Incubação do medo usando um protocolo estendido de condicionamento do medo para ratos
22 de agosto de 2020
Descrevemos um protocolo estendido de condicionamento do medo que produz overtraining e incubação do medo em ratos. Este protocolo envolve uma única sessão de treinamento com pares de choque de tom de 25 tons (ou seja, overtraining) e uma comparação de respostas de congelamento condicionadas durante testes de contexto e sinalização 48 h (curto prazo) e 6 semanas (longo prazo) após o treinamento.
A memória é um processo psicológico que envolve várias fases de aquisição, consolidação e recuperação de informações. Durante a fase de consolidação, ocorre o estabelecimento de novas conexões sinápticas e a modificação das conexões pré-existentes. Esta fase de consolidação depende do valor dos estímulos com um traço de memória mais forte quando os estímulos são emocionalmente relevantes.
A maioria dos estudos sobre memória emocional se concentrou no núcleo da amígdala e na relação com outras estruturas cerebrais. Este fenômeno tendo estudado principalmente com a condição de medo paraments. A condição do medo é uma forma de aprendizado que permite aprender as relações entre eventos aversivos e estímulos neutros.
Um dos procedimentos mais utilizados é o condicionamento clássico ou pavloviano em mamíferos. Incluindo roedores e humanos. No caso dos roedores, os símbolos de condições ou EUA são tipicamente uma imagem que é apresentada uma única ou várias vezes em uma única ou várias sessões.
Os protocolos de condicionamento do medo normalmente implicam choques de uma a duas toneladas. No entanto, outras aversão menos utilizadas envolvem rolamentos não queimados extensos. Isso é chamado de treinamento avesso que resulta em um efeito de memória duradouro chamado incubação do medo.
A incubação do medo implica o aumento da intensidade da resposta condicional ao longo do tempo. Estes na perturbação de mais exposição a outros eventos ou estímulos condicionados. Compreensão recente da incubação do medo nos nervos comportamentais e neurobiológicos tem mostrado isolamento para outros roedores e fenômenos psicológicos, incluindo resposta retardada para certos transtornos Aqui descrevemos uma condição de medo estendida no auge em que testamos memória contextual e cue por 48 horas e seis semanas após e mais de 20 sessões.
Isso nos permite testar a força da memória emocional ao longo do tempo. Selecione 12 ratos wistar machos e adultos e abriga-os em grupos de quatro em uma gaiola, com livre acesso à água durante todo o experimento. Mantenha os ratos em 85% de seu peso de alimentação livre, dando alimentos restritos no mesmo dia, hora todos os dias.
Atribua aleatoriamente os sujeitos aos seguintes grupos:Teste emocional, seis semanas após o treinamento. Teste emocional, 48 horas após o treinamento. Limpe todas as superfícies internas da câmara experimental e do piso da rede com solução de 10% de etanol.
Conecte os clipes vermelho e preto no calibrador de intensidade de choque a duas hastes no piso da grade. Conecte o cabo USB à porta correspondente do computador. Inicie o software do calibrador de intensidade de choque.
Escolha uma intensidade de miliampa no aplicativo clicando no botão. Em seguida, mude o interruptor de execução/parada para ser executado. Opere o estimulador aversivo e olhe para a intensidade de choque exibida no painel da aplicação.
Se necessário, ajuste a intensidade para um miliampa usando o botão no estimulador aversivo. Feche a câmara experimental e soe a caixa de narração. Inicie o software do sistema de detecção de congelamento e abra a janela experimental de diálogo.
Digite os detalhes de cada assunto e carregue o arquivo do protocolo de treinamento. Escolha a câmera correspondente e verifique a opção de vídeo lateral. Defina o limiar de movimento para 100 e a proporção mínima de congelamento para 13 quadros.
Verifique se a transmissão ao vivo da câmera escolhida aparece na tela. Juntamente com o gráfico do limiar de movimento e a linha do tempo dos diferentes estímulos que são apresentados durante o treinamento. Clique na opção calibrar três vezes enquanto verifica se o índice de movimento permanece abaixo de 100 Em seguida, selecione o equipamento para bloquear clicando no botão correspondente na tela.
Introduza o assunto experimental à câmara. Inicie a sessão clicando no botão de gravação, pares de choque de 25 tons ou ensaios são entregues com um intervalo de 60 segundos de inter-ensaio. Começando no minutário da sessão.
