Methodenartikel

Angst Incubatie met behulp van een uitgebreide Angst-Conditioning Protocol voor ratten

DOI:

10.3791/60537

⸱

22 augustus 2020

 ,  ,  ,  ,  ,  ,  ,  , 
1School of Psychology, Universidad Pedagógica y Tecnológica de Colombia, 2Animal Behavior Laboratory, Fundación Universitaria Konrad Lorenz, 3Department of Psychology, Universidad de Los Andes, 4School of Veterinary Medicine, Animal Health Department, Universidad Nacional de Colombia, 5Department of Psychology, Troy University, 6Department of Neurobiology, University of Alabama at Birmingham

In dit artikel

Samenvatting

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

We beschrijven een uitgebreid angst-conditionering protocol dat overtraining produceert en angst incubatie bij ratten. Dit protocol omvat een enkele trainingssessie met 25 tone-shock pairings (d.w.z. overtraining) en een vergelijking van geconditioneerde vriesreacties tijdens context- en cuetests 48 uur (korte termijn) en 6 weken (lange termijn) na de training.

Samenvatting

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

Emotioneel geheugen is voornamelijk bestudeerd met angst-conditionerende paradigma's. Angst conditionering is een vorm van leren waardoor individuen leren de relaties tussen aversieve gebeurtenissen en anderszins neutrale stimuli. De meest gebruikte procedures voor het bestuderen van emotionele herinneringen met zich meebrengen angst conditionering bij ratten. In deze taken, de ongeconditioneerde stimulus (VS) is een voetschok een of meerdere keren gepresenteerd over enkele of meerdere sessies, en de geconditioneerde reactie (CR) is bevriezen. In een versie van deze procedures, genaamd cued angst conditionering, een toon (geconditioneerde stimulus, CS) wordt gepaard met voetschokken (US) tijdens de trainingsfase. Tijdens de eerste proef worden dieren blootgesteld aan dezelfde context waarin de training heeft plaatsgevonden, en worden de vriesreacties getest bij afwezigheid van voetschokken en tonen (d.w.z. een contexttest). Tijdens de tweede test wordt het bevriezen gemeten wanneer de context wordt gewijzigd (bijvoorbeeld door het manipuleren van de geur en muren van de experimentele kamer) en de toon wordt gepresenteerd bij afwezigheid van voetschokken (d.w.z. een cue-test). De meeste cued angst conditionering procedures leiden tot weinig toon-shock combinaties (bijvoorbeeld, 1-3 proeven in een enkele sessie). Er is een groeiende belangstelling voor minder voorkomende versies met een uitgebreid aantal combinaties (d.w.z. overtraining) in verband met het langdurige effect dat angstinbezubatie wordt genoemd (d.w.z. angstreacties nemen na verloop van tijd toe zonder verdere blootstelling aan aversieve gebeurtenissen of geconditioneerde stimuli). Uitgebreide angst-conditionering taken zijn de sleutel tot het begrip van angst incubatie gedrags-en neurobiologische aspecten, met inbegrip van de relatie met andere psychologische verschijnselen (bijvoorbeeld post-traumatische stress stoornis). Hier beschrijven we een uitgebreid angst-conditioneringsprotocol dat overtraining produceert en angst voor incubatie bij ratten. Dit protocol omvat een enkele trainingssessie met 25 tone-shock pairings (d.w.z. overtraining) en een vergelijking van geconditioneerde vriesreacties tijdens context- en cuetests 48 uur (korte termijn) en 6 weken (lange termijn) na de training.

Inleiding

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

Geheugen is een psychologisch proces dat verschillende fasen omvat: informatieverwerving, consolidatie (zorgt voor de stabiliteit van verkregen informatie) en ophalen (bewijs voor het consolidatieproces)1. Tijdens de consolidatiefase vinden de oprichting van nieuwe synaptische verbindingen en de wijziging van reeds bestaande verbindingen plaats. Dit suggereert de noodzaak voor een periode waarin moleculaire en fysiologische gebeurtenissen die verantwoordelijk zijn voor deze veranderingen optreden1,2. Deze fysiologische of moleculaire veranderingen variëren of de opgehaalde gebeurtenissen emotioneel geladen zijn of niet (d.w.z. emotioneel geheugen). Zo heeft onderzoek aangetoond dat de laterale kern en het basolaterale amygdala-complex bijzonder relevant zijn voor emotioneel geheugen3,4,5.

Emotionele geheugen verschijnselen zijn voornamelijk bestudeerd met angst conditionering paradigma's5,6. Angst conditionering is een vorm van leren waardoor individuen leren de relaties tussen aversieve gebeurtenissen en anders neutrale stimuli7. Angst conditionering paradigma's produceren moleculaire, cellulaire, en structurele veranderingen in de amygdala. Bovendien wijzigt angstconditionering de connectiviteit van de hippocampus tijdens de consolidatie- en ophaalprocessen van emotioneel geheugen.

