Waiting
로그인 처리 중...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Journal Behavior
Click here for the English version

Behavior

Chronische stress verschuivingen inspanning-gerelateerde keuze gedrag in een Y-Maze Barrier Taak in muizen

Published: August 13, 2020 doi: 10.3791/61548
Automatic Translation
1,2, 1, 1,2
1Department of Psychology, Behavioral and Systems Neuroscience Area, The State University of New Jersey, 2Graduate Program in Neuroscience, Rutgers, The State University of New Jersey

Summary

De Y-doolhof barrière taak is een gedragstest die motivatie onderzoekt om inspanning te besteden voor beloning. Hier bespreken we het testen van meerdere goed gevalideerde chronische stressoren, waaronder chronische corticosteron en sociale nederlaag stress met dit gedrag, evenals de nieuwe chronische niet-discriminerende sociale nederlaag stress (CNSDS), die effectief is bij vrouwen.

Abstract

Stemmingsstoornissen, waaronder een depressieve stoornis, kunnen worden neergeslagen door chronische stress. De Y-doolhof barrière taak is een inspanning-gerelateerde keuze test die motivatie meet om inspanning te besteden en beloning te verkrijgen. Bij muizen heeft chronische blootstelling aan stress een aanzienlijke invloed op de motivatie om te werken voor een beloning met een hogere waarde wanneer een beloning met een lagere waarde vrij beschikbaar is in vergelijking met niet-beklede muizen. Hier beschrijven we de chronische corticosteron administratie paradigma, die een verschuiving in inspanningvolle reageren in de Y-doolhof barrière taak produceert. In de Y-doolhof taak, een arm bevat 4 voedsel pellets, terwijl de andere arm bevat slechts 2 pellets. Nadat muizen de hoge beloningsarm hebben leren selecteren, worden barrières met geleidelijk toenemende hoogte vervolgens in de hoge beloningsarm geïntroduceerd tijdens meerdere testsessies. Helaas, de meeste chronische stress paradigma's (met inbegrip van corticosteron en sociale nederlaag) werden ontwikkeld bij mannelijke muizen en zijn minder effectief in vrouwelijke muizen. Daarom bespreken we ook chronische niet-discriminerende sociale nederlaag stress (CNSDS), een stress paradigma ontwikkeld dat effectief is in zowel mannelijke als vrouwelijke muizen. Het herhalen van resultaten met meerdere verschillende chronische stressoren bij mannelijke en vrouwelijke muizen in combinatie met een verhoogd gebruik van translationeel relevante gedragstaken zal helpen om het begrip van hoe chronische stress stemmingsstoornissen kan neerslaan, te bevorderen.

Introduction

Stemmingsstoornissen zoals depressie en angst komen veel voor in de huidige samenleving. Tientallen jaren van het werk heeft voortdurend gezocht naar verbeterde behandelingen en relevante knaagdier modellen om deze complexe aandoeningen te bestuderen1. Chronische stress is een factor die bijdraagt aan stemmingsstoornissen zoals depressie2. Daarom werden chronische stressparadigma's zoals chronische sociale nederlaagstress (SDS) en chronische corticosteron toediening (CORT) ontwikkeld bij mannelijke muizen en worden ze nu op grote schaal gebruikt om de neurobiologische en gedragseffecten van chronische stressblootstelling te beoordelen. De meest gebruikte gedragstests voor het beoordelen van chronische stress-effecten omvatten taken in verband met vermijding gedrag, zoals verhoogde plus doolhof, open veld, en nieuwheid onderdrukt voeding, of met antidepressivum werkzaamheid, zoals gedwongen zwemmen test. Echter, dit gedrag bij knaagdieren aantoonbaar gebrek gezicht en, nog belangrijker, voorspellende validiteit en translationele relevantie voor menselijke aandoeningen zoals depressie.

Een populaire chronische stress paradigma, chronische onvoorspelbare milde stress (CUMS), is uitgebreid gevalideerd met behulp van gedrag zoals sacharose voorkeur3. CUMS vermindert de voorkeur voor een sacharoseoplossing van 1% in vergelijking met water en wordt historisch geïnterpreteerd als anhedonia-gerelateerd gedrag4,5. Deze vermindering van de voorkeur voor sacharose wordt echter niet waargenomen bij mensen met een ernstige depressieve stoornis6,7. Bovendien, sacharose voorkeur niet mogelijk voor de studie van inspanningvolle beloning motivatie.

Onlangs heeft sommige onderzoek verschoven focus naar andere gedragingen in verband met motivatie en beloning8,,9. Deze taken hebben veelbelovende translationele waarde omdat relatief vergelijkbare gedragsbeoordelingen kunnen worden uitgevoerd bij zowel mensen als knaagdieren. Hier beschrijven we de CORT en SDS paradigma's en hun effecten in een Y-doolhof barrière gedragstaak die motivatie meet om inspanning uit te oefenen voor beloning. Vervolgens bespreken we een nieuw chronisch stressparadigma dat we hebben ontwikkeld, chronische niet-discriminerende sociale nederlaagstress (CNSDS), dat effectief is bij zowel mannelijke als vrouwelijke muizen.

Chronische corticosteron toediening (CORT) is een paradigma ontworpen om chronische stress na te bootsen zonder werkelijke stress blootstelling. Activering van de hypothalamus-hypofyse-bijnieras door stress resulteert in de endogene afgifte van de bijniersteroïde cortisol bij mensen10,,11,12 en corticosteron bij muizen13,14. Levering van corticosteron door het drinkwater van volwassen mannelijke muizen gedurende ten minste 4 weken resulteert in onaangepaste gedragsreacties bij vermijdingstaken zoals open veld, verhoogd plus doolhof en nieuwheid onderdrukt voeden10,11,12,13,14,15,16. Interessant is dat CORT ook van invloed is op beloningsverwerking in instrumentele taken16,17,18,19. Het HIER beschreven CORT-paradigma produceert een consistente serumconcentratie van minder dan 100 ng/mL CORT, wat meer dan vijf keer minder is dan die van een acute stressor zoals gedwongen zwemmen15. Daarom is het onwaarschijnlijk dat chronische CORT-toediening hypercortisolemie zal veroorzaken. Terwijl chronische CORT is alleen effectief in mannelijke muizen20, hebben we onlangs aangetoond dat het produceert een robuuste verschuiving in inspanningvolle reageren in de Y-doolhof barrière taak21. Voor zover wij weten, dit was een van de eerste studies om de effecten van chronische stress op een inspanning-gerelateerde keuze gedrag bij mannelijke muizen21te onderzoeken. Een eerdere studie toonde eerst het effect aan van acute terughoudendheidstress op de besluitvorming op basis van inspanningen bij ratten22. In inspanningsgerelateerd keuzegedrag kiest een dier ervoor om ofwel inspanning te leveren voor een waardevolle beloning of een beloning met een lagere waarde te accepteren die vrijer beschikbaar is. Bij mensen, de inspanning-uitgaven voor beloningen taak (EEfRT), is een computerspel ontwikkeld om analoog te zijn aan inspanning-gerelateerde keuze taken in muizen23. Depressie resulteert in maladaptive reacties in EEfRT (verminderde kans op het kiezen van harde taken voor hoogwaardige beloningen). Daarom zijn inspanningsgerelateerde keuzetaken bij knaagdieren bijzonder interessant vanwege hun translationele relevantie.

