Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Journal Behavior
Click here for the English version

Behavior

Signal Demping som en Rat Modell av Obsessive Compulsive Disorder

Published: January 9, 2015 doi: 10.3791/52287
Automatic Translation
*1, *1, *1, 1,2
1School of Psychological Sciences, Tel-Aviv University, 2Sagol School of Neuroscience, Tel-Aviv University
* These authors contributed equally

Summary

Målet med protokollen som er beskrevet i denne artikkelen er å indusere tvangslignende atferd hos rotter for studiet av tvangslidelser (OCD). Denne oppførselen er utfelt ved å dempe et signal som indikerer at en spak-pressen responsen var effektive i å produsere mat.

Abstract

I signaldempning rottemodell av obsessiv-kompulsiv forstyrrelse (OCD), er spaken pressing for mat etterfulgt av fremstilling av en forbindelse stimulus som fungerer som en tilbakekoblings signalet. Denne tilbakemeldingen er senere dempet ved gjentatte presentasjoner av stimulus uten mat (uten rotte emitting spaken-pressen respons). I den neste fasen, er spak-trykke vurdert under utryddelse forhold (dvs. at ingen mat levert). På dette stadiet rotter vise to typer spaken press, de som blir fulgt av et forsøk på å samle en belønning, og de som ikke er det. Sistnevnte er et mål på compulsive-lignende oppførsel i modellen. En kontrollprosedyre hvor rotter ikke opplever dempningen i tilbakekoblings signalet tjener til å skille mellom virkningene av signaldempning og utryddelse. Signalet demping modellen er en svært validert modell av OCD og skiller mellom tvangslignende atferd og atferd som er repeterende, men not compulsive. I tillegg tiltakene samlet inn under prosedyren eliminere alternative forklaringer på forskjeller mellom gruppene blir testet, og er kvantitativ, objektiv og upåvirket av inter-eksperimentator variabilitet. De største ulempene ved denne modellen er det kostbart utstyr, det faktum at det krever noe teknisk kunnskap og det faktum at det er tidkrevende i forhold til andre modeller av OCD (11 dager). Modellen kan brukes til å detektere anti- eller pro-compulsive virkninger av farmakologiske og ikke-farmakologiske manipulasjoner og for å studere det nevrale substrat av tvangsatferd.

Introduction

Tvangslidelser (OCD) er en stor psykiatrisk lidelse som manifesterer seg i 1 - 3% av befolkningen 1,2. Personer som lider av OCD har tilbakevendende, påtrengende og uønskede tanker (tvangstanker) og / eller gjentatte rituelle atferd (tvangshandlinger) 3. De spesifikke nevropatologiske mekanismene bak OCD er fortsatt ikke fullt ut forstått. Imidlertid har involvering av serotonerge 4-7, dopaminerge 8,9 og glutamaterge 10 systemer blitt demonstrert i denne lidelsen. I tillegg har den orbitofrontal cortex, cingulate cortex, basalgangliene og regioner i isselappen vært innblandet i sin patofysiologi 7,11-13. Endelig livshendelser knyttet til svingninger i nivået av eggstokkene hormoner (for eksempel barnets fødsel, eggløsning) har blitt rapportert å utløse eller forverre OCD i kvinnelige pasienter 14-16, noe som tyder på at <em> eggstokkene hormoner spiller en modulerende rolle i OCD 17.

Fordi mekanismene bak OCD er dårlig forstått, er avgjørende for å fremme vår kunnskap om sin biologiske grunnlaget bruk av hensiktsmessige dyremodeller som tett etterligne sine atferdsmessige og nevrale manifestasjoner. I tillegg er slike modeller bidra til utviklingen av nye behandlingslinjer. Dette er særlig aktuelt i tilfellet av OCD, fordi mange pasienter er enten behandlingsresistente eller erfaring bare en delvis lindring av symptomer 18,19. Faktisk, de siste årene har genetiske, farmakologiske og atferdsdyremodeller av OCD (anmeldt i 20-28) utvidet og utvidet vår kunnskap om denne lidelsen.

En av de mest brukte dyremodeller av atferds OCD er signaldempning rottemodell (for oversikt, se 29). Den teoretiske antagelsen bak modellen er at et underskudd på tilbakemeldinger forbundetmed en vellykket gjennomføring av målrettede atferd fører til tvangsmessig svar 30-37. Den modellen som er utviklet av Joel og kolleger 28, er basert på operant atferd hos rotter. På første trening, er rotter belønnet med en mat pellet etter å ha trykket en spak. En vellykket spak-pressen utløser i tillegg utbruddet av et magasin lys og en tone. Dette gir rotta med tilbakemelding om at spaken-pressen respons har ført til levering av mat. Deretter blir evnen av stimulus til å signalisere levering av belønningen hensikt redusert ved gjentatte ganger å presentere det uten belønning (viktigere, er det ingen spaker i boksen på dette trinn). Compulsive-lignende oppførsel framgår på den siste fasen av trening. I løpet av denne testtrinn, som utføres under ekstinksjons- forhold, vil en spak trykk etterfulgt av presentasjonen av stimulus, men ikke av maten belønning. "Compulsive" oppførsel er uttrykt som flere spaken press etter som rotte does ikke prøve å samle belønning. En anti / pro-kompulsiv virkning uttrykkes som en reduksjon / økning i antallet "tvangsmessig" spak-presser. Siden signaldempning innebærer utryddelse, er det viktig å skille mellom virkningene av signaldempning og for utryddelse per se. Derfor i en kontrollgruppe (Regular utryddelse gruppe) sammensatt stimulus ikke dempes før testen scenen. Behandling som har en anti / pro compulsive effekt bør ikke endre antall "tvangsmessig" spaken press i denne gruppen. (For ytterligere detaljer, se 29).

