The Resident-inntrenger Paradigm: en standardisert test for aggresjon, vold og sosialt stress

Summary

Denne videoen viser resident-inntrengeren paradigmet hos rotter. Denne testen er en standardisert metode for å måle offensive aggresjon, defensiv atferd og vold i en semi-naturlige omgivelser. Bruken av paradigme for sosialt stress eksperimenter er forklart i tillegg.

Abstract

Denne videoen publikasjonen forklarer i detalj den eksperimentelle protokollen for resident-inntrengeren paradigmet hos rotter. Denne testen er en standardisert metode for å måle offensive aggresjon og defensiv atferd i en semi naturlig setting. De viktigste atferdsmessige elementer utført av fastboende og inntrengeren blir demonstrert i videoen og illustrert ved hjelp av kunstneriske tegninger. Bruken av beboeren inntrenger paradigme for akutte og kroniske sosialt stress eksperimenter er forklart i tillegg. Til slutt, noen korte tester og kriterier presenteres å skille aggresjon fra sine mer voldelige og patologiske former.

Introduction

Aggressiv atferd tilhører den naturlige atferdsmessige repertoar av praktisk talt alle dyrearter. Fra et biologisk synspunkt, kan aggressiv atferd anses som en svært funksjonell form for sosial kommunikasjon rettet mot aktiv kontroll av det sosiale miljøet. Det er preget av et sett med arter-typisk oppførsel utført i nært samspill med motstanderen. Åpenlys aggresjon og fysiske konflikter er potensielt skadelig ikke bare for offeret, men for aggressoren også. Derfor, i løpet av dyreriket, har mekanismer blitt utviklet for å minimere og styre fysiske aggresjon for å forhindre dets potensielt skadelige følger. Slike mekanismer omfatter for eksempel truende atferd som ofte forutsier og kan dermed hindre fysiske angrep. Andre mekanismer for å holde aggresjon i kontroll er tabuer, ritualization, underkastelse, forsoning og ettergivenhet. Dette gjelder særlig for støtende aggresjon, som er enform for aggressiv atferd preget av initiativ fra gjerningsmannen og en rekke innledende, ofte truende, atferdsmessige skjermer før du prøver å nå ryggen og nakken som ikke-sårbare mål for consummatory aggressive angrep biter. Til tross for svært tilpasningsdyktige kontrollmekanisme, eksempler på funksjonelle aggresjon blir til vold, som kan dermed defineres som en skadelig form for offensiv aggresjon som er ute av kontroll og ut av sin sammenheng, det er en patologisk form for støtende oppførsel som ikke lenger underlagt hemmende kontrollmekanismer og som ikke har noen additiv funksjonell verdi til normal aggressiv atferd i sosial kommunikasjon ^8. Vold skiller dermed både kvantitativt og kvalitativt fra normal adaptive offensiveness. Dette kan inkludere biter angriper rettet mot sårbare kroppsdeler som halsen, magen og potene er normalt utenfor grensene ^{5, 13, 20, 24.}

Defensiv aggresjon is i form av aggressiv oppførsel utført som reaksjon på et angrep av en annen person. Det er tydelig forskjellig fra lovbrudd i form av dens atferdsmessige uttrykk og hemmende kontroller ^fem. Legg merke til at ekstreme former for defensiv atferd kan ha voldelige egenskaper.