Chronische sociale nederlaag stress (SDS) is een van de meest gebruikte preklinische stress modellen bij mannelijke muizen. Het is een 10-daagse protocol waar grote, agressieve gepensioneerde fokker CD-1 mannetjes aanval experimentele muizen, meestal C57BL/6J, in 5 min dagelijkse sessies24. Dit produceert een robuust onaangepast gedrag fenotype in een subset van experimentele muizen. Een sociale interactie test wordt gebruikt om muizen te stratificeren in veerkrachtige of gevoelige populaties om de nederlaag stress, en verschillende studies hebben dit unieke kenmerk van SDS gebruikt om de moleculaire en neurale circuit mechanismen die ten grondslag liggen stress afhankelijkheid en gevoeligheid sonde. Hier beschrijven we de details van het CORT paradigma en de implementatie ervan voor de Y-maze barrière gedragstaak. We bespreken ook SDS-effecten in de Y-doolhof barrière taak. De Y-doolhof barrière taak is gebaseerd op de T-doolhof barrière taak, die voornamelijk wordt gebruikt bij ratten om de motivatie te meten voor hoge of lage beloningen aanwezig in de twee armen van het doolhof8,9,25. Deze taak is ook uitgevoerd om inspanningsvol reageren bij muizen toegediend cafeïne of dopamine antagonisten bij muizen26te bestuderen. Knaagdieren kunnen ofwel besteden grotere inspanning door het beklimmen van barrières van geleidelijk toenemende hoogte in een arm van het doolhof voor een hogere beloningswaarde, meestal 4 beloning pellets, of besteden aanzienlijk minder inspanning in de andere arm van het doolhof om slechts 2 beloning pellets9te ontvangen. 10-daagse sociale nederlaag paradigma's produceren een robuuste onaangepaste fenotype in gevoelige muizen die ongeveer 30 dagen duurt, dus hebben we de Y-doolhof barrière taak aangepast om sneller te trainen en dieren te testen om alle experimenten te voltooien binnen deze 30-daagse tijdsbestek24. Daarom, hier hebben we ook detail een Y-maze barrière gedragstaak protocol met verkorte trainingen en enkele barrière testsessies om motivatie te meten om inspanning te besteden voor beloning in chronische stress-blootgestelde muizen.

Helaas werden zowel chronische corticosteron als chronische sociale nederlaagstress ontwikkeld bij mannelijke muizen en zijn ze minder effectief bij vrouwelijke muizen. Dit is zeer problematisch als vrouwen hebben meer kans dan mannen te worden gediagnosticeerd met stemmingsstoornissen zoals depressie1. Slimme aanpassingen aan SDS hebben toegestaan gebruik in vrouwelijke muizen, maar vereisen moeilijke operaties of vervelende urineverzameling26,27. We hebben onlangs beschreven een eenvoudige wijziging van de SDS paradigma, genaamd chronische niet-discriminerende sociale nederlaag stress (CNSDS). CNSDS maakt gevoelige en veerkrachtige gelaagdheid van zowel experimentele mannelijke als vrouwelijke muizenmogelijk 28. Zowel vrouwelijke als mannelijke gevoelige muizen blootgesteld aan CNSDS tonen verhoogde vermijding van open armen in verhoogde-plus doolhof en van het centrum in open veld en tonen verhoogde latentie om te eten in nieuwheid onderdrukte voeding. CNSDS is ook efficiënter dan andere wijzigingen aan SDS, omdat beide geslachten worden gecombineerd in nederlaagsessies. Dit resulteert in een verhoogde opbrengst van experimentele muizen zonder een bijbehorende toename van tijd en inspanning die nodig is om het protocol te voltooien. Daarom sluiten we dit manuscript af met een diepgaande presentatie van dit recent ontwikkelde chronische stressparadigma.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

Deze experimenten werden uitgevoerd in overeenstemming met nih laboratorium dierverzorging richtlijnen en goedgekeurd door de Rutgers University Institutional Animal Care and Use Committee.