"Tvangs" spaken press ligne overdrevet og unødvendig natur tvangsmessig atferd som vises av OCD pasienter. Derfor viser signal demping modellen god ansikt gyldighet. I tillegg studier utført med denne modellen viser at den har god prediktiv og begrepsvaliditet (anmeldt i 20,21). Modellens predictive gyldighet stammer fra studier som viser at den tvangsmessig spaken-presse, svekkes av legemidler som er kjent for å lindre obsessive-compulsive symptomer 38,39, så vel som ved høy frekvens stimulering av subthalamic kjerne 40, som har blitt funnet å ha en anti-kompulsiv effekt i menneske OCD pasienter 41,42. Videre har flere stoffer som er lite effektive i behandlingen av OCD blitt funnet ikke å utøve en anti-kompulsiv virkning på modell 38,39. Modellen viser også god begrepsvaliditet, fordi studier viser at tilsvarende nevrale mekanismer som er involvert både i OCD symptomer og i tvangsmessig-lignende oppførsel indusert av signal demping i rotter. Dermed involvering av de serotonerge 43-46, dopaminerge 39,46 og glutamaterg 47 systemer, samt involvering av OCD-relaterte hjerneområder 40,44,48-50 har blitt demonstrert i compulsive spak-pressing. I tillegg, eggstokkhormoner er blitt funnet å modulere kompulsiv spaken pressing i hunner 51. Derfor er det signal demping modellen et kraftig verktøy for å utforske de nevrale substrater av OCD og for screening nye anti-compulsive terapier. For en grundig diskusjon av signalet demping modellens kliniske korrelater og dens nytte og anvendelse i OCD forskning, se 20-22,29.

Protocol

MERK: Alle eksperimentelle protokoller dannet retningslinjene for Institutional Animal Care og bruk komité Tel Aviv University, Israel, og til retningslinjene fra NIH. Alle forsøk ble gjort for å minimere antall dyr brukt og deres lidelser.

1. Animal Forberedelse

  1. Hus rotter i et rom med en 12 timers lys / mørke syklus.
  2. Under de eksperimentelle prosedyrer opprett rotter på en 22-timers mat begrensning plan med fritt tilgjengelig vann.
  3. Veie rotter to ganger i uken for å sikre at deres kroppsvekt ikke reduseres til under 90% av vekten av fritt-mate rotter, basert på vekstkurver (f.eks, Harlan, http://www.harlan.com/models/spraguedawley. asp ). Utelukke rotter med kroppsvekt er redusert.

2. Set-up

  1. Bruk to tilstøtende rom. En til å bli brukt som en "venterom" feller holde rotter før adferdstesting, og den andre for utførelse av fremgangsmåten. Dette rommet skal huse driftsavdelingene.
    MERK: Pass på at rotter i venterommet ikke blir utsatt for tonene som genereres av driftsavdelingene.
  2. Bruk driftsavdelingene med rutenett etasje og en mat magasin, som leverer en 45 mg mat pellet tilgjengelig gjennom en hengslet pleksiglass panel.
    MERK: Åpning av hengslene aktiverer en mikro-bryteren; en 3 W lys til å lyse maten magasin; to tilbaketrekkfestet (4 cm brede, plassert 2,8 cm fra sideveggene, 7,5 cm på hver side av maten magasinet og 5 cm fra gulvet); et hus lys plassert på taket for å belyse kamrene; et audiosignal-enhet for å produsere en 80 dB, 2,8 kHz tone.
  3. Seat driftsavdelingene i lyd-dempet bokser med ventilasjons fans montert på siden av hver boks.
  4. Før begynnelsen av forsøket, pre-program alle trenings etapper med nøyaktig session parameters relevant for hvert trinn med en angitt programvare som PC-kontroller og aktiverer driftsavdelingene samt automatisk registrerer alle relevante data fremkommet under utførelsen av forsøket.
    MERK: Parametrene for hver trening scenen (magasin trening, spak-press trening, signal demping, test) er fullt beskrevet nedenfor. Den nøyaktige måte på hvilken disse parametere er forhåndsprogrammert er avhengig av programvaren og maskinvaren som brukes.

3. Håndtering og matdepartementet Restriction

  1. Håndtak rotter i omtrent 2 min daglig, fem dager før begynnelsen av den eksperimentelle prosedyre.
  2. Lansere en 22-timers mat begrensning planen begynner på den første dagen av håndtering. Tillate rotter tilgang til mat for 2 timer i hjem bur tidligst en halv time etter avsluttet behandling / atferdstrening.
    MERK: Pass på at rotter har vann ad libitum når i hjem bur, og spesielt under 2 timers foringng periode, som de ikke vil spise ordentlig uten vann.
  3. På de siste 3 dagene av håndtering, plasserer 20 - 30 mat pellets på et lite brett og plassere skuffen i rotter hjemme buret. Fjern skuffen fra buret bare etter hver rotte har blitt observert å konsumere minst to pellets.
    MERK: Senere, bruker pellets som forsterkning for operant trening.

