ממשך ניסיון מסוים.</li>
	<li>לחלץ את הקובץ שנוצר על ידי קואורדינטות מעקב אחר העכבר ממסגרת אחר מסגרת X-Y תנועת ציר של מרכז הכובד של העכבר ולחשב את המהירות של העכבר (ס"מ / ים). הערה: נתוני המהירות עשויים להיות קיימים בתבנית cm/s או בפיקסל/s. המר את יחידת הפיקסל/s לס"מ/ים באמצעות ערך אינץ' או ס"מ/פיקסל שהוגדר בסרטון עבור הקשר בדיקה זה (ראה סעיף 3.6).</li>
	<li>לאחר חילוץ נתוני מהירות לתנועת מסגרת אחר מסגרת של החיה, בהתבסס על קצב הפריימים של הסרטון (רצוי 30 פריימים/ים), חשב את המהירות הממוצעת של החיה בסוגר מספר מסגרת ספציפי (הכפל את זמני ההתחלה והסיום ב- s ב- 30 כדי לקבל את מספר מסגרת ההתחלה והסיום).</li>
	<li>לחשב את ציוני הטיסה על ידי חלוקת המהירות הממוצעת במהלך כל SCS על ידי המהירות הממוצעת במהלך 10 s טרום SCS (בסיסי, BL) ולאחר מכן הוספת 1 נקודה עבור כל קפיצת בריחה (speedCS / speedBL + # של קפיצות). לפיכך, ציון טיסה של 1 מציין שאין שינוי בהתנהגות הטיסה מתקופת טרום ה-SCS.</li>
	<li>באופן אופציונלי, ניקוד קטעי וידאו באופן ידני עבור התנהגויות אחרות כגון גידול וטיפוח.</li>
</ol>6. ניתוח סטטיסטי
<ol><li>נתח נתונים עבור מובהקות סטטיסטית באמצעות תוכנת ניתוח סטטיסטי. עבור כל הבדיקות, ההגדרה של מובהקות סטטיסטית היא P<0.05.</li>
	<li>בדוק את הנתונים עבור התפלגות נורמלית באמצעות בדיקת הנורמליות שפירו-וילק (α = 0.05).</li>
	<li>כדי לבדוק את ההשפעה של רמזים, בצע את ההשוואות הזוגיות באמצעות מבחן פרמטרי מתאים (מבחן t מזווג) או לא פרמטרי (מבחן דרגה חתומה של וילקוקסון).</li>
	<li>כדי להעריך את האינטראקציה הדו-כיוונית של גורמים (משפט Cue X), בצע ANOVA דו-כיווני ואחריו בדיקות שלאחר הוק (למשל, מבחן ההשוואה המרובות של Bonferroni / המבחן של Tukey).</li>
</ol>

