Name: Een nieuw Pavloviaans angstconditioneringsparadigma om bevriezing en vlieggedrag te bestuderen (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2021-01-05T12:30:00.000+00:00
Duration: 9 min 26 s
Description: Leer een Pavloviaans conditioneringparadigma om defensief gedrag in knaagdieren te bestuderen. Deze methode onderzoekt overgangen tussen bevriezing en vluchtgedrag voor inzicht in angststoornissen en PTSS.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

Dit werk werd ondersteund door de Louisiana Board of Regents via het Board of Regents support fund (LEQSF(2018-21)-RD-A-17) en het National Institute of Mental Health van de National Institutes of Health onder awardnummer R01MH122561. De inhoud valt uitsluitend onder de verantwoordelijkheid van de auteurs en vertegenwoordigt niet noodzakelijkerwijs de officiële standpunten van de National Institutes of Health.

De volgende stappen/procedures werden uitgevoerd in overeenstemming met de institutionele richtlijnen na goedkeuring door de Institutional Animal Care & Use Committee van Tulane University.
1. Bereiding van muizen
<ol><li>Gebruik mannelijke en/of vrouwelijke volwassen muizen in de leeftijd van 3-5 maanden. In deze studie gebruikten we mannelijke C57BL/6J muizen verkregen van Jackson Laboratory, maar elke muizenstam van een gerenommeerde leverancier kan worden gebruikt.</li>
	<li>Huis ten minste een week voor het experiment alle muizen individueel op een licht/donkere cyclus van 12:12 uur gedurende de hele studie. Geef de muizen ad libitum toegang tot voedsel en water.</li>
	<li>Voer alle gedragsexperimenten uit tijdens de lichtcyclus. Voer alle sessies op hetzelfde tijdstip van de dag uit binnen een individueel cohort. Als u het experiment bijvoorbeeld op dag 1 om 9.00 uur start, gaat u op dat moment door tot het experiment is voltooid.</li>
</ol>2. Voorbereiding van studiemateriaal
<ol><li>Studiecontexten<ol>
<li>Kies twee verschillende contexten om de experimenten in uit te voeren.</li>
		<li>Gebruik een cilindrische kamer bestaande uit helder plexiglas (diameter 30 cm) als context A, met een gladde plexiglas vloer. De hoogte van de kamer moet voldoende zijn om ontsnapping (minstens 30 cm hoog) te voorkomen.</li>
		<li>Gebruik voor Context B een rechthoekige behuizing (25 cm x 30 cm) met een elektriciteitsnetvloer die wordt gebruikt om wisselstroomvoetshocks te leveren. De hoogte van deze kamer is erg belangrijk en moet minstens 35 cm. hoog zijn. U ook een transparant dak gebruiken (zorg ervoor dat video via dit materiaal kan worden opgenomen). OPMERKING: Gebruik een kamer met gladde wandoppervlakken die gemakkelijk kan worden gereinigd.</li>
		<li>Gebruik een andere reinigingsoplossing om de contexten schoon te maken. Bijvoorbeeld schone context A met 1% azijnzuur en context B met 70% ethanol. Reinig de contexten voor het begin van de eerste sessie, tussen het testen van individuele muizen en na voltooiing van de sessies van de dag. Dit is van vitaal belang om de reuksignalen van eerdere muizen te verwijderen. Grondige reiniging zal ook helpen voorkomen dat urine op het schokraster wordt opgeschaald, wat de conditioneringssessies in gevaar brengt. OPMERKING: De reinigingsoplossingen dienen ook als een reukkeu, gebruik daarom dezelfde reinigingsvloeistof voor een bepaalde context.</li>
		<li>Plaats context A of context B in een geluidsdempende box tijdens de respectieve studiesessies.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Audiogenerator<ol>
<li>Monteer een overheadluidspreker boven de contexten om auditieve stimuli te leveren bij 75 dB.</li>
		<li>Gebruik een programmeerbare audiogenerator om auditieve stimuli te genereren volgens een vooraf gedefinieerd schema. De zuivere toon van 7,5 kHz is een geluid met een sinusoïdale golfvorm, terwijl het witte geluid een willekeurig signaal is met gelijke intensiteit op verschillende frequenties, variërend van 1-20.000 Hz.</li>
		<li>Gebruik TTL-pulsen om auditieve stimuli en schoksignalen met temporele precisie te leveren. OPMERKING: Meet voordat u met de experimenten begint de geluidsintensiteitsuitgang van de gemonteerde luidspreker in elke kamer met behulp van een dB-meter.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Schokbreker: Sluit de schokbreker aan op de vloer van het elektriciteitsnet die wordt gebruikt om de 0,9 mA AC-schok te leveren. Definieer de frequentie, het begin en de duur van schokken in een computerprogramma. Lever elke schokprikkel aan het einde van elke SCS voor een duur van 1 s, in totaal vijf SCS-schokcombinaties per conditioneringssessie.</li>
</ol>3. Voorbereiding van computerprogramma en videotracking
<ol><li>Genereer gedragsprotocollen met behulp van codering in een softwareprogramma.</li>
	<li>Definieer in het programma de seriële samengestelde stimulus SCS. Deze stimulus is een seriële presentatie van een zuivere toon van 10 s (elke pip wordt gepresenteerd voor 500 ms, met een frequentie van 7,5 kHz en een snelheid van 1 Hz) en 10 s witte ruis (500 ms pips bij 1 Hz).</li>
	<li>Definieer de inter-trial intervallen (ITI) die na elke studie worden gepresenteerd, pseudorandomly.</li>
	<li>Neem tijdens het onderzoek al het muisgedrag op video op voor verdere analyse. OPMERKING: In de handel verkrijgbare angstconditioneringsboxen kunnen niet worden ingesteld om het gedrag via de camera aan de bovenkant vast te leggen. Dit is erg belangrijk omdat de opgenomen video wordt gebruikt om horizontale beweging, snelheid en totale afgelegde afstand door het dier te berekenen.</li>
	<li>Voor het instellen van de softwaretracking plaatst u een testmuis in elke relevante context, past u de gevoeligheid voor contourtracking aan en definieert u het zwaartepunt. Dit zorgt voor het verkrijgen van betrouwbare gegevens over de relatieve positie. Definieer bovendien het hele contextgebied dat toegankelijk is voor het onderwerp. OPMERKING: De aanpassing van de contourgrootte voor beide contexten is belangrijk omdat de verandering in helderheid in verschillende contexten de contourgrootte zal veranderen.</li>
	<li>Bepaal een kalibratiecoëfficiënt aan de hand van de bekende afmetingen van de kamers en de pixelafmetingen van de camera die kunnen worden gebruikt om de snelheid (cm/s) te berekenen.</li>
	<li>Synchroniseer de tijdstempelgebeurtenissen van de gegevensverwervingscomputer met hun realtime gebeurtenissen.</li>
</ol>4. Gedragsexperiment
<ol><li>Schakel alle apparatuur in: computers, angstconditioneringsboxcontroller, schokker en video- en tijdstempelopnamesoftware. Zorg ervoor dat instrumenten in de juiste volgorde zijn ingeschakeld.</li>
	<li>Controleer alle functies, inclusief toon, witte ruis en schokafgifte, en stel het systeem in voor de gegevensverwerving.</li>
	<li>Vervoer de dieren van hun berging naar de conditioneringsruimte. Laat ze daar minstens 10 minuten acclimatiseren.</li>
	<li>Haal het dier uit de huiskooi, plaats het voorzichtig in de betreffende context en activeer vervolgens onmiddellijk de computerprogramma's. OPMERKING: De initialisatie van zowel angstconditioneringssysteem als gegevensverzameling (tijdstempels, muistracking en video-opname) software tegelijk kan worden gesynchroniseerd met behulp van TTL-pulsgemedieerde activeringen.</li>
	<li>Preconditionering/Pre-exposure<ol>
<li>Plaats het onderwerp op dag 1 in context A (neutrale context). Laat het gedurende 3 minuten (de basisperiode) aan de kamer acclimatiseren en stel het vervolgens bloot aan 4 proeven met een SCS van een totale duur van 20 s (figuur 1A-1B).</li>
		<li>Handhaaf een 90 s gemiddelde pseudorandom ITI (bereik 80-100 s). De totale duur van elke pre-exposure sessie is 590 s.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Angst conditionering<ol>
<li>Plaats het onderwerp op dag 2 en dag 3 in context B. Stel na een basisperiode van 3 minuten het onderwerp bloot aan vijf combinaties van de SCS die samen eindigen met een AC-voetschok van 1 s, 0,9 mA.</li>
		<li>Handhaaf een gemiddelde pseudorandom ITI van 120 s (bereik 90-150 s). Laat elke conditioneringssessie in totaal 820 s duren (figuur 1A).</li>
		<li>Afhankelijk van het doel van het experiment, onderwerp muizen op dag 4 aan een terugroeptest (zie stap 4.7) of aan angst voor uitsterven (zie stap 4.8).</li>
	</ol>
</li>
	<li>Angstherinnering (om contextafhankelijkheid te testen)<ol>
<li>Plaats het onderwerp op dag 4 in context A. Na de basisperiode van 3 minuten, presenteer het met 4 proeven van de SCS zonder voetschok, meer dan 590 s.</li>
		<li>Handhaaf een 90 s gemiddelde pseudorandom ITI (bereik 80-100 s).</li>
	</ol>
</li>
	<li>Angst uitsterven<ol>
<li>Plaats het onderwerp op dag 4 in context B. Na de 3 min baseline periode, presenteren 16 proeven van de SCS zonder voetschok, meer dan 1910 s.</li>
		<li>Houd een gemiddelde pseudorandom ITI van 90 s aan (bereik 60-120 s).</li>
	</ol>
</li>
	<li>Breng het dier terug naar zijn huiskooi en herhaal de procedure voor alle dieren.</li>
</ol>5. Kwantificering van gedrag
<ol><li>Laat een waarnemer die blind is voor het experiment de opgenomen video's scoren voor bevriezingsgedrag met behulp van automatische bevriezingsdetectordrempels, gevolgd door een frame-voor-frame analyse van pixelveranderingen. OPMERKING: Andere softwarepakketten kunnen ook worden gebruikt om automatisch bevriezing te berekenen met behulp van 2 camerasystemen. Het is ook mogelijk voor een waarnemer om handmatig vriesgedrag te scoren.</li>
	<li>Definieer bevriezing als een volledige stopzetting van lichamelijke bewegingen, met uitzondering van die welke nodig zijn voor de ademhaling, voor een minimum van 1 s.</li>
	<li>Scoresprongen wanneer alle 4 de poten de vloer verlaten, wat resulteert in een verticale en/of horizontale beweging.</li>
	<li>Exporteer het gemarkeerde bestand met markeringen voor bevriezing, springen en gebeurtenissen.</li>
	<li>Haal relevante gebeurtenissen (bevriezing en sprongen) uit gedefinieerde tijdsperioden (bijv. 10 s duur van pre-SCS, toon en witte ruis, voor elke proef).</li>
	<li>Bereken met behulp van de geëxtraheerde start-stop-duur van gebeurtenissen in een spreadsheetbestand de duur van het bevriezen (in s) door de begintijd af te trekken van de eindtijd, van de respectieve proefperioden.</li>
	<li>Vertegenwoordig deze gegevens trial-wise of dag-wise, door het samenvatten van bevriezingsduur van alle proeven. OPMERKING: Afhankelijk van het doel van het onderzoek kan het vlucht- of bevriezingsgedrag worden gescoord en berekend op basis van elke proef/duur van de studiesessie.</li>
	<li>Som het totale aantal sprongen op van een bepaalde proefperiode.</li>
	<li>Haal het bestand gegenereerd door muisvolgcoördinaten van frame voor frame X-Y-asbeweging van het zwaartepunt van de muis en bereken de snelheid van de muis (cm/s). OPMERKING: De snelheidsgegevens kunnen aanwezig zijn in het cm/s- of pixel/s-formaat. Converteer de pixel/s-eenheid naar cm/s met behulp van inch- of cm/pixelwaarde die in de video is gedefinieerd voor die testcontext (zie paragraaf 3.6).</li>
	<li>Na het extraheren van snelheidsgegevens voor frame voor framebeweging van het dier, op basis van de framesnelheid van de video (bij voorkeur 30 frames/s), berekent u de gemiddelde snelheid van het dier in een specifieke framenummerbeugel (vermenigvuldig begin- en eindtijden in s met 30 om het begin- en eindframenummer te krijgen).</li>
	<li>Bereken de vluchtscores door de gemiddelde snelheid tijdens elke SCS te delen door de gemiddelde snelheid tijdens de 10 s pre-SCS (baseline, BL) en voeg vervolgens 1 punt toe voor elke ontsnappingssprong (speedCS/speedBL + # sprongen). Een vluchtscore van 1 duidt dus op geen verandering in vlieggedrag ten opzichte van de pre-SCS periode.</li>
	<li>Scoor optioneel video's handmatig voor ander gedrag, zoals opfok en verzorging.</li>
</ol>6. Statistische analyse
<ol><li>Analyseer gegevens voor statistische significantie met behulp van statistische analysesoftware. Voor alle tests is de definitie van statistische significantie P<0,05.</li>
	<li>Controleer de gegevens op normale distributie met behulp van de Shapiro-Wilk normaliteitstest (α=0,05).</li>
	<li>Om het effect van cues te testen, voert u de paarsgewijze vergelijkingen uit met behulp van de juiste parametrische (gekoppelde t-test) of niet-parametrische (Wilcoxon signed-rank test).</li>
	<li>Om de 2-weg interactie van factoren te beoordelen (cue X-studie), voert u een 2-weg ANOVA uit, gevolgd door post-hoctests (bijv. Bonferroni's meervoudige vergelijkingstest / Tukey's test).</li>
</ol>

<ol><li>Gross, C. T., Canteras, N. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+many+paths+to+fear%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Reviews+Neuroscience%22%5BJournal%5D)">The many paths to fear.</a> Nature Reviews Neuroscience. 13 (9), 651-658 (2012).</li>
<li>LeDoux, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Rethinking+the+Emotional+Brain%5BTitle%5D)+AND+%22Neuron%22%5BJournal%5D)">Rethinking the Emotional Brain.</a> Neuron. , (2012).</li>
<li>Maren, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Neurobiology+of+Pavlovian+fear+conditioning%5BTitle%5D)+AND+%22Annual+Review+of+Neuroscience%22%5BJournal%5D)">Neurobiology of Pavlovian fear conditioning.</a> Annual Review of Neuroscience. 24, 897-931 (2001).</li>
<li>Johnson, P. L., Truitt, W. A., Fitz, S. D., Lowry, C. A., Shekhar, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Neural+pathways+underlying+lactate-induced+panic%5BTitle%5D)+AND+%22Neuropsychopharmacology%22%5BJournal%5D)">Neural pathways underlying lactate-induced panic.</a> Neuropsychopharmacology. 33 (9), 2093-2107 (2008).</li>
<li>Mobbs, D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((From+threat+to+fear%3A+The+neural+organization+of+defensive+fear+systems+in+humans%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Neuroscience%22%5BJournal%5D)">From threat to fear: The neural organization of defensive fear systems in humans.</a> Journal of Neuroscience. 29 (39), 12236-12243 (2009).</li>
<li>Münsterkötter, A. L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Spider+or+no+spider%3F+neural+correlates+of+sustained+and+phasic+fear+in+spider+phobia%5BTitle%5D)+AND+%22Depression+and+Anxiety%22%5BJournal%5D)">Spider or no spider? neural correlates of sustained and phasic fear in spider phobia.</a> Depression and Anxiety. 32 (9), 656-663 (2015).</li>
<li>Kessler, R. C., Wai, T. C., Demler, O., Walters, E. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Prevalence%2C+severity%2C+and+comorbidity+of+12-month+DSM-IV+disorders+in+the+National+Comorbidity+Survey+Replication%5BTitle%5D)+AND+%22Archives+of+General+Psychiatry%22%5BJournal%5D)">Prevalence, severity, and comorbidity of 12-month DSM-IV disorders in the National Comorbidity Survey Replication.</a> Archives of General Psychiatry. 62 (6), 617-627 (2005).</li>
<li>National Institute of Mental Health. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Generalized+anxiety+disorder%5BTitle%5D)+AND+%22National+Institute+of+Mental+Health%22%5BJournal%5D)">Generalized anxiety disorder.</a> National Institute of Mental Health. , 3-8 (2017).</li>
<li>Herry, C., Johansen, J. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Encoding+of+fear+learning+and+memory+in+distributed+neuronal+circuits%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Neuroscience%22%5BJournal%5D)">Encoding of fear learning and memory in distributed neuronal circuits.</a> Nature Neuroscience. 17 (12), 1644-1654 (2014).</li>
<li>Janak, P. H., Tye, K. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((From+circuits+to+behaviour+in+the+amygdala%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">From circuits to behaviour in the amygdala.</a> Nature. 517 (7534), 284-292 (2015).</li>
<li>Tovote, P., Fadok, J. P., Lüthi, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Neuronal+circuits+for+fear+and+anxiety%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Reviews+Neuroscience%22%5BJournal%5D)">Neuronal circuits for fear and anxiety.</a> Nature Reviews Neuroscience. 16 (6), 317-331 (2015).</li>
<li>Seidenbecher, T., Laxmi, T. R., Stork, O., Pape, H. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Amygdalar+and+hippocampal+theta+rhythm+synchronization+during+fear+memory+retrieval%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Amygdalar and hippocampal theta rhythm synchronization during fear memory retrieval.</a> Science. 301 (5634), 846-850 (2003).</li>
<li>Blanchard, D. C., Blanchard, R. J. Defensive behaviors, fear, and anxiety. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aBlanchard%2C+DC+%22Handbook+of+Anxiety+and+Fear.+Handbook+of+behavioral+neuroscience%22">Handbook of Anxiety and Fear. Handbook of behavioral neuroscience</a>. Blanchard, D. C. , Elsevier Academic Press. 63-79 (2008).</li>
<li>Perusini, J. N., Fanselow, M. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Neurobehavioral+perspectives+on+the+distinction+between+fear+and+anxiety%5BTitle%5D)+AND+%22Learning+and+Memory%22%5BJournal%5D)">Neurobehavioral perspectives on the distinction between fear and anxiety.</a> Learning and Memory. 22 (9), 417-425 (2015).</li>
<li>Fadok, J. P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+competitive+inhibitory+circuit+for+selection+of+active+and+passive+fear+responses%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">A competitive inhibitory circuit for selection of active and passive fear responses.</a> Nature. 542 (7639), 96-99 (2017).</li>
<li>Maren, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Neurotoxic+or+electrolytic+lesions+of+the+ventral+subiculum+produce+deficits+in+the+acquisition+and+expression+of+Pavlovian+fear+conditioning+in+rats%5BTitle%5D)+AND+%22Behavioral+Neuroscience%22%5BJournal%5D)">Neurotoxic or electrolytic lesions of the ventral subiculum produce deficits in the acquisition and expression of Pavlovian fear conditioning in rats.</a> Behavioral Neuroscience. 113 (2), 283-290 (1999).</li>
<li>Xu, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Distinct+hippocampal+pathways+mediate+dissociable+roles+of+context+in+memory+retrieval%5BTitle%5D)+AND+%22Cell%22%5BJournal%5D)">Distinct hippocampal pathways mediate dissociable roles of context in memory retrieval.</a> Cell. 167 (4), 961-972 (2016).</li>
<li>Curzon, P., Rustay, N. R. Chapter 2: Cued and contextual fear conditioning for rodents. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aCurzon%2C+P+%22Methods+of+Behavior+Analysis+in+Neuroscience.+2nd+edition%22">Methods of Behavior Analysis in Neuroscience. 2nd edition</a>. , CRC Press/Taylor & Francis. Boca Raton (FL). (2009).</li>
<li>Mollenauer, S., Bryson, R., Robison, M., Phillips, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Noise+avoidance+in+the+C57BL%2F6J+mouse%5BTitle%5D)+AND+%22Animal+Learning+%26+Behavior%22%5BJournal%5D)">Noise avoidance in the C57BL/6J mouse.</a> Animal Learning & Behavior. 20 (1), 25-32 (1992).</li>
<li>Hersman, S., Allen, D., Hashimoto, M., Brito, S. I., Anthony, T. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Stimulus+salience+determines+defensive+behaviors+elicited+by+aversively+conditioned+serial+compound+auditory+stimuli%5BTitle%5D)+AND+%22eLife%22%5BJournal%5D)">Stimulus salience determines defensive behaviors elicited by aversively conditioned serial compound auditory stimuli.</a> eLife. 9, (2020).</li>
<li>Dong, P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+novel+cortico-intrathalamic+circuit+for+flight+behavior%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Neuroscience%22%5BJournal%5D)">A novel cortico-intrathalamic circuit for flight behavior.</a> Nature Neuroscience. 22 (6), 941-949 (2019).</li>
<li>Borkar, C. D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Sex+differences+in+behavioral+responses+during+a+conditioned+flight+paradigm%5BTitle%5D)+AND+%22Behavioural+Brain+Research%22%5BJournal%5D)">Sex differences in behavioral responses during a conditioned flight paradigm.</a> Behavioural Brain Research. 389, 112623(2020).</li>
<li>Fadok, J. P., Markovic, M., Tovote, P., Lüthi, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((New+perspectives+on+central+amygdala+function%5BTitle%5D)+AND+%22Current+Opinion+in+Neurobiology%22%5BJournal%5D)">New perspectives on central amygdala function.</a> Current Opinion in Neurobiology. 49, 141-147 (2018).</li>
<li>Pitman, R. K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Biological+studies+of+post-traumatic+stress+disorder%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Reviews+Neuroscience%22%5BJournal%5D)">Biological studies of post-traumatic stress disorder.</a> Nature Reviews Neuroscience. 13 (11), 769-787 (2012).</li>
<li>Canteras, N. S., Graeff, F. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Executive+and+modulatory+neural+circuits+of+defensive+reactions%3A+Implications+for+panic+disorder%5BTitle%5D)+AND+%22Neuroscience+and+Biobehavioral+Reviews%22%5BJournal%5D)">Executive and modulatory neural circuits of defensive reactions: Implications for panic disorder.</a> Neuroscience and Biobehavioral Reviews. , (2014).</li>
</ol>

De auteurs hebben niets te onthullen.

De beschreven geluids- en schokparameters zijn belangrijke elementen van dit protocol. Het is daarom van cruciaal belang om de schokamplitude en het geluidsdrukniveau te testen voordat u met de experimenten begint. Angstconditioneringsstudies gebruiken doorgaans 70-80 dB geluidsdrukniveaus en 0,1-1 mA schokintensiteit18; zo liggen de beschreven parameters binnen de grenzen van traditionele angstconditioneringsparadigma's. In een eerder CS-only (geen voetschok) controle-experiment hebben we geen vl...

Angst is een evolutionair geconserveerde adaptieve reactie op een onmiddellijke dreiging1,2. Terwijl organismen aangeboren defensieve reacties op een bedreiging bezitten, zijn geleerde associaties cruciaal om geschikte defensieve reacties op stimuli te ontlokken die voorspellend zijn voor gevaar3. Dysregulatie in hersencircuits die defensieve reacties beheersen, zal waarschijnlijk bijdragen aan maladaptive reacties geassocieerd met meerdere slopende angststoornissen, zoals posttraumatische stressstoornis (PTSS), paniekstoornis4en specifieke fobieën5,6. Het prevalentiepercentage in de Verenigde Staten voor angststoornissen is 19,1% voor volwassenen en 31,9% bij adolescenten7,8. De last van deze ziekten is extreem hoog op de dagelijkse routine van individuen en heeft een negatieve invloed op hun kwaliteit van leven.
In de afgelopen decennia heeft Pavloviaanse angstconditionering gediend als een krachtig modelsysteem om enorm inzicht te krijgen in de neurale mechanismen die ten grondslag liggen aan angstgerelateerd leren en geheugen9,10,11. Pavloviaanse angstconditionering houdt in dat een geconditioneerde stimulus (CS, zoals een auditieve stimulus) wordt gecombineerd met een aversieve ongeconditioneerde stimulus (VS; bijvoorbeeld een elektrische voetschok)12. Omdat bevriezing het dominante gedrag is dat wordt opgeroepen en gemeten in standaard Pavloviaanse conditioneringsparadigma's, blijven de neurale controlemechanismen van actieve vormen van defensief gedrag zoals ontsnappings-/vluchtreacties grotendeels onontgonnen. Eerdere studies tonen aan dat verschillende vormen van defensief gedrag, zoals vlucht, worden opgeroepen, afhankelijk van de dreigingsintensiteit, nabijheid en context13,14. Het bestuderen van hoe de hersenen verschillende soorten defensief gedrag beheersen, kan aanzienlijk bijdragen aan het begrip van de neuronale processen die worden gereguleerd in angst- en angststoornissen.
Om aan deze kritieke behoefte te komen, ontwikkelden we een aangepast Pavloviaans conditioneringsparadigma dat vlucht- en ontsnappingssprongen uitlokt, naast het bevriezenvan 15. In dit paradigma worden muizen geconditioneerd met een seriële verbindingsprikkel (SCS) bestaande uit een zuivere toon gevolgd door witte ruis. Na twee dagen van het koppelen van de SCS met een sterke elektrische voetenschok, vertonen muizen bevriezing als reactie op de tooncomponent en vlucht tijdens het witte geluid. Gedragswisselingen tussen geconditioneerde bevriezing en vlieggedrag zijn snel en consistent. Interessant is dat muizen vluchtgedrag alleen vertonen wanneer de witte ruis CS wordt gepresenteerd in dezelfde context als een eerder geleverde voetschok (de conditioneringscontext), maar niet in een neutrale context. In plaats daarvan domineren bevriezingsreacties hierin de neutrale context, met aanzienlijk hogere niveaus van bevriezing als reactie op de witte ruis in vergelijking met de toon. Dit is in overeenstemming met de rol van context bij het moduleren van defensieve responsintensiteit en met de regulerende rol van contextuele informatie in angstgerelateerd leren en geheugen in traditionele dreigingsconditioneringsparadigma 's16,17. Dit model maakt directe, binnen-subject vergelijkingen van meerdere defensieve gedragingen op een contextspecifieke manier mogelijk.

<table><tbody><tr><td>Neutral context</td><td></td><td></td><td>Plexiglas cilinder 30 X 30 cm&nbsp;</td></tr><tr><td>Fear conditionering box</td><td>Med Associates, Inc.</td><td>VFC-008</td><td>25 X 30 X 35 cm afmetingen</td></tr><tr><td>Audio generator&nbsp;</td><td>Med Associates, Inc.</td><td>ANL-926&nbsp;</td><td></td></tr><tr><td>Shocker</td><td>Med Associates Inc.</td><td>ENV-414S</td><td>Roestvrij stalen rooster</td></tr><tr><td>Luidspreker</td><td>Med Associates, Inc.</td><td>ENV-224AM</td><td>Geschikt voor zuivere toon en witte ruis&nbsp;</td></tr><tr><td>C57/BL6J muizen</td><td>Jackson laboratory, USA</td><td>664</td><td>Leeftijd 3-5 maand</td></tr><tr><td>Cineplex software (Editor/ studio)</td><td>Plexon</td><td>CinePlex Studio v3.8.0</td><td>Voor videotracking en gedragsscoreringsanalyse</td></tr><tr><td>MedPC software V</td><td>Med Associates, Inc.</td><td>SOF-736</td><td></td></tr><tr><td>Neuroexplorer</td><td>Plexon</td><td></td><td>Gebruikt om de bevroren gegevens uit PlexonEditor te extraheren</td></tr><tr><td>GraphPad Prism 8</td><td>GraphPad Software, Inc.</td><td>Versie 8</td><td>Statistische analysesoftware</td></tr></tbody></table>

een nieuw pavloviaans angstconditioneringsparadigma om bevriezing en vlieggedrag te bestuderen

A Novel Pavlovian Fear Conditioning Paradigm to Study Freezing and Flight Behavior

Angst- en angstgerelateerd gedrag draagt aanzienlijk bij aan het voortbestaan van een organisme. Overdreven defensieve reacties op waargenomen dreiging zijn echter kenmerkend voor verschillende angststoornissen, die de meest voorkomende vorm van psychische aandoeningen in de Verenigde Staten zijn. Het ontdekken van de neurobiologische mechanismen die verantwoordelijk zijn voor defensief gedrag zal helpen bij de ontwikkeling van nieuwe therapeutische interventies. Pavloviaanse angstconditionering is een veelgebruikt laboratoriumparadigma om angstgerelateerd leren en geheugen te bestuderen. Een belangrijke beperking van traditionele Pavloviaanse angstconditioneringsparadigma's is dat bevriezing het enige defensieve gedrag is dat wordt gecontroleerd. We hebben onlangs een aangepast Pavloviaans angstconditioneringsparadigma ontwikkeld dat ons in staat stelt om zowel geconditioneerd bevriezing als vluchtgedrag (ook bekend als ontsnappingsgedrag) binnen individuele proefpersonen te bestuderen. Dit model maakt gebruik van voetshocks met een hogere intensiteit en een groter aantal koppelingen tussen de geconditioneerde stimulus en ongeconditioneerde stimulus. Bovendien maakt dit geconditioneerde vluchtparadigma gebruik van seriële presentatie van zuivere toon en witte ruis auditieve stimuli als de geconditioneerde stimulus. Na conditionering in dit paradigma vertonen muizen vriesgedrag als reactie op de toonprikkel en vluchtreacties tijdens het witte geluid. Dit conditioneringsmodel kan worden toegepast op de studie van snelle en flexibele overgangen tussen gedragsreacties die nodig zijn om te overleven.

Zoals beschreven in het diagram (figuur 1A), begint de sessie met pre-exposure (dag 1), gevolgd door angstconditionering (dag 2 en 3), en vervolgens uitsterven of ophalen (dag 4).
Presentaties van het SCS in de sessie vóór blootstelling (dag 1) leidden niet tot vlucht- of bevriezingsreactie bij de muizen (figuur 2A-2B). Gedragsanalyse tijdens conditionering (dag 2 en 3) toonde aan dat de tooncomponent van het SCS de b...

Defensieve gedragsreacties zijn afhankelijk van dreigingsintensiteit, nabijheid en context van blootstelling. Op basis van deze factoren ontwikkelden we een klassiek conditioneringsparadigma dat duidelijke overgangen oproept tussen geconditioneerd bevriezing en vlieggedrag binnen individuele onderwerpen. Dit model is cruciaal voor het begrijpen van de pathologieën die betrokken zijn bij angst, paniek en posttraumatische stressstoornissen.

Een nieuw Pavloviaans angstconditioneringsparadigma om bevriezing en vlieggedrag te bestuderen

Fear- and anxiety-related behaviors significantly contribute to an organism&#8217;s survival. However, exaggerated defensive responses to perceived threat ...

Het algemene doel van dit paradigma is om complex defensief gedrag bij knaagdieren te beoordelen. Dit protocol is belangrijk omdat het onderzoek naar de overgangen tussen defensief gedrag vergemakkelijkt, waardoor het ideaal is voor onderzoekers die geïnteresseerd zijn in het bestuderen van complexe adaptieve reacties op dreiging. Dit protocol maakt gebruik van tijdelijk nauwkeurige conditieprikkels om de overgang tussen defensieve reacties te ontlokken, waardoor we zowel geconditioneerd bevriezings- als vluchtgedrag binnen het individuele onderwerp kunnen bestuderen.Het gebruik van dit model om de mechanismen van defensief gedrag te ontdekken, kan inzicht geven in PTSS-gerelateerde disfunctie en paniekstoornissen en kan helpen bij de ontwikkeling van nieuwe therapieën. Om de gedragsprotocollen in te stellen, definieert u in het programma de SCS, stelt u de stimuli in die moeten worden geleverd als een zuivere toon van tien seconden of een witte ruis van tien seconden, en definieert u de inter-trial intervallen die pseudo-willekeurig moeten worden gepresenteerd na elke proef. Als u de softwaretracking wilt instellen, plaatst u een testmuis in elke relevante context, definieert u het zwaartepunt en past u de contourgrootte aan.Gebruik de grootte van de kamers en de pixelafmetingen van de camera om de kalibratiecoëfficiënt te bepalen. Genereer vervolgens de TTL-pulscode voor het synchroniseren van de gebeurtenismarkeringen van de centrale computer met hun realtime gebeurtenissen. Voordat u aan een experiment begint, schakelt u de angstconditioneringsboxcontroller, schokker en video-opnamesoftware in.Monteer een overheadluidspreker boven de contexten voor de levering van de auditieve stimuli op 75 decibel en stel een programmeerbare audiogenerator in om auditieve stimuli te genereren volgens een vooraf gedefinieerd schema. Nadat u hebt bevestigd dat de Tone and White Noise functioneel zijn, stelt u het systeem in voor gegevensverwerving en vervoert u drie tot vijf maanden oude mannelijke of vrouwelijke muizen naar de conditioneringsruimte. Voordat u met de preconditioneringsproef begint, reinigt u een 30 centimeter diameter, 30 centimeter hoge heldere cilindrische plexiglaskamer met 1% azijnzuur dat als Context A-kamer moet worden gebruikt.Voor voorconditionering plaatst u de muis in context A en laat u deze drie minuten acclimatiseren voordat u de muis blootstelt aan vier SCS-paden van 20 seconden met een gemiddeld pseudo-willekeurig inter-trial-interval van 90 seconden. Breng na 10 minuten acclimatisatie één muis over naar de Context A-kamer en activeer onmiddellijk het angstconditioneringssysteem en de programma's voor het verzamelen van gegevens. Voordat u aan een angstconditioneringsexperiment begint, reinigt u een rechthoekige behuizing van ten minste 35 centimeter hoog, 25 bij 30 centimeter met een elektriciteitsnetvloer met 70% ethanol die als Context B-kamer moet worden gebruikt.Sluit vervolgens de schokbreker aan op de elektriciteitsnetvloer van de Context B-kamer en definieer de frequentie, het begin en de duur van de schokken in het juiste computerprogramma. Wanneer alle parameters zijn ingesteld, controleert u of de schokintensiteit correct wordt geleverd vanaf zowel de schok- als de roostervloer. Plaats op dag twee en drie de muis gedurende drie minuten in de Context B-kamer voordat u het dier blootstelt aan vijf combinaties van de SCS-co-terminating met een ac-voetschok van één seconde, 0,9 milliampère en een gemiddeld interval tussen de proef van 120 seconden.Leg aan het einde van de sessie de muis terug in de huiskooi. Afhankelijk van het doel van het experiment, om de dieren te onderwerpen aan een Recall-sessie, plaatst u op dag vier de muis gedurende drie minuten in de Context A-kamer voordat u het dier vier SCS-proeven zonder voetschok presenteert met een gemiddeld pseudo-willekeurig inter-trial-interval van 90 seconden gedurende 590 seconden om de Fear Recall-reactie van het dier te testen. Of, om te testen op Fear Extinction, plaats de muis op dag vier drie minuten in de Context B-kamer voordat je het dier onderwerpt aan 16 proeven met SCS zonder voetschok met een gemiddeld pseudo-willekeurig inter-trial interval van 90 seconden over een periode van 1.910 seconden.Om het gedrag van de muis te kwantificeren, laat je aan het einde van het experiment een waarnemer blind zijn voor de analysescore van de opgenomen video's voor bevriezingsgedrag met behulp van automatische vriesdetectordrempels, gevolgd door een frame-voor-frame analyse van de pixelveranderingen. Definieer bevriezing als een volledige stopzetting van lichamelijke bewegingen, met uitzondering van die welke nodig zijn voor ademhaling gedurende ten minste één seconde. Scoor een sprong als een instantie wanneer alle vier de poten de vloer verlaten, wat resulteert in een verticale en/of horizontale beweging.Wanneer het hele segment is geanalyseerd, exporteert u het gemarkeerde bestand met vries-, sprong- en gebeurtenismarkeringen en haalt u de relevante gebeurtenissen uit de gedefinieerde interesseperioden naar een spreadsheet. Als u de duur van het invriezen wilt berekenen, trekt u de begintijd af van de eindtijd voor elke respectieve proefperiode. Som het totale aantal sprongen op van een bepaalde proefperiode.Om de snelheid van de muis te berekenen, volgt u de coördinaten van de frame-voor-frame XY-asbeweging van het zwaartepunt van de muis. Als u de vluchtscores wilt berekenen, deelt u de gemiddelde snelheid tijdens elke SCS door de gemiddelde snelheid tijdens de pre-SCS van tien seconden en voegt u één punt toe voor elke ontsnappingssprong. Een vluchtscore van één geeft geen verandering in vluchtgedrag aan ten opzichte van de pre-SCS-periode.Analyseer vervolgens de gegevens voor statistische significantie met behulp van een geschikt softwareprogramma voor statistische analyse. SCS-presentaties in de pre-exposure sessie leiden niet tot vlucht- of vriesreacties bij muizen. Gedragsanalyse tijdens conditionering toont aan dat de Tone-component van de SCS het bevriezen aanzienlijk verbetert in vergelijking met bevriezing tijdens de pre-SCS.Vluchtscores veranderden aanzienlijk in sessies en muizen vertonen hogere snelheden en meer sprongen naar de White Noise cue in vergelijking met de Tone cue. Muizen vertonen een duidelijke overgang naar defensief gedrag, met lagere vluchtscores tijdens de Tone en hogere vluchtscores tijdens de White Noise, waarbij het tegenovergestelde wordt waargenomen voor bevriezingsreacties. Muizen onderworpen aan 16 proeven van uitsterven training tonen een snelle uitsterving van geconditioneerde vlucht, met gevechtsscores tijdens het eerste blok van vier proeven meten hoger tijdens White Noise in vergelijking met de Tone cue.Aan het einde van de uitstervingssessie wordt vluchtgedrag niet langer uitgelokt door beide signalen. Het bevriezen aan de Toon is beduid hoger dan het bevriezen aan het Witte Lawaai voor het eerste blok van vier proeven tijdens uitsterven. Toongeïnduceerde bevriezing neemt af tijdens de 16 onderzoeken naar uitsterven, terwijl een toename van white noise-gemedieerde bevriezing wordt waargenomen.In de recall-sessie leidt blootstelling aan White Noise in een neutrale context niet tot een vlucht, omdat de vluchtscores lager zijn dan één. In plaats daarvan roepen White Noise-presentaties in de neutrale context bevriezende reacties op die hoger zijn dan die van de Tone. Het is belangrijk om de context overal schoon te maken en het is van cruciaal belang om de schokamplitude en het geluidsdrukniveau te testen voordat u met een experiment begint.Dit paradigma wordt momenteel gebruikt door groepen die geïnteresseerd zijn in het begrijpen van de complexiteit van defensief gedrag en kunnen worden gebruikt om ons begrip van defensieve actieselectie te bevorderen.

a-novel-pavlovian-fear-conditioning-paradigm-to-study-freezing-flight

Research

JoVE Journal

Behavior

Gedrag

Geconditioneerde vrees kan worden verminderd door een proces genaamd remmende uitsterven, maar kan opduiken onder voorwaarden die het tijdsverloop of blootstelling aan stress. Ons protocol presenteert een nieuwe manier om te voorkomen angst herstel door de invoering van uitsterven tijdens de verdichting venster (de hernieuwde opslag fase van een gereactiveerd geheugen).

Uitsterven Training Tijdens de verdichting Window Voorkomt Recovery of Fear

Dit artikel presenteert een protocol voor een contextuele en cued vreesconditionering test met een video-analysesysteem om angst leren en geheugen in muizen te beoordelen.

Contextuele en cued Fear Conditioning Test Met behulp van een video analysesysteem in Muizen

In het volgende experiment beschrijven we een protocol voor het trace vreesconditionering bij muizen. Deze vorm van associatief geheugen omvat een spoor periode dat de neutrale stimulus en de ongeconditioneerde stimulus scheidt.

Trace Angst Conditioning in Muizen

Dit protocol beschrijft een methode van chemische aanmaakhout met pentylenetetrazole en biedt een muismodel van epilepsie. Dit protocol kan ook gebruikt worden om te onderzoeken kwetsbaarheid voor inbeslagneming inductie en pathogenese na epileptische aanvallen bij muizen.

Pentylenetetrazole-geïnduceerde aanmaakhout muismodel

Hier beschrijven we de gedetailleerde methodologie vereiste stress-enhanced angst leren (SEFL) experimenten, een preklinische model van posttraumatische stress-stoornis, in zowel de ratten en muizen. Het model maakt gebruik van aspecten van Pavlov angst conditionering en bevriezing als een index van verbeterde angst in knaagdieren.

Angst stress-Enhanced Learning, een robuuste knaagdier Model van Posttraumatische Stress-Stoornis

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.

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

Om vluchtgedrag in een angstige context te bestuderen, introduceren we een aangepast angstconditioneringsprotocol. Dit protocol zorgt ervoor dat muizen consequent vluchtgedrag vertonen tijdens cue-presentatie in de angstconditionering.

Gemodificeerde angstconditionering voor het induceren van vlieggedrag bij muizen

Het observationele angstparadigma beoordeelt victueuze bevriezing bij knaagdieren als een model voor affectieve empathie. Deze procedure omvat het blootstellen van waarnemende knaagdieren aan conspecifieke demonstranten die aversieve voetschokken ontvangen om empathische bevriezingsreacties op te roepen. Door observatieve angsttests te gebruiken, kunnen onderzoekers de neurale mechanismen die ten grondslag liggen aan affectieve empathie onderzoeken.

Observationele angst als een model van affectieve empathie bij muizen

Een procedure om de capaciteit van een alcohol geassocieerde context milieustudie leiden tot de verlenging van alcohol-zoekend gedrag bij ratten beschreven.

Een procedure om-Context geïnduceerde Vernieuwing Observeer van Pavlov-geconditioneerde Alcohol-zoekend gedrag bij ratten

Potentiëring van de verrassingsreflex wordt gemeten via elektromyografie van de orbicularis oculi-spier tijdens een lage (onzekere) en hoge (zekere) waarschijnlijkheid van elektrische schokken in de Threat Probability Task. Dit biedt een objectieve maatstaf voor verschillende negatieve emotionele toestanden (angst/angstigheid) voor onderzoek naar psychopathologie, middelengebruik/misbruik en brede affectieve wetenschap.

Met behulp van de Threat Probability Task aan angst en vrees Tijdens Onzekere en bepaalde Threat Beoordelen

Leer een Pavloviaans conditioneringparadigma om defensief gedrag in knaagdieren te bestuderen. Deze methode onderzoekt overgangen tussen bevriezing en vluchtgedrag voor inzicht in angststoornissen en PTSS.

Een nieuw Pavloviaans angstconditioneringsparadigma om bevriezing en vlieggedrag te bestuderen

Meer video's verkennen