행동 장애 및 스트레스 모델링 소개
최근에는 우울증, 불안 및 스트레스 반응과 같은 행동 조건이 신경학적 근거가 있다는 것이 밝혀졌습니다. 이러한 조건의 생물학적 기초를 이해 하면 이러한 장애를 치료 하는 더 효과적인 치료를 개발에 과학자 도움이 될 수 있습니다. 전형적으로, 설치류 모형은 이 필드에 이…
불안, 우울증, 정신 분열증, 심지어 스트레스와 같은 행동 조건은 우리의 삶의 질에 부정적인 영향을 미치므로 신경 과학자들은 적극적으로 그들을 완화하기 위해 새로운 치료법을 개발하기 위해 노력하고 있습니다.
이를 위해 많은 연구자들은 설치류 모델을 사용합니다. 우리의 크기 차이에도 불구 하 고, 인간과 설치류는 실제로 매우 비슷합니다: 우리는 모두 포유류, 비슷한 신경 해부학, 유사한 기능을 가진 호르몬을 보여, 특정 자극에 동일한 응답을 나타낼 수 있습니다. 따라서 설치류는 인간의 행동의 변화를 연구하는 우수한 모델 유기체입니다.
이 비디오는 인간 행동 장애의 설치류 모델을 평가하는 데 사용되는 기준을 간략하게 소개합니다. 그런 다음 행동 과학자들이 묻는 몇 가지 중요한 질문을 탐구할 것이며, 이 질문은 현장에서 사용되는 다양한 행동 테스트에 대한 논의에 따를 것입니다.
행동 장애의 설치류 모델을 평가하기 위해 과학자들이 사용하는 몇 가지 기준에 대해 간략하게 논의하는 것으로 시작합시다.
연구원은 설치류 모형을 생성하기 위하여 외과, 약리학, 유전, 또는 환경 기술을 이용할 수 있습니다. 그런 다음 모델의 유효성은 세 가지 "클래식" 기준을 사용하여 테스트할 수 있습니다.
첫 번째 기준은 얼굴 유효성입니다. 이름에서 알 수 있듯이,이 기준은 설치류 모델과 인간의 상태 사이의 증상 동성애를 평가합니다. 두 번째 기준은 구성 유효성입니다. 이것은 설치류 모형 및 인간 상태가 동일 병과 또는 원인에서 발생하는지 평가합니다. 최종 기준은 설치류 모델과 동일한 치료에 대한 인간 환자의 반응 사이의 유사성을 평가하는 예측 타당성입니다. 행동 장애의 완벽한 설치류 모델은 이러한 모든 기준을 충족시킬 것입니다.
설치류 모델이 행동 장애를 연구하는 데 사용되는 이유와 이를 평가하는 데 필요한 기준을 이해하게 되었으므로 과학자들이 이러한 모델로 답변하려고 하는 몇 가지 주요 질문을 살펴보겠습니다.
대부분의 다른 질병같이, 행동 무질서조차 유전 돌연변이에 연결되고 몇몇 연구원은 이 조건에 기여하는 유전자를 확인하는에 관심이 있습니다. 종종, 이 필드에 있는 연구원은 설치류에 관심있는 유전자를 녹이고 행동 시험의 건전지에 그들의 효력을 관찰합니다.
과학자들은 또한 행동 장애의 해부학적 기초를 이해하는 데 관심이 있습니다. 기본적으로, 그들은 뇌의 어떤 영역이 정신 장애에서 고통 받는 사람들에 영향을 조사 하 고 싶어. 단방향 과학자들은 설치류에 있는 특정 두뇌 지구를 손상하고 설치류 행동에 이 손상의 효력을 평가하입니다 접근하고 있습니다.
다른 연구원은, 오히려 전체 두뇌 구조물을 보는 보다는, 행동 무질서에 영향을 받은 복잡한 신경 화학통로를 확인하는에 관심이 있습니다. 뉴런은 신경 전달 물질이라는 화학 물질을 사용하여 서로 통신하기 때문에, 일부 과학자들은 다른 조건에 노출 된 뇌의 신경 전달 물질 수용체의 발현 패턴을 평가합니다. 이러한 작업은 행동 장애가 종종 신경 전달 물질 수준에 있는 변경을 관련시키는 증거를 제공했습니다.
