Waiting
Login processing...

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

Behavior

Matige Prenatale blootstelling aan alcohol en kwantificering van sociaal gedrag bij volwassen ratten

Published: December 14, 2014 doi: 10.3791/52407
Automatic Translation
1,2, 1, 1, 1, 1, 3, 4, 2, 1,2
1Department of Psychology, University of New Mexico, 2Department of Neurosciences, University of New Mexico, 3Department of Psychiatry and Behavioral Sciences, University of New Mexico, 4Canadian Centre for Behavioural Neuroscience, University of Lethbridge

Introduction

Naar schatting 1-5% van de kinderen zijn gediagnosticeerd met Foetaal Alcohol Spectrum Stoornissen (FASDs) 2, die Foetaal Alcohol Syndroom (FAS), gedeeltelijke FAS (PFAS), en alcohol gerelateerde Neurodevelopmental Disorders (ARNDs) 3 bevatten. Tekorten in sociaal gedrag en cognitie behoren tot de meest voorkomende negatieve resultaten waargenomen bij kinderen met FASDs 4-7. Negatieve gevolgen zijn niet beperkt tot zware prenatale blootstelling aan alcohol (PAE), matige PAE die niet leidt tot de opvallende morfologische, gedrags- en cognitieve tekorten kenmerkend FAS kan relatief subtiel, maar toch hardnekkige veroorzaken tekorten bij mensen met FASDs 8-10 en niet-menselijke dieren blootgesteld aan alcohol tijdens hersenontwikkeling 11. Het belang van het begrijpen van de gedrags- en overeenkomstige neurobiologische gevolgen van matige PAE wordt onderstreept door de huidige schattingen geven dat het merendeel van de FASD zaken binnen minder s vallenEvere bereik van het spectrum 12.

Verschillende onafhankelijke laboratoria hebben gemeld veranderingen in knaagdieren sociaal gedrag in verband met blootstelling ethanol tijdens de hersenontwikkeling, waaronder verminderde onderzoek en interactie 1,13-15, veranderd play 14,16,17, verhoogde agressieve interacties 17,18, wijzigingen in de gevoeligheid voor sociale stimuli 19-21, en ​​tekorten in sociaal verworven voedsel voorkeuren en geheugen maatschappelijke erkenning 22. Sociaal gedrag tekorten zijn waargenomen na blootstelling aan zware (bloed ethanol concentraties (Becs) ~ 300 mg / dl) 22,23 of meer gematigde niveaus van ethanol (Becs ~ 80 mg / dl) 1, en ​​in een breed scala van parameters voor andere belangrijke factoren, waaronder blootstelling timing, blootstellingsduur en de leeftijd bij gedrags- meting.

Eerder onderzoek heeft aangetoond dat veranderingen in specifieke aspecten van sociale interaction op volwassen leeftijd discrimineren ratten blootgesteld aan gematigde niveaus van alcohol uit controle dieren blootgesteld aan sacharine 1,18. Vooral gematigd PAE consistent geassocieerd met robuuste toename worstelen, waarbij verhogingen van agressief gedrag, en lagere sociaal onderzoek (bijv snuiven van de partner) in volwassenheid suggereert. Omdat veranderingen in sociaal gedrag zijn betrouwbaar gevolgen van PAE, kan de kwantificering van sociaal gedrag volgende PAE belang houden voor vooruitgang in de richting van een meer volledig begrip van de neurale basis van PAE-gerelateerde veranderingen in sociaal gedrag en de ontwikkeling van interventionele benaderingen. Het doel van dit document en de bijbehorende video is het geven van instructie op de gematigde PAE-protocol en de methoden voor het kwantificeren van sociaal gedrag bij volwassen nakomelingen die moeten betrouwbaar onderscheiden prenatale alcohol blootstelling van niet-blootgestelde nakomelingen rat.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

Alle procedures hier en in de bijgevoegde video beschreven zijn goedgekeurd door de Institutional Animal Care en gebruik Comités van de Health Sciences Center en de campus van de Universiteit van New Mexico.

