Bedömning av social interaktion Beteenden

Summary

Här beskriver vi ett detaljerat protokoll för granskning av samvaro i möss med hjälp av Crawley är sällskaplighet och preferens för sociala nyhetsgranskning. Vi beskriver fördelarna och möjliga tillämpningar för detta förfarande, inklusive kritiska detaljer viktigt för korrekt tolkning av resultaten.

Abstract

Sociala interaktioner är en grundläggande och adaptiv del av biologin av många arter. Socialt erkännande är avgörande för struktur och stabilitet i de nätverk och relationer som definierar samhällen. För djur, t.ex. möss, får erkännande för artfränder vara viktigt för att upprätthålla sociala hierarkin och partnerval ^1.

En mängd olika neuropsykiatriska sjukdomar kännetecknas av störningar i socialt beteende och socialt erkännande, inklusive depression, autism, bipolär sjukdom, tvångssyndrom sjukdomar och schizofreni. Studier av människor och djurmodeller (t.ex. Drosophila melanogaster, Caenorhabditis elegans, Mus musculus, Rattus norvegicus) har identifierat gener som är involverade i regleringen av sociala beteende ^2. För att bedöma sociala biten i djurmodeller, flera beteendetester har utvecklats (över ^3). Integrativ forskning med djurmodeller och lämpliga provningar för socialt beteende kan leda till utveckling av förbättrade behandlingar för social psychopathologies.

De tre kammare paradigm testa känd som Crawley är sällskaplighet och preferens för sociala nyhet protokollet har framgångsrikt används för att studera social tillhörighet och socialt minne i flera inavlade och muterade mus linjer (t.ex. ^4-7). Huvudprincipen för detta test är baserat på det fria valet av ett ämne musen att tillbringa tid i någon av tre lådans miljön vid två experimentella sessioner, inklusive indirekta kontakt med en eller två möss som den är obekant. För att kvantifiera sociala tendenser av den experimentella musen, huvudsakliga uppgifter är att mäta en) tiden med ett nytt conspecific och b) preferens för en roman kontra en bekant conspecific. Således kan den experimentella utformningen av detta test utvärdering av två kritiska men urskiljbara aspekter av socialt beteende, såsom social tillhörighet / motivation, såväl som socialt minne och nyhet. "Sociala" i detta fall definieras som benägenheten att spendera tid med en annan mus, jämfört med tiden ensam i en identisk men tom kammare ^7. "Preferens för sociala nyhet" definieras som benägenheten att spendera tid med en tidigare unencountered mus i stället för med en bekant musen ^7. Detta test ger robusta resultat, som sedan måste noggrant analyseras, tolkas och stöds / bekräftas genom alternativa sociala kompetens tester. Förutom att vissa program kan Crawley är sällskaplighet testa ingå som en viktig del av allmänna beteende skärm av muterade möss.

Protocol

1. Utrustning och rum uppställt:

1. Apparaten för Crawley är sällskaplighet och preferens för sociala nyhetsgranskning består en rektangulär, tre-kammare rutan. Varje sektion är 19 x 45 cm och skiljeväggar är tillverkade av klart plexiglas, med ett öppet mittparti, som tillåter fri tillgång till varje kammare.
2. Använd två identiska, tråd cup-liknande behållare med avtagbara lock att stora nog att rymma en enda mus. Dessa är placerade vertikalt inuti apparaten, en i varje sida kammare, och kommer att innehålla de naiva / obekant mus. Varje förpackning består av metalltrådar för att möjliggöra luftväxling mellan interiör och exteriör av cylindern men tillräckligt små för att förhindra direkt fysiska samverkan mellan ett djur på insidan med en på utsidan.
3. Behavioral ska genomföras från 9:00 till 6:00.
4. Allmän belysning är 650 lux.
5. Anställ Observer 6,0 (Noldus) program (eller ett lämpligt alternativ) för att övervaka och spela in observationen och följa upp parametrar som nämns i avsnitt 4.3.
6. Efter varje försök, rengör alla avdelningar med 70% etanol (mellan möss) och sedan med Clidox 01:05:01 (mellan burarna) för att förhindra lukt kö partiskhet och för att säkerställa korrekt desinfektion, respektive.
7. Den person som gör observationen måste vara minst 2 meter från apparaten.

