Målet med den protokol, der er beskrevet i dette dokument er at fremkalde kompulsiv-lignende adfærd hos rotter til undersøgelse af obsessiv-kompulsiv sygdom (OCD). Denne adfærd udfældes ved at dæmpe et signal, der angiver, at en løftestang-press respons var effektiv til at producere fødevarer.
I signal dæmpning rotte model af obsessiv-kompulsiv sygdom (OCD), er løftestang-presning efter mad efterfulgt af fremlæggelse af en forbindelse stimulus, der tjener som en feedback-cue. Denne feedback er senere svækket ved gentagne præsentationer af stimulus uden mad (uden rotte udsender håndtaget-tryk respons). I det næste trin bliver løftestang-presning vurderet i henhold til extinction betingelser (dvs. ingen mad leveret). På dette stadium rotter viser to typer af håndtag-pressere, dem, der efterfølges af et forsøg på at samle en belønning, og de, der ikke er. Sidstnævnte er et mål for kompulsiv-lignende adfærd i modellen. En kontrolprocedure, hvor rotter ikke oplever dæmpningen af feedback cue tjener til at skelne mellem virkningerne af signal dæmpning og udryddelse. Signalet dæmpning model er en meget valideret model af OCD og skelner mellem tvangshandlinger-lignende adfærd og adfærd, der er gentagne men not kompulsiv. Desuden de foranstaltninger, der er indsamlet i løbet af proceduren fjerne alternative forklaringer på forskelle mellem grupperne, der testes, og er kvantitativ, objektiv og upåvirket af inter-experimenter variabilitet. De vigtigste ulemper ved denne model er dyrt udstyr, at det kræver en vis teknisk know-how og den kendsgerning, at det er tidskrævende sammenlignet med andre modeller af OCD (11 dage). Modellen kan anvendes til påvisning af anti- eller pro-kompulsiv virkninger af farmakologiske og ikke-farmakologiske manipulationer og til at studere den neurale substrat af kompulsiv adfærd.
Obsessiv-kompulsiv sygdom (OCD) er en stor psykiatrisk lidelse, der manifesterer sig i 1-3% af den almindelige befolkning 1,2. Mennesker, der lider af OCD har tilbagevendende, forstyrrende og uønskede tanker (tvangstanker) og / eller gentagne rituelle adfærd (tvangshandlinger) 3. De specifikke neuropatologiske mekanismer bag OCD er endnu ikke fuldt forstået. Imidlertid har inddragelse af serotonerg 4-7, dopaminerge 8,9 og glutamaterge 10 systemer er blevet påvist i denne lidelse. Desuden har den orbitofrontal cortex, cortex cinguli, basalganglierne og regioner i den parietale lobe været impliceret i dens patofysiologi 7,11-13. Endelig livsbegivenheder relateret til udsving i niveauet af æggestokkene hormoner (fx barnets fødsel, ægløsning) er blevet rapporteret til at udløse eller forværre OCD i kvindelige patienter 14-16, tyder på, at <em> æggestokkene hormoner spiller en modulerende rolle i OCD 17.
Fordi mekanismerne bag OCD er dårligt forstået, er afgørende for øget viden om sin biologiske grundlag anvendelse af passende dyremodeller, der nøje efterligner dens adfærdsmæssige og neurale manifestationer. Endvidere bidrager sådanne modeller til udvikling af nye linjer af behandling. Dette er især relevant i tilfælde af OCD, fordi mange patienter er enten behandling-resistent eller erfaring kun en delvis lindring af symptomer 18,19. Faktisk, i de seneste år, genetiske, farmakologiske og adfærdsmæssige dyremodeller af OCD (gennemgået i 20-28) har udvidet og avancerede vores viden om denne lidelse.
En af de mest flittigt brugt adfærdsmæssige dyremodeller af OCD er det signal dæmpning rottemodellen (for gennemgang, se 29). Den teoretiske antagelse bag modellen er, at et underskud i feedback forbundetmed en vellykket gennemførelse af målrettede adfærd fører til kompulsiv reaktioner 30-37. Modellen, som er udviklet af Joel og kolleger 28, er baseret på operant adfærd hos rotter. Under grunduddannelsen, er rotter belønnet med en fødevare pille efter at have trykket en løftestang. En vellykket løftestang-press udløser desuden indtræden af et magasin lys og en tone. Dette giver rotte feedback at armen-press reaktion har ført til levering af fødevarer. Dernæst evne stimulus at signalere leveringen af belønningen bevidst faldet med gentagne gange at præsentere det uden belønning (vigtigere, er der ingen håndtag i boksen på dette tidspunkt). Compulsive-lignende adfærd opstår på den sidste fase af uddannelsen. Under denne test fase, som udføres under extinction betingelser, er en løftestang presse efterfulgt af præsentationen af stimulus, men ikke af den mad belønning. "Compulsive" adfærd udtrykkes som flere håndtag-presser hvorefter rotte does ikke forsøge at samle belønning. Et anti / pro-kompulsiv virkning udtrykkes som et fald / stigning i antallet af "kompulsiv" løftestang-presser. Da signal dæmpning indebærer udslettelse, er det vigtigt at skelne mellem virkningerne af signal dæmpning og for at uddø i sig selv. Derfor vil der i en kontrolgruppe (den periodiske udslettelse gruppen) forbindelsen stimulus er ikke svækket før testen scenen. Behandling, der har en anti / pro kompulsiv virkning dog ikke ændre antallet af "kompulsiv" løftestang-presser i denne gruppe. (For yderligere detaljer, se 29).
