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Artigo de método

Medo observacional como modelo de empatia afetiva em camundongos

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DOI:

10.3791/67130

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22 de novembro de 2024

 ,  ,  ,  , 
1Center for Cognition and Sociality, Institute for Basic Science (IBS), 2Department of Bio and Brain Engineering, Korea Advanced Institute of Science and Technology (KAIST)

Neste artigo

Resumo

O paradigma do medo observacional avalia o congelamento vicário em roedores como um modelo de empatia afetiva. Este procedimento envolve a exposição de roedores observadores a demonstradores coespecíficos que recebem choques aversivos nas patas para provocar respostas empáticas de congelamento. Ao empregar ensaios observacionais de medo, os pesquisadores podem investigar os mecanismos neurais subjacentes à empatia afetiva.

Resumo

A empatia, caracterizada pela capacidade de reconhecer e compartilhar as emoções dos outros, desempenha um papel fundamental na formação das interações sociais. Ele permite que os indivíduos respondam aos estados emocionais dos outros, promovendo comportamentos pró-sociais e vínculos sociais. O medo observacional é um aspecto fundamental da empatia afetiva, onde um observador testemunha um demonstrador passando por experiências aversivas e, posteriormente, exibe comportamentos de medo. Essa resposta de congelamento vicário socialmente induzida em observadores, conhecida como contágio emocional ou compartilhamento de afeto, é considerada um indicador de traços semelhantes à empatia em roedores. Aqui, apresentamos um protocolo que delineia a avaliação das respostas vicárias de congelamento em observadores expostos a manifestantes coespecíficos que recebem choques aversivos nos pés. A utilização de ensaios observacionais de medo em roedores tornou-se um método amplamente adotado para estudar os mecanismos neurais subjacentes à empatia afetiva. Dada a universalidade do medo observacional entre os mamíferos, essa metodologia contribui ainda mais para o avanço de nossa compreensão dos substratos neurais da empatia em humanos.

Introdução

A empatia - a capacidade de reconhecer e compartilhar os sentimentos dos outros - é crucial para nossas interações emocionais e sociais1. Este protocolo tem como objetivo investigar a empatia afetiva em roedores por meio do ensaio observacional de condicionamento do medo, projetado para avaliar as respostas vicárias ao medo em um roedor observador. A habilidade empática tem fundamentos neurobiológicos profundos, com continuidade evolutiva de roedores para humanos2. Linhas convergentes de evidências demonstram que os roedores exibem sensibilidade afetiva significativa aos estados emocionais de suas contrapartes sociais3 e exibem comportamentos relacionados à empatia, incluindo medo observacional, allogrooming semelhante ao consolo, contágio emocional da dor e comportamentos de ajuda pró-sociais4,5,6,7,8,9. Essa continuidade tem implicações importantes, pois permite o uso de modelos animais para obter insights mais profundos sobre os mecanismos neurobiológicos subjacentes à empatia humana10.

O medo observacional, em particular, serve como um modelo comportamental valioso para avaliar as respostas empáticas ao medo, pois os roedores podem experimentar medo indiretamente observando coespecíficos recebendo estímulos aversivos4. Estudos mostraram que respostas de medo vicário mais fortes estão positivamente associadas a medidas de traços de empatia em humanos e primatas11,12, indicando que o medo observacional pode de fato representar uma característica fundamental da empatia emocional2. Comparado a outros ensaios de empatia1,2,4,10, o condicionamento observacional do medo é vantajoso, pois permite a mensuração do contágio emocional sem submeter o observador a estímulos aversivos diretos. Isso fornece uma medida menos invasiva, mas confiável, de empatia afetiva, tornando-a adequada para medidas repetidas e estudos aprofundados sobre circuitos neurais relacionados à empatia.

No condicionamento do medo observacional, um camundongo (observador) é indiretamente condicionado para o medo dependente do contexto ao observar outro camundongo (demonstrador) receber choques repetitivos nos pés, sem experimentar estímulos aversivos diretos. O ensaio observacional de condicionamento do medo emprega um aparelho de condicionamento do medo de compartimento duplo, que é dividido por um divisor de acrílico transparente13. Essa configuração permite que o observador em uma câmara veja claramente o mouse demonstrador na câmara oposta. Além disso, cheiros e sons podem ser transmitidos entre as câmaras através do piso da haste. Em um compartimento, o mouse demonstrador, que receberá o estímulo aversivo de um choque no pé, é posicionado, enquanto no outro compartimento, o mouse observador está situado para testemunhar a angústia do mouse demonstrador através da divisória intermediária transparente. Este paradigma consiste em duas sessões: uma habituação de 5 minutos seguida de um período de condicionamento de 4 minutos. O comportamento de congelamento exibido pelo camundongo observador ocorre quando o demonstrador exibe respostas típicas a choques aversivos nos pés, incluindo guinchos induzidos pela dor, saltos, corridas e congelamento, durante o período de condicionamento. Essa resposta de congelamento vicário socialmente evocada em observadores é considerada uma medida de contágio emocional, uma forma básica de empatia afetiva em roedores. O desenvolvimento do ensaio observacional do medo em roedores permitiu aos pesquisadores investigar os circuitos neurais e os fundamentos genéticos que medeiam a empatia afetiva.

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Protocolo

Todos os procedimentos com animais vivos descritos aqui foram aprovados pelo Comitê Institucional de Cuidados e Uso de Animais (IACUC) do Instituto de Ciências Básicas (IBS). Camundongos C57BL/6J machos ou fêmeas (observadores e demonstradores), com idades entre 10 e 12 semanas, foram alojados separadamente. Os camundongos foram alojados de 2 a 5 animais por gaiola e mantidos a uma temperatura constante de 23 a 25 ° C com um ciclo claro/escuro de 12 horas. Os camundongos receberam ração e água ad libitum. Nenhum manuseio foi realizado antes do teste. Os detalhes dos reagentes e equipamentos utilizados neste estudo estão listados na Tabela de Materiais.

1. Preparação para o condicionamento observacional do medo

  1. Condições de alojamento: Irmãos de casa juntos (2-3 camundongos/gaiola) após o desmame. Camundongos não irmãos domésticos em gaiolas separadas13. Para experimentos envolvendo pares de acasalamento, prepare gaiolas de acasalamento com um camundongo macho e duas fêmeas. Co-alojar os machos e fêmeas por pelo menos 10 semanas.
  2. Habituação na sala: Transfira os animais em suas gaiolas domésticas para a área de espera pelo menos 30 minutos antes do início do teste comportamental para permitir que os camundongos se aclimatem ao ambiente de teste.
    NOTA: Manter a intensidade da luz na sala experimental em aproximadamente 90 lux e na área de espera para habituação em 35 lux.
  3. Configuração para condicionamento observacional do medo
    1. Configuração do aparelho: Monte o aparelho para condicionamento do medo observacional, medindo 32,7 cm de altura, 19,1 cm de largura e 37,8 cm de comprimento (Figura 1A).
      1. Inclui duas câmaras divididas por uma divisória de acrílico transparente porosa (seis orifícios com raio de 3 mm) (18 cm de largura × 32,2 cm de comprimento) no meio. Coloque uma grade composta por várias hastes de aço no chão da câmara para administrar choques elétricos nos pés.
    2. Certifique-se de que o protocolo para condicionamento observacional do medo consiste em dois períodos: um período de habituação de 5 minutos seguido por um período de condicionamento de 4 minutos, durante o qual um choque de 2 s no pé (1 mA) é aplicado a cada 10 s ao mouse demonstrador. Programe este protocolo usando o software FreezeFrame.
      NOTA: Conforme descrito anteriormente14, certifique-se de que a intensidade de choque do pé seja de 1 mA para induzir de forma confiável toda a gama de respostas comportamentais nos animais demonstradores, incluindo corrida, vocalização e salto. Evite reduzir essa intensidade, pois isso pode levar a respostas inconsistentes tanto em manifestantes quanto em observadores. No entanto, considere usar uma intensidade de choque mais baixa ou menos entregas de choque se uma gama completa de respostas comportamentais do demonstrador puder ser induzida em ambientes experimentais específicos.
  4. Gravação de vídeo: Ligue a câmera de vídeo e certifique-se de que a câmara de teste esteja totalmente visível dentro do quadro para análise subsequente.
    NOTA: Instale a câmera de vídeo dentro do cubículo de atenuação de som, posicionando-a diretamente acima do animal para garantir uma gravação clara do comportamento do animal.

2. Procedimento observacional de condicionamento do medo

  1. Período de habituação
    1. Designe um animal como observador e o outro como demonstrador, dependendo de qual animal será submetido a choques aversivos nas patas.
    2. Coloque o mouse demonstrador na câmara onde o choque no pé será administrado primeiro e, em seguida, posicione o mouse observador na câmara oposta, separado por uma divisória transparente de acrílico.
    3. Execute o protocolo programado utilizando o software imediatamente após o fechamento da porta da câmara.
      NOTA: Insira um protocolo completo no software FreezeFrame que inclua um período de habituação (sem choques nos pés) seguido por uma fase de condicionamento que fornece um choque de 2 s no pé do mouse demonstrador a cada 10 s, permitindo que a câmera grave durante todo o procedimento.
    4. Permita que os camundongos observadores e demonstradores se movam livremente e explorem a câmara por 5 minutos durante a sessão de habituação.
  2. Período de condicionamento
    1. Aplique automaticamente choques elétricos nos pés ao mouse demonstrador por 4 minutos após o período de habituação.
    2. Certifique-se de que o camundongo observador testemunhe as respostas de dor do camundongo demonstrador durante o período de condicionamento.
      NOTA: Os analgésicos foram retidos para preservar as respostas de dor do demonstrador ao choque elétrico, pistas sociais essenciais para induzir alterações no estado emocional em camundongos observadores.
    3. Após cada sessão, colocar os manifestantes e observadores em gaiolas separadas. Após a conclusão do teste, devolva cada animal à sua gaiola de origem.
    4. Limpe o aparelho e a grade no chão com etanol 70% e lenços de papel.
      NOTA: Limpe completamente o aparelho com desinfetante entre experimentos repetidos para eliminar quaisquer sinais olfativos residuais de indivíduos anteriores e manter a consistência entre os ensaios. Além disso, limpe com etanol 70% após a conclusão de todos os experimentos.

3. Análise das respostas de congelamento vicário

  1. Analise o comportamento registrado do observador durante os períodos de habituação e condicionamento15.
  2. Execute o software para detectar automaticamente ataques imóveis do mouse observador com duração superior a 0,75 s, que são considerados congelamentos.
    NOTA: Realize análises manual ou automaticamente para pontuar respostas de congelamento15.

4. Procedimentos de acompanhamento

  1. Após os experimentos, monitore o comportamento e a saúde de todos os animais para garantir que eles se recuperem totalmente de quaisquer estressores.
  2. Forneça alojamento e cuidados adequados para os animais, incluindo comida e água, imediatamente após a conclusão do teste.
  3. Registre quaisquer mudanças no comportamento durante e após os experimentos para avaliar o impacto dos procedimentos de condicionamento.

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Resultados

Conforme descrito no diagrama comportamental (Figura 1A), a sessão começa com o período de habituação (5 min), seguido por um período de condicionamento observacional ao medo (4 min). Neste experimento, os camundongos demonstradores no grupo de medo observacional (OF) foram submetidos a choques aversivos nos pés durante o período de condicionamento, enquanto os do grupo controle (Con) não receberam choques nos pés. Apenas o camundongo observador no grupo OF testemunhou as respostas de angúst...

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Discussão

O teste contextual observacional de condicionamento do medo (OFC), descrito neste protocolo comportamental, é empregado para estudar a empatia afetiva em camundongos 4,16. Para executar com sucesso esse paradigma, deve-se considerar cuidadosamente as condições experimentais e os detalhes práticos, particularmente os fatores que influenciam as respostas emocionais dos sujeitos, incluindo familiaridade, isolamento social, hierarquia social, experiência anterior de ...

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Divulgações

Os autores não têm nada a divulgar.

Agradecimentos

Este trabalho foi apoiado pelo Instituto de Ciências Básicas (IBS), Centro de Cognição e Socialidade (IBS-R001-D2) e pelo programa de pesquisa básica do Instituto de Pesquisa do Cérebro da Coreia (KBRI) por meio do KBRI, financiado pelo Ministério da Ciência, TIC e Planejamento Futuro (23-BR-03-04).

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Materiais

Lista de materiais utilizados neste artigo
NomeEmpresaNúmero de catálogoComentários
Amortecedor animal de precisãoCoulbourn InstrumentsH13-15
Piso de gradeCoulbourn InstrumentsH13-15
Cabo de fita para gradesCoulbourn InstrumentsH93-01-25
FreezeFrameACTIMETRICSACT-100A
FreezeView softwareACTIMETRICS
StimulatorACTIMETRICSACT-712
Câmara de medo observacionalCoulbourn Instrumentsaltura 32,7 cm &vezes; largura 19,1 cm &vezes; comprimento 37,8 cm 
Sistema de gravação de vídeoACTIMETRICS
Cabine
70% etanolAmplamente disponível.
DesinfetanteAmplamente disponível.
toalhaamplamente disponível.
Divisor de acrílicopersonalizadoN/Alargura 18 cm &vezes; comprimento 32,2 cm 
GraphPad Prism 8GraphPad Software Inc.
de atenuação de som de papel

Referências

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