2. Animal Förberedelser:

1. Hus 3-5 möss per bur i ett rum med en 12 tim ljus / mörker-cykel (lampor på kl 7:00) med ad lib tillgång till mat och vatten, enligt standard och krav för lokala Djurvård kommittén vägledning och protokoll.
2. Överför alla sådana burar som innehåller mössen in i beteende-rummet 30 minuter innan den första rättegången inleds.
3. Det finns två klasser av mus krävs för detta experiment, ett som fungerar som en kontroll, naiv eller "unfamiliarized" djur och en som är testpersonen. För kontroll musen använda en mus med samma bakgrund (oftast C57BL6), ålder (vanligtvis 8-12 veckor gamla), kön och vikt, utan föregående kontakt (ej syskon) med motivet musen. Två kontroll möss behövs per försök, är en används för session jag och en annan för session II. Samma kontroll möss kan användas från och prövningar.

3. Tillvänjning (anpassning):

1. Isolera höger och vänster fack med hjälp av att dela Plexiglas väggarna.
2. Placera tomma koppar tråd inneslutning i mitten av höger och vänster kammare (en per varje webbplats).
3. Placera motivet musen i mitten av den mellersta kammare för anpassning.
4. Vänja i 5 minuter.

4. Social tillhörighet aspekt av Test (sessionen I):

1. Placera en av de kontroll möss ("Stranger 1") i en tråd inneslutning kopp som ligger i en av sidokamrarna. Placeringen av Stranger 1 i vänster eller höger sida av kammaren är systematiskt ändras mellan försöken.
2. Ta bort murarna mellan fack, för att möjliggöra fri tillgång för ämnet musen för att utforska de tre kamrarna.
3. Omedelbart börjar övervakning och registrering av följande parametrar:
   1. varaktighet och
   2. antalet direkta (aktiv) kontakter mellan motivet musen och inneslutning koppen bostäder eller inte bostäder Stranger 1 musen, för varje kammare för sig. Direkt kontakt mellan motivet musen och inneslutning koppen, eller stretching av kroppen av motivet musen i ett område 3-5 cm runt koppen räknas som en aktiv kontakt;
   3. varaktighet och
   4. antal andra beteenden av ämnet musen i varje fack, bland annat promenader, själv-grooming, brist på kroppsrörelser i mer än 5 sekunder ("frysning"), liksom ovanligt beteende, till exempel hoppa, repetitivt beteende, etc.
   5. varaktighet och
   6. antal poster i varje fack. Musen anses vara i kammaren när dess huvud och fyra tassar har ingått i kammaren.
4. Varaktigheten av sessionen jag är 10 minuter.

5. Sociala nyhet / önskemål session Test (Session II):

1. Placera en andra kontroll mus ("Stranger 2") i en identisk tråd inneslutning kopp i motsatt sida kammaren (som hade varit tomma under sessionen I). Övervaka samma parametrar som beskrivs i 4.3, differentiera beteenden mellan motivet musen i närvaro av Stranger 1 jämfört med Stranger 2.
2. Varaktigheten av sessionen II är 10 minuter.

6. Statistisk analys:

1. Genom att använda Ursprung 6,0 programmet (eller ett lämpligt alternativ) analysera följande parametrar, med hjälp av inspelade data:
   1. det totala antalet kontakter och
   2. totala varaktigheten av kontakter mellan experimentell mouse och tomma inneslutning kopp vs eller kopp bostäder Stranger 1 (i session I), eller mellan experimentell mus och koppen huset Stranger 1 vs Stranger 2 (i session II);
   3. Medellängden per kontakt;
   4. totala antalet och varaktigheten av andra beteenden (frysning, själv-grooming, gå)
   5. totala tid som ämnet musen i varje fack.
2. Analysera signifikanta skillnader för båda de nämnda parametrar, genom att jämföra grupper:
   1. "Töm" inneslutning kopp vs "Stranger 1" för en vild typ (WT) föremål
   2. "Töm" inneslutning kopp vs "Stranger 1" för den experimentella musen (t.ex. en knockout, transgena eller droger behandlade mus, etc.).
   3. "Stranger 1" vs "Stranger 2" för en WT ämne
   4. "Stranger 1" vs "Stranger 2" för den experimentella musen (knockout, transgena eller droger behandlas osv).
3. Presentera varje datauppsättning av ovan nämnda parametrar som Session I: WT och försökspersoner, Session II: WT och experimentella ämnen, som visas i figur 1 (A och B) och 2 (A och B), respektive.

Det är också klokt att ta hänsyn till andra parametrar, som hjälper att standardisera detta test, såsom tidigare erfarenhet i att känna igen specifika mus beteendemönster, såsom sniffning, grooming, gnugga, slagsmål, montering, vilket kan vara till stor del beroende på subjektiva personliga iakttagelse . Den person som agerar som inspelaren av beteendemässiga parametrar under testet bör blinda för genotyp eller behandling villkor och denna information avkodas efteråt.