<ol><li>Gross, C. T., Canteras, N. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+many+paths+to+fear%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Reviews+Neuroscience%22%5BJournal%5D)">The many paths to fear.</a> Nature Reviews Neuroscience. 13 (9), 651-658 (2012).</li>
<li>LeDoux, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Rethinking+the+Emotional+Brain%5BTitle%5D)+AND+%22Neuron%22%5BJournal%5D)">Rethinking the Emotional Brain.</a> Neuron. , (2012).</li>
<li>Maren, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Neurobiology+of+Pavlovian+fear+conditioning%5BTitle%5D)+AND+%22Annual+Review+of+Neuroscience%22%5BJournal%5D)">Neurobiology of Pavlovian fear conditioning.</a> Annual Review of Neuroscience. 24, 897-931 (2001).</li>
<li>Johnson, P. L., Truitt, W. A., Fitz, S. D., Lowry, C. A., Shekhar, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Neural+pathways+underlying+lactate-induced+panic%5BTitle%5D)+AND+%22Neuropsychopharmacology%22%5BJournal%5D)">Neural pathways underlying lactate-induced panic.</a> Neuropsychopharmacology. 33 (9), 2093-2107 (2008).</li>
<li>Mobbs, D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((From+threat+to+fear%3A+The+neural+organization+of+defensive+fear+systems+in+humans%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Neuroscience%22%5BJournal%5D)">From threat to fear: The neural organization of defensive fear systems in humans.</a> Journal of Neuroscience. 29 (39), 12236-12243 (2009).</li>
<li>Münsterkötter, A. L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Spider+or+no+spider%3F+neural+correlates+of+sustained+and+phasic+fear+in+spider+phobia%5BTitle%5D)+AND+%22Depression+and+Anxiety%22%5BJournal%5D)">Spider or no spider? neural correlates of sustained and phasic fear in spider phobia.</a> Depression and Anxiety. 32 (9), 656-663 (2015).</li>
<li>Kessler, R. C., Wai, T. C., Demler, O., Walters, E. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Prevalence%2C+severity%2C+and+comorbidity+of+12-month+DSM-IV+disorders+in+the+National+Comorbidity+Survey+Replication%5BTitle%5D)+AND+%22Archives+of+General+Psychiatry%22%5BJournal%5D)">Prevalence, severity, and comorbidity of 12-month DSM-IV disorders in the National Comorbidity Survey Replication.</a> Archives of General Psychiatry. 62 (6), 617-627 (2005).</li>
<li>National Institute of Mental Health. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Generalized+anxiety+disorder%5BTitle%5D)+AND+%22National+Institute+of+Mental+Health%22%5BJournal%5D)">Generalized anxiety disorder.</a> National Institute of Mental Health. , 3-8 (2017).</li>
<li>Herry, C., Johansen, J. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Encoding+of+fear+learning+and+memory+in+distributed+neuronal+circuits%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Neuroscience%22%5BJournal%5D)">Encoding of fear learning and memory in distributed neuronal circuits.</a> Nature Neuroscience. 17 (12), 1644-1654 (2014).</li>
<li>Janak, P. H., Tye, K. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((From+circuits+to+behaviour+in+the+amygdala%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">From circuits to behaviour in the amygdala.</a> Nature. 517 (7534), 284-292 (2015).</li>
<li>Tovote, P., Fadok, J. P., Lüthi, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Neuronal+circuits+for+fear+and+anxiety%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Reviews+Neuroscience%22%5BJournal%5D)">Neuronal circuits for fear and anxiety.</a> Nature Reviews Neuroscience. 16 (6), 317-331 (2015).</li>
<li>Seidenbecher, T., Laxmi, T. R., Stork, O., Pape, H. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Amygdalar+and+hippocampal+theta+rhythm+synchronization+during+fear+memory+retrieval%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Amygdalar and hippocampal theta rhythm synchronization during fear memory retrieval.</a> Science. 301 (5634), 846-850 (2003).</li>
<li>Blanchard, D. C., Blanchard, R. J. Defensive behaviors, fear, and anxiety. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aBlanchard%2C+DC+%22Handbook+of+Anxiety+and+Fear.+Handbook+of+behavioral+neuroscience%22">Handbook of Anxiety and Fear. Handbook of behavioral neuroscience</a>. Blanchard, D. C. , Elsevier Academic Press. 63-79 (2008).</li>
