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Neuroscience

Habituación y la inhibición prepulso de sobresalto acústico en roedores

Published: September 1, 2011 doi: 10.3791/3446
Automatic Translation
1, 1
1Anatomy and Cell Biology, Schulich School of Medicine and Dentistry, University of Western Ontario

Summary

La inhibición de la habituación y prepulso de sobresalto son medidas operativas de la entrada sensorial. La entrada sensorial se altera en la esquizofrenia y otros desórdenes mentales y enfermedades neurodegenerativas. Se describen un protocolo estándar para evaluar la habituación a corto plazo y largo plazo, así como la inhibición prepulso de las respuestas de sobresalto acústico en ratas y ratones.

Abstract

La respuesta de sobresalto acústico es una respuesta protectora, provocada por un estímulo acústico intenso y repentino. Los músculos faciales y esqueléticos se activan dentro de unos pocos milisegundos, lo que lleva a un cuerpo estremecerse en roedores 1. Aunque las respuestas de sobresalto son respuestas reflejas que pueden ser provocados de forma fiable, no son estereotipados. Que puede ser modulado por emociones como el miedo (miedo sobresalto potenciado) y alegría (alegría atenuada de alarma), por los procesos de aprendizaje no asociativo, tales como la habituación y sensibilización, y por otros estímulos sensoriales a través de los procesos de la entrada sensorial (la inhibición prepulso), convirtiendo de sobresalto respuestas en una excelente herramienta para la evaluación de las emociones, el aprendizaje y la entrada sensorial, para una revisión véase 2, 3. La principal vía de mediación respuestas de sobresalto es muy corta y muy bien descrito, la calificación de sobresalto también como un excelente modelo para estudiar los mecanismos que subyacen a la plasticidad de comportamiento a nivel celular / molecular 3.

Se describen un método para evaluar la habituación a corto plazo, a largo plazo la habituación y la inhibición prepulso de las respuestas de sobresalto acústico en los roedores. La habituación se describe la disminución de la magnitud de la respuesta de sobresalto a la presentación repetida del mismo estímulo. Habituación dentro de una sesión de pruebas se llama habituación a corto plazo (STH) y es reversible en un período de varios minutos sin estimulación. Habituación entre sesiones de prueba se llama habituación a largo plazo (LTH) 4. La habituación es estímulo específico 5. La inhibición prepulso es la atenuación de una respuesta de sobresalto por un anterior no sorprendente estímulo sensorial 6. El intervalo entre prepulso y el estímulo de sobresalto puede variar de 6 a un máximo de 2000 ms. El prepulso puede ser de cualquier modalidad, sin embargo, prepulses acústicas son las más utilizadas.

La habituación es una forma de aprendizaje no asociativo. También puede ser visto como una forma de filtrado sensorial, ya que reduce la respuesta de los organismos a un estímulo no amenazante. La inhibición prepulso (PPI) fue desarrollado originalmente en la investigación humana neuropsiquiátricos como una medida operativa para la entrada sensorial 7. Déficit de PPI puede representar la interfaz de "psicosis y el conocimiento", ya que parecen predecir 10.08 deterioro cognitivo. Tanto la habituación y PPI son alterados en los pacientes que sufren de esquizofrenia 11, y las interrupciones de IBP han demostrado ser, al menos en algunos casos, susceptibles de tratamiento con antipsicóticos atípicos en su mayoría 12, 13. Sin embargo, otras enfermedades mentales y neurodegenerativas también se acompañan de alteración en la habituación y / o PPI, como trastornos del espectro autista (más lenta habituación), trastorno obsesivo compulsivo, síndrome de Tourette, enfermedad de Huntington, la enfermedad de Parkinson y la enfermedad de Alzheimer (PPI) 11, 14, 15 de dopamina inducida por déficit de PPI es un modelo animal utilizado para la detección de 16 de los fármacos antipsicóticos, pero los déficit PPI también puede ser inducida por muchos otros medicamentos psicomiméticos, las modificaciones del medio ambiente y los procedimientos quirúrgicos.

Protocol

1. Protocolo de Diseño

  1. Calibración: Antes de una serie de experimentos, calibrar los altavoces. Esto es importante para que los altavoces mostrar el volumen exacto que se estableció por el experimentador. También calibrar la sensibilidad de la plataforma de transductor de las cajas de sobresalto de acuerdo al manual del proveedor. El transductor convierte el movimiento vertical de la plataforma en una señal de tensión. Asegúrese de que no hay experimentos en marcha en la calibración del sistema, y ​​que todas las cajas están calibrados de la misma manera.
  2. i / o Función: Si las nuevas cepas de ratones o ratas se miden, una función de entrada / salida debe ser establecido. Después de un período de aclimatación de unos 5-10 minutos, con un ruido de fondo blanco constante de 65 a 68 dB (ver más abajo), los estímulos de sobresalto (20 ms ruido blanco) se debe mostrar cada 20 seg, a partir de alrededor de 70-75 dB. Intensidad de estímulo de sobresalto se incrementará entre cada estímulo por 2.5 dB hasta llegar a 120-130 dB, lo que resulta en 10 a 30 ensayos con estímulos de sobresalto (ver figura 1).
  3. Estructura de protocolo: habituación y la inhibición prepulso se puede medir dentro de un protocolo. El protocolo se divide en un período de aclimatación, un bloque I (habituación), inmediatamente seguido por un bloque II (PPI, figura 2). Antes de medir la inhibición prepulso, los animales siempre deben ser sometidos a la habituación de sobresalto, de modo que atenuaciones sobresalto debido a la habituación no interferir con las mediciones PPI.
  4. Período de aclimatación: Cada vez que se prueba un animal, primero se somete a una fase de aclimatación con el fin de adaptarse a la titular de los animales, caja de sobresalto y el ruido de fondo. Durante un período de aclimatación de 5-10 minutos, el ruido de fondo constante de 65-68dB de ruido blanco (dependiendo del ruido del medio ambiente) se muestra, pero sin estímulo de sobresalto. Durante esta fase el animal se calme, se detiene a explorar el entorno y dejar de moverse.
  5. Bloque I habituación: Para habituación a corto plazo (STH), entre 30 -100 estímulos de sobresalto se debe aplicar en el fondo. Estímulos de sobresalto son ruidos comúnmente blanco de 20 ms de duración y los tiempos de subida muy pronunciada (0, si es posible). La intensidad está muy bien en el volumen en el que la función de E / S llegaron a la meseta de máxima respuesta de sobresalto, comúnmente en 105 a 115 dB. Los intervalos entre ensayos individuales deben ser siempre 20 segundos o al azar de entre 10 y 30 segundos (véase el análisis y la figura 3).
  6. Bloque II inhibición prepulso: Con el fin de medir el PPI, los ensayos con un pulso de sobresalto solo y ensayos con un prepulso son pseudorandomized en el bloque II. El ruido de fondo y el estímulo de sobresalto son los mismos que en el bloque I. El prepulso es un ruido blanco de 4 ms de duración y también el tiempo de subida pronunciada. Dos parámetros pueden ser variados: el intervalo inter-entre prepulso y asustar a pulso y la intensidad de la prepulso (véase la discusión). Nos proponemos utilizar normalmente dos diferentes intensidades prepulso (75 y 85 dB) y dos intervalos interestímulo diferentes (30 ms y 100 ms). Así, hay cuatro diferentes prepulso pulso ensayos más el pulso de sobresalto solo los ensayos para ser pseudorandomized y se muestra 10 veces cada uno, que asciende a 50 ensayos. Inter-ensayo intervalos pueden ser 20 segundos o al azar de entre 10 y 30 segundos (véase la discusión). En algunos casos puede ser beneficioso añadir un sexto tipo de ensayos, que es un juicio prepulso solo (ver la discusión y el gráfico 4).
  7. Habituación a largo plazo: el fin de medir LTH, todo el protocolo que se ejecuta en al menos cinco días siguientes. Por otra parte, sólo la fase de aclimatación y el bloque que se puede ejecutar, sin embargo, con el fin de ver LTH, bloque que debe contener al menos asustar a 100 estímulos. La presentación de 30 estímulos por día conduce a la LTH muy poco o nada en la mayoría de los animales, especialmente en los ratones. Ejecuta debe estar en aproximadamente el mismo tiempo de cada día, ya que la respuesta de sobresalto amplitudes varían con el ciclo diurno.

2. Manejo y aclimatación de los animales

Existen grandes diferencias en el manejo y la aclimatación de las ratas en comparación con los ratones. Los ratones se colocan en el soporte adecuado de los animales (que no debe ser restringida) por 2-5 minutos con el ruido de fondo, pero sin estímulo de sobresalto (fase de aclimatación del programa). Este procedimiento debe repetirse 3-5 veces, una o dos veces al día, hasta que defecar y orinar en el soporte del ratón cesa o disminuye considerablemente. Los titulares de los animales deben estar siempre sustituir o limpiar después de un animal se retira.

Las ratas deben ser manejados por al menos tres sesiones de 17. Al final de las sesiones de manejo de tercero se coloca en un soporte adecuado de los animales (sin limitar) y expuestos a ruido de fondo durante varios minutos. Después de la eliminación de ellos, pueden ser recompensados ​​con semillas de girasol para formar pasociaciones ositive con el procedimiento de prueba. Este procedimiento se repite dos veces más, expandiendo gradualmente el tiempo de aclimatación, antes de todo el protocolo que se ejecuta.

Para las pruebas de las sesiones, los animales se colocan en todas las cámaras, las puertas cerradas y el protocolo con la fase de aclimatación, que bloque y bloque II se ejecuta. Si hay diferentes grupos de animales (inyecciones, los genotipos), que debe ser mezclado o al azar en las tandas diferentes y las diferentes cajas. Si un animal es a prueba repetidamente (por ejemplo, con diferentes tratamientos), se debe volver a analizarse en la misma caja. Para repetir las pruebas PPI en ratas, también se recomienda para ejecutar un protocolo completo antes de la recolección de datos se lleva a cabo. PPI con frecuencia mejora entre la primera y la sesión de pruebas segundos (PPI aprendizaje), y se mantiene consistente a partir de entonces. También se eliminará una gran parte de la LTH.

3. Análisis de Datos

  1. Habituación a corto plazo: Para el análisis de la habituación a corto plazo, todas las respuestas de sobresalto de bloque que se trazan para cada animal. Si los animales dentro de un grupo tienen similares amplitudes de la respuesta de sobresalto, los valores se pueden promediar entre los animales. En la mayoría de los casos, sin embargo, absoluta amplitudes sobresalto difieren considerablemente entre los animales y los niveles de susto no se distribuyen normalmente. En este caso, es más viable para normalizar los datos de cada animal a su primero, o el promedio de las dos primeras, las respuestas de sobresalto en el bloque I (animales a veces se duermen durante la fase de aclimatación que resulta en una respuesta de sobresalto primero baja y una alta sobresalto segundo). Los datos normalizados se pueden promedio a través de todos los animales con el fin de trazar el curso de la habituación. Para realizar una evaluación cuantitativa de la cantidad de habituación, una puntuación puede ser calculado por cada animal, por ejemplo, el promedio de los últimos 10 respuestas de sobresalto, dividido por el promedio de las dos primeras respuestas (figura 6).
  2. La inhibición prepulso: Para el análisis de la inhibición prepulso, los datos del bloque II tiene que ser ordenados en función del tipo de ensayo (por ejemplo, mediante la exportación de todas las columnas de datos relevantes en Excel y ordenar por prepulso intensidad y duración de ISI). Los diez trazas por el tipo de ensayo se promedian, y los valores resultantes de los ensayos prepulso pulsos se dividen por el impulso de sobresalto solo valor, multiplicado por 100. Esto revela la cantidad de sobresalto restante (porcentaje de la base de sobresalto) bajo diferentes condiciones prepulso para cada animal. Línea de base de sobresalto (solo pulso) es del 100%. Estos valores pueden ser promediados a través de los animales de un grupo y se trazan (Figura 7). Por otra parte, la cantidad de PPI se pueden trazar restando la respuesta de sobresalto restante de 100% (Figura 7). Tenga en cuenta: cuando se compara PPI en los diferentes grupos de animales, siempre se debe también informar si existe una diferencia en la línea de base amplitudes de sobresalto, por ejemplo, comparando las amplitudes de sobresalto absoluto de los ensayos de sobresalto pulso solo (o amplitudes de sobresalto en el bloque I) .
  3. Habituación a largo plazo: el fin de analizar LTH las dos primeras respuestas del bloque I de cada día se promedian y se representa por encima del mínimo de cinco sesiones consecutivas de pruebas. Esto elimina la posibilidad de que las diferencias en STH afectar el resultado del análisis de LTH. Si se ha establecido que un gen de tratamiento / no afecta STH, en su defecto todas las respuestas en el bloque que puede ser simplemente un promedio para cada día y será dibujado. LTH se puede cuantificar mediante el cálculo de una puntuación de habituación donde 'se divide el valor de los primeros días de los últimos días el valor, multiplicado por 100, por lo que el porcentaje de nivel de sobresalto inicial que queda después de la LTH se muestra. Puntuaciones de habituación puede ser promediados a través de los animales (figura 8).

4. Los resultados representativos:

  1. i / o función: Los roedores generalmente empiezan a asustar a partir de un volumen de 85-90 dB en (con 20 ms de duración, el ruido blanco). La respuesta de sobresalto se incrementa con el aumento de volumen y, normalmente, alcanza un máximo a 100-110 dB. Si los animales se apartan considerablemente de estos valores, los animales podrían haber alterado la capacidad auditiva o habilidades motoras. Típicas funciones I / O se muestran en la figura 5.
  2. Habituación a corto plazo: las ratas bien manejado normalmente acostumbran a alrededor del 60% de su respuesta de sobresalto inicial, sin embargo, hay enormes diferencias individuales y diferencias de las cepas. El efecto más fuerte habituación se produce normalmente dentro de los varios estímulos en primer lugar. Los ratones suelen habituarse a menos que las ratas (por lo general de alrededor del 80%), pero diferencias de las cepas pueden ser muy grandes. Un curso de habituación típico se muestra en la figura 6.
  3. La inhibición prepulso: La mayoría de las ratas muestran PPI de alrededor del 90%, con un óptimo prepulso (85dB, 4 ms, el ruido blanco). PPI es muy robusto y las diferencias individuales son relativamente pequeños con esta configuración experimental. Menor volumen prepulsesrinden menos PPI y una mayor variabilidad (incluso dentro de un animal), sino que también parece ser más vulnerable a las manipulaciones farmacológicas o genéticas. Diferentes resultados PPI se representan en la figura 7.
  4. Habituación a largo plazo: a largo plazo habituación se puede observar en varias sesiones de pruebas. LTH es muy robusto en las ratas. En los ratones, que a menudo requiere la presentación de una gran cantidad de estímulos de sobresalto en cada sesión a fin de observar LTH. Los resultados típicos LTH se puede ver en la figura 8.

Figura 1
Figura 1. Estímulo protocolo para la función de E / S. Después de un período de aclimatación de 5-10 min. con 65 dB de nivel de presión sonora (SPL) el ruido de fondo y no asustar a los estímulos (no mostrado), 20 ms estímulos ruido blanco se presentan cada 20 seg. La intensidad se incrementa gradualmente desde 75 hasta 130 dB en incrementos de 5 dB (bg el ruido de fondo =).

Figura 2
Figura 2. Estructura del Protocolo para la habituación combinado y la medición de PPI. Durante todo el protocolo, un ruido de fondo constante de 65 dB se aplica. Hay un período de aclimatación de 5-10 min. sin ningún estímulo adicional. Inmediatamente después, la habituación se prueba por 30 a 100 estímulos de sobresalto (bloque I, ver figura 3). Esta es seguida inmediatamente por las pruebas PPI (bloque II, véase el gráfico 4).

Figura 3
Figura 3. Protocolo de estímulo para la medición de la habituación (bloque I). Un ejemplo típico de un bloque que para las pruebas de habituación a corto plazo se muestra. Se compone de 30 100 pruebas idénticas en el que se presentó un 20 ms 105 dB de ruido blanco, con un tiempo de subida 0 con un intervalo entre ensayos (ITI) de 20 seg. Las variaciones de este protocolo puede incluir una mayor intensidad de estímulo de sobresalto o SIIT variables

Figura 4
Figura 4. Protocolo de estímulo para la medición de PPI (bloque II). Un ejemplo de una parte típica de un bloque II para las pruebas de PPI se muestra. Bloque II se compone de 5-6 tipos de prueba diferentes que se presentan 10 veces en cada una orden pseudorandomized. Aquí, dos diferentes intensidades prepulso (75 dB y 85 dB) y dos intervalos diferentes interestímulo (ISIS, 30 y 100 ms) se ponen a prueba. Estímulo de sobresalto solo pruebas y ensayos prepulso solo se entremezclan. Este bloque habría 6x10 = 60 ensayos. Prepulses son 4 ms pulsos de ruido blanco, con tiempo de subida 0. Las variaciones de este protocolo consiste en SIIT variable, mayor intensidad de estímulo de sobresalto, diferentes intensidades de prepulso y / o duraciones y diferentes ISI entre prepulso y pulso.

Figura 5
Figura 5. Ejemplo de una función de E / S. Las curvas de entrada / salida de 11 ratones individuales de la misma cepa se muestran en gris. En este caso, las amplitudes varían considerablemente de sobresalto (las respuestas de sobresalto en unidades arbitrarias). La línea de color negro sólido se muestra el promedio de las amplitudes de sobresalto y los errores típicos en las diferentes intensidades de estímulo de sobresalto. Estos ratones alcanzaron su máxima respuesta de sobresalto en alrededor de 105 dB.

Figura 6
Figura 6. Ejemplo de datos de la habituación a corto plazo. Una típica media a corto plazo la curva de la habituación de los 20 ratones se muestra. Amplitudes de sobresalto de cada ratón en respuesta a 30 estímulos de sobresalto se normalizaron a la media de sus dos primeras respuestas de sobresalto en las pruebas 1 y 2. Los datos normalizados se promediaron luego a través de los ratones y el error estándar se calculó.

Figura 7
Figura 7 Ejemplo de datos del IPP A:.. Promedio de los datos de PPI de 8 ratones se muestra. Los 10 ensayos de sobresalto solo del bloque II se promediaron para cada ratón y los promedios de los tipos de otro ensayo expresa como el porcentaje de los estímulos sólo amplitudes de sobresalto. La figura muestra la amplitud de la respuesta de sobresalto bajo diferentes condiciones de prepulso. Dos diferentes ISI (30 y 100 ms) y dos diferentes intensidades prepulso (75 y 85 dB) se midieron. B: los mismos datos que en A, pero representan en cantidad de PPI de sobresalto por ciento de la línea de base. Los datos mostrados anteriormente se restará de 100. Estos ratones mostraron un IBP máximo de alrededor del 50%. Tenga en cuenta que el mismo protocolo PPI rendimiento en la mayoría de las cepas de ratas de alrededor del 90%.

Figura 8
Figura 8 Ejemplo de datos de la habituación a largo plazo A:.. Promedio de los datos LTH de 18 ratones se muestra. Tpor primera vez dos respuestas de sobresalto en el bloque I de cada día se promediaron en todos los ratones. Las barras de error estándar relativamente grandes son causados ​​principalmente por las diferencias en la amplitud absoluta de sobresalto entre los ratones individuales. B: Normalizado amplitudes sobresalto de 18 ratones durante cinco días. Con el fin de reducir el ruido, los grupos de 6 respuestas consecutivas de sobresalto en el bloque I (30 estímulos) fueron en promedio siempre por animal, resultando en cinco valores para el bloque I para cada animal por día. Estos fueron normalizados para cada animal en el primer valor del primer día (100%). La media de los 18 animales en la pantalla. Muestra STH dentro de cada día, así como LTH en cinco días.

Discussion

Las variaciones del protocolo de pruebas

Modulación de las respuestas de sobresalto se han estudiado desde hace muchas décadas, tanto en humanos como en animales. Una gran variedad de protocolos diferentes se han utilizado en el pasado. El protocolo actual es una prueba relativamente corta y fácil de realizar que funciona bien en los roedores, sin embargo, dependiendo del foco de interés y el trabajo previo en las respectivas preguntas, podría ser útil para modificar este protocolo con el fin de obtener datos comparables a los estudios previos pertinentes. Una variante común incluye la adición de más prepulso intensidades que van de 3 dB sobre el ruido de fondo de 20 dB por encima del ruido. Además, el bloque de habituación se puede dividir en un bloque corto de estímulos 50-10 antes del bloque de PPI, además de un tercer bloque de estímulos 50-10 después del bloque de PPI 18-20. Un estudio exhaustivo de la bibliografía existente antes de diseñar un protocolo de pruebas es esencial.

Las diferencias entre las especies y cepas

Amplitudes de respuesta de sobresalto y la cantidad de habituación difieren considerablemente de un solo animal de la misma especie y cepa, mientras que el PPI parece ser relativamente constante. Por lo general, los ratones se mueven más (voluntariamente) durante la prueba, lo que podría ser una razón por la cual sus datos por lo general tiene una mayor variabilidad de los datos de la rata. Los ratones no también habituarse, así como las ratas. Las diferencias entre el ratón individual o cepas de ratas pueden ser enormes 21-24, y podría ser necesario adaptar los parámetros de estímulo para el comportamiento de sobresalto de una cepa específica con el fin de obtener resultados óptimos. Se debe evitar utilizar el mismo equipo para poner a prueba tanto en ratones y ratas. Si es inevitable, el equipo deberá limpiarse a fondo con etanol.

Factores de ganancia

A veces hay grandes diferencias individuales en las respuestas de sobresalto en un grupo. A fin de medir PPI y la habituación, la línea de base o de primer sobresalto respuestas deben ser preferentemente de la mayor parte del rango dinámico del sistema de medición. Rebasamientos son perjudiciales, ya que conducen a un error sistemático, por lo general subestiman la cantidad de habituación o PPI. Si las respuestas de sobresalto son demasiado pequeños, sin embargo, las modulaciones pueden ser ocluidas por el ruido. Sistemas de sobresalto permiten el ajuste de un factor de ganancia que amplifica la señal de la plataforma. Factores de ganancia se puede ajustar mediante la visualización de dos o tres estímulos de sobresalto durante la sesión de aclimatación al último (ganancia = 1), sin embargo, hay que tener en cuenta que cambiar la amplitud de sobresalto respuesta absoluta y por lo tanto, no permiten una comparación de las amplitudes absolutas de sobresalto más. Con el fin de evitar este inconveniente, las tres respuestas de sobresalto que se utilizan para ajustes factor de ganancia podría ser utilizado para determinar la magnitud de sobresalto inicial. Por otra parte, los factores de ganancia podría ser ajustado sólo después de bloquear, de manera que el bloque II las respuestas de sobresalto cubrir la mayor parte del rango dinámico, mientras que el bloque que se puede utilizar para determinar la respuesta de sobresalto inicial.

Habituación frente a la sensibilización

Habituación disminuye la amplitud de la respuesta de sobresalto. Esta es la oposición de un programa de sensibilización, que conduce a un aumento de las respuestas de sobresalto a la presentación repetida 25. Habituación y sensibilización son dos procesos independientes que afectan el mismo comportamiento 26. Para medir la habituación, la sensibilización debe ser minimizado. Sensibilizar a los animales, si un estímulo aversivo es, por lo que los estímulos de sobresalto muy fuerte se debe evitar para las mediciones de la habituación, para una revisión ver 27. El estrés, la ansiedad y el miedo hacen también aumentar las respuestas de sobresalto 28, se oponen a la habituación y afectan a 18 PPI. Los animales por lo tanto, debe ser bien manejado y aclimataron al aparato de ensayo de sobresalto. Además, los titulares de los animales que son demasiado pequeños y físicamente restringir los animales son contraproducentes, ya que inducen estrés en los 29 animales.

Fijo frente al azar ITI

Los protocolos de asustar a utilizar un fijo entre los ensayos de intervalo (ITI) por lo general de 20 o 30 segundos o un intervalo variable que pseudorandomizes en valores entre 15 y 30 seg. La ventaja de un ITI aleatorio radica en el hecho de que el animal no puede predecir el momento el punto de la estimulación que viene. Se ha demostrado que la atención por ejemplo a la prepulso aumenta su eficacia en la supresión de las respuestas de sobresalto 13, 30. Medición de IBP, con una ITI fija por lo tanto, puede también sonda para los procesos de atención. SIIT por debajo de 15 segundos debe ser evitado con el fin de prevenir los efectos causados ​​por la fatiga muscular y los períodos refractarios de las respuestas de los músculos.

Intensidad y duración de prepulso

Utilizamos un prepulso muy corto de 4 ms de duración de este protocolo. Muchos otros estudios utilizan un 20 ms prepulso. Con el fin de ser capaz de variar la InterVA interestímulols (ISIS) y también para medir intervalos muy cortos, este corto prepulso se introdujo. La eficacia de la prepulso parece ser atenuada por su corta duración en comparación con un 20 ms prepulso del mismo volumen. Por lo tanto, el uso prepulses relativamente alta de 75 y 85 dB. Mientras que un 85 dB sobresalto estímulo (20 ms) puede estar por encima del umbral, uno de 85 dB prepulso (4ms) no suele provocar respuestas de sobresalto. Sin embargo, es importante evaluar si no hay respuestas de sobresalto provocado por la propia prepulso que podría causar fatiga muscular y los estados refractario durante el estímulo de sobresalto. Algunos tratamientos que alteran la PPI han demostrado mejorar la sensibilidad prepulso 31 (que indica la interrupción PPI no se debe a una pérdida de sensibilidad acústica), sin embargo, esto no se ha encontrado en pacientes esquizofrénicos 32 evaluaciones de la sensibilidad prepulso se puede realizar mediante el análisis de los datos de la plataforma en el período comprendido entre prepulso o sobresalto pulso o mediante la inclusión de prepulso ensayos sólo en el bloque II.

Diferentes ISI contra diferentes intensidades prepulso

PPI en los seres humanos se midió originalmente en un ISI de 100 ms, donde su efecto es máximo 7. En ratas y ratones PPI está en su máximo en 30 a 50 ms ISI, probablemente debido al menor tamaño de los 33 cerebros. En los últimos años se ha hecho evidente que diferentes receptores del transmisor y el transmisor se dedican de forma secuencial a fin de ejercer la inhibición rápida, pero de larga duración de sobresalto 3, 34. Dependiendo del sistema afectado, las drogas o la manipulación genética por lo tanto, podría afectar PPI sólo en determinados Isis. Por ello, recomendamos la variación de la ISI entre 30 ms y 100 ms. Esto también permite que los estudios recientes que en comparación con estudios anteriores que utilizan sólo 100 ms ISI. El 85dB prepulso conduce a una muy robusta PPI máximo de alrededor del 90%. Tenga en cuenta que este PPI no necesariamente se puede aumentar sin caer en un efecto de techo. PPI inducido de esta manera también parece ser bastante robusta, sin embargo, es significativamente alterado por ejemplo, 1 mg / kg de anfetamina. Le recomendamos que utilice un segundo prepulso de 75 dB, lo que conduce a un 50-60% PPI solamente. Este PPI pueden aumentar (por ejemplo, 1 mg / kg de nicotina sc), y parece ser más vulnerable a la manipulación genética y farmacológica en general, sin embargo, también parece ser más variable e inconsistente, incluso dentro de un tema. Estudios anteriores han utilizado una gran variedad de intensidades prepulso y con frecuencia han demostrado efectos de los tratamientos en el PPI con intensidades específicas prepulso y no afecta a PPI con otros prepulso intensidades. Estudios completos de la literatura existente tanto, es esencial antes de elegir prepulso intensidades e intervalos interestímulo.

Combinación con inyecciones sistémicas / estereotáxica

Habituación y pruebas PPI se realiza a menudo en combinación con inyecciones sistémicas o estereotáxica. Es evidente que en estos experimentos los animales de un grupo de control reciben inyecciones de control del vehículo. El procedimiento de inyección en sí, sin embargo, puede ser muy estresante para el animal, lo que lleva a un mayor nivel de ansiedad y una potenciación y / o sensibilización de la respuesta de sobresalto (ver arriba). Por ello se recomienda para controlar el efecto de las inyecciones de sí misma. Si se estudia la habituación, inyecciones previas pueden ser un obstáculo importante. Con el fin de aliviar la ansiedad del animal, los animales deben ser devueltos a su jaula durante todo el tiempo posible antes de probar (sin el fármaco que desaparecen). Las inyecciones también debe ser administrado por una persona con experiencia, con el fin de minimizar el impacto del procedimiento en el animal. Si las inyecciones estereotáxica se realiza a través de cánulas de implantados en forma permanente, el cirujano que los implantes de la cánula debe evitar la ruptura de los tímpanos de las ratas con las barras de oreja puntiaguda. Esto podría llevar a la audiencia déficit. Bares Blunt oído o puños de oído que no la ruptura del tímpano están disponibles para todos los dispositivos estereotáxica. Cuando las ratas son manipulados después de la cirugía, las capas de polvo o maniquíes deben ser manipulados cada vez, para que los animales se acostumbre a ella.

Sobresalto acústico como una prueba de audición

Por último, cabe señalar que i / o funciones de la acústica y el IPP de sobresalto puede servir como una prueba de audición simple para ratas y ratones 35-37. Déficit auditivo cambio de una función de E / S a la derecha. Una vez PPI se establece para una cepa de rata o el ratón, los animales también puede ser probado con la variable de prepulso intensidades. Si un animal es sordo o no puede oír el prepulso tan fuerte como un control de animales, no se mostrará o menos PPI que los animales control. Por otro lado, observa un déficit de PPI siempre puede ser causada por un déficit auditivo, por tanto, un i / o prueba de sobresalto o de comparaciones de las respuestas de sobresalto inicial son los controles más importantes.

Disclosures

La producción de este artículo fue parcialmente financiado por Med Associates, los fabricantes del instrumento utilizado en este artículo.

Acknowledgments

Este trabajo fue financiado por la Fundación de Salud Mental de Ontario, las Ciencias Naturales e Ingeniería de Investigación de Canadá, y Med Associates Inc.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Startle box package Med Associates, Inc. MED-ASR-PRO1-ADD (http://www.med-associates.com/startle/startle.htm) Includes hardware & software
Animal Holder Med Associates, Inc. ENV-264A (http://www.med-associates.com/startle/startle.htm#animal) Other sizes and types also available
USB Sound Pressure Level Measurement Package Med Associates, Inc. ANL-929A-PC (http://www.med-associates.com/behavior/audio/generator.htm#anl929a) For calibration

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References

  1. Davis, M. The mammalian startle response. Neural Mechanisms of startle. Eaton, R. C. , Plenum Press. New York. (1984).
  2. Koch, M. The neurobiology of startle. Prog Neurobiol. 59, 107-128 (1999).
  3. Fendt, M., Li, L., Yeomans, J. S. Brain stem circuits mediating prepulse inhibition of the startle reflex. Psychopharmacology (Berl). 156, 216-224 (2001).
  4. Davis, M., Wagner, A. R. Habituation of startle response under incremental sequence of stimulus intensities. J Comp Physiol Psychol. 67, 486-492 (1969).
  5. Pilz, P. K., Carl, T. D., Plappert, C. F. Habituation of the acoustic and the tactile startle responses in mice: two independent sensory processes. Behav Neurosci. 118, 975-983 (2004).
  6. Swerdlow, N. R., Geyer, M. A., Braff, D. L. Neural circuit regulation of prepulse inhibition of startle in the rat: current knowledge and future challenges. Psychopharmacology (Berl). 156, 194-215 (2001).
  7. Braff, D. L., Grillon, C., Geyer, M. A. Gating and habituation of the startle reflex in schizophrenic patients. Arch Gen Psychiatry. 49, 206-2015 (1992).
  8. van den Buuse, M. Modeling the positive symptoms of schizophrenia in genetically modified mice: pharmacology and methodology aspects. Schizophr Bull. 36, 246-270 (2010).
  9. Geyer, M. A. Are cross-species measures of sensorimotor gating useful for the discovery of procognitive cotreatments for schizophrenia? Dialogues Clin Neurosci. 8, 9-16 (2006).
  10. Fenton, W. S., Stover, E. L., Insel, T. R. Breaking the log-jam in treatment development for cognition in schizophrenia: NIMH perspective. Psychopharmacology (Berl). 169, 365-366 (2003).
  11. Braff, D. L., Geyer, M. A., Swerdlow, N. R. Human studies of prepulse inhibition of startle: normal subjects, patient groups, and pharmacological studies. Psychopharmacology (Berl). 156, 234-258 (2001).
  12. Kumari, V., Soni, W., Sharma, T. Normalization of information processing deficits in schizophrenia with clozapine. Am J Psychiatry. 156, 1046-1051 (1999).
  13. Weike, A. I., Bauer, U., Hamm, A. O. Effective neuroleptic medication removes prepulse inhibition deficits in schizophrenia patients. Biol Psychiatry. 47, 61-70 (2000).
  14. Swerdlow, N. R. Impaired prepulse inhibition of acoustic and tactile startle response in patients with Huntington's disease. J Neurol Neurosurg Psychiatry. 58, 192-200 (1995).
  15. Castellanos, F. X. Sensorimotor gating in boys with Tourette's syndrome and ADHD: preliminary results. Biol Psychiatry. 39, 33-41 (1996).
  16. Swerdlow, N. R. Forebrain D1 function and sensorimotor gating in rats: effects of D1 blockade, frontal lesions and dopamine denervation. Neurosci Lett. 402, 40-45 (2006).
  17. Cannizzaro, C. Prenatal exposure to diazepam and alprazolam, but not to zolpidem, affects behavioural stress reactivity in handling-naive and handling-habituated adult male rat progeny. Brain Res. 953, 170-180 (2002).
  18. Gururajan, A., Taylor, D. A., Malone, D. T. Effect of cannabidiol in a MK-801-rodent model of aspects of Schizophrenia. Behav Brain Res. 222, 299-308 (2011).
  19. Brosda, J. Pharmacological and parametrical investigation of prepulse inhibition of startle and prepulse elicited reactions in Wistar rats. Pharmacol Biochem Behav. 99, 22-28 (2011).
  20. Ballmaier, M. Cannabinoid receptor antagonists counteract sensorimotor gating deficits in the phencyclidine model of psychosis. Neuropsychopharmacology. 32, 2098-2107 (2007).
  21. Glowa, J. R., Hansen, C. T. Differences in response to an acoustic startle stimulus among forty-six rat strains. Behav Genet. 24, 79-84 (1994).
  22. Bullock, A. E. Inbred mouse strains differ in the regulation of startle and prepulse inhibition of the startle response. Behav Neurosci. 111, 1353-1360 (1997).
  23. Bast, T. Effects of MK801 and neuroleptics on prepulse inhibition: re-examination in two strains of rats. Pharmacol Biochem Behav. 67, 647-658 (2000).
  24. Buuse, M. vanden Deficient prepulse inhibition of acoustic startle in Hooded-Wistar rats compared with Sprague-Dawley rats. Clin Exp Pharmacol Physiol. 30, 254-261 (2003).
  25. Davis, M. Sensitization of the rat startle response by noise. J Comp Physiol Psychol. 87, 571-581 (1974).
  26. Groves, P. M., Thompson, R. F. Habituation: a dual-process theory. Psychol Rev. 77, 419-450 (1970).
  27. Grillon, C., Baas, J. A review of the modulation of the startle reflex by affective states and its application in psychiatry. Clin Neurophysiol. 114, 1557-1579 (2003).
  28. Davis, M., Walker, D. L., Myers, K. M. Role of the amygdala in fear extinction measured with potentiated startle. Ann N Y Acad Sci. 985, 218-232 (2003).
  29. Pare, W. P., Glavin, G. B. Restraint stress in biomedical research: a review. Neurosci Biobehav Rev. 10, 339-370 (1986).
  30. Li, L. Top-down modulation of prepulse inhibition of the startle reflex in humans and rats. Neurosci Biobehav Rev. 33, 1157-1167 (2009).
  31. Yee, B. K., Russig, H., Feldon, J. Apomorphine-induced prepulse inhibition disruption is associated with a paradoxical enhancement of prepulse stimulus reactivity. Neuropsychopharmacology. 29, 240-248 (2004).
  32. Csomor, P. A. Impaired prepulse inhibition and prepulse-elicited reactivity but intact reflex circuit excitability in unmedicated schizophrenia patients: a comparison with healthy subjects and medicated schizophrenia patients. Schizophr Bull. 35, 244-255 (2009).
  33. Yeomans, J. S. GABA receptors and prepulse inhibition of acoustic startle in mice and rats. Eur J Neurosci. 31, 2053-2061 (2010).
  34. Jones, C. K., Shannon, H. E. Effects of scopolamine in comparison with apomorphine and phencyclidine on prepulse inhibition in rats. Eur J Pharmacol. 391, 105-112 (2000).
  35. Clark, M. G. Impaired processing of complex auditory stimuli in rats with induced cerebrocortical microgyria: An animal model of developmental language disabilities. J Cogn Neurosci. 12, 828-839 (2000).
  36. McClure, M. M. Rapid auditory processing and learning deficits in rats with P1 versus P7 neonatal hypoxic-ischemic injury. Behav Brain Res. 172, 114-121 (2006).
  37. Fitch, R. H. Use of a modified prepulse inhibition paradigm to assess complex auditory discrimination in rodents. Brain Res Bull. 76, 1-7 (2008).

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Habituación y la inhibición prepulso de sobresalto acústico en roedores
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Valsamis, B., Schmid, S. Habituation … More

Valsamis, B., Schmid, S. Habituation and Prepulse Inhibition of Acoustic Startle in Rodents. J. Vis. Exp. (55), e3446, doi:10.3791/3446 (2011).

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