Il paradigma della paura osservativa valuta il congelamento vicario nei roditori come modello di empatia affettiva. Questa procedura comporta l'esposizione di roditori osservatori a dimostratori conspecifici che ricevono scosse avversive del piede per suscitare risposte empatiche di congelamento. Utilizzando saggi osservativi della paura, i ricercatori possono studiare i meccanismi neurali alla base dell'empatia affettiva.
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Articolo metodologico
La paura osservativa come modello di empatia affettiva nei topi
In questo articolo
Sommario
Abstract
L'empatia, caratterizzata dalla capacità di riconoscere e condividere le emozioni degli altri, svolge un ruolo fondamentale nel plasmare le interazioni sociali. Permette agli individui di rispondere agli stati emotivi degli altri, promuovendo comportamenti prosociali e legami sociali. La paura osservativa è un aspetto fondamentale dell'empatia affettiva, in cui un osservatore assiste a un dimostratore che subisce esperienze avverse e successivamente mostra comportamenti di paura. Questa risposta di congelamento vicaria indotta socialmente negli osservatori, nota come contagio emotivo o condivisione affettiva, è considerata un indicatore di tratti simili all'empatia nei roditori. Qui, presentiamo un protocollo che delinea la valutazione delle risposte di congelamento vicario in osservatori esposti a dimostratori conspecifici che ricevono shock avversi al piede. L'utilizzo di saggi osservativi della paura nei roditori è diventato un metodo ampiamente adottato per studiare i meccanismi neurali alla base dell'empatia affettiva. Data l'universalità della paura osservativa nei mammiferi, questa metodologia contribuisce ulteriormente a far progredire la nostra comprensione dei substrati neurali dell'empatia negli esseri umani.
Introduzione
L'empatia -- la capacità di riconoscere e condividere i sentimenti degli altri -- è cruciale per le nostre interazioni emotive e sociali1. Questo protocollo mira a studiare l'empatia affettiva nei roditori attraverso il saggio osservazionale di condizionamento della paura, progettato per valutare le risposte vicarie alla paura in un roditore osservatore. La capacità empatica ha profonde basi neurobiologiche, con continuità evolutiva dai roditori agli esseri umani2. Linee di evidenza convergenti dimostrano che i roditori mostrano una significativa sensibilità affettiva agli stati emotivi delle loro controparti sociali3 e mostrano comportamenti legati all'empatia, tra cui la paura osservativa, l'allogrooming simile alla consolazione, il contagio emotivo del dolore e i comportamenti di aiuto prosociale4,5,6,7,8,9. Questa continuità ha importanti implicazioni, in quanto consente l'uso di modelli animali per ottenere informazioni più approfondite sui meccanismi neurobiologici alla base dell'empatia umana10.
La paura osservativa, in particolare, funge da prezioso modello comportamentale per valutare le risposte empatiche alla paura, poiché i roditori possono sperimentare indirettamente la paura osservando i conspecifici che ricevono stimoli avversi4. Gli studi hanno dimostrato che le risposte di paura vicaria più forti sono positivamente associate alle misure dei tratti di empatia negli esseri umani e nei primati11,12, indicando che la paura osservativa può effettivamente rappresentare una caratteristica fondamentale dell'empatia emotiva2. Rispetto ad altri saggi di empatia1,2,4,10, il condizionamento osservativo della paura è vantaggioso in quanto consente la misurazione del contagio emotivo senza sottoporre l'osservatore a stimoli avversi diretti. Ciò fornisce una misura meno invasiva ma affidabile dell'empatia affettiva, rendendola adatta per misure ripetute e studi approfonditi sui circuiti neurali correlati all'empatia.
Nel condizionamento della paura osservativa, un topo (osservatore) è condizionato indirettamente per la paura dipendente dal contesto osservando un altro topo (dimostratore) ricevere scosse ripetitive del piede, senza sperimentare stimoli avversivi diretti. Il test di condizionamento della paura osservativo utilizza un apparato di condizionamento della paura a doppio scompartimento, diviso da un divisorio in plexiglas trasparente13. Questa configurazione consente all'osservatore in una camera di vedere chiaramente il topo dimostratore nella camera opposta. Inoltre, odori e suoni possono essere trasmessi tra le camere attraverso il pavimento dell'asta. In un compartimento è posizionato il topo dimostratore, che riceverà lo stimolo avversivo di una scossa al piede, mentre nell'altro compartimento si trova il topo osservatore per assistere all'angoscia del topo dimostratore attraverso la partizione centrale trasparente. Questo paradigma consiste in due sessioni: un'assuefazione di 5 minuti seguita da un periodo di condizionamento di 4 minuti. Il comportamento di congelamento mostrato dal topo osservatore si verifica quando il dimostratore mostra risposte tipiche agli shock avversi del piede, tra cui squittii indotti dal dolore, salti, corsa e congelamento, durante il periodo di condizionamento. Questa risposta di congelamento vicaria socialmente evocata negli osservatori è considerata una misura del contagio emotivo, una forma di base di empatia affettiva nei roditori. Lo sviluppo del saggio osservazionale della paura nei roditori ha permesso ai ricercatori di studiare i circuiti neurali e le basi genetiche che mediano l'empatia affettiva.
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Protocollo
Tutte le procedure che utilizzano animali vivi qui descritte sono state approvate dal Comitato Istituzionale per la Cura e l'Uso degli Animali (IACUC) dell'Istituto per la Scienza di Base (IBS). I topi C57BL/6J maschi o femmine (osservatori e dimostratori), di età compresa tra 10 e 12 settimane, sono stati alloggiati separatamente. I topi sono stati alloggiati da 2 a 5 animali per gabbia e mantenuti a una temperatura costante di 23-25 °C con un ciclo luce/buio di 12 ore. Ai topi è stato fornito cibo per topi e acqua ad libitum. Prima del test non è stata eseguita alcuna manipolazione. I dettagli dei reagenti e delle attrezzature utilizzate in questo studio sono elencati nella Tabella dei materiali.
1. Preparazione per il condizionamento osservativo della paura
- Condizioni di stabulazione: Ospitare i fratelli insieme (2-3 topi/gabbia) dopo lo svezzamento. Ospita topi non fratelli in gabbie separate13. Per gli esperimenti che coinvolgono coppie di accoppiamento, preparare gabbie di accoppiamento con un topo maschio e due femmine. Co-ospitare i maschi e le femmine per almeno 10 settimane.
- Abitudine alla stanza: trasferire gli animali nelle gabbie domestiche nell'area di attesa almeno 30 minuti prima dell'inizio dei test comportamentali per consentire ai topi di acclimatarsi all'ambiente di test><. NOTA: Mantenere l'intensità della luce nella sala sperimentale a circa 90 lux e nell'area di attesa per l'assuefazione a 35 lux.
- Configurazione per il condizionamento della paura osservazionale
- Configurazione dell'apparato: Assemblare l'apparecchio per il condizionamento della paura osservativa, che misura 32,7 cm di altezza, 19,1 cm di larghezza e 37,8 cm di lunghezza (Figura 1A).
- Includono due camere divise da un divisorio in plexiglas trasparente poroso (sei fori con un raggio di 3 mm) (18 cm di larghezza × 32,2 cm di lunghezza) al centro. Posiziona una griglia composta da più barre d'acciaio sul pavimento della camera per somministrare scosse elettriche ai piedi.
- Assicurarsi che il protocollo per il condizionamento osservazionale della paura consista in due periodi: un periodo di assuefazione di 5 minuti seguito da un periodo di condizionamento di 4 minuti, durante il quale viene erogata una scossa di 2 s foot (1 mA) ogni 10 s al topo dimostratore. Programmare questo protocollo utilizzando FreezeFrame software.
NOTA: Come descritto in precedenza14, assicurarsi che l'intensità della scossa del piede sia di 1 mA per indurre in modo affidabile l'intera gamma di risposte comportamentali negli animali dimostratori, tra cui corsa, vocalizzazione e salto. Evitare di ridurre questa intensità, in quanto potrebbe portare a risposte incoerenti sia nei dimostratori che negli osservatori. Tuttavia, prendere in considerazione l'utilizzo di un'intensità di shock inferiore o di un minor numero di erogazioni di shock se è possibile indurre una gamma completa di risposte comportamentali da parte del dimostratore in specifici contesti sperimentali.
- Configurazione dell'apparato: Assemblare l'apparecchio per il condizionamento della paura osservativa, che misura 32,7 cm di altezza, 19,1 cm di larghezza e 37,8 cm di lunghezza (Figura 1A).
- Registrazione video: Accendi la videocamera e assicurati che la camera di prova sia completamente visibile all'interno dell'inquadratura per la successiva analisi.
NOTA: Installare la videocamera all'interno della cabina fonoassorbente, posizionandola direttamente sopra l'animale per garantire una chiara registrazione del comportamento dell'animale.
2. Procedura di condizionamento osservazionale della paura
- Periodo di assuefazione
- Assegna un animale come osservatore e l'altro come dimostratore, a seconda di quale animale sarà sottoposto a urti avversivi del piede.
- Posizionare il mouse dimostratore nella camera in cui verrà somministrato per primo lo shock del piede, quindi posizionare il mouse osservatore nella camera opposta, separati da un divisorio in plexiglas trasparente.
- Eseguire il protocollo programmato utilizzando il software subito dopo aver chiuso lo sportello della camera.
NOTA: Inserire un protocollo completo nel software FreezeFrame che include sia un periodo di assuefazione (senza scosse del piede) seguito da una fase di condizionamento che eroga una scossa di 2 s al mouse dimostratore ogni 10 s, consentendo alla telecamera di registrare durante l'intera procedura. - Consentire all'osservatore e ai topi dimostratori di muoversi liberamente ed esplorare nella camera per 5 minuti durante la sessione di assuefazione.
- Periodo di condizionamento
- Eroga automaticamente scosse elettriche al piede del mouse dimostrativo per 4 minuti dopo il periodo di assuefazione.
- Assicurarsi che il topo osservatore assista alle risposte al dolore del topo dimostratore durante il periodo di condizionamento.
NOTA: Gli analgesici sono stati trattenuti per preservare le risposte al dolore del dimostratore alla scossa elettrica, segnali sociali essenziali per indurre alterazioni dello stato emotivo nei topi osservatori. - Dopo ogni sessione, collocare i dimostratori e gli osservatori in gabbie di contenimento separate. Al termine dei test, riportare ogni animale nella sua gabbia di casa.
- Pulire l'apparecchio e la griglia sul pavimento utilizzando etanolo al 70% e fazzoletti di carta.
NOTA: Pulire accuratamente l'apparecchio con disinfettante tra esperimenti ripetuti per eliminare eventuali segnali olfattivi residui dai soggetti precedenti e mantenere la coerenza tra le prove. Inoltre, pulire con etanolo al 70% dopo aver completato tutti gli esperimenti.
3. Analisi delle risposte al congelamento vicario
- Analizza il comportamento registrato dell'osservatore durante entrambi i periodi di assuefazione e condizionamento15.
- Esegui il software per rilevare automaticamente gli attacchi immobili del mouse osservatore che durano più di 0,75 s, che sono considerati congelamento.
NOTA: Condurre l'analisi manualmente o automaticamente per il punteggio delle risposte al congelamento15.
4. Procedure di follow-up
- Dopo gli esperimenti, monitora il comportamento e la salute di tutti gli animali per assicurarti che si riprendano completamente da eventuali fattori di stress.
- Fornire un alloggio e una cura adeguati agli animali, compresi cibo e acqua, subito dopo il completamento dei test.
- Registrare eventuali cambiamenti nel comportamento durante e dopo gli esperimenti per valutare l'impatto delle procedure di condizionamento.
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Risultati
Come descritto nel diagramma comportamentale (Figura 1A), la sessione inizia con un periodo di abituazione (5 min), seguito da un periodo di condizionamento fear osservativo (4 min). In questo esperimento, i topi dimostratori nel gruppo di fear osservativo (OF) sono stati sottoposti a scosse avverse ai piedi durante il periodo di condizionamento, mentre quelli nel gruppo di controllo (Con) non hanno ricevuto scosse ai piedi. Solo il topo osservatore nel gruppo OF ha assistito alle risposte d...
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Discussione
Il test del condizionamento contestuale osservazionale della paura (OFC), descritto in questo protocollo comportamentale, viene utilizzato per studiare l'empatia affettiva nei topi 4,16. Per eseguire con successo questo paradigma, è necessario prestare particolare attenzione alle condizioni sperimentali e ai dettagli pratici, in particolare ai fattori che influenzano le risposte emotive dei soggetti, tra cui la familiarità, l'isolamento sociale, la gerarchia soci...
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Dichiarazioni
Gli autori non hanno nulla da rivelare.
Ringraziamenti
Questo lavoro è stato supportato dall'Institute for Basic Science (IBS), dal Center for Cognition and Sociality (IBS-R001-D2) e dal programma di ricerca di base Korea Brain Research Institute (KBRI) attraverso KBRI, finanziato dal Ministero della Scienza, delle TIC e della Pianificazione del Futuro (23-BR-03-04).
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Materiali
| Nome | Azienda | Numero di catalogo | Commenti |
|---|---|---|---|
| Shock di precisione per animali | Coulbourn Instruments | H13-15 | |
| Pavimento a griglia | Coulbourn Instruments | H13-15 | |
| Cavo a nastro per griglie | Coulbourn Instruments | H93-01-25 | |
| FreezeFrame | ACTIMETRICS | ACT-100A | |
| FreezeView Software | ACTIMETRICS | ||
| Stimolatore | ACTIMETRICS | ACT-712 | |
| Camera della paura osservativa | Coulbourn Strumenti | altezza 32,7 cm & volte; larghezza 19,1 cm &; lunghezza 37,8 cm | |
| Sistema di registrazione video | ACTIMETRICS | ||
| Cabina | |||
| 70% etanolo | Ampiamente disponibile. | ||
| Igienizzante | Ampiamente disponibile. | ||
| tovagliolo | Ampiamente disponibile. | ||
| Divisorio in plexiglas | Custom | N/A | larghezza 18 cm > lunghezza 32.2 cm |
| GraphPad Prism 8 | GraphPad Software Inc. |
Riferimenti
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