行動障害とストレスをモデリング入門

不安、うつ病、統合失調症、さらにはストレスなどの行動状態は、私たちの生活の質に悪影響を与えるため、神経科学者はそれらを軽減するための新しい治療法を積極的に開発しようとしています。

これを行うために、多くの研究者はげっ歯類モデルを採用しています。私たちのサイズの違いにもかかわらず、人間とげっ歯類は実際には非常に似ています:私たちは両方とも哺乳動物であり、同様の神経解剖学的構造を持ち、同様の機能を持つホルモンを示し、特定の刺激に対して同じ反応を示すことができます。したがって、げっ歯類は人間の行動の変化を研究するための優れたモデル生物です。

このビデオでは、人間の行動障害のげっ歯類モデルを評価するために使用される基準を簡単に紹介しています。次に、行動科学者によって尋ねられたいくつかの重要な質問を探り、その後、現場で採用されているさまざまな行動テストについて説明します。

まず、科学者が行動障害のげっ歯類モデルを評価するために使用するいくつかの基準について簡単に説明します。

研究者は、外科的、薬理学的、遺伝学的、または環境的手法を使用して、げっ歯類モデルを生成できます。モデルの有効性は、3つの「古典的な」基準を使用してテストできます。

最初の基準は顔の有効性です。名前が示すように、この基準はげっ歯類モデルと人間の状態との間の症候性相同性を評価します。2 番目の基準は、構成概念の妥当性です。これは、げっ歯類モデルと人間の状態が同じ病因または原因から生じているかどうかを評価します。最後の基準は予測妥当性であり、同じ治療に対するげっ歯類モデルとヒト患者の反応との間の類似性を評価します。行動障害の完璧なげっ歯類モデルは、これらの基準をすべて満たします。

げっ歯類モデルが行動障害の研究に使用される理由と、それらを評価するために必要な基準を理解したところで、科学者がこれらのモデルで答えようとしているいくつかの重要な質問を探ってみましょう。

他のほとんどの病気と同様に、行動障害でさえ遺伝子変異に関連しており、一部の研究者はこれらの状態に寄与する遺伝子を特定することに興味を持っています。多くの場合、この分野の研究者は、げっ歯類に関心のある遺伝子をノックダウンし、一連の行動テストに対するそれらの影響を観察します。

科学者たちはまた、行動障害の解剖学的基礎を理解することにも興味を持っています。基本的に、彼らはこれらの精神障害に苦しむ人々の脳のどの領域が影響を受けるかを調査したいと考えています。科学者たちは、げっ歯類の特定の脳領域に損傷を与え、この損傷がげっ歯類の行動に及ぼす影響を評価することで、これにアプローチしています。

他の研究者は、脳全体の構造を見るのではなく、行動障害の影響を受ける複雑な神経化学的経路を特定することに興味を持っています。ニューロンは神経伝達物質と呼ばれる化学物質を使用して相互に通信するため、一部の科学者は、さまざまな条件にさらされた脳内の神経伝達物質受容体の発現パターンを評価しています。このような研究は、行動障害がしばしば神経伝達物質レベルの変化を伴うという証拠を提供しました。

いくつかの重要な質問を見た後、神経科学者がげっ歯類の一般的な行動障害とストレスを調べるために使用するいくつかのテストを探ってみましょう。

ご存知かもしれませんが、不安神経症は、誰かが挑戦する前に緊張を経験する行動障害です。不安をテストするために、研究者は、高架プラス迷路や連続路地テストなど、壁のある領域と壁のない領域の両方を含む高架構造物にげっ歯類を配置できます。ここで、不安行動は、壁に囲まれた領域に残るげっ歯類として特徴付けられます。あるいは、研究者はげっ歯類を食物のある新しい環境に導入し、彼らが食べるのにかかる時間を決定することができます。これは低嚥下症検査です。ここでは、食事の待ち時間が不安を測定するためのパラメーターとして機能します。最後に、研究者はげっ歯類を大きな突然の騒音にさらし、結果として生じる「驚愕」反応を評価することにより、げっ歯類の不安をテストすることもできます。これにより、このテストは「アコースティック・スタートル」テストと名付けられました。

別の一般的な行動障害はうつ病であり、これは絶望と無気力を特徴としています。げっ歯類では、動物を逃げられない環境に置くことでうつ病を測定できます。その一例が尾部懸垂試験で、げっ歯類をプラットフォームに吊るし、科学者が動物の脱出行動を観察して採点します。もう1つ一般的に使用される絶望ベースのテストは、げっ歯類を水で満たされた容器に入れ、げっ歯類が水上にとどまろうとするのを観察する強制水泳テストです。これらのテストの両方で、げっ歯類は、動きの欠如を示し、脱出の試みをやめたときにうつ病の行動を示すと見なされます。

うつ病と不安症の後、気分のむら、パラノイア、幻覚を伴う統合失調症と呼ばれる別の気分障害を見てみましょう。この障害を研究するために使用される一般的な行動テストは、プレパルス阻害テストまたは「PPI」であり、これは音響驚愕テストの修正版であり、げっ歯類を2つの連続した音響刺激(プレパルスと驚愕刺激)にさらすことを含み、後者は通常大きな騒音です。通常、プレパルス刺激は、驚愕刺激に対するげっ歯類の身体的反応を「抑制」または減少させます。ただし、統合失調症モデルではこれは当てはまりません。研究者は、生物がアンフェタミンなどの薬物で治療された後に、科学者が野外でげっ歯類の活動を評価する「自発運動多動性」テストを使用して、げっ歯類モデルの統合失調症を評価することもできます。げっ歯類が薬物曝露後に野外でより多くの動きを示す場合、これは統合失調症のような行動を示している可能性があります。

行動障害のモデル化とテスト以外にも、科学者は多くの行動障害の原因として提案されているストレスの評価にも関心を持っています。げっ歯類では、馴染みのないオスの侵入者を居住者のオスのケージに加えることで、社会的ストレスが引き起こされる可能性があります。このシナリオでは、侵入者の動物は、居住者の攻撃的な行動によりストレスを経験し、それは一連の行動によって示されます。動物にストレスを誘発する別の方法は、電気ショックなどの有害な物理的刺激に動物をさらすことです。感電にさらされると、ストレスの兆候である大理石の埋設が増えるなど、不安な行動が強まる可能性があります。

行動障害やストレスに対するさまざまなげっ歯類の検査について知ったところで、神経科学者が現在それらを研究にどのように使用しているかの例をいくつか見てみましょう。

前に述べたように、行動障害の神経解剖学的基礎を理解するために、科学者はげっ歯類の特定の脳領域に損傷を与え、行動課題を使用してそれらをテストすることができます。この実験では、研究者はマウスの前頭前皮質を損傷し、それらを連続的な路地テストに入れました。結果は、治療を受けたマウスが対照動物と比較して最も遠く、最も不安な路地でより多くの時間を過ごすことを示しており、不安様行動における前頭前皮質の役割を示しています。

モデルは、行動障害に関与する遺伝子についての洞察も提供できます。ここでは、研究者たちはげっ歯類の特定の脳領域でDISC1と呼ばれる遺伝子を過剰発現させ、これらの動物を生理食塩水またはアンフェタミンで処理し、野外に導入しました。結果は、遺伝子の過剰発現を持つげっ歯類がアンフェタミン治療の顕著な効果を示すことを示しています。

最後に、研究者はモデルを使用して、行動障害の根底にある生理機能をより適切に特徴付けることができます。ここで、科学者たちは心的外傷後ストレス障害のげっ歯類モデルを作成し、その結果生じる生理学的変化を研究しました。これを行うために、研究者はまずげっ歯類に電気ショックを与えてストレスを与え、次にコルチゾールと呼ばれる主要なストレスホルモンのレベルの変化を探しました。コルチゾールレベルは、PTSDモデルの方が健康なモデルよりも著しく高いことがわかりました。

JoVEの行動障害とストレスの紹介をご覧になりました。このビデオでは、行動科学者がこの分野でげっ歯類モデルを使用している理由をレビューし、これらのモデルの有効性基準について説明しました。次に、この分野の未解決の問題を強調する主要な質問について話し合い、次に、これらの質問に答えるために現在使用されている行動パラダイムについて説明しました。いつものように、ご覧いただきありがとうございます!