Mye av preklinisk aggresjon forskningen utføres i territorielle mannlige bosatt rotter eller mus konfrontere en inntrenger conspecific. Denne såkalte resident-inntrenger paradigmet lar spontan og naturlig uttrykk for både offensive aggresjon og defensiv atferd i laboratoriet gnagere i en semi naturlig laboratorium innstilling. Ved å registrere frekvensene, varigheter, ventetider og tidsmessige og sekvensielle mønstre av alle de observerte atferdsmessige handlinger og stillinger i stridende i løpet av disse konfrontasjonene, en detaljert kvantitativ bilde (ethogram) av støtende (resident) og defensive (inntrenger) aggresjon er oppnådd. For omfattende beskrivelser av de ulike adferdors se ^{3, 12, 18.} Paradigmet er basert på det faktum at en voksen mann rotte vil etablere et territorium når det gis tilstrekkelig boareal. Territoriality er sterkt forbedret i nærvær av kvinner og / eller seksuell erfaring ^en. Som en konsekvens av territoriality, vil beboeren angripe ukjente hanner inntrengende i sitt hjem buret. Derfor kan støtende aggresjon bli studert ved hjelp av beboeren som forsøksdyr. For å bestemme den voldelige natur aggresjon kan man vurdere om den straffbare handlingen er ute av kontekst og hemmende kontroll ved hjelp av ulike typer inntrengere som kvinner eller bedøvet hanner eller en roman miljø. En detaljert kvantitativ analyse av den offensive atferdsmessige repertoar er nødvendig for å avdekke i hvilken grad observerte aggresjon er ute av kontroll.

Inntrengere i resident-inntrengeren paradigmet vil vise defensiv atferd som svar på de offensive angrep av beboeren. Paradigmet therefore gir også en å studere defensiv atferd og sosial stress ved hjelp av inntrenger som forsøksdyr. En form for kronisk sosialt stress kan opprettes ved gjentatte ganger å bruke forsøksdyr som inntrenger, eller ved huser den i buret (territorium) av de fastboende, atskilt med et trådnett ^4.

Som enhver form for stress paradigme, er resident-inntrengeren paradigmet ikke fri fra etiske hensyn. Vi ønsker derfor å presentere en rekke etiske hensyn. Aggresjon, vold og sosialt stress er alvorlige problemer i vår menneskelige samfunn. En rapport fra Verdens helseorganisasjon viser at mellommenneskelig vold er ikke bare en viktig kilde til død på verdensbasis er det også en viktig kilde til alvorlige helseproblemer i de overlevende ofrene for aggresjon ^19. Derfor er det et behov for å forstå disse atferd i forhold til deres underliggende årsaksmekanismer og modulerende faktorer. Dyremodeller er viktig å få exeksperimentelle støtte av den kausale karakter av fysiologiske og miljømessige faktorer. Fra et biologisk synspunkt, er aggresjon en naturlig, biologisk funksjonell form for sosial atferd rettet mot etablering av et territorium, sosial dominans og forsvar av ressurser. Beboeren-inntrenger paradigme bringer denne naturlige formen for oppførsel i et laboratorium innstilling som gjør det mulig for kontrollerte studier av både aggressor og offer. En utgave av etisk anliggende er spørsmålet i hvilken grad dyrets velferd er kompromittert når de utsettes for dette paradigmet. Flere studier viser at engasjerende i offensive aggressiv atferd og vinne en kamp er svært givende og / eller forsterke ^11. Slik sett er det ingen lidelse i beboeren. Imidlertid krever en aggressiv interaksjon en motstander også. Defensiv atferd og innlevering tilhører den naturlige repertoaret for å takle dominans. Nederlag og undertrykkelse utløser en adaptiv atferdsmessige og physiological tiltak rettet mot å vedta en underordnet posisjon i en sosial gruppe. Fra dette synspunkt, vil den første responsen under nederlag føre til et godt tilpasset dyr som ikke nødvendigvis lider ^15. Bare gjentatt eksponering for et dominerende og sosial isolasjon etter nederlaget kan føre til en tilstand som går utover den tilpasningsevne av dyret. Dette gjør paradigmet egnet som en dyremodell for stress patologi med en høy økologisk gyldighet ^17.. Selv om stress av sosiale nederlag er i hovedsak av en psykososial art, kan fysisk skade og skade oppstår. I en normal (ikke-voldelig) sosial interaksjon, er dette fysisk skade begrenset. Biting forekommer hovedsakelig på baksiden og flankene av motstanderen, et område av kroppen med en tykk og hard hud ^{fem, seks.} Biting er faktisk kort nipping av huden, etterlater små avtrykk av fortennene. Denne typen hudskader krever ingen veterinær omsorg. Men biologisk funksjonelle aggressjon kan endres til en patologisk, voldelig form for aggresjon som er ute av kontroll og ut av sammenhengen. I slike situasjoner kan mer alvorlige sår påført særlig mot sårbare kroppen regioner (mage, hals og poter) forekommer ^14. Å være klinisk relevant, eksperimentelle modellsystemer for voldelig aggressiv atferd må være gyldig, og denne utviklingen utgjør et sentralt etisk dilemma av denne typen aggresjon forskning, nemlig skade og skade. To motvirkende prinsipper regulerer denne forskningen: ansikt gyldigheten oppnås når atferden er potensielt skadelig og skadelig, men likevel, på samme tid, understreker hver forskningsetisk retningslinje reduksjon og unngå risikoen for å bli skadet eller skadet. Hver problemstilling og protokoll må sondere hvor mye skade og skade er nødvendig eller akseptabelt å generere vitenskapelig gyldig informasjon som kan oversettes til bekymringene til det offentlige helsevesenet. Når forskning på vold er det viktigste målet for den kompetanseiment, er det selvinnlysende at stor forsiktighet bør tas av offeret i form av sårbehandling eller aktiv dødshjelp. Tilstedeværelsen av alvorlig såret mot sårbare kroppen regioner bør være den humanitære endepunktet av inntrengeren. Når sosialt stress er det viktigste målet for forsøket, bør samspillet bli stoppet når beboeren viser tegn på vold forårsaker alvorlige bittskader på utsatte kroppsdeler. Tross alt, bør det psykososiale natur stress paradigmet ikke blandes med stress for alvorlig fysisk skade. Når beboerne viser disse tegn på vold de bør utelukkes fra forsøket.