7. Representativa resultat:

Ett exempel på de två stegen i social interaktion testet visas i figur 1 och 2. Den första sessionen av testet kan uppskattningen av social tillhörighet och motivation i ämnet musen. I denna del av testet var främlingen muspekaren inneslutna i en cirkulär tråd kopp som tillät näsa kontakt, men förhindrade strider mellan möss. Dessa villkor säkerställer att sociala förhållningssätt initieras av ämnet musen och undersökande bara, utan direkt fysisk kontakt. Musen kan välja att tillbringa mer tid runt inneslutningen koppen med främlingen musen eller för att undvika kontakt genom att flytta till facket med den tomma kopp. Andra parametrar, såsom antal individuella kontakter, kan användas i tillägg till tid tillbringade nära främlingen musen.

Vanligtvis kommer en vild typ djur tillbringar betydligt mer tid i facket med Stranger 1 jämfört med i facket med tomma kopp (Figur 1A), vilket indikerar normala sociala kompetens, social motivation och tillhörighet. I GSK-3α knockoutmöss, till exempel, finns det inga betydande skillnader mellan tiden med tomma kopp jämfört med koppen med främlingen 1 (Figur 1B), vilket indikerar försämrad trevnad i dessa djurmodell ^6.

Den andra sessionen med testet är utformat för att uppskatta sociala nyhet och socialt minne. I denna del har ämnet musen ett fritt val mellan den första, som redan undersökts, obekanta mus (Stranger 1), en roman obekanta mus (Stranger 2). Vanligtvis minns en WT djur sina tidigare kontakter med Stranger 1, och i denna session, tenderar att spendera mer tid med den nyligen stött på musen (Stranger 2), vilket indikerar intakta socialt minne och förkärlek för nya upplevelser (Figur 2A).

Till skillnad från vildtyp möss, visar GSK-3α muterade djur som inte företräde för den kammare som innehåller en nyligen införda mus (Stranger 2) över en kammare som innehåller en numera välbekant mus (Stranger 1) i session II (Figur 2B). Likgiltig beteende KO möss i detta test visar på minskad social motivation och nyhet.

. Figur 1 Session I: Social tillhörighet och sociala kompetens. Genomsnittlig tid (± SEM) i kammaren med främlingen ("Stranger sida") jämfört med det motsatta kammaren ("tom sida"). Till skillnad från WT män (A), misslyckades KO (b) djur för att visa en preferens för social närhet genom att tillbringa samtidigt i båda kamrarna. *** P ≤ 0,0001 i WT grupp.

Figur 2 Session II:. Sociala minne och nyhet. Medellängden av tid (± SEM) i kammaren med obekanta musen från den sociala biten fas ("Stranger 1") och i motsatt kammare med en ny obekant mus ("Stranger 2"). Till skillnad från WT män (A), misslyckades KO (b) djur för att visa en preferens för sociala nyhet genom att tillbringa samtidigt i båda kamrarna. *** P ≤ 0,0001 i WT grupp.

Discussion

Mus musculus är en social art som bedriver höga nivåer av ömsesidig social interaktion, kommunala kapsling, sexuell och föräldraskap beteenden, territoriella doft märkning och aggressiva beteenden ^8-10. Flera tester har utvecklats för att undersöka sociala beteendestörningar hos möss (över ^3). Här presenterar vi ett allmänt används test för att utvärdera samvaro hos möss. Crawley är sällskaplighet och preferens för sociala nyhetsgranskning utvecklades ursprungligen av Crawley och kollegor ^{7, 11.} Det finns flera fördelar till de tre-kammare paradigm, som förbättrar uppgifternas tillförlitlighet för prövning av samvaro, social tillhörighet, socialt minne och önskemål, med liknande förfaranden. De viktigaste specificitet detta test är design som en mus, som tidigare unencountered av ämnet djur, är placerad under en tråd kopp och oförmögen att röra sig fritt. Detta förhindrar direkt fysisk kontakt, eliminera slåss och / eller aggressivt beteende men tillåter sensoriska interaktioner (lukt, syn, hörsel, smak). Under dessa förhållanden, initierar den experimentella musen och avslutar alla interaktioner, alltid ha ett val mellan obekanta mus vs tomma behållare (i session 1), eller mellan bekanta musen (Stranger 1) vs romanen musen (Stranger 2). Till exempel, i en kammare social interaktion tester är föremål musen utsätts för en främling i samma kammare, och eftersom både möss har möjlighet att röra sig fritt ovan nämnda aktiva fysisk kontakt tenderar att vara dominant och kan inte elimineras. De tre kammare apparaten är mycket större än en typisk enda kammare enhet, vilket gör att motivet musen för att stanna kvar i närheten av eller flytta långt bort från Stranger musen. Således är stressnivå i Crawley är sällskaplighet testa låga och mestadels orsakad genom att placera den experimentella musen till en ny miljö, som möjliggör upprepning av detta test över tid, till exempel vid olika åldrar i samma musen kohort: unga vs vuxen. Genom att jämföra en ung grupp djur med samma men äldre kohort, är det möjligt att följa upp och skilja mellan försämring av socialt erkännande vs socialt minne och / eller kognitiva funktionsnedsättningar, som kan observeras i Session 2, och vara relaterat till ålder- beroende fysiologi.

Detta test är relativt tidskrävande (~ 40 minuter per mus), vilket är en nackdel. Däremot kan flera repertoar av specifika parametrar övervakas och omkodas (manuellt och / eller video), som möjliggör robust analys. Till exempel kan en del av ytterligare parametrar, såsom frysning och / eller själv-grooming beteende, visar på ökad oro och minskad motivation för socialt beteende. Genom att använda samma protokoll, kan möss testas i nästa dag med samma Stranger 1 musen för att utesluta en effekt av social ångest. Ytterligare parametrar (såsom svans skrammel, bita av kabeln cup där Stranger 1 ligger) kan vara till hjälp för att skilja aggressiva mot ovanliga vänlighet beteende mot romanen djuret. Observerade ångest kan bero på olämpliga anpassning av möss att den experimentella rummet, för stark rumsbelysning, dålig mus hälsa, eller som ett resultat av genetisk modifiering och / eller neofobi (i vissa KO modeller). Dessutom kan nedsatt tillvänjning tolkas som en kognitiv störning, och kan påverka resultatet av andra sessionen. Innan utsätta möss till detta test är det viktigt att utsätta djur för allmän hälsa och neurologiska undersökningar, inklusive kroppstemperatur och vikt, päls undersökning och serien av följande reflex undersökningar: Whisker, Rätande, Öron-Twitch och nå och Key klingande ( beskrivs i ^12-15). Ytterligare beteendevetenskaplig tester kan vara till hjälp för att diskriminera specifika svar. Ett ökat antal kontakter och / eller en ökning av den totala varaktigheten av aktiva kontakter kanske förknippas med hyperaktiva beteende specifika mus fläckar, som kan bekräftas genom att använda ett öppet fält test (för att mäta rörelseaktivitet). Minskad längd och / eller antal kontakter kan förknippas med depressiva och / eller ångest-liknande beteende, som kan utvärderas med hjälp av FST, TST eller EPM, noll-labyrint, ljus / mörker tester, respektive (som beskrivs i ^{6, 13 , 15).}

När lämpliga villkor tillämpas och betydande observerade skillnaderna, finns det ett krav att utföra uppföljande prov, för att bekräfta resultaten. Luktsinnet spelar en viktig roll i socialt erkännande hos gnagare, eftersom varken kemiskt inducerad luktsinne eller borttagande av vomeronasala orgeln blocken enskilda erkännande ^{16, 17.} Möss har en tendens att sniffa en roman lukt och sedan snabbt vänja sina nyhet. Luktbulben testet kan användas för detta ändamål (som beskrivs i ^{6, 7).}

Det finns även modifieringar och alternativ användning av tre-kompartment kammare sällskaplighet test, såsom uppskattning av moderns beteende, genom att undersöka den tidutnyttjats av ett ämne kvinnlig proximalt en kopp med sina valpar (som avspeglar moderns motivation), samt sexuell motivation, genom att mäta effekten av en testad man / kvinna till en kvinnlig / manlig i kopp istället för Stranger 1 i session 1 ^{7, 11.}

Ytterligare tester kan användas för att undersöka samvaro i möss med användning av alternativa metoder / paradigm, t.ex. social interaktion i buren och / eller i en roman miljö (en kammare social interaktion test), bosatt inkräktare, partition test, socialt synsätt testa , ömsesidig social interaktion, etc (som beskrivs i ^{3, 18).} Vocalizations i ultraljud och Sonic intervall, visuella, smak och taktila modaliteter kan också bidra till förmedling av information och sociala bindning (över ^19).

Nedsatt sällskaplighet och oreglerad socialt beteende har varit inblandad som ett kännetecken för många psykiatriska sjukdomar. Till exempel är autism och schizofreni båda kännetecknas av markant underskott i social kognition och socialt beteende ^20, och störningar i sociala relationer leder till en ökad risk för depression ^21. Således kan de beskrivna här test användas i djurmodeller av ovannämnda villkor. Dessutom är detta test tillämpas för att bedöma eventuella effekter av farmakologiska föreningar på sällskaplighet (över ^{3, 22-24).}

Materials

Name	Company	Catalog Number	Comments
Ethanol 70% (commercial Alcohols)	MSH	19901
Clidox 1:5:1 Base Activator	Pharmacal	96130F 95130F	1 part Base to 5 parts water to 1 part Activator