L'incubazione della paura utilizzando un protocollo esteso di condizionamento della paura per i ratti
22 agosto 2020
Descriviamo un protocollo esteso di condizionamento della paura che produce sovrallenamento e incubazione della paura nei ratti. Questo protocollo prevede una singola sessione di allenamento con 25 accoppiamenti tono-shock (cioè sovrallenamento) e un confronto delle risposte di congelamento condizionate durante i test di contesto e cue 48 h (a breve termine) e 6 settimane (a lungo termine) dopo l'allenamento.
La memoria è un processo psicologico che comporta varie fasi di acquisizione, consolidamento e recupero delle informazioni. Durante la fase di consolidamento, si verifica la creazione di nuove connessioni sinaptiche e la modifica di connessioni preesistenze. Questa fase di consolidamento dipende dal valore degli stimoli con una traccia di memoria più forte quando gli stimoli sono emotivamente rilevanti.
La maggior parte degli studi sulla memoria emotiva si sono concentrati sul nucleo dell'amigdala e sulla relazione con altre strutture cerebrali. Questo fenomeno ha studiato principalmente con paramenti di condizione di paura. La condizione di paura è una forma di apprendimento che consente di apprendere le relazioni tra eventi avversi e stimoli altrimenti neutri.
Una delle procedure più utilizzate è il condizionamento classico o pavloviano nei mammiferi. Compresi roditori e umani. Nel caso dei roditori, i simboli delle condizioni o gli Stati Uniti sono tipicamente un'immagine che viene presentata una o più volte in una o più sessioni.
I protocolli di condizionamento della paura in genere comportano shock da una a due ton variano. Tuttavia, altre avversione meno utilizzate coinvolgono cuscinetti estesi non bruciati. Questo è chiamato allenamento inverso che si traduce in un effetto memoria di lunga durata chiamato incubazione della paura.
L'incubazione della paura comporta l'aumento dell'intensità della risposta condizionata nel tempo. Questi nel turbare l'ulteriore esposizione ad altri tali eventi o stimoli condizionati. La recente comprensione dell'incubazione della paura nei nervi comportamentali e neurobiologici ha mostrato isolamento ad altri roditori e fenomeni psicologici tra cui la risposta ritardata per alcuni disturbi Qui descriviamo una condizione di paura prolungata in primo piano in cui abbiamo testato la memoria contestuale e Cue per 48 ore e sei settimane dopo e oltre 20 sessioni.
Questo ci permette di testare la forza della memoria emotiva nel tempo. Seleziona 12 ratti Wistar maschi e adulti e ospitali in gruppi di quattro in una gabbia, con libero accesso all'acqua durante l'esperimento. Mantenere i ratti all'85% del loro peso alimentare gratuito, dando cibo limitato nello stesso giorno, ora ogni giorno.
Assegna casualmente i soggetti ai seguenti gruppi:Test emotivi, sei settimane dopo l'allenamento. Test emotivi, 48 ore dopo l'allenamento. Pulire tutte le superfici interne della camera sperimentale e del pavimento della griglia con una soluzione di etanolo al 10%.
Collegare le clip rosse e nere sul calibratore dell'intensità dell'urto a due aste sul pavimento della griglia. Collegare il cavo USB alla porta corrispondente del computer. Avviare il software del calibratore di intensità d'urto.
Scegli un'intensità di milliamp nell'applicazione cliccando sul pulsante. Quindi modificare l'interruttore run/stop per l'esecuzione. Azionare lo stimolatore avverso e guardare l'intensità dell'urto visualizzata sul pannello dell'applicazione.
Se necessario regolare l'intensità a un milliamp utilizzando la manopola sullo stimolatore avverso. Chiudere la camera sperimentale e suonare la scatola narrante. Avviare il software del sistema di rilevamento del congelamento e aprire la finestra di dialogo sperimentale.
Immettere i dettagli di ogni soggetto e caricare il file del protocollo di training. Scegli la fotocamera corrispondente e controlla l'opzione video laterale. Impostate la soglia di movimento su 100 e il rapporto di congelamento minimo a 13 fotogrammi.
Verificare che sullo schermo venga visualizzato il feed live della fotocamera scelta. Insieme al grafico della soglia di movimento e alla timeline dei diversi stimoli che vengono presentati durante l'allenamento. Fare clic tre volte sull'opzione calibrazione durante il controllo che l'indice di movimento rimanga inferiore a 100 Quindi selezionare l'apparecchiatura da bloccare facendo clic sul pulsante corrispondente sullo schermo.
Introdurre il soggetto sperimentale alla camera. Inizia la sessione cliccando sul pulsante di registrazione, gli accoppiamenti o le prove degli urti a 25 toni vengono consegnati con un intervallo di prova inter-trial di 60 secondi. A partire dal minutary della sessione.
Il tono viene presentato durante gli ultimi 10 secondi di ogni intervallo di prova inter prova e lo shock durante gli ultimi due secondi di ogni intervallo interstatorio. Rimuovere il topo dalla camera sperimentale al momento della sessione di 28 minuti. Riportare gli animali nella loro rispettiva gabbia domestica.
Trasporta il topo nell'armadio delle gabbie di casa. Dalla sala di allenamento comportamentale alla struttura per la cura degli animali. I ratti rimangono 48 ore o sei settimane senza alcun trattamento a seconda del gruppo a cui sono stati assegnati.
Durante questo periodo gli animali riposano nelle loro gabbie di casa e sono alloggiati individualmente. Monitorare il peso degli animali due volte a settimana durante le sei settimane del periodo di incubazione. Delicatamente, manipola ogni animale per due minuti mentre è pesato.
Sei animali possono essere testati 48 ore dopo i tempi. Questi sei animali devono essere testati sei settimane dopo. Ripetere la calibrazione del sistema di rilevamento del congelamento.
Caricare il nome del file, il protocollo di test contestuale. Avviare la sessione facendo clic sul pulsante registra. Durante questa singola sessione di test di contesto di 10 minuti, non vengono presentati stimoli.
Un giorno dopo il test di contesto, ripetere i seguenti passaggi con ogni animale, a seconda del gruppo. Per cambiare il contesto visivo, è stata inserita una parete di plastica circostante nella camera sperimentale. Per cambiare il contesto olfattivo, l'uno per cento di acido acetico è stato applicato al nostro tampone nastrato di cotone.
Che è stato posto nel vassoio metallico, sotto il pavimento della griglia. Ripetere la calibrazione del sistema di rilevamento del congelamento utilizzando un file diverso. Caricare il file denominato Cue test protocol'Avviare la sessione facendo clic sul pulsante record.
Durante questa singola sessione di test Cue di 15 minuti, il tono di stimolo condizionato viene presentato 10 volte a partire dal terzo minuto della sessione. Si tratta di 10 prove di prova cue e il riavvio con le stesse intertesti in assenza di scosse. Utilizzare una programmazione aggiuntiva su misura per ottenere:Una percentuale di congelamento ai toni durante le sessioni di allenamento e Cue-test.
B percentuale di congelamento per ciascuno degli otto bidoni da tre minuti della sessione di allenamento. C percentuale di congelamento durante i primi tre minuti della sessione di allenamento. Considera quest'ultima misura come congelamento di base poiché non sono stati presentati shock o ossa durante quel periodo di tre minuti.
Per ottenere questo software di sistema di rilevamento del congelamento aperto dei dati e attenersi alla seguente procedura. Selezionare file, report, riepilogo componenti bench. Selezionare il file cmd disponibile nel repository gratuito Open Science Framework'Nome, quindi aprire il file.
Modificare la soglia di movimento su 100 e fare clic su ok Seleziona file da analizzare. I file aperti possono essere aperti in Microsoft Excel. Per ulteriori analisi.
Infine, calcola la durata media di ogni episodio di congelamento. Per ogni sessione dividendo la durata totale di congelamento sul numero totale di episodi di congelamento. Gli animali erano attivi ed esploravano la camera sperimentale durante il periodo di riferimento di tre minuti.
Il tempo di congelamento previsto è stato significativamente inferiore rispetto al resto della sessione. Questa è un'indicazione dell'acquisizione della paura. Segmentando la sessione di prova in bidoni di tre minuti mostra che la percentuale di tempo assegnato al congelamento ha raggiunto un asintoto durante le prime tre prove d'urto.
Questo risultato è stato coerente nelle ricerche precedenti e nell'indicazione di altre addestramento. La percentuale di congelamento di tutti gli animali durante il periodo di allenamento è stata significativamente superiore al periodo di riferimento. Gli animali testati sei settimane dopo l'allenamento hanno mostrato percentuali significativamente più elevate di congelamento durante il test di contesto rispetto agli animali testati a 48 ore.
Non sono state osservate differenze nei tempi di congelamento tra l'allenamento e i test di memoria. La risposta di congelamento dei diversi gruppi di soggetti durante la prova di contesto è stata ulteriormente esplorata con altre misure. Il livello di attività dei soggetti testati sei settimane dopo l'allenamento era significativamente inferiore a quello degli animali testati 48 ore dopo la sezione di condizionamento.
I tempi di congelamento degli animali testati poco dopo l'addestramento, erano significativamente inferiori a quelli degli animali testati sei settimane dopo. Questi risultati indicano un effetto di incubazione della paura. Un'analisi della reazione avversa di ogni episodio di congelamento ha indicato che gli animali testati 48 ore della loro sessione di condizionamento mostravano episodi di congelamento più lunghi rispetto agli animali testati 48 ore dopo l'allenamento.