<li>Perusini, J. N., Fanselow, M. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Neurobehavioral+perspectives+on+the+distinction+between+fear+and+anxiety%5BTitle%5D)+AND+%22Learning+and+Memory%22%5BJournal%5D)">Neurobehavioral perspectives on the distinction between fear and anxiety.</a> Learning and Memory. 22 (9), 417-425 (2015).</li>
<li>Fadok, J. P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+competitive+inhibitory+circuit+for+selection+of+active+and+passive+fear+responses%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">A competitive inhibitory circuit for selection of active and passive fear responses.</a> Nature. 542 (7639), 96-99 (2017).</li>
<li>Maren, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Neurotoxic+or+electrolytic+lesions+of+the+ventral+subiculum+produce+deficits+in+the+acquisition+and+expression+of+Pavlovian+fear+conditioning+in+rats%5BTitle%5D)+AND+%22Behavioral+Neuroscience%22%5BJournal%5D)">Neurotoxic or electrolytic lesions of the ventral subiculum produce deficits in the acquisition and expression of Pavlovian fear conditioning in rats.</a> Behavioral Neuroscience. 113 (2), 283-290 (1999).</li>
<li>Xu, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Distinct+hippocampal+pathways+mediate+dissociable+roles+of+context+in+memory+retrieval%5BTitle%5D)+AND+%22Cell%22%5BJournal%5D)">Distinct hippocampal pathways mediate dissociable roles of context in memory retrieval.</a> Cell. 167 (4), 961-972 (2016).</li>
<li>Curzon, P., Rustay, N. R. Chapter 2: Cued and contextual fear conditioning for rodents. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aCurzon%2C+P+%22Methods+of+Behavior+Analysis+in+Neuroscience.+2nd+edition%22">Methods of Behavior Analysis in Neuroscience. 2nd edition</a>. , CRC Press/Taylor & Francis. Boca Raton (FL). (2009).</li>
<li>Mollenauer, S., Bryson, R., Robison, M., Phillips, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Noise+avoidance+in+the+C57BL%2F6J+mouse%5BTitle%5D)+AND+%22Animal+Learning+%26+Behavior%22%5BJournal%5D)">Noise avoidance in the C57BL/6J mouse.</a> Animal Learning & Behavior. 20 (1), 25-32 (1992).</li>
<li>Hersman, S., Allen, D., Hashimoto, M., Brito, S. I., Anthony, T. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Stimulus+salience+determines+defensive+behaviors+elicited+by+aversively+conditioned+serial+compound+auditory+stimuli%5BTitle%5D)+AND+%22eLife%22%5BJournal%5D)">Stimulus salience determines defensive behaviors elicited by aversively conditioned serial compound auditory stimuli.</a> eLife. 9, (2020).</li>
<li>Dong, P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+novel+cortico-intrathalamic+circuit+for+flight+behavior%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Neuroscience%22%5BJournal%5D)">A novel cortico-intrathalamic circuit for flight behavior.</a> Nature Neuroscience. 22 (6), 941-949 (2019).</li>
<li>Borkar, C. D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Sex+differences+in+behavioral+responses+during+a+conditioned+flight+paradigm%5BTitle%5D)+AND+%22Behavioural+Brain+Research%22%5BJournal%5D)">Sex differences in behavioral responses during a conditioned flight paradigm.</a> Behavioural Brain Research. 389, 112623(2020).</li>
<li>Fadok, J. P., Markovic, M., Tovote, P., Lüthi, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((New+perspectives+on+central+amygdala+function%5BTitle%5D)+AND+%22Current+Opinion+in+Neurobiology%22%5BJournal%5D)">New perspectives on central amygdala function.</a> Current Opinion in Neurobiology. 49, 141-147 (2018).</li>
<li>Pitman, R. K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Biological+studies+of+post-traumatic+stress+disorder%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Reviews+Neuroscience%22%5BJournal%5D)">Biological studies of post-traumatic stress disorder.</a> Nature Reviews Neuroscience. 13 (11), 769-787 (2012).</li>
<li>Canteras, N. S., Graeff, F. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Executive+and+modulatory+neural+circuits+of+defensive+reactions%3A+Implications+for+panic+disorder%5BTitle%5D)+AND+%22Neuroscience+and+Biobehavioral+Reviews%22%5BJournal%5D)">Executive and modulatory neural circuits of defensive reactions: Implications for panic disorder.</a> Neuroscience and Biobehavioral Reviews. , (2014).</li>
</ol>