1. Prenatale blootstelling aan ethanol

  1. Het verkrijgen van alle benodigde materialen en chemicaliën: Natriumsaccharine zouthydraat, 190 proof ethanol (95% alcohol), kralen glas drinken buizen, natuurlijk rubber wit # 4 stopper één gat, 1 "bocht buizen-balpen, papier heersers afgedrukt via www .vendian.org / mncharity / map3 / paper_rulers /.
  2. Verkrijgen bewezen volwassen fokker ratten van een leverancier of een alternatieve bron. Gebruik Long-Evans fokkers voor de methoden en representatieve gegevens die in dit protocol. Vrouwtjes wegen 125-150 g en 6-7 weken bij aankomst zodat zij ongeveer 9-10 weken oud ten tijde van de fokkerij (stap 1.5). Zorg ervoor dat alle aspirant dammen zijn de eerste keer moeder. Zorg ervoor dat de mannetjes zijn 12weken bij aankomst en 15 weken oud bij het begin van de kweek protocol.
  3. Het huis van de dieren afzonderlijk in plastic kooien bij 22 ° C op een omgekeerde 12 uur licht / donker schema (brandt op 21:00-09:00 uur). Zorg voor toegang tot voedsel en kraanwater ad libitum gedurende het onderzoek, ook tijdens alle drinken sessies. Laat minstens 1 week voor acclimatisatie aan de faciliteit voordat u verder met stap 1.4.
  4. Verkrijgen basislijn lichaamsgewicht voor elke vrouwelijke rat.
  5. Evalueer pre-zwangerschap drinking niveaus bij vrouwelijke ratten gedurende 2 weken. Volg de stappen 1.5.1-1.5.6 in orde.
    1. Op dag 1 en 2 vullen een drink buis met 0,066% saccharine-oplossing (geen ethanol) in kraanwater. Te kwantificeren verbruik brengen een papieren liniaal met mm precisie aan de drinkslang voor het vullen. Gebruik deze methode als het vermindert fout in de meting in verband met een gewicht van buizen tot ethanol verbruik te kwantificeren. De buis wordt tot de 20 mm markering op de liniaal. Begin van vier uur drinking sessies (stappen 1.5.1-1.5.6 en 1.7) 1 uur na het begin van de donkere fase (10:00 uur) als activiteit en drinken het hoogst.
    2. Aan het einde van elke sessie drinken kwantificeren van de hoeveelheid van de saccharine oplossing werd geconsumeerd. Vergelijkingen te vergemakkelijken, bepaalt het volume van de oplossing per mm op de liniaal te voren en zetten mm tot volumes. Voor de buizen hier aanbevolen elk mm komt overeen met 0,366 ml.
    3. Op dag 3 en 4 vullen een buis met 2,5% ethanol (v / v) en 0,066% saccharine oplossing in leidingwater. Aan het einde van elke sessie kwantificeren de hoeveelheid ethanol oplossing (gewicht per kg lichaamsgewicht) die werd verbruikt.
    4. Op dag 5 en daarna vullen een buis met 5% ethanol (v / v) en 0,066% saccharine oplossing in leidingwater. Aan het einde van elke sessie kwantificeren de hoeveelheid ethanol oplossing (gewicht per kg lichaamsgewicht) die werd verbruikt.
    5. Na voltooiing van de pre-zwangerschap drinken fase wegen de ratten en berekent het gemiddelde ethanol consumptie en standaarddeviatie voor de gehele groep. Verwijder ratten waarvoor gemiddelde verbruik groter is dan 1 standaarddeviatie boven of onder het groepsgemiddelde van de studie om de variabiliteit in vrijwillige inname tijdens de zwangerschap.
    6. Wijs de overblijvende ratten ofwel de sacharine control of PAE zodanige omstandigheden dat de pre-zwangerschap drinken niveaus nauw afgestemd mogelijk voor de twee groepen.
  6. Binnen 1-14 dagen paar elke vrouwelijke rat met een bewezen mannelijke fokker. Vrouwelijke ratten niet ethanol verbruikt tijdens de kweek fase. Zwangerschap te bevestigen door de aanwezigheid van een vaginale plug, wegen de vrouwelijke rat, en het huis van haar individueel. Dit wordt gedefinieerd als zwangerschapsduur van 1. Eventueel laat het vrouwelijke ratten met een mannelijke fokker tot 5 dagen, waarna verwijdert de vrouwtjes van de studie.
    OPMERKING: Omdat ethanol verbruik tijdens de zwangerschap begint om 10:00 uur op zwangerschapsdiabetes dag 1 controle op de aanwezigheid van een vaginale plug moet worden uitgevoerdvoorafgaand aan deze tijd.
  7. Zorg ethanol of saccharine oplossing 4 uur per dag (1.000 tot 1.400 hr) voor de duur van de zwangerschap.
    1. Beginnend op zwangerschapsdiabetes dag 1 bieden de vrouwelijke rat met ofwel 0% of 5% ethanol en 0,066% saccharine oplossing in leidingwater op basis van de groepsopdracht. Zorg ervoor dat het volume van 0% ethanoloplossing die aan sacharine controleratten is afgestemd op het gemiddelde van 5% ethanoloplossing verbruikt door ethanol ratten. Aan het einde van elke sessie kwantificeren de hoeveelheid ethanol oplossing (gewicht per kg lichaamsgewicht) of saccharine die werd verbruikt.
    2. Weeg dammen rat wekelijks om gewichtstoename van de moeder te beoordelen.
    3. Zorgen voor voedsel en water uit de kraan te allen tijde inclusief het drinken sessies.
    4. Staakt het ethanol procedures blootstelling toen de nakomelingen worden geboren. Noteer het aantal levende jongen en pup gewichten bij de geboorte. Wijzen de dag van de geboorte als postnatale dag 0.
    5. Ruimen het zwerfafval tot 10 pups rond postnatale dag 2-3. Poging to onderhouden van een gelijke verhouding tussen mannelijke en vrouwelijke dieren in elk nest. Indien dit niet mogelijk is, ruiming 10 pups met verschillende aantallen mannen en vrouwen.
    6. Record pup gewichten 2-3 dagen na de geboorte.
    7. Spenen van de dieren op ongeveer postnatale dag 21-24 en huis in hetzelfde geslacht paren met een dier van dezelfde prenatale behandeling staat. Gebruik niet meer dan 1-2 ratten uit elk nest per experiment om potentiële nestje gevolgen te beperken.

2. Social Behavior

  1. Verkrijgen en voor te bereiden alle benodigde materialen en apparatuur.
    1. Te verkrijgen in een inrichting voor sociale interactie. Gebruik een kamer met een open bovenkant uit materiaal dat is gemakkelijk te reinigen en te ontsmetten. De voorzijde van de inrichting moet worden bedekt met stijve transparante kunststof (~ 2 mm) voor filmen. Lijn de binnenmuren en de vloer met doorzichtige plastic (~ 2 mm dikte) om te helpen bij het schoonmaken en geurbestrijding. Plaats spiegels langs de achterkant interieur wall te helpen analyseren.
      OPMERKING: Voor hier de representatieve gegevens gerapporteerd een aangepaste kamer (95 cm lang x 47 cm breed x 43 cm hoog) met een open bovenkant en stijve doorzichtige plastic (2 mm dik) met betrekking tot het interieur zijkanten en de vloer van het apparaat werd gebruikt. Spiegels werden geplaatst langs de achterwand. De specifieke afmetingen en materialen zijn niet kritisch voor het meten van sociaal gedrag, maar het wordt aanbevolen dat de afmetingen voldoende groot om echte sociale interactie ervoor kan worden onderscheiden van andere gedragingen. Dat is, de inrichting moet voldoende groot zijn zodat dieren niet altijd dicht bij elkaar.
    2. Verkrijgen videocamera's kan opnemen onder lage of geen licht alle filmen wordt uitgevoerd met weinig of geen omgevingslicht in het zichtbare spectrum. Zorg ervoor dat de camera heeft een hoge resolutie binnen het infrarode spectrum, evenwel elke camera geschikt voor het opnemen onder donkere omstandigheden in zijn nativenachtmodus of met extra infrarood verlichting moet voldoende zijn.
    3. Positie infraroodstralers rond de inrichting verlichting van de inrichting in de video-opname te verbeteren.
    4. Verkrijgen laboratorium kwaliteit houtsnippers (esp chip).
    5. Verkrijg een borstel, blik, chloordioxide en isopropyl alcohol (70%) schoon inrichting tussen sessies geurbestrijding.
  2. Apparatuur acclimatisatie en sociaal gedrag
    1. Bij deze fase van het experiment, meten bij volwassen ratten die ten minste 90 dagen oud zijn.
    2. Voorafgaand aan elke sessie verwijder alle bossen chips, veeg het apparaat schoon met isopropylalcohol om geuren tussen de sessies te controleren en voer verse houtsnippers. Controleer of de houtspaanders volledig bedekken de bodem van de inrichting. Schoonmaken en reinigen van de inrichting met een geschikt middel, zoals chloordioxide, indien nodig.
    3. Gedurende drie opeenvolgende dagen plaats een dier en zijn kooi-mate in dekamer voor 30 minuten om de dieren wennen aan de inrichting. Tijdens de acclimatisering sessies alle ruimte lampjes gaan uit.
    4. Aan het einde van het derde acclimatisering sessie huis van de dieren afzonderlijk in nieuwe kooien met verse beddengoed, voedsel en water voor 24 uur tot sociale interactie te motiveren.
    5. Record sociale interactie op de volgende dag 24 uur nadat de dieren werden gescheiden.
      1. Verwijder houtsnippers uit het apparaat, schoon en ontsmetten met chloordioxide, veeg met isopropylalcohol om geuren te controleren, en vervang de houtsnippers voorafgaand aan de sessie.
      2. Breng één of meer camera's om de interactie te nemen. Stand ten minste één camera voor de inrichting, zodat de spiegels op de achterwand van de inrichting kan een extra perspectief analyse.
      3. Ophalen dieren één voor één en houdt het dier voor de camera, zodat de unieke eigenschappen van de vacht patroon kan worden opgemerkt. Deze identificatiekenmerken vande vacht kan worden gebruikt om ratten te onderscheiden tijdens de analyse plaats kunstmatig merken van de dieren.
        OPMERKING: Omdat veel aspecten van knaagdieren sociale interactie betrekken olfactorische signalen en het ruiken van de partner, waar mogelijk de invoering van vreemde geuren moeten worden vermeden. Long-Evans ratten typisch enige eigenschap van het bont patroon dat kan worden gebruikt om twee willekeurige dieren te onderscheiden. Voor andere stammen (bijvoorbeeld Sprague-Dawley ratten) alternatieve benaderingen zoals het markeren van de staart met een ongeparfumeerde kleurstof worden gebruikt. Het is belangrijk te beseffen dat vele gedragingen van belang zijn gericht op specifieke doelen (bijv., Anogenital snuiven gericht de buurt van de basis van de staart, speelse aanvallen gericht op de nek van de hals, of agressieve aanvallen gericht op de flanken of buik). Markering dieren dichter bij het uiteinde van de staart lang deze doelen plaats wordt aanbevolen.
      4. Video opnemen van de sociale interactie gedurende ten minste 12 min.
      5. Monitor dieren voor de hele sessie vechten. Indien mogelijk, kunnen kijken op een monitor of raam dieren zodat de experimentator niet in de kamer tijdens de sessie.
        OPMERKING: Vechten is slechts zelden waargenomen in studies met volwassen ratten, echter, moeten de dieren worden gecontroleerd tijdens de sessie. De sessie moet worden gestaakt als er teveel vechten of er tekenen van schade of letsel aan een dier.
  3. Behavioral codering en analyse.
    1. Identificeer de volgende gedragingen van belang als per eerdere werk met PAE 1,18. Kwantificeren van de duur, frequentie en latentie tot het eerste optreden van de volgende problemen; wrestling (inclusief pinning), boksen, kruipen (kruising) over / onder de partner, anogenitale snuiven, andere snuiven van het lichaam van de partner (body snuiven), allogrooming (verzorging van de partner), het fokken, en snuiven / graven in de houtsnippers . Voorbeelden van elk gedrag illustrerend in de video-component van dit artikel.
    2. Kwantificeren van de sociale gedrag van de belangstelling van de video. Verkrijgen van de frequentie, de totale duur en de latency naar eerste instantie voor elk gedrag van belang.
      LET OP: Het verkrijgen van deze maatregelen kan handmatig worden bereikt, echter, kwantificering van deze maatregelen met behulp van geautomatiseerde analyses van gedigitaliseerde video wordt aanbevolen. Een Matlab (www.mathworks.com) script voor het afspelen van de video en kwantificering van gedrag is bedoeld als een aanvulling op dit artikel.
    3. Nadat codering is voltooid voor alle ratten de resulterende duur, frequentie en latency gegevens worden geanalyseerd met een statistisch pakket.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

In de loop van vele fokken rondes vrouwelijke ratten in de ethanol voorwaarde consequent drinken een gemiddelde van ongeveer 2,1 g / kg ethanol per 4 uur drinken sessie. Rat dammen verbruiken ongeveer de helft van de totale vier uur gedurende de eerste 15 tot 30 minuten na de introductie van het drinkwater buizen, waardoor een piek maternale serum ethanol concentratie van ongeveer 60 mg / dl, gemeten bij 45 min tijdstip. Over de resterende 3,5 uur van het drinkwater periode te blijven tot 5% ethanol consumeren een lagere, maar relatief stabiele snelheid van 0,4 g / kg lichaamsgewicht / uur. Dit niveau en de ontwikkeling van vrijwillige ethanol verbruik heeft geen significante effecten op de gewichtstoename van de moeder, nakomelingen geboortegewicht, worpgrootte, moederlijke zorg, placenta nat gewicht, nakomelingen gewicht bij gedrags- testen, of hele hersenen, de hippocampus of cerebellaire natte gewichten.

Representatieve middelen en SEM's van mannelijke saccharin- en-ethanol blootgestelde ratten voor elke gedrags maatregel eenopnieuw getoond in tabel 1. Deze gegevens werden verzameld uit eerdere experimenten en omvatten 16 mannen per prenatale behandeling aandoening. Alle dieren werden gecombineerd met partners uit dezelfde prenatale behandeling staat. Robuuste alcohol gerelateerde veranderingen in het sociale gedrag van vrouwelijke dieren zijn niet waargenomen in onze studies met behulp van deze procedures 1, echter, aan alcohol gerelateerde verschillen in vrouwelijke sociaal gedrag zijn gedocumenteerd met andere procedures, 15,23. Afzonderlijke univariate analyses van variantie (ANOVA) uitgevoerd in SPSS ver. 21 voor Macintosh bleek dat mannelijke-ethanol blootgestelde ratten hadden significant hogere duration [F (1, 30) = 19.12] en frequentie [F (1, 30) = 6.80] worstelen en verminderde latentie om het eerste exemplaar van worstelen [F ( 1, 30) = 9,41]. -Ethanol blootgestelde ratten bracht ook minder tijd bezig met anogenitale snuiven [F (1, 30) = 5.17].

1a. Frequentie SAC PAE
Wrestling * 2.00 (0.58) 8.00 (2.23)
Boksen 1.81 (0.80) 3.56 (1.47)
Steek over / onder 1.06 (0.48) 1,00 (0,29)
Anogenitale snuiven 6.25 (1.20) 3.75 (0.73)
Body Snuiven 19.75 (1.64) 18.56 (2.06)
Allogrooming 2,31 (0,93) 0.75 (0.27)
Opfok 56,50 (5,39) 56.06 (5.40)
Dig / Sniff Bedding 32.06 (6.03) 30.06 (5.27)
1b. Duur (sec) SAC PAE
Wrestling ** 9.14 (2.31) 39,81 (6,62)
Boksen 2.55 (1.43) 3.81 (1.62)
Steek over / onder 0.83 (0.39) 1.03 (0.27)
Anogenitale snuiven * 11.21 (2.10) 5.69 (1.22)
Body Snuiven 27.21 (2.33) 27.09 (3.73)
Allogrooming 13.50 (5.68) 3,82 (1,79)
Opfok 120,31 (13.32) 121,48 (12.13)
Dig / Sniff Bedding 119,59 (24.45) 109,15 (21.41)
1c. Wachttijd (sec) SAC PAE
Wrestling ** 430,75 (50.51) 209,98 (51.25)
Boksen 569,52 (48.14) 525,63(74.75)
Steek over / onder 544,4 (65,21) 429,01 (75,78)
Anogenitale snuiven 107,68 (39,35) 164,31 (44.09)
Body Snuiven 22.77 (6.14) 16.80 (3.21)
Allogrooming 471,44 (70,82) 588,52 (48,47)
Opfok 20.92 (7.65) 11.94 (1.20)
Dig / Sniff Bedding 76,78 (25,78) 117,66 (44.64)

Tabel 1: Gemiddelde (+ SEM) frequentie (1a), duur (1b) en latentie tot het eerste optreden (1c) voor elk gedrag gekwantificeerd in de sociale interactie sessie voor saccharin- (SAC) en prenatale alcohol blootstelling (PAE) ratten ( n = 1 6 per prenatale behandelingsgroep). [* P <0,05, ** p <0,005]

18. Voor het onderhavige voorbeeld, kan de doos M's test om te testen voor gelijke varianties niet worden berekend omdat het aantal onafhankelijke variabelen groter is dan het aantal gevallen was (een 5: 1 verhouding typisch aanbevolen). De discriminant functie bleek een significant verband tussen groepen en voorspellers, goed voor 74% van de tussen groep variabiliteit. Een analyse van de structuur matrix bleek dat de duur van het worstelen (0,470), en latency tot het eerste optreden van het worstelen (-0,330) werden significante voorspellers. Tellingen (frequentie) van het worstelen (0,280) en de duur van anogenital snuiven (-0,244) waren iets zwakker voorspellers. De cross-gevalideerde classificatie bleek dat algemeen, 71,9% van de gevallen correct werden geclassificeerd.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

De prenatale blootstelling alcohol paradigma beschreven omvat vrijwillige gebruik van ethanol (5% v / v) door dammen rat tijdens de zwangerschap. Er zijn een aantal protocollen voor het blootstellen van niet-menselijke dieren ethanol tijdens hersenontwikkeling voorgesteld in de literatuur, die verschillen wat betreft de timing, dosering, duur en route van toediening ethanol alsmede de soort onderzochte. Hoewel een grondige behandeling van de voordelen van verschillende blootstelling protocollen hier niet wordt verstrekt, een aantal voordelen van de vrijwillige drinken methode voor PAE beschreven in dit protocol worden gemarkeerd. Eerder gebruikte we een vloeibaar dieet protocol, een benadering die gewoonlijk in dit gebied van onderzoek, waarbij dammen rat verbruiken 5% ethanol als onderdeel van de primaire voedingsbron 24. Controle voor dit aanpak omvatten een parallel gevoede groep waarin de calorische inname juk met die van uit ethanol consumeren dammen en een groep die ad libitum toegang heeftnaar chow. In de vrijwillige drinken paradigma hier beschreven rat dammen in beide groepen (ethanol en sacharine) verbruiken dezelfde rat chow dieet dat vermindert tussen groep variatie in voeding en calorie-inname, en minimaliseert de potentiële verwarren van stress in verband met gedwongen consumptie van een onbekende bron van voedsel 25. Dit kenmerk van de vrijwillige inname paradigma elimineert tevens de noodzaak voor een parallel gevoede controle met de vloeibare voeding aanpak, die praktische en ethische voordelen biedt, waaronder vermindering van het aantal experimentele groepen (van drie naar twee), het aantal dieren die worden gebruikt in het onderzoek, en de daaraan verbonden kosten om het onderzoek uit te voeren. De 4 uur intermitterende blootstelling patroon van vrijwillige ethanol verbruik opbrengsten minus variabele drinken niveaus dan waargenomen met de 5% ethanol vloeibaar dieet protocol, dat redelijkerwijs kan worden verwacht dat zij op dezelfde wijze te verminderen variabiliteit in uitkomstmaten waargenomen in PAE nakomelingen. Omdat bloed ethanol concentrations bereikt met elk protocol zijn belangrijk te kwantificeren en te communiceren, metingen van maternale serum ethanolconcentraties moet periodiek worden uitgevoerd (bijvoorbeeld jaarlijks) om ervoor te zorgen dat vergelijkbare BAC worden gerealiseerd tegenover fokken rondes. Vanwege de mogelijke interacties tussen prenatale stress en blootstelling ethanol deze maatregelen moeten worden uitgevoerd in een afzonderlijke cohort van vrouwen waarvan het nageslacht worden niet gebruikt in latere studies (zie ref. 26). Het is belangrijk te onderkennen dat piekserum- ethanol concentraties wordt ongeveer 45-60 minuten na het drinken buis ingebracht. In plaats van BAC's van de dammen produceren experimentele nakomelingen, de meest nuttige maatregel te correleren met uitkomstmaten is dagelijks ethanol verbruik per rat dam tijdens de zwangerschap. Echter, het beperken van het bereik van het drinken in dammen rat naar binnen één standaarddeviatie van het gemiddelde voor de groep zou waarschijnlijk zijn enige betekenisvolle correlatie betwEen ethanol verbruikt en een uitkomst maatregel. Verder is evaluatie van pre-zwangerschap drinking gebruikt voor ratten die drinken op gewenste niveaus voor volgende fasen van het drinkwater protocol identificeren. Dit aspect van de ethanol blootstelling paradigma verzekert ook dat alle vrouwelijke ratten ervaring drinken voor de zwangerschap, welke nauwkeuriger modellen menselijk gedrag dat drinken waarschijnlijk beginnen tijdens de zwangerschap.

Een aantal extra methodologische kwesties en waarschuwingen met betrekking tot de blootstelling aan alcohol paradigma moet worden beschouwd. De vrijwillige drinken PAE paradigma hier beschreven optreedt gedurende zwangerschapsduur ontwikkeling, die in de rat komt ruwweg overeen met de eerste twee trimesters van de zwangerschapsduur ontwikkeling bij de mens. Blootstelling tijdens de vroege postnatale ontwikkeling wordt gebruikt door veel laboratoria te modelleren derde trimester menselijke gelijkwaardigheid (zie bijvoorbeeld, ref. 27). Verder merken we op dat de hier gepresenteerde procedures vormen een chronischeblootstelling protocol (dammen rat drinken elke dag). Belangrijk nauwkeurig tijdgestuurde blootstelling aan hogere alcohol (~ 287 mg / dl) beperkt tot een zwangerschapsduur van 15 is ook aangetoond dat sociaal gedrag 15 veranderen. De hier gepresenteerde paradigma gaat vrijwillig alcoholconsumptie door dammen rat, daarom is er een beperkt aantal bloed ethanol concentraties die kunnen worden bereikt met deze benadering. Het bereiken van hogere bloed ethanolconcentraties vereist andere methoden van de blootstelling (bijv, maagsonde, injectie, damp blootstelling). Een extra punt van belang betreft mogelijkheden die wijzigingen in moederlijke zorg dat de interpretatie van gedragsmatige effecten geassocieerd met prenatale blootstelling aan ethanol kunnen bemoeilijken. Om dit aan te pakken, moeten de beoordelingen van moederlijke zorg tijdens de zwangerschap periodiek worden geëvalueerd. Geen effecten van matig drinken tijdens de zwangerschap op moederlijke zorg zijn gedetecteerd met behulp van de hier beschreven in de Long-Evans ratten 28 procedures. Evaluatie van de vraag ofveranderingen in gedragsindicatoren van moederlijke zorg (zie ref. 29), dienen echter eerst en daarna periodiek geëvalueerd, vooral als afwijkingen van de hier beschreven methoden, waaronder species en stam van dierlijke of hogere concentraties ethanol gebruikt.

De gedragsprocedures hier beschreven hebben betrouwbare veranderingen in specifieke aspecten van sociaal gedrag (worstelen en onderzoek) bij volwassen mannelijke ratten tijdens de prenatale ontwikkeling van de hersenen 1,18,30 blootgesteld aan gematigde niveaus van alcohol opgeleverd. Het gedrag hier gekwantificeerd werden geselecteerd op basis van een grote hoeveelheid bestaande literatuur 31 tot-partner gericht gedrag (bijvoorbeeld, worstelen, onderzoek) en andere gedragingen gericht op het milieu (bv, het grootbrengen, het graven) richten op die eenvoudig kan worden gemeten door middel van video-analyse. Discriminant analyses is gebleken dat de verhogingen in het worstelen bieden de beste discriminatie tussen al-in alcohol blootgesteld en-saccharine blootgestelde ratten onder een breed scala van sociale en niet-sociale gedragsmatige variabelen 18. Het is belangrijk erop te wijzen dat de effecten van PAE op sociaal gedrag bij vrouwelijke ratten zijn niet waargenomen met behulp van de hier beschreven methoden 1, hoewel de belangrijkste effecten van seks zijn gemeld voor meerdere afhankelijke maatregelen, waaronder anogenital snuiven (vrouw> man), body snuiven (man> vrouw), worstelen (man> vrouw), en boksen (man> vrouw).

Hoewel worstelen is aangetoond dat het primaire aspect van sociaal gedrag veranderd door gematigde PAE is, de opname van andere gedragingen is belangrijk voor het vaststellen van de selectiviteit van de gedragseffecten en uitgesloten algemene gedragsstoornissen. De reeks gedrag hier gekwantificeerd is niet uitputtend. Gedragingen van de rente moet worden geselecteerd tijdens voorbereidende werkzaamheden aan de algemene patroon van effecten die in een bepaalde set van gegevens vast te leggen. Dit is particularly belangrijk als andere belichting alcohol paradigma, of parameters, worden gebruikt als variaties in procedures redelijkerwijs kan worden verwacht dat zij verschillende gedragsmatige uitkomsten opleveren. Naast de hier beschreven, in eerste instantie beoordelen van een breder geheel van gedragingen zoals bijten, krabben (zelf), volledige verzorging sequenties, afgeknotte verzorging sequenties (indicatief van angst) gedrag, "laterale" scherm 32,33, lichaam schudt, jagen, en spelgedrag 34-37 wordt aanbevolen. Observatie in 6-12 paren van dieren moet voldoende zijn om gedrag dat alcohol blootgestelde van niet-blootgestelde dieren onderscheiden identificeren.

Het is ook belangrijk dat worstelen beschouwen, afhankelijk van de leeftijd op het moment van meting kan echt agressief gedrag tijdens of afspelen gedrag. Vroege laesies van de ventrolaterale frontale cortex van ratten, die is verbonden met matige PAE effecten op sociaal gedrag 1,18,30, resulteren in increased spelgedrag 38. Bij de rat spelen gedrag pieken tijdens post-spenen ontwikkeling rond postnatale dagen 30-40 33,34 en daalt als de dieren te benaderen volwassenheid. Blootstelling aan alcohol tijdens de ontwikkeling van de hersenen verandert spelgedrag bij meting voorafgaand aan de volwassenheid 6,16,23 en kan invloed hebben op de snelheid waarmee spelen gedrag afneemt met de leeftijd. Omdat de topografieën van spel en agressief gedrag zijn gelijk een duidelijk onderscheid kan moeilijk te bereiken zijn. In eerdere studies, opvallende gedragsindicatoren van agressie, zoals vechten of bijten, niet zijn waargenomen in een gematigd PAE ratten. Echter, kunnen aanvullende gedragsindicatoren aanwijzingen over de indeling van deze gedragingen 18 bieden. Bijvoorbeeld aanvallen gericht op de nek van de hals, de primaire doelgroep van speelse aanvallen, zelden optreden bij volwassen PAE ratten 18. In tegenstelling, de aanvallen gericht op de romp, een doelstelling van non-speelse aanvallen 39 werden waargenomen more vaak, wat suggereert dat PAE-gerelateerde verhogingen in het worstelen weerspiegelen agressie in plaats van te spelen. Play gedrag moet worden meegenomen in de analyse als sociaal gedrag voorafgaand aan de volwassenheid of speel gedrag is opvallend in het gedrag van de volwassen dieren wordt gemeten. Methoden voor de analyse van spelgedrag worden beschreven door Himmler et al. 35

Tenslotte is het belangrijk dat sociaal gedrag volgens de hieronder beschreven kan worden beïnvloed door de keuze van de partner dierproeven mee. In de representatieve resultaten die hier gepresenteerd werden de dieren gecombineerd met bekende dieren (kooi-mates) uit dezelfde prenatale behandeling conditie 1,18. De reden hiervoor is grotendeels gebaseerd op gegevens die aantonen dat de behuizing controledieren met ethanol blootgestelde ratten verandert sociaal gedrag bij controleratten 14, alsmede soortgelijke en betrouwbaar gepubliceerde waarnemingen in ons laboratorium. Deze effecten kunnen in potentie complicaten identificatie van en interpretatie van PAE-gerelateerde veranderingen in sociaal gedrag. De hier beschreven voor het kwantificeren van sociaal gedrag methoden kunnen evenwel worden toegepast op elke variatie van de bron van de sociale partners, waarvan er diverse mogelijkheden zoals het hanteren onbehandelde partner die uit beide behandelingsgroep 1, met een partner dier uit dezelfde behandeling aandoening (zoals hier beschreven), of een partner dier uit een verschillende behandeling staat. Verder kan de bekendheid van de partner dier worden gemanipuleerd beïnvloeden sociale interactie 1. De selectie van de partner conditie en andere variabelen die verband houden met sociale huisvesting, geslacht, en de blootstelling paradigma kan worden afgestemd op het beste voldoen aan de wetenschappelijke doelstellingen van het specifieke laboratorium, terwijl nog steeds gebruik te maken van de fundamentele procedures voor het kwantificeren van sociaal gedrag hier beschreven.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Saccharin sodium salt hydrate Sigma S1002
190 proof ethanol Sigma 493538
Beaded glass drinking tubes Fisher 14-955K
Natural rubber white #4 stopper one hole Plasticoid LSG4M181
1" bend tubes-ball point Ancare TD-199-3"
Paper rulers N/A N/A www.vendian.org/mncharity/dir3/paper_rulers
Apparatus for social interaction Custom built N/A 95 cm X 47 cm X 43 cm
Video cameras N/A N/A Capable of recording low/no light conditions
Infrared illuminators Vitek VT-IR1-12
Teklad laboratory grade sani-chips Harlan 7090A
Brush and dustpan N/A N/A
Isopropyl alcohol Sigma W292907
Chlorine Dioxide (1.5 mg Tablets) Quiplabs N/A Prepare per manufacturer's recommendation