O tom é apresentado durante os últimos 10 segundos de cada intervalo inter-ensaio e o choque durante os dois últimos segundos de cada intervalo inter-trial. Remova o rato da câmara experimental quando a sessão de 28 minutos acabar. Devolva os animais para sua respectiva gaiola.
Transporte o rato no armário das gaiolas. Da sala de treinamento comportamental até o centro de cuidados com animais. Os ratos permanecem 48 horas ou seis semanas sem qualquer tratamento, dependendo de qual grupo foram designados.
Durante esse período, os animais descansam em suas gaiolas e são alojados individualmente. Monitore o peso dos animais duas vezes por semana durante as seis semanas do período de incubação. Gentilmente, manipule cada animal por dois minutos enquanto eles são ponderados.
Seis animais podem ser testados 48 horas após o tempo. Esses seis animais devem ser testados seis semanas depois. Repita a calibração do sistema de detecção de congelamento.
Carregue o nome do arquivo, protocolo de teste contextual. Inicie a sessão clicando no botão de gravação. Durante esta única sessão de teste de contexto de 10 minutos, nenhum estímulo é apresentado.
Um dia após o teste de contexto, repita os seguintes passos com cada animal, dependendo do grupo. Para mudar o contexto visual, uma parede ao redor de plástico foi inserida na câmara experimental. Para mudar o contexto olfativo, um por cento de ácido acético foi aplicado ao nosso cotonete colado de algodão.
Que foi colocado na bandeja de metal, abaixo do piso da grade. Repita a calibração do sistema de detecção de congelamento usando um arquivo diferente. Carregue o arquivo chamado Protocolo de teste Cue'Inicie a sessão clicando no botão de gravação.
Durante esta única sessão de teste de 15 minutos, o tom de estímulo condicional é apresentado 10 vezes a partir do minuto três da sessão. São 10 testes de cue e o reboot com as mesmas paredes inter-experimentais inter-julgamentos sem choques. Use programação personalizada adicional para obter:Uma porcentagem de congelamento nos tons durante as sessões de treinamento e teste de cue.
B percentual de congelamento para cada uma das oito caixas de três minutos da sessão de treinamento. C percentual de congelamento durante os três primeiros minutos da sessão de treinamento. Considere esta última medida como congelamento da linha de base, uma vez que não foram apresentados choques ou ossos durante esse período de três minutos.
Para obter esses dados abra o software do sistema de detecção de congelamento e siga essas etapas. Selecione arquivo, relatórios, resumo de componentes de banco. Selecione o arquivo cmd disponível no repositório gratuito Open Science Framework'Name e abra o arquivo.
Altere o limite de movimento para 100 e clique em ok Selecione arquivos a serem analisados. Arquivos abertos podem ser abertos no Microsoft excel. Para mais análises.
Por fim, calcule a duração média de cada episódio de congelamento. Para cada sessão, dividindo a duração total de congelamento sobre o número total de episódios de congelamento. Os animais estavam ativos e exploraram a câmara experimental durante o período de três minutos de linha de base.
O tempo de congelamento da linha de base foi significativamente menor quando comparado com o restante da sessão. Isso é uma indicação de aquisição de medo. Segmentar a sessão de ensaio em caixas de três minutos mostra que a porcentagem de tempo alocado para congelamento atingiu um assíntote durante os três primeiros ensaios de choque.
Esse achado tem sido consistente em pesquisas anteriores e indicação de outros treinamentos. O percentual de congelamento de todos os animais durante o período de treinamento foi significativamente maior do que o período de base. Os animais testados seis semanas após o treinamento apresentaram percentuais significativamente maiores de congelamento durante o teste de contexto do que os animais testados em 48 horas.
Não foram observadas diferenças no tempo de congelamento entre os testes de treinamento e memória. A resposta congelante dos diferentes grupos de sujeitos durante o teste de contexto foi ainda mais explorada com outras medidas. O nível de atividade dos sujeitos testados seis semanas após o treinamento foi significativamente menor do que o dos animais testados 48 horas após a seção de condicionamento.
Os tempos de congelamento dos animais testados logo após o treinamento, foram significativamente menores do que o dos animais testados seis semanas depois. Esses resultados indicam um efeito de incubação do medo. Uma análise da reação avessa de cada episódio de congelamento indicou que os animais testados 48 horas de sua sessão de condicionamento exibiram episódios de congelamento mais longos do que os animais testados 48 horas após o treinamento.
Os percentuais de congelamento de todos os animais durante a linha de base da sessão de treinamento e o teste de Cue foram significativamente menores do que durante o período de teste do teste de Cue. Apenas a linha de base do animal testado seis semanas depois no teste de Cue foi significativamente diferente do período de teste do teste de Cue. O congelamento médio durante o treinamento de Cue foi significativamente menor do que o congelamento médio durante o teste de Cue após seis semanas.
O congelamento médio durante o intervalo inter-ensaio no teste de Cue foi significativamente menor do que o congelamento médio durante o intervalo inter-ensaio no treinamento após 48 horas. Aqui descrevemos um protocolo de condicionamento de medo estendido que produziu sobre o treinamento em ratos de incubação do medo. É uma abordagem eficiente e válida para avaliar a memória emocional em curtos 48 horas e longos períodos de seis semanas.
Há uma evidência farmacológica, fisiológica e anatômica da montanha que apoia sua validade para avaliar fenômenos da memória emocional. Entre as diferentes vantagens deste protocolo estão os seguintes:Primeiro, os dois primeiros tipos de teste de memória, ou seja, contextual e Cue. Este teste permite identificar o efeito diferencial do teste da linha para contexto e Cue.
Em segundo lugar, requer uma única sessão de treinamento de 28 minutos que, por sua vez, produz um efeito de longo prazo que vai além de várias semanas. Essa vantagem é notável considerando que algumas pessoas esperam que o condicionamento do medo precise de pelo menos 100 choques em 10 sessões de treinamento. O medo oferece várias alternativas de medição que são calculadas automaticamente.
Comparado com outros paradigmas de condicionamento do medo com breves sessões de treinamento. Protocolos estendidos que produzem efeitos de treinamento avessos têm recebido menos atenção. Um efeito relevante associado a tal treinamento avesso é a incubação do medo que só recentemente começou a ser compreendida em um nível comportamental e neurobiológico.
E parece estar relacionado com outros fenômenos, incluindo o início atrasado do transtorno de estresse pós-traumático. As recomendações finais para as melhores implementações e pesquisas desses protocolos incluem: limpeza correta da câmara experimental, especialmente o piso de aderência. Calibração, a intensidade do choque antes de ligar o choque e congelar a calibração do sistema de detecção.
Este protocolo pode ser testado com todas as raças de ratos ou outros roedores. Nesses casos é importante ajustar o limiar de movimento e a intensidade do choque.
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Visão Geral
Este estudo apresenta um protocolo prolongado de condicionamento ao medo que induz super treinamento e incubação do medo em ratos. O protocolo envolve uma única sessão de treinamento com 25 pares tom-choque, permitindo a avaliação das respostas condicionadas de congelamento durante testes de contexto e de estímulo em intervalos tanto de curto quanto de longo prazo.
Componentes Principais do Estudo
Área da Ciência
- Neurociência
- Psicologia Comportamental
- Pesquisa em Memória
Antecedentes
- A memória envolve fases de aquisição, consolidação e recuperação.
- A consolidação depende da relevância emocional dos estímulos.
- A amígdala desempenha um papel crucial na memória emocional.
- A condicionamento de medo é um método fundamental para estudar a relação entre eventos aversivos e estímulos neutros.
Objetivo do Estudo
- Desenvolver um protocolo para estudar a incubação do medo em ratos.
- Avaliar os efeitos do excesso de treinamento nas respostas condicionadas.
- Comparar a retenção da memória de curto e longo prazo no condicionamento ao medo.
Métodos Utilizados
- Protocolo prolongado de condicionamento de medo com 25 pareamentos de tom-choque.
- Respostas condicionadas de imobilização medida durante testes de contexto e estímulo.
- Avaliações de curto prazo (48 h) e longo prazo (6 semanas).
- Uso de modelos de rato para análise comportamental.
Resultados Principais
- Demonstrou respostas significativas de congelamento condicionado em ratos.
- O treinamento excessivo levou a respostas de medo aprimoradas tanto em testes de curto quanto de longo prazo.
- A incubação do medo foi evidente na avaliação de longo prazo.
- Os achados contribuem para a compreensão dos mecanismos da memória emocional.
Conclusões
- O protocolo de condicionamento de medo prolongado é eficaz para o estudo das respostas de medo.