Een van de meest gebruikte procedures voor het bestuderen van angst herinneringen is klassieke (Pavlov) conditionering bij ratten. Deze procedure maakt meestal gebruik van footshock (US) als de aversieve stimulus, die een of meerdere keren wordt geleverd over een of meerdere sessies. De geconditioneerde respons (CR) van ratten die aan deze procedure worden blootgesteld, is bevriezing (d.w.z. "gegeneraliseerde immobiliteit veroorzaakt door een algemene tonische respons van het skelet van de dieren, behalve die spieren die worden gebruikt bij de ademhaling"7 ). Deze respons kan worden beoordeeld op twee soorten tests: context- en cuetests. Voor de contexttest ondergaat het onderwerp een bepaald aantal voetschokken tijdens de training en wordt het vervolgens gedurende een bepaalde tijd uit de experimentele kamer verwijderd. Tijdens de test wordt het onderwerp teruggebracht naar dezelfde context waarin de opleiding heeft plaatsgevonden en worden verschillende vriesmaatregelen verzameld bij afwezigheid van voetschokken (bijvoorbeeld duur, percentage of frequentie van bevriezingse episodes) en in vergelijking met de basisniveaus die tijdens de trainingsfase zijn vastgesteld. Voor het tweede type test, cue test, wordt een stimulus (meestal een toon) gekoppeld aan de voetschokken tijdens de trainingsfase (d.w.z. voorwaardelijke stimulus, CS). Na de training wordt het dier gedurende een bepaalde tijd uit de trainingscontext verwijderd en vervolgens in een gewijzigde context geplaatst (bijvoorbeeld een andere experimentele kamer met verschillende vormen van muren en verschillende geurgeuren). De cue wordt vervolgens een bepaald aantal keren gepresenteerd en de bevriezing van de reacties op de cue wordt gemeten en vergeleken met basislijnniveaus die tijdens de training worden verzameld. De meest voorkomende versie van dit paradigma maakt gebruik van 1 tot 3 tone-shock pairings tijdens een enkele trainingssessie, gevolgd door context- en cuetests die een aantal uren of een paar dagen later zijn uitgevoerd.

Andere minder vaak geïmplementeerde angstconditioneringsprocedures omvatten een uitgebreid aantal shock-cue-koppelingen (d.w.z. proeven), die vaak overtrainingsprocedures worden genoemd8. Een groeiende belangstelling voor deze taken is gerelateerd aan hun langdurige en verhoogde geheugeneffecten genaamd angst incubatie (dat wil zeggen, geconditioneerde angst reacties toenemen na verloop van tijd in de afwezigheid van verdere blootstelling aan aversieve gebeurtenissen of geconditioneerde stimuli)9,10,11. Een voorbeeld van dergelijke overtrainingsprocedures omvat een trainingsfase van 100 toonschokkoppelingen verdeeld over 10 sessies, gevolgd door context- en cuetests die 48 uur en 30 dagen later11,12worden uitgevoerd . Om uitgebreide training over meerdere dagen te vermijden, meldde Maren (1998) dat overtraining in één sessie met 25 combinaties8kon worden opgezet en geoptimaliseerd. Het incubatieeffect blijkt in aanzienlijk hogere niveaus van geconditioneerde angst bij ratten getest 31 dagen na de training, in vergelijking met ratten getest 48 uur na. Uitgebreide angst-conditionering taken zijn van cruciaal belang voor het begrip van gedrags-en neurobiologische aspecten die ten grondslag liggen aan angst incubatie, met inbegrip van de relatie met andere psychologische verschijnselen (bijvoorbeeld, vertraagde-onset posttraumatische stress stoornis)11,12,13.

Hier beschrijven we een uitgebreid angst-conditioneringsprotocol dat overtraining induceert en angst vreest voor incubatie bij ratten. Anders dan andere paradigma's die meerdere dagen trainingvereisen 11, is het huidige protocol gericht op één trainingssessie8. We gebruikten 25 tone-shock pairings om hogere geconditioneerde vriesreacties te produceren tijdens de context en cue tests uitgevoerd 6 weken na de training, in vergelijking met tests uitgevoerd 48 uur na.

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Protocol

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

Het volgende protocol werd goedgekeurd door het Institutional Animal Care and Use Committee van Fundación Universitaria Konrad Lorenz (IACUC-KL). De universele verklaring van dierenrechten uitgegeven door International League of Animal Rights, Genève, Zwitserland (1989), en ethische principes van experimenten met dieren uitgegeven door ICLAS werden gerespecteerd.

1.

  1. Selecteer mannelijke volwassen Wistar ratten (n = 12). Huis ze in groepen van vier per kooi gedurende drie dagen van acclimatisatie, voorafgaand aan het begin van de opleiding en het testen protocol. Geef ratten gratis toegang tot water tijdens het experiment. Controleer de kamertemperatuur tussen 20 °C tot 25 °C, onder een licht-donkere cyclus van 12 uur (lampjes aan om 07:00 uur).
    OPMERKING: Rattenstammen hadden differentiële prestaties vertoond tijdens angst conditionering. Bijvoorbeeld, Schaap et al. (2013) gemeld dat Wistar en Lewis stammen toonde langere duur van bevriezing gedrag in vergelijking met Fawn Hooded en Brown Norway ratten12. Zo moeten verschillen in pijn en thermische drempel worden beoordeeld om de intensiteit en duur van schokken aan te passen.
  2. Houd ratten op 85% van hun vrije voedergewicht (normaal gewicht tussen 350-400 g) door het geven van beperkte toegang tot voedsel op hetzelfde uur elke dag. Weeg ratten elke dag op hetzelfde uur tijdens de lichtcyclus. Bereken het ad lib gewicht (100% gewicht) gedurende drie dagen voor het begin van uitgebreide angst-conditioning training.
    OPMERKING: Dieren die in het onderhavige experiment werden gebruikt, zijn getest op aanvullende instrumentele tests die hier niet worden gemeld. Voor die aanvullende tests was voedselprivatie nodig. Deze procedurele variatie zal het toepassingsgebied van de huidige procedure waarschijnlijk uitbreiden, aangezien het de mogelijkheid voor gecombineerde instrumentele angsttests suggereert. Echter, studies met alleen angst conditionering tests zal geen voedseltekort vereisen.
  3. Personen willekeurig toewijzen aan een van de volgende groepen: emotionele tests 6 weken na de training (n = 6); emotionele testen 48 uur na de training (n = 6).
  4. Trainings- en tests uitvoeren op vergelijkbare uren, tijdens de lichtfase van de donkere lichtcyclus. Wijs de dieren toe aan dezelfde experimentele kamer en houd dezelfde volgorde van dieren vast tijdens de training en het testen.
    OPMERKING: Een extra controle die kan worden uitgevoerd, is het tegenwicht van de volgorde van dieren tijdens trainings- en testfasen. We raden u aan deze techniek te gebruiken wanneer groepen met meerdere groepen worden beoordeeld of verschillende taken worden toegepast in verschillende experimenten, om een mogelijk effect van taakvolgorde op gedrag te verminderen.

2. Instelling van apparaten en schokkalibratie

  1. Reinig alle binnenoppervlakken van de experimentele kamer en de roestvrijstalen roostervloer met 10% ethanol. Herhaal dit voordat u elk dier test.
  2. Sluit de apparatuur aan op een computer met behulp van een USB-kabel en start de apparatuur voor het vriesdetectiesysteem: de CPU, de besturingskast, het infraroodlicht, de aversieve stimulator/scrambler en de schokintensiteitskalibrator.
    OPMERKING: Hoewel dit protocol is uitgevoerd met behulp van commercieel beschikbare instrumenten(Table of Materials),kunnen apparatuur en software van verschillende merken worden gebruikt. Het apparaat bestaat uit een interne acryl vierkante kamer (29,53 cm x 23,5 cm x 20,96 cm, de experimentele kamer genoemd) ingebed in een houten doos bedekt met plastic mierenzuur. De externe deuren maken het mogelijk om geluid, geluid of licht te isoleren (dempende boxdeuren). De camera bevindt zich zijdelings in het interne deel van de buitendeur. De interne acryldoos met vloermetalen roosters (36 roestvrijstalen staven, elk van 3 mm diameter en verdeeld 8 mm, centrum tot centrum) maakt voetshock levering mogelijk. In een van de intern-laterale wanden bevindt zich een luidspreker op 6 cm van de vloer om een auditieve cue te presenteren.
  3. Sluit de rode en zwarte clips van de schokintensiteit calibrator (d.w.z. positieve en negatieve connectoren) aan twee verschillende staven op de roostervloer. Sluit de USB-kabel aan op de bijbehorende poort van de computer. Zorg ervoor dat u de rode en zwarte clips aansluit op balken die door een andere balk zijn gescheiden.
    OPMERKING: In deze sectie wordt het kalibratieproces voor schokintensiteit beschreven met behulp van een specifiek merk apparatuur dat in de tabel met materialenwordt genoemd. Het kalibratieproces kan echter worden uitgevoerd met behulp van verschillende merken apparatuur. Het wordt aanbevolen om de intensiteit van de schok in drie sectoren van de netvloer te kalibreren om te controleren of deze consistent is. Verwijder bovendien altijd fecale en urineresten van de netvloer om interferentie tijdens de levering van de schok te voorkomen.
  4. Start de schok-intensiteit calibrator software(Table of Materials). Kies een intensiteit van 1,0 mA in de toepassing door op de bereikpijl te klikken. Wijzig vervolgens de schakelaar Uitvoeren/stoppen in Uitvoeren.
    OPMERKING: Wij stellen 1,0 mA voor op basis van onze studies met knaagdiermodellen in ons lab en literatuur die een bereik van 0,75 mA tot 1,5 mA rapporteert als geschikt voor studies naar angst conditionering33,34,35.
  5. Schakel de aversieve stimulator of de apparatuur die wordt gebruikt om de voetschokken te leveren en kijk naar de schokintensiteit weergegeven op het paneel van de toepassing. Pas indien nodig de intensiteit aan op 1,0 mA met behulp van de knop op de aversieve stimulator.
    OPMERKING: Aversieve stimulator moet worden ingesteld op "OUT" om het experiment op de juiste manier te testen, te kalibreren en uit te voeren.

3. Kalibratie van het detectiesysteem

  1. Sluit de experimentele kamer en geluidsdempende boxdeuren. Introduceer het dier op dit punt niet, omdat het in de kamer wordt geplaatst nadat de kalibratie van het vriesdetectiesysteem is voltooid. Controleer of de lichtintensiteit in de doos tussen de 20 en 30 lux ligt.
  2. Start de software voor het bevriesdetectiesysteem en open het venster Voor het instellen van het experiment. Voer de details van elk onderwerp in (zoals onderwerpidentificatienummer, datum en groep) en laad het bestand met de titel "Training protocol VFC.pro" (beschikbaar op http://doi.org/10.17605/OSF.IO/4NKFQ).
    OPMERKING: Context- en actietests gebruiken een andere programmaconfiguratie; zorg er dus voor dat u bij elke test het juiste bestand gebruikt. Op dit moment komt het juiste bestand overeen met "Training protocol VFC.pro". Vergeet niet dat tijdens testfasen het bestand dat overeenkomt, anders is dan de trainingssessie.
  3. Kies de bijbehorende camera(s) en controleer de optie Video opslaan (indien nodig). Stel de bewegingsdrempel in op 100 en Min Freeze-duur op 30 frames.
    OPMERKING: Deze waarde voor bewegingsdrempel is gebaseerd op de grootte van de gebruikte soorten (op basis van het aantal pixels). Minimale vriesduur waarde wordt aanbevolen door de fabrikant. Deze waarden worden gebruikt om een goede herkenning van het dier in de kamer te garanderen.
  4. Controleer of de live feed van de gekozen camera(s) op het scherm verschijnt, samen met de bewegingsdrempelgrafiek en de tijdlijn van de verschillende stimuli die tijdens de training worden gepresenteerd (bijvoorbeeld geluid en schok).
    OPMERKING: Met behulp van een ander merk moet de installatie van de apparatuur de mogelijkheid bieden om de bewegingen van het dier te meten om een "index" van beweging te detecteren die vergelijkingen mogelijk moet maken over de hoeveelheid tijd die het dier beweegt of invriest. Een andere mogelijkheid is het gebruik van een software die met alleen de videobron (tijdens of na het experiment) kan detecteren hoeveel tijd het dier in beweging is of invriezen, zoals vrije software ImageFZ13,open-source toolbox in Matlab14, of een vrije classificatie van dierlijk gedrag als JAABA15.
  5. Klik drie keer op de optie Kalibreren en controleer of de bewegingsindex onder de 100 (drempelwaarde) blijft. Stel vervolgens de apparatuur in om te vergrendelen door op de bijbehorende knop op het scherm te klikken.
    OPMERKING: In deze sectie wordt een kalibratieproces voor het vriesdetectiesysteem beschreven met behulp van een specifiek merk van apparatuur die in de tabel met materialen wordtvermeld. Zoals eerder vermeld, kan het kalibratieproces worden uitgevoerd met behulp van verschillende merken van apparatuur (voor een herziening van de verschillende opties in apparatuur en software zie Anagnostaras et al. 2010)16.

4. Uitgebreide angst conditionering opleiding

  1. Vervoer de ratten in hun kooien, bedekt met een doek, van de dierenopvang naar de gedragstrainingsruimte in het laboratorium. Vermijd blootstelling aan lawaai of stressgenererende omstandigheden tijdens het vervoer van dieren naar de gedragstrainingsruimte. Als meerdere dieren tegelijkertijd worden vervoerd, breng dan alleen de te testen dieren mee en houd andere ratten in een bedrijfsruimte om de experimentele controle te verbeteren. Behandel de dieren voorzichtig gedurende 2 minuten voordat u aan de training begint.
    OPMERKING: In het protocol werden de dieren elke dag gedurende 2 minuten behandeld voor gedragstraining. Na behandeling werden dieren in de experimentele kamer geïntroduceerd. We adviseerden om dieren te manipuleren om ratten gewend te stellen aan de onderzoeker.
  2. Laat de rat kennismaken met de experimentele kamer. Behandel het voorzichtig door de basis van zijn staart en plaats het op het midden van de kamer. Sluit de experimentele kamer en geluidsdempende boxdeuren.
  3. Start de sessie door op de knop Opnemen te klikken. Laat de rat 3 minuten wennen aan de kamer. Deze periode van 3 minuten is de standaard die door de fabrikant van de apparatuur wordt aanbevolen en dient als basis- en gewenningstijd aan de kamer.
  4. Lever vijfentwintig tone-shock koppelingen (trials) met een Inter-Trial Interval (ITI) van 60 s, te beginnen op minuut 3 van de sessie. Presenteer de toon (geconditioneerde stimulus – CS; 90 dB SPL, 2000 Hz, 50-ms Rise Time) tijdens de laatste 10 s van elke ITI, en de schok (ongeconditioneerde stimulus – US) tijdens de laatste 2 s van elke ITI.
    OPMERKING: De activering van de knop Opnemen is afhankelijk van het feit dat camera's correct zijn gekalibreerd en vergrendeld.
  5. Haal de rat uit de experimentele kamer wanneer de 28 minuten durende sessie voorbij is. Breng dieren terug naar de respectievelijke thuiskooi. Vervoer de ratten in hun kooien bedekt met een doek van de gedragstrainingsruimte naar de dierenopvang.
  6. Herhaal de kalibratie van het vriesdetectiesysteem (stappen 3.1-3.5) en vreesconditionering (stappen 4.1 en 4.3) om alle onderwerpen te trainen.
    OPMERKING: We raden ten zeerste aan om het detectiesysteem voor elk dier opnieuw te kalibreren om ervoor te zorgen dat de software dezelfde parameters onderhoudt wanneer het informatie verwerkt voor het bevriezen van detectie.
  7. Rustperiode: Tijdens deze periode, hebben de dieren rusten individueel in hun kooien thuis. Controleer het gewicht van de dieren twee maal per week gedurende de 6 weken van de incubatietijd. Manipuleer elk dier zachtjes gedurende twee minuten terwijl ze worden gewogen.

5. Contexttest – enkele sessie van 10 minuten

  1. Stel de dieren na de trainingsfase bloot aan de eerste geheugentest, contexttestgenaamd. Tijdens deze 10 minuten fase, bloot stellen van de ratten aan dezelfde context waarin de opleiding plaatsvond, maar geen signalen of schokken. Vervoer de ratten in hun overdekte kooien (bijvoorbeeld met een doek) van de dierenopvang naar de gedragstrainingsruimte. Houd er rekening mee dat de dieren in groepen zijn verdeeld, waardoor één groep 48 uur na de trainingsfase wordt getest en de andere groep 6 weken na de training wordt getest (zie figuur 1).

figure-protocol-1
Figuur 1: Tijdlijn van het experiment. Klik hier om een grotere versie van dit cijfer te bekijken.

  1. Reinig alle binnenoppervlakken van de experimentele kamer en de roestvrijstalen roostervloer met 10% ethanol. Herhaal dit voordat u elk dier test.
  2. Herhaal de kalibratie van het detectiesysteem herhalen (stappen 3.1 tot en met 3,5). Open het dialoogvenster Experiment-instelling en laad het bestand met de naam 'Contexttest protocol.pro', dat beschikbaar is bij http://doi.org/10.17605/OSF.IO/4NKFQ.
    OPMERKING: Dit bestand bevat de setup voor deze experimentele fase die bestaat uit geen schokken of tonen.
  3. Laat het dier kennismaken met de experimentele kamer. Behandel het voorzichtig door de basis van zijn staart en plaats het op het midden van de kamer. Sluit de experimentele kamer en geluidsdempende boxdeuren.
  4. Start de sessie door op de knop Opnemen te klikken. Tijdens deze enkele contexttestsessie van 10 minuten worden geen stimuli gepresenteerd (schok noch geluid).
  5. Verwijder het onderwerp uit de experimentele kamer wanneer de 10 minuten sessie voorbij is. Breng de dieren terug naar hun respectievelijke kooien en vervoer de ratten in hun overdekte kooien van de gedragstrainingsruimte naar de dierenopvang. Herhaal stap 5.2-5.5 om alle onderwerpen te testen.

6. Cue test – enkele 13 min sessie

  1. Een dag na de context test, hebben dieren ondergaan de tweede test van het geheugen genaamd cue test. Tijdens deze fase zullen de ratten zich in een andere context van training gedurende 13 min. signalen (tonen) worden gepresenteerd, maar er worden geen schokken geleverd. Vervoer de ratten in hun kooien bedekt met een dekking van de dierenopvang naar de gedragstrainingsruimte. Test een groep 72 uur na de angst conditionering training, en test een andere groep 6 weken en een dag na de training (Figuur 1).
    OPMERKING: Een ander transportsysteem (van de dierenverzorgingsinstelling naar de experimentele ruimte) zou kunnen worden geïmplementeerd om meer de context- en cuetests te onderscheiden. Aangezien de dieren in hun kooien naar de trainingssessie en contexttest werden vervoerd, kon tijdens het transport naar de cue-testsessie een andere transportkooi, beddengoed en/of afdekking worden gebruikt.
  2. Reinig alle binnenoppervlakken van de experimentele kamer en de roestvrijstalen roostervloer met 10% ethanol. Herhaal dit voordat u elk dier test.
  3. Om de visuele context te veranderen, plaatst u de kunststof omliggende muur in de experimentele kamer.
  4. Om de reukcontext te veranderen, breng u 1% azijnzuur aan op een wattenstaafje met katoen en plaatst u het in de metalen lade onder de roostervloer17,18,19.
  5. Herhaal de kalibratie van het vriesdetectiesysteem (stap 3.1-3.5). Laad het bestand met de naam bestand 'Cue-test protocol.pro'-bestand, dat beschikbaar is bij http://doi.org/10.17605/OSF.IO/4NKFQ.
    OPMERKING: Dit bestand bevat de opstelling voor deze experimentele fase, die bestaat uit de levering van dezelfde tonen gepresenteerd tijdens de trainingsfase (CS), maar bij afwezigheid van schokken (VS).
  6. Laat het dier kennismaken met de experimentele kamer. Behandel het voorzichtig door de basis van zijn staart en plaats het op het midden van de kamer. Sluit de experimentele kamer en geluidsdempende boxdeuren.
  7. Start de sessie door op de knop Opnemen te klikken. Tijdens de enkele 13 min cue testsessie wordt de CS stimulus (toon) 10 keer gepresenteerd, te beginnen op minuut 3 van de sessie.
    OPMERKING: De eerste 3 min komen overeen met de basislijn van deze sessie, gevolgd door 10 cue test trials (dat wil zeggen, 10 s per stuk) geleverd met 50 s ITI's bij afwezigheid van schokken. De levering van tonen gebeurt automatisch, via het eerder geladen bestand.
  8. Haal het dier uit de experimentele kamer wanneer de 13 minuten durende sessie voorbij is. Breng de dieren terug naar de betreffende kooi en vervoer ze naar de dierenopvang. Herhaal stap 6.2 tot en met 6,5 om alle proefpersonen te testen.

7. Gegevensanalyse

  1. Verkrijg de algemene activiteitsindex (d.w.z. bewegingsindex) die is afgeleid van de videostream met behulp van de software van het vriesdetectiesysteem. Deze software transformeert automatisch de bewegingsindex om het percentage vriestijd per sessie en het aantal vriesafleveringen te bieden. Stel de vriesdrempel in op de standaardinstelling Minimale vriesduur van het systeem (1 s = 30 frames).
  2. Gebruik het aanvullende aangepaste programma (bestand beschikbaar vanaf http://doi.org/10.17605/OSF.IO/4NKFQ)om het mogelijk te maken:
    1. Gebruik het programma om het percentage bevriezing te bepalen tijdens de eerste drie minuten van de trainingssessie (d.w.z. bevriezing bij aanvang, omdat er geen schokken of tonen werden gepresenteerd voor of tijdens die periode van 3 minuten) en tijdens de eerste drie minuten van de cue-testsessie.
    2. Gebruik het programma om het percentage bevriezing te bepalen voor elk van de acht 3 minuten bakken van de trainingssessie.
    3. Gebruik het programma om het percentage bevriezing te bepalen tijdens de cue-presentaties (d.w.z. bevriezing tijdens de tonen) en no-cue perioden (tussenliggende intertriumintervallen; ITI's), voor zowel trainings- als cue-testsessies.
  3. Open de software van het vriesdetectiesysteem om deze gegevens te verkrijgen.
    1. Bestand selecteren | Verslagen | Samenvatting batchcomponent.
    2. Selecteer het bestand met extensie . CMP verkrijgbaar bij http://doi.org/10.17605/OSF.IO/4NKFQ.
    3. Geef het uitvoerbestand een naam en wijzig bewegingsdrempel in een 100. Klik vervolgens op OK.
    4. Selecteer de bestanden die moeten worden geanalyseerd (extensie . RAW). Deze bestanden worden automatisch gegenereerd uit de software van het vriesdetectiesysteem wanneer de sessie voorbij is en komen overeen met de ruwe gegevens van elke sessie. In eerste instantie worden de bestanden opgeslagen op het bureaublad van de computer, maar ze kunnen worden opgeslagen in een aangepaste map (bijvoorbeeld Documenten-Angst conditionering) om hun latere identificatie en opening te vergemakkelijken wanneer ze moeten worden geanalyseerd.
    5. Open de uitvoerbestanden (extensie . CSV). Ze kunnen worden bewerkt in een spreadsheet software voor verdere analyse. Dit bestand bevat de resultaten van het bevriezen tijdens de experimentele sessie.
      OPMERKING: Als u het totale percentage bevriezing wilt verkrijgen, deelt u de tijd die het onderwerp onbeweeglijk heeft doorgebracht over de totale sessietijd. Het aantal vriesafleveringen kan worden berekend door het aantal vriesgebeurtenissen tijdens de sessie te tellen. In beide gevallen is het noodzakelijk om een bewegingsdrempel te definiëren op basis van een minimale vriesduur. Dit is het temporele criterium dat bepaalt of een Freeze Episode is opgenomen. Geautomatiseerde systemen van opname kunnen bepaalde hoeveelheid frames per seconde (fps) gebruiken als een maat voor de minimale vriesduur. Bijvoorbeeld, met een sample rate van 30 fps, een minimale vriesduur van 15 frames zal opnemen als bevriezing van een instantie van immobiliteit die duren voor 30 s.
  4. Bereken de gemiddelde duur van elke vriesaflevering voor elke sessie (training en beide tests, context en cue) door de totale vriesduur (in seconden) te delen over het totale aantal vriesafleveringen.

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Resultaten

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

Variaties in het percentage vriestijd tijdens verschillende fasen van de trainingssessie werden geanalyseerd voor alle proefpersonen (n = 12) met behulp van een afhankelijke t-test (tabel 1). Dieren waren actief en onderzochten de experimentele kamer tijdens de eerste drie minuten van de training (eerste dag van het protocol), tijd waarin geen tonen of schokken werden geleverd (d.w.z. baseline-BL). Zoals blijkt uit figuur 2A, percentage ...

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Discussie

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

Het huidige uitgebreide angst-conditioneringsprotocol is een efficiënte en valide aanpak om emotioneel geheugen te beoordelen over korte (48 uur) en lange termijn (6 weken). Zo maakt het protocol het mogelijk om overtraining te bestuderen en incubatieverschijnselen bij ratten te vrezen. Onder de verschillende voordelen van dit protocol zijn de volgende. Het biedt twee soorten geheugentests, namelijk context en cue, die het mogelijk maken om het differentiële effect van twee vertragingen (48 uur en 6 weken) in context en ...

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Openbaarmakingen

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

De auteurs hebben niets te onthullen.

Dankbetuigingen

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

Financiële steun voor dit onderzoek werd verleend door Fundación Universitaria Konrad Lorenz - subsidienummer 9IN15151. De auteurs willen de afdeling Communicatie van de Konrad Lorenz University bedanken voor hun hulp bij het opnemen en bewerken van de video, in het bijzonder Natalia Rivera en Andrés Serrano (Producers). Ook Nicole Pfaller-Sadovsky en Lucia Medina voor hun opmerkingen over het manuscript, en Johanna Barrero, decaan bij Corporacion Universitaria Iberoamericana, voor institutionele samenwerking. De auteurs hebben geen belangenconflicten.

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Materialen

Lijst van materialen gebruikt in dit artikel
NaamBedrijfCatalogusnummerOpmerkingen
Azijnzuur (ethaanzuur)https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/compound/acetic_acid
Aversieve stimulatie stroompakketMED Associates IncENV-420https://www.med-associates.com/product-category/video-fear-packages-for-rat/
Contextuele testprotocol.prohttp://doi.org/10.17605/OSF.IO/4NKFQ
Cue test protocol.prohttp://doi.org/10.17605/OSF.IO/4NKFQ
Gebogen muur inlegMED Associates IncVFC-008-CWIhttps://www.med-associates.com/product-category/video-fear-packages-for-rat/
Gegevensverwerking.ziphttp://doi.org/10.17605/OSF.IO/4NKFQ
NIR/Wit licht controleboxMED Associates IncNIR-100
Snelle verwisselbare vloer/pan unit voor muisMED Associates IncENV-005FPU-Mhttps://www.med-associates.com/product-category/video-fear-packages-for-rat/
Klein tafelbladkastje en voedingMED Associates IncSG-6080Dhttps://www.med-associates.com/product-category/video-fear-packages-for-rat/
Zelfstandige aversieve stimulator/scrambler (115 V / 60 Hz)MED Associates IncENV-414Shttps://www.med-associates.com/product-category/video-fear-packages-for-rat/
Standaard angst conditioneringskamerMED Associates IncVFC-008https://www.med-associates.com/product-category/video-fear-packages-for-rat/
Trainingsprotocol VFC.prohttp://doi.org/10.17605/OSF.IO/4NKFQ
Video angst conditionering pakket voor ratMED Associates IncMED-VFC-SCT-Rhttps://www.med-associates.com/product-category/video-fear-packages-for-rat/

Referenties

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Frankland, P. W., Bontempi, B. The organization of recent and remote memories. Nature Reviews Neuroscience. 6 (2), 119-130 (2005).
  2. Suzuki, A., Mukawa, T., Tsukagoshi, A., Frankland, P. W., Kida, S. Activation of LVGCCs and CB1 receptors required for destabilization of reactivated contextual fear memories. Learning & Memory. 15 (6), 426-433 (2008).
  3. Hermans, E. J., et al. How the amygdala affects emotional memory by altering brain network properties. Neurobiology of Learning and Memory. 112, 2-16 (2014).
  4. Moryś, J., Berdel, B., Jagalska-Majewska, H., ŁUczyńSka, A. The basolateral amygdaloid complex -its development, morphology and functions. Folia Morphologica. 58 (3), 29-46 (1998).
  5. LeDoux, J. E. Emotional memory systems in the brain. Behavioural Brain Research. 58 (1-2), 69-79 (1993).
  6. Labar, K. S. Beyond fear: Emotional memory mechanisms in the human brain. Current Directions in Psychological Science. 16 (4), 173-177 (2007).
  7. Izquierdo, I., Furini, C. R. G., Myskiw, J. C. Fear Memory. Physiological Reviews. 96 (2), 695-750 (2016).
  8. Maren, S. Overtraining Does Not Mitigate Contextual Fear Conditioning Deficits Produced by Neurotoxic Lesions of the Basolateral Amygdala. The Journal of Neuroscience. 18 (8), 3097-3097 (1998).
  9. Pickens, C. L., Golden, S. A., Nair, S. G. Incubation of fear. Current Protocols in Neuroscience. 64, Unit-6.27 (2013).
  10. Morrow, J. D., Saunders, B. T., Maren, S., Robinson, T. E. Sign-tracking to an appetitive cue predicts incubation of conditioned fear in rats. Behavioural Brain Research. 276, 59-66 (2015).
  11. Pickens, C. L., Golden, S. A., Adams-Deutsch, T., Nair, S. G., Shaham, Y. Long-lasting incubation of conditioned fear in rats. Biological Psychiatry. 65 (10), 881-886 (2009).
  12. Schaap, M. W. H., et al. Nociception and Conditioned Fear in Rats: Strains Matter. PLoS ONE. 8 (12), 83339(2013).
  13. Shoji, H., Takao, K., Hattori, S., Miyakawa, T. Contextual and Cued Fear Conditioning Test Using a Video Analyzing System in Mice. Journal of Visualized Experiments. (85), e50871(2014).
  14. Patel, T. P., et al. An open-source toolbox for automated phenotyping of mice in behavioral tasks. Frontiers in Behavioral Neuroscience. 8, 349(2014).
  15. Kabra, M., Robie, A. A., Rivera-Alba, M., Branson, S., Branson, K. JAABA: Interactive machine learning for automatic annotation of animal behavior. Nature Methods. 10 (1), 64-67 (2013).
  16. Anagnostaras, S. G. Automated assessment of Pavlovian conditioned freezing and shock reactivity in mice using the VideoFreeze system. Frontiers in Behavioral Neuroscience. 4 (58), (2010).
  17. Moyer, J. R., Brown, T. H. Impaired Trace and Contextual Fear Conditioning in Aged Rats. Behavioral Neuroscience. 120 (3), 612-624 (2006).
  18. Schuette, S. R., Hobson, S. Conditioned contextual fear memory to assess natural forgetting and cognitive enhancement in rats. Journal of Biological Methods. 5 (3), 99(2018).
  19. Chang, C. H., et al. Fear extinction in rodents. Current Protocols in Neuroscience. , Chapter 8 (SUPPL. 47) (2009).
  20. Pickens, C. L., Golden, S. A., Nair, S. G. Incubation of fear. Current Protocols in Neuroscience. 64, 1-18 (2013).
  21. Izquierdo, I., Furini, C. R. G., Myskiw, J. C. Fear Memory. Physiological Reviews. 96 (2), 695-750 (2016).
  22. Vetere, G., et al. Chemogenetic Interrogation of a Brain-wide Fear Memory Network in Mice Article Chemogenetic Interrogation of a Brain-wide Fear Memory Network in Mice. Neuron. 94 (2), 363-374 (2017).
  23. Koob, G. F., Zimmer, A. Chapter 9 - Animal models of psychiatric disorders. Neurobiology of Psychiatric Disorders. 106, 137-166 (2012).
  24. Bourin, M. Animal models for screening anxiolytic-like drugs: a perspective. Dialogues in clinical neuroscience. 17 (3), 295-303 (2015).
  25. Murray, S. B., et al. Fear as a translational mechanism in the psychopathology of anorexia nervosa. Neuroscience & Biobehavioral Reviews. 95, 383-395 (2018).
  26. Pamplona, F. A., et al. Prolonged fear incubation leads to generalized avoidance behavior in mice. Journal of Psychiatric Research. 45 (3), 354-360 (2011).
  27. Török, B., Sipos, E., Pivac, N., Zelena, D. Modelling posttraumatic stress disorders in animals. Progress in Neuro-Psychopharmacology and Biological Psychiatry. 90, 117-133 (2019).
  28. Bhakta, A., Gavini, K., Yang, E., Lyman-Henley, L., Parameshwaran, K. Chronic traumatic stress impairs memory in mice: Potential roles of acetylcholine, neuroinflammation and corticotropin releasing factor expression in the hippocampus. Behavioural Brain Research. 335, 32-40 (2017).
  29. Uniyal, A., et al. Pharmacological rewriting of fear memories: A beacon for post-traumatic stress disorder. European Journal of Pharmacology. , 172824(2019).
  30. Barad, M. Fear extinction in rodents: basic insight to clinical promise. Current Opinion in Neurobiology. 15 (6), 710-715 (2005).
  31. Haaker, J., et al. Making translation work: Harmonizing cross-species methodology in the behavioural neuroscience of Pavlovian fear conditioning. Neuroscience & Biobehavioral Reviews. 107, 329-345 (2019).
  32. Heroux, N. A., Horgan, C. J., Pinizzotto, C. C., Rosen, J. B., Stanton, M. E. Medial prefrontal and ventral hippocampal contributions to incidental context learning and memory in adolescent rats. Neurobiology of Learning and Memory. 166, 107091(2019).
  33. Rossi, M. A., Yin, H. H. Methods for Studying Habitual Behavior in Mice. Current Protocols in Neuroscience. 60 (1), 8-29 (2012).
  34. Brady, A. M., Floresco, S. B. Operant Procedures for Assessing Behavioral Flexibility in Rats. Journal of Visualized Experiments. (96), (2015).
  35. Zoccolan, D., Di Filippo, A. Methodological Approaches to the Behavioural Investigation of Visual Perception in Rodents. Handbook of Behavioral Neuroscience. , Elsevier B.V. (2018).
  36. Lguensat, A., Bentefour, Y., Bennis, M., Ba-M'hamed, S., Garcia, R. Susceptibility and Resilience to PTSD-Like Symptoms in Mice Are Associated with Opposite Dendritic Changes in the Prelimbic and Infralimbic Cortices Following Trauma. Neuroscience. 418, 166-176 (2019).
  37. Li, Q., et al. N-Acetyl Serotonin Protects Neural Progenitor Cells Against Oxidative Stress-Induced Apoptosis and Improves Neurogenesis in Adult Mouse Hippocampus Following Traumatic Brain Injury. Journal of Molecular Neuroscience. 67 (4), 574-588 (2019).
  38. Pantoni, M. M., Carmack, S. A., Hammam, L., Anagnostaras, S. G. Dopamine and norepinephrine transporter inhibition for long-term fear memory enhancement. Behavioural Brain Research. 378 (112266), 112266(2020).
  39. Smith, K. L., et al. Microglial cell hyper-ramification and neuronal dendritic spine loss in the hippocampus and medial prefrontal cortex in a mouse model of PTSD. Brain, Behavior, and Immunity. 80, 889-899 (2019).
  40. Liu, X., Zheng, X., Liu, Y., Du, X., Chen, Z. Effects of adaptation to handling on the circadian rhythmicity of blood solutes in Mongolian gerbils. Animal Models and Experimental. 2 (2), 127-131 (2019).
  41. Landgraf, D., McCarthy, M. J., Welsh, D. K. The role of the circadian clock in animal models of mood disorders. Behavioral Neuroscience. 128 (3), 344-359 (2014).
  42. Refinetti, R., Kenagy, G. J. Diurnally active rodents for laboratory research. Laboratory annimals. 52 (6), 577-587 (2018).
  43. Hurtado-Parrado, C., et al. Assessing Mongolian gerbil emotional behavior: effects of two shock intensities and response-independent shocks during an extended inhibitory-avoidance task. PeerJ. 5, (2017).
  44. Frey, P., Eng, S., Gavinf, W. Conditioned suppression in the gerbil. Behavior Research Methods & Instrumentation. 4 (5), 245-249 (1972).
  45. Woolley, M. L., Haman, M., Higgins, G. A., Ballard, T. M. Investigating the effect of bilateral amygdala lesions on fear conditioning and social interaction in the male Mongolian gerbil. Brain Research. 1078 (1), 151-158 (2006).
  46. Ballard, T. M., Sänger, S., Higgins, G. a Inhibition of shock-induced foot tapping behaviour in the gerbil by a tachykinin NK1 receptor antagonist. European Journal of Pharmacology. 412 (3), 255-264 (2001).
  47. Luyten, L., Schroyens, N., Hermans, D., Beckers, T. Parameter optimization for automated behavior assessment: plug-and-play or trial-and-error. Frontiers in Behavioral Neuroscience. 8 (28), (2014).

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Herprints en machtigingen

Toestemming aanvragen om de tekst of afbeeldingen van dit JoVE-artikel te hergebruiken

Toestemming aanvragen

Trefwoorden

Toon schokkoppelingencontextuele testcue testfreezing responsovertrainingsprotocolemotioneel geheugenWistar ratten

Gerelateerde artikelen