"Compulsive" løftestang-presser efterligne den overdrevne og unødvendige karakter af tvangshandlinger vises af patienter med OCD. Derfor viser signal dæmpning model godt ansigt gyldighed. Desuden undersøgelser med denne model viser, at det at opstille præcise prognoser og konstruere gyldighed (revideret i 20,21). Modellens predictive gyldighed stammer fra undersøgelser, der viser, at kompulsiv løftestang presning dæmpes ved lægemidler, der vides at forbedre obsessiv-kompulsiv symptomer 38,39, samt ved en høj frekvens stimulering af subthalamisk nucleus 40, som har vist sig at have en anti-kompulsiv effekt hos patienter med OCD menneskelige 41,42. Desuden har flere lægemidler, som er ineffektive til behandling af OCD fundet ikke at udøve en anti-kompulsiv effekt i modellen 38,39. Modellen viser også god konstruktion gyldighed, fordi undersøgelser viser, at lignende neurale mekanismer er involveret både i OCD symptomatologi og i kompulsiv opførsel induceret af signaldæmpning i rotter. Således inddragelsen af serotonerge 43-46, dopaminerge 39,46 og glutamaterge 47 systemer, samt inddragelse af OCD-relaterede områder i hjernen 40,44,48-50 er blevet påvist i kompulsiv løftestang-presning. Desuden æggestokkenehormoner har vist sig at modulere kompulsiv løftestang presning hos kvinder 51. Derfor er signalet dæmpning model er et effektivt værktøj til at udforske de neurale substrater af OCD og til screening af nye anti-kompulsiv behandlinger. For en grundig diskussion af signalet dæmpning modellens kliniske korrelater og dets anvendelighed og anvendelse i OCD forskning, se 20-22,29.
Den signaldæmpning rottemodel af OCD er en kraftfuld adfærdsmæssig model til undersøgelse af kompulsiv opførsel. Modellen viser høj ansigt, prædiktiv og konstruere gyldighed 20,21, og er blevet flittigt brugt til at studere de neurale substrater af denne adfærd 39,43-45,48, sit svar på farmakologiske manipulationer 38,39,43,47,53, 54 og til dyb brain stimulation 40,46,50 og dets modulation af æggestokkene hormoner 51. Således er denne model er en nyttig dyremodel til undersøgelse af OCD.
Compulsive løftestang-presning i signaldæmpning model har flere fordele frem for andre eksperimentelt inducerede repetitiv adfærd (såsom udryddelse burst og perseverative adfærd). Først relevansen af kompulsiv løftestang-presning til kompulsiv adfærd hos mennesker er blevet veletableret hvorimod gyldigheden af andre gentagne adfærd, der ofte omtales som kompulsiv-lignende, er lav ellerer aldrig blevet testet 20-22. Især adfærdsmæssige gentagelse / perseveration er et fænomen deles af forskellige psykiatriske lidelser 55-62 og dermed en ordentlig validering af målet adfærd som kompulsiv-lignende er afgørende. Desuden er de forskellige adfærdsmæssige foranstaltninger indsamlet under PTSA procedure (dvs. antallet af presser på armen ikke forstærket eller den generelle antal næse-stikker rotterne udføre under Test etape) hjælp til at fjerne alternative forklaringer for forskelle i kompulsiv løftestang-presning mellem grupperne testes. For eksempel kan overdreven løftestang presning afspejle en generel stigning i motorisk aktivitet, i hvilket tilfælde det vil højst sandsynligt blive ledsaget af en stigning i antallet af presser på håndtaget ikke-forstærket (således denne foranstaltning eliminerer også behovet for at teste rotterne i yderligere procedurer, såsom den åbne felttest). På den anden side, manipulationer, der fører til en generel stigning i antallet af næse-pOkes rotterne udfører vil sandsynligvis føre til en reduktion i kompulsiv løftestang-presning, selv om de ikke har en ægte anti-kompulsiv effekt. Yderligere foranstaltninger indsamlet selv før testen (store håndtag-presser under armen-press træning fase, gennemførte forsøg i løbet af signal dæmpning scenen) tillader forsøgslederen for at fjerne muligheden for, at eventuelle forskelle mellem grupperne på Test scenen stamceller fra tidligere forskelle i læring. Især alle foranstaltninger, der er indsamlet i de forskellige faser i proceduren er kvantitative, og derfor neutral, ikke givet til subjektiv fortolkning og upåvirket af inter-experimenter variabilitet.
En ulempe ved signaldæmpning model er, at det kræver særligt udstyr (Computer betjente operant kasser, passende software til drift af disse kasser, etc.). Det gør det både dyrt og noget komplicerede at udføre, der kræver kvalificeret personale, dygtigebåde i fejlfinding ad hock og i dag-til-dag vedligeholdelse af udstyret. Hertil kommer, fordi modellen er baseret på erfaringer snarere end spontan adfærd, og fordi den består af flere trin, er det relativt tidskrævende (11 dage) sammenlignet med nogle af de andre dyremodeller for OCD. Efter vores erfaring, med den rette træning den nødvendige ekspertise Men for at udføre proceduren er ganske let erhverves. Også, fordi alt udstyr er computerstyret og næsten fuldautomatisk, store grupper af rotter kan køre effektivt og samtidig reducere dens tid omkostninger. Desuden er resultaterne let beregnet og ikke kræver manuel kodning eller nogen særlig behandling. Endelig operant kasser er meget alsidig, og når erhvervet, kan de bruges til forskellige adfærdsmæssige handlinger i tillæg til signal dæmpning, hvilket gør dem yderst omkostningseffektive.
En anden overvejelse, som skal tages i betragtning ved anvendelse afmodellen er, at på grund af dets langvarige og multitrins karakter, kan det ikke være velegnet til kroniske behandlinger eller udviklingsmæssige undersøgelser. For ikke at påvirke rotter læring i de indledende faser af den adfærdsmæssige procedure, administration af en kronisk behandling kræver en pause i den procedure, der gør proceduren endnu mere tid-dyrt. Desuden denne pause kan ikke finde sted umiddelbart før prøven scenen, og dermed, rotter indgivet den kroniske behandling vil gennemgå det signal dæmpning scenen, mens under indflydelse af den behandling, som kan ændre deres adfærd, selv før prøven scenen og gøre enhver fortolkning af resulterer problematisk. Med hensyn til udviklingsmæssige undersøgelser igen, på grund af modellens langvarige, er det umuligt at bruge det til yderst unge rotter (fx yngre end 46 dage gamle rotter på testdagen). Desuden rotter kan ikke testes igen, hvilket i nødvendigt at uddanne nye rotter i hver alder studerede, og med undtagelse af possibilitY hjælp langsgående designs.
Et vigtigt aspekt af signaldæmpning model, som er blevet nævnt ovenfor, er det faktum, at kompulsiv løftestang presning moduleres ved udsving i æggestokkene hormonniveauer langs rotte østrale cyklus 51. Dette aspekt er vigtigt for forskere interesseret i at studere de mekanismer, hvormed kvindelige gonadale hormoner påvirker kompulsiv adfærd. Selvom virkningerne af mandlige gonadale hormoner på kompulsiv løftestang-tryk ikke er blevet testet, disse eller andre faktorer påvirker mandlig præstation i modellen, da variationen i de forskellige modforanstaltninger i modellen er ens i han- og hunrotter 51. Derfor kan forskere, der ikke har til formål at undersøge den rolle, gonadale hormoner, bruge både han- og hunrotter uden at måle niveauet af disse hormoner.
Sammenfattende trods visse mangler i signaldæmpning rottemodel med OCD såsom dens længde ogfaktum, at det kræver særligt udstyr og nogle tekniske viden, det giver en følsom og pålidelig måde at vurdere tvangshandlinger i rotter. Desuden kan det skelne mellem disse adfærdsmønstre og andre gentagne / perseverative adfærd, som ikke er virkelig kompulsiv i naturen. Som sådan er det en fremragende model til vurdering af formodede anti-kompulsiv behandlingsformer, og undersøgelser anvender det kan bruges til at udvide vores viden om neurale substrater af OCD, som stadig ikke godt forstået.
The authors have nothing to disclose.
This research was supported by the Israel Science Foundation (grant No. 592/12) to DJ
Name of the Material/Equipment | Company | Catalog Number | Comments/ Description |
Modular Test Chamber for Rats | Campden Instruments Ltd. | Model 80003M | |
Pellet Trough for Modular Chamber with Head Entry and Door | Campden Instruments Ltd. | Model 80210M-R | |
Low Profile Retractable Response Lever | Campden Instruments Ltd. | Model CI4460-M | 2 levers per chamber |
Stimulus Lights | Campden Instruments Ltd. | Model 80221 | |
Pellet Dispenser with 45mg Interchangeable Pellet Size Wheel | Campden Instruments Ltd. | Model 80209-45 | |
Mouse Nosepoke with Stimulus Light | Campden Instruments Ltd. | Model 80116S | |
Sonalert Audible Stimulus System | Campden Instruments Ltd. | Model SC628 | |
ABET II Complete Starter Package with 220VAC/50Hz Power Supply | Campden Instruments Ltd. | Model 88501*C | |
Sound Attenuating Chamber | Campden Instruments Ltd. | Model 80600A-SAC | Equipped with a peephole and a 28 volt DC ventilation fan pannel |
Animal Behavior Environment Test system (ABET) II | Lafayette Instrument Neuroscience, Indiana, USA | Model 89501 | |
Personal computer with a minimum 1.8 GHz Processor | Running Microsoft Windows XP (SP3), or Win7 | ||
45-mg dust-free precision pellets | PMI Nutrition International, Indiana, USA | Formula. P/AlN-76A | Keep the containers tightly closed to protect from moisture. |