Protocol

En. Den eksperimentelle oppsettet

1. Bruk for hver beboer et bur med en gulvflate på ca en halv kvadratmeter. Offensive aggresjon er en svært aktiv form for oppførsel som krever tilstrekkelig plass for sin fulle uttrykk. Buret må være laget av sanitizable materiale.
2. Hus hver beboer med en kvinnelig i minst én uke før starten av forsøkene, noe som vil lette utviklingen av territoriality. Samtidig vil dette hindre sosial isolasjon, som er kjent for å være stressende for sosiale dyr og kan føre til redusert velferd og avvikende former for sosial atferd.
3. Bruk ledsager hunner som er sterilisert ved ligering av egglederne. På denne måte forblir den kvinnelige hormonelt intakt og vil være regelmessig mottakelig uten å bli gravid og utvikle maternal aggresjon.

2. Prosedyre

1. Hus bosatt mannlige og følgesvenn kvinnelige sammen i beboerenbur i minst en uke før testing.
2. Ikke rengjør sengetøy av buret i løpet av den første uken, før senere testing, siden territoriality er sterkt basert på tilstedeværelsen av olfactory signaler. Disse stikkordene er både viktig for beboeren i å etablere sitt eget territorium og for inntrengeren å vite at det er i hjemmet bur av beboeren. Vær så snill, legge merke til at dette avviket fra den generelle dyr omsorg tar prosedyrer kan kreve spesiell tillatelse fra myndighetene.
3. Fjern følgesvenn kvinnelige fra privatmarkedet buret en time før testen.
4. Innføre en ukjent hann inn i hjemmet bur av beboeren ved starten av testen. Fortrinnsvis bør inntrengeren være litt mindre enn den beboer og bør ikke har vært brukt i tidligere interaksjon med den samme beboeren.
5. Ta opp oppførselen til de fastboende, helst ved hjelp av en lysfølsom videokamera.
6. En testvarighet på 10 minutter er vanligvistilstrekkelig for å uttrykke den fulle offensive atferdsmessige repertoar. For det formål å standardisering kan man tenke seg å fortsette opptaket i ti minutter etter den første angrep.
7. Etter avsluttet test, fjerne inntrengeren mann fra buret og gjenforene de fastboende mann med sin kompanjong kvinnelige.
8. Selv om aggresjon kan oppstå på alle tider av dagen, er det best å teste bare under den mørke fasen; rottenes hovedaktivitet fase.
9. Testing kan utføres en eller to ganger per dag. Nivået av aggressiv adferd ofte øker over det første par av tester, men generelt stabiliseres etter 3-4 tester.