몇 가지 주요 질문을 보고 후, 신경 과학자 설치류에 일반적인 행동 장애와 스트레스를 검사 하는 데 사용 하는 몇 가지 테스트를 살펴보겠습니다.
아시다시피, 불안은 누군가가 도전 의 앞에 신경을 경험하는 행동 무질서입니다. 불안을 테스트하기 위해 연구자들은 높은 플러스 미로 또는 연속적인 골목 테스트와 같이 벽으로 둘러싸인 지역과 벽이 없는 영역을 모두 포함하는 높은 구조물에 설치류를 배치할 수 있습니다. 여기서, 불안 행동은 벽으로 둘러싸인 지역에 남아 있는 설치류로 특징지었습니다. 또는, 연구원은 음식과 함께 새로운 환경에 설치류를 소개할 수 있습니다., 그리고 먹는 데 걸리는 시간을 결정; 이것은 hyponeophagia 시험입니다. 여기서, 먹는 대기 시간은 불안을 측정하는 매개 변수 역할을합니다. 마지막으로, 연구원은 또한 큰 소리로 그들을 노출 하 여 설치류에 불안을 테스트할 수 있습니다., 갑작스런 소음 및 결과 평가 "깜짝" 응답; 이렇게 하면 테스트의 이름인 "음향 깜짝" 테스트가 됩니다.
또 다른 일반적인 행동 장애는 절망과 혼수 상태 특징인 우울증입니다. 설치류에서는 동물을 탈출할 수 없는 환경에 배치하여 우울증을 측정할 수 있습니다. 예를 들어 설치류가 플랫폼에 매달려 있는 꼬리 서스펜션 테스트와 과학자들은 동물의 탈출 행동을 관찰하고 점수를 매기는 것입니다. 일반적으로 사용되는 또 다른 절망적 인 시험은 설치류가 물로 채워진 용기에 배치되고 설치류가 물 위에 머물려는 시도를 관찰하는 강제 수영 테스트입니다. 이 두 테스트에서, 설치류는 운동의 부족을 보여주고 탈출시도를 중단할 때 우울증 행동을 표시하는 것으로 간주됩니다.
우울증과 불안 후, 정신 분열 증이라는 또 다른 기분 장애를 살펴 보자, 조울증을 포함, 편집증, 환각. 이 무질서를 연구하기 위하여 이용된 일반적인 행동 시험은 음향 깜짝 시험의 수정된 버전이고 2개의 순차적인 음향 자극 및 깜짝 자극에 설치류를 드러내는 관련시키는 prepulse 억제 시험 또는 "PPI"입니다, 그 중 후자는 일반적으로 큰 소음입니다. 전형적으로, 프리펄스 자극은 "억제" 또는 시작 자극에 설치류의 물리적 반응을 감소; 그러나, 이것은 정신 분열증 모형에 있는 사실이 아닙니다. 연구원은 또한 "운동 과잉 행동" 시험을 사용하여 설치류 모형에 있는 정신 분열증을 평가할 수 있습니다, 과학자는 유기체가 암페타민과 같은 약으로 취급된 후에 열린 필드에 있는 설치류의 활동을 평가하는 동안. 설치류가 약물 노출 후 열린 분야에서 더 많은 움직임을 나타내는 경우, 이것은 정신 분열증과 같은 행동을 나타낼 수 있습니다.
행동 장애를 모델링하고 테스트하는 것 이외에, 과학자는 또한 많은 행동 무질서의 제안된 원인인 스트레스를 평가에 관심이 있습니다. 설치류에서, 사회적 스트레스는 상주 남성의 케이지에 익숙하지 않은 남성 침입자를 추가하여 유도 될 수있다. 이 시나리오에서는 침입자 동물이 주민의 공격적인 행동으로 인해 스트레스를 경험하며, 이는 행동의 배터리로 표시됩니다. 동물의 스트레스를 유발하는 또 다른 방법은 감전과 같은 불리한 물리적 자극에 노출하는 것입니다. 감전에 노출되면 스트레스를 나타내는 대리석 매장증가와 같은 불안감이 강화될 수 있습니다.