4. Opplæring Prosedyre

  1. For at rottene å få acclimated til testing miljø, transport rottene i hjem bur minst 15 min før atferds testing på venterommet.
  2. Magazine trening (dag 1 - 3).
    1. På den første dagen av magasinet trening, sette en tilstrekkelig mengde av pellets i mat magasinet slik at de er synlige for rotten.
      MERK: En måte å gjøre dette på er å plassere pellets slik at de forårsaker den hengslet pleksiglass panel for å forbli litt åpen.
    2. Beregn magasinet treningsprogram slik at huset lyht slås på automatisk ved begynnelsen av hvert forsøk, og en enkelt mat pellet blir kastet inn i maten magasinet etter en 5 sek variabel forsinkelse, samtidig med starten av en forbindelse stimulus bestående av magasinet lys og en tone.
    3. Beregne sammensatte stimulans og huset lys for å slå seg av etter rotte hode inn i nærings magazine (samlet prøve) eller etter 15 sek (uavhentede rettssak), avhengig av hva som kommer først. Definere hvert forsøk til å bli etterfulgt av en 30 sek inter-rettssaken intervall.
    4. Plassere rottene inn i driftsavdelingene, og 5 minutter senere manuelt kontrollere at alle rottene har samlet pelletene. Hvis ja, aktivere treningsprogrammet. Hvis ikke, la en ekstra 5 min.
    5. Programmere magasinet treningsøkt å slutte å kjøre enten etter at rotta har fullført 30 innsamlede studier eller etter totalt 40 forsøk har blitt oppnådd.
    6. På den tredje dag av magasin trening sikre at rottene utføre 30 forsøk er samlet ut av totalt 32 trial på det meste. Returnere rotter som ikke klarer å oppnå dette kriteriet til driftsavdelingene for en annen full treningsøkt på slutten av treningen dagen.
      MERK: Kjør rotter som ikke når dette kriteriet etter en ekstra økt på den siste dagen av magasinet trening på morgenen den første dagen av spak-press trening. Utelukke rotter som ikke når kriteriet.
  3. Spak-press trening - Pre-trening stadiet (dag 4): Lever-trykke på en fri-operant timeplan.
    1. Aktiver treningsprogram før du legger rottene i driftsavdelingene. Beregn programmet slik at den forsterkede spaken er til stede i kammeret og huset lyset er på under hele treningsøkten, og at den ikke-forsterket spaken alltid trekkes tilbake.
      MERK: Motvekt på siden av hendelen (venstre / høyre) på tvers av rotter og holde konstant for hver rotte gjennom hele forsøksprosedyren.
    2. Sett noen pellets på spaken og sett en rotte innkammeret.
    3. Tillate rotte å utforske spaken området inntil det forresten presser spaken mens samle de pellets, utløser levering av en enkelt mat pellet og utbruddet av den sammensatte stimulans.
    4. Beregn programmet slik at det sammensatte stimulus slås av etter rotte hode inn i nærings magasinet (fullført studie) eller etter 15 sek (uavsluttede rettssak), avhengig av hva som kommer først.
    5. Programmere økt for å slutte å kjøre etter at rotta har nådd 30 fullførte studier.
    6. Hvis en rotte ikke når dette kriteriet innen 30 min, satte 3-4 pellets på spaken og vente på en annen 20 min. Hvis en rotte ikke klarer å fullføre 30 forsøk, returnere det til operant kammer for ytterligere opplæring på slutten av treningen dagen.
      MERK: Kjør rotter som ikke når dette kriteriet følge ekstra pre-trening igjen på morgenen den første dagen av spak-press trening. Utelukke rotter som ikke når kriteriet. Generelt, nesten alle rats erverve spak-trykk etter 3 økter av pre-trening (de fleste gjør i løpet av den første økten). Men hvis dyrene har større vansker med å skaffe spak-pressing, bruk forme.
    7. Under forme, holde døren på lyden svekkede boksen åpen og observere rotte i operant kammer. Når rotta nærmer spaken bruke programvaren for å aktivere leveringen av en mat pellet og utbruddet av den sammensatte stimulans. Gjøre det flere ganger.
    8. I begynnelsen, forsterke rotte når det er i nærheten av spaken, men gradvis begynne å forsterke det bare når det gjør faktisk fysisk kontakt med spaken, og til slutt forsterke bare forsøker å trykke det.
      MERK: Shaping kan ta en stund. Være så stille som mulig.
  4. Spaken presse trening (dager 5-7): Lever-trykke på en diskret prøveplan.
    1. Beregn programmet slik at starten på hvert forsøk signaliseres ved utbruddet av huset lys og 5 sek senere, bådeSpakene er innført i kammeret.
    2. Sørg for at svarene på uarmert spaken (NRL) har noen programmerte konsekvenser og presser på den forsterkede spaken utløse levering av en enkelt mat pellet inn i magasinet, sammen med presentasjon av det sammensatte stimulans.
    3. Etter rotte hode inn i nærings magasin eller etter 15 sek er gått spakene er trukket tilbake og det sammensatte stimulans og huset lys er slått av.
    4. Definere hvert forsøk, slik at det er etterfulgt av en 30 sek inter-rettssaken intervall. På den første dagen av spak-pressen trening (dag 5) definerer det sammensatte stimulans til å bli slått av etter 15 sekunder for å lette kjøp av spaken-pressen respons. På de neste to dagene (dager 6-7) definerer det sammensatte stimulans til å vare bare 10 sekunder for å sikre at bladet oppføring følger nøye med spak-presse svar.
    5. Plasser rottene i driftsavdelingene, og deretter aktivere treningsprogrammet.
    6. På den siste dagen av spak-pressen trening sørge for at rotter komplett 40 studier av totalt 42 totalt forsøk på de fleste. Hvis en rotte ikke når dette kriteriet, returnere det til operant kammer for en ekstra treningsøkt på slutten av dagen.
      MERK: Ekskluder rotter som ikke når dette kriteriet etter en ekstra økt på den siste dagen av spak-press trening.
    7. På den siste dagen av spak-pressen trening rekord antall unrewarded spak presser på hvert forsøk, dvs. antall presser etter første reaksjon på RL (ekstra spak-presser).
    8. Tilfeldig fordele rotter i forsøksgrupper.
    9. Ved utførelse av det eksperimentelle manipulasjon ved tidspunktet for testtrinnet (for eksempel i studierteste den akutte effekten av et medikament), bruke variansanalyse (ANOVA) med viktigste faktorene for manipulasjon (med manipulasjon / uten manipulasjon) og prosedyre (post-trening signal demping, PTSA / regelmessig utryddelse, RE, se punkt 4.5) for å analysere antallet av for store håndtakpressfulgt av pellet samling (kalt dreven spaktrykk-avsluttede, ELP-C) og upressede studier på den siste dagen av spak-trykk trening før begynnelsen av signaldempetrinn.
    10. Pass på at det ikke er noen statistisk signifikante forskjeller mellom gruppene i dette tiltaket.
      MERK: Vanligvis er det bare noen få rotter med et høyt antall ekstra spak press, så sammenligne grupper uten disse rottene. I tillegg må du kontrollere at rotter som gjennomgikk ekstra-trening er fordelt mellom gruppene så jevnt som mulig.
  5. Signal demping / Regular utryddelse (dager 8-10).
    1. Kjør prosedyren i en identical måte til magasinet trening på dager 1 - 3 med to unntak:
      1. Tømme pellet dispenser, slik at ingen mat pellet blir levert til mat magasinet etter utbruddet av forbindelsen stimulus.
      2. Programmere den aktuelle scenen slik at det sammensatte stimulus slås av etter 10 sek og ikke etter 15 sek.
    2. Sørg for at både RL og NRL forblir tilbaketrukket under treningsøkten.
    3. Sikre at hver signal demping treningsøkt å bestå av 30 forsøk. På den siste dagen med trening gjør at rotter forsøke å samle en mat pellet (dvs. sette inn sitt hode i maten magasinet etter utbruddet av det sammensatte stimulus) ikke mer enn 14 ganger.
    4. Returnere rotter som ikke klarte å oppnå dette kriteriet til driftsavdelingene for en ekstra treningsøkt på slutten av dagen.
      MERK: Ikke utelukke rotter som ikke når kriterium på dette stadiet.
    5. Bringe rottene gjennomgår jevnlig utryddelse til"venterommet" og la dem i deres hjem bur for en periode som tilsvarer den gjennomsnittlige varigheten av signalet demping scenen.
    6. Bruk en blandet ANOVA med viktigste faktorene for manipulasjon (med manipulasjon / uten manipulasjon) og prosedyre (PTSA / RE) og en gjentatt tiltak faktor på Session (økter 1 - 3) for å analysere antall fullførte studier på de tre økter av signalet demping scenen.
    7. Sørg for at forskjeller i ytelse på teststadiet er ikke et resultat av en tidligere forskjell.
  6. Test (dag 11): Kjør prosedyren i en identisk måte å spak-press trening, men under utryddelse forhold, dvs. trykke på RL resultatene i presentasjonen av det sammensatte stimulans, men ingen mat blir levert til mat magasinet fordi pellet Dispenseren er tom.
    1. Beregn test session å bestå av 50 forsøk for menn og 60 prøvelser for kvinner, fordi vanligvis kvinner fortsatt Respond etter 50 forsøk. Men hvis begge kjønn er brukt i den samme studien (anbefales), deretter gi 60 forsøk på alle fag.
    2. Samle antall dreven spakrykkene som ikke ble fulgt av magasinet oppføring (oppkalt dreven spak-presser-uavsluttede, ELP-U); antallet av for store spak-presser som ble etterfulgt av magasinet inngang (dvs. ELP-C); antallet håndtakpressinger på NRL; og antallet nese pokes (dvs. det antall ganger rotten innsatt hodet inn i maten magasinet.
    3. Analyser rotter 'resultater i test-prøven ved bruk av variansanalyse (ANOVA) med hovedfaktorer for manipulasjon (manipulasjon med / uten manipulasjon) og prosedyre (PTSA / RE) utføres på antall ELP-C, ELP-U, antall fullført, fullførte og upressede prøvelser, og antall nese-pokes og presser på uarmert spaken.
    4. Følg signifikante interaksjoner med post hoc-analyse som sammenligner den behandlede gruppen with den ikke-behandlet / kontroll-gruppe, innenfor hver prosedyre.
      MERK: Når de nøyaktige parametere for manipulasjon ikke er kjent (som den aktuelle medikamentdose, parameterne for elektrisk stimulering) og for å redusere antallet av dyr, teste effekten av manipulering i PTSA fremgangsmåten bare ved hjelp av forskjellige parametere (for eksempel ved hjelp av flere legemiddeldoser).
    5. Finne de optimale parametrene, det vil si de parametere som utøver størst effekt på antall ELP-U, uten å avskaffe atferds reagerer, og deretter kjøre en full eksperimentell design (PTSA og RE).

Representative Results

Følgende resultater er basert på Brimberg et al., 2007 52. Alle tall er re-trykket med tillatelse fra Elsevier.

I denne studien ble testet vi oppførselen til Sprague Dawley (SD) hannrotter i signaldempning modell. Først, i forsøk 1, testet vi effektene av tre doser av den selektive serotonin-gjenopptak-inhibitor (SSRI) paroxetin i PTSA fremgangsmåte (n = 10 per gruppe). I Test, paroksetin doseavhengig redusert antall ELP-C (figur 1A, ANOVA ga en signifikant hovedeffekt av Dose, F (3,22) = 5.15, p <0,01) og ELP-U (Figur 1B; ANOVA ga en signifikant hovedeffekt av Dose, F (3,22) = 7,99, p <0,001).

Figur 1
Figur 1. Denne figuren viser en representativ dose respons experiment å sammenligne effektene av forskjellige doser av SSRI Paroksetin på ELP-C og ELP-U av hannrotter etter signaldempning. Midlere og standard feil av antall ekstra armen presser at (A) ble fulgt av magasinet inngang (ekstra håndtakpress i avsluttede studier, ELP-C) og (B) ikke ble fulgt av magasinet oppføring (ekstra spak presser i førte studier, ELP-U) av rotter behandlet med kjøretøy eller 1, 5 eller 10 mg / kg av paroksetin på testdagen av PTSA prosedyre. Re-trykket med tillatelse fra 52.

I eksperiment 2 testet vi medikamentdose som var mest effektive i eksperiment 1 (5 mg / kg), i både PTSA og RE prosedyrer (n = 10 per gruppe). I Test, paroksetin redusert antall ELP-C i både PTSA og RE prosedyrer (Figur 2A, to-veis ANOVA, viktigste effekten av Procedure, F (1,32) = 6,50, p <0,05; viktigste effekten av narkotika , F (1,32) = 8,69, p <0,01; Prosedyre XInteraksjon, F (1,32) = 0,43, p = 0,52) og i tillegg utøves en anti-kompulsiv effekt, dvs. redusert antall ELP-U i PTSA, men ikke i RE-prosedyren (figur 2B; hovedeffekt Prosedyre, F (1,32) = 9,60, p <0,005; viktigste effekten av narkotika, F (1,32) = 5,75, p <0,05; Prosedyre X Drug samhandling, F (1,32) = 4,83, p < 0,05).

Figur 2
Figur 2. Denne figuren viser et representativt eksperiment sammenlikne virkningene av signaldempning og regelmessig ekstinksjon på ELP-C og ELP-U av saline- og paroksetin-eksponerte hannrotter. Midlere og standard feil av antallet av (A) ELP-C og (B) ELP-U av rotter behandlet med bærer eller 5 mg / kg av paroxetin på testdagen av PTSA og RE prosedyrer. Re-trykket med tillatelse fra 52.

Discussion

Den signaldempning rottemodell av OCD er en kraftig adferdsmodell for studium av tvangs-lignende oppførsel. Modellen viser høy ansikt, forutsigbar og begrepsvaliditet 20,21, og har vært mye brukt til å studere nevrale underlag av denne oppførselen 39,43-45,48, sitt svar til farmakologiske manipulasjoner 38,39,43,47,53, 54 og til dyp hjernestimulering 40,46,50 og dens modulering av eggstokkhormonene 51. Dermed er dette en nyttig modell dyremodell for å studere OCD.

Tvangsmessig spaken pressing i signaldempning modellen har flere fordeler fremfor andre eksperimentelt indusert repeterende atferd (for eksempel utryddelse briste og perseverative oppførsel). Først, er det lite relevans compulsive spak-trykke til tvangsmessig atferd hos mennesker har blitt godt etablert, mens gyldigheten av andre repeterende atferd, som ofte omtales som tvangslignende, ellerDet har aldri blitt testet 20-22. Spesielt, er atferds repetisjon / persevera et fenomen som deles av ulike psykiske lidelser 55-62 og derfor er riktig validering av målet atferd som compulsive-lignende avgjørende. I tillegg er de forskjellige adferdsmessige tiltak oppsamlet i løpet av PTSA prosedyre (dvs. antall presser på spaken ikke-forsterket eller den generelle antall nese-pirker rottene utføre i løpet av test-prøven) hjelpe i å eliminere alternative forklaringer for forskjeller i tvangsmessig spak pressing mellom gruppene blir testet. For eksempel, kan overdreven spaken pressing reflektere en generell økning i motorisk aktivitet, i hvilket tilfelle det vil mest sannsynlig være ledsaget av en økning i antallet av presser på den ikke-forsterkede spaken (således dette tiltaket eliminerer også behovet for å teste rottene i ytterligere prosedyrer som for eksempel den åpne felttest). På den annen side, manipulasjoner som fører til en generell økning i antall nese-pstokes rottene utfører er egnet til å føre til en reduksjon i tvangsmessig spak-pressing, selv om de ikke har en ekte antitvangsmessig effekt. Ytterligere tiltak som samles allerede før test (dreven spaktrykk i løpet av spaken-trykk trening trinn, avsluttede forsøk i løpet av signaldempning stadium) tillater experimenter å eliminere muligheten for at eventuelle forskjeller mellom gruppene på testtrinnet stammer fra tidligere forskjeller læring. Spesielt, alle tiltak samlet inn under de ulike stadiene av prosedyren er kvantitative, og derfor objektivt, ikke gitt til subjektiv tolkning og upåvirket av inter-eksperimentator variabilitet.

En ulempe ved signaldempning modellen er det faktum at den krever spesielt utstyr (PC-operert operant bokser, passende programvare for drift av disse boksene, etc.). Dette gjør det både kostbart og noe komplisert å utføre, krever dyktige personell, dyktigbåde i feilsøking ad-hock og i dag-til-dag vedlikehold av utstyret. I tillegg, fordi modellen er basert på lært i stedet for spontan oppførsel, og fordi den består av flere trinn, er det relativt tidkrevende (11 dager) sammenlignet med noen av de andre dyremodeller av OCD. Men i vår erfaring, med riktig trening den kompetansen som kreves for å utføre prosedyren er ganske lett kjøpt. Også, fordi alt utstyr er datastyrt og nesten helautomatisk, store grupper av rotter kan drives effektivt og samtidig reduserer sin tid kostnader. I tillegg er resultatene lett beregnet og ikke krever manuell koding eller noen spesiell behandling. Endelig operant boksene er meget allsidig, og når ervervet, kan de brukes for forskjellige adferdsmessige prosedyrer i tillegg til å signalisere dempning, noe som gjør dem svært kostnadseffektivt.

Et annet hensyn som må tas i betraktning når man brukermodellen, er at på grunn av den lange og flere steg natur, kan det ikke være godt egnet for kroniske behandlinger eller utviklingsstudier. For ikke å påvirke rotter læring i den innledende fasen av atferds prosedyre, administrasjon av en kronisk behandling krever en pause i prosedyren, som gjør prosedyren enda mer tidskostbart. Videre har denne pausen kan ikke finne sted umiddelbart før testen trinnet, og dermed rotter administrert kronisk behandling vil gjennomgå signaldempetrinn under påvirkning av behandlingen, noe som kan endre sin oppførsel selv før testtrinnet og gjøre noen tolkning av resulterer problematisk. Om utviklingsstudier, igjen, på grunn av modellens lange natur, er det umulig å bruke det for ekstremt unge rotter (f.eks yngre enn 46 dager gamle rotter på testdagen). I tillegg rotter kan ikke testes på nytt, noe som gjør i nødvendig å lære opp nye rotter i hver alders studert, og med unntak av possibility for å bruke langsgående design.

Et viktig aspekt av signaldempning modell som har blitt nevnt ovenfor, er det faktum at tvangsmessig spaken pressing moduleres av svingninger i eggstokkhormonnivåer langs rotte brunst 51. Dette aspektet er viktig for forskere som er interessert i å studere mekanismer som kvinnelige gonadale hormoner påvirker tvangsmessig atferd. Selv om effekten av mannlige gonadale hormoner på compulsive spak pressing ikke har blitt testet, disse eller andre faktorer påvirker mannlig ytelse i modellen, som variasjonen av de ulike responstiltak i modellen er lik i hann- og hunnrotter 51. Derfor kan forskere, som ikke tar sikte på å studere rollen til gonadale hormoner, bruke både hann- og hunnrotter uten å måle nivået av disse hormonene.

I sammendrag, til tross for noen mangler av signaldempning rottemodell av OCD som dens lengde ogfaktum at det krever spesialutstyr og litt teknisk kunnskap, gir det en følsom og pålitelig måte å vurdere tvangsmessig atferd hos rotter. Videre kan det skille mellom disse atferd og andre repeterende / perseverative atferd, som ikke er virkelig compulsive i naturen. Som sådan, er det en utmerket modell for vurdering av mulige anti-compulsive terapier, og studier som anvender den kan brukes til å utvide vår kunnskap om de nevrale substrater av OCD, som fortsatt ikke godt forstått.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Modular test chamber for rats Campden Instruments Ltd. Model 80003M
Pellet trough for modular chamber Campden Instruments Ltd. Model 80210M-R with head entry and door
Low profile retractable response lever Campden Instruments Ltd. Model CI4460-M 2 levers per chamber
Stimulus lights Campden Instruments Ltd. Model 80221
Pellet dispenser Campden Instruments Ltd. Model 80209-45 with 45 mg interchangeable pellet size wheel
Mouse nosepoke Campden Instruments Ltd. Model 80116S with stimulus light
Sonalert audible stimulus system Campden Instruments Ltd. Model SC628
ABET II Complete Starter Package Campden Instruments Ltd. Model 88501*C with 220 VAC/50 Hz power supply
Sound attenuating chamber Campden Instruments Ltd. Model 80600A-SAC Equipped with a peephole and a 28 VDC ventilation fan panel
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.

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Ruscio, A. M., Stein, D. J., Chiu, W. T., Kessler, R. C. The epidemiology of obsessive-compulsive disorder in the National Comorbidity Survey Replication. Mol Psychiatry. 15 (1), 53-63 (2010).
  2. Sasson, Y., et al. Epidemiology of obsessive-compulsive disorder: a world view. The Journal of clinical psychiatry. 58, Suppl 12. 7-10 (1997).
  3. Association, A. P. Diagnostic and statistical manual of mental disorders: DSM-IV. , Washington, DC. (1994).
  4. Murphy, D. L., et al. Genetic perspectives on the serotonin transporter. Brain Research Bulletin. 56, 487-494 (2001).
  5. Ozaki, N., et al. Serotonin transporter missense mutation associated with a complex neuropsychiatric phenotype. Mol Psychiatry. 8 (11), 933-936 (2003).
  6. Sasson, Y., Zohar, J. New developments in obsessive-compulsive disorder research: implications for clinical management. International clinical psychopharmacology. 11, Suppl 5. 3-12 (1996).
  7. Stein, D. J. Neurobiology of the obsessive–compulsive spectrum disorders. Biological. 47, 296-304 (2000).
  8. McDougle, C. J., et al. Haloperidol addition in fluvoxamine-refractory obsessive-compulsive disorder: A double-blind, placebo-controlled study in patients with and without tics. Archives of General Psychiatry. 51 (4), 302-308 (1994).
  9. McDougle, C. J., et al. Neuroleptic addition in fluvoxamine-refractory obsessive-compulsive disorder. The American Journal of Psychiatry. 147 (5), 652-654 (1990).
  10. Pittenger, C., Krystal, J. H., Coric, V. Glutamate-modulating drugs as novel pharmacotherapeutic agents in the treatment of obsessive-compulsive disorder. NeuroRx. 3 (1), 69-81 (2006).
  11. Menzies, L., et al. Integrating evidence from neuroimaging and neuropsychological studies of obsessive-compulsive disorder: The orbitofronto-striatal model revisited. Neuroscience & Biobehavioral Reviews. 32 (3), 525-549 (2008).
  12. Rotge, J. -Y., et al. Matter Alterations in Obsessive-Compulsive Disorder: An Anatomic Likelihood Estimation Meta-Analysis. Neuropsychopharmacology. 35 (3), 686-691 (2009).
  13. Saxena, S., Brody, A. L., Schwartz, J. M., Baxter, L. R. Neuroimaging and frontal-subcortical circuitry in obsessive-compulsive disorder. The British Journal of Psychiatry. 173 (Suppl. 35, 26-37 (1998).
  14. Abramowitz, J. S., Schwartz, S. A., Moore, K. M., Luenzmann, K. R. Obsessive-compulsive symptoms in pregnancy and the puerperium:: A review of the literature. Journal of Anxiety Disorders. 17, 461-478 (2003).
  15. Labad, J., et al. Female reproductive cycle and obsessive-compulsive disorder. The Journal of clinical psychiatry. 66 (4), 428-435 (2005).
  16. Maina, G., Albert, U., Bogetto, F., Vaschetto, P., Ravizza, L. Recent life events and obsessive–compulsive disorder (OCD): the role of pregnancy/delivery. Psychiatry Research. 89, 49-58 (1999).
  17. Uguz, F., et al. Course of obsessive-compulsive disorder during early postpartum period: a prospective analysis of 16 cases. Comprehensive Psychiatry. 48 (6), 558-561 (1016).
  18. Greenberg, B. D., et al. Deep brain stimulation of the ventral internal capsule/ventral striatum for obsessive-compulsive disorder: worldwide experience. Mol Psychiatry. 15 (1), 64-79 (2010).
  19. Eddy, K. T., Dutra, L., Bradley, R., Westen, D. A multidimensional meta-analysis of psychotherapy and pharmacotherapy for obsessive-compulsive disorder. Clinical Psychology Review. 24 (8), 1011-1030 (2004).
  20. Albelda, N., Joel, D. Current animal models of obsessive compulsive disorder: an update. Neuroscience. 211 (0), 83-106 (2012).
  21. Albelda, N., Joel, D. Animal models of obsessive-compulsive disorder: Exploring pharmacology and neural substrates. Neuroscience & Biobehavioral Reviews. 36 (1), 47-63 (2012).
  22. Joel, D. Current animal models of obsessive compulsive disorder: A critical review. Progress in Neuro-Psychopharmacology and Biological Psychiatry. 30 (3), 374-388 (2006).
  23. Fineberg, N. A., et al. Probing Compulsive and Impulsive Behaviors, from Animal Models to Endophenotypes: A Narrative Review. Neuropsychopharmacology. 35 (3), 591-604 Forthcoming.
  24. Eilam, D., Zor, R., Fineberg, N., Hermesh, H. Animal behavior as a conceptual framework for the study of obsessive–compulsive disorder(OCD). Behavioural Brain Research. 231 (2), 289-296 (2012).
  25. Ting, J. T., Feng, G. Neurobiology of obsessive–compulsive disorder: insights into neural circuitry dysfunction through mouse genetics. Current Opinion in Neurobiology. 21 (6), 842-848 (2011).
  26. Boulougouris, V., Chamberlain, S. R., Robbins, T. W. Cross-species models of OCD spectrum disorders. Psychiatry Research. 170 (1), 15-21 (2009).
  27. Korff, S., Harvey, B. H. Animal models of obsessive-compulsive disorder: rationale to understanding psychobiology and pharmacology. Psychiatric Clinics of North America. 29 (2), 371-390 (2006).
  28. Camilla d'Angelo, L. -S., et al. Animal models of obsessive-compulsive spectrum disorders. CNS Spectrums. 19 (01), 28-49 (2014).
  29. Joel, D. The signal attenuation rat model of obsessive–compulsive disorder: a review. Psychopharmacology. 186 (4), 487-503 (2006).
  30. Baxter, L. R. Functional imaging of brain systems mediating obsessive-compulsive disorder. Neurobiology of Mental Illness. Charney, D. S., Nestler, E. J., Bunney, B. S. , University Press. Oxford. 534-547 (1999).
  31. Gray, J. A., McNaughton, N. The neuropsychology of anxiety: An enquiry into the function of the septo-hippocampal system. , Oxford University Press. (1982).
  32. Malloy, P. The frontal lobes revisited. Perecman, E. , IRBN Press. (1987).
  33. Pitman, R. K. The psychobiology of obsessive-compulsive disorder. Zohar, J., Insel, T. R. , Springer Publishing Company. (1991).
  34. Pitman, R. K. A cybernetic model of obsessive-compulsive psychopathology. Comprehensive Psychiatry. 28, 334-343 (1987).
  35. Reed, G. F. Obsessional personality disorder and remembering. The British Journal of Psychiatry. 130 (2), 177-183 (1977).
