Summary
Gewenning en prepulse remming van de schrik zijn de operationele maatregelen van de zintuiglijke gating. Sensory gating is verstoord bij schizofrenie, en enkele andere psychische stoornissen en neurodegeneratieve ziekten. We beschrijven hier een standaard protocol op korte termijn en lange termijn gewenning te beoordelen, alsook prepulse remming van akoestische schrikreacties bij ratten en muizen.
Abstract
De akoestische schrikreactie is een beschermende reactie, opgewekt door een plotselinge en intense akoestische stimulus. Gezichts-en skeletspieren worden geactiveerd binnen een paar milliseconden, wat leidt tot een hele lichaam krimp bij knaagdieren 1. Hoewel schrikreacties zijn reflexieve reacties dat betrouwbaar kan worden uitgelokt, ze zijn niet stereotiep. Ze kunnen worden gemoduleerd door emoties, zoals angst (angst versterkt schrikreactie) en vreugde (blijdschap verzwakt schrik), door niet-associatief leren processen, zoals gewenning en sensibilisatie, en door andere zintuiglijke prikkels door middel van zintuiglijke gating processen (prepulse remming), draaien schrikken antwoord op in een uitstekend hulpmiddel voor het beoordelen van emoties, het leren, en sensorische gating, zie voor de herziening 2, 3. De primaire weg bemiddelen schrikreacties is zeer kort en goed beschreven, de kwalificatie schrikken ook als een uitstekend model voor het bestuderen van de onderliggende mechanismen voor gedragsverandering plasticiteit op cellulair / moleculair niveau 3.
We beschrijven hier een methode voor het beoordelen van de korte termijn gewenning, op lange termijn gewenning en prepulse remming van akoestische schrikreacties bij knaagdieren. Gewenning beschrijft de daling van de schrikreactie omvang na herhaalde presentatie van dezelfde stimulus. Gewenning binnen een testsessie wordt op korte termijn gewenning (STH) en is reversibel na een periode van enkele minuten zonder stimulatie. Gewenning tussen testsessies heet de lange termijn gewenning (LTH) 4. Gewenning is stimulans specifieke 5. Prepulse remming is de demping van een schrikreactie door een voorafgaande niet-verrassende zintuiglijke prikkel 6. Het interval tussen prepulse en schrikken stimulans kan variëren van 6 tot en met tot 2000 ms. De prepulse kan elke modaliteit worden, echter, akoestische prepulses zijn de meest gebruikte.
Gewenning is een vorm van niet-associatief leren. Het kan ook worden gezien als een vorm van sensorische filtering, omdat het de organismen 'reactie op een niet-bedreigende stimulus. Prepulse inhibitie (PPI) werd oorspronkelijk ontwikkeld in de menselijke neuropsychiatrische onderzoek als een operationele maatregel voor zintuiglijke gating 7. PPI tekorten kunnen het grensvlak van 'psychose en cognitie', zoals ze lijken te cognitieve stoornissen 80-10 voorspellen. Zowel de gewenning en PPI zijn verstoord bij patiënten die lijden aan schizofrenie 11, en PPI verstoringen hebben aangetoond dat, tenminste in sommige gevallen, vatbaar zijn voor behandeling met meestal atypische antipsychotica 12, 13. Er zijn echter andere geestelijke en neurodegeneratieve ziekten ook gepaard met verstoring van de gewenning en / of PPI, zoals autisme spectrum stoornissen (langzamer gewenning), obsessief-compulsieve stoornis, Gilles de la Tourette-syndroom, de ziekte van Huntington, de ziekte van Parkinson, en de ziekte van Alzheimer (PPI) 11, 14, 15 Dopamine veroorzaakt PPI tekorten zijn een vaak gebruikt diermodel voor de screening van antipsychotica 16, maar PPI tekorten kunnen ook veroorzaakt worden door vele andere psychomimetische drugs, milieu wijzigingen en chirurgische ingrepen.
Protocol
1. Ontwerp-protocol
- Kalibratie: Voordat een reeks experimenten, kalibreren van de luidsprekers. Dit is belangrijk, zodat luidspreker de exacte hoeveelheid die is ingesteld door de experimentator. Ook kalibreren van de gevoeligheid van de transducer platform van de schrikreactie dozen volgens de leverancier van de handleiding. De transducer zet de verticale beweging van het platform in een spanningssignaal. Zorg ervoor dat er geen lopende experimenten bij het kalibreren van het systeem, en dat alle dozen zijn gekalibreerd op dezelfde manier.
- i / o-functie: Als er nieuwe stammen van muizen of ratten worden gemeten, een input / output-functie dient te worden vastgesteld. Na een acclimatiseringsperiode van 5-10 minuten met een constante achtergrond witte ruis van 65 tot 68 dB (zie hieronder), moeten schrikken stimuli (20 ms witte ruis) worden weergegeven om de 20 sec, te beginnen bij ongeveer 70-75 dB. Schrikreacties stimulus intensiteit zal worden verhoogd tussen elke stimulus met 2-5 dB tot het bereiken van 120 tot 130 dB, wat resulteert in 10-30 studies met schrikken stimuli (zie figuur 1).
- Protocol structuur: Gewenning en prepulse remming kan worden gemeten binnen een protocol. Het protocol is onderverdeeld in een acclimatiseringsperiode, een blok I (gewenning), onmiddellijk gevolgd door een blok II (PPI, figuur 2). Voor het meten van prepulse remming, moeten de dieren altijd ondergaan schrikken gewenning, zodat schrikken verzwakkerstanden als gevolg van gewenning niet interfereren met PPI metingen.
- Acclimatiseringsperiode: Elke keer dat een dier wordt getest, het eerst ondergaat een acclimatisatie fase in om aan te passen aan het dier houder, schrikken doos en achtergrondgeluiden. Tijdens een 5-10 minuten acclimatiseringsperiode, het constante achtergrondgeluid van 65-68dB witte ruis (afhankelijk van het geluid van het milieu) wordt weergegeven, maar geen schrik stimuli. Tijdens deze fase zal het dier te kalmeren, stoppen om de omgeving te verkennen en stoppen met bewegen.
- Blok I gewenning: Voor de korte termijn gewenning (STH), tussen 30 -100 schrikken prikkels moet worden toegepast op de achtergrond. Schrikreacties stimuli worden over het algemeen wit geluiden van 20 ms duur en zeer forse stijging keer (0, indien mogelijk). De intensiteit is idealiter op het volume waar de i / o-functie bereikt het plateau van de maximale schrikreactie, die gewoonlijk op 105 tot 115 dB. De intervallen tussen enkele proeven moeten ofwel altijd 20 sec of gerandomiseerd tussen 10 en 30 sec (zie bespreking en figuur 3).
- Block II prepulse remming: Om de PPI, processen te meten met een schrikreactie puls alleen tests en proeven met een prepulse zijn pseudorandomized in blok II. Achtergrondruis en schrikken stimulans zijn dezelfde als in blok I. De prepulse is een witte ruis van 4 ms duur en ook de sterke stijging van de tijd. Twee parameters kunnen worden gevarieerd: de interstimulus interval tussen prepulse en schrikken pols en de intensiteit van de prepulse (zie discussie). We stellen voor om het algemeen gebruik van twee verschillende prepulse intensiteiten (75 en 85 dB) en twee verschillende interstimulus intervallen (30 ms en 100 ms). Zo zijn er vier verschillende prepulse-puls proeven plus de schrikreactie puls alleen proeven die worden pseudorandomized en weergegeven 10 keer per stuk, waarvan 50 trials totalen. Inter-trial intervallen kan 20 sec of gerandomiseerd worden tussen 10 en 30 sec (zie bespreking). In sommige gevallen kan het nuttig een zesde soort processen, dat is een prepulse alleen trial (zie bespreking en figuur 4) toe te voegen.
- Lange-termijn gewenning: Om LTH te meten, de gehele protocol wordt uitgevoerd op ten minste vijf opeenvolgende dagen. U kunt ook alleen de acclimatisatie fase en block ik kon worden uitgevoerd, echter, om te LTH te zien, te blokkeren zou ik in ieder geval schrikken 100 stimuli bevatten. De presentatie van 30 stimuli per dag leidt tot zeer weinig of geen LTH bij de meeste dieren, met name bij muizen. Werkt moet worden op ongeveer dezelfde tijd van elke dag, omdat schrikreactie amplitudes fluctueren met de dagelijkse cyclus.
2. Hantering en Acclimatisering van dieren
Er zijn grote verschillen in de behandeling en de acclimatisering van ratten versus muizen. Muizen zal worden geplaatst in de juiste dier houder (deze mag niet worden belemmerd) voor 2-5 minuten met achtergrondgeluiden, maar geen schrikken prikkels (acclimatisatie fase van het programma). Deze procedure moet worden herhaald 3-5 keer, of twee keer per dag, tot ontlasting en urine in de muis houder niet langer of aanzienlijk afneemt. Dier houders moeten altijd worden vervangen of schoongemaakt na een dier is verwijderd.
Ratten moeten worden behandeld gedurende minstens drie sessies 17. Aan het eind van de derde behandeling sessies ze zijn geplaatst in een geschikte houder van dieren (geen bedwingen) en blootgesteld aan achtergrondruis voor enkele minuten. Na het verwijderen van hen, kunnen ze worden beloond met zonnebloempitten om te vormen pOSITIEVE associaties met de testprocedure. Deze procedure wordt herhaald twee keer, geleidelijk aan het uitbreiden van de acclimatisering tijd, voordat het gehele protocol wordt uitgevoerd.
Voor het testen van sessies, dieren zijn geplaatst in alle kamers, deuren gesloten en het protocol met de acclimatisering fase, blok I en blok II wordt uitgevoerd. Als er verschillende groepen van dieren (injecties, genotypen), moeten ze vermengd of gerandomiseerd worden over de verschillende pistes en van de verschillende dozen. Als een dier wordt meerdere malen getest (bijvoorbeeld met verschillende behandelingen), moet het opnieuw worden getest in dezelfde box. Voor herhaalde PPI testen in ratten, wij raden ook aan om een heel protocol uitgevoerd voordat de feitelijke dataverzameling plaatsvindt. PPI verbetert vaak tussen de eerste en de tweede testsessie (PPI leren), en blijft consistent daarna. Het zal tevens een einde aan een groot deel van LTH.
3. Data Analysis
- Korte termijn gewenning: Voor de korte termijn gewenning analyse, alle schrikreacties van blok I worden uitgezet voor elk dier. Als dieren in een groep hebben vergelijkbare schrikreactie amplitudes, kunnen de waarden worden gemiddeld tussen de dieren. In de meeste gevallen echter, absolute schrikken amplitudes verschillen aanzienlijk tussen de dieren en schrikken niveaus zijn niet normaal verdeeld zijn. In dit geval is het meer rendabel om de gegevens van elk dier normaliseren haar eerste, of het gemiddelde van de eerste twee, schrikreacties in blok I (dieren soms in slaap vallen tijdens het acclimatiseren fase resulteert in een lage eerste schrikreactie en een hoge seconden schrik). De genormaliseerde gegevens kunnen vervolgens worden gemiddeld over alle dieren in om de loop van gewenning plot. Voor een kwantitatieve beoordeling van het bedrag van gewenning, kan een score worden berekend voor elk dier, het gemiddelde van de laatste 10 schrikreacties gedeeld door het gemiddelde van de eerste twee reacties (figuur 6) bijvoorbeeld.
- Prepulse remming: Voor het analyseren van prepulse inhibitie, de gegevens van blok II dient te worden gesorteerd op basis van de aard van de studie (bijvoorbeeld door de uitvoer van alle relevante gegevens kolommen in Excel en sorteren prepulse intensiteit en de duur van de ISI). De tien sporen per soort onderzoek worden dan gemiddeld, en de resulterende waarden voor de prepulse-puls studies worden gedeeld door de schrikreactie pols alleen waarde en vermenigvuldigd met 100. Dit onthult de hoeveelheid resterende schrikken (in procent van de baseline schrik) onder verschillende omstandigheden prepulse voor elk dier. Baseline schrikken (puls alleen) is 100%. Deze waarden kunnen vervolgens worden gemiddeld over dieren van een groep en worden uitgezet (figuur 7a). Als alternatief kan het bedrag van de PPI worden uitgezet door het aftrekken van de resterende schrikreactie van 100% (figuur 7b). Let op: als je PPI vergelijken in verschillende groepen van dieren, moet u ook altijd melden of er een verschil in baseline schrik amplitudes, door bijvoorbeeld het vergelijken van de absolute schrikken amplitudes van de schrikreactie puls alleen proeven (of schrik amplitudes in blok I) .
- Lange-termijn gewenning: Om te analyseren LTH de eerste twee reacties van blok I van elke dag worden gemiddeld en uitgezet op het minimum van vijf opeenvolgende testsessies. Dit elimineert de mogelijkheid dat de verschillen in STH het resultaat van de LTV analyse beïnvloeden. Indien is vastgesteld dat een behandeling / gene niet STH, als alternatief alle antwoorden van invloed zijn in blok I kan eenvoudig worden gemiddeld voor elke dag en worden uitgezet. LTH kan worden gekwantificeerd door berekening van een gewenning score waar de laatste dagen 'waarde wordt gedeeld door de eerste dag' waarde en vermenigvuldigd met 100, zodat het percentage van de aanvankelijke schrik niveau overblijft na LTH wordt weergegeven. Gewenning scores kunnen vervolgens worden gemiddeld over dieren (figuur 8).
4. Representatieve resultaten:
- i / o-functie: Knaagdieren beginnen meestal om van een volume van 85-90 dB schrikken op (met 20 ms duur, witte ruis). De schrikreacties neemt toe met toenemende volume en normaal bereikt een maximum bij 100 tot 110 dB. Als dieren aanzienlijk afwijken van deze waarden, kunnen dieren verstoord gehoor gaven of motoriek. Typische i / o-functies worden weergegeven in figuur 5.
- Korte termijn gewenning: Nou behandeld ratten normaal wennen aan ongeveer 60% van hun aanvankelijke schrikreactie, maar er zijn grote individuele verschillen en ook de stam verschillen. Het sterkste effect treedt gewenning gewoonlijk binnen de eerste paar stimuli. Muizen hebben over het algemeen wennen minder dan ratten (meestal tot ongeveer 80%), maar stam verschillen kunnen zeer groot zijn. Een typische gewenning cursus is weergegeven in figuur 6.
- Prepulse inhibitie: De meeste ratten blijkt PPI van rond de 90% met een optimale prepulse (85dB, 4 ms, witte ruis). PPI is zeer robuust en individuele verschillen zijn relatief klein met deze experimentele instellingen. Lager volume prepulsesopbrengst minder PPI en meer variabiliteit (zelfs binnen een dier), maar ook lijkt te zijn meer kwetsbaar voor farmacologische of genetische manipulaties. Verschillende PPI resultaten zijn weergegeven in figuur 7.
- Lange-termijn gewenning: Lange termijn gewenning kan worden waargenomen over meerdere testsessies. LTH is zeer robuust bij ratten. Bij muizen, vereist het vaak de presentatie van een veel schrik stimuli in elke sessie om LTH observeren. Typische LTH resultaten zijn te zien in figuur 8.
Figuur 1. Stimulus protocol voor i / o-functie. Na een acclimatiseringsperiode van 5-10 minuten. met 65 dB geluidsdruk (SPL) achtergrondgeluid en geen schrikken stimuli (niet afgebeeld), zijn 20 ms witte ruis stimuli gepresenteerd om de 20 sec. De intensiteit neemt geleidelijk 75 tot 130 dB in stappen van 5 dB (bg = achtergrondgeluid).
Figuur 2. Protocol structuur voor gecombineerde gewenning en PPI meting. Gedurende het hele protocol, is een constante ruis van 65 dB toegepast. Er is een acclimatiseringsperiode van 5-10 minuten. zonder verdere stimulatie. Onmiddellijk daarna, wordt getest door gewenning 30-100 schrikken stimuli (blok I, zie figuur 3). Dit wordt onmiddellijk gevolgd door het testen van PPI (blok II, zie figuur 4).
Figuur 3. Stimulus-protocol voor het meten van gewenning (blok I). Een voorbeeld van een typische block ik voor het testen van de korte termijn gewenning wordt getoond. Het bestaat uit 30 identieke 100 studies, waarbij een 20 ms 105 dB witte ruis met een 0 stijgtijd wordt gepresenteerd met een inter-trial interval (ITI) van 20 sec. Variaties van dit protocol kan een hogere schrikken stimulus intensiteit of variabele ITIS
Figuur 4. Stimulus-protocol voor het meten van PPI (blok II). Een voorbeeld van een typisch onderdeel van een blok II voor het testen van PPI wordt weergegeven. Blok II bestaat van 5-6 verschillende trial types die 10 maal elk worden gepresenteerd in een pseudorandomized volgorde. Hier worden twee verschillende prepulse intensiteiten (75 dB en 85 dB) en twee verschillende interstimulus intervallen (Isis, 30 en 100 ms) getest. Schrikreacties stimulus alleen proeven en prepulse alleen proeven worden afgewisseld. Dit blok zou 6x10 = 60 studies. Prepulses zijn 4 ms white noise pulsen met 0 stijgtijd. Variaties van dit protocol zou bestaan in variabele ITIS, hogere schrikken stimulus intensiteit, verschillende prepulse intensiteiten en / of duur, en verschillende ISIS tussen prepulse en pols.
Figuur 5. Voorbeeld voor een i / o-functie. De input / output curven van 11 individuele muizen van dezelfde stam worden weergegeven in het grijs. In dit geval moeten de individuele schrikken amplitudes verschillen aanzienlijk (schrikreacties zijn in willekeurige eenheden). De massieve zwarte lijn geeft het gemiddelde schrikken amplitudes en standaard fouten bij verschillende schrikken stimulus intensiteit. Deze muizen bereikten hun maximale schrikreactie rond de 105 dB.
Figuur 6. Voorbeeld voor de korte termijn gewenning data. Een typische gemiddelde op korte termijn gewenning curve van 20 muizen wordt getoond. Schrikreacties amplitudes van elke muis in reactie op 30 schrikreactie stimuli werden genormaliseerd om het gemiddelde van de eerste twee schrikreacties in proeven 1 & 2. De genormaliseerde gegevens werden vervolgens gemiddeld over muizen en de standaardfout is berekend.
Figuur 7 Voorbeeld voor PPI gegevens A:.. Gemiddeld PPI gegevens van 8 muizen wordt getoond. De 10 schrik alleen al proeven van Blok II waren gemiddeld voor elke muis en de gemiddelden van de andere proef types uitgedrukt als het percentage van de stimulus alleen al schrikken amplitudes. De figuur toont de schrikreactie amplitudes onder verschillende prepulse omstandigheden. Twee verschillende ISIS (30 en 100 ms) en twee verschillende prepulse intensiteiten (75 en 85 dB) gemeten. B: dezelfde gegevens als in A, maar uitgezet als hoeveelheid PPI in procent van de baseline schrikken. De gegevens hierboven weergegeven werd afgetrokken van 100. Deze muizen bleek een maximum PPI van ongeveer 50%. Houdt u er rekening mee dat het hetzelfde protocol PPI opbrengst in de meeste ratten stammen van rond de 90%.
Figuur 8 Voorbeeld voor de lange termijn gewenning gegevens A:.. Gemiddeld LTH gegevens voor 18 muizen wordt weergegeven. Thij voor het eerst twee schrikreacties in blok I van elke dag werden gemiddeld over alle muizen. De relatief grote standaardfout bars worden vooral veroorzaakt door verschillen in absolute schrik amplitude tussen individuele muizen. B: De genormaliseerde schrikken amplitudes van de 18 muizen over vijf dagen. Om de geluidsoverlast te verminderen, werden groepen van 6 opeenvolgende schrikreacties in blok I (30 stimuli) altijd gemiddeld per dier, wat resulteert in vijf waarden voor blok I voor elk dier per dag. Deze werden genormaliseerd voor elk dier de eerste waarde van de eerste dag (100%). Het gemiddelde over alle 18 dieren wordt getoond. Het toont STH binnen elke dag, evenals LTH over vijf dagen.
Discussion
Variaties van de testprotocol
Modulatie van schrikreacties zijn onderzocht op vele tientallen jaren in zowel mensen als dieren. Een enorme verscheidenheid aan verschillende protocollen zijn in het verleden. Het huidige protocol is een relatief kort en gemakkelijk te presteren testen die goed werkt in knaagdieren, echter, afhankelijk van het brandpunt van de belangstelling en eerdere werk op de desbetreffende vragen, kan het nuttig zijn om dit protocol variëren om gegevens dat vergelijkbaar is met het verkrijgen naar de vorige relevante studies. Een gemeenschappelijke variant omvat de toevoeging van meer prepulse intensiteit variërend van 3 dB boven achtergrondgeluid tot 20 dB boven de ruis. Ook kan de gewenning blok worden opgesplitst in een korte blok van 5-10 stimuli voor de PPI te blokkeren, en een derde blok van 5-10 stimuli na de PPI blok 18-20. Een grondige studie van de bestaande literatuur voor het ontwerpen van een testprotocol is daarom essentieel.
Verschillen tussen soorten en rassen
Schrikreacties amplitudes en de hoeveelheid van gewenning verschillen aanzienlijk tussen enkele dieren van dezelfde soort en stam, terwijl de PPI lijkt relatief consistent. Muizen doen bewegen over het algemeen meer (vrijwillig) tijdens het testen, wat misschien een reden waarom hun gegevens in het algemeen heeft een hogere variabiliteit dan ratten gegevens. Muizen hebben ook niet wennen als ratten. Verschillen tussen individuele muis of rat stammen kunnen enorm zijn 21-24 en het kan nodig zijn om stimulans parameter aan te passen aan de schrikreactie gedrag van een bepaalde stam, om optimale resultaten te krijgen. Het moet worden vermeden om dezelfde apparatuur te gebruiken om zowel de muizen en ratten te testen. Als het onvermijdelijk is, moet apparatuur grondig worden gereinigd met ethanol.
Gain factoren
Soms zijn er grote verschillen in individuele schrikreacties binnen een groep. Om de PPI en de gewenning, de basislijn of de eerste schrikreacties maatregel moet idealiter worden die het grootste deel van het dynamisch bereik van het meetsysteem. Overschrijdingen zijn schadelijk, omdat ze leiden tot een systematische fout, meestal onderschatten de hoeveelheid van gewenning of PPI. Als schrikreacties te klein zijn, kan echter modulaties worden afgesloten door lawaai. Schrikreacties systemen maken voor de aanpassing van een winst factor die het platform signaal versterkt. Gain factoren kan worden aangepast door het tonen van twee of drie schrikreactie stimuli tijdens de laatste sessie acclimatisatie (winst = 1), echter, moet men in gedachten houden dat ze de absolute schrikreactie amplitude veranderen en dus niet zorgen voor een vergelijking van de absolute schrikken amplitudes meer. Om dit nadeel te voorkomen, konden de drie schrikreacties die worden gebruikt voor gain factor aanpassingen worden gebruikt voor het bepalen van de basislijn schrikken omvang. Als alternatief zou krijgen factoren worden aangepast pas na blok ik zo, dat het blok II schrikreacties het grootste deel van het dynamisch bereik te dekken, terwijl ik blok kan worden gebruikt voor het bepalen van de baseline schrikreactie.
Gewenning versus sensibilisatie
Gewenning vermindert de schrikreactie amplitudes. Dit wordt bestreden door een sensibilisatie, wat leidt tot een toename van de schrikreacties bij herhaalde presentatie van 25. Gewenning en sensibilisatie zijn twee onafhankelijke processen die van invloed hetzelfde gedrag 26. Om gewenning te meten, moet sensibilisatie worden geminimaliseerd. Dieren sensibiliseren als een stimulans is aversieve, dus te hard schrikken prikkels moet vermeden worden vanwege gewenning metingen, zie voor herziening 27. Stress, angst en vrees doen toenemen schrikreacties 28, tegen gewenning en beïnvloeden PPI 18. Dieren moeten daarom goed worden behandeld en gewend aan de schrikreactie testapparatuur. Ook dieren houders die te klein zijn en fysiek beperken de dieren zijn contraproductief, omdat ze spanning veroorzaken bij de dieren 29.
Vaste versus gerandomiseerde ITI
Vaak schrikken protocollen maken gebruik van zowel een vaste inter-trial interval (ITI), meestal van 20 of 30 sec of een variabele interval dat pseudorandomizes op waarden tussen 15 en 30 sec. Het voordeel van een gerandomiseerde ITI ligt in het feit dat het dier niet kan het tijdstip van de volgende stimulatie te voorspellen. Het is aangetoond dat bijvoorbeeld aandacht aan de prepulse verhoogt de werkzaamheid in het onderdrukken van schrikreacties 13, 30. Meten PPI met een vaste ITI kan dus ook sonde om aandacht processen. ITIS onder de 15 sec moet worden vermeden om de effecten worden veroorzaakt door spiervermoeidheid en refractaire periode van de spier reacties te voorkomen.
Intensiteit en duur van prepulse
We maken gebruik van een zeer korte duur van 4 ms prepulse in dit protocol. Vele andere studies gebruik maken van een 20 ms prepulse. Om in staat zijn om de interstimulus interva variërenls (ISIS) en meten ook de zeer korte tussenpozen, was deze korte prepulse geïntroduceerd. De werkzaamheid van de prepulse lijkt verzwakt worden door de korte duur in vergelijking met een 20 ms prepulse van hetzelfde volume. We gebruiken daarom relatief luide prepulses van 75 en 85 dB. Overwegende dat een 85 dB schrikken stimulus (20 ms) kan worden boven de drempel, een 85 dB prepulse (4ms) heeft normaal gesproken niet schrikreacties reacties uitlokken. Het is echter belangrijk om te evalueren of er geen schrikreacties opgewekt door de prepulse zelf dat zou veroorzaken spiervermoeidheid en refractaire staten tijdens de schrikreactie stimulus. Sommige behandelingen die PPI te verstoren hebben aangetoond te verbeteren gevoeligheid 31 prepulse (met vermelding van de PPI ontwrichting is niet te wijten aan een verlies van akoestische gevoeligheid), maar dit niet kon worden gevonden bij schizofrene patiënten 32 evaluaties van de prepulse gevoeligheid kan worden gedaan door het analyseren van het platform data in de periode tussen prepulse of schrikken pols of door het opnemen van prepulse alleen proeven in blok II.
Verschillende ISI versus verschillende prepulse intensiteiten
PPI in de mens was oorspronkelijk gemeten bij een ISI van 100 ms, waarbij het effect ervan is op zijn maximum 7. Bij ratten en muizen PPI is op zijn maximum bij 30-50 ms ISI, waarschijnlijk te wijten aan de kleinere omvang van de hersenen 33. In de afgelopen jaren is duidelijk geworden dat verschillende zender en de zender-receptoren zijn betrokken bij een seriële manier om de snelle, maar langdurige remming van schrikken 3, 34 uit te oefenen. Afhankelijk van de getroffen systeem, kan drugs of genetische manipulatie dus van invloed op PPI alleen op specifieke Isis. Wij adviseren daarom het variëren van de ISI tussen 30 ms en 100 ms. Dit maakt ook de recente studies worden vergeleken met vroegere studies die 100 ms ISI alleen gebruikt. De 85dB prepulse leidt tot een zeer robuuste maximaal PPI van rond de 90%. Houd er rekening mee dat dit PPI kan niet noodzakelijkerwijs worden uitgebreid zonder in een plafond effect. PPI geïnduceerde op deze manier lijkt ook nogal robuust, echter, is dit in grote mate verstoord door bijvoorbeeld 1 mg / kg amfetamine. Wij raden het gebruik van een seconde prepulse van 75 dB die leidt tot 50-60% PPI alleen. Dit PPI kan worden versterkt (bijvoorbeeld door 1 mg / kg sc nicotine), en lijkt te zijn kwetsbaarder voor genetische en farmacologische manipulatie in het algemeen, maar het lijkt ook meer variabel en inconsistent zelfs binnen een onderwerp. Vroegere studies hebben gebruikt een grote verscheidenheid aan prepulse intensiteiten en hebben vaak aangetoond effecten van behandelingen op de PPI met specifieke prepulse intensiteiten en geen aan PPI beïnvloeden met andere prepulse intensiteit. Grondige studies van de bestaande literatuur is het dus van essentieel belang voor het kiezen van prepulse intensiteiten en interstimulus intervallen.
Combinatie met injecties systemische / stereotaxische
Gewenning en PPI testen wordt vaak uitgevoerd in combinatie met systemische of stereotaxische injecties. Het is duidelijk dat in deze experimenten dieren van een controle groep krijgt controle voertuig injecties. De injectie procedure zelf, maar kan zeer stressvol voor een dier, wat leidt tot een hoger angstniveau en een versterking en / of sensibilisering van de schrikreactie (zie hierboven). Het wordt daarom aanbevolen om te controleren voor het effect van de injectie procedure zelf ook. Als gewenning wordt bestudeerd, kan voorafgaand injecties worden een groot obstakel. Om het dier angst te verlichten, moeten de dieren weer in hun kooi zo lang mogelijk voor getest (zonder de drug het dragen van uit). Injecties moeten worden toegediend door een ervaren persoon, om de impact van de procedure op het dier te minimaliseren. Als stereotaxische injecties zijn gemaakt door chronisch geïmplanteerd canules, moet de chirurg die implantaten de canules te voorkomen doorbreken van de ratten trommelvliezen met de spitse oor bars. Dit kan leiden tot tekorten horen. Blunt oor bars of oor manchetten die geen breuk trommelvliezen zijn beschikbaar voor alle stereotaxische apparaten. Als ratten worden behandeld na de operatie, dient de stofkappen of dummies worden gemanipuleerd elke keer, zodat de dieren er wel aan wennen.
Akoestische schrikreactie als een gehoortest
Tot slot moet worden opgemerkt dat de i / o functies van akoestische schrikreactie en PPI kan dienen als een eenvoudige gehoortest voor ratten en muizen 35-37. Horen tekorten shift een i / o-functie aan de rechterkant. Zodra PPI is vastgesteld voor een rat of muis stam, kunnen dieren ook getest worden met een variabele prepulse intensiteit. Als een dier is doof of niet kunnen horen prepulse zo luid als een controle dier, zal het scherm niet of minder PPI dan de controle dieren. Aan de andere kant, een waargenomen tekort PPI altijd kunnen worden veroorzaakt door een hoorzitting tekort, dus een i / o schrikken test of vergelijking van de baseline schrikreacties zijn cruciaal controles.
Disclosures
Productie van dit artikel werd gedeeltelijk gefinancierd door Med Associates, de fabrikanten van het instrument gebruikt in dit artikel.
Acknowledgments
Dit werk werd gefinancierd door de Ontario Mental Health Foundation, het Natural Sciences and Engineering Research Council Canada, en 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 |
References
- Davis, M. The mammalian startle response. Neural Mechanisms of startle. Eaton, R. C. , Plenum Press. New York. (1984).
- Koch, M. The neurobiology of startle. Prog Neurobiol. 59, 107-128 (1999).
- Fendt, M., Li, L., Yeomans, J. S. Brain stem circuits mediating prepulse inhibition of the startle reflex. Psychopharmacology (Berl). 156, 216-224 (2001).
- Davis, M., Wagner, A. R. Habituation of startle response under incremental sequence of stimulus intensities. J Comp Physiol Psychol. 67, 486-492 (1969).
- 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).
- 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).
- 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).
- van den Buuse, M. Modeling the positive symptoms of schizophrenia in genetically modified mice: pharmacology and methodology aspects. Schizophr Bull. 36, 246-270 (2010).
- 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).
- 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).
- 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).
- Kumari, V., Soni, W., Sharma, T. Normalization of information processing deficits in schizophrenia with clozapine. Am J Psychiatry. 156, 1046-1051 (1999).
- Weike, A. I., Bauer, U., Hamm, A. O. Effective neuroleptic medication removes prepulse inhibition deficits in schizophrenia patients. Biol Psychiatry. 47, 61-70 (2000).
- 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).
- Castellanos, F. X. Sensorimotor gating in boys with Tourette's syndrome and ADHD: preliminary results. Biol Psychiatry. 39, 33-41 (1996).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- Ballmaier, M. Cannabinoid receptor antagonists counteract sensorimotor gating deficits in the phencyclidine model of psychosis. Neuropsychopharmacology. 32, 2098-2107 (2007).
- 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).
- 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).
- Bast, T. Effects of MK801 and neuroleptics on prepulse inhibition: re-examination in two strains of rats. Pharmacol Biochem Behav. 67, 647-658 (2000).
- 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).
- Davis, M. Sensitization of the rat startle response by noise. J Comp Physiol Psychol. 87, 571-581 (1974).
- Groves, P. M., Thompson, R. F. Habituation: a dual-process theory. Psychol Rev. 77, 419-450 (1970).
- 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).
- 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).
- Pare, W. P., Glavin, G. B. Restraint stress in biomedical research: a review. Neurosci Biobehav Rev. 10, 339-370 (1986).
- Li, L. Top-down modulation of prepulse inhibition of the startle reflex in humans and rats. Neurosci Biobehav Rev. 33, 1157-1167 (2009).
- 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).
- 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).
- Yeomans, J. S. GABA receptors and prepulse inhibition of acoustic startle in mice and rats. Eur J Neurosci. 31, 2053-2061 (2010).
- 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).
- 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).
- 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).
- Fitch, R. H. Use of a modified prepulse inhibition paradigm to assess complex auditory discrimination in rodents. Brain Res Bull. 76, 1-7 (2008).