이제 행동 장애와 스트레스에 대한 다양한 설치류 검사에 대해 알고 있으므로 신경 과학자가 현재 연구에서 이를 사용하는 방법에 대한 몇 가지 예를 살펴보겠습니다.
앞에서 설명한 바와 같이, 행동 장애의 신경 해부학적 기초를 이해하기 위해 과학자들은 설치류의 특정 뇌 영역을 손상시키고 행동 작업을 사용하여 테스트 할 수 있습니다. 이 실험에서, 연구원은 마우스에 있는 전두엽 피질을 손상하고, 연속한 골목 시험에 그(것)들을 두어. 결과는 처리된 마우스가 통제 동물에 비해 가장 멀리 있고 대부분의 항리에서 더 많은 시간을 보내고 있다는 것을 보여줍니다, 불안 같이 행동에 있는 전두엽 피질에 대한 역할을 나타내는.
모형은 또한 행동 무질서에 관련시킨 유전자에 통찰력을 제공할 수 있습니다. 여기에서, 연구원은 설치류의 특정 두뇌 지구에서 DISC1에게 불린 유전자를 과발 표현하고, 그 때 식염수 또는 암페타민으로 이 동물을 취급하고 열린 필드에 그(것)들을 소개했습니다. 결과는 유전자 과발현을 가진 설치류가 암페타민 처리의 뚜렷한 효력을 보여줍니다 있다는 것을 보여줍니다.
마지막으로, 연구원은 더 나은 행동 장애의 기본 생리학을 특성화하기 위해 모델을 사용할 수 있습니다. 여기서 과학자들은 외상 후 스트레스 장애의 설치류 모델을 생성하고 그 결과로 인한 생리적 변화를 연구했습니다. 이렇게 하기 위해, 연구원은 먼저 전기 충격에 노출해서 설치류를 강조하고, 코티솔에게 불린 주요 긴장 호르몬의 수준에 있는 변경을 찾아냈습니다. 코티솔 수준은 PTSD 모델에서 건강한 모델보다 현저하게 높은 것으로 나타났습니다.
행동 장애와 스트레스에 대한 JoVE의 소개를 방금 시청했습니다. 이 비디오는 행동 과학자들이 이 분야에서 설치류 모델을 사용하는 이유를 검토하고 이러한 모델에 대한 타당성 기준을 설명했습니다. 그런 다음, 우리는 필드의 해결되지 않은 문제를 강조하는 주요 질문에 대해 논의했으며, 이러한 질문에 대답하는 데 현재 사용되는 행동 패러다임이 뒤따랐습니다. 언제나처럼, 시청주셔서 감사합니다!
불안, 우울증, 정신 분열증, 심지어 스트레스와 같은 행동 조건은 우리의 삶의 질에 부정적인 영향을 미치므로 신경 과학자들은 적극적으로 그들을 완화하기 위해 새로운 치료법을 개발하기 위해 노력하고 있습니다.
이를 위해 많은 연구자들은 설치류 모델을 사용합니다. 우리의 크기 차이에도 불구 하 고, 인간과 설치류는 실제로 매우 비슷합니다: 우리는 모두 포유류, 비슷한 신경 해부학, 유사한 기능을 가진 호르몬을 보여, 특정 자극에 동일한 응답을 나타낼 수 있습니다. 따라서 설치류는 인간의 행동의 변화를 연구하는 우수한 모델 유기체입니다.
이 비디오는 인간 행동 장애의 설치류 모델을 평가하는 데 사용되는 기준을 간략하게 소개합니다. 그런 다음 행동 과학자들이 묻는 몇 가지 중요한 질문을 탐구할 것이며, 이 질문은 현장에서 사용되는 다양한 행동 테스트에 대한 논의에 따를 것입니다.
행동 장애의 설치류 모델을 평가하기 위해 과학자들이 사용하는 몇 가지 기준에 대해 간략하게 논의하는 것으로 시작합시다.
연구원은 설치류 모형을 생성하기 위하여 외과, 약리학, 유전, 또는 환경 기술을 이용할 수 있습니다. 그런 다음 모델의 유효성은 세 가지 "클래식" 기준을 사용하여 테스트할 수 있습니다.
첫 번째 기준은 얼굴 유효성입니다. 이름에서 알 수 있듯이,이 기준은 설치류 모델과 인간의 상태 사이의 증상 동성애를 평가합니다. 두 번째 기준은 구성 유효성입니다. 이것은 설치류 모형 및 인간 상태가 동일 병과 또는 원인에서 발생하는지 평가합니다. 최종 기준은 설치류 모델과 동일한 치료에 대한 인간 환자의 반응 사이의 유사성을 평가하는 예측 타당성입니다. 행동 장애의 완벽한 설치류 모델은 이러한 모든 기준을 충족시킬 것입니다.
설치류 모델이 행동 장애를 연구하는 데 사용되는 이유와 이를 평가하는 데 필요한 기준을 이해하게 되었으므로 과학자들이 이러한 모델로 답변하려고 하는 몇 가지 주요 질문을 살펴보겠습니다.
대부분의 다른 질병같이, 행동 무질서조차 유전 돌연변이에 연결되고 몇몇 연구원은 이 조건에 기여하는 유전자를 확인하는에 관심이 있습니다. 종종, 이 필드에 있는 연구원은 설치류에 관심있는 유전자를 녹이고 행동 시험의 건전지에 그들의 효력을 관찰합니다.
과학자들은 또한 행동 장애의 해부학적 기초를 이해하는 데 관심이 있습니다. 기본적으로, 그들은 뇌의 어떤 영역이 정신 장애에서 고통 받는 사람들에 영향을 조사 하 고 싶어. 단방향 과학자들은 설치류에 있는 특정 두뇌 지구를 손상하고 설치류 행동에 이 손상의 효력을 평가하입니다 접근하고 있습니다.
다른 연구원은, 오히려 전체 두뇌 구조물을 보는 보다는, 행동 무질서에 영향을 받은 복잡한 신경 화학통로를 확인하는에 관심이 있습니다. 뉴런은 신경 전달 물질이라는 화학 물질을 사용하여 서로 통신하기 때문에, 일부 과학자들은 다른 조건에 노출 된 뇌의 신경 전달 물질 수용체의 발현 패턴을 평가합니다. 이러한 작업은 행동 장애가 종종 신경 전달 물질 수준에 있는 변경을 관련시키는 증거를 제공했습니다.
몇 가지 주요 질문을 보고 후, 신경 과학자 설치류에 일반적인 행동 장애와 스트레스를 검사 하는 데 사용 하는 몇 가지 테스트를 살펴보겠습니다.
아시다시피, 불안은 누군가가 도전 의 앞에 신경을 경험하는 행동 무질서입니다. 불안을 테스트하기 위해 연구자들은 높은 플러스 미로 또는 연속적인 골목 테스트와 같이 벽으로 둘러싸인 지역과 벽이 없는 영역을 모두 포함하는 높은 구조물에 설치류를 배치할 수 있습니다. 여기서, 불안 행동은 벽으로 둘러싸인 지역에 남아 있는 설치류로 특징지었습니다. 또는, 연구원은 음식과 함께 새로운 환경에 설치류를 소개할 수 있습니다., 그리고 먹는 데 걸리는 시간을 결정; 이것은 hyponeophagia 시험입니다. 여기서, 먹는 대기 시간은 불안을 측정하는 매개 변수 역할을합니다. 마지막으로, 연구원은 또한 큰 소리로 그들을 노출 하 여 설치류에 불안을 테스트할 수 있습니다., 갑작스런 소음 및 결과 평가 "깜짝" 응답; 이렇게 하면 테스트의 이름인 "음향 깜짝" 테스트가 됩니다.
또 다른 일반적인 행동 장애는 절망과 혼수 상태 특징인 우울증입니다. 설치류에서는 동물을 탈출할 수 없는 환경에 배치하여 우울증을 측정할 수 있습니다. 예를 들어 설치류가 플랫폼에 매달려 있는 꼬리 서스펜션 테스트와 과학자들은 동물의 탈출 행동을 관찰하고 점수를 매기는 것입니다. 일반적으로 사용되는 또 다른 절망적 인 시험은 설치류가 물로 채워진 용기에 배치되고 설치류가 물 위에 머물려는 시도를 관찰하는 강제 수영 테스트입니다. 이 두 테스트에서, 설치류는 운동의 부족을 보여주고 탈출시도를 중단할 때 우울증 행동을 표시하는 것으로 간주됩니다.
우울증과 불안 후, 정신 분열 증이라는 또 다른 기분 장애를 살펴 보자, 조울증을 포함, 편집증, 환각. 이 무질서를 연구하기 위하여 이용된 일반적인 행동 시험은 음향 깜짝 시험의 수정된 버전이고 2개의 순차적인 음향 자극 및 깜짝 자극에 설치류를 드러내는 관련시키는 prepulse 억제 시험 또는 "PPI"입니다, 그 중 후자는 일반적으로 큰 소음입니다. 전형적으로, 프리펄스 자극은 "억제" 또는 시작 자극에 설치류의 물리적 반응을 감소; 그러나, 이것은 정신 분열증 모형에 있는 사실이 아닙니다. 연구원은 또한 "운동 과잉 행동" 시험을 사용하여 설치류 모형에 있는 정신 분열증을 평가할 수 있습니다, 과학자는 유기체가 암페타민과 같은 약으로 취급된 후에 열린 필드에 있는 설치류의 활동을 평가하는 동안. 설치류가 약물 노출 후 열린 분야에서 더 많은 움직임을 나타내는 경우, 이것은 정신 분열증과 같은 행동을 나타낼 수 있습니다.
행동 장애를 모델링하고 테스트하는 것 이외에, 과학자는 또한 많은 행동 무질서의 제안된 원인인 스트레스를 평가에 관심이 있습니다. 설치류에서, 사회적 스트레스는 상주 남성의 케이지에 익숙하지 않은 남성 침입자를 추가하여 유도 될 수있다. 이 시나리오에서는 침입자 동물이 주민의 공격적인 행동으로 인해 스트레스를 경험하며, 이는 행동의 배터리로 표시됩니다. 동물의 스트레스를 유발하는 또 다른 방법은 감전과 같은 불리한 물리적 자극에 노출하는 것입니다. 감전에 노출되면 스트레스를 나타내는 대리석 매장증가와 같은 불안감이 강화될 수 있습니다.
이제 행동 장애와 스트레스에 대한 다양한 설치류 검사에 대해 알고 있으므로 신경 과학자가 현재 연구에서 이를 사용하는 방법에 대한 몇 가지 예를 살펴보겠습니다.
앞에서 설명한 바와 같이, 행동 장애의 신경 해부학적 기초를 이해하기 위해 과학자들은 설치류의 특정 뇌 영역을 손상시키고 행동 작업을 사용하여 테스트 할 수 있습니다. 이 실험에서, 연구원은 마우스에 있는 전두엽 피질을 손상하고, 연속한 골목 시험에 그(것)들을 두어. 결과는 처리된 마우스가 통제 동물에 비해 가장 멀리 있고 대부분의 항리에서 더 많은 시간을 보내고 있다는 것을 보여줍니다, 불안 같이 행동에 있는 전두엽 피질에 대한 역할을 나타내는.
모형은 또한 행동 무질서에 관련시킨 유전자에 통찰력을 제공할 수 있습니다. 여기에서, 연구원은 설치류의 특정 두뇌 지구에서 DISC1에게 불린 유전자를 과발 표현하고, 그 때 식염수 또는 암페타민으로 이 동물을 취급하고 열린 필드에 그(것)들을 소개했습니다. 결과는 유전자 과발현을 가진 설치류가 암페타민 처리의 뚜렷한 효력을 보여줍니다 있다는 것을 보여줍니다.