1. Chronische corticosteron (CORT)

  1. Willekeurig toewijzen muizen aan behandeling groepen. Willekeurig verdelen volwassen mannelijke C57BL/6J muizen in Voertuig en Corticosterone (CORT) groepen.
    1. Huis voertuig muizen in verschillende kooien, en CORT muizen in anderen, als hun behandeling wordt geleverd via de kooi waterfles.
    2. Label speciale waterkaarten om in de kooi te plaatsen die het personeel van de dierenverzorging op de hoogte stelt dat de waterflessen oplossingen bevatten die nodig zijn voor het experiment.
  2. Maak een voertuigoplossing door 3.375 g bèta-cyclodextrine op te lossen in 750 mL kraanwater in een schroefblad van maat 1 L.
    1. Vul de waterflessen van de kooi van het voertuig met deze oplossing. Zorg ervoor dat de fles niet lekt om het vloeistofverbruik te meten.
    2. Label de container en bewaar bij kamertemperatuur op de plank in het laboratorium. Gebruik de voertuigoplossing om kooiflessen ongeveer 1 week te vullen.
    3. Vul de hele week de flessen van het voertuig. Navul kooi flessen 1x-2x tijdens de week als dat nodig is. Verander 1x per week in een verse fles, aan het begin of einde van de week.
      LET OP: Na een week begint de bèta-cyclodextrine de binnenkant van de waterfles te coaten en maakt de oplossing troebel.
    4. Controleer de hoeveelheid vloeistof verbruikt twee keer per week en opnemen. Weeg elke respectievelijke fles en record, voorzichtig niet te morsen geen vloeistof. Bijvullen en elke fles retourneren.
      OPMERKING: Een kooi van 5 muizen drinkt 80-120 mL vloeistof in 3-4 dagen.
  3. Maak de CORT-oplossing door eerst 3.375 g bèta-cyclodextrine op te lossen in 750 mL kraanwater in een glazen container van maat 1 L. Voeg vervolgens 26,25 mg corticosteron toe.
    1. Sonicate CORT oplossing om CORT op te lossen in het water. Plaats de container in een ultrasone reiniger waterbad. Sonicaat op 40 kHz gedurende ongeveer 30 min of totdat corticosteron is opgelost en vloeistof helder lijkt.
      OPMERKING: Ultrasone homogenisatoren (tip-stijl) zijn ook effectief voor het oplossen van CORT.
    2. Vul waterflessen voor alle CORT kooien met oplossing. Etiketcontainer en opslag bij ruimtetemperatuur op plank in laboratorium. CORT-oplossing kan worden gebruikt om kooiflessen ongeveer 1 week te vullen.
      OPMERKING: Gebruik bruin glazen waterflessen of plastic ondoorzichtige flessen, omdat CORT lichtgevoelig is.
    3. Controleer de hoeveelheid vloeistof verbruikt twee keer per week en opnemen. Weeg wekelijks alle voertuig- en CORT-muizen af om de gebruikte vloeistof te vergelijken met het gewicht van muizen in elke kooi.
    4. Gebruik de volgende vergelijking om het verbruikte vloeistofvolume (mL/g/day) te bepalen:
      (Volume kooi gedronken in de afgelopen 3-4 dagen) / (Gemiddeld lichaamsgewicht van muizen in de kooi) X aantal dagen sinds voertuig of CORT fles is opnieuw gevuld)
      OPMERKING: Een gemiddelde kooi van n = 5 volwassen mannelijke C57BL/6J muizen zal consumeren gemiddeld 0,25 – 0,30 mg/g/dag, die meestal consistent blijft door middel van ad libitum en voedsel-beroofdtijdsperioden. Deze concentraties resulteren in geschatte doses van 24 mg/kg/dag bètacydextrine en 9,5 mg/kg/dag CORT15,16.
  4. Social Defeat Stress (SDS)
    1. Gebruik standaard sociale nederlaag stress protocollen zoals beschreven in de diepte elders24,29.
  5. Y-Maze barrière taak
    1. Voedseltekort voor de Y-doolhof barrière taak
      1. De dag na het voltooien van de sociale interactie test, wegen alle Controle en Experimentele muizen. Dit zal hun vrij voedende lichaamsgewicht zijn.
        OPMERKING: Hierin gebruiken we "Control" en "Experimental" om te verwijzen naar zowel SDS Control als SDS Experimental muizen, evenals naar voertuig- en CORT-toegediende muizen in de respectievelijke SDS- en CORT-paradigma's.
      2. Om voedsel de muizen te ontnemen, verwijder alleen lab chow van de C57BL/6J kant van elke kooi.
      3. Weeg alle muizen, evenals de hoeveelheid lab chow die dagelijks zal worden gegeven, om goed te handhaven lichaamsgewicht op ongeveer 90% van de vrije voeding gewicht tijdens het testen.
        OPMERKING: De hoeveelheid voedsel geleverd in de huiskooi van elke muis of muizen zal afhangen van fluctuerende lichaamsgewicht en de hoeveelheid beloning pellets verbruikt in elke dag van de opleiding of testen in de Y-doolhof.
      4. Maak vertrouwd met de beloningspellets. Dump een kleine scoopful van 20 mg graan gebaseerde voedselpellets (Bio-Serv) in de huiskooi. Dit zal vertrouwd met de pellets vast te stellen en motiveren de muizen om ze te consumeren in de Y-doolhof in habituating en eerste trainingen.
  6. Y-doolhof apparaat
    1. Bouw een Y-doolhof structuur van ondoorzichtig wit 3/16" breed plexiglas, met drie armen van 26 cm lang, 20 cm hoog en 7 cm breed.
    2. Gebruik scheidingswanden die tussen sleuven in het Y-doolhof schuiven om een onderzoeker in staat te stellen de startbox af te sluiten waar de muizen in eerste instantie worden geplaatst, of om de muis in beide arm te bevatten zodra ze de linker- of rechterarm van het Y-doolhof hebben geselecteerd en ingevoerd.
    3. Maak meerdere 10, 15 en 20 cm hoge Y-doolhofbarrières uit gaas voor de verticale kant en met plexiglas onder ongeveer een hoek van ongeveer 45° aan de schuine achterkant. Hierdoor kunnen C57BL/6J muizen grip en klim op de verticale gaas kant van elke barrière, en vervolgens doorkruisen de schuine Plexiglas kant van de barrière.
      1. Voeg dunne stappen aan de schuine kant toe om meer tractie mogelijk te maken.
  7. Y-doolhof gewenning
    1. Gewenning alle Controle en Experimentele muizen aan de Y-doolhof apparaat.
      1. De dag na voedselontbering, plaats een groot aantal van 20 mg graan gebaseerde voedsel pellets (bijvoorbeeld, Bio-Serv) in de dop van een 50 mL centrifuge buis en plaats aan de uiteinden van elke arm van de Y-doolhof. Deze doppen dienen als kleine voedselrecipiënten voor de muizen, en de muizen zullen gemakkelijk leren om de voedselkorrels te eten.
      2. Plaats elke muis in de startbox van het Y-doolhof met de startboxverdeler op zijn plaats.
      3. Verwijder na een paar seconden de scheidingswand, zodat elke muis het Y-doolhof gedurende 15 minuten kan verkennen. Deze hoeveelheid tijd stelt de muis in staat om alle armen van het doolhof adequaat te verkennen en vertrouwdheid met het apparaat vast te stellen.
        OPMERKING: Sommige muizen mogen geen voedselpellets consumeren in deze eerste gewenningsdag.
    2. Op de volgende dag, voltooi een tweede 15 min Y-doolhof gewenning met behulp van een identieke procedure.
      1. Let op muizen die geen pellets hebben gegeten. Voor deze muizen, dump een andere kleine scoopful van pellets in hun huis kooien.
  8. Y-doolhof gedwongen-keuze training
    1. Wijs de hoge beloning (HR) en lage beloning (LR) arm voor elke muis aan.
      1. Willekeurig toewijzen muizen in zowel Control en Experimentele groepen de linkerarm als de hoge beloning (HR) arm en de rechterarm als de lage beloning (LR) arm, of vice versa. Zo zullen 4 pellets beschikbaar zijn in elke proef in de linker, HR-arm, en 2 pellets beschikbaar in het recht, LR arm, of het tegenovergestelde.
      2. Tegenwicht deze aangewezen LR en HR wapens in zowel Controle en Experimentele groep zodat ongeveer de helft van elke groep de linkerarm als de wapen van de HR had, en de helft had de juiste wapen als de wapen van HR.
    2. Gedwongen keuze proeven
      1. Na de 2 dagen van Y-doolhof gewenning, hebben muizen beginnen 3 dagen van 10 proeven van gedwongen-keuze training.
      2. Voor elke gedwongen-keuze proef, plaats de muis in het startvak, en verwijder vervolgens de scheidingslijn, waardoor de muis 60 s om ofwel de linker of rechterarm in te voeren en verbruiken de beschikbare pellets. Voor elke gedwongen-keuze proef blok uit de tegenovergestelde arm met de scheidingswand, waardoor de muis om de andere arm te selecteren. Voor een HR gedwongen keuze proef, blokkeren toegang tot de LR arm, of vice versa.
      3. Verwijder de muis na de proef en vul de respectievelijke pellets aan die zijn gegeten.
      4. Alternatieve gedwongen keuzeproeven voor elke muis op elke trainingsdag, zodat muizen 5 HR- en 5 LR-gedwongen-keuzeproeven uitvoeren.
        OPMERKING: Gedwongen-keuze proeven trainen de muizen om een arm te associëren met de hogere beloning en de andere met de lagere beloning.
      5. Plaats de muis terug in zijn kooi en voer dan niet meer dan 3-5 volgende muizen om een 5 min intertrial interval voor elke muis te handhaven.
  9. Y-doolhof vrije keuze training
    1. Vrije keuze proeven
      1. Begin elke vrije keuze sessie met een HR en LR arm gedwongen-choice trial. Zo zullen muizen hebben ervaren wordt gedwongen in elke arm voorafgaand aan het begin van 10 vrije keuze proeven.
      2. Plaats elke muis in het startvak en verwijder de scheidingslijn. Zodra de muis heeft gekozen voor een arm en doorkruist tot het einde waar de beker met de pellets zich bevindt, plaats de arm verdeler op zijn plaats aan die kant, vergrendeling in de muis totdat het heeft verbruikt de pellets.
      3. Verwijder de muis terug naar zijn thuiskooi en voer de daaropvolgende 3-5 muizen gebruikt in die cyclus om een 5 min inter-trial interval mogelijk te maken.
    2. Neem de volgende gegevens op: latentie om een arm, armselectie en latentie te kiezen om pelletbeker te bereiken.
      1. Leg vast welke arm de muis binnenkomt en doorkruist volledig de pelletbeker. Neem ook de latentie op om die arm te selecteren en de pelletbeker te bereiken.
      2. Overweeg een proef waarbij een muis niet slaagt in het selecteren van een arm of niet alle 4 of 2 pellets verbruikt als een weggelaten proef.
    3. 70% vrije keuze criterium
      1. Not welke arm wordt geselecteerd voor alle 10 vrije keuze proeven per dag.
      2. Zodra een muis de HR-arm heeft geselecteerd op 7 van de 10 proeven in een vrije keuze trainingsdag (70% criterium), beweegt u de muis op barrièretestsessies.
        OPMERKING: Blijf vrije keuze training totdat alle muizen het 70% HR-armcriterium hebben bereikt om zowel adequate discriminatie van de HR- als LR-armen te garanderen en dat muizen dezelfde voorkeur voor de HR-arm aantonen.
  10. Y-doolhof barrière testen
    1. 10 cm barrièretestsessie
      1. Plaats de 10 cm barrière halverwege de HR arm in het Y-doolhof.
      2. Begin met meerdere gedwongen-keuze proeven voor beide armen. Muizen die bestand zijn tegen het beklimmen van de barrière kunnen worden gevraagd met een lang, dun plexiglas stuk.
        OPMERKING: Uit ervaring raden we ten minste 2 gedwongen proefproeven aan voor zowel HR- als LR-armen aan het begin van elke sessie op een nieuwe barrièrehoogte. We raden aan om proeven op te nemen waar het nodig is om de muis te vragen om over de barrière te klimmen als het nodig is. Muizen leren over het algemeen te klimmen over de 10 cm barrière, die niet zo hoog is dat ze niet kunnen staan en zien over het, binnen 1-2 proeven. De barrière zal aan de andere kant moeten worden geplaatst voor muizen met de tegengestelde arm als de aangewezen HR-arm.
      3. Plaats elke muis in de startbox, verwijder de scheidingswand en laat de muis het doolhof doorkruisen en selecteer een arm voor 10 vrije keuzeproeven met de 10 cm barrière in de HR-arm.
      4. Als de muis kiest voor de HR-kant, zal het klimmen over de barrière om de grotere beloning, de 4 pellets te verkrijgen. Anders zal het de LR arm te selecteren en gewoon doorkruisen de vloer van het doolhof voor de mindere beloning, 2 pellets.
      5. Neem de geselecteerde arm op en de latentie om een arm te selecteren en de pelletbeker te bereiken voor alle proeven. Ook draaien 4-6 totale muizen per cyclus, om een 5 min inter-trial interval te handhaven.
        OPMERKING: Spray 70% ethanol in het Y-doolhof en veeg consequent en tussen elke muis.
    2. 15 cm barrièretestsessie
      1. Op de volgende dag alle stappen die hierboven zijn vermeld (stap 1.10.1), maar met de 15 cm hoge barrière in de HR-arm.
    3. 20 cm barrièretestsessie
      1. Op de volgende dag alle stappen die hierboven zijn vermeld (stap 1.10.1), maar met de 20 cm hoge barrière in de HR-arm.
        OPMERKING: Uit ervaring, door de 20 cm barrière hoogte de meerderheid van SDS vatbare of CORT Experimentele muizen (en zelfs meerdere Control muizen) zal verschuiven hun reacties op de LR arm, omdat ze niet gemotiveerd genoeg om te klimmen over de hoge 20 cm barrière. Plexiglas adapters kan ook nodig zijn om te voorkomen dat muizen klimmen vanaf de bovenkant van deze barrière op de randen van de Y-doolhof muren. We raden niet aan om een groter Y-doolhof te bouwen, omdat het moeilijker wordt voor de experimentator om de pellets in elke beker bij te vullen en de muizen na elke proef te verwijderen.
    4. Discriminatietestsessie belonen
      1. Voer een discriminatietestsessie uit om ervoor te zorgen dat zowel controle- als experimentele muizen voldoende en vergelijkbare hefbomen van beloningsdiscriminatie vertonen.
      2. Volg alle bovenstaande stappen (stap 1.10.1), maar plaats een barrière van 10 cm in de LR-arm. Nu, beide armen bevatten 10 cm barrières, en de muizen zullen moeten klimmen over een van beide om de 4 of 2 pellet beloning te verkrijgen.
      3. Neem latentie en armselectie op voor alle 10 proeven.
        OPMERKING: Omdat muizen dezelfde inspanning moeten leveren om een beloning te verkrijgen, moeten muizen de HR-arm in de meeste proeven selecteren. Als u latencies wilt onderzoeken om de HR- en LR-arm te selecteren, berekent u een gemiddelde HR-armlatentie en een gemiddelde LR-armlatentie voor elke afzonderlijke muis. Vergelijk vervolgens de latentie om beide armen te selecteren met behulp van een tweeweg gemengde ANOVA, met SDS (Control, SDS-Gevoelig, SDS-Resilient) als de factor tussen de proefpersonen en arm (HR-arm, LR-arm) als de binnen-onderwerpenfactor.