Le percentuali di congelamento di tutti gli animali durante la linea di base della sessione di allenamento e del cue test sono state significativamente inferiori rispetto al periodo di prova del test Cue. Solo la linea di base dell'animale testato sei settimane dopo nel test Cue era significativamente diversa dal periodo di prova del test Cue. Il congelamento medio durante l'allenamento Cue è stato significativamente inferiore al congelamento medio durante il test Cue dopo sei settimane.
Il congelamento medio durante l'intervallo inter prove nella prova Cue è stato significativamente inferiore al congelamento medio durante l'intervallo di prova durante l'allenamento dopo 48 ore. Qui descriviamo un protocollo esteso di condizionamento della paura che ha prodotto un allenamento sull'allenamento nel ratto di incubazione della paura. È un approccio efficiente e valido per valutare la memoria emotiva in brevi 48 ore e periodi a lungo termine sei settimane.
Esiste una prova farmacologica, fisiologica e anatomica di montagna che ne supporta la validità per la valutazione dei fenomeni di memoria emotiva. Tra i diversi vantaggi di questo protocollo ci sono i seguenti:In primo luogo, i primi due tipi di test di memoria, vale a dire contestuale e Cue. Questo test consente di identificare l'effetto differenziale del test della linea per il contesto e Cue.
In secondo luogo, richiede una singola sessione di allenamento di 28 minuti che a sua volta produce un effetto a lungo termine che va oltre diverse settimane. Questo vantaggio è notevole considerando che qualcuno si aspettava che il condizionamento della paura richiedesse almeno 100 shock in 10 sessioni di allenamento. Fear offre diverse alternative di misurazione che vengono calcolate automaticamente.
Rispetto ad altri paradigmi di condizionamento della paura con brevi sessioni di allenamento. I protocolli estesi che producono effetti di allenamento avversi hanno ricevuto meno attenzione. Un effetto rilevante associato a tale allenamento contrario è l'incubazione della paura che solo di recente ha iniziato ad essere compresa a livello comportamentale e neurobiologico.
E sembra correlato ad altri fenomeni, tra cui l'insorgenza ritardata del disturbo da stress post traumatico. Le raccomandazioni finali per le migliori implementazioni e ricerche di questi protocolli includono: corretta pulizia della camera sperimentale, in particolare del pavimento di presa. Calibrazione, intensità dell'urto prima di accendere l'ammortizzatore e calibrazione del sistema di rilevamento del congelamento.
Questo protocollo potrebbe essere testato con tutte le razze di ratti o altri roditori. In questi casi è importante regolare la soglia di movimento e l'intensità d'urto.
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Panoramica
Questo studio presenta un protocollo di condizionamento del timore esteso che induce un eccessivo addestramento e l'incubazione della paura nei ratti. Il protocollo prevede una singola sessione di addestramento con 25 accoppiamenti tono-soccora, consentendo la valutazione delle risposte condizionate di congelamento durante test del contesto e dello stimolo sia a intervalli a breve che a lungo termine.
Componenti Chiave dello Studio
Area della Scienza
- Neuroscienze
- Psicologia del comportamento
- Ricerca sulla memoria
Sfondo
- La memoria comprende fasi di acquisizione, consolidamento e recupero.
- Il consolidamento dipende dalla rilevanza emotiva degli stimoli.
- L'amigdala svolge un ruolo cruciale nella memoria emotiva.
- Il condizionamento al timore è un metodo fondamentale per studiare la relazione tra eventi avversivi e stimoli neutri.
Scopo dello studio
- Sviluppare un protocollo per lo studio dell'incubazione della paura nei ratti.
- Valutare gli effetti dell'addestramento eccessivo sulle risposte condizionate.
- Confrontare il mantenimento della memoria a breve e a lungo termine nel condizionamento fear.
Metodi Utilizzati
- Protocollo prolungato di condizionamento del timore con 25 accoppiamenti tono-soccora.
- Misurazione delle risposte condizionate di congelamento durante i test del contesto e dello stimolo.
- Valutazioni a breve termine (48 h) e a lungo termine (6 settimane).
- Utilizzo di modelli di ratto per l'analisi comportamentale.
Risultati principali
- Dimostrato significative risposte di congelamento condizionato nei ratti.
- L'eccessivo addestramento ha portato a risposte di paura potenziate sia nei test a breve che a lungo termine.
- L'incubazione della paura è risultata evidente nella valutazione a lungo termine.
- I risultati contribuiscono alla comprensione dei meccanismi della memoria emotiva.
Conclusioni
- Il protocollo di condizionamento del timore prolungato è efficace per lo studio delle risposte di paura.
