Modelando o estresse social

Modeling Social Stress

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Behavioral Science

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Modeling Social Stress

1.13: An Introduction to Modeling Behavioral Disorders and Stress

1.15: Anxiety Testing

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08:14 min

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April 30, 2023

Overview

O estresse afeta negativamente nossa qualidade de vida. Em particular, alguns indivíduos experimentam estresse social quando colocados em um ambiente social que não estão familiarizados ou têm dificuldade em se adaptar. Como é difícil examinar mecanismos de estresse social em humanos, modelar essa condição em animais pode ajudar os cientistas no desenvolvimento de novas terapias para o tratamento desse problema comumente encontrado.

Este vídeo de educação científica começa discutindo a conhecida anatomia e fisiologia por trás da resposta ao estresse. Então, explicamos um paradigma bem estabelecido para modelar o estresse social em roedores, a tarefa Residente-Intruso. Na seção de aplicações, revisamos alguns exemplos de estudos em que a resposta ao estresse é medida.

Procedure

Estudar modelos de estresse social permite que os cientistas investiguem os mecanismos subjacentes desse problema comumente encontrado. Uma pessoa experimenta estresse social ao enfrentar mudanças no ambiente social com as qual não consegue lidar. O estresse social pode contribuir para transtornos como depressão e ansiedade. Entender os eventos biológicos que ocorrem durante uma resposta comportamental ao estresse pode ajudar os cientistas a desenvolver novos tratamentos que reduzem os efeitos fisiológicos do estresse.

Este vídeo primeiro discutirá a biologia do estresse, e depois nos concentraremos em um paradigma bem estabelecido para modelar o estresse social em roedores, a tarefa residente-intruso. Por fim, discutiremos alguns exemplos de estudos onde os efeitos do estresse são medidos.

Vamos começar discutindo a resposta fisiológica atualmente conhecida a estímulos estressantes.

O estresse pode ser definido como um estado de homeostase ameaçada. Em particular, o estresse social é gerado através da interação com conespecíficos, ou indivíduos de sua própria espécie. Os seres humanos podem experimentar estresse social ao fazer apresentações, ou em entrevistas de emprego.

A principal via sugerida para estar envolvida na resposta ao estresse é chamada de eixo HPA, onde “H” significa hipotálamo, “P” para glândula pituitária e “A” para glândula suprarrenal, que está localizada acima do rim. Quando alguém encontra um estímulo estressor, o hipotálamo é ativado e estimula a glândula pituitária, que por sua vez gera um hormônio chamado hormônio adrenocorticotrópico, ou ACTH, que estimula a glândula suprarrenal.

A glândula suprarrenal produz cortisol, o principal hormônio do estresse. É o cortisol que é responsável pelos efeitos fisiológicos do estresse, que incluem aumento da pressão arterial e temperatura corporal. Portanto, pessoas que passam por situações estressantes tendem a ter altos níveis de cortisol circulando em sua corrente sanguínea.

Uma vez que agora você entende a neuronatomia básica e a fisiologia do estresse, podemos ver como a tarefa residente-intruso pode modelar aspectos do estresse social.

Esta tarefa utiliza uma resposta comportamental naturalista para gerar um estressor social. Roedores machos adultos naturalmente apresentam comportamento agressivo quando seu território é ameaçado por um macho desconhecido. O homem intruso sofrerá estresse como resultado do comportamento agressivo do homem residente. Como a tarefa residente-intruso cria angústia em animais, é importante que os desfechos experimentais justifiquem seu uso.

O primeiro passo é desenvolver um etograma, que é uma lista de comportamentos a serem registrados. Pelo menos uma semana antes do experimento planejado, o território do macho residente deve ser estabelecido emparelhando-o com uma fêmea em sua gaiola. No dia do experimento, a fêmea é removida da gaiola do macho residente.

No início dos testes, uma câmera de vídeo é montada em frente à gaiola do homem residente. Talvez seja melhor testar à noite, quando os roedores estão mais ativos. Uma vez que a câmera está gravando, o novo macho é introduzido na gaiola do homem residente. Os animais podem interagir por cerca de 10 minutos, e então o macho intruso é removido da gaiola do residente. A interação deve ser monitorada e o julgamento encerrado se a agressão se intensificar ao ponto de lesão.

Depois de ver como o teste residente-intruso é executado, vamos discutir como pontuar as interações gravadas.

Os vídeos são analisados assistindo as imagens e pontuando com software especializado. A frequência e duração dos comportamentos agressivos, geralmente exibidos pelo homem residente, são registradas. Exemplos de tais comportamentos incluem: rearmamento, mudança em direção, ameaça lateral, ataque clinch, perseguição, “manter-se para baixo” e postura vertical. A frequência e duração dos comportamentos submissos, geralmente exibidos pelo intruso, também devem ser registradas. Exemplos de comportamentos submissos incluem: afastamento, postura submissa, fuga e postura vertical defensiva. Também podem ser observadas categorias adicionais de comportamentos, incluindo comportamentos sociais e comportamentos exploratórios gerais. Uma vez que todos os vídeos tenham sido pontuados, os dados podem ser visualizados avaliando a quantidade de comportamento dentro de cada categoria que é iniciada pelo residente ou pelo intruso.

Agora que você viu como executar um experimento de estresse social em roedores, vamos olhar para alguns experimentos neuroviolentais onde o estresse é empregado.

Uma variação da tarefa residente-intruso pode ser usada para modelar a depressão pós-parto. Nesse paradigma, um novo macho é introduzido na gaiola doméstica de uma fêmea e sua ninhada, fornecendo uma fonte de estresse social. Após essa interação, e após a retirada do macho, o comportamento materno da fêmea pode ser avaliado. Essas interações geralmente resultam em cuidados maternos deprimidos.

Além do comportamento instigado por intrusos, outros comportamentos domésticos podem ser observados, como aninhamento e enterramento de mármore; esses comportamentos podem indicar suscetibilidade ou resiliência ao estresse. Camundongos mais afetados pelo estresse podem construir ninhos de altura mais baixa do que animais não estressados, ou podem apresentar comportamentos compulsivos aumentados, como enterrar mais mármores.

Por fim, os cientistas também estão interessados em estudar o efeito do estresse social nas respostas fisiológicas e neuroendócrinas em humanos. Aqui, os pesquisadores induzem o estresse social pedindo aos participantes que façaem uma entrevista de emprego ou resolvam um problema aritmético, diante de uma audiência. Os cientistas então examinam a frequência cardíaca durante o teste e medem os níveis de cortisol em amostras de saliva colhidas antes e depois do teste. Os resultados revelam que o estresse social afeta esses dois parâmetros.

Você acabou de assistir o vídeo de JoVE sobre o estresse social. Revisamos o que se sabe atualmente sobre as mudanças fisiológicas por trás da resposta a estímulos de estresse, e detalhamos um protocolo passo a passo para executar e marcar a tarefa residente-intruso. Também analisamos alguns exemplos de como o estresse de modelagem poderia ser aplicado em pesquisas comportamentais hoje em dia. Como sempre, obrigado por assistir!

Transcript

Studying models of social stress allows scientists to investigate the underlying mechanisms of this commonly encountered problem. A person experiences social stress when facing changes in social environment that she or he cannot cope with. Social stress can contribute to disorders such as depression and anxiety. Understanding the biological events that occur during a behavioral response to stress may help scientists develop new treatments that reduce the physiological effects of stress.

This video will first discuss the biology of stress, and then we’ll focus on one well-established paradigm for modeling social stress in rodents, the resident-intruder task. Lastly, we’ll discuss some example studies where the effects of stress are measured.

Let’s begin by discussing the currently known physiological response to stressful stimuli.

Stress can be defined as a state of threatened homeostasis. In particular, social stress is generated through interaction with conspecifics, or individuals of your own species. Humans may experience social stress when giving presentations, or when on job interviews.

The main pathway suggested to be involved in the stress response is called the HPA axis, where “H” stands for hypothalamus, “P” for pituitary gland, and “A” for adrenal gland, which is located above the kidney. When someone encounters a stressor stimulus, the hypothalamus is activated and stimulates the pituitary gland, which in turn generates a hormone called adrenocorticotropic hormone, or ACTH, that stimulates the adrenal gland.

The adrenal gland produces cortisol, the main stress hormone. It is cortisol that is responsible for the physiological effects of stress, which include increased blood pressure and body temperature. Therefore, people experiencing stressful situations tend to have high levels of cortisol circulating in their bloodstream.

Since you now understand the basic neuroanatomy and physiology of stress, we can look at how the resident-intruder task can model aspects of social stress.

This task utilizes a naturalistic behavioral response to generate a social stressor. Adult male rodents naturally display aggressive behavior when their territory is threatened by an unfamiliar male. The intruder male will experience stress as a result of the aggressive behavior from the resident male. As the resident-intruder task creates distress in animals, it is important that the experimental outcomes justify its use.

The first step is to develop an ethogram, which is a list of behaviors to be recorded. At least a week before the planned experiment, the resident male’s territory should be established by pairing him with a female in his home cage. On the day of the experiment, the female is removed from the resident male’s cage.

At the start of testing, a video camera is set-up in front of the resident male’s home cage. It may be best to test at night, when rodents are more active. Once the camera is recording, the novel male is introduced into the home cage of the resident male. Animals are allowed to interact for about 10 minutes, and then the intruder male is removed from the resident’s cage. The interaction should be monitored and the trial terminated if the aggression escalates to the point of injury.

After seeing how the resident-intruder test is run, let’s discuss how to score the recorded interactions.

Videos are analyzed by watching the footage and scoring with specialized software. The frequency and duration of aggressive behaviors, generally displayed by the resident male, are recorded. Examples of such behaviors include: rearing, moving towards, lateral threat, clinch attack, chase, “keep down,” and upright posture. The frequency and duration of submissive behaviors, generally displayed by the intruder, should also be recorded. Examples of submissive behaviors include: moving away, submissive posture, flight, and defensive upright posture. Additional categories of behaviors, including social behaviors and general exploratory behaviors, can also be noted. Once all videos have been scored, data can be visualized by assessing the amount of behavior within each category that is initiated by the resident or the intruder.

Now that you’ve seen how to run a social stress experiment in rodents, let’s look at some neurobehavioral experiments where stress is employed.

A variation of the resident-intruder task can be used to model postpartum depression. In this paradigm, a novel male is introduced to the home cage of a female and her litter, providing a source of social stress. Following this interaction, and after the male is removed, the maternal behavior of the female can be assessed. These interactions generally result in depressed maternal care.

In addition to intruder-instigated behavior, other home cage behaviors can be observed, such as nesting and marble burying; these behaviors may indicate susceptibility or resiliency to stress. Mice more affected by stress may build nests of lower height than non-stressed animals, or they might display increased compulsive behaviors, such as burying more marbles.

Lastly, scientists are also interested in studying the effect of social stress on the physiological and neuroendocrine responses in humans. Here, researchers induce social stress by asking participants to deliver a job interview speech, or solve an arithmetic problem, in front of an audience. Scientists then examine heart rate during the test, and measure cortisol levels in saliva samples taken before and after the test. Results reveal that social stress affects both these parameters.

You’ve just watched JoVE’s video on modeling social stress. We reviewed what’s currently known about the physiological changes behind response to stress stimuli, and detailed a step-by-step protocol for running and scoring the resident-intruder task. We also looked at some examples of how modeling stress could be applied in behavioral research today. As always, thanks for watching!

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