Waiting
Login processing...

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

Behavior

Moderat Prænatal Alkohol Eksponering og kvantificering af social adfærd hos voksne rotter

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

Det anslås, 1-5% af alle børn er diagnosticeret med Føtalt Alkohol Spectrum Disorders (FASDs) 2, som omfatter Føtalt Alkohol Syndrom (FAS), delvis FAS (pFAS), og alkoholrelaterede forstyrrelser i nervesystemets udvikling (ARNDs) 3. Underskud i social adfærd og kognition er blandt de mest almindelige bivirkninger resultater observeret hos børn med FASDs 4-7. Negative konsekvenser er ikke begrænset til tunge prænatal alkohol eksponering (PAE), som moderat PAE, der ikke fører til iøjnefaldende morfologiske, adfærdsmæssige og kognitive mangler karakteristiske for FAS kan forårsage forholdsvis subtile, men ikke desto mindre vedholdende, underskud i mennesker med FASDs 8-10 og ikke-humane dyr udsat for ethanol under hjernens udvikling 11. Det er vigtigt at forstå de adfærdsmæssige og tilsvarende neurobiologiske konsekvenser af moderat PAE understreges af de nuværende skøn tyder på, at det store flertal af FASD sager falder inden for de mindre sEvere område af spektret 12.

Flere uafhængige laboratorier har rapporteret ændringer i gnaver social adfærd i relation til ethanol eksponering under hjernens udvikling, herunder nedsat undersøgelse og interaktion 1,13-15, ændret play 14,16,17, øget aggressive interaktioner 17,18, ændringer i modtagelighed for sociale stimuli 19-21, og underskud i socialt erhvervede fødevarer præferencer og social anerkendelse hukommelse 22. Social adfærd underskud er blevet observeret efter eksponering for tunge (blod ethanolkoncentrationer (BECS) ~ 300 mg / dl) 22,23 eller mere moderate niveauer af ethanol (BEC ~ 80 mg / dl) 1, og på tværs af en bred vifte af parametre for andre væsentlige faktorer, herunder eksponering timing, varighed af eksponering, og alder på det tidspunkt, adfærdsmæssige måling.

Tidligere forskning har vist, at ændringer i specifikke aspekter af social interaction i voksenalderen diskriminere rotter udsat for moderate niveauer af alkohol fra kontroldyr udsat for saccharin 1,18. Især har moderat PAE konsekvent været forbundet med robuste stigninger i brydning, hvilket tyder stigninger i aggressiv adfærd, og lavere niveauer af social undersøgelse (f.eks snifning af partner) i voksenalderen. Fordi ændringer i social adfærd er pålidelige konsekvenser af PAE kan kvantificering af social adfærd efter PAE holde betydning for fremskridt i retning af en mere fuldstændig forståelse af de neurale grundlag for PAE-relaterede ændringer i social adfærd og udvikling af interventionelle tilgange. Målet med dette papir og den tilhørende video er at give instruktion på moderate PAE protokol og metoder til kvantificering af social adfærd hos voksne afkom der har pålideligt skelnes prænatal alkohol-eksponerede fra ikke-eksponerede rotte afkom.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

Alle procedurer her og i den ledsagende video beskrevne er blevet godkendt af Institutional Animal Care og Brug udvalg i Health Sciences Center og de vigtigste campus ved University of New Mexico.