3. Offensive Aggressive Behavior

1. I prinsippet kan en hvilken som helst stamme av rotter brukes som beboere. Imidlertid kan stammer varierer betydelig for deres absolutte nivå av aggressiv oppførsel. Videre kan det være et betydelig individuell variasjon innenfor stammer.
2. Standardisere inntrengers så mye som mulig i forhold til belastningen, alder og vekt. Bruk rotter av et ikke-aggressive belastning som er litt lavere i kroppsvekt enn beboeren hann.
3. Bestem i beboeren male varigheten og frekvensen av følgende atferdsmessige parametere:
   1. Attack latency: tiden mellom innføringen av inntrengeren og den første clinch angrep
   2. Bevege seg mot
   3. Sosiale leting
   4. Ano-genital sniffing
   5. Oppdrett
   6. Lateral trussel
   7. Oppreist holdning
   8. Clinch angripe
   9. Hold ned
   10. Chase
   11. Non-sosial utforske
   12. Hvile eller inaktivitet
4. Analyser
   1. De atferdsmessige parametere registrert bør dekke 100% av observasjonstiden. Dette muliggjør en objektiv tolkning avresultatene, dvs. når man går opp oppførsel, har en annen for å gå ned.
   2. Data for reduksjon kan oppnås ved beregning av resultatet av forskjellige atferdsmessige kategorier, spesielt:
      1. Totalt krenkelser poengsum: Summen av lateral trussel, stående, clinch, holde ned og jage
      2. Sosiale leting poengsum: Summen av sosial utforske, ano-genital sniffing og sosial brudgommen
   3. Data kan uttrykkes som en prosentandel av den totale observasjonstid

4. Vold

1. Følg protokollen beskrevet under pkt. 2
2. Atferdsmessige tester og kriterier:
   1. Avgjøre i resident mannlige angrepet latency. En veldig kort ventetid er en første indikator på vold.
   2. Beregn for beboeren mannlige forholdet mellom frekvensene av lateral trussel og omfavne. En ratio under 1 viser at dyr angriper uten huut noen innledende atferd og forhåndsvarsling som er en pålitelig indikator for vold (ute av kontroll).
   3. Bite målwebområder:
      1. Bites angrep rettet mot sårbare kroppsdeler som halsen, magen og poter er et tegn på vold.
      2. Bites rettet mot snuten av motstanderen indikerer defensive oppførselen til skuespilleren.
   4. Ut av kontekst tester:
      1. Bruk en ukjent kvinne som inntrenger. Angrepet av en kvinnelig er et tegn på vold.
      2. Bruk en bedøvet mann som inntrenger. Angrepet av en bedøvet mann er et tegn på vold.
      3. Test den aggressive oppførselen til beboeren i en roman miljø. Fraværet av en endring i aggresjon i forhold til hjemmet buret er et tegn på vold. Endepunktet av denne testen er det første angrepet eller ti minutter når beboeren ikke angriper.

5. Defensive oppførsel

1. Velg en rekke godt trent, svært aggressive, ikke-voldelige bosatt hanner
2. Følg protokollen som beskrevet under pkt. 2.
3. Bestem i inntrengeren varigheten og frekvensen av følgende atferdsmessige parametere (i tillegg til 3c):
   1. Innsending latency
   2. Underdanig holdning
   3. Bevege seg bort
   4. Flygning
   5. Defensive oppreist holdning
   6. Frys
   7. Non-sosial utforske
   8. Oppdrett
4. Analyse
   1. Datareduksjon kan fås ved å beregne et forsvar score, som er summen av hvor mye tid brukt på fly, defensive oppreist holdning, underkastelse og fryse

6. Sosial Stress

1. Følgprotokollen som beskrevet under punkt 5.
2. For intermitterende sosialt stress, gjentar protokollen
3. For kronisk sosialt stress, holde inntrengeren i beboerens buret, men atskilt fra beboer av en netting skjerm
4. Fortsett trinn b og / eller c så lenge de vitenskapelige spørsmål og hypoteser krever.

Representative Results

Det er en betydelig variasjon mellom stammer og innen stammer i nivået av støtende aggressiv atferd. Dette er demonstrert i figur 1 som viser frekvensfordelingen av de støtende aggresjon stillingen i et laboratorium avlet men opprinnelig feral belastning av rotter (villtype Groningen stamme (WTG)) (Figur 1a) og en mer vanlig stamme av laboratorie-rotter (Wistar, Figur 1b). I WTG belastning, er omtrent en tredjedel av dyrene ekstremt aggressive mens en tredel er ikke, eller svært lav aggressive. Dette er i motsetning til den frekvensfordeling av en Wistar-stamme hvor meget aggressiv fenotype er fraværende og omtrent femti prosent av dyrene kan betraktes som lav eller ikke-aggressive ^16..

Figur 2 viser fordelingen av ulike atferdsmessige kategorier i resident-inntrengeren paradigmet med WTG belastninger som beboere (Figur 2a) og Wistar-rotter som inntrengere (figur 2b). Vist er den gjennomsnittlige sammensetningen av støtende oppførsel i WTG bosatt rotte og den gjennomsnittlige sammensetningen av defensiv atferd i Wistar inntrenger i form av den relative mengden av tid brukt på de forskjellige virkemåter.

Figur 3 viser et eksempel på bruken av resident-paradigmet inntrenger i atferdsmessige farmakologi. Den selektive serotonin 1a reseptoragonist Alnespirone induserer en doseavhengig reduksjon i offensive aggresjon, som er ledsaget av en doseavhengig økning i sosial leting. Fraværet av vesentlig betydning for ikke-sosial leting og inaktivitet støtter det syn at de atferdsmessige effektene av denne forbindelsen er spesifikke for offensiv aggresjon ^ni.

I noen individer offensiv aggresjon kan eskalere til en voldelig form for aggresjon. Skillet mellom høye nivåer av aggresjonog vold er illustrert i figur 4.. Til tross for det faktum at det ikke er noen statistisk signifikant forskjell i anstøt ballen, er den voldsomme form av aggresjon karakterisert av en meget kort angrep ventetid, angrepet av en anestesert mann eller en kvinne, alvorlig såret og en meget lav trussel angrep forholdet ^8..

Figur 1. Frekvens fordeling av individuelle nivåer av støtende aggresjon i et laboratorium oppdrettet, men opprinnelig feral rotte stamme (A - Øvre panel) og i en stamme av Wistar-hannrotter (B - Nedre panel) ^16.

Figur 2. Behavioral profilen til fastboende menn WTG rotter (A) og Wistar inntrenger rotter (B) i løpet av en ti minutters bosatt inntrenger test.

Figur 3. Doseavhengig reduksjon av offensive aggresjon ved 5-HT 1A agonist Alnespirone ^9. Klikk her for å se større figur .

Figur 4. Sammenligning mellom svært offensive menn og voldelige menn ^8.

Discussion

Beboeren-inntrenger paradigmet kan brukes til å studere offensive aggresjon, defensiv atferd, vold og sosialt stress hos rotter, og med noen små modifikasjoner for andre gnagere også. Når man studerer aggresjon, hovedsakelig alle rotte-stammer kan brukes. Men stammer er ikke like egnet. Avhengig av nøyaktig formålet med eksperimentet er noen spesifikke karakteristikker av dyrene betraktes. Det er viktig å legge merke til at det er store belastningsskader forskjeller i nivået og intensiteten av offensive aggresjon vist som bosatt. Figur 1 viser frekvensen fordeling av offensiv aggresjon i en opprinnelig feral rat stamme (Figur 1a) og i en standard laboratorium Wistar belastning (Figur 1b). De to stammene varierer betydelig i antall dyr som viser aggressiv oppførsel i det hele tatt. Videre er det en stor forskjell i absolutt målestokk av angrep. Den feral rotte strai aldersgrupper fra null opp til 80% lovbrudd i vår standard 10 min test mens Wistar belastningen har maksimalt 25% lovbrudd; den svært aggressive fenotypen er fraværende i denne sistnevnte belastning ^16.

Når beboeren-inntrengeren paradigmet blir brukt til å studere defensiv atferd og sosialt stress i inntrengeren, trenger man disse svært aggressive fenotyper som beboere. Tross alt har de fastboende å pålitelig beseire enhver inntrenger inn i hans territorium. Selvfølgelig skal de mest aggressive individer bli valgt, og man bør forstå at selv i et meget aggressivt, påkjenning, vil ikke alle individer være egnet for dette formål. Sanne voksne menn på minst fire måneders alder ¹⁰ bør brukes og man kan vurdere å bruke tidligere oppdretter hanner. Det anbefales å gi de fastboende menn noen ytterligere erfaring med inntrengere i løpet av dagene før selve starten av sosialt stress eksperiment. Enhver belastning kan brukes som inntrenger. Imidlertid, for å garantereklare å vinne av fastboende og nederlag av inntrengeren, anbefaler vi å bruke inntrengere med en litt lavere kroppsvekt enn de fastboende hann. Fordi olfactory pekepinner er viktig i sosial kommunikasjon og territoriality, rengjøring av bur av beboeren før testing vil være en alvorlig confounder.

Det anbefales å videotape og ta opp hele atferdsmessige repertoar av forsøksdyr i løpet av testen. Dette gir en objektiv analyse av resultatene, det vil si når en atferd går opp, er en annen sannsynlig å gå ned. For eksempel er resultatene vist i figur 3 viser at en reduksjon i handling etter medikamentbehandling er ledsaget av en økning i sosial utforskning og ikke av immobilitet. Dette gir bevis for at legemiddelindusert reduksjon i lovbrudd er ikke på grunn av noen form for en beroligende eller motor inaktivitet effekt. Den totale krenkelser score er en indeks av intensiteten av aggresjon og latency på første attack og antall angripe dyr kan brukes som et mål på beredskap til å angripe ^22.

For sosialt stress eksperimenter bør man ha et klart kriterium for sosial nederlag. Når inntrengeren vedtar en underdanig holdning (se ovenfor), og forblir i denne stillingen selv når beboeren flytter bort, er dette et pålitelig kriterium for sosial nederlag. Legg merke til at boforholdene av inntrengerne er ekstremt viktig i sosialt stress forskning. Først bør sosialt stress ikke gis i samme rom der de ikke-stressede kontroller er plassert. Kontroll dyr vitne (sosiale) stress i andre personer kan oppleve store stress seg ^{7, 21.} Sekund, konsekvensene av sosialt stress er følsomme for sosiale buffering effekter. Gruppe plassert, ikke sosialt belastede dyrene ikke viser de samme langsiktige konsekvenser sett i sosialt belastede dyr som er sosialt isolerte etterpå ^23.

Takno sammen, lar bosatt inntrenger paradigmet forskning på både årsakene og konsekvensene av aggressiv atferd. Det er en modell med en høy ansikt og konstruere gyldighet som dekker ikke bare den adaptive biologien til sosial oppførsel, men kan brukes til å studere mistilpasset aspekter, så vel i form av vold og sosialt stress patologi.