方法論記事

恐怖のストレス強化学習、心的外傷後ストレス障害の堅牢な齧歯動物モデル

DOI：

10.3791/58306

⸱

2018年10月13日

 ,  , 
1Department of Psychology, University of California, Los Angeles, 2Staglin Center for Brain and Behavioral Health, University of California, Los Angeles, 3Department of Psychiatry and Biobehavioral Sciences, University of California, Los Angeles

この記事について

サマリー

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

ここで応力が強化された恐怖 (特性的自己) を学習実験ラット ・ マウスでの心的外傷後ストレス障害の臨床モデルを実施に必要な詳細な方法論について述べる。モデルは、エアコンと齧歯動物で強化された恐怖の指標として凍結パブロフ恐怖の側面を利用しています。

要約

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

恐怖行動は生存のための重要ですが、恐怖の不釣合いに高いレベルは、心的外傷後ストレス障害 (PTSD) などの精神疾患を開発するため脆弱性を高めることができます。恐怖時心的外傷後ストレスの生物学的メカニズムを理解するには、障害の有効な動物モデルから開始することが重要です。このプロトコルでは、応力が強化された恐怖 (特性的自己) を学習実験、ラットおよびマウスの PTSD の臨床モデルを行うに必要な方法について説明します。特性的自己は、PTSD、急性ストレッサーによって引き起こされる恐怖学習の長期的な感作性などの重要な側面を要約する開発されました。パブロフの特性的自己を使用して側面の恐怖がはっきりと堅牢な鋭敏化恐怖応答通常条件恐怖反応よりはるかに大きい。外傷プロシージャ、エアコン室の齧歯類を配置し、90 分以上をランダムに分散 15 カメラベース ショックを管理する (ラット実験; マウス実験では、10 この 60 分以上をランダムに分散するショックを使用).2 日目、齧歯動物は、コンテキストをエアコン小説シングル ショック; 受けるその後、日に 3 が 2 日目に、同じコンテキストで再配置およびテスト凍結のレベルの変化を。受けた外傷表示齧歯動物には、試験日は最初の日にショックを受けてないものに比べて凍結のレベルが強化されています。したがって、このモデルでは、単一の高い緊張に満ちた経験 (外傷) に外傷性のイベントに関連付けられている刺激の極度の恐怖が生成されます。

概要

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

恐怖は、個人が認識し、脅威に対応するを有効にする、生存のための重要な動作です。しかし、誇張された恐怖反応は、心的外傷後ストレス障害 (PTSD) などの精神疾患の開発に貢献できます。PTSD の特性の 1 つは、特にそれらの元の外傷と新しい恐怖1,2を開発する傾向を連想させる穏やかなストレスに対する過剰な反応です。研究室では、恐怖はしばしば凍結挙動、人間および齧歯動物の3,4恐怖の信頼性と ethologically の有効なインデックスであるによって測定されます。それは恐怖と強化された恐怖表現の不全、PTSD を含む知られている、比較的無害な刺激にこの拡張恐怖反応を確実にキャプチャ PTSD の堅牢な動物モデルの欠乏があります。

このプロトコルは、ラットおよびマウスの ptsd、信頼性と堅牢な前臨床モデル ストレスが強化された恐怖 (特性的自己) を学習実験を実施に必要な詳細な方法論を提供します。特性的自己は、パブロフ恐怖のエアコン、まだそれは通常恐怖条件付けから異なる応答を生成し、次の心的外傷後ストレス PTSD 患者5,6において強化された恐怖を繰り返すの側面を利用しています。このモデルでは、(外傷としてここに呼ばれる) 単一の高い緊張に満ちた経験をリード持続的行動の変化、刺激の極度の恐怖を含む外傷性のイベントに関連付けられている、不安を増加、驚愕反応を増加、変更グルココルチコイドは、7、8をシグナリングします。特性的自己の主要な機能が異なるコンテキストで外傷性ストレッサー (カメラベースのショックのシリーズ) へ以下の曝露動物を示す軽度のストレッサーに誇張された恐怖応答 (e.g。、シングル ショック) 別のコンテキストで。重要なは、特性的自己効果は外傷のコンテキストから新しい文脈または増加し衝撃感度5に汎化のためではないです。意図的に我々 のモデルで、異なるトランスポート、臭気およびグリッド床パターンなど新規コンテキストに任意の一般化を減らすプロシージャを利用します。したがって、通常の恐怖のエアコン、特性的自己は過度に外傷性の経験に直接関連付けられている環境のキューに関連付けられている新しい恐怖学習につながる非連想処理です。広汎な仕事はラット (またはマウスで 10 の予測不可能なショックを含む単一の 60 分セッション) 15 予測不可能なショックを含む単一の 90 分セッションが増加不安と共に恐怖条件付けの長期的な感作を誘導することを示していて、基底コルチコステロン概日リズムで調節。対照的に、単一露光前フット ショックを作り出さない特性的自己9。さらに、特性的自己は、ラットとマウスの両方で確実に利用できます。

したがって、心的外傷後ストレスの特性的自己モデルは PTSD の病態に関与する生物学的メカニズムをプロービングのための強力なツールです。特性的自己を使用して、研究者は外傷への暴露が将来の不安学習に与える影響を調べることができます。さらに、このモデルは、PTSD に見られる強化された恐怖の発現の調節に関与する可能性があります特定の細胞および分子メカニズムを調査することができます。

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プロトコル

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1 科目

  1. ラット
    1. 標準ラット ケージ、古い、単一建物約 90 日になったときに到着するラットを注文します。
      注: グループ住宅は、特に次の圧力の露出ホーム檻の中の動物間の相互作用の変動を生成する、単一の住宅はお勧めです。特性的自己は、雄および雌ラット、ロング ・ エヴァンスとスプレイグ ラット、および 19 日古い7,10として若いラットで実証されています。
    2. ランダムに動物を少なくとも 2 つの条件に割り当てる: トラウマ (n = 8) およびない外傷 (n = 8) (ラウらを参照してください。5付加的な制御条件のため)。
  2. マウス
    1. 場合は標準的なマウスのケージ、古い、単一収容約 60 日後に到着するマウスを注文します。シングル家、少なくとも 4 週間前に外傷だけでなく、実験期間中のマウス。
    2. ランダムに動物を少なくとも 2 つの条件に割り当てる: トラウマ (n = 8) およびない外傷 (n = 8)。

2. 機器のセットアップ

  1. コンテキスト B としてコンテキスト A と恐怖条件付け室の 2 番目のセットとして提供する恐怖条件付け室の 1 つのセットを設定 (表を参照)。外部ノイズの侵入を防ぐために超音波減衰ブース内各恐怖条件付けのチャンバーを配置 (材料表を参照してください)。
    1. (オーバーヘッド ホワイトハウス ライト) など可視光で部屋を照らすのメソッドがコンテキスト (参照材料表) を務めた室に存在するを確認します。
    2. さまざまなソリューションをそれぞれの動物間の部屋をきれいにし、各商工会議所の別の匂いを提供する使用できるようにする (e.g。、クリーニング ソリューションと 1% 酢酸希薄)。
      注: 動物生成悪臭除去11であることが重要です。
    3. 2 つのコンテキストの内部レイアウトを区別するためにコンテキスト B にプラスチック製のインサートを配置します。黒アクリル三角挿入をお勧めします。または、白いプラスチック シートを使用して曲線の後ろの壁を作成 (表を参照)。
    4. 各恐怖 (材料表参照) コンテキスト間床のテクスチャを区別するためにコンテキストごとに別のグリッド パターンを使用してフット ショック配信用チャンバーをエアコンにグリッド床を配置します。
      注: 十分に明瞭なグリッド パターンを含むフラット グリッド (単一の水平面に配置されたすべてのバー)、千鳥 (2 つのオフセットの水平面に配置バー)、グリッドとグリッド (さまざまなが、単一の水平面内に配置バーを交互直径)。
    5. 糞を収集するには、各グリッド床の下にきれいな金属鍋を置きます。クリーニングの解決と鍋の香り (材料表を参照してください)。
  2. 各コンテキストの正確なタイミングとフット ショック配信の振幅を提供します。
    1. 衝撃発生器とスクランブラー フット ショック配信の各グリッド フロアに 1 mA または低い振幅ショックを提供することができるとの接続 (材料表を参照してください)。
      注: ショック発生器とスクランブラー ジェネレーターとスクランブラーを商工会議所の減衰音の開口部を介してグリッド床に接続するケーブルとチャンバーを減衰音の外に位置するにする必要があります。これは咀嚼、洗浄ソリューションなどの被害を防ぐ。
    2. マルチメータを使用すると、グリッド床の異なるバー各プローブに配置し、(材料表参照) 必要な衝撃振幅が生成されることを確認してショック発生器によって配信される電流をテストします。
    3. タイミングと衝撃配信 (例えばコンピュータ ・ ソフトウェア) の振幅を制御するためのメソッドが利用可能 (材料表を参照) であることを確認します。
  3. 各実験的セッション中に各動物をビデオ録画のためのメソッドが利用可能 (材料表を参照) であることを確認します。
    注: それはチャンバーが可視光に照らされた 1) と 2)、部屋が暗いの両方を記録する必要があります。後者はナイト ビジョン カメラを使用してまたは、照明して赤外線や近赤外線の光を使用して暗い部屋を記録ことによって実現できます。
  4. コンテキスト B にビバリウムから動物の輸送の独特な方法がさらに 2 つのコンテキストを区別する使用可能なことを確認します。
    注: 黒いプラスチック製の浴槽 (38 × 30 × 24 センチメートル) などの方法が分かれて 4 つのコンパートメントやきれいな空ケージを正常に使用されている、家のケージとはっきりと異なっている他のトランスポートのボックスを使用できます。

3 ラットおよびマウスの特性的自己手順

  1. 優しく、homecage から削除して、特性的自己の手順を開始する前に、少なくとも 7 日間 60-90 秒ごとを保持すべての齧歯動物を毎日処理します。
  2. 特性的自己プロシージャの日 1、外傷性ストレッサーを受け取る彼らにおいては、科目を配置します。
    1. グリッド床の 1 つのセットを持つコンテキスト A を設定 (e.g。、グリッドをフラット) 可視光で部屋を照らすと。
    2. マルチメータを使用すると、グリッド床の異なるバーに各プローブを配置し、必要な衝撃振幅が生成されることを確認してショック発生器によって配信される電流をテストします。
      注意: 損傷したり、鉄筋の腐食は、弱いか不均一な衝撃配信があります。壁に沿ってグリッドに触れる尿を含む液体には衝撃配信悪影響もあります。
    3. 室内の壁やドアを拭くし、グリッド床の下に 1 つのソリューションで鍋をスプレー (e.g。、希釈洗浄液)。
      注: これは以前の動物から悪臭を除去するために必要です。
    4. ホームの檻の中で実験室にビバリウムからトランスポートの動物は恐怖の室に個別にカートおよび場所に配置されます。1 つをだけもたらすラウンドの価値が (恐怖の部屋をエアコンの数によって決まります) の動物の実験室に一度に。
      順序のための混同を避けるために注: またはタイミング、各ラウンドは外傷と外傷の条件がない動物を含める必要があります。
    5. ラット実験では, 90 分以上をランダムに提示 1 s、1 mA の 15 の footshocks を提供する衝撃ジェネレーターとスクランブラーを使用 (ISI の平均 = 6 分) トラウマ状態の被験者を含む部屋のグリッド バーを介して。90 分間衝撃配信なしで同じコンテキストに外傷コントロールを公開しません。
    6. マウス実験では, ランダムに 60 分以上を表示 10 の 1 s、1 mA の footshocks を提供する衝撃ジェネレーターとスクランブラーを使用 (ISI の平均 = 6 分) トラウマ状態の被験者を含む部屋のグリッドの床を。60 分間衝撃配信なしで同じコンテキストに外傷コントロールを公開しません。
    7. 90 分 (ラット実験) または 60 分 (マウス実験) 後の homecages にすべての動物を戻り、ビバリウムに速やかに戻る。
  3. 特性的自己プロシージャの 2 日目、必要な場合外傷コンテキストに恐怖を評価します。
    1. A として 1 日目に行われるコンテキストを設定します。
    2. 1 日目に、自分のホームケージで実験室に動物を輸送します。
    3. 場所動物衝撃配信とビデオなし 8 分 A のコンテキストでは、全体のセッション中に動作を記録します。
    4. 8 分後、homecages にすべての動物を戻り、ビバリウムに速やかに戻る。
  4. 特性的自己プロシージャの 3 日目 B コンテキストの穏やかなストレッサーにすべての科目を公開します。
    注: この手順は、外傷性ストレッサー9後 90 日に、24 時間からどこにでも発生します。
    1. コンテキスト B を A のコンテキストで使用されるものからグリッド床の異なるセットを設定 (例えば、交互または千鳥グリッドの床)、黒三角形または白い湾曲したプレキシ ガラス挿入。可視光で部屋を点灯しません。とはいえ、赤外線や近赤外光は、必要に応じて使用できます。
    2. マルチメータを使用すると、グリッド床の異なるバーに各プローブを配置し、必要な衝撃振幅が生成されることを確認してショック発生器によって配信される電流をテストします。マルチメータを使用すると、グリッド床の異なるバーに各プローブを配置し、必要な衝撃振幅が生成されることを確認してショック発生器によって配信される電流をテストします。
      注意: 損傷したり、鉄筋の腐食は、弱いか不均一な衝撃配信があります。壁に沿ってグリッドに触れる尿を含む液体には衝撃配信悪影響もあります。
    3. チャンバーを拭くし、グリッド床の下に鍋をスプレーしないコンテキスト A で使用されるソリューションと (例えば.、1% 酢酸)。
    4. メソッドとは異なるメソッドで実験室にビバリウムからトランスポートの動物に使われるコンテキストの (例えば、黒いプラスチック製の浴槽) と恐怖の部屋をエアコンに個別にそれらを置きます。1 つをもたらす (恐怖の部屋をエアコンの数によって決まります) 時に実験室の動物のラウンドの価値。
    5. セッション中に軽度のストレッサー (後述) や凍結ビデオの記録、活動にすべての動物を公開します。
      1. 180 の基準期間の後のすべての動物に、単一 1 s、1 mA フット ショック (ラット) または、シングル 2 s、1 mA フット ショック (マウス) のいずれかを提供します。
        注: は、180 の基準期間中に凍結する必要があります 512を超えていないを確認します。
      2. 衝撃配信後 30 秒間すべての動物を削除、ビバリウムに速やかに戻ります。
  5. 特性的自己プロシージャの日 4、穏やかなストレッサーのコンテキストに恐怖をテストします。
    1. 3 日目の行われるコンテキスト B を設定します。
    2. 3 日目の行われて同じトランスポートで実験室にビバリウムから動物を輸送します。
    3. 衝撃配信とビデオ記録セッション全体で凍結せずコンテキスト B で 8 分間の動物を配置します。
    4. 8 分後にすべての動物を削除、ビバリウムに速やかに戻ります。

4. データ解析

  1. メジャーの恐怖を使用して記録された実験的セッション中は凍結、ことを除いてすべての動きの欠乏として必要とされる呼吸のため定義されています。
    注: 凍結は盲目の人間の得点王の最も正確に得点ですが、よく実行いくつかの自動化されたプログラムします。ただし、すべての自動化されたシステムは、正確な13をする人間の観察に校正が必要があります。
    1. スコアの手で凍結、実験者の実験条件に盲目利益3の期間中 4 秒ごと対象を観察します。各観測で「凍結」と「凍結しない」主題を分類します。パーセントの時間凍結を決定するオブザベーションの合計数に凍結の観測数を比較します。
    2. 自動ビデオ分析を使用して、スコアを凍結、最初に自動ビデオ解析から結果が自動解析から実質的に異なる凍結スコア不正確な結果が生じるように手得点から得られた結果を一致することを確認します。
      注: ラットまたはショックをされています決してマウスを表示する必要があります値が高いほど装置の悪い校正を示唆しながら、0 と 5% の間凍結
  2. 興味 (後述) の期間中に恐怖を測定する上記の方法を使用します。
    1. 2 日目に全体の 8 分のテスト セッションにわたって凍結費やされたパーセントの時間として外傷コンテキストへの恐怖を測定します。
    2. 衝撃配信前にコンテキスト B 3 日目で 3 分基準期間中に凍結を過ごしたパーセントの時間として穏やかなストレッサーのコンテキストに外傷のコンテキストから恐怖の一般化を測定します。
      注: 特性的自己、それは、実質的な汎化がないコンテキストを十分に区別することが重要です。
    3. 恐怖のショックに続く 30 秒間凍結費やされたパーセントの時間として 3 日目のショックの直後を測定します。
    4. 4 日目に全体の 8 分のテスト セッションに費やした時間の割合として穏やかなストレッサーのコンテキストに恐怖を測定します。
  3. 金額、または 3 日目のショックの直後 3 の期間中に動きの速度によるショック反応を測定します。
    注: 性をお勧めしますすべてのデータ解析のための追加グループとして (e.g。、薬物治療) 必要に応じて追加することができます。

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結果

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外傷コンテキスト テスト 2 日目の結果は、図 1のとおりです。トラウマ状態で動物が A なしの外傷コントロールに比べて外傷コンテキストに恐怖の獲得を示すコンテキストで凍結の大幅に高いレベルを示した [ラット: F(1,17) = 23.58、p < 0.01; マウス: F(1, 14) = 666.50, p< 0.0001]。3 日目の小説においてシングル ショックは図 2に示す前に基準期間中に凍結。トラウマと外傷のない動物は、お互いから認められなかった最小限の凍結レベルを示した [ラット: F(1,17) = 3.14、p > 0.05; マウス: F(1, 14) = 1.70、p > 0.05]。これは、A と B のコンテキストは外傷動物に述べませんでした外傷コンテキストから新しいコンテキストにその十分に区別可能であったことを示しています。3 日...

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ディスカッション

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特性的自己は、心的外傷後ストレスはラットとマウスの両方で要約することができますし、PTSD を特徴づける鋭敏化の恐怖反応を研究するための堅牢な行動モデルです。次の心的外傷後ストレス、齧歯動物そのコンテキストは、以前の外傷体験のリマインダーとして機能する穏やかなストレッサーとペア後のみ異なるコンテキストで増加恐怖応答をショーします。次の心的外傷後ストレスの齧歯動物は当然のことながら恐怖の日 2、心的外傷後ストレスはそのままメモリを示す (図 1) に心的外傷後ストレスのコンテキストに戻ったときの高値を示します。日 3 (図 2) で 3 分基準期間中に最小限の凍結によって示されるように、しかし、彼らは新規コンテキストに心的外傷後ストレスのコンテキストから最小限の恐怖の汎化を示します。これは、この小説のコンテキストに任意の学習強化は外傷コンテキストから一般化のために単にないことを示します。さらに、外傷性ストレッサーにさらされている動物が、学習強化シングル ショックによるものとして認識されています以前より痛みを伴う以下を示す...

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開示事項

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

博士 Fanselow は、Neurovation 研究所の創立委員会メンバーです。

謝辞

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

この作業によって国立研究所の健康 R01AA026530 (MSF) Staglin センター脳と行動健康 (MSF)、NRSA F32 MH10721201A1、NARSAD 26612 (AKR) NSF DGE 1650604 (SG) 資金を供給されました。

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材料

この記事で使用された材料の一覧
名前会社カタログ番号コメント
ロープロファイルフロア用フィアーコンディショニングチャンバーMed Associates Inc.VFC-008-LP恐怖感撲滅室
防音キュービクルメッド・アソシエイツNIR-022SD外部ノイズの侵入を防ぐ遮音キュービクル
NIR/白色光コントロールボックスメッド・アソシエイツ白色光と近赤外光を照射できるNIR-100VR
NIR VFC Light Boxメッド・アソシエイツNIR-100L2ホワイトオーバーヘッドハウスライト
Windex オリジナルガラスクリーナーWindex動物間の恐怖心撲滅室の洗浄と香り付けのためのソリューション
酢酸フィッシャーサイエンティフィックA38-212動物間の恐怖心撲滅室の洗浄と香り付けのためのソリューション
Aフレームチャンバー インサートメッド・アソシエイツ社ENV-008-IRTブラックプレキシガラス三角形インサートは、コンテキストAとBの内部レイアウトを区別するための
ッドアソシエイツ株式会社湾曲した壁インサートVFC-008-CWIMouse
Med Associates Incの1/8インチグリッドロッドを備えたコンテキストAとBのロープロファイルコンテクストグリッドフロアVFC-005Aマウス用フラットグリッドフロア
ロープロファイルコンテクストグリッドフロア、交互1/8 "&3/16"グリッドロッド付きマウスメッドアソシエイツ株式会社VFC-005-Sマウス用千鳥グリッドフロア
ロープロファイル コンテキストグリッドフロア 1/8インチスタッガードグリッドロッド付き マウスメッドアソシエイツ株式会社用VFC-005A-Lマウス用交互グリッドフロア
ロープロファイルコンテキストグリッドフロア、3/16インチグリッドロッド付き RatMed Associates Inc.VFC-005ラット用フラットグリッドフロア
3/16インチと3/8インチのグリッドロッドが交互に並ぶロープロファイルコンテクストグリッドフロアMed Associates Inc.VFC-005-Lラット用交互グリッドフロア
メッド アソシエイツ インク用 3/16" 千鳥グリッド ロッド付きロー プロファイル コンテクスト グリッド フロアVFC-005-Sネズミ用千鳥グリッドフロア
メタルパンメッド・アソシエイツグリッド床の下の糞をキャッチするための金属製の鍋
スタンドアロン 嫌悪刺激装置/スクランブラーMed Associates Inc.ENV-414S足衝撃伝達用ショックジェネレーターとスクランブラー
マルチメーターFluke87-5足衝撃振幅測定ツール
VideoFreeze SoftwareMed Associates Inc.SOF-843衝撃伝達制御ソフト
高速Firewireモノクロビデオカメラ株式会社メッドアソシエイツVID-CAM-MONO-4近赤外光での記録が可能なビデオカメラ
ライトコントロールボックス社 メ。.の内部レイアウトを区別するための白いプラスチックシートラット

参考文献

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
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