1. Prænatal Ethanol Exposure

  1. Indhente alle nødvendige materialer og kemikalier: saccharinnatrium salt hydrat 190 bevis ethanol (95% vol), beaded glas drikke rør, naturgummi hvid # 4 prop et hul, 1 "bøje rør-kuglepen, papir herskere udskrives fra www .vendian.org / mncharity / kat3 / paper_rulers /.
  2. Opnå bevist voksen opdrætter rotter fra en sælger eller alternativ kilde. Brug lange-Evans opdrættere for de metoder og repræsentative data præsenteret i denne protokol. Hunnerne vejer 125-150 g og 6-7 uger ved ankomsten således at de er ca. 9-10 uger gamle på tidspunktet for avl (trin 1.5). Sørg for, at alle potentielle dæmninger er første gang mødre. Sørg for, at mænd er 12ugers alderen ved ankomst og 15 uger ved starten af ​​avl protokollen.
  3. Hus dyrene individuelt i plast bure ved 22 ° C på en omvendt 12 timers lys / mørke tidsplan (lys tændt fra 21:00 til 09:00 timer). Giv adgang til mad og vand fra hanen ad libitum under hele undersøgelsen, herunder under alle drikke sessioner. Tillad mindst 1 uge for akklimatisering til faciliteten, før du fortsætter til trin 1.4.
  4. Opnå baseline kropsvægt for hver hunrotte.
  5. Evaluer før graviditeten drikker niveauer i hunrotter i 2 uger. Følg trin 1.5.1-1.5.6 i orden.
    1. På dag 1 og 2 fylder en drikke rør indeholdende 0,066% saccharin opløsning (ingen ethanol) i postevand. For at kvantificere forbruget anbringe et papir lineal med mm præcision til at drikke røret før påfyldning det. Brug denne metode, da det reducerer fejl i målingen i forbindelse med vejning rør til at kvantificere ethanol forbrug. Fyld røret til 20 mm mærket på linealen. Begynd fire timers drinking sessioner (trin 1.5.1-1.5.6 og 1.7) 1 time efter udbrud af den mørke fase (10:00 timer) når aktivitetsniveau og drikke er højest.
    2. Ved slutningen af ​​hver drikke session kvantificere mængden af ​​saccharin løsning, der var forbrugt. For at lette målingen bestemme mængden af ​​opløsning pr mm på linealen på forhånd og konvertere mm til mængder. For rørene anbefalet her hver mm svarer til 0,366 ml.
    3. På dag 3 og 4 fylde et rør med 2,5% ethanol (v / v) og 0,066% saccharin opløsning i ledningsvand. Ved afslutningen af ​​hver session kvantificere mængden af ​​ethanol opløsning (vægt pr kg legemsvægt), der var forbrugt.
    4. På dag 5 og derefter fylde et rør med 5% ethanol (v / v) og 0,066% saccharin opløsning i ledningsvand. Ved afslutningen af ​​hver session kvantificere mængden af ​​ethanol opløsning (vægt pr kg legemsvægt), der var forbrugt.
    5. Ved afslutningen af ​​før graviditeten drikke fase vejer rotterne og beregne det gennemsnitlige ethanol Forbrugereption og standardafvigelse for hele gruppen. Fjern rotter for som betyder forbrug er større end 1 standardafvigelse over eller under gruppen betyde fra undersøgelsen for at mindske variabiliteten i frivilligt drikke under graviditeten.
    6. Tildel de resterende rotter til enten saccharin kontrol eller PAE sådanne betingelser, at de før graviditeten drikker niveauer er matchet så tæt som muligt for de to grupper.
  6. Inden 1-14 dage pair hver hun rotte med en dokumenteret mandlig opdrætter. Hunrotter ikke forbruge ethanol under opdræt fase. Bekræft graviditet ved tilstedeværelsen af ​​en vaginal prop, vejer den kvindelige rotte, og huse hende individuelt. Dette defineres som gestationel dag 1. Eventuelt lade hunrotter med en mandlig opdrætter i op til 5 dage, hvorefter fjerne hunnerne fra undersøgelsen.
    BEMÆRK: Da ethanol forbrug under graviditeten begynder klokken 10:00 timer på gestationel dag 1 inspektion for tilstedeværelse af en vaginal prop bør udføresforud for dette tidspunkt.
  7. Giv ethanol eller saccharin løsninger til 4 timer per dag (1.000 til 1.400 timer) for varigheden af ​​graviditeten.
    1. Begyndende på gestationel dag 1 giver den kvindelige rotte med enten 0% eller 5% ethanol og 0,066% saccharin opløsning i vand fra hanen baseret på opgaven gruppen. Kontroller, at mængden af ​​0% ethanolopløsning leveres til saccharin kontrolrotter er tilpasset til den gennemsnitlige volumen på 5% ethanolopløsning forbruges af ethanol rotter. Ved afslutningen af ​​hver session kvantificere mængden af ​​ethanol opløsning (vægt per kg legemsvægt) eller saccharin der var forbrugt.
    2. Rotte dæmninger afvejes ugentlig vurdere moderens vægtøgning.
    3. Giv mad og postevand på alle tidspunkter, herunder drikke sessioner.
    4. Ophøre procedurerne ethanol eksponering, når afkommet fødes. Registrere antallet af levende hvalpe og ungernes fødselsvægt. Udpeg dagen for fødslen som postnatal dag 0.
    5. Frasortering kuldet til 10 hvalpe omkring postnatal dag 2-3. Forsøg to opretholde et lige forhold mellem mænd og hundyr i hvert kuld. Hvis dette ikke er muligt, frasortering til 10 hvalpe med et ulige antal hanner og hunner.
    6. Optag fødselsvægt 2-3 dage efter fødslen.
    7. Vænne dyrene på ca. postnatal dag 21-24 og hus i samme køn par med et dyr fra samme prænatal behandling stand. Brug ikke mere end 1-2 rotter fra hver kuld per eksperiment for at begrænse potentielle kuld effekter.