למחברים אין מה לחשוף.

הפרמטרים המתוארים של צליל והלם הם מרכיבים חשובים בפרוטוקול זה. זה קריטי, אם כן, כדי לבדוק את משרעת ההלם ואת רמת הלחץ קול לפני תחילת הניסויים. מחקרי מיזוג פחד משתמשים בדרך כלל ברמות לחץ קול של 70-80 dB ובעוצמת זעזועים של 0.1-1 mA18; לפיכך, הפרמטרים המתוארים נמצאים בגבולות פרדיגמות מיזוג הפחד המסורתיות. בניסוי שליטה קודם של CS בלבד (ללא רגליים), לא ראינו תגובות טיסה או הקפאה בעכברים, מה שמצביע על כך שהגירויים השמיעתיים אינם מרתיעים כאשר הם מוצגים כמתואר15. הגדלת רמת dB של הרע...

פחד הוא תגובה הסתגלותית שמורה מבחינה אבולוציונית לאיום מיידי1,2. בעוד אורגניזמים להחזיק תגובות הגנתיות מולדות לאיום, אסוציאציות מלומדות חיוניות כדי לעורר תגובות הגנתיות מתאימות לגירויים המנבאים סכנה3. Dysregulation במעגלי המוח שליטה בתגובות הגנתיות עשוי לתרום לתגובות לא מתאימות הקשורות להפרעות חרדה מתישה מרובות, כגון הפרעת דחק פוסט טראומטית (PTSD), הפרעת פאניקה4, ופוביות ספציפיות5,6. שיעור השכיחות בארצות הברית עבור הפרעות חרדה הוא 19.1% למבוגרים ו 31.9% אצל מתבגרים7,8. הנטל של מחלות אלה הוא גבוה מאוד על שגרת היומיום של אנשים ומשפיע לרעה על איכות חייהם.
במהלך העשורים האחרונים, מיזוג פחד פבלובי שימש כמערכת מודל רבת עוצמה כדי לקבל תובנה עצומה לתוך המנגנונים העצביים שבבסיס למידה וזיכרון הקשורים לפחד9,10,11. מיזוג פחד פבלובי כרוך זיווג גירוי מותנה (CS, כגון גירוי שמיעתי) עם גירוי מרתיע ללא תנאי (ארה"ב; למשל, footshock חשמלי)12. מכיוון שהקפאה היא ההתנהגות הדומיננטית המעוררת ונמדדת בפרדיגמות מיזוג פבלוביות סטנדרטיות, מנגנוני הבקרה העצביים של צורות פעילות של התנהגות הגנתית כגון תגובות בריחה /טיסה עדיין לא נחקרו ברובם. מחקרים קודמים מראים כי צורות שונות של התנהגות הגנתית, כגון טיסה, מתעוררות בהתאם לעוצמת האיום, הקרבה וההקשר13,14. לימוד האופן שבו המוח שולט בסוגים שונים של התנהגות הגנתית עשוי לתרום באופן משמעותי להבנת התהליכים העצביים המופרזים בהפרעות פחד וחרדה.
כדי לענות על צורך קריטי זה, פיתחנו פרדיגמת מיזוג פבלובית שונה המעוררת קפיצות טיסה ובריחה, בנוסף להקפאה15. בפרדיגמה זו, עכברים מותנים בגירוי תרכובת סדרתי (SCS) המורכב מטון טהור ואחריו רעש לבן. לאחר יומיים של זיווג SCS עם רגל חשמלית חזקה, עכברים מפגינים הקפאה בתגובה לרכיב הטון וטיסה במהלך הרעש הלבן. מתגים התנהגותיים בין הקפאה מותנית להתנהגות טיסה הם מהירים ועקביים. מעניין, עכברים להפגין התנהגות טיסה רק כאשר CS רעש לבן מוצג באותו הקשר כמו footshock שנמסר בעבר (הקשר מיזוג) אבל לא בהקשר ניטרלי. במקום זאת, תגובות הקפאה שולטות בהקשר ניטרלי זה, עם רמות גבוהות משמעותית של הקפאה בתגובה לרעש הלבן בהשוואה לטון. זה עולה בקנה אחד עם תפקיד ההקשר בהסתעפות עוצמת התגובה ההגנתית ועם התפקיד הרגולטורי של מידע הקשרי בלמידה וזיכרון הקשורים לפחד שנמצאו בפרדיגמות מיזוג האיומים המסורתיות16,17. מודל זה מאפשר השוואות ישירות בתוך הנושא של התנהגויות הגנתיות מרובות באופן ספציפי להקשר.

<table><tbody><tr>הקשר <td></td><td></td><td>ניטרלי</td><td>צילינדר פרספקס 30X30 ס"מ&nbsp;</td></tr><tr><td>קופסת התניה לפחד</td><td>Med Associates, Inc.</td><td>VFC-008</td><td>25 X 30 X 35 ס"מ ממדים</td></tr><tr><td>מחולל אודיו&nbsp;</td><td>Med Associates, Inc.</td><td>ANL-926&nbsp;</td><td></td></tr><tr><td>שוקר</td><td>מד אסוסייטס בע"מ</td><td>ENV-414S</td><td>רמקול רשת נירוסטה</td></tr><tr><td></td><td>Med Associates, Inc.</td><td>ENV-224AM</td><td>מתאים לגוון טהור ורעש לבן&nbsp;</td></tr><tr><td>עכברי C57/BL6J</td><td>מעבדת ג'קסון, ארה"ב</td><td>664</td><td>בגילאי 3-5 חודשים</td></tr><tr><td>תוכנת Cineplex (עורך/סטודיו)</td><td>Plexon</td><td>CinePlex Studio v3.8.0</td><td>למעקב וידאו וניתוח ניקוד התנהגותי</td></tr><tr><td>תוכנת MedPC V</td><td>Med Associates, Inc.</td><td>SOF-736</td><td></td></tr><tr><td>Neuroexplorer</td><td>Plexon</td><td></td><td>משמש לחילוץ נתוני ההקפאה שצוינו ב-PlexonEditor</td></tr><tr><td>GraphPad Prism 8</td><td>GraphPad Software, Inc.</td><td>גרסה 8</td><td>תוכנת ניתוח סטטיסטי</td></tr></tbody></table>