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Hamilton, D. A., et al. Prenatal exposure to moderate levels of ethanol alters social behavior in adult rats: Relationship to structural plasticity and immediate early gene expression in frontal cortex. Behav. Brain Res. 207 (2), 290-304 (2010).
  2. May, P. A., et al. Approaching the prevalence of the full spectrum of Fetal Alcohol Spectrum Disorders in a South African population-based study. Alcohol. Clin. Exp. Res. 37 (5), 818-830 (2013).
  3. Chasnoff, I. J., Wells, A. M., Telford, E., Schmidt, C., Messer, G. Neurodevelopmental functioning in children with FAS, pFAS, and ARND. Journal of Developmental and Behavioral Pediatrics. 31 (3), 192-201 (2010).
  4. Disney, E. R., Iacono, W., McGue, M., Tully, E., Legrand, L. Strengthening the case: Prenatal alcohol exposure is associated with increased risk for conduct disorder. Pediatrics. 122 (6), E1225-E1230 (2008).
  5. Kelly, S. J., Goodlett, C. R., Hannigan, J. H. Animal models of fetal alcohol spectrum disorders: Impact of the social environment. Dev Disabil Res Rev. 15 (3), 200-208 (2009).
  6. Kelly, S. J., Day, N., Streissguth, A. P. Effects of prenatal alcohol exposure on social behavior in humans and other species. Neurotoxicol. Teratol. 22 (2), 143-149 (2000).
  7. Thomas, S. E., Kelly, S. J., Mattson, S. N., Riley, E. P. Comparison of social abilities of children with fetal alcohol syndrome to those of children with similar IQ scores and normal controls. Alcoholism: Clinical and Experimental Research. 22 (2), 528-533 (1998).
  8. Conry, J. Neuropsychological deficits in Fetal Alcohol Syndrome and fetal alcohol effects. Alcohol. Clin. Exp. Res. 14 (5), 650-655 (1990).
  9. Streissguth, A. P., et al. Fetal Alcohol Syndrome in adolescents and adults. JAMA-Journal of the American Medical Association. 265 (15), 1961-1967 (1991).
  10. Streissguth, A. P., Barr, H. M., Sampson, P. D. Moderate prenatal alcohol exposure: effects on child IQ and learning problems at age 7 1/2 years. Alcoholism: Clinical and Experimental Research. 14 (5), 662-669 (1990).
  11. Valenzuela, C. F., Morton, R. A., Diaz, M. R., Topper, L. Does moderate drinking harm the fetal brain? Insights from animal models. Trends Neurosci. 35 (5), 284-292 (2012).
  12. May, P. A., et al. Prevalence of children with severe Fetal Alcohol Spectrum Disorders in communities near Rome, Italy: New estimated rates are higher than previous estimates. Int. J. Env. Res. Public Health. 8 (6), 2331-2351 (2011).
  13. Tunc-Ozcan, E., Ullmann, T. M., Shukla, P. K., Redei, E. E. Low-dose thyroxine attenuates autism-associated adverse affects of fetal alcohol in male offspring's social behavior and hippocampal gene expression. Alcohol. Clin. Exp. Res. 37 (11), 1986-1995 (2013).
  14. Middleton, F. A., Varlinskaya, E. I., Mooney, S. M. Molecular substrates of social avoidance seen following prenatal ethanol exposure and its reversal by social enrichment. Dev. Neurosci. 34 (2-3), 115-128 (2012).
  15. Varlinskaya, E. I., Mooney, S. M. Acute exposure to ethanol on gestational day 15 affects social motivation of female offspring. Behav. Brain Res. 261, 106-109 (2014).
  16. Meyer, L. S., Riley, E. P. Social play in juvenile rats prenatally exposed to alcohol. Teratology. 34 (1), 1-7 (1986).
  17. Royalty, J. Effects of prenatal ethanol exposure on juvenile play-fighting and postpubertal aggression in rats. Psychol Rep. 66 (2), 551-560 (1990).
  18. Hamilton, D. A., et al. Effects of moderate prenatal ethanol exposure and age on social behavior, spatial response perseveration errors and motor behavior. Behav. Brain Res. 269, 44-54 (2014).
  19. Kelly, S. J., Dillingham, R. R. Sexually dimorphic effects of perinatal alcohol exposure on social interactions and amygdala DNA and DOPAC concentrations. Neurotoxicol. Teratol. 16 (4), 377-384 (1994).
  20. Lugo, J. N., Marino, M. D., Cronise, K., Kelly, S. J. Effects of alcohol exposure during development on social behavior in rats. Physiology and Behavior. 78 (2), 185-194 (2003).
  21. Lugo, J. N., Marino, M. D., Gass, J. T., Wilson, M. A., Kelly, S. J. Ethanol exposure during development reduces resident aggression and testosterone in rats. Physiology and Behavior. 87 (2), 330-337 (2006).
  22. Kelly, S. J., Tran, T. D. Alcohol exposure during development alters social recognition and social communication in rats. Neurotoxicol. Teratol. 19 (5), 383-389 (1997).
  23. Mooney, S. M., Varlinskaya, E. I. Acute prenatal exposure to ethanol and social behavior: Effects of age, sex, and timing of exposure. Behav. Brain Res. 216 (1), 358-364 (2011).
  24. Savage, D. D., Becher, M., de la Torre, A. J., Sutherland, R. J. Dose-dependent effects of prenatal ethanol exposure on synaptic plasticity and learning in mature offspring. Alcohol. Clin. Exp. Res. 26 (11), 1752-1758 (2002).
  25. Rasmussen, D. D., et al. Chronic daily ethanol and withdrawal: 1. Long-term changes in the hypothalamo-pituitary-adrenal axis. Alcohol. Clin. Exp. Res. 24 (12), 1836-1849 (2000).
  26. Savage, D. D., et al. Effects of a Novel Cognition-Enhancing Agent on Fetal Ethanol-Induced Learning Deficits. Alcohol. Clin. Exp. Res. 34 (10), 1793-1802 (2010).
  27. Goodlett, C. R., Johnson, T. B. Neonatal binge ethanol exposure using intubation: Timing and dose effects on place learning. Neurotoxicol. Teratol. 19 (6), 435-446 (1997).
  28. Staples, M. C., Rosenberg, M. J., Allen, N. A., Porch, M. W., Savage, D. D. Impact of Combined Prenatal Ethanol and Prenatal Stress Exposure on Anxiety and Hippocampal-Sensitive Learning in Adult. 37 (12), 2039-2047 (2013).
  29. Champagne, F. A., Francis, D. D., Mar, A., Meaney, M. J. Variations in maternal care in the rat as a mediating influence for the effects of environment on development. Physiol. Behav. 79 (3), 359-371 (2003).
  30. Hamilton, D. A., et al. Patterns of social-experience-related c-fos and Arc expression in the frontal cortices of rats exposed to saccharin or moderate levels of ethanol during prenatal brain development. Behav. Brain Res. 214 (1), 66-74 (2010).
  31. Barnett, S. A. A study in behaviour: Principles of ethology and behavioural physiology displayed mainly in the rat. , (1963).
  32. Pellis, S. M., Pellis, V. C. Play-fighting differs from serious fighting in both target of attack and tactics of fighting in the laboratory rat Rattus-Norvegicus. Aggressive Behav. 13 (4), 227-242 (1987).
  33. Meaney, M. J., Stewart, J. A descriptive study of social-development in the rat (Rattus-Norvegicus). Anim. Behav. 29 (1), 34-45 (1981).
  34. Pellis, S. M., Pellis, V. C. The prejuvenile onset of play fighting in laboratory rats (Rattus norvegicus). Dev. Psychobiol. 31 (3), 193-205 (1997).
  35. Himmler, B. T., Pellis, V. C., Pellis, S. M. Peering into the dynamics of social interactions: measuring play fighting in rats. J. Vis. Exp. (71), e4288-e4288 (2013).
  36. Panksepp, J., Siviy, S., Normansell, L. The psychobiology of play : Theoretical and methodological perspectives. Neurosci. Biobehav. Rev. 8 (4), 465-492 (1984).
  37. Siviy, S. M., Panksepp, J. Sensory modulation of juvenile play in rats. Dev. Psychobiol. 20 (1), 39-55 (1987).
  38. Pellis, S. M., et al. The effects of orbital frontal cortex damage on the modulation of defensive responses by rats in playful and nonplayful social contexts. Behav. Neurosci. 120 (1), 72-84 (2006).
  39. Blanchard, R. J., Blanchard, D. C., Takahashi, T., Kelley, M. J. Attack and defensive behavior in albino-rat. Anim. Behav. 25 (3), 622-634 (1977).

Tags

Neurowetenschappen agressie alcohol Teratogenese alcohol-gerelateerde neurologische ontwikkelingsstoornissen ARND Foetaal Alcohol Spectrum Stoornissen FASD Foetaal Alcohol Syndroom FAS Sociale interactie
Matige Prenatale blootstelling aan alcohol en kwantificering van sociaal gedrag bij volwassen ratten
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Hamilton, D. A., Magcalas, C. M.,… More

Hamilton, D. A., Magcalas, C. M., Barto, D., Bird, C. W., Rodriguez, C. I., Fink, B. C., Pellis, S. M., Davies, S., Savage, D. D. Moderate Prenatal Alcohol Exposure and Quantification of Social Behavior in Adult Rats. J. Vis. Exp. (94), e52407, doi:10.3791/52407 (2014).

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