2. Social Behavior

  1. Anskaf og forberede alle nødvendige materialer og udstyr.
    1. Anskaf et apparat til social interaktion. Brug et kammer med en åben top af et materiale, der er let at rengøre og desinficere. Forsiden af ​​apparatet bør dækkes med stiv gennemsigtig plast (~ 2 mm tykkelse) til at filme. Linje de indvendige vægge og gulv med gennemsigtig plast (~ 2 mm tykkelse) for at hjælpe med rengøring og lugtkontrol. Placer spejle langs ryggen interiør wall til støtte analyse.
      BEMÆRK: de repræsentative data rapporteres her en brugerdefineret kammer (95 cm lang × 47 cm brede x 43 cm høj) med en åben top og stive gennemsigtig plast (2 mm tykkelse), der dækker de indvendige sider og gulv i apparatet blev brugt. Spejle blev placeret langs bagvæggen. De specifikke dimensioner og materialer er ikke kritisk for måling af social adfærd, dog anbefales det, at dimensionerne være tilstrækkelig stor til at sikre, at ægte social interaktion kan skelnes fra andre adfærd. Det vil sige, at apparatet skal være stort nok til, at dyrene ikke altid i umiddelbar nærhed af hinanden.
    2. Opnå videokameraer kan optage under lav eller ingen lysforhold som alle optagelserne udføres med ringe eller ingen omgivende belysning inden for det synlige spektrum. Sørg for, at kameraet har en høj opløsning i det infrarøde spektrum, men et kamera kan optage under mørke forhold i sin nativenat-tilstand eller med yderligere infrarød belysning bør være tilstrækkelig.
    3. Position infrarød belysning omkring apparatet for at forbedre belysningen af ​​apparatet i videooptagelsen.
    4. Opnå laboratoriekvalitet træflis (asp chip).
    5. Opnå en børste, fejebakke, chlordioxid og isopropylalkohol (70%) til rengøring af apparatet mellem sessioner og lugtkontrol.
  2. Apparatur akklimatisering og social adfærd
    1. Til denne fase af forsøget, gør målinger i voksne rotter, der er mindst 90 dage gamle.
    2. Før hvert møde fjerne eventuelle skoven chips Tør apparatet rent med isopropylalkohol til at kontrollere lugte mellem sessioner og sørg for frisk træflis. Sørg for, at flisen helt dække bunden af ​​apparatet. Ren og rense apparatet med et passende middel, såsom chlordioxid, som er nødvendigt.
    3. Tre på hinanden følgende dage placere et dyr og dets bur-mate ikammer i 30 minutter for at akklimatisere dyrene til apparatet. Under akklimatisering sessioner alle værelse lys er slukket.
    4. Ved udgangen af ​​tredje akklimatisering session hus dyrene enkeltvis i nye bure med frisk strøelse, mad og vand i 24 timer for at motivere social interaktion.
    5. Optag social interaktion den følgende dag 24 timer efter at dyrene blev adskilt.
      1. Fjern træflis fra apparatet, rene og desinficere med klordioxid, tørres af med isopropylalkohol til at kontrollere lugte, og erstatte flisen før sessionen.
      2. Placer en eller flere kameraer til at optage interaktionen. Position mindst et kamera foran apparatet, så at spejle på bagvæggen af ​​apparatet kan give en ekstra perspektiv til analyse.
      3. Hent dyr en ad gangen, og hold det dyr foran kameraet, så de unikke funktioner i pels mønster kan bemærkes. Disse identificerende funktioner ikan anvendes pels til at skelne rotter under analyse snarere end kunstigt mærkning af dyr.
