Den Resident-inkräktaren Paradigm: ett standardiserat test för Aggression, våld och social stress

Summary

Denna video visar bofast-inkräktare paradigm hos råttor. Detta test är en standardiserad metod för att mäta offensiv aggression, defensiv beteende och våld i en semi-naturlig miljö. Användningen av paradigm för social stress experiment förklaras också.

Abstract

Denna video publikation förklarar i detalj den experimentella protokollet av den boende-inkräktare paradigm hos råttor. Detta test är en standardiserad metod för att mäta offensiv aggression och defensivt beteende i en semi naturlig inställning. De viktigaste beteendemässiga element utförs av inhemska och inkräktaren demonstreras i videon och illustreras med konstnärliga ritningar. Användningen av den bofasta inkräktare paradigm för akuta och kroniska social stress experiment förklaras också. Slutligen några korta tester och kriterier presenteras skilja aggression från sina mer våldsamma och patologiska former.

Introduction

Aggressivt beteende hör till den naturliga beteenderepertoar av nästan alla djurarter. Ur biologisk synvinkel, kan aggressivt beteende betraktas som en mycket funktionell form av social kommunikation som syftar till aktiv styrning av den sociala miljön. Det kännetecknas av en uppsättning av arter typiska beteenden som utförs i nära samverkan med motståndaren. Öppen aggression och fysiska konflikter är potentiellt skadliga inte bara för offret utan för angriparen också. Därför, i hela djurriket, har mekanismer utvecklats för att minimera och styra fysisk aggression i syfte att förhindra dess eventuella negativa konsekvenser. Sådana mekanismer innefattar exempelvis, hotfullt beteende som ofta förutsäger och kan därigenom förhindra fysiska angrepp. Andra mekanismer för att hålla aggression i kontrollen är tabun, ritualisering, underkastelse, försoning och undfallenhet. Detta gäller särskilt för offensiv aggression, vilket är enform av aggressivt beteende som kännetecknas av initiativ för gärningsmannen och ett antal inledande, ofta hotfulla, beteendemässiga skärmar innan du försöker nå rygg och nacke som icke-sårbara mål för consummatory aggressiva attack bites. Trots sådana mycket anpassningsbar kontrollmekanism, exempel finns på funktionell aggression förvandlas till våld, som därmed kan definieras som en skadlig form av kränkande aggression som är utom kontroll och ur sitt sammanhang, det är en patologisk form av kränkande beteende som inte längre föremål för hämmande kontrollmekanismer och som inte har någon tillsats funktionellt värde till normal aggressivt beteende i social kommunikation ^8. Våld skiljer sig således både kvantitativt och kvalitativt från normal adaptiv offensiveness. Detta kan inkludera bites angriper inriktade på utsatta kroppsdelar såsom hals, mage och tassar är normalt tabu ^{5, 13, 20, 24.}

Defensive aggression is form av aggressivt beteende utförs som svar på en attack av en annan individ. Det är tydligt skiljer sig från brott i fråga om beteendemässiga uttryck och hämmande kontroll ^5. Observera att extrema former av defensiva beteenden kan ha våldsamma egenskaper.

Mycket av den prekliniska aggression forskning bedrivs inom territoriella manliga inhemska råttor eller möss som konfronterar en inkräktare conspecific. Denna så kallade bofast-inkräktare paradigm möjliggör spontana och naturliga uttryck av både offensiv aggression och defensivt beteende i smågnagare i en semi naturlig laboratoriemiljö. Genom att spela in de frekvenser, varaktigheter, latenser och temporala och sekventiella mönster av alla de observerade beteendemässiga handlingar och ställningar i de stridande under dessa konfrontationer, en detaljerad kvantitativ bild (ethogram) i offensiven (bofast) och defensiva (inkräktare) aggression erhålls. För omfattande beskrivningar av de olika behaviorer se ^{3, 12, 18.} Den paradigm är baserat på det faktum att en vuxen hanråtta kommer att etablera ett område när det ges tillräcklig livsrum. Territorialitet starkt förbättras i närvaro av kvinnor och / eller sexuella erfarenheter ^1. Som en konsekvens av territorialitetsprincipen, kommer den boende attackera obekanta män intrång i dess hem bur. Därför kan offensiv aggression studeras med vårdtagaren som försöksdjur. För att bestämma den våldsamma naturen av aggression man kan bedöma om brottet är ur sitt sammanhang och hämmande kontroll med hjälp av olika typer av inkräktare som honor eller sövda hanar eller en ny miljö. En detaljerad kvantitativ analys av offensiven beteenderepertoar är skyldig att avslöja i vilken utsträckning den observerade aggression är utom kontroll.

Inkräktarna i hemvist-inkräktare paradigm kommer att visa defensiva reaktioner på de offensiva attacker från vårdtagaren. Den paradigmet therefore ger också en att studera defensivt beteende och social stress med hjälp av inkräktaren som försöksdjur. En form av kronisk social stress kan skapas genom att upprepade gånger använda försöksdjur som inkräktare, eller genom att inhysa den i buren (territorium) av den inhemska, åtskilda av ett trådnät ^4.

Som någon form av stress paradigm, är bosatt-inkräktaren paradigm inte fri från etiska betänkligheter. Vi vill därför att presentera ett antal etiska överväganden. Aggression, våld och social stress är allvarliga problem i vårt mänskliga samhälle. En rapport från Världshälsoorganisationen visar att mellanmänskligt våld är inte bara en stor källa till döden i världen är det också en viktig källa till allvarliga hälsoproblem i de överlevande offren för aggression ^19. Därför finns det ett behov av att förstå dessa beteenden i termer av deras underliggande kausala mekanismer och modulerande faktorer. Djurmodeller är viktigt att få exexperimentella stöd för den kausala karaktär fysiologiska och miljömässiga faktorer. Ur biologisk synvinkel är aggression en naturlig, biologiskt funktionell form av socialt beteende som syftar till inrättandet av ett territorium, social dominans och försvar av resurser. Vårdtagaren-inkräktare paradigm ger denna naturliga form av beteende i en laboratoriemiljö som möjliggör kontrollerade studier av både angriparen och offret. En fråga om etiskt problem är frågan i vilken utsträckning djurets välbefinnande då äventyras när de utsätts för detta paradigm. Flera studier visar att bedriva offensiva aggressiva beteenden och vinna en kamp är mycket givande och / eller förstärkande ^11. Ur det perspektivet finns det inget lidande i hemvist. Kräver dock en aggressiv interaktion en motståndare också. Defensiva beteende och underkastelse tillhör den naturliga repertoaren att klara dominans. Nederlag och underkastelse utlöser en adaptiv beteende och physiologiCal svar som syftar till antagande av en underordnad position i en social grupp. Ur denna synvinkel kommer den initiala responsen under nederlag leda till en väl anpassad djur som inte nödvändigtvis lider ^15. Endast upprepad exponering för en dominant och social isolering efter nederlaget kan leda till ett tillstånd som går utöver den adaptiva kapaciteten hos djuret. Detta gör det paradigm lämplig som en djurmodell för stressen patologi med en hög ekologisk validitet ^17. Även stress sociala nederlag är i huvudsak av psykosocial karaktär, kan fysisk skada och skada uppstå. I en normal (icke-våldsamma) social interaktion, är det fysisk skada begränsad. Bitande främst inträffar på ryggen och sidorna av motståndaren; ett område av kroppen med en tjock och seg hud ^{5, 6.} Bitande är i själva verket korthet nyper av huden och lämnar efter sig små avtryck av framtänderna. Denna typ av hudskador kräver ingen veterinärvård. Emellertid biologiskt funktionella aggressivasionen kan byta till en patologisk, våldsam form av aggression som är utom kontroll och ur sitt sammanhang. I dessa situationer, kan mer allvarliga sår som tillfogas på utsatta kroppsdelar (mage, hals och tassar) förekommer ^14. Att vara kliniskt relevant, experimentella modellsystem för våldsamt aggressivt beteende måste vara giltigt, och denna utveckling utgör en central etisk dilemma denna typ av aggression forskning, nämligen skada och skada. Två motverkande principer styr denna forskning: upplevd validitet uppnås när beteendet är potentiellt skadliga och skadliga, men ändå, samtidigt, betonar varje etisk forskning riktlinje att minska och undvika risken att skadas eller skadas. Varje frågeställning och protokoll måste sondera hur mycket skada och skada är nödvändigt eller försvarbart att skapa en vetenskapligt giltig information som kan översättas till farhågor av det offentliga sjukvårdssystemet. När forskning om våld är det huvudsakliga syftet med expertisiment, är det självklart att stor försiktighet bör iakttas för offret i form av sårvård eller eutanasi. Förekomsten av allvarlig sårskada på utsatta kroppsdelar bör vara den humanitära ändpunkt inkräktaren. När social stress är det främsta syftet med försöket, bör samverkan stoppas när den boende visar tecken på våld orsakar allvarliga bita sår på utsatta kroppsdelar. När allt ska den psykosociala karaktär stress paradigm inte blandas med stressen av allvarlig kroppsskada. När invånarna visar dessa tecken på våld de bör undantas från experimentet.

Protocol

Ett. Experimentuppställningen

1. Användning för varje boende en bur med en golvyta på cirka en halv kvadratmeter. Offensiv aggression är en mycket aktiv form av beteende som kräver tillräckligt med utrymme för sitt fulla uttryck. Buren ska vara gjorda av sanitizable material.
2. Hus varje boende med en hona för minst en vecka före starten av experimenten, vilket kommer att underlätta utvecklingen av territorialprincipen. Samtidigt kommer detta att förhindra social isolering, vilket är känt för att vara stressande för sociala djur och kan leda till minskad välfärd och avvikande former av socialt beteende.
3. Använd följeslagare honor som är steriliserade genom ligering av äggledarna. På detta sätt stannar honan hormonellt intakt och kommer regelbundet mottaglig utan att bli gravid och utveckla maternal aggression.

2. Procedur

1. Hus bosatta manliga och kvinnliga följeslagare tillsammans i bofastbur under minst en vecka före testning.
2. Rengör inte strö i buren under den inledande veckan eller före senare test, eftersom territorialitet är starkt baserad på förekomsten av luktsinnet ledtrådar. Dessa ledtrådar är både viktigt för vårdtagaren att etablera sitt eget territorium och för inkräktaren att veta att det är i hemmet buren av vårdtagaren. Snälla, notera att denna avvikelse från den allmänna djurvård med metoder kan kräva särskilt tillstånd från myndigheterna.
3. Avlägsna följeslagare hona från bostads buren en timme före provet.
4. Införa en obekant man i hemmet buren av vårdtagaren vid testets början. Företrädesvis bör inkräktaren vara något mindre än den boende och borde inte ha använts i tidigare interaktioner med samma bosatt.
5. Anteckna beteende bosatta, företrädesvis med hjälp av en ljuskänslig videokamera.
6. En testtid på 10 minuter är oftasttillräcklig för expression av den fullständiga offensiv beteenderepertoar. För standardiseringen kan man överväga att fortsätta inspelningen i tio minuter efter den första attacken.
7. Efter avslutad provning, ta bort inkräktaren hane från buren och återförena bofast hane med sin följeslagare hona.
8. Även aggressivitet kan förekomma vid alla tider på dagen, är det bäst att testa endast under den mörka fasen; råttornas huvudverksamhet fas.
9. Provning kan utföras en eller två gånger per dag. Nivån på aggressivt beteende ökar ofta över första par tester men generellt stabiliseras efter tre-fyra tester.

Tre. Offensiv aggressivt beteende

1. I princip kan vilken som helst stam av råttor användas som invånare. Dock kan stammarna skilja sig avsevärt för deras absoluta nivå av aggressivt beteende. Vidare kan det finnas en stor individuell variation inom stammar.
2. Standardisera inkräktares så mycket som möjligt i fråga om stam, ålder och vikt. Använd råttor av en icke-aggressiv stam som är något lägre i kroppsvikt än bofast hane.
3. Bestäm i bosatt manliga varaktigheten och frekvensen av följande beteendemässiga parametrar:
   1. Attack latency: tiden mellan införandet av inkräktaren och första clinch attacken
   2. Gå mot
   3. Social utforskning
   4. Ano-genitala sniffning
   5. Uppfödning
   6. Lateral hot
   7. Upprätt hållning
   8. Clinch attackera
   9. HÅLLA TILLBAKA
   10. Chase
   11. Icke-sociala utforska
   12. Vila eller inaktivitet
4. Analyser
   1. De beteendemässiga inspelade parametrarna bör omfatta 100% av observationstiden. Detta underlättar en objektiv tolkning avresultaten, det vill säga när en beteendet går upp, har en annan att gå ner.
   2. Data reduktion kan erhållas genom att beräkna värderingar för olika beteendemässiga kategorier; särskilt:
      1. Total brott värdering: summan av lateral hot, upprätt, clinch, hålla nere och jaga
      2. Social prospektering Betyg: summan av social utforska, ano-genitala sniffa och social brudgummen
   3. Data kan uttryckas i procent av den totala observationstiden

4. Våld

1. Följ protokollet förklaras under avsnitt 2
2. Beteendetester och kriterier:
   1. Bestäm i bosatt manliga attacken latens. En mycket kort latens är en första indikator på våld.
   2. Beräkna för vårdtagaren manliga förhållandet mellan frekvenserna lateral hot och clinch. Ett förhållande under 1 visar att djur attackerar withoUT någon inledande beteende och förvarning vilket är en tillförlitlig indikator för våld (utom kontroll).
   3. Bite målställen:
      1. Bites attacker inriktade på utsatta kroppsdelar såsom hals, mage och tassar är ett tecken på våld.
      2. Bites inriktade på nosen av motståndaren indikerar defensiva beteende skådespelaren.
   4. Ur sitt sammanhang tester:
      1. Använd en obekant kvinna som inkräktare. Attack av en kvinnlig är ett tecken på våld.
      2. Använd en sövd hane som inkräktare. Attack av en sövd hane är ett tecken på våld.
      3. Testa aggressivt beteende bosatt i en ny miljö. Frånvaron av en ändring i aggressivitet jämfört med buren är ett tecken på våld. Den ändpunkten för detta test är den första attacken eller tio minuter när den boende inte anfalla.

Fem. Defensiv Behavior

1. Välj ett antal välutbildade, mycket aggressiva, icke-våldsamma bosatta män
2. Följ det protokoll som beskrivs i avsnitt 2
3. Bestäm i inkräktaren varaktigheten och frekvensen av följande beteendemässiga parametrar (utöver 3c):
   1. Submission latens
   2. Undergiven hållning
   3. Flytta bort
   4. Flyg
   5. Defensiv upprätt hållning
   6. Freeze
   7. Icke-sociala utforska
   8. Uppfödning
4. Analys
   1. Data reduktion kan erhållas genom att beräkna ett försvar poäng, vilket är summan av den tid som spenderas på flygningen, defensiv upprätt hållning, underkastelse och frysa

6. Social stress

1. Följprotokollet förklaras i avsnitt 5
2. För intermittent social stress, upprepa protokollet
3. För kronisk social stress, hålla inkräktare i vårdtagarens buren, men separerade från den boende med ett trådnät
4. Fortsätt steg b och / eller c så länge som de vetenskapliga frågor och hypoteser kräver.

Representative Results

Det finns en betydande variation mellan raser och inom stammar i nivån på offensiven aggressivt beteende. Detta visas i figur 1 som visar frekvensfördelningen av den offensiva aggression poäng i en uppfödda laboratorium men ursprungligen vilda stam av råttor (vildtyp Groningen stam (WTG)) (figur 1a) och en mer vanlig stam av laboratorieråttor (Wistar, Figur 1b). I WTG stammen, är ungefär en tredjedel av djuren extremt aggressiva medan en annan tredje är inte eller mycket låg aggressiv. Detta står i kontrast till den frekvensfördelning i en Wistar stam i vilken den mycket aggressiva fenotypen är frånvarande och ungefär femtio procent av djuren kan anses vara låg eller icke-aggressiv ^16.

Figur 2 visar fördelningen av olika beteende-kategorier i den boende-inkräktaren paradigm med WTG stammen som invånare (Figure 2a) och Wistar-råttor som inkräktare (figur 2b). Visas den genomsnittliga sammansättningen av kränkande beteende i WTG bosatta råtta och den genomsnittliga sammansättningen av defensiva beteende i Wistar inkräktare i termer av den relativa mängden tid som spenderas på de olika beteenden.

Figur 3 visar ett exempel på användning av den bofasta-inkräktare paradigm i beteendevetenskap farmakologi. Den selektiva serotonin 1a receptoragonist Alnespirone inducerar en dosberoende sänkning av offensiv aggression, vilket åtföljs av en dosberoende ökning av sociala prospektering. Frånvaron av några väsentliga effekter på icke-social prospektering och inaktivitet stöder uppfattningen att de beteendemässiga effekterna av denna förening är specifika för offensiva aggression ^9.

Hos vissa individer offensiv aggression kan eskalera till en våldsam form av aggression. Distinktionen mellan höga nivåer av aggressionoch våld illustreras i figur 4. Trots att det inte finns någon statistisk skillnad i brottet poäng, är den våldsamma formen av aggression som kännetecknas av en mycket kort attack latens, attack av en sövd manlig eller en kvinnlig, allvarlig sårskada och en mycket låg risk attack ratio ^8.

Figur 1. Frekvens fördelning av individuella nivåer av offensiv aggression i ett laboratorium föds, men ursprungligen vilda råtta stam (A - Top panel) och i en Wistar stam av hanråttor (B - Botten) ^16.

Figur 2. Behavioral profil bosatta män WTG råttor (A) och Wistarråttor inkräktare (B) under en tio minuters bosatta inkräktare testet.

Figur 3. Dosberoende sänkning av offensiv aggression genom 5-HT1A agonist Alnespirone ^9. Klicka här för att visa en större bild .

Figur 4. Jämförelse mellan mycket kränkande hanar och våldsamma män ^8.

Discussion

Vårdtagaren-inkräktare paradigm kan användas för att studera offensiv aggression, defensiv beteende, våld och social stress hos råttor och, med några små modifieringar för andra gnagare också. Vid studie av aggression, huvudsakligen alla råttstammar kan användas. Men stammar är inte lika lämpliga. Beroende på det exakta syftet med försöket, bör några specifika egenskaper hos djuren övervägas. Det är viktigt att notera att det finns stora stam skillnader i nivån och intensiteten av offensiv aggression visas som en hemvist. Figur 1 visar frekvensfördelningen av offensiv aggression i en ursprungligen vilda råtta stam (Figur 1a) och i en standard laboratorium Wistar stam (figur 1b). De två stammarna skiljer sig avsevärt i antalet djur som visar aggressivt beteende alls. Dessutom finns det en stor skillnad i den absoluta omfattningen av brott. Den vilda råttan stratei intervall från noll upp till 80% brott i vår standard 10 min prov medan Wistar-stammen har maximalt 25% brott, den mycket aggressiva fenotypen är frånvarande i denna sistnämnda stam ^16.

När den boende-inkräktaren paradigm används för att studera defensivt beteende och social stress i inkräktaren, behöver man dessa mycket aggressiva fenotyper som invånarna. När allt har hemvist att tillförlitligt besegra någon inkräktare in sitt revir. Naturligtvis bör de mest aggressiva individer väljas och man bör inse att även i en mycket aggressiv variant, kommer inte alla individer vara lämpliga för detta ändamål. Sanna vuxna hanar med minst fyra månaders ålder ¹⁰ bör användas och man kan överväga att använda tidigare uppfödare hanar. Det rekommenderas att ge de inhemska hanar några ytterligare erfarenhet inkräktare under dagarna före den egentliga starten av social stress experimentet. Varje stam kan användas som inkräktare. Men för att garanterarensa vinnande av den bofasta och nederlag inkräktaren, rekommenderar vi att använda inkräktare med en något lägre kroppsvikt än bofast hane. Eftersom luktsinnet signaler är viktiga i social kommunikation och territorialitet, städa buren av vårdtagaren före testning kommer att vara en seriös confounder.

Det rekommenderas att videoband och spela in hela beteenderepertoar hos försöksdjuret under testet. Detta möjliggör en objektiv analys av resultaten, det vill säga när en beteendet går upp, är en annan sannolikt att gå ner. Till exempel, de resultat som visas i figur 3 visar att en minskning av brott efter drogbehandling åtföljs av en ökning av de sociala prospektering och inte genom orörlighet. Detta bevisar att drogen framkallade minskningen av brott är inte på grund av någon form av lugnande medel eller motorisk inaktivitet effekt. Den totalt brott poäng är ett index av intensiteten av aggression och latensen hos den första Attack och antalet attackerande djur kan användas som ett mått på beredskap att anfalla ^22.

För social stress experiment man bör ha ett tydligt kriterium för social nederlag. När inkräktaren antar en undergiven hållning (se ovan) och stannar i denna hållning även när den boende flyttar bort, är detta ett tillförlitligt kriterium för social nederlag. Lägg märke till att bostadspriserna villkor inkräktare är oerhört viktigt för social stress forskning. Först bör den sociala stressen inte administreras i samma rum där de icke-stressade kontroller är inrymda. Kontrolldjur bevittnar (sociala) stress i andra individer kan uppleva stor påfrestning sig ^{7, 21.} Det andra, konsekvenserna av social stress är känsliga för social buffrande effekt. Gruppen inrymt, visar socialt stressade djur inte samma långsiktiga konsekvenserna ses i socialt stressade djur som är socialt isolerade efteråt ^23.

TAken tillsammans, tillåter bosatt inkräktare paradigm forskning om både orsakerna till och konsekvenserna av aggressivt beteende. Det är en modell med en hög ansikte och konstruera giltighet som omfattar inte bara den adaptiva biologin av socialt beteende, men kan användas för att studera maladaptiv aspekter såväl i termer av våld och social stress patologi.