2. Chronische niet-discriminerende sociale nederlaag Stress (CNSDS)

  1. Scherm voor agressief gedrag bij CD-1 muizen
    1. Plaats een mannelijke en een vrouwelijke C57BL/6J muis in de thuiskooi van elke CD-1 voor 180 s of totdat de CD-1 beide muizen aanvalt. Deze C57BL6/J muizen hoeven niet naïef te zijn en zullen niet worden gebruikt in verdere experimenten. Tijdens deze agressor screening fase, niet cohouse C57BL/6J muizen met CD-1 muizen.
      1. Neem latentie op om zowel C57BL/6J muizen voor elke CD-1 aan te vallen.
      2. Selecteer alle CD-1 agressors die zowel mannelijke als vrouwelijke C57BL/6J muizen binnen 60 seconden aanvallen op opeenvolgende sessies uit een totaal van 3 screeningsessies. Anderen kunnen worden gebruikt voor co-housing in huis kooien.
        OPMERKING: Een belangrijk voorbehoud van sociale nederlaag is de aanwezigheid van verwondingen als gevolg van fysieke agressie. Elke muis in de screening en experimentele fasen moet worden gecontroleerd op wonden en behandeld met chloro-hexaan ontsmettingsmiddel als er kleine huidletsels aanwezig zijn. Elke muis met een wond van meer dan 1 cm moet uit het experiment worden verwijderd.
  2. Laat muizen aan controle en experimentele groepen toewijzen.
    1. Verzamel alle naïeve volwassen mannelijke en vrouwelijke C57BL/6J muizen, evenals gescreende gepensioneerde mannelijke CD-1 fokkers, evenals CD-1 mannetjes te gebruiken in co-housing.
      1. Willekeurig toewijzen volwassen mannelijke en vrouwelijke C57BL/6J muizen te controleren of experimentele omstandigheden. Elke man en vrouw worden gekoppeld voor alle sociale nederlaag sessies in de CNSDS Experimentele groep. Mannetjes en vrouwtjes in de CNSDS Control-groep zullen elke dag rouleren.
      2. Wijs CD-1 mannetjes toe om in sociale nederlaagzittingen worden gebruikt of met de experimentele mannetjes en wijfjes na elke zitting worden gehuisvest, die dagelijks voor elk paar c57BL/6J mannelijke en vrouwelijke muizen zullen afwisselen.
  3. Chronische niet-discriminerende sociale nederlaagstress (CNSDS)
    1. Breng alle muizen naar speciale sociale nederlaag kamer, met inbegrip van alle CD-1 mannetjes, CNSDS Control mannelijke en vrouwelijke C57BL/6J muizen, en CNSDS Experimentele mannelijke en vrouwelijke C57BL/6J muizen.
      1. Lijn 4-6 kooien van CD-1 mannetjes met C57BL/6J mannetjes en vrouwtjes met CD-1 kooien aan de voorkant en C57BL/6J kooien achter.
      2. Geef met kooi-ID-tags aan welke muis wordt aangevallen en vervolgens mede-gehuisvest met welke CD-1 om de organisatie van alle muizen te garanderen.
        OPMERKING: Na het initialiseren van experimenten op de eerste dag, muizen kunnen worden gedraaid voor de resterende 9 nederlaag sessies zodanig dat elke C57BL/6J mannelijke en vrouwelijke paar worden gedraaid een kooi naar links voor elke sessie. Dit zorgt voor een nieuwe interactie met nieuwe CD-1's in elke sessie.
    2. Cnsds-experimentele groepsprocedure
      1. Plaats een volwassen man en een volwassen vrouwelijke C57BL/6J muis in de huiskooi van elke CD-1 agressor man voor een 5 min sociale nederlaag sessie.
      2. Record aanval latentie en frequentie van de aanval voor zowel mannelijke als vrouwelijke experimentele C57BL/6J muizen.
      3. Na 5 minuten, verwijder mannelijke C57BL/6J muis en plaats in kooi van co-housed CD-1 mannetje, gescheiden door een duidelijke, geperforeerde Plexiglas barrière. Aparte aanvallende CD-1 en vrouwelijke C57BL/6J muis met een soortgelijke heldere, geperforeerde Plexiglas barrière. Afwisselend of mannelijke of vrouwelijke C57BL/6J muis is gehuisvest met de agressor CD-1 elke dag.
        LET OP: Na elke dagelijkse interactie van 5 minuten wordt elke muis beoordeeld op verwondingen en wonden die worden behandeld als deze minder dan 1 cm zijn. Elke wond die groter is dan 1 cm zal resulteren in de verwijdering en onmiddellijke euthanasie van de muis. Zo zijn zowel mannelijke als vrouwelijke experimentele muizen 5 dagen lang samen met de CD-1 agressor en met de nieuwe CD-1 die de resterende 5 dagen niet in de aanvalssessie wordt gebruikt. Duidelijke, geperforeerde plexiglas barrières voorkomen fysieke interactie, maar zorgen voor zintuiglijk contact met CD-1 agressor in de 24 uur tussen de sessies. Vaginale spoeling kan worden uitgevoerd op alle vrouwelijke muizen ongeveer 30 minuten na de nederlaag elke dag zoals eerder beschreven28.
    3. Cnsds-controlegroepprocedure
      1. Plaats Het vrouwelijke van de controle in huiskooi van Controle mannelijke C57BL/6J muis.
      2. Na 5 minuten, aparte muizen en plaats een duidelijke, geperforeerde Plexiglas scheidingswand tussen de muizen.
      3. Breng muizen terug naar koloniekamer en plaats op een aparte plank als CNSDS Experimentele kooien. In de koloniekamer hebben we planken aangewezen waar gestreste muizen apart zijn gehuisvest van andere muizen in de koloniekamer. Bovendien, effecten kunnen worden gezien in de niet-gestreste muizen als ze getuige waren van de agressie die plaatsvindt, zoals wordt gezien in plaatsvervangende sociale nederlaag paradigma's30
      4. Let op een aanval of montagegedrag tijdens elke controle-interactie.
    4. Controle mannelijke en vrouwelijke muizen zal worden ingevoerd om een nieuwe conspecific op de volgende dagen zoals wordt gedaan in de traditionele Social Defeat Stress Control groepen. Voltooi 10 opeenvolgende dagen CNSDS Control en Experimentele Sessies.
      1. Na het voltooien vanth de 10e en laatste Control of Experimentele CNSDS sessie, co-house alle muizen en onderhouden van deze co-housing gedurende alle gedragstesten. Elke kooi zal bestaan uit 2 muizen die aan weerszijden van plexiglas verdeler zijn gescheiden om zintuiglijke blootstelling mogelijk te maken. Controlemuizen zijn ondergebracht bij andere andere muizen met geslachtscontrole, terwijl experimentele muizen zijn ondergebracht bij experimentele muizen van het andere geslacht.
      2. Elke Control C57BL/6J vrouwtje is mede-gehuisvest met de Control C57BL/6Jth man waarmee het in de 10e sessie heeft samengewerkt, met een duidelijke plexiglasverdeler die in de kooi is geplaatst om de twee muizen te scheiden.
      3. Ongeveer 24 uur na de laatste nederlaag sessie uitvoeren van een standaard sociale interactie test om te bepalen of CNSDS vermindert sociaal gedrag met een nieuwe CD-1 muis in vergelijking met controle, en om muizen te stratificeren "veerkrachtig" of "gevoelig" voor de stress24,29.
    5. Test CNSDS Control en Experimentele mannelijke en vrouwelijke muizen in ander gedrag, waaronder de Y-doolhof barrière taak, en stratificeren de CNSDS-groep in CNSDS-Veerkrachtige en CNSDS-vatbare groepen.
  4. Test voor sociale interactie
    1. Eerste installatie voor sociale interactietest
      1. 24 uur na de laatste CNSDS nederlaag sessie, voer een sociale interactie test.
      2. Neem alle paar-housed Control en Experimentele muizen, evenals een nieuwe CD-1 man niet gebruikt in de CNSDS paradigma, om een aparte gedragsruimte om een sociale interactie test uit te voeren.
      3. Stel een standaard open veldkamer (75 cm x 75 cm) in onder een opnamecamera die is aangesloten op gedragstrackingsoftware (bijvoorbeeld EthoVision) die op een speciale computer draait.
      4. Stel een nieuw experiment op met een sociale interactiezone van 24 cm x 24 cm rond een interactiecontainer (kleine, geperforeerde plexiglascontainer van ongeveer 10 cm x 10 cm x 10 cm) die de nieuwe CD-1 langs één wand van het open veld zal huisvesten, in de tweede van 2 opeenvolgende 2,5 minuten proeven. Zo omringt een interactiezone van 7 cm breed de container met de nieuwe CD-1 muis.
    2. Een muis uitvoeren in de sociale interactietest
      1. Plaats elke muis in een verre hoek van het open veld voor een 2,5 min proef zonder CD-1 aanwezig en start het opnamesoftwareprogramma.
        OPMERKING: Houd er rekening mee dat de interactiecontainer in het midden van één wand van het open veld moet worden geplaatst en geen CD-1-muis moet bevatten voor deze eerste proef.
      2. Na 2,5 min, verwijder de muis terug naar zijn kooi thuis. Reinig het open veld met 70% ethanol.
      3. Plaats de nieuwe CD-1 man in een tweede geperforeerde Plexiglas kubus langs het midden van een muur van het open veld.
      4. Nogmaals, plaats de muis in de hoek van het open veld voor een tweede 2,5 min proef, nu met de CD-1 aanwezig, en start de opname software programma.
      5. Verwijder de muis en plaats hem terug in zijn kooi. Verwijder de CD-1 en plaats hem terug in zijn kooi. Reinig het open veld met 70% ethanol.
    3. Voer de resterende CNSDS Control en Experimentele muizen uit en bereken de interactieratio.
      1. Herhaal deze procedure met alle andere muizen om de tijd die in de interactiezone wordt doorgebracht in zowel trial 1 als trial 2 voor elke CNSDS-controle en experimentele muis te kwantificeren.
      2. Als u een interactieratio wilt berekenen, vergelijkt u de tijd die wordt doorgebracht in de sociale interactiezone in proef 2 (CD-1 aanwezig) ten opzichte van in proef 1 (CD-1 afwezig), met behulp van de volgende vergelijking:
        Interactieratio = (tijd in interactiezone in proef 2)/(tijd in interactiezone in proef 1)
    4. Stratificeer muizen als "CNSDS-Resilient" of "CNSDS-Susceptible". Veerkrachtige muizen hebben een interactieverhouding van > 1.0, terwijl gevoelige muizen een interactieratio hebben van <=1.0.
      1. In de daaropvolgende gedragsmaatregelen, zoals de Y-doolhof barrière taak of andere gedragstests, sub-verdelen CNSDS Experimentele muizen in deze CNSDS-veerkrachtige en CNSDS-vatbare fenotypes.
      2. Voor vrouwen kunnen dus eenrichtings-ANOVA's worden uitgevoerd tussen CNSDS Control, CNSDS Experimental-Resilient en CNSDS Experimental-Susceptible groups, met post-hoc vergelijkingen om waar nodig verschillen tussen groepen te bepalen.
      3. Voor geslachtsverschil vergelijkingen, gedrag twee-weg ANOVAs met CNSDS (Control, Resilient, Gevoelig) en Geslacht (Man, Vrouw) als tussen-onderwerpen factoren. Gebruik waar nodig post-hocvergelijkingen.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Chronische CORT werd toegediend voor 4 weken, gevolgd door Y-maze barrière training en testen(Figuur 1A). In een apart cohort, de 10-daagse SDS paradigma werd ook gevolgd door training en testen in de Y-doolhof barrière taak (Figuur 1C), om het effect van deze chronische stress paradigma's op inspanning-gerelateerde keuze gedrag in mannelijke muizen te bepalen. Chronische CORT en SDS zowel verminderd gemiddelde lichaamsgewicht in vergelijking met voertuig muizen en SDS Control muizen zoals bepaald door t-tests(Tabel 1). Deze muizen verbruikten ook minder gemiddelde home cage lab chow tijdens het testen(Tabel 1).