- La sovra-istruzione influenza il mantenimento dei ricordi legati alla paura.
- I risultati evidenziano l'importanza della rilevanza emotiva nella consolidamento della memoria.
Domande frequenti
Rilevanza Industriale del Progetto
La modellizzazione dell'incubazione della paura affronta un'importante lacuna nella ricerca neuropsichiatrica preclinica, catturando l'intensificazione dipendente dal tempo delle risposte di paura senza ri-esposizione, rispecchiando i fenotipi ad esordio ritardato osservati nei disturbi correlati allo stress. Questo protocollo consente la riduzione meccanicistica dei rischi associati a bersagli terapeutici coinvolti nella consolidazione della memoria emotiva e nel fallimento dell'estinzione, sostenendo la validazione precoce dei bersagli nei percorsi per l'ansia e il disturbo da stress post-traumatico. Quantificando i fenotipi comportamentali a lungo termine dopo un addestramento eccessivo, aumenta la fiducia predittiva nei composti principali mirati ai processi di memoria maladattivi.
Applicazioni Strategiche nella Ricerca e Sviluppo in Biopharma
Scoperta Precoce e Validazione del Bersaglio
- Valore scientifico: Verifica ipotesi riguardanti i circuiti neurali alla base della persistenza e dell'incubazione della memoria del timore.
- Valore operativo: Fornisce un parametro comportamentale standardizzato per valutare il coinvolgimento del bersaglio nei percorsi correlati al timore.
- Valore scientifico: Supporta la riduzione del rischio biologico collegando manipolazioni molecolari all'espressione ritardata del timore.
Sviluppo di screening e saggi
- Valore scientifico: Genera metriche quantificabili della risposta di congelamento in diversi punti temporali per la standardizzazione del saggio.
- Valore operativo: Consente lo screening ad alto rendimento di composti che influenzano la consolidazione e l'incubazione della memoria.
- Valore scientifico: Produce dati riproducibili di congelamento nei periodi di base e di prova per l'analisi comparativa.
Ricerca Translazionale e Preclinica
- Valore scientifico: Modella l'espressione ritardata della paura, rilevante per le tempistiche di insorgenza del disturbo da stress post-traumatico (PTSD).
- Valore operativo: Facilita il confronto tra studi delle traiettorie della memoria della paura.
- Valore scientifico: Supporta la scoperta di biomarcatori attraverso la correlazione tra la dinamica del congelamento e misure neurobiologiche.
Integrazione di Pipeline e Flusso di Lavoro
Il protocollo si inserisce nel percorso di scoperta che va dalla verifica dell'ipotesi sul bersaglio fino all'ottimizzazione del composto leader, in particolare per programmi rivolti a disturbi legati alla memoria nel sistema nervoso centrale.
- Biologia della scoperta: Verifica il contributo meccanicistico di geni, recettori o vie di segnalazione nel mantenimento della memoria del timore.
- Screening: Fornisce output quantitativi e risolti nel tempo del congelamento, adatti alla caratterizzazione dell'effetto di composti.
- Analisi: Consente il confronto statistico delle percentuali di congelamento tra test di contesto e test di stimolo a 48 ore e a 6 settimane.
- Ricerca traslazionale: Collega i fenotipi comportamentali di incubazione all'insorgenza clinica ritardata dei sintomi nei modelli di trauma.
- Riutilizzo aziendale: Stabilisce una piattaforma riutilizzabile per la valutazione di composti modificatori della memoria in progetti multipli.
Impatto Operativo ed Aziendale
- Valore scientifico: Aumenta la fiducia predittiva nella validazione dell'obiettivo rivelando fenotipi di paura dipendenti dal tempo.
- Valore operativo: Migliora la riproducibilità attraverso l'intensità standardizzata dello stimolo elettrico, i parametri del tono e le soglie di rilevamento dell'immobilità.
- Valore strategico: Migliora le decisioni di avanzamento o interruzione identificando composti che attenuano l'incubazione della paura.
- Impatto sul portafoglio: Permette la priorizzazione dei candidati in base agli effetti comportamentali a lungo termine, adeguata al rischio.
Considerazioni sull'implementazione
- Richiede competenze specialistiche in neuroscienze comportamentali dei roditori e metodologie di condizionamento al timore.
- Si basa su stimolazioni avverse calibrate e sistemi automatizzati di rilevamento del congelamento.
- Necessita di un controllo ambientale per la manipolazione del contesto e dei segnali (ad esempio, stimoli olfattivi e visivi).
- Comporta il monitoraggio longitudinale degli animali, inclusa la rilevazione del peso e l'allevamento individuale durante l'incubazione.
- Limitato alle specie e ceppi validati per l'incubazione della paura; richiede l'adeguamento delle soglie di movimento e dell'intensità della scossa per altri modelli.