פרדיגמת מיזוג פחד פבלובית חדשנית ללימוד הקפאה והתנהגות טיסה

A Novel Pavlovian Fear Conditioning Paradigm to Study Freezing and Flight Behavior

התנהגויות הקשורות לפחד וחרדה תורמות באופן משמעותי להישרדות האורגניזם. עם זאת, תגובות הגנתיות מוגזמות לאיום הנתפס אופייניות להפרעות חרדה שונות, שהן הצורה הנפוצה ביותר של מחלת נפש בארצות הברית. גילוי המנגנונים הנוירוביולוגיים האחראים להתנהגויות הגנתיות יסייע בפיתוח התערבויות טיפוליות חדשניות. מיזוג פחד פבלובי הוא פרדיגמה מעבדה בשימוש נרחב ללמוד למידה וזיכרון הקשורים לפחד. מגבלה מרכזית של פרדיגמות מסורתיות של מיזוג פחד פבלובית היא שהקפאה היא ההתנהגות ההגנתית היחידה המנוטרת. לאחרונה פיתחנו פרדיגמת מיזוג פחד פבלובית שונה המאפשרת לנו ללמוד הן הקפאה מותנית והן התנהגות טיסה (הידועה גם בשם בריחה) בתוך נושאים בודדים. מודל זה משתמש בעוצמת רגליים בעוצמה גבוהה יותר ומספר גדול יותר של זיווגים בין הגירוי המותנה לבין גירוי ללא תנאים. בנוסף, פרדיגמת טיסה מותנית זו משתמשת בהצגה סדרתית של טון טהור וגירויים שמיעתיים של רעש לבן כגירוי המותנה. בעקבות התניה בפרדיגמה זו, עכברים מפגינים התנהגות קפואה בתגובה לגירוי הטון, ותגובות טיסה במהלך הרעש הלבן. מודל התניה זה יכול להיות מיושם על המחקר של מעברים מהירים וגמישים בין תגובות התנהגותיות הדרושות להישרדות.

כמתואר בתרשים (איור 1A),ההפעלה מתחילה בחשיפה מוקדמת (יום 1), ולאחר מכן בהתניה של פחד (ימים 2 ו- 3), ולאחר מכן בהכחדה או באחזור (יום 4).
מצגות של ה-SCS במפגש טרום החשיפה (יום 1) לא עוררו תגובה של טיסה או הקפאה בעכברים (איור 2A-2B). ניתוח התנהגותי במהלך ההתניה (ימים 2 ו-3) גילה כי רכיב הטון של ה-SCS שיפר באופן משמעותי את ההקפאה בהשוואה להקפאה במהלך ה-SCS(איור 2B,2E). ציוני ...

תגובות התנהגותיות הגנתיות מותנות בעוצמת האיום, בסמיכות ובהקשר החשיפה. בהתבסס על גורמים אלה, פיתחנו פרדיגמת מיזוג קלאסית המעוררת מעברים ברורים בין הקפאה מותנית להתנהגות טיסה בתוך נושאים בודדים. מודל זה חיוני להבנת הפתולוגיות הכרוכות בחרדה, פאניקה והפרעות דחק פוסט-טראומטיות.

Fear- and anxiety-related behaviors significantly contribute to an organism&#8217;s survival. However, exaggerated defensive responses to perceived threat ...

המטרה הכוללת של פרדיגמה זו היא להעריך התנהגות הגנתית מורכבת במכרסמים. פרוטוקול זה הוא משמעותי משום שהוא מאפשר חקירות של המעברים בין התנהגויות הגנתיות, מה שהופך אותו לאידיאלי עבור חוקרים המעוניינים לחקור תגובות אדפטיביות מורכבות לאיום. פרוטוקול זה משתמש בגירויי מצב מדויקים באופן זמני כדי לעורר מעבר בין תגובות הגנתיות, ומאפשר לנו ללמוד את שניהם, הקפאה מותנית והתנהגויות טיסה בתוך נושא בודד.שימוש במודל זה כדי לחשוף את המנגנונים של התנהגות הגנתית יכול לספק תובנה על תפקוד לקוי הקשורות PTSD והפרעות פאניקה יכול לסייע בפיתוח של טיפולים חדשניים. כדי להגדיר את הפרוטוקולים ההתנהגותיים, בתוכנית, להגדיר את SCS, הגדרת הגירויים להיות מועבר כמו גם טון טהור עשר שניות, או עשר שניות רעש לבן, והגדרת מרווחי בין ניסיון שיוצגו מדומה באופן אקראי לאחר כל משפט. כדי להגדיר את מעקב התוכנה, מקם עכבר בדיקה בכל הקשר רלוונטי, הגדר את מרכז הכובד והתאם את גודל המתאר.השתמש בגודל התאים ובממדי הפיקסלים של המצלמה כדי לקבוע את מקדם הכיול. לאחר מכן, צור את קוד הדופק של TTL לסינכרון סמני האירועים של המחשב המרכזי למופעים שלהם בזמן אמת. לפני תחילת הניסוי, הפעל את בקר תיבת מיזוג הפחד, מזעזע, ותוכנת הקלטת וידאו.הר רמקול תקורה מעל ההקשרים למסירת גירויים שמיעתיים ב 75 דציבלים, ולהגדיר מחולל אודיו לתכנות כדי ליצור גירויים שמיעתיים על לוח זמנים מוגדר מראש. לאחר אישור כי הטון והרעש הלבן הם פונקציונליים, להגדיר את המערכת לרכישת נתונים ולהעביר שלושה עד חמישה חודשים זכר או נקבה עכברים לחדר מיזוג. לפני תחילת הניסוי מראש תנאי, לנקות קוטר 30 ס"מ, 30 ס"מ גבוה ברור תא plexiglass גלילי עם 1% חומצה אצטית לשמש תא הקשר A.עבור תנאים מקדים, מקם את העכבר בהקשר A ואפשר לו להתאקלם במשך שלוש דקות לפני חשיפת העכבר לארבעה שבילי SCS של 20 שניות עם מרווח פסאודו-אקראי ממוצע של 90 שניות בין ניסויים. לאחר 10 דקות של התאקלמות, העבר עכבר אחד לתא הקשר A והפעל מיד את מערכת מיזוג הפחד ותוכניות איסוף הנתונים. לפני תחילת ניסוי מיזוג פחד, לנקות לפחות 35 ס"מ גבוה, 25 על ידי 30 ס"מ מארז מלבני עם רצפת רשת חשמל עם 70% אתנול לשמש תא הקשר B.לאחר מכן, חבר את המזעזע לרצפת רשת החשמל של תא הקשר B והגדר את התדירות, ההתחלה ומשך הזעזועים בתוכנית המחשב המתאימה. כאשר כל הפרמטרים נקבעו, בדוק כי עוצמת ההלם מועבר כראוי הן מזעזע רצפת הרשת. בימים 2 ו-3, הנח את העכבר בתא הקשר B במשך שלוש דקות לפני חשיפת החיה לחמישה זיווגים של סיום משותף של SCS עם הלם רגל AC של שנייה אחת, 0.9 מיליאמפר AC ומרווח ממוצע של 120 שניות בין ניסויים.בסוף הפגישה, החזירו את העכבר לכלוב הביתי. בהתאם למטרת הניסוי, כדי לחשוף את בעלי החיים למפגש החזרה, ביום הרביעי, למקם את העכבר בתא הקשר A במשך שלוש דקות לפני הצגת החיה עם ארבעה ניסויים SCS ללא הלם ברגל עם מרווח פסאודו אקראי פסאודו-אקראי 90 שניות בין ניסויים מעל 590 שניות כדי לבדוק את התגובה של החיה פחד זוכר. לחלופין, כדי לבדוק את הכחדת הפחד, ביום הרביעי, מקם את העכבר בתא הקשר B במשך שלוש דקות לפני שהוא מכפיף את החיה ל-16 ניסויים של SCS ללא הלם ברגל עם מרווח פסאודו-אקראי ממוצע של 90 שניות בין ניסויים על פני תקופה של 1, 910 שניות.כדי לכמת את התנהגות העכבר, בסוף הניסוי, יש צופה עיוור לציון הניתוח קטעי וידאו מוקלטים להתנהגות הקפאה באמצעות סף גלאי הקפאה אוטומטי ואחריו ניתוח מסגרת אחר מסגרת של שינויי הפיקסל. הגדר הקפאה כהפסקה מוחלטת של תנועות הגוף, למעט אלה הנדרשים להנשמה למשך שנייה אחת לפחות. ציון קפיצה כמקרה שבו כל ארבע כפות הרגליים לעזוב את הרצפה, וכתוצאה מכך תנועה אנכית ו / או אופקית.כאשר פלח השוק כולו נותח, יצא את הקובץ המסומן עם סמני הקפאה, קפיצה ואירועים וחלץ את האירועים הרלוונטיים מתקופות הזמן המוגדרות של עניין לגיליון אלקטרוני. כדי לחשב את משך ההקפאה, הפחת את שעת ההתחלה מזמן הסיום עבור כל תקופת ניסיון בהתאמה. סכם את המספר הכולל של קפיצות ממשך ניסיון מסוים.כדי לחשב את מהירות העכבר, עקוב אחר הקואורדינטות מתנועת ציר XY של מסגרת אחר מסגרת של מרכז הכובד של העכבר. כדי לחשב את ציוני הטיסה, חלק את המהירות הממוצעת במהלך כל SCS במהירות הממוצעת במהלך עשר השניות שלפני SCS, והוסף נקודה אחת עבור כל קפיצת בריחה. ציון טיסה של אחד מציין שאין שינוי בהתנהגות הטיסה מתקופת טרום SCS.לאחר מכן, לנתח את הנתונים עבור מובהקות סטטיסטית באמצעות תוכנת ניתוח סטטיסטי מתאים. מצגות SCS בפגישה שלפני החשיפה אינן מעוררות תגובות טיסה או הקפאה בעכברים. ניתוח התנהגותי במהלך ההתניה מגלה כי רכיב הטון של SCS משפר באופן משמעותי את ההקפאה בהשוואה להקפאה במהלך טרום SCS.ציוני הטיסות השתנו באופן משמעותי במפגשים, ועכברים מפגינים מהירויות גבוהות יותר וקפיצות נוספות לסימן הרעש הלבן בהשוואה לסימן הטון. עכברים מראים מעבר התנהגות הגנתי ברור, המציג ציונים נמוכים יותר בטיסה במהלך הטון וציוני טיסה גבוהים יותר במהלך הרעש הלבן, כאשר ההפך נצפה לתגובות הקפאה. עכברים נתונים 16 ניסויים של אימון הכחדה להפגין הכחדה מהירה של טיסה מותנית, עם ציוני קרב במהלך הבלוק הראשון של ארבעה ניסויים מדידה גבוהה יותר במהלך רעש לבן לעומת אות הטון.בסוף פגישת ההכחדה, התנהגות הטיסה כבר לא מעוררת אף אחד מהסימנים. ההקפאה לטון גבוהה משמעותית מהקפאה לרעש הלבן לבלוק הראשון של ארבעה ניסויים במהלך ההכחדה. הקפאה הנגרמת על ידי טון פוחתת מעל 16 ניסויים של הכחדה, בעוד עלייה בהקפאה בתיווך רעש לבן נצפתה.במפגש ההיזכרות, חשיפה לרעש לבן בהקשר ניטרלי אינה מעוררת טיסה, שכן ציוני הטיסה נמוכים מאחד. במקום זאת, מצגות רעש לבן בהקשר הניטרלי מעוררות תגובות הקפאה גבוהות יותר מאלה שעורר הטון. חשוב לנקות את ההקשר לאורך כל הדרך, וזה קריטי כדי לבדוק את משרעת הלם ואת רמת הלחץ קול לפני תחילת ניסוי.פרדיגמה זו משמשת כיום קבוצות המעוניינות להבין את המורכבות של התנהגות הגנתית, וניתן להשתמש בהן כדי לקדם את הבנתנו בבחירת פעולה הגנתית.

a-novel-pavlovian-fear-conditioning-paradigm-to-study-freezing-flight

Research

JoVE Journal

Behavior

התנהגות

פחד מיזוג יכול להיות מוקטן באמצעות תהליך הנקרא מעכבות הכחדה, אבל יכול פני שטח בתנאים כגון חלוף הזמן או חשיפה ללחץ. הפרוטוקול שלנו מציג דרך חדשנית למניעת התאוששות פחד על ידי החדרת הכחדה במהלך חלון reconsolidation (השלב ​​מחדש האחסון של זיכרון מחדש).

אימון הכחדה במהלך חלון Reconsolidation מונע שחזור של פחד

מאמר זה מציג פרוטוקול לבדיקת אוויר קונטקסטואלי ורמז פחד באמצעות מערכת ניתוח וידאו על מנת להעריך פחד למידה וזיכרון בעכברים.

אוויר מבחן הקשר ורמז פחד באמצעות מערכת ניתוח וידאו בעכברים

בניסוי הבא אנו מתארים פרוטוקול לאוויר פחד עקבות בעכברים. סוג זה של זיכרון אסוציאטיבי כולל תקופת עקבות שמפרידה בין הגירוי הניטרלי והגירוי הבלתי מותנה.

עקוב אחר פחד אוויר בעכברים

פרוטוקול זה מתאר שיטה של הצתה כימי עם pentylenetetrazole ומספק דגם העכבר של אפילפסיה. פרוטוקול זה יכול לשמש גם כדי לחקור את הפגיעות פרכוס אינדוקציה, פתוגנזה לאחר התקפים אפילפטיים בעכברים.

דגם העכבר מתמצקים הנוצרות על-ידי Pentylenetetrazole

כאן נתאר את המתודולוגיה מפורט נדרשים לערוך ניסויים למידה (SEFL) משופרת מתח פחד, דגם פרה של הפרעה פוסט-טראומטית, חולדות ועכברים. המודל מנצל היבטים של פחד פבלוביות מיזוג קפוא כמו אינדקס של פחד משופרת בחולדות.

פחד משופרת מתח למידה, מודל מכרסמים חזקים של הפרעה פוסט-טראומטית

אנו מתארים פרוטוקול מורחב של מיזוג פחד המייצר אי-ניסיון יתר ופחד מחשירה בחולדות. פרוטוקול זה כרוך באימון יחיד עם 25 זיווגים של הלם טון (כלומר, אימון יתר) והשוואה של תגובות הקפאה מותנות במהלך בדיקות הקשר וסימן 48 שעות (לטווח קצר) ו-6 שבועות (לטווח ארוך) לאחר האימון.

דגירה פחד באמצעות פרוטוקול מיזוג פחד מורחב לחולדות

כדי לחקור התנהגויות טיסה בהקשר של פחד, אנו מציגים פרוטוקול התניה שונה של פחד. פרוטוקול זה מבטיח שעכברים יפגינו באופן עקבי התנהגויות טיסה במהלך הצגת רמזים בהתניה של פחד.

התניה שונה של פחד לגרימת התנהגויות טיסה בעכברים

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.

פחד תצפיתי כמודל לאמפתיה רגשית בעכברים

הליך ללמוד את היכולת של הקשר סביבתי אלכוהול קשור להפעלת החידוש של אלכוהול התנהגות מסוימת לקבלה בחולדות מתוארת.

נוהל ללב התחדשות מושרה הקשר של התנהגות אלכוהול מחפשי מיזוג הפבלובית בחולדות

העצמה של רפלקס ההבהלה נמדדת באמצעות אלקטרומיוגרפיה של שריר ה-orbicularis oculi במהלך איום התחשמלות בהסתברות נמוכה (לא ודאית) וגבוהה (ודאית) במשימת הסתברות האיום. זה מספק מדד אובייקטיבי של מצבים רגשיים שליליים מובהקים (פחד/חרדה) למחקר על פסיכופתולוגיה, שימוש בחומרים ממכרים ומדע רגשי רחב.

שימוש במשימות הסתברות איום על הערכת חרדה ופחד בזמן איום לא בטוח ומסוים

למדו פרדיגמת מיזוג פחד פבלובית לחקר התנהגויות הגנה במכרסמים. שיטה זו מאפשרת לחקור מעברים בין הקפאה לטיסה ותורמת להבנת הפרעות חרדה ו-PTSD.

פרדיגמת מיזוג פחד פבלובית חדשנית ללימוד הקפאה והתנהגות טיסה

גלה סרטונים נוספים