In het CORT-cohort, een gemengde ANOVA met CORT als tussen-onderwerpen factor en week als binnen-onderwerpen factor geven Voertuig en CORT-toegediende muizen verbruikt een vergelijkbaar volume van vloeistof over 4 weken van de behandeling plus 3 weken van gedragstesten (7 weken totaal) (Figuur 1B). In het SDS cohort voltooiden control en experimentele mannen 10 dagen van het SDS-protocol en werden beoordeeld op gevoeligheid voor het SDS-protocol met behulp van een sociale interactietest waarbij de tijd die werd besteed aan interactie met een nieuw CD-1 mannetje werd vergeleken met de tijd in de interactiezone zonder de CD-1 aanwezig24. Een eenrichtings-ANOVA gaf aan dat SDS een onaangepast fenotype produceert bij gevoelige muizen (60%), in vergelijking met veerkrachtige muizen (40%) of Controlemuizen die niet zijn blootgesteld aan SDS(figuur 1D). Specifiek, SDS-gevoelige muizen vertonen een vermindering van de tijd doorgebracht in de interactie zone met een nieuwe CD-1 muis, in vergelijking met SDS-Resilient en Control muizen.

Vervolgens hebben we zowel de CORT (Experimental and Control muizen) als SDS (Susceptible and Control) cohorten getraind in de Y-maze barrièretaak(figuur 2A). We maten het aantal proeven dat Control en Experimentele muizen zou inspanning om een barrière te beklimmen voor een 4-pellet beloning, versus het kiezen van de andere arm van de Y-doolhof die slechts 2 pellets bevatte, maar featured geen barrière om te klimmen. Voor SDS, een twee-weg gemengde ANOVA, met SDS (Control, SDS-gevoelig, SDS-Resilient) als de tussen-onderwerpen factor, en arm (HR-arm, LR arm) als de binnen-onderwerpen factor werd gebruikt om inspanningmatig reageren in de Y-doolhof te onderzoeken. Voor chronische CORT, een twee-weg gemengde ANOVA, met CORT administratie (Voertuig, CORT) als de tussen-onderwerpen factor, en arm (HR, arm, LR arm) als de binnen-onderwerpen factor. Zowel chronische CORT als SDS zorgden voor een verschuiving in inspanningsgericht reageren toen de barrièrehoogte steeg tot 15 cm en tot 20 cm (figuur 2B en figuur 2C). Geen van beide verschoven reageren toen slechts een 10 cm barrière was in de HR-arm. Verder reageerden alle muizen in een beloningsdiscriminatiesessie na het testen op dezelfde manier voor de HR-arm toen een barrière van 10 cm in zowel HR- als LR-armen werd geplaatst. Ten slotte blijkt uit tweerichtings-Anovas met CORT of SDS als tussen-proefpersonen factor en HR- of LR-arm als binnen-onderwerpenfactor dat HR- en LR-armlatentie met de 15 cm-barrière niet werd beïnvloed door cort-administratie, en voor beide groepen vergelijkbaar was met zowel LR- als HR-armen(figuur 3). Dus, chronische CORT en SDS robuust verschuiving inspanninggericht reageren in de Y-doolhof barrière taak bij mannelijke muizen.

Belangrijk is dat als chronische CORT of SDS het leren van de Y-doolhofbarrièretaak(figuur 4)belemmert, deze muizen het criterium in vrije keuzetrainingen niet kunnen bereiken, wat gevolgen heeft voor de latere interpretatie van barrièreresultaten. Daarom tonen we potentieel negatieve representatieve resultaten die dit verschil weergeven, beoordeeld met afzonderlijke onafhankelijke monsters t-tests (figuur 4).

De CNSDS-procedure produceert een robuust onaankoostief fenotype bij zowel mannelijke als vrouwelijke C57BL/6J vatbare muizen(figuur 5A). Een taak voor sociale interactie wordt gebruikt om muizen te stratificeren tot veerkrachtig (38,3%) en vatbaar (61,7%) populaties (Figuur 5B), die verder kan worden onderverdeeld naar geslacht (mannen: 43,3% veerkrachtig, 56,7% gevoelig; vrouwen: 36,7% veerkrachtig, 63,3% gevoelig), met behulp van one-way ANOVAs tussen CNSDS Control, CNSDS Experimental-Resilient, en CNS ExperimentalDS-Vatbare groepen. Hoewel dit gewijzigde paradigma vergelijkbare onaangepastieve effecten produceert als SDS in vermijdingsgedrag28, moet het nog worden geïmplementeerd in combinatie met translationeel-relevante beloning- en motivatiegerelateerde gedragstests zoals de Y-doolhofbarrièretaak. Het is essentieel voor toekomstige studies om de effecten van stressoren zoals CNSDS op translationeel relevant gedrag te beoordelen, zoals de Y-doolhof barrière taak bij zowel mannen als vrouwen.

Chronische CORT Groep Lichaamsgewicht (g)   Dagelijks eten gegeven (g)  
    Bedoel Sem Bedoel Sem
Voertuig 26.3 0.75 2.8 0.086
Cort 22.4 0.58 2.4 0.065
Sociale nederlaag Stress
Controle 27.5 0.67 2.9 0.088
Sds 23.8 0.66 2.5 0.074

Tabel 1: Lichaamsgewicht en hoeveelheid voedsel die dagelijks worden verstrekt. Voertuig- en CORT-toegediende muizen, evenals Control en SDS muizen werden wekelijks gewogen en de hoeveelheid voedsel gegeven werd geregistreerd. Gemiddeld lichaamsgewicht (g) over Y-doolhof testen, en gemiddelde dagelijkse voeding (g) gegeven worden aangegeven.

Figure 1
Figuur 1: SDS induceert een depressief fenotype dat wordt gekenmerkt door minder sociale interactie.
(A) Schematische beeltenis van de tijdlijn voor de CORT en Y-doolhof barrière protocollen. bB) representatieve gegevens waaruit blijkt dat het verbruikte volume (mL/g/day) in met voertuigen en door CORT toegediende muizen wordt weergegeven. (C) Schematische beeltenis van de tijdlijn voor de SDS en Y-doolhof barrière protocollen. (D) In een representatieve sociale interactie test, SDS Gevoelige muizen weer te geven verminderde tijd besteed aan interactie met een nieuwe muis in vergelijking met SDS Resilient of Control muizen. Staven zijn gemiddelde ± SEM. *p < 0,05. Klik hier om een grotere versie van dit cijfer te bekijken.

Figure 2
Figuur 2: CORT en SDS verschuiven inspanningvallig reageren in een Y-doolhof barrière taak.
(A) Tijdlijn van Y-doolhof barrière taak voor CORT en SDS. (B) Chronische CORT vermindert HR-arm selectie op 15cm en 20cm barrièrehoogtes. Dit cijfer is gewijzigd van Dieterich et al. 202021. (C) Representatieve resultaten waaruit blijkt dat SDS-vatbare muizen de selectie van HR-arm op barrièrehoogten van 15 cm en 20 cm verminderen in vergelijking met control- of SDS-Veerkrachtige muizen. Staven zijn gemiddelde ± SEM. *p < 0,05. Klik hier om een grotere versie van dit cijfer te bekijken.

Figure 3
Figuur 3: Y-maze latency wordt niet beïnvloed door chronische CORT.
Chronische CORT heeft geen invloed op latentie om LR of HR armen te selecteren in het Y-doolhof. Ook selecteren zowel Voertuig- als CORT-muizen LR- of HR-arm met vergelijkbare latencies. Dit cijfer wordt herdrukt uit Dieterich et al. 202021. Klik hier om een grotere versie van dit cijfer te bekijken.

Figure 4
Figuur 4: Chronische CORT en SDS schaadt vrije keuze HR-armselectie.
Representatieve resultaten waaruit blijkt dat muizen ofwel chronische CORT of SDS blootgesteld verminderen aantal hoge beloning arm selecties in vergelijking met controle muizen in vrije keuze opleiding, complicerende interpretatie van de resultaten en / of het vertragen of het voorkomen van overgang naar barrière testen. Staven zijn gemiddelde ± SEM. *p < 0,05. Klik hier om een grotere versie van dit cijfer te bekijken.

Figure 5
Figuur 5: Stratificatie van cnsds-blootgestelde mannelijke en vrouwelijke muizen tot gevoelige en veerkrachtige populaties.
(A) Schematisch van cnsds experimenteel en controle paradigma. Dit cijfer is herdrukt van Yohn et al. 201928. (B) CNSDS produceert een robuuste gelaagdheid van CNSDS-Resilient (RES) en CNSDS-vatbare (SUS)-muizen. Dit cijfer is herdrukt van Yohn et al. 201928. Staven zijn gemiddelde ± SEM. *p < 0,05, **p < 0,01, ***p < 0,001, ****p < 0,0001. Klik hier om een grotere versie van dit cijfer te bekijken.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Terwijl de chronische CORT paradigma biedt een constante CORT dosis in het drinkwater, uit ervaring kan er enige variabiliteit in de hoeveelheid verbruikt door muizen. Verder kan het verbruik alleen worden beoordeeld op de totale kooi, en een gemiddelde genomen op basis van het aantal muizen in de kooi. Bovendien kan morsen optreden bij het wegen van de flessen, het overbrengen van de muizen voor gedragstesten, of bij het overschakelen naar een verse kooi. Echter, het bijhouden van voertuig en CORT verbruik is nog steeds haalbaar en nauwkeurig over weken van behandeling en gedrag testen. Wij raden ten zeerste aan om één keer per week over te stappen op een verse fles met voertuig of CORT, en om vaste tijden te behouden om flessen te wegen en uit te wisselen. Bijvoorbeeld, het overschakelen op verse flessen bij het wegen en bijvullen van de flessen kan worden gedaan op maandag, en vervolgens wegen en bijvullen van alle flessen opnieuw gedaan op donderdag of vrijdag. Op dezelfde manier is het het beste om elke week alle muizen op een aangewezen dag te wegen. Tot slot is het belangrijk erop te wijzen dat dit CORT-paradigma de endogene productie van corticosteron door de HPA-as afstoft. Zo moeten muizen op CORT blijven tijdens gedragstesten totdat ze worden opgeofferd. Als muizen worden afgenomen van CORT, dan kunnen ze lijden aan een Addisoniaanse crisis van acute bijnier insufficiëntie. Alternatieve procedures hebben gebruik gemaakt van een 2-3 week CORT blootstelling, gevolgd door progressieve spenen uit de CORT en vervolgens een gedrag testen venster van ongeveer 3-4 weken als endogene CORT niveaus terug te keren naar normale17,19.

In de Y-doolhof barrière taak, is het van cruciaal belang om te beginnen doolhof gewenning en training onmiddellijk na de SDS protocol (Figuur 2A). Een potentieel voorbehoud van deze experimentele tijdlijn is dat muizen worden getraind volgens de manipulatie in plaats van vooraf, waar ze gelijk kunnen worden verdeeld op basis van trainingsprestaties. Echter, in onze ervaring opleiding voor versus na CORT administratie heeft geen significante invloed instrumenteel gedrag16. Alle muizen worden grondig getraind en bereiken criterium (>70% HR-armselectie in vrije keuzesessies) voordat ze naar barrièretests gaan. Muizen moeten eerst goed worden gewenning aan het doolhof, dus het wordt een vertrouwd apparaat, zoals we hebben gevonden dit helpt in de volgende trainingsfase. Bij het trainen van elke muis is het van cruciaal belang om de ontworpen hoge en lage beloningsarmen voor elke individuele muis te behouden, zodat een muis een arm niet doorkruist die 4 pellets verwacht en 2 vindt, of vice versa. We raden u aan zowel papieren als digitale kopieën van grote ruwe gegevensbestanden te bewaren die de tegenwicht geven voor hoge en lage beloningsarmen voor alle Control- en SDS-muizen.

Wij geloven niet dat er een verschil in doolhof prestaties als gevolg van de exacte specificaties van het doolhof vorm (Y-doolhof versus T-doolhof), en geloven dat onderzoekers kunnen gebruiken, hetzij in de inspanning-gerelateerde keuze gedragsmatige experimenten. Ook hebben we eerder gemeld een lichte toename van HR-arm selectie op 15 cm in vergelijking met 10 cm in voertuig toegediende muizen21. Onderzoekers moeten echter vergelijkbare of verminderde HR-armselectie verwachten als barrièrehoogte voorbij 15 cm toeneemt, omdat door de 20 cm barrièremuizen zelden de HR-arm21selecteren.

Daarnaast is het belangrijk om een 70% ethanol spray te gebruiken om het doolhof schoon te maken en restgeuren na elke sessie te verwijderen. We raden ook aan om de muizen op een consistente manier te laten lopen, zodat er een relatief constant inter-trial interval is voor alle muizen. We raden aan om ongeveer 4-6 muizen tegelijk te fietsen, wat een interval van ongeveer 5 minuten moet geven. Ten slotte, in de laatste vrije keuze sessie, en in alle barrière testsessies, is het belangrijk om latentie op te nemen om een van beide arm te selecteren in alle proeven. Ook muizen slagen er af en toe in om naar de top van de plexiglaswanden te springen, of vaker vanaf de bovenkant van de barrières. Wij raden langere plexiglas wandadapters langs de zijkanten van het doolhof als dit gebeurt. Dit kunnen eenvoudig rechthoekige stukken plexiglas (breedte van 20 cm, lengte van 80 cm) zijn. We markeren elke proef waarbij een muis er niet in slaagt om een arm binnen 60 seconden te selecteren of een arm selecteert, maar de voedselpellets niet als een weggelaten proef eet. Ten slotte kunnen zowel chronische CORT als SDS het lichaamsgewicht verminderen, wat van invloed is op de hoeveelheid voedsel die wordt verbruikt tijdens weken van het testen van21. Onderzoekers moeten muizen regelmatig wegen en de hoeveelheid voedsel in de thuiskooi aanpassen om muizen op ongeveer 90% van hun vrije voeding lichaamsgewicht te houden.

Hier bespreken we ook een recent ontwikkeld paradigma, chronische niet-discriminerende sociale nederlaag stress (CNSDS) (Figuur 5A), voor het induceren van stress vatbare en veerkrachtige populaties in mannelijke en vrouwelijke muizen(Figuur 5B). De CNSDS paradigma kan worden gebruikt door preklinische onderzoekers die geïnteresseerd zijn in stress of stemmingsstoornissen. In het CNSDS-paradigma is het van vitaal belang dat de experimentele vrouwtjes ten minste één keer per sessie worden aangevallen. In bijna alle sociale nederlaagsessies worden de experimentele mannetjes meerdere keren aangevallen. Elke CD-1 agressor moet grondig worden gescreend met zowel mannelijke als vrouwelijke C57BL/6J muizen voorafgaand aan het begin van het CNSDS-protocol, evenals het opnemen van alle aanvallen in elke sessie. Terwijl we beschrijven een dubbele geslachtscontrole voorwaarde in de CNSDS-methodologie waar een mannelijke en een vrouw interactie, kan het passend zijn voor sommigen om een extra mannetje voor deze controle interacties op te nemen, dus het nabootsen van de twee mannen en een vrouw die worden gebruikt in de CNSDS-procedure. Deze alternatieve controleprocedure beïnvloedt geen gedrag van muizen in vermijdingsgedrag28. Daarnaast moet 24 uur na het 10-dagen nederlaagprotocol een sociale interactietest worden uitgevoerd om zowel de effectiviteit van de methode te waarborgen als mannelijke en vrouwelijke muizen te stratificeren als veerkrachtig of gevoelig voor CNSDS24.

Een probleem bij het gebruik van de historische benadering van het onderverdelen van muizen in veerkrachtige en gevoelige populaties op basis van de sociale interactie test is dat niet alle afkeer gedrag nauwkeurig kan worden gemeten met behulp van video-tracking software. "Veerkrachtige" muizen met een interactiescore >1 kunnen onderdanig gedrag vertonen rond de container met de CD1-muis31. Het is belangrijk voor het veld om software te ontwikkelen die dergelijke microbehaviors beter volgt. Tools zoals eenvoudige gedragsanalyse (SimBA32),die werd ontwikkeld door het Golden lab om gedragsclassificeerders toe te staan voor complex sociaal gedrag bij knaagdieren, kunnen in dit opzicht nuttig zijn.

Sommige montage kan optreden tijdens het CNSDS-protocol. Hoewel we geen zwangerschappen in dit paradigma hebben waargenomen, moeten onderzoekers zich bewust zijn van deze mogelijkheid.

Een andere beperking van sociale nederlaagprotocollen, met inbegrip van CNSDS, is het naar verluidt beperkte tijdvenster om spanningsgevolgen op gedrag na het voltooien van de sociale nederlaagzittingen te onderzoeken. Zo hebben we bestaande maze barrier protocollen aangepast om alle gewennings-, trainings- en testsessies in een 30-daagse periode te passen. Dit kan echter de algehele training voor sommige muizen bespoedigen, die moeite kunnen hebben om het 70% criterium voor een hoge beloningsarmselectie te bereiken die nodig is om vrije keuzesessies te voltooien(figuur 4). Daarnaast zijn er beperkte dagen beschikbaar om andere gedragstests te voltooien zonder de juiste planning. Echter, recente studies geven aan dat sociale nederlaag stress kan leiden tot meer aanhoudende effecten op de hersenen en gedrag. Studies van het Miczek lab tonen aan dat 10 dagen van sociale nederlaag stress kan verhogen vrijwillige alcoholgebruik bij muizen die ten minste 4 weken31,33. Sociale nederlaag protocollen gebruiken nederlaag sessies die overal duren van 5-10 minuten. We gebruiken 5 min blootstellingen voor CNSDS om de kans op verwondingen bij experimentele C57BL/6J muizen28te verminderen. Het CNSDS-protocol levert vergelijkbare resultaten op bij vrouwen aan het sociale nederlaagprotocol dat door Newmann en collega's is ontwikkeld, waarin C57BL/6J-vrouwelijke muizen worden blootgesteld aan ingezeten Zwitserse Weber-muizen28. Net als cnsds, deze variatie van de sociale nederlaag protocol maakt gebruik van 10 dagen van 5 min interacties om een chronische stress fenotype induceren.

Deze methoden kunnen worden gebruikt om te onderzoeken hoe chronische stress-effecten beloningsverwerking en motivatie bij muizen belonen. Zowel beloning verwerking, en vrouwelijke onderwerpen, zijn historisch onderbestudeerd in de preklinische stemmingsstoornis veld. Toekomstige studies moeten de impact van chronische stress op mannelijke en vrouwelijke beloningsmotivatie bepalen en veerkrachtige versus vatbare muizen(figuur 5B)stratificeren. Het zal waardevol zijn om te weten of deze gelaagdheid produceert verschillende effecten op Y-doolhof barrière prestaties zoals te zien in vermijding gedrag, zoals open veld, verhoogde-plus doolhof, en nieuwheid onderdrukte voeding. Toekomstige studies kunnen deze methoden combineren met andere technieken, zoals optogenetica of DREADDS-technologie, om de neurale circuits te onderzoeken die de stressrespons bemiddelen of motivatie belonen.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

De auteurs hebben niets te onthullen.

Acknowledgments

De auteurs willen Thomas Grace bedanken voor de bouw van Y-doolhoven, barrières en sociale nederlaag kooien. De auteurs willen Jay Lee, Karina Stech en Prachi Srivastava bedanken voor hulp bij het verzamelen van gegevens. Dit werk werd gefinancierd door NIMH Grant R01 MH112861 (BAS).

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Acrylic Sheet McMaster Carr 8560K215 Clear, 3/16" thick, 24" X 36"
Beta-cyclodextrin Sigma-Aldrich C4767 500 mg
C57BL/6J Mice Jackson Labs 000664 Adults age 7-8 weeks
Corticosterone Sigma-Aldrich C2505 or C27840 100 or 500 mg
Male CD-1 Mice Charles River 022 "Retired Breeders"
PVC Acrylic Sheet McMaster Carr 8560K215 White, 3/16" thick, 48" X 48"
Solidstate Ultrasonic Cleaner Fisher Scientific FS-28 Must reach 40 kHz
Steel Wire Cloth McMaster Carr 9219T143 1 ft X 2 ft

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Kessler, R. C., et al. Lifetime and 12-month prevalence of DSM-III-R psychiatric disorders in the United States. Results from the National Comorbidity Survey. Arch Gen Psychiatry. 51 (1), 8-19 (1994).
  2. Breslau, N., Davis, G. C. Chronic stress and major depression. Archives of General Psychiatry. 43 (4), 309-314 (1986).
  3. Willner, P. Chronic mild stress (CMS) revisited: consistency and behavioural-neurobiological concordance in the effects of CMS. Neuropsychobiology. 52 (2), 90-110 (2005).
  4. Monleon, S., et al. Attenuation of sucrose consumption in mice by chronic mild stress and its restoration by imipramine. Psychopharmacology (Berl). 117 (4), 453-457 (1995).
  5. Willner, P., Towell, A., Sampson, D., Sophokleous, S., Muscat, R. Reduction of sucrose preference by chronic unpredictable mild stress, and its restoration by a tricyclic antidepressant. Psychopharmacology (Berl). 93 (3), 358-364 (1987).
  6. Berlin, I., Givry-Steiner, L., Lecrubier, Y., Puech, A. Measures of anhedonia and hedonic responses to sucrose in depressive and schizophrenic patients in comparison with healthy subjects. European psychiatry: the journal of the Association of European Psychiatrists. 13 (6), 303-309 (1998).
  7. Fawcett, J., Clark, D. C., Scheftner, W. A., Gibbons, R. D. Assessing Anhedonia in Psychiatric Patients: The Pleasure Scale. Archives of General Psychiatry. 40 (1), 79-84 (1983).
  8. Pardo, M., et al. Adenosine A2A receptor antagonism and genetic deletion attenuate the effects of dopamine D2 antagonism on effort-based decision making in mice. Neuropharmacology. 62 (5-6), 2068-2077 (2012).
  9. Salamone, J. D., Cousins, M. S., Bucher, S. Anhedonia or anergia? Effects of haloperidol and nucleus accumbens dopamine depletion on instrumental response selection in a T-maze cost/benefit procedure. Behav Brain Res. 65 (2), 221-229 (1994).
  10. Dienes, K. A., Hazel, N. A., Hammen, C. L. Cortisol secretion in depressed, and at-risk adults. Psychoneuroendocrinology. 38 (6), 927-940 (2013).
  11. Gotlib, I. H., Joormann, J., Minor, K. L., Hallmayer, J. HPA axis reactivity: a mechanism underlying the associations among 5-HTTLPR, stress, and depression. Biol Psychiatry. 63 (9), 847-851 (2008).
  12. Knorr, U., Vinberg, M., Kessing, L. V., Wetterslev, J. Salivary cortisol in depressed patients versus control persons: a systematic review and meta-analysis. Psychoneuroendocrinology. 35 (9), 1275-1286 (2010).
  13. Joels, M., Karst, H., Sarabdjitsingh, R. A. The stressed brain of humans and rodents. Acta Physiol (Oxf). 223 (2), 13066 (2018).
  14. Samuels, B. A., et al. Modeling treatment-resistant depression. Neuropharmacology. 61 (3), 408-413 (2011).
  15. David, D. J., et al. Neurogenesis-dependent and-independent effects of fluoxetine in an animal model of anxiety/depression. Neuron. 62 (4), 479-493 (2009).
  16. Dieterich, A., et al. Chronic corticosterone administration induces negative valence and impairs positive valence behaviors in mice. Translational psychiatry. 9 (1), 1-13 (2019).
  17. Gourley, S. L., Taylor, J. R. Recapitulation and reversal of a persistent depression-like syndrome in rodents. Current Protocols in Neuroscience. 49 (1), 31-39 (2009).
  18. Gourley, S. L., et al. Regionally specific regulation of ERK MAP kinase in a model of antidepressant-sensitive chronic depression. Biol Psychiatry. 63 (4), 353-359 (2008).
  19. Gourley, S. L., Wu, F. J., Taylor, J. R. Corticosterone regulates pERK1/2 map kinase in a chronic depression model. Annals of the New York Academy of Sciences. 1148 (1), 509-514 (2008).
  20. Mekiri, M., Gardier, A. M., David, D. J., Guilloux, J. P. Chronic corticosterone administration effects on behavioral emotionality in female c57bl6 mice. Experimental and clinical psychopharmacology. 25 (2), 94 (2017).
  21. Dieterich, A., et al. Chronic corticosterone shifts effort-related choice behavior in male mice. Psychopharmacology (Berl). , (2020).
  22. Shafiei, N., Gray, M., Viau, V., Floresco, S. B. Acute Stress Induces Selective Alterations in Cost/Benefit Decision-Making. Neuropsychopharmacology. 37 (10), 2194-2209 (2012).
  23. Treadway, M. T., Buckholtz, J. W., Schwartzman, A. N., Lambert, W. E., Zald, D. H. Worth the 'EEfRT'? The effort expenditure for rewards task as an objective measure of motivation and anhedonia. PLoS One. 4 (8), (2009).
  24. Golden, S. A., Covington, H. E., Berton, O., Russo, S. J. p. A standardized protocol for repeated social defeat stress in mice. Nature protocols. 6 (8), 1183 (2011).
  25. Yohn, S. E., et al. The VMAT-2 inhibitor tetrabenazine alters effort-related decision making as measured by the T-maze barrier choice task: reversal with the adenosine A2A antagonist MSX-3 and the catecholamine uptake blocker bupropion. Psychopharmacology (Berl). 232 (7), 1313-1323 (2015).
  26. Harris, A. Z., et al. A novel method for chronic social defeat stress in female mice. Neuropsychopharmacology. 43 (6), 1276 (2018).
  27. Takahashi, A., et al. Establishment of a repeated social defeat stress model in female mice. Scientific Reports. 7 (1), 1-12 (2017).
  28. Yohn, C. N., et al. Chronic non-discriminatory social defeat is an effective chronic stress paradigm for both male and female mice. Neuropsychopharmacology. 44 (13), 2220-2229 (2019).
  29. Krishnan, V., et al. Molecular adaptations underlying susceptibility and resistance to social defeat in brain reward regions. Cell. 131 (2), 391-404 (2007).
  30. Iñiguez, S. D., et al. Vicarious Social Defeat Stress Induces Depression-Related Outcomes in Female Mice. Biol Psychiatry. 83 (1), 9-17 (2018).
  31. Newman, E. L., Leonard, M. Z., Arena, D. T., de Almeida, R. M., Miczek, K. A. Social defeat stress and escalation of cocaine and alcohol consumption: Focus on CRF. Neurobiology of Stress. 9, 151-165 (2018).
  32. Nilsson, S. R., et al. Simple Behavioral Analysis (SimBA) - an open source toolkit for computer classification of complex social behaviors in experimental animals. bioRxiv. , (2020).
  33. Newman, E. L., Leonard, M. Z., Arena, D. T., de Almeida, R. M. M., Miczek, K. A. Social defeat stress and escalation of cocaine and alcohol consumption: Focus on CRF. Neurobiology of Stress. 9, 151-165 (2018).

Tags

Gedrag Probleem 162 Depressie Chronische Stress Inspanning-gerelateerde keuze sociale nederlaag stress corticosteron stemmingsstoornissen beloning seksverschillen
Chronische stress verschuivingen inspanning-gerelateerde keuze gedrag in een Y-Maze Barrier Taak in muizen
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Dieterich, A., Yohn, C. N., Samuels, … More

Dieterich, A., Yohn, C. N., Samuels, B. A. Chronic Stress Shifts Effort-Related Choice Behavior in a Y-Maze Barrier Task in Mice. J. Vis. Exp. (162), e61548, doi:10.3791/61548 (2020).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter