डराना के habituation और prepulse निषेध संवेदी gating के संचालन उपाय कर रहे हैं. संवेदी gating एक प्रकार का पागलपन में बाधित है, और कुछ अन्य मानसिक विकारों और neurodegenerative रोगों. हम यहाँ एक मानक प्रोटोकॉल का वर्णन करने के लिए अल्पकालिक और दीर्घकालिक habituation का आकलन के रूप में अच्छी तरह के रूप में चूहों और चूहों में ध्वनिक डराना प्रतिक्रियाओं का निषेध prepulse है.
The acoustic startle response is a protective response, elicited by a sudden and intense acoustic stimulus. Facial and skeletal muscles are activated within a few milliseconds, leading to a whole body flinch in rodents1. Although startle responses are reflexive responses that can be reliably elicited, they are not stereotypic. They can be modulated by emotions such as fear (fear potentiated startle) and joy (joy attenuated startle), by non-associative learning processes such as habituation and sensitization, and by other sensory stimuli through sensory gating processes (prepulse inhibition), turning startle responses into an excellent tool for assessing emotions, learning, and sensory gating, for review see 2, 3. The primary pathway mediating startle responses is very short and well described, qualifying startle also as an excellent model for studying the underlying mechanisms for behavioural plasticity on a cellular/molecular level3.
We here describe a method for assessing short-term habituation, long-term habituation and prepulse inhibition of acoustic startle responses in rodents. Habituation describes the decrease of the startle response magnitude upon repeated presentation of the same stimulus. Habituation within a testing session is called short-term habituation (STH) and is reversible upon a period of several minutes without stimulation. Habituation between testing sessions is called long-term habituation (LTH)4. Habituation is stimulus specific5. Prepulse inhibition is the attenuation of a startle response by a preceding non-startling sensory stimulus6. The interval between prepulse and startle stimulus can vary from 6 to up to 2000 ms. The prepulse can be any modality, however, acoustic prepulses are the most commonly used.
Habituation is a form of non-associative learning. It can also be viewed as a form of sensory filtering, since it reduces the organisms’ response to a non-threatening stimulus. Prepulse inhibition (PPI) was originally developed in human neuropsychiatric research as an operational measure for sensory gating7. PPI deficits may represent the interface of “psychosis and cognition” as they seem to predict cognitive impairment8-10. Both habituation and PPI are disrupted in patients suffering from schizophrenia11, and PPI disruptions have shown to be, at least in some cases, amenable to treatment with mostly atypical antipsychotics12, 13. However, other mental and neurodegenerative diseases are also accompanied by disruption in habituation and/or PPI, such as autism spectrum disorders (slower habituation), obsessive compulsive disorder, Tourette’s syndrome, Huntington’s disease, Parkinson’s disease, and Alzheimer’s Disease (PPI)11, 14, 15 Dopamine induced PPI deficits are a commonly used animal model for the screening of antipsychotic drugs16, but PPI deficits can also be induced by many other psychomimetic drugs, environmental modifications and surgical procedures.
परीक्षण प्रोटोकॉल का बदलाव
डराना प्रतिक्रियाओं का मॉडुलन दोनों मनुष्यों और पशुओं में कई दशकों के लिए अध्ययन किया गया है. अलग प्रोटोकॉल का एक विशाल विविधता अतीत में इस्तेमाल किया गया है. वर्तमान प्रोटोकॉल एक अपेक्षाकृत छोटे और प्रदर्शन करने के लिए आसान परीक्षण है कि कृन्तकों में अच्छी तरह से काम करता है, तथापि, ब्याज और संबंधित सवालों पर पिछले काम का ध्यान केंद्रित पर निर्भर करता है, यह उपयोगी हो सकता है इस प्रोटोकॉल भिन्न क्रम में करने के लिए डेटा है कि तुलनीय है प्राप्त करने के लिए हो सकता है पिछले प्रासंगिक अध्ययन करने के लिए. एक आम बदलाव अधिक prepulse पृष्ठभूमि शोर से ऊपर 3 db से शोर ऊपर 20 db से लेकर तीव्रता के अलावा शामिल हैं. इसके अलावा, habituation ब्लॉक पीपीआई ब्लॉक से पहले 5-10 उत्तेजनाओं की एक छोटी सी ब्लॉक में विभाजित किया जा सकता है, प्लस पीपीआई ब्लॉक 18-20 के बाद 5-10 उत्तेजनाओं के तीसरे ब्लॉक. एक परीक्षण प्रोटोकॉल डिजाइन करने से पहले मौजूदा साहित्य के गहन अध्ययन इसलिए आवश्यक है.
प्रजातियों और उपभेदों के बीच अंतर
डराना प्रतिक्रिया amplitudes और habituation की राशि एक ही नकदी और तनाव का एक जानवरों के बीच काफी अलग है, जबकि पीपीआई अपेक्षाकृत अनुरूप किया जा रहा है. चूहे आम तौर पर और अधिक कदम नहीं (स्वेच्छा से) के परीक्षण के दौरान, जो एक कारण है क्यों अपने डेटा आम तौर पर चूहे के डेटा की तुलना में एक उच्च परिवर्तनशीलता है हो सकता है. चूहे भी अभ्यस्त नहीं है के रूप में चूहों के रूप में में अच्छी तरह से. व्यक्तिगत माउस या चूहा उपभेदों के बीच अंतर 21-24 भारी हो सकता है और यह आवश्यक हो सकता है एक विशिष्ट तनाव का डराना व्यवहार उत्तेजना पैरामीटर अनुकूलन क्रम में इष्टतम परिणाम प्राप्त हो सकता है. यह एक ही उपकरण का उपयोग करने के लिए दोनों चूहों और चूहों का परीक्षण करने के लिए बचा जाना चाहिए. यदि यह अपरिहार्य है, उपकरण अच्छी तरह से इथेनॉल के साथ साफ होना चाहिए.
लाभ कारकों
कभी कभी वहाँ एक समूह के भीतर व्यक्तिगत डराना प्रतिक्रिया में भारी मतभेद हैं. आदेश में पीपीआई और आदी होना, आधारभूत या पहले डराना प्रतिक्रियाओं को मापने के लिए आदर्श प्रणाली को मापने के गतिशील रेंज के अधिकांश भाग को कवर करना चाहिए. Overshoots हानिकारक हैं, क्योंकि वे एक प्रणालीगत त्रुटि के लिए नेतृत्व, आम तौर पर habituation या पीपीआई की राशि underestimating. यदि डराना प्रतिक्रियाएं बहुत छोटे हैं, लेकिन, modulations शोर से occluded हो सकता है. डराना सिस्टम लाभ कारक है कि मंच संकेत amplifies के समायोजन के लिए अनुमति देते हैं. लाभ कारकों पिछले acclimation सत्र (= 1 लाभ) के दौरान दो या तीन डराना उत्तेजनाओं प्रदर्शित करके समायोजित किया जा सकता है, तथापि, एक ध्यान में रखना चाहिए और कि वे पूर्ण डराना प्रतिक्रिया आयाम बदलने इसलिए निरपेक्ष डराना आयाम की तुलना के लिए अनुमति नहीं देते अब और नहीं. आदेश में इस दोष से बचने के लिए, तीन डराना प्रतिक्रियाएं कि लाभ कारक समायोजन के लिए उपयोग किया जाता है आधारभूत डराना परिमाण का निर्धारण करने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है. वैकल्पिक रूप से, लाभ कारक के बाद ही मैं ब्लॉक, इसलिए है कि ब्लॉक द्वितीय डराना प्रतिक्रियाएं गतिशील रेंज के सबसे को कवर, ब्लॉक, जबकि मैं आधारभूत डराना प्रतिक्रिया का निर्धारण करने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है समायोजित किया जा सकता है.
Habituation बनाम संवेदीकरण
Habituation डराना प्रतिक्रिया amplitudes घट जाती है. यह एक संवेदीकरण है, जो दोहराया 25 प्रस्तुति पर डराना प्रतिक्रियाओं की वृद्धि करने के लिए सुराग द्वारा विरोध किया है. Habituation और संवेदीकरण दो स्वतंत्र ही 26 व्यवहार को प्रभावित प्रक्रियाओं हैं . आदेश में habituation को मापने के लिए, संवेदीकरण कम से कम किया जाना चाहिए. पशु अगर एक उत्तेजना aversive है संवेदनशील है, इस प्रकार भी जोर डराना उत्तेजनाओं habituation माप के लिए बचा जाना चाहिए, समीक्षा के लिए 27 देखें. तनाव, चिंता और भय भी डराना प्रतिक्रियाएं 28 वृद्धि, habituation का विरोध और 18 पीपीआई प्रभावित. पशु इसलिए अच्छी तरह से संभाला जाना चाहिए और डराना उपकरण का परीक्षण करने के लिए acclimatized. इसके अलावा, पशु धारकों कि बहुत छोटा है और शारीरिक रूप से पशुओं को नियंत्रित कर रहे हैं उल्टा कर रहे हैं, के बाद से वे 29 पशुओं में तनाव प्रेरित.
यादृच्छिक आईटीआई बनाम फिक्स्ड
आम डराना प्रोटोकॉल या तो एक निश्चित अंतर परीक्षण (आईटीआई) आमतौर पर 20 या 30 सेकंड या एक चर अंतराल है कि 15 और 30 सेकंड के बीच मानों पर pseudorandomizes के अंतराल का उपयोग करें. एक यादृच्छिक आईटीआई के लाभ तथ्य यह है कि जानवर अगले उत्तेजना के समय बिंदु भविष्यवाणी नहीं कर सकते में निहित है. यह दिखाया गया है कि जैसे ध्यान augments दबा डराना 13 प्रतिक्रियाएं, 30 में अपनी प्रभावकारिता prepulse. एक निश्चित आईटीआई के साथ पीपीआई मापने इसलिए भी ध्यान प्रक्रियाओं के लिए जांच कर सकते हैं. 15 सेकंड के नीचे आईटीआई क्रम में के लिए मांसपेशियों की थकान और मांसपेशियों की प्रतिक्रियाओं का दुर्दम्य अवधि की वजह से प्रभाव को रोकने से बचा जाना चाहिए.
Prepulse की तीव्रता और अवधि
हम इस प्रोटोकॉल में 4 एमएस की अवधि का एक बहुत ही कम prepulse का उपयोग करें. कई अन्य अध्ययनों का उपयोग एक 20 एमएस prepulse. आदेश में interstimulus interva भिन्न करने में सक्षम होने के लिएरास (आईएसआईएस) और भी बहुत कम अंतराल को मापने, यह कम prepulse पेश किया गया था. prepulse की प्रभावकारिता के लिए अपनी कम अवधि के द्वारा तनु हो सकता है के रूप में एक ही मात्रा का 20 prepulse एमएस की तुलना में लगता है. इसलिए हम 75 और 85 डीबी के अपेक्षाकृत जोर prepulses का उपयोग करें. जबकि एक 85 डीबी डराना प्रोत्साहन (20 ms) सीमा से ऊपर जा सकता है, एक 85 डीबी (4ms) prepulse करता है सामान्य रूप से डराना प्रतिक्रियाओं प्रकाश में लाना नहीं है. हालांकि, यह महत्वपूर्ण है मूल्यांकन करने के लिए कि क्या वहाँ कोई डराना प्रतिक्रियाएं हैं prepulse ही है कि मांसपेशियों की थकान और डराना उत्तेजना के दौरान दुर्दम्य राज्यों कारण होता द्वारा हासिल है. कुछ उपचार है कि पीपीआई बाधित 31 sensivity prepulse (संकेत है पीपीआई व्यवधान ध्वनिक संवेदनशीलता का एक नुकसान के लिए कारण नहीं है) बढ़ाने के लिए दिखाया गया है, तथापि, इस पागलपन के रोगियों में नहीं जा पाया जा सकता prepulse संवेदनशीलता के 32 मूल्यांकन का विश्लेषण करके भी किया जा सकता अवधि में prepulse या डराना नाड़ी के बीच या सहित द्वारा मंच डेटा ब्लॉक द्वितीय में अकेले परीक्षण prepulse.
विभिन्न आईएसआई बनाम अलग तीव्रता prepulse
मानव में पीपीआई मूल 100 एमएस के एक आईएसआई, जहां इसकी अधिकतम 7 पर उसके प्रभाव पर मापा गया था. चूहों और चूहों में पीपीआई 30-50 एमएस आईएसआई पर अपनी अधिकतम पर है, शायद 33 दिमाग के छोटे आकार की वजह से. हाल के वर्षों में यह स्पष्ट हो गया कि अलग ट्रांसमीटर और ट्रांसमीटर रिसेप्टर्स एक धारावाहिक तरीके से लगे हुए हैं क्रम में करने के लिए डराना 3, 34 के तेजी से, लेकिन लंबे समय से स्थायी निषेध लागू है. प्रभावित सिस्टम पर निर्भर करता है, ड्रग्स या आनुवंशिक जोड़तोड़ इसलिए केवल विशिष्ट ISIS पर पीपीआई प्रभावित हो सकता है. इसलिए हम 30 एमएस और 100 एमएस के बीच आईएसआई अलग अनुशंसा करते. यह भी हाल के अध्ययनों से पूर्व अध्ययन है कि 100 एमएस आईएसआई ही इस्तेमाल किया तुलना में अनुमति देता है. 85dB 90% के आसपास के एक बहुत मजबूत अधिकतम पीपीआई की ओर जाता है prepulse. कृपया ध्यान रखें कि इस पीपीआई जरूरी एक छत के प्रभाव में चल रहे बिना नहीं संवर्धित किया जा सकता है हो. पीपीआई प्रेरित इस तरह भी बल्कि मजबूत किया जा रहा है, तथापि, यह काफी एम्फ़ैटेमिन 1 मिलीग्राम / किग्रा द्वारा जैसे बाधित. हम 75 डीबी जो 50-60 पीपीआई% ही होता है की एक दूसरा prepulse का उपयोग की सलाह देते हैं. इस पीपीआई (1 मिलीग्राम / किग्रा सुप्रीम कोर्ट निकोटीन द्वारा जैसे) संवर्धित किया जा सकता है, और अधिक सामान्य रूप में आनुवंशिक और औषधीय हेरफेर की चपेट में किया जा रहा है, तथापि, यह भी अधिक चर और एक विषय के भीतर भी असंगत लगता है. पूर्व अध्ययनों तीव्रता prepulse की एक विशाल विविधता का इस्तेमाल किया है और अक्सर उपचार के प्रभाव दिखाया पीपीआई पर विशिष्ट prepulse तीव्रता के साथ और कोई अन्य prepulse तीव्रता के साथ पीपीआई पर प्रभावित. वर्तमान साहित्य के गहन अध्ययन इसलिए चुनने तीव्रता और interstimulus अंतराल prepulse से पहले आवश्यक है.
इंजेक्शन के साथ संयोजन / प्रणालीगत stereotaxic
Habituation और पीपीआई परीक्षण अक्सर प्रणालीगत या stereotaxic इंजेक्शन के साथ संयोजन में प्रदर्शन किया. यह स्पष्ट है कि इन प्रयोगों में एक नियंत्रण समूह के पशुओं नियंत्रण वाहन इंजेक्शन प्राप्त है. इंजेक्शन प्रक्रिया ही है, तथापि, एक जानवर के लिए बहुत तनावपूर्ण हो सकता है, एक उच्च चिंता का स्तर और एक और potentiation या डराना प्रतिक्रिया के संवेदीकरण / (ऊपर देखें) के लिए अग्रणी हो सकता है. इसलिए यह इंजेक्शन प्रक्रिया का ही प्रभाव के लिए के रूप में अच्छी तरह से नियंत्रण की सिफारिश की है. यदि habituation अध्ययन किया है, पूर्व इंजेक्शन एक प्रमुख बाधा हो सकती है. आदेश में जानवर की चिंता को कम करने के लिए, जानवरों के रूप में लंबे समय से पहले संभव परीक्षण (दवा के बिना बंद पहने) के लिए उनके घर के पिंजरे में लौट जाना चाहिए. इंजेक्शन भी एक अनुभवी व्यक्ति द्वारा प्रशासित किया जाना चाहिए क्रम में पशु पर प्रक्रिया के प्रभाव को कम. यदि stereotaxic इंजेक्शन से लंबे समय से प्रत्यारोपित cannulae माध्यम बना रहे हैं, जो सर्जन cannulae प्रत्यारोपण बताया कान सलाखों के साथ 'चूहों के eardrums rupturing से बचना चाहिए. यह घाटा सुनवाई करने के लिए नेतृत्व कर सकते हैं. ब्लंट कान सलाखों या कान कफ है कि नहीं टूटना eardrums सभी stereotaxic उपकरणों के लिए उपलब्ध हैं. जब चूहों सर्जरी के बाद नियंत्रित किया जाता है, धूल टोपियां या dummies के हर बार चालाकी से किया जा चाहिए, ताकि पशुओं को इसकी आदत हो.
एक सुनवाई परीक्षण के रूप में ध्वनिक डराना
अंत में यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि मैं / ओ ध्वनिक डराना और पीपीआई के कार्यों चूहों और चूहों 35-37 के लिए एक सरल सुनवाई परीक्षण के रूप में सेवा कर सकते हैं चाहिए . सुनवाई घाटे आई / ओ सही करने के लिए समारोह बदलाव. एक बार पीपीआई एक चूहे या माउस तनाव के लिए स्थापित है, पशुओं को भी चर prepulse तीव्रता के साथ परीक्षण किया जा सकता है. यदि एक जानवर बहरा है या सुनना नहीं कर सकते हैं के रूप में एक नियंत्रण जानवर के रूप में जोर prepulse, यह नहीं है या नियंत्रण जानवरों से पीपीआई कम प्रदर्शित करेगा. दूसरी ओर, एक मनाया पीपीआई घाटा हमेशा एक सुनवाई घाटे द्वारा कारण किया जा सकता है, इस प्रकार एक आई / ओ डराना परीक्षण या आधारभूत डराना प्रतिक्रियाओं की तुलना महत्वपूर्ण नियंत्रण कर रहे हैं.
The authors have nothing to disclose.
इस काम ओंटारियो मानसिक स्वास्थ्य फाउंडेशन, प्राकृतिक विज्ञान और इंजीनियरिंग अनुसंधान परिषद कनाडा, और मेड एसोसिएट्स इंक द्वारा वित्त पोषित किया गया था
Name of the equipment | Company | Catalogue number | Comments |
Startle box package | Med Associates (http://www.med-associates.com/) | MED-ASR-PRO1-ADD (http://www.med-associates.com/startle/startle.htm) | Includes hardware & software |
Animal Holder | Med Associates (http://www.med-associates.com/) | 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 (http://www.med-associates.com/) | ANL-929A-PC (http://www.med-associates.com/behavior/audio/generator.htm#anl929a) | For calibration |