마지막으로, 연구원은 더 나은 행동 장애의 기본 생리학을 특성화하기 위해 모델을 사용할 수 있습니다. 여기서 과학자들은 외상 후 스트레스 장애의 설치류 모델을 생성하고 그 결과로 인한 생리적 변화를 연구했습니다. 이렇게 하기 위해, 연구원은 먼저 전기 충격에 노출해서 설치류를 강조하고, 코티솔에게 불린 주요 긴장 호르몬의 수준에 있는 변경을 찾아냈습니다. 코티솔 수준은 PTSD 모델에서 건강한 모델보다 현저하게 높은 것으로 나타났습니다.
행동 장애와 스트레스에 대한 JoVE의 소개를 방금 시청했습니다. 이 비디오는 행동 과학자들이 이 분야에서 설치류 모델을 사용하는 이유를 검토하고 이러한 모델에 대한 타당성 기준을 설명했습니다. 그런 다음, 우리는 필드의 해결되지 않은 문제를 강조하는 주요 질문에 대해 논의했으며, 이러한 질문에 대답하는 데 현재 사용되는 행동 패러다임이 뒤따랐습니다. 언제나처럼, 시청주셔서 감사합니다!
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Q1: Why are rodents used as model organisms to study behavioral disorders?
Rodents are excellent model organisms because humans and rodents share fundamental biological similarities: both are mammals with similar neuroanatomy, comparable hormones with similar functions, and can exhibit identical responses to certain stimuli. These similarities allow researchers to study changes in human behavior and develop new therapies for conditions like anxiety, depression, and schizophrenia using rodent models.
Q2: What are the three classical criteria used to evaluate rodent models of behavioral disorders?
Face validity evaluates symptomatic homology between the rodent model and human condition. Construct validity assesses whether both arise from the same etiology or cause. Predictive validity examines similarity in responses to the same therapy. A perfect rodent model meets all three criteria, ensuring its reliability for studying behavioral disorders and developing effective treatments.
Q3: How do researchers test anxiety-like behavior in rodents?
Researchers use multiple anxiety tests including the elevated plus maze and successive alleys test, where anxiety is measured by rodents remaining in walled regions. The hyponeophagia test measures latency to eat in novel environments with food. The acoustic startle test evaluates startle response to loud, abrupt noise. These behavioral tests provide quantifiable parameters to assess anxiety levels in rodent models.
Q4: What behavioral indicators are used to measure depression in rodent models?
Depression is measured using despair-based tests like the tail suspension test, where rodents are hung and escape behavior is scored, and the forced swim test, where rodents are placed in water-filled containers. Rodents displaying depression show lack of movement and cease escape attempts. These tests quantify behavioral despair and lethargy characteristic of depression in animal models.
Q5: How is schizophrenia-like behavior assessed in rodent models?
The prepulse inhibition test, a modified acoustic startle test, exposes rodents to sequential acoustic stimuli. Typically, a prepulse inhibits the startle response; however, schizophrenia models show impaired inhibition. The locomotor hyperactivity test assesses rodent activity in open fields after drug treatment like amphetamine. Increased movement following drug exposure indicates schizophrenia-like behavior in rodent models.
Q6: What methods do scientists use to induce stress in rodents?
Social stress is induced by introducing an unfamiliar male intruder into a resident male's cage, causing stress through aggressive interactions. Physical stress is induced by exposing rodents to adverse stimuli like electric shock, which leads to enhanced anxious behavior such as increased marble burying. These stress induction methods allow researchers to study stress-related physiological and behavioral changes in rodent models.
Q7: How do researchers use rodent models to understand the neuroanatomical basis of behavioral disorders?
Scientists damage specific brain regions in rodents and then evaluate behavioral effects using behavioral tasks. For example, damaging the prefrontal cortex increases anxiety-like behaviors in rodents. This approach identifies which brain regions contribute to specific behavioral symptoms. Additionally, researchers study neurotransmitter receptor expression patterns and stress hormone levels like cortisol to characterize underlying physiological changes in behavioral disorders.