        BEMÆRK: Da mange aspekter af gnaver social interaktion involverer olfaktoriske signaler og ildelugtende partneren, hvor det er muligt at indføre fremmed lugt bør undgås. Long-Evans-rotter typisk har nogle træk af pelsen mønster, der kan anvendes til at skelne givne dyr. For andre stammer (f.eks Sprague-Dawley rotter) kan anvendes alternative tilgange såsom mærkning halen med en uparfumeret farvestof. Det er vigtigt at erkende, at mange adfærd af interesse er rettet mod specifikke mål (f.eks., Anogenital indsnusning rettet nær haleroden, legesyge angreb rettet mod nakken eller aggressive angreb rettet mod flankerne eller mave). Anbefales Mærkning dyrene tættere på spidsen af ​​halen langt fra disse mål af interesse.
      4. Optag video af den sociale interaktion i mindst 12 min.
      5. Overvåg dyr til at kæmpe hele sessionen. Hvis det er muligt, se dyrene via en skærm eller vindue, så forsøgslederen ikke er i rummet under sessionen.
        BEMÆRK: Fighting er kun sjældent observeret i studier med voksne rotter, men dyr bør overvåges under hele sessionen. Sessionen skal ophørt, hvis der er for stor konflikter eller der er tegn på skade eller skade på et dyr.
  3. Behavioral kodning og analyse.
    1. Identificer følgende problemer af interesse som pr tidligere arbejde med PAE 1,18. Kvantificere varighed, hyppighed og latenstid til første forekomst af følgende problemer; brydning (herunder pinning), boksning, kravle (passage) over / under partneren, anogenital snifning, andre sniffing af partnerens krop (krop sniffing), allogrooming (grooming af partner), opdræt, og snuse / grave i træflis . Eksempler på hver adfærd er at illustrered i videoen del af denne artikel.
    2. Kvantificere de sociale adfærd af interesse fra videoen. Anskaf frekvens, samlet varighed og ventetid til første instans for hver adfærd interesse.
      BEMÆRK: Indhentning af disse foranstaltninger kan opnås manuelt imidlertid kvantificering af disse foranstaltninger ved hjælp af edb-analyser af digitaliseret video anbefales. En Matlab (www.mathworks.com) script til afspilning af video og kvantificering af adfærd er tilvejebragt som et supplement til denne artikel.
    3. Efter kodning er udfyldt for alle rotter de resulterende varighed, hyppighed og latenstid data analyseres med en statistisk pakke.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

I løbet af mange ynglende runder hunrotter i ethanol betingelse konsekvent drikke et gennemsnit på omkring 2,1 g / kg ethanol pr 4 timer drikke session. Rotte dæmninger forbruge ca. halvdelen af ​​den samlede fire timer i de første 15 til 30 min efter indførelsen af ​​drikkevandet rør, hvilket resulterer i en top maternal serum ethanol koncentration på ca. 60 mg / dl, målt ved 45 min tidspunkt. Over de resterende 3,5 timer af drikkevandet periode, fortsætter de med at forbruge 5% ethanol ved en lavere, men relativt stabil hastighed på 0,4 g / kg legemsvægt / time. Dette niveau og mønster af frivillig forbrug ethanol har ingen væsentlig indvirkning på moderens vægtøgning, afkom fødselsvægt, kuldstørrelse, moderlig omsorg, placenta vådvægt, afkom vægt på adfærdsmæssige test, eller hele hjernen, hippocampus eller cerebellære våde vægte.

Repræsentative midler og SEM'er fra mandlige saccharin- og ethanol-eksponerede rotter for hver adfærdsmæssige foranstaltning are vist i tabel 1. Disse data blev samlet fra tidligere eksperimenter og omfatter 16 hanner for hver prænatal behandling tilstand. Alle dyr blev parret med partnere fra samme prænatal behandling stand. Robuste alkoholrelaterede ændringer i den sociale adfærd hos hundyr er ikke observeret i vores undersøgelser ved hjælp af disse procedurer 1 dog alkoholrelaterede forskelle i kvindelige social adfærd er blevet dokumenteret ved hjælp af andre procedurer 15,23. Separate univariate analyser af varians (ANOVA) udføres i SPSS ver. 21 for Macintosh viste, at mandlige ethanol-eksponerede rotter havde signifikant højere varighed [F (1, 30) = 19.12] og frekvens [F (1, 30) = 6,80] i brydning og reduceret latenstid for den første forekomst af brydning [F ( 1, 30) = 9,41]. Ethanol-eksponerede rotter også brugt mindre tid engageret i anogenital sniffing [F (1, 30) = 5,17].

1a. Frekvens SAC PAE
Wrestling * 2,00 (0,58) 8,00 (2,23)
Boksning 1,81 (0,80) 3,56 (1,47)
Kryds over / under 1,06 (0,48) 1,00 (0,29)
Anogenital snifning 6,25 (1,20) 3,75 (0,73)
Krop Snifning 19,75 (1,64) 18,56 (2,06)
Allogrooming 2,31 (0,93) 0,75 (0,27)
Opdræt 56.50 (5.39) 56.06 (5.40)
Dig / Sniff Bedding 32,06 (6,03) 30.06 (5.27)
1b. Varighed (sek) SAC PAE
Wrestling ** 9,14 (2,31) 39,81 (6,62)
Boksning 2,55 (1,43) 3,81 (1,62)
Kryds over / under 0,83 (0,39) 1,03 (0,27)
Anogenital snifning * 11.21 (2.10) 5,69 (1,22)
Krop Snifning 27.21 (2.33) 27.09 (3.73)
Allogrooming 13.50 (5.68) 3,82 (1,79)
Opdræt 120,31 (13,32) 121,48 (12,13)
Dig / Sniff Bedding 119,59 (24,45) 109,15 (21,41)
1c. Latency (sek) SAC PAE
Wrestling ** 430,75 (50,51) 209,98 (51,25)
Boksning 569,52 (48,14) 525,63(74,75)
Kryds over / under 544,4 (65,21) 429,01 (75,78)
Anogenital snifning 107,68 (39,35) 164,31 (44,09)
Krop Snifning 22.77 (6.14) 16.80 (3.21)
Allogrooming 471,44 (70,82) 588,52 (48,47)
Opdræt 20,92 (7,65) 11,94 (1,20)
Dig / Sniff Bedding 76,78 (25,78) 117,66 (44,64)

Tabel 1: Middel (+ SEM) frekvens (1a), varighed (1b) og ventetid til første forekomst (1c) for hver adfærd kvantificeret under social interaktion session for saccharin- (SAC) og prænatal alkohol-eksponerede (PAE) rotter ( n = 1 6 pr prænatal behandling gruppe). [* P <0,05, ** p <0,005]

18. For den nuværende prøve kunne Box M test til test for ens varianser ikke beregnes, fordi antallet af uafhængige variable var større end antallet af sager (5: 1-forhold typisk anbefales). Diskriminant funktion afslørede en signifikant sammenhæng mellem grupper og prædiktorer, der tegner sig for 74% af mellem gruppe variabilitet. En analyse af strukturen matrix viste, at varigheden af ​​wrestling (0.470), og ventetid på første forekomst af wrestling (-0,330) blev signifikante prædiktorer. Tæller (frekvens) wrestling (0,280) og varigheden af ​​anogenital sniffing (-0,244) var lidt svagere prædiktorer. Den cross-valideret klassifikation viste, at samlet set 71,9% af tilfældene var korrekt klassificeret.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Den prænatal alkohol eksponering paradigme beskrevet her involverer frivillig indtagelse af ethanol (5% v / v) af rotte dæmninger under graviditet. Der er en række af protokoller for at udsætte ikke-menneskelige dyr til ethanol under hjernens udvikling repræsenteret i litteraturen, som er forskellige med hensyn til timing, dosis, varighed og rute for ethanol administration samt de arter, der undersøges. Selv om en grundig behandling af fordelene ved forskellige protokoller eksponering ikke leveres her, flere fordele ved den frivillige drikke metode til PAE beskrevet i denne protokol er fremhævet. Tidligere vi udnyttet en flydende diæt protokol, en tilgang, der almindeligvis anvendes i dette forskningsfelt, hvor rotte dæmninger forbruge 5% ethanol som en del af den primære fødekilde 24. Kontrol for denne fremgangsmåde omfatter et par-fodret gruppe, hvor kalorieindtag blev spændte med den for ethanol-forbrugende dæmninger og en gruppe, der har ad libitum adgangat chow. I den frivillige drikke paradigme beskrives her rotte dæmninger i begge grupper (ethanol og saccharin) forbruge de samme rottefoder kost, som reducerer mellem gruppe variation i ernæring og kalorieindtag, og minimerer den potentielle forvirre af stress i forbindelse med tvungen indtagelse af en uvant fødekilde 25. Denne funktion af den frivillige drikke paradigme eliminerer også behovet for et par-fodret kontrol som med den flydende kost tilgang, der giver nogle praktiske og etiske fordele, herunder reduktion i antallet af forsøgsgrupper (fra tre til to), antallet af dyr, der anvendes i forskningen, og af de omkostninger for at udføre forskning. De 4 timer intermitterende eksponering mønster af frivillig ethanolforbrug udbytter mindre variable drikke niveauer end observeret med 5% ethanol flydende kost-protokollen, som med rimelighed kan forventes at på samme måde mindske variationen i resultatmål observeret i PAE afkom. Fordi blod ethanol koncentrations opnået med enhver protokol er vigtige at kvantificere og kommunikere, bør gennemføres målinger af maternel serum ethanolkoncentrationer periodisk (f.eks årligt) for at sikre, at sammenlignelige BAC'er bliver opfyldt tværs avl runder. På grund af risikoen for interaktioner mellem prænatal stress og ethanol eksponering disse foranstaltninger skal udføres i en separat gruppe af hundyr, som afkommet ikke anvendes i efterfølgende undersøgelser (se ref. 26). Det er vigtigt at erkende, peak serum ethanolkoncentrationer vil forekomme ca. 45-60 minutter efter drikke røret indført. I stedet for BAC'er fra dæmninger producerer eksperimenterende afkom, den bedste måling at korrelere med resultatmål er en rotte dæmning daglige ethanol forbrug under graviditeten. En begrænsning af udvalget af drikke i rotte dæmninger til inden for en standardafvigelse af middelværdien for gruppen vil sandsynligvis begrænse nogen meningsfuld sammenhæng mellem kølingeen ethanol, der forbruges og et givet resultat foranstaltning. Endelig evaluering af før graviditeten drikke udnyttes til at identificere rotter, der drikker på ønskede niveauer for efterfølgende faser af drikke-protokollen. Dette aspekt af ethanol eksponering paradigme sikrer også, at alle hunrotter har erfaring drikke før graviditeten, som mere præcist modeller menneskelig adfærd i at drikke er usandsynligt at begynde under graviditet.

Adskillige yderligere metodologiske problemer og advarsler relateret til alkohol eksponering paradigme bør overvejes. Den frivillige drikke PAE paradigme beskrives her opstår hele gestational udvikling, hvilket i rotten svarer stort set til de første to trimestre gestational udvikling hos mennesker. Eksponering i den tidlige postnatale udvikling anvendes af mange laboratorier til at modellere tredje trimester human ækvivalens (se f.eks, ref. 27). Desuden bemærker vi, at de procedurer, der præsenteres her, udgør en kroniskeksponering protokol (rotte dæmninger drikker hver dag). Det er vigtigt, præcist timede eksponering for højere niveauer af alkohol (~ 287 mg / dl) begrænset til gestational dag 15 er også blevet vist at ændre social adfærd 15. Paradigmet præsenteres her involverer frivillig alkoholforbrug rotte dæmninger, derfor er der et begrænset udvalg af blod ethanolkoncentrationer, der kan opnås med denne fremgangsmåde. Opnåelse højere blod ethanolkoncentrationer kræver andre metoder til eksponering (fx sondeernæring, indsprøjtning, damp eksponering). En yderligere punkt betydning vedrører potentiale for ændringer i moderlig omsorg, der kunne komplicere fortolkning af adfærdsmæssige effekter forbundet med prænatal ethanol eksponering. For at løse dette, bør vurderinger af moderlig omsorg under graviditet vurderes regelmæssigt. Ingen virkninger af moderat indtagelse under graviditet på moderlig omsorg er blevet opdaget ved hjælp af de procedurer, der er beskrevet her i lang Evans rotte 28. Vurdering af, omændringer i adfærdsmæssige indikatorer for moderlig omsorg (se ref. 29), men bør vurderes i første omgang, og derefter med jævne mellemrum, især hvis afvigelser fra de metoder, der er beskrevet her, herunder art og stamme af animalsk eller højere koncentrationer af ethanol udnyttes.

De adfærdsmæssige procedurer er beskrevet her har givet pålidelige ændringer i specifikke aspekter af social adfærd (brydning og efterforskning) hos voksne hanrotter udsat for moderate niveauer af alkohol under prænatal hjernens udvikling 1,18,30. De adfærd kvantificeres her blev udvalgt på grundlag af en stor mængde eksisterede litteratur 31 at målrette partner-rettet adfærd (fx brydning, efterforskning) og andre adfærd rettet mod miljøet (f.eks, opdræt, grave), som let kan måles ved hjælp af videoanalyse. Discriminant analyser viste, at stigninger i wrestling give den bedste forskelsbehandling af alsprit-eksponerede og saccharin-eksponerede rotter blandt en bred vifte af sociale og ikke-sociale adfærdsmæssige variabler 18. Det er vigtigt at påpege, at virkningerne af PAE på social adfærd hos hunrotter ikke er overholdt ved hjælp af de metoder, der er beskrevet her 1, selv om der er rapporteret vigtigste virkninger af sex i flere afhængige foranstaltninger, herunder anogenital sniffing (kvinder> han), krop sniffing (mænd> kvinde), brydning (mænd> kvinde), og boksning (mænd> kvinde).

Selvom brydning har vist sig at være den primære aspekt af social adfærd ændres ved moderat PAE, er vigtig for oprettelse af selektiviteten af ​​de adfærdsmæssige effekter og udelukke generelle adfærdsmæssige mangler inddragelse af andre adfærd. Sættet af adfærd kvantificeret her er på ingen måde udtømmende. Bør vælges adfærd af renter i det indledende arbejde for at fange den overordnede mønster af observerede virkninger i et givet sæt af data. Dette er parlig betydning, hvis forskellige alkohol eksponering paradigmer, eller parametre, der anvendes som variationer i procedurer med rimelighed kan forventes at give forskellige adfærdsmæssige resultater. Ud over den adfærd, der er beskrevet her, i første omgang at vurdere et bredere sæt af adfærd, herunder at bide, rive (selv), fuld grooming-sekvenser, trunkerede grooming sekvenser (vejledende af angst), "lateral" display 32,33, krop ryster, jagter, og legeadfærd 34-37 anbefales. Observation i 6-12 par dyr bør være tilstrækkelig til at identificere adfærd, der adskiller alkohol-eksponerede fra ikke-eksponerede dyr.

Det er også vigtigt at overveje, at brydning, afhængigt af alder på tidspunktet for målingen, kan afspejle ægte aggressiv adfærd eller spille adfærd. Tidlige læsioner i ventrolaterale frontale cortex hos rotter, som er blevet forbundet til moderat PAE virkninger på social adfærd 1,18,30 resultere i increased play adfærd 38. Hos rotter spille adfærd toppe under post-afvænning udvikling omkring postnatal dage 30-40 33,34 og falder som dyr nærmer voksenalderen. Alkohol eksponering under hjernens udvikling ændrer play adfærd målt før voksenalderen 6,16,23 og kan påvirke den hastighed, hvormed lege adfærd falder med alderen. Fordi topografi leg og aggressiv adfærd ligner en klar sondring kan være svært at opnå. I tidligere undersøgelser, iøjnefaldende adfærdsmæssige indikatorer for aggression, såsom konflikter eller bidende, ikke er overholdt i moderate PAE rotter. Dog kan yderligere adfærdsmæssige indikatorer giver fingerpeg om klassificering af disse adfærdsmønstre 18. For eksempel angrebene rettet mod nakken, det primære mål for legesyge angreb, sjældent forekommer hos voksne PAE rotter 18. I modsætning hertil angreb rettet mod rumpen, et mål om ikke-legende angreb 39 blev der observeret more hyppigt, hvilket antyder, at PAE-relaterede stigninger i brydning afspejler aggression stedet for at spille. Play adfærd bør indgå i analysen, hvis sociale adfærd måles før voksen eller spille adfærd er iøjnefaldende i adfærd voksne dyr. Detaljerede metoder til analyse af leg adfærd er beskrevet af Himmler et al. 35

Endelig er det vigtigt at bemærke, at social adfærd ved at anvende de metoder, der er beskrevet her, kan påvirkes af valget af partner dyr. I de repræsentative resultater, der præsenteres her dyr blev parret med velkendte dyr (bur-hjælpere) fra samme prænatal tilstand behandling 1,18. Begrundelsen for dette valg er hovedsageligt baseret på data, der viser, at boliger kontroldyr med ethanol-eksponerede rotter ændrer social adfærd i kontrol rotter 14, samt lignende og pålidelige upublicerede observationer fra vores laboratorium. Disse effekter kan potentielt complicspiste identifikation af og fortolkning af PAE-relaterede ændringer i social adfærd. De beskrevne her til kvantificering af social adfærd metoder kan dog anvendes på enhver variation af kilden til den sociale partner, hvoraf der er flere muligheder, herunder anvendelse af en ikke-behandlet partner, der kommer fra hverken betingelse behandling 1, ved hjælp af en partner dyr fra samme behandling tilstand (som beskrevet her), eller en partner dyr fra en anden behandling tilstand. Endvidere kan den fortrolighed af partnerens dyr manipuleres til at påvirke den sociale interaktion 1. Valget af partner tilstand og andre variabler i relation til socialt boligbyggeri, køn, og eksponering paradigme kan skræddersys til bedst opfylder de videnskabelige mål i særlige laboratorium, mens du stadig udnytte de grundlæggende procedurer til kvantificering af social adfærd beskrevet her.

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

Neuroscience aggression alkohol Teratogenicitet Alkohol-relaterede forstyrrelser i nervesystemets udvikling Arnd Føtalt Alkohol Spectrum Disorders FASD føtalt alkoholsyndrom FAS social interaktion
Moderat Prænatal Alkohol Eksponering og kvantificering af social adfærd hos voksne rotter
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