- O treinamento excessivo influencia a retenção das memórias de medo.
- Os resultados destacam a importância da relevância emocional na consolidação da memória.
Perguntas Frequentes
Relevância Executiva para a Indústria
O modelo de incubação do medo aborda uma lacuna crítica na pesquisa neuropsiquiátrica pré-clínica ao capturar a intensificação dependente do tempo das respostas de medo sem reexposição, refletindo fenótipos de início tardio observados em transtornos relacionados ao estresse. Este protocolo permite a desmistificação mecanicista de alvos terapêuticos envolvidos na consolidação da memória emocional e na falha da extinção, apoiando a validação precoce de alvos nas linhas de desenvolvimento para ansiedade e TEPT. Ao quantificar fenótipos comportamentais de longo prazo após superaprendizado, aumenta a confiança preditiva em compostos líderes direcionados a processos de memória maladaptativos.
Aplicações Estratégicas em P&D de Biotecnologia Farmacêutica
Descoberta Inicial e Validação de Alvo
- Valor Científico: Investiga hipóteses relativas aos circuitos neurais subjacentes à persistência e incubação da memória do medo.
- Valor Operacional: Fornece uma leitura comportamental padronizada para avaliar o engajamento de alvos em vias relacionadas ao medo.
- Valor Científico: Apoia a desmistificação biológica ao associar manipulações moleculares à expressão tardia do medo.
Desenvolvimento de Triagem e Ensaios
- Valor Científico: Gera métricas quantificáveis de resposta de congelamento em múltiplos pontos temporais para padronização de ensaios.
- Valor Operacional: Permite triagem em alto rendimento de compostos que afetam a consolidação e a incubação da memória.
- Valor Científico: Produz dados reprodutíveis de congelamento no período basal e de teste para análise comparativa.
Pesquisa Translacional e Pré-clínica
- Valor Científico: Modela a expressão tardia do medo, relevante para os cronogramas de início do TEPT.
- Valor Operacional: Facilita a comparação entre estudos das trajetórias da memória do medo.
- Valor Científico: Apoia a descoberta de biomarcadores por meio da correlação entre a dinâmica de imobilização e medidas neurobiológicas.
Integração de Pipeline e Fluxo de Trabalho
O protocolo insere-se no continuum de descoberta, desde a verificação da hipótese do alvo até a otimização do composto líder, especialmente para programas do SNC focados em distúrbios relacionados à memória.
- Biologia da Descoberta: Testa as contribuições mecanicistas de genes, receptores ou vias de sinalização na manutenção da memória do medo.
- Triagem: Fornece saídas quantitativas e resolvidas no tempo de imobilidade, adequadas para o perfil de efeitos de compostos.
- Análises: Permite a comparação estatística das porcentagens de imobilidade entre testes de contexto e de estímulo condicionado em 48 h e 6 semanas.
- Pesquisa Translacional: Relaciona fenótipos de incubação comportamental ao aparecimento tardio de sintomas clínicos em modelos de trauma.
- Reutilização Empresarial: Estabelece uma plataforma reutilizável para avaliação de compostos modificadores da memória em múltiplos projetos.
Impacto Operacional e Empresarial
- Valor Científico: Aumenta a confiança preditiva na validação de alvos ao revelar fenótipos de medo dependentes do tempo.
- Valor Operacional: Melhora a reprodutibilidade por meio da padronização da intensidade do choque, dos parâmetros do tom e dos limiares de detecção de imobilização.
- Valor Estratégico: Aprimora decisões de avançar/não avançar ao identificar compostos que atenuam a incubação do medo.
- Impacto no Portfólio: Permite a priorização ajustada ao risco de candidatos com base em efeitos comportamentais de longo prazo.
Considerações de Implementação
- Exige experiência em neurociência comportamental de roedores e metodologias de condicionamento ao medo.
- Depende de estímulo aversivo calibrado e sistemas automatizados de detecção de imobilidade.
- Necessita controle ambiental para manipulação de contexto e estímulos (por exemplo, pistas olfativas e visuais).
- Envolve monitoramento longitudinal de animais, incluindo o acompanhamento de peso e alojamento individual durante a incubação.
- Limitado a espécies e linhagens validadas para incubação do medo; exige ajuste dos limiares de movimento e intensidade do choque para outros modelos.