  36. Szechtman, H., Woody, E. Obsessive-Compulsive Disorder as a Disturbance of Security Motivation. Psychological Review. 111 (1), 111-127 (2004).
  37. Otto, M. W. Normal and abnormal information processing: A neuropsychological perspective on obsessive compulsive disorder. Psychiatric Clinics of North America. 15 (4), 825-848 (1992).
  38. Joel, D., Ben-Amir, E., Doljansky, J., Flaisher, S. 'Compulsive' lever-pressing in rats is attenuated by the serotonin re-uptake inhibitors paroxetine and fluvoxamine but not by the tricyclic antidepressant desipramine or the anxiolytic diazepam. Behavioural Pharmacology. 15 (3), 241-252 (2004).
  39. Joel, D., Doljansky, J. Selective alleviation of compulsive lever-pressing in rats by D1, but not D2, blockade: possible implications for the involvement of D1 receptors in obsessive-compulsive disorder. Neuropsychopharmacology : official publication of the American College of Neuropsychopharmacology. 28 (1), 77-85 (2003).
  40. Klavir, O., Flash, S., Winter, C., Joel, D. High frequency stimulation and pharmacological inactivation of the subthalamic nucleus reduces ‘compulsive’ lever-pressing in rats. Experimental Neurology. 215 (1), 101-109 (2009).
  41. Fontaine, D., et al. Effect of subthalamic nucleus stimulation on obsessive—compulsive disorder in a patient with Parkinson disease. Journal of Neurosurgery. 100 (6), 1084-1086 (2004).
  42. Mallet, L., et al. Compulsions, Parkinson's disease, and stimulation. The Lancet. 360 (9342), 1302-1304 (2002).
  43. Flaisher-Grinberg, S., Klavir, O., Joel, D. The role of 5-HT2A and 5-HT2C receptors in the signal attenuation rat model of obsessive–compulsive disorder. The International Journal of Neuropsychopharmacology. 11 (06), 811-825 (2008).
  44. Joel, D., Doljansky, J., Roz, N., Rehavi, M. Role of the orbital cortex and of the serotonergic system in a rat model of obsessive compulsive disorder. Neuroscience. 130 (1), 25-36 (2005).
  45. Schilman, E. A., Klavir, O., Winter, C., Sohr, R., Joel, D. The role of the striatum in compulsive behavior in intact and orbitofrontal-cortex-lesioned rats: possible involvement of the serotonergic system. Neuropsychopharmacology. 35 (4), 1026-1039 (2010).
  46. Winter, C., et al. The role of the subthalamic nucleus in ‘compulsive’ behavior in rats. European Journal of Neuroscience. 27 (8), 1902-1911 (2008).
  47. Albelda, N., Bar-On, N., Joel, D. The role of NMDA receptors in the signal attenuation rat model of obsessive–compulsive disorder. Psychopharmacology. 210 (1), 13-24 (2010).
  48. Joel, D., Doljansky, J., Schiller, D. 'Compulsive' lever pressing in rats is enhanced following lesions to the orbital cortex, but not to the basolateral nucleus of the amygdala or to the dorsal medial prefrontal cortex. European Journal of Neuroscience. 21 (8), 2252-2262 (2005).
  49. Joel, D., Klavir, O. The effects of temporary inactivation of the orbital cortex in the signal attenuation rat model of obsessive compulsive disorder. Behavioral Neuroscience. 120 (4), 976-983 (2006).
  50. Klavir, O., Winter, C., Joel, D. High but not low frequency stimulation of both the globus pallidus and the entopeduncular nucleus reduces ‘compulsive’ lever-pressing in rats. Behavioural Brain Research. 216 (1), 84-93 (2011).
  51. Flaisher-Grinberg, S., et al. Ovarian hormones modulate ‘compulsive’ lever-pressing in female rats. Hormones and Behavior. 55 (2), 356-365 (2009).
  52. Brimberg, L., Flaisher-Grinberg, S., Schilman, E. A., Joel, D. Strain differences in ‘compulsive’ lever-pressing. Behavioural Brain Research. 179 (1), 141-151 (2007).
  53. Joel, D., Avisar, A., Doljansky, J. Enhancement of excessive lever-pressing after post-training signal attenuation in rats by repeated administration of the D1 antagonist SCH 23390 or the D2 agonist quinpirole, but not the D1 agonist SKF 38393 or the D2 antagonist haloperidol. Behavioral Neuroscience. 115 (6), 1291-1300 (2001).
  54. Yankelevitch-Yahav, R., Joel, D. The role of the cholinergic system in the signal attenuation rat model of obsessive-compulsive disorder. Psychopharmacology. 230 (1), 37-48 (2013).
  55. Clark, L., et al. Association between response inhibition and working memory in adult ADHD: A link to right frontal cortex pathology. Biological Psychiatry. 61 (12), 1395-1401 (2007).
  56. Cools, R., Altamirano, L., D’Esposito, M. Reversal learning in Parkinson's disease depends on medication status and outcome valence. Neuropsychologia. 44 (10), 1663-1673 (1016).
  57. Gauggel, S., Rieger, M., Feghoff, T. -A. Inhibition of ongoing responses in patients with Parkinson’s disease. Journal of Neurology, Neurosurgery & Psychiatry. 75 (4), 539-544 (2004).
  58. Hozumi, A., Hirata, K., Tanaka, H., Yamazaki, K. Perseveration for novel stimuli in Parkinson's disease: An evaluation based on event-related potentials topography. Movement Disorders. 15, 835-842 (2000).
  59. Huddy, V. C., et al. Impaired conscious and preserved unconscious inhibitory processing in recent onset schizophrenia. Psychological Medicine. 39 (06), 907-916 (2009).
  60. Itami, S., Uno, H. Orbitofrontal cortex dysfunction in attention-deficit hyperactivity disorder revealed by reversal and extinction tasks. NeuroReport. 13 (18), 2453-2457 (2002).
  61. Waford, R. N., Lewine, R. Is perseveration uniquely characteristic of schizophrenia. Schizophrenia Research. 118 (13), 128-133 (2010).
  62. Waltz, J. A., Gold, J. M. Probabilistic reversal learning impairments in schizophrenia: Further evidence of orbitofrontal dysfunction. Schizophrenia Research. 93 (13), 296-303 (1016).

Tags

Atferd Tvangslidelser OCD signal demping rotte dyremodell farmakologi spak-pressen Biologisk psykologi
Signal Demping som en Rat Modell av Obsessive Compulsive Disorder
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Goltseker, K., Yankelevitch-Yahav,… More

Goltseker, K., Yankelevitch-Yahav, R., Albelda, N. S., Joel, D. Signal Attenuation as a Rat Model of Obsessive Compulsive Disorder. J. Vis. Exp. (95), e52287, doi:10.3791/52287 (2015).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter