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 Prenatal Alkohol Eksponering og Kvantifisering av sosial atferd 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

Anslagsvis 1-5% av barn er diagnostisert med Fetal Alcohol Spectrum Disorders (FASDs) 2, som inkluderer føtalt alkoholsyndrom (FAS), delvis FAS (PFAS), og alkoholrelaterte nevrologiske lidelser (ARNDs) 3. Underskudd i sosial atferd og kognisjon er blant de vanligste ugunstige utfall observert hos barn med FASDs 4-7. Negative konsekvenser er ikke begrenset til tung prenatal alkohol eksponering (PAE), som moderat PAE som ikke fører til den iøynefallende morfologiske, atferdsmessige og kognitive mangler karakteristisk for FAS kan føre til relativt subtile, men likevel vedvarende, underskudd hos mennesker med FASDs 8-10 og ikke-humane dyr eksponert for etanol i løpet av utvikling av hjernen 11. Betydningen av å forstå de atferdsmessige og tilsvarende nevrobiologiske konsekvenser av moderat PAE understrekes av nåværende estimater indikerer at det store flertallet av FASD tilfeller faller innenfor de mindre severe av spekteret 12.

Flere uavhengige laboratorier har rapportert endringer i gnager sosial atferd knyttet til etanol eksponering under hjernens utvikling, herunder redusert etterforskning og samhandling 1,13-15, endret play 14,16,17, økt aggressive interaksjoner 17,18, endringer i respons til sosiale stimuli 19-21, og underskudd i sosialt ervervede mat preferanser og sosial anerkjennelse minne 22. Sosial atferd underskudd har blitt observert etter eksponering for tung (blodetanolkonsentrasjoner (Wien) ~ 300mg / dl) 22,23 eller mer moderate nivåer av etanol (becs ~ 80mg / dl) 1, og over et bredt spekter av parametere for andre vesentlige faktorer, inkludert eksponering timing, varighet av eksponering, og alder på tidspunktet for atferds måling.

Tidligere forskning har vist at endringer i spesifikke aspekter av sosial interaction i voksen alder diskriminere rotter utsatt for moderate nivåer av alkohol fra kontroll dyr eksponert for sakkarin 1,18. Spesielt har moderat PAE konsekvent blitt assosiert med robuste økninger i bryting, noe som antyder en økning i aggressiv atferd, og lavere nivåer av sosial undersøkelse (f.eks, sniffing av partner) i voksen alder. Fordi endringer i sosial atferd er pålitelige konsekvensene av PAE, kan kvantifisering av sosial atferd følgende PAE holde betydning for å utvikle seg mot en mer fullstendig forståelse av de nevrale grunnlaget for PAE-relaterte endringer i sosial atferd og utvikling av intervensjons tilnærminger. Målet med dette papiret og den tilhørende videoen er å gi instruksjon på moderat PAE protokollen og metoder for kvantifisering av sosial atferd i voksen avkom som har pålitelig fornem prenatal alkohol utsatte fra ikke-eksponerte rotteavkom.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

Alle prosedyrer som er beskrevet her og i den medfølgende videoen har blitt godkjent av Institutional Animal Care og bruk komiteer Health Sciences sentrum og de viktigste campus av University of New Mexico.

1. Prenatal Etanol Eksponering

  1. Innhente alle nødvendige materialer og kjemikalier: Sakkarinnatrium salthydrat, 190 etanol (95% alkohol etter volum), beaded glass drikking rør, naturgummi hvit # 4 stopperen ett hull, en "bøye rør-ball punkt, papir herskere skrives ut fra www .vendian.org / mncharity / dir3 / paper_rulers /.
  2. Få påvist voksen oppdretter rotter fra en leverandør eller alternativ kilde. Bruk Long-Evans oppdrettere for de metoder og representative data som presenteres i denne protokollen. Hunner veier 125-150 g og 6-7 ukers alder ved ankomst slik at de er omtrent 9-10 uker gamle ved tidspunktet for avl (trinn 1.5). Sørg for at alle potensielle demninger er førstegangsfødende. Pass på at menn er 12ukers alder ved ankomst og 15 uker gamle ved starten av den avl-protokollen.
  3. Huset dyrene enkeltvis i plastmerder ved 22 ° C på en omvendt 12 timers lys / mørk tidsplan (lysene på 21:00 til 09:00 hr). Gi tilgang til mat og vann fra springen ad libitum gjennom hele studien, blant annet under alle drikking økter. La det være minst en uke for akklimatisering til anlegget før du går videre til trinn 1.4.
  4. Skaff baseline kroppsvekt for hver hunnrotte.
  5. Evaluere pre-graviditet drikking nivåer i hunnrotter i 2 uker. Følg trinn 1.5.1-1.5.6 i orden.
    1. På dag 1 og 2 fylle en drikking tube som inneholder 0,066% sakkarin løsning (ingen etanol) i vann fra springen. Å kvantifisere forbruket feste en papir linjal med mm presisjon til drikke røret før du fyller den. Bruk av denne metoden som det reduserer feilen i målingen forbundet med veie rør for å kvantifisere etanolforbruk. Fyll røret til 20 mm merke på linjalen. Begynn fire timers drinking økter (trinn 1.5.1-1.5.6 og 1.7) 1 time etter utbruddet av den mørke fasen (10:00 hr) når aktivitet og drikkenivået er høyest.
    2. Ved slutten av hver sesjon drikke kvantifisere volumet av sakkarin-løsning som var forbrukt. For å lette målingen, bestemme volumet av oppløsningen pr mm på linjalen på forhånd og konvertere mm til volumer. For rør som anbefales her hver mm tilsvarer 0,366 ml.
    3. På dag 3 og 4 fylle et rør med 2,5% etanol (v / v), og 0,066% sakkarin oppløsning i vann fra springen. Ved slutten av hver sesjon kvantifisere mengden av etanolløsning (vekt pr kg kroppsvekt) som ble konsumert.
    4. På dag 5 og deretter fylle et rør med 5% etanol (v / v), og 0,066% sakkarin oppløsning i vann fra springen. Ved slutten av hver sesjon kvantifisere mengden av etanolløsning (vekt pr kg kroppsvekt) som ble konsumert.
    5. Ved gjennomføring av pre-graviditet drikking fase veie rottene og beregne gjennomsnittet etanol consumption og standardavvik for hele gruppen. Fjern rotter som betyr forbruk er større enn 1 standardavvik over eller under den gruppe bety fra studien for å redusere variabiliteten i frivillig drikking under svangerskapet.
    6. Tilordne de gjenværende rottene til enten sakkarin kontroll eller PAE betingelser slik at de pre-graviditet drikkenivåer er matchet så tett som mulig for de to grupper.
  6. Innen 1-14 dager pair hver hunnrotte med en bevist mannlig oppdretter. Hunnrotter ikke forbruke etanol i hekkefasen. Bekrefte graviditeten ved tilstedeværelse av en vaginal plugg, veie hunnrotte, og huset hennes individuelt. Dette er definert som svangerskaps dag 1. Eventuelt la hunnrotter med en mannlig oppdretter for opp til fem dager, etter som fjerner hunnene fra studien.
    MERK: Fordi etanol bruk under svangerskapet begynner kl 10:00 hr på svangerskaps dag en inspeksjon for tilstedeværelsen av en vaginal plugg bør utføresfør dette tidspunktet.
  7. Tilveie etanol eller sakkarin løsninger i 4 timer per dag (1.000 til 1.400 hr) for varigheten av svangerskapet.
    1. Begynnelsen på svangerskaps dag 1 gi hunnrotte med enten 0% eller 5% etanol og 0,066% sakkarin løsning i vann fra springen basert på gruppeoppgave. At volumet av 0% etanolløsning gitt til sakkarin kontrollrotter er tilpasset den midlere volum av 5% etanol-løsning som forbrukes av etanol rotter. Ved slutten av hver sesjon kvantifisere mengden av etanolløsning (vekt pr kg kroppsvekt) eller sakkarin som ble konsumert.
    2. Veie rotte demninger ukentlig for å vurdere mors vektøkning.
    3. Skaffe mat og vann fra springen til enhver tid inkludert drikking økter.
    4. Slutt etanol eksponeringsprosedyrer de når avkommet blir født. Registrere antall levende unger og pup vekter ved fødselen. Utpeke den dagen du ble født som postnatal dag 0.
    5. Cull kullet til 10 unger rundt postnatal dag 2-3. Forsøke to opprettholde en lik forholdet mellom mannlige til kvinnelige dyr i hvert kull. Dersom dette ikke er mulig, innhente til 10 unger med en ulik antall hanner og hunner.
    6. Rekord pup vekter 2-3 dager etter fødselen.
    7. Avvenne dyrene på omtrent postnatal dag 21-24 og hus i samme kjønn par med et dyr fra samme prenatal behandling tilstand. Ikke bruk mer enn 1-2 rotter fra hvert kull per eksperiment for å begrense potensielle søppel effekter.

2. Social Behavior

  1. Innhente og forberede alle nødvendige materialer og utstyr.
    1. Få et apparat for sosial interaksjon. Bruke et kammer med en åpen topp laget av et materiale som er lett å rengjøre og desinfisere. Fronten av apparatet skal være dekket med plastruter (~ 2 mm tykkelse) for filming. Linje innvendige vegger og gulv med gjennomsiktig plast (~ 2 mm tykkelse) for å hjelpe til med rengjøring og luktkontroll. Plasser speil langs baksiden interiør wall å hjelpe analyse.
      MERK: For de representative data rapportert her en tilpasset kammer (95 cm lange × 47 cm bred x 43 cm høy) med en åpen topp og stiv gjennomsiktig plast (2 mm tykkelse) som dekker de indre sidene og gulv av apparatet ble brukt. Speil ble plassert langs bakveggen. De spesifikke dimensjoner og materialer er ikke kritisk for måling av sosial oppførsel, er det imidlertid anbefalt at dimensjonene være tilstrekkelig stor til å sikre at ekte sosial interaksjon kan skilles fra andre virkemåter. Det vil si at anordningen bør være stor nok, slik at dyrene ikke alltid i umiddelbar nærhet til hverandre.
    2. Innhente videokameraer kan ta opp under lavt eller ingen lysforhold som all filmingen foregår med liten eller ingen ambient belysning innenfor det synlige spekteret. Sørg for at kameraet har en høy oppløsning innenfor det infrarøde spekteret, men hvilket som helst kamera i stand til opptak under mørke forhold i sitt opprinneligenattmodus eller med ekstra infrarød belysning bør være tilstrekkelig.
    3. Posisjons IR-lys i området rundt apparatet for å forbedre belysningen av anordningen i video-opptak.
    4. Skaff laboratorium klasse flis (osp chip).
    5. Skaff en pensel, feiebrett, klordioksid og isopropylalkohol (70%) for rengjøring av apparatet mellom øktene og luktkontroll.
  2. Apparat akklimatisering og sosial atferd
    1. For denne fase av forsøket, foreta målinger i voksne rotter som er minst 90 dagers alder.
    2. Før hver økt fjerne skogen chips, tørke apparatet rent med isopropylalkohol til å kontrollere lukt mellom øktene og gi friske flis. Sikre at treflisene helt dekker bunnen av apparatet. Rense og sterilisere apparatet med et passende middel, så som klordioksyd, ettersom det er nødvendig.
    3. For tre påfølgende dager plassere et dyr og dens bur-mate inn ikammer i 30 minutter for å akklimatisere dyrene til apparatet. Under akklimatiseringen økter alle lysene er slått av.
    4. Ved slutten av den tredje sesjonen akklimatiserings huset dyrene individuelt i bur med ny frisk sengetøy, mat og vann i 24 timer for å motivere sosial interaksjon.
    5. Rekord sosial interaksjon på dagen etter 24 timer etter dyrene ble separert.
      1. Fjerne flis fra apparatet, ren og desinfisere med klordioksid, tørk med isopropylalkohol til å kontrollere lukt, og erstatte flis før økten.
      2. Plasser en eller flere kameraer for å ta opp samspillet. Stilling i det minste ett kamera i fronten av apparatet, slik at speilene på bakveggen av anordningen kan et nytt perspektiv for analyse.
      3. Hente dyr, ett om gangen og holde dyret foran kameraet slik at de unike funksjonene i pels mønster kan noteres. Disse identifiserende trekk vedpelsen kan brukes til å skille rotter under analysen i stedet for kunstig merking av dyr.
        MERK: Fordi mange aspekter av gnager sosial interaksjon involvere duftsignaler og smelling partner, der det er mulig å innføre utenlandske lukt bør unngås. Long-Evans-rotter har vanligvis en viss funksjon av pels mønster som kan anvendes for å skille en hvilken som helst gitt par av dyr. For andre stammer (f.eks, Sprague-Dawley-rotter) alternative tilnærminger for eksempel merking halen med et uparfymert fargestoff kan benyttes. Det er viktig å erkjenne at mange atferd av interesse er rettet mot spesifikke mål (f.eks., Anogenitale sniffing rettet nær haleroten, lekne angrep rettet mot nakken, eller aggressive angrep rettet mot flankene eller magen). Det anbefales merking dyrene nærmere tuppen av halen langt fra disse målene av interesse.
      4. Ta opp video av det sosiale samspillet i minst 12 min.
      5. Overvåke dyr for å kjempe gjennom hele økten. Hvis det er mulig, se på dyrene via en skjerm eller et vindu, slik at eksperimentator er ikke i rommet i løpet av økten.
        MERK: Kampene er bare sjelden observert i studier med voksne rotter, men dyr bør overvåkes gjennom hele økten. Økten skal opphørt hvis det er overdreven slåss eller det er tegn til skade eller skade på et dyr.
  3. Behavioral koding og analyse.
    1. Identifisere følgende atferd av interesse som per tidligere arbeid med PAE 1,18. Kvantifisere varighet, frekvens og ventetid til første forekomst av følgende atferd; bryting (inkludert låsing), boksing, krypende (krysset) over / under partner, anogenitale sniffing, andre sniffing av partnerens kropp (body sniffing), allogrooming (grooming av partner), oppdrett, og sniffing / graving i flis . Eksempler på hver opptreden er illustrered i video komponent i denne artikkelen.
    2. Kvantifisere sosiale atferd av interesse fra videoen. Skaff hyppighet, varighet og ventetid til første instans for hver opptreden av interesse.
      MERK: Innhenting av disse tiltakene kan oppnås manuelt, men tallfesting av disse tiltakene ved hjelp av datastyrte analyser av digitalisert video anbefales. En Matlab (www.mathworks.com) script for avspilling av video og kvantifisering av atferd er gitt som et supplement til denne artikkelen.
    3. Etter koding er fullført for alle rottene de resulterende varighet, frekvens og ventetid data er analysert med en statistikkpakke.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

I løpet av mange hekkende runder hunnrotter i etanol tilstand konsekvent drikke et gjennomsnitt på om lag 2,1 g / kg etanol per 4 timers drikking økt. Rotte demninger forbruke omtrent halvparten av de fire timers total i løpet av første 15 til 30 minutter etter innføring av drikke rørene, noe som resulterer i en topp morserumet etanolkonsentrasjon på ca. 60 mg / dl, målt ved 45 min tidspunkt. Over de resterende 3,5 timer av drikke periode, fortsetter de å forbruke 5% etanol ved en lavere, men relativt stabil hastighet på 0,4 g / kg kroppsvekt / time. Dette nivået og mønster av frivillig etanol forbruket har ingen vesentlige effekter på mors vektøkning, avkom fødselsvekt, kullstørrelse, mors omsorg, morkake våtvekt, avkom vekt på atferds testing, eller hele hjernen, hippocampus eller lillehjernen våte vekter.

Representative midler og SEM fra mannlige saccharin- og etanol-eksponerte rotter for hver atferdsregulerende tiltak enre vist i tabell 1. Disse data ble samlet fra tidligere eksperimenter og inkluderer 16 menn pr prenatal behandlingstilstand. Alle dyrene ble koblet sammen med partnere fra samme prenatal behandling tilstand. Robuste alkoholrelaterte endringer i sosial atferd av hunndyr har ikke blitt observert i våre studier med disse prosedyrene en imidlertid alkoholrelaterte forskjeller i kvinnelig sosial adferd er dokumentert ved hjelp av andre prosedyrer 15,23. Separate univariate analyser av varians (ANOVAs) utført i SPSS ver. 21 for Macintosh avdekket at mannlige etanol-eksponerte rotter hadde signifikant høyere varighet [F (1, 30) = 19,12] og frekvens [F (1, 30) = 6,80] av bryting og redusert ventetid til den første forekomsten av bryting [F ( 1, 30) = 9,41]. Etanol eksponerte rotter også brukt mindre tid engasjert i anogenitale sniffing [F (1, 30) = 5.17].

1a. Frekvens SAC PAE
Bryting * 2.00 (0.58) 8.00 (2.23)
Boksing 1.81 (0.80) 3,56 (1,47)
Krysse over / under 1,06 (0,48) 1,00 (0,29)
Anogenitale sniffing 6,25 (1,20) 3,75 (0,73)
Body Sniffing 19.75 (1.64) 18.56 (2.06)
Allogrooming 2.31 (0.93) 0,75 (0,27)
Oppdragelse 56.50 (5.39) 56.06 (5.40)
Dig / Sniff Bedding 32.06 (6.03) 30.06 (5.27)
1b. Varighet (sek) SAC PAE
Bryting ** 9.14 (2.31) 39.81 (6.62)
Boksing 2,55 (1,43) 3,81 (1,62)
Krysse over / under 0,83 (0,39) 1,03 (0,27)
Anogenitale sniffing * 11.21 (2.10) 5,69 (1,22)
Body Sniffing 27.21 (2.33) 27.09 (3.73)
Allogrooming 13.50 (5.68) 3,82 (1,79)
Oppdragelse 120,31 (13.32) 121,48 (12.13)
Dig / Sniff Bedding 119,59 (24.45) 109,15 (21,41)
1c. Latency (sek) SAC PAE
Bryting ** 430,75 (50.51) 209,98 (51.25)
Boksing 569,52 (48.14) 525,63(74,75)
Krysse over / under 544,4 (65,21) 429,01 (75,78)
Anogenitale sniffing 107,68 (39,35) 164,31 (44.09)
Body Sniffing 22.77 (6.14) 16.80 (3.21)
Allogrooming 471,44 (70,82) 588,52 (48.47)
Oppdragelse 20.92 (7.65) 11.94 (1.20)
Dig / Sniff Bedding 76.78 (25.78) 117,66 (44.64)

Tabell 1: Mean (+ SEM) frekvens (1a), varighet (1b) og ventetid til første forekomst (1c) for hver atferd kvantifisert i løpet av sosial interaksjon sesjon for saccharin- (SAC) og prenatal alkohol eksponert (PAE) rotter ( n = 1 6 per prenatal behandlingsgruppe). [* P <0,05, ** p <0,005]

18. For den foreliggende prøven, kunne Box M test til test for like varianser ikke beregnes fordi antall uavhengige variabler var større enn antallet tilfeller (en 5: 1-forholdet er vanligvis anbefalt). Discriminant funksjon viste en signifikant sammenheng mellom grupper og prediktorer, sto for 74% av mellom gruppe variabilitet. En analyse av strukturen matrise avslørte at varigheten av bryting (0,470), og ventetid til første forekomst av bryting (-0,330) ble signifikant prediktor. Teller (frekvens) av bryting (0.280) og varighet av anogenitale sniffing (-0,244) var noe svakere prediktorer. Kryss-validert klassifisering viste at samlet, ble 71,9% av tilfellene riktig klassifisert.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Prenatal alkohol eksponering paradigmet som er beskrevet her involverer frivillige inntak av etanol (5% v / v) ved rotte demninger under graviditet. Det finnes en rekke protokoller for å eksponere ikke-humane dyr til etanol under hjernens utvikling representert i litteraturen, som skiller seg med hensyn til tidspunkt, dose, varighet og rute for administrering etanol, så vel som arten som skal undersøkes. Selv om en grundig behandling av fordelene med ulike protokoller eksponerings ikke er tilveiebrakt her, flere fordeler ved frivillig drikke fremgangsmåte for PAE beskrevet i denne protokollen er uthevet. Tidligere har vi benyttet en flytende diett-protokollen, en metode som vanligvis anvendes innen dette forskningsområde, i hvilket rotte demninger forbruker 5% etanol som en del av den primære matkilde 24. Kontrollbetingelser for denne tilnærmingen inkluderer et par-matet gruppe hvor kaloriinntaket var åk på at etanolkrevende dammer og en gruppe som har ad libitum tilgangå chow. I den frivillige drikking paradigmet beskrevet her rotte dammer i begge gruppene (etanol og sakkarin) konsumere samme rottefor diett som reduserer mellom gruppe variasjon i ernæring og kaloriinntak, og reduserer faren forvirre av stress forbundet med tvang forbruk av en ukjent matkilde 25. Dette trekk ved den frivillige drikke paradigmet eliminerer også behovet for et par foret kontroll som med den flytende diett tilnærming, som gir noen praktiske og etiske fordeler, inkludert reduksjon i antall eksperimentelle grupper (fra tre til to), antallet dyr som brukes i forskning, og tilhørende kostnader for å utføre forskning. 4 timers intermitterende eksponering mønster av frivillig etanol forbruk gir mindre variable drikking nivåer enn observert med 5% etanol flytende diett protokollen, som det med rimelighet kan forventes å på samme måte redusere variabiliteten i utfallsmål observert i PAE avkom. Fordi blod etanol concentrations oppnådd med alle protokoller er viktig å kvantifisere og kommunisere, målinger av mors serumetanolkonsentrasjoner skal foretas jevnlig (for eksempel årlig) for å sikre at sammenlign BACS blir oppnådd tvers avl runder. På grunn av potensialet for interaksjon mellom prenatal stress og etanol eksponering bør utføres disse tiltakene i en egen kohort av kvinner som avkommet ikke er brukt i senere studier (se ref. 26). Det er viktig å erkjenne at toppserumetanolkonsentrasjoner vil skje omtrent 45 til 60 minutter etter at drikkerøret er innført. I stedet for BACS fra dammene produsere eksperimentell avkom, er det mest nyttig mål å korrelere med utfallsmål en rotte dam daglige etanol bruk under svangerskapet. Men å begrense omfanget av drikking i rotte demninger til innenfor ett standardavvik av gjennomsnittet for gruppen vil trolig begrense noen meningsfull sammenheng between etanol konsumert og en gitt effektmål. Til slutt blir evaluering av pre-graviditet drikking anvendt for å identifisere rotter som drikke ved ønskede nivåer for etterfølgende faser av drikke protokollen. Dette aspektet av etanol eksponering paradigmet sikrer også at alle hunnrotter har erfaring drikking før graviditet, som mer nøyaktig modeller menneskelig atferd i at drikking er usannsynlig å begynne i løpet av svangerskapet.

Flere andre metodiske problemer og begrensninger knyttet til alkohol eksponering paradigmet bør vurderes. Det frivillige drikking PAE paradigmet beskrevet her skjer gjennom svangerskaps utvikling, som i rotte tilsvarer omtrent de to første trimester av svangerskapet utvikling hos mennesker. Eksponering under tidlig postnatal utvikling benyttes av mange laboratorier for å modellere tredje trimester menneskelig likeverd (se for eksempel, ref. 27). Videre merker vi oss at prosedyrene som presenteres her representerer en kroniskeksponering protokollen (rotte demninger drikker hver dag). Viktigere, presist timet eksponering for høyere nivåer av alkohol (~ 287 mg / dl) begrenset til svangerskaps dag 15 har også vist seg å endre sosial atferd 15. Paradigmet som presenteres her innebærer frivillig alkoholforbruk ved rotte demninger, derfor er det et begrenset utvalg av blodetanolkonsentrasjoner som kan oppnås med denne fremgangsmåten. Oppnå høyere blodetanolkonsentrasjoner krever andre metoder for eksponering (f.eks sonde, injeksjon, damp eksponering). Et ekstra punkt av betydning gjelder potensial for endringer i mors omsorg som kan komplisere tolkningen av atferdsmessige effekter knyttet til prenatal etanol eksponering. For å løse dette, bør vurderinger av mors omsorg under svangerskapet skal evalueres med jevne mellomrom. Ingen effekter av moderat drikking under svangerskapet på mors omsorg har blitt oppdaget ved hjelp av prosedyrene som er beskrevet her i Long-Evans rotte 28. Vurdering av omendringer i atferds indikatorer på mors omsorg (se ref. 29), derimot, bør vurderes først, og deretter regelmessig, spesielt hvis avvik fra metodene som er beskrevet her, inkludert arter og stamme av dyr, eller høyere konsentrasjoner av etanol blir utnyttet.

Atferds prosedyrene som er beskrevet her har gitt pålitelige endringer i spesifikke aspekter av sosial atferd (bryting og etterforskning) hos voksne mannlige rotter eksponert for moderate nivåer av alkohol under prenatal hjernens utvikling 1,18,30. Atferd kvantifisert her ble valgt på grunnlag av en stor mengde bevart litteratur 31 å målrette partnerstyrt atferd (f.eks bryting, etterforskning) og andre atferd rettet mot miljøet (for eksempel, oppdrett, graving) som lett kan måles ved hjelp av videoanalyse. Diskriminant analyse viste at økninger i bryting gi den beste diskriminering mellom alalkoholdispergeringsmiddel eksponerte og sakkarin-eksponerte rotter blant et bredt spekter av sosiale og ikke-sosiale atferdsvariabler 18. Det er viktig å påpeke at effektene av PAE på sosial atferd hos hunnrotter ikke har blitt observert ved hjelp av metodene som beskrives her en, selv om hovedeffekter av sex har blitt rapportert i flere avhengige tiltak inkludert anogenitale sniffing (hunn> hann), kroppen sniffing (mannlig> kvinne), bryting (mannlig> kvinne), og boksing (mannlig> hunn).

Selv bryting har vist seg å være den primære aspekt av sosial adferd forandres ved moderat PAE, er inkluderingen av andre virkemåter viktig for å etablere selektiviteten av de atferdsmessige effekter og utelukker generadferdsmessige mangler. Settet av atferd kvantifisert her er på ingen måte uttømmende. Atferd av interesse bør velges under forarbeidet til fange generelle mønsteret av effekter observert i et gitt sett av data. Dette er parisielt viktig hvis ulike alkohol eksponerings paradigmer, eller parametre, benyttes som variasjoner i prosedyrene med rimelighet kan forventes å gi forskjellige atferds utfall. I tillegg til atferd som er beskrevet her, i første omgang vurdere et bredere sett av atferd inkludert biting, kloring (egen-), fulle grooming sekvenser, avkortede grooming sekvenser (som tyder på angst), "laterale" skjerm 32,33, rister kroppen, jage, og play oppførsel 34-37 anbefales. Observasjon i 6-12 par av dyr bør være tilstrekkelig til å identifisere atferd som skiller alkohol-eksponert fra ikke-eksponerte dyr.

Det er også viktig å tenke på at bryting, avhengig av alder på måletidspunktet, kunne reflektere ekte aggressiv atferd eller spille atferd. Tidlige lesjoner i ventrolateral frontal cortex hos rotter, som har vært knyttet til moderat PAE effekter på sosial adferd 1,18,30, resultere i increased lekeatferd 38. I rotte, spille atferd topper i løpet av post-avvenning utvikling rundt dagene etter fødselen 30-40 33,34 og avtar som dyr nærmer voksenlivet. Alkohol eksponering under hjernens utvikling endrer lekeatferd målt før voksen alder 6,16,23 og kan påvirke hastigheten som spiller atferd avtar med alderen. Fordi kretsmønstre for lek og aggressiv atferd er lik et klart skille kan være vanskelig å oppnå. I tidligere studier, iøynefallende atferds indikatorer på aggresjon, som slåss eller biting, ikke har blitt observert i moderate PAE rotter. Imidlertid kan flere atferdsindikatorer gi ledetråder om klassifisering av disse atferd 18. For eksempel, angrep rettet mot nakken, det primære målet for lekne angrep, forekommer sjelden hos voksne PAE rotter 18. I kontrast til angrep rettet mot rumpe, et mål av ikke-lekne angrep 39 ble observert more ofte, noe som tyder på at PAE-relaterte økninger i bryting reflektere aggresjon snarere enn spill. Lekeatferd bør inkluderes i analysen om sosial atferd måles før voksenlivet eller spille atferd er påfallende i oppførselen til voksne dyr. Detaljerte fremgangsmåter for analyse av stykket oppførsel er beskrevet av Himmler et al. 35

Endelig er det viktig å merke seg at sosial adferd ved bruk av fremgangsmåtene beskrevet her kan påvirkes ved valg av partneren dyret. I de representative resultatene presentert her dyrene var forbundet med kjente dyr (bur-mates) fra samme prenatal behandling tilstand 1,18. Begrunnelsen for dette valget var i stor grad basert på data som viser at boligkontroll dyr med etanol-eksponerte rotter endrer sosial atferd i kontrollrotter 14, samt tilsvarende og pålitelige upubliserte observasjoner fra vårt laboratorium. Disse effektene kan potensielt complicspiste identifisering av og tolkning av PAE-relaterte endringer i sosial atferd. Metodene som beskrives her for kvantifisering av sosial adferd vil imidlertid kunne anvendes for en hvilken som helst variant av kilden til det sosiale partner, hvorav det finnes flere muligheter blant annet ved hjelp av en ikke-behandlet partner som kommer fra hverken behandling tilstand 1, ved hjelp av en partner dyr fra samme behandlingstilstand (som beskrevet her), eller en partner dyr fra et annet behandlingstilstand. Videre kan kjennskap til partneren dyret bli manipulert til å påvirke en sosial interaksjon. Valg av partner tilstand og andre variabler knyttet til sosiale boliger, sex, og eksponering paradigmet kan skreddersys for å best møte de vitenskapelige målene for den aktuelle laboratoriet mens du fortsatt benytte de grunnleggende prosedyrer for kvantifisering av sosial atferd 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

Nevrovitenskap Aggresjon Alkohol misdannelser alkoholrelaterte nevrologiske lidelser Arnd Fetal Alcohol Spectrum Disorders FASD føtalt alkoholsyndrom FAS sosial interaksjon
Moderat Prenatal Alkohol Eksponering og Kvantifisering av sosial atferd 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