Summary
Este trabalho apresenta um protocolo para a investigação de transmissão social de preferência alimentar em ratos. As vantagens e aplicações possíveis para este procedimento, por exemplo, na detecção de mudanças adiantadas em modelos do rato AD, são destacadas. Para concluir, a interpretação dos resultados à luz dos detalhes críticos são discutidos.
Abstract
Déficits de reconhecimento olfativo são sugeridos para ser capaz de servir como marcador clínico para diferenciar a doença de Alzheimer (AD) sujeitos de grupos de envelhecimento saudável. Por exemplo, disfunção olfativa em AD pode apresentar como deficiência no reconhecimento olfativo, emergindo durante as fases iniciais da doença e piora enquanto a doença progride. A transmissão social da tarefa de preferências (STFP) de alimentos baseia-se em uma forma rudimentar de comunicação entre roedores relativamente distantes alimentos dependentes da transmissão de sugestões olfactory. Rato do selvagem-tipo saudável preferem comer um romance, comida com sabor que anteriormente foi preparada por um conspecific, e esta preferência alimentar seria prejudicada em ratos transgénicos AD, tais como o modelo APP/PS1. Com efeito, verificou-se uma forte preferência pela comida marcada em camundongos C57Bl6/J de 3 meses de idade, e isto foi reduzido em ratos transgénicos de APP/PS1 3 meses de idade. Em resumo, STFP tarefa poderia ser uma medida poderosa para ser integrado em ensaios de deteção subclínica presente de AD.
Introduction
Déficits de reconhecimento olfativo são sugeridos para servir como marcador clínico para diferenciar a doença de Alzheimer (AD) temas de envelhecimento normal grupos1,2,3,4. Uma variedade de distúrbios neuropsiquiátricos são caracterizados por perturbações no reconhecimento olfativo e memória, incluindo AD e Parkinson5,6. Vários testes comportamentais e protocolos foram estabelecidos para avaliar o reconhecimento olfativo e discriminação no animal modelos7. Como tal, pesquisa translacional usando modelos animais adequados e validados e testes para memória olfativa pode avançar melhor diagnóstico e tratamento para doenças neurodegenerativas. Portanto, a transmissão social de teste de preferência (STFP) de comida que originalmente foi inventado no início dos anos 808 foi adaptada. Nesta tarefa, os animais são avaliados na sua capacidade inata de aprender sobre segurança alimentar de seus coespecíficos. Subjacente à decisão de rejeição de selecionar, processos envolvem a avaliação das características sensoriais dos alimentos e um animal deve ser capaz de revisão e ingrato características diferentes (i. e., sabor e odor).
O teste STFP consiste de um fenômeno bastante simples: após a interação do roedor de 'observador' ingênuo com um demonstrador' ' que anteriormente consumido um alimento, o observador normalmente demonstra uma maior preferência por este alimento8,9 , 10. analisar condições necessárias resultando nesta preferência, mostrou que esse assunto direto – exposição demonstrador (comido ou polvilhado com um alimento) é suficiente para aumentar a preferência do observador. No entanto, puramente cheiro nem comer uma comida não são suficientes para induzir este tipo de preferência11,12.
O protocolo STFP consiste em quatro etapas ao longo de cinco dias. O primeiro passo consiste em aumentar a motivação dos animais para fazê-los comer um novo alimento. Para fazer isso, todos os roedores são colocados em uma programação de 23-h, privação alimentar, recebendo comida regular para 1h/dia por dois dias consecutivos. Na segunda etapa, a fase de preparação, cada manifestante é fornecido para 1 h com alimentos contendo um sabor de romance (chow misturado com cacau ou canela nas experiências de original). Na terceira etapa, a fase de interação social, cada manifestante é colocado dentro da jaula de um roedor de observador do assunto durante 30 min. No quarto passo, 24h após a interação social, cada assunto é oferecido a escolha de ambas as dietas com sabor. Ingestão do observador de ambos os alimentos e percentagens de preferência de ambas as dietas comidas pelo sujeito são avaliadas.
Seletivas neurotóxicas lesões do hipocampo-subiculum são mostradas para prejudicar o desempenho desta tarefa13. Além disso, mutações que afetam a função hippocampal em camundongos foram relatadas para evitar comida preferências14,15,16,17. Importante, desempenho STFP não depende exclusivamente bom funcionamento hippocampal. Foi relatado em várias manipulações farmacológicas, genéticas e estudos de lesão que outras estruturas do cérebro ao lado do hipocampo podem desempenhar um papel na mediação de diferentes aspectos da dieta socialmente induzida escolha aprendizagem e memória. Por exemplo, os neurônios colinérgicos do membro da diagonal banda ou núcleo innominata basalis magnocellularis/substantia septo medial/vertical são sugeridos possuir diferentes papéis em adquirir e recuperar a memória social não-espaciais de olfativa sugestões de18. Além disso, córtex orbitofrontal tem sido implicado na aprendizagem orientada para o odor, e depleção colinérgico do neocórtex toda resultou em déficits STFP, indicando que essas regiões do cérebro são essenciais para este tipo de aprendizagem associativa19.
Possíveis fatores de confundimento foram evitadas tanto quanto possível, tais como a disseminação dos odores ou arrastando do alimento fora os copos. Um passo de habituação adicionais para o aparelho e um teste suplementar antes que a tarefa real do STFP foram adicionados, para avaliar se os roedores podem cheirar e estão dispostos a comer novos alimentos, o cookie enterrado teste20. Também, incluindo vídeo-rastreamento automatizado, o tempo gasto explorar tanto o manifestante durante a interação social, bem como os alimentos durante a fase de teste também poderia ser medido. A exploração do caminho para cada assunto é gravada usando uma câmera conectada a um computador equipado de software de rastreamento vídeo. Como tal, diferentes aspectos do desempenho de exploração, tais como o tempo em cada zona e o número de visitas de zona podem ser calculados. Isto dá informações mais detalhadas sobre a atividade dos animais durante a fase de teste, além da quantidade de alimento consumido, como o protocolo original do STFP.
Em experiências anteriores com um modelo do rato de AD, o modelo de THY-Tau22, foi encontrado que impairment neste STFP memória a partir de 9-10 meses de idade pode ser apanhado, e estas co ocorreram com déficits em patologia tau e plasticidade sináptica hippocampal na hipocampo16. Desde que a patologia tau ocorre tarde na progressão da doença, de acordo com a hipótese de cascata amiloide após a disposição das placas amyloidal21, foi hipotetisado que déficits STFP poderiam ser detectados em uma idade mais adiantada em ratos transgénicos amiloides. Portanto, o teste do STFP foi aplicado em 3 meses de idade APP/PS1 ratos22, o modelo mais comum usado do anúncio. Este tipo de escolha de alimentos socialmente induzida na verdade foi encontrado para ser prejudicada em ratos o APP/PS1. É importante que estes ratos, pelo menos nesta idade, eram desprovidas de deficiências gerais de exploração olfativa, aparelho locomotor ou social. Para concluir, disfunção olfativa de reconhecimento pode ser um importante método de rastreio precoce para AD em humanos e ratos parecidos. Esta seleção confiável, barata e fácil para o anúncio de início poderia ser útil para a investigação terapêutica. Se nós poderia tela mais eficazmente para o anúncio de início, nós poderia interferir mais cedo no processo de doença.
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Protocol
Todos os protocolos foram revistos e aprovados pelo Comité de experimentação animal da Universidade de Leuven, na Bélgica e foram realizados em conformidade com a Directiva do Conselho comunitário europeu (86/609/CEE).
1. equipamentos, aparelhos e sala de configurar:
- Preparar três-câmara casa23 , que consiste de três câmaras de um Crawley (19 x 45 cm, altura 30 cm) com transparente dividindo paredes permitindo acesso gratuito para cada câmara.
- Utilizar duas xícaras de comida de plástico transparente (diâmetro de 3,8 cm, altura de 3,2 cm) e coloque-as dentro de copos de comida, consistindo de uma rampa de metal de encaixe (10 x 10 cm, altura 7cm), com um orifício central, encaixe as xícaras de comida.
- Use um fio Taça recipiente grande o suficiente para segurar um mouse (diâmetro de 12 cm, altura 10 cm). Colocá-lo na câmara do meio para o demonstrador na fase 6.
- Limpe o aparelho após cada julgamento com etanol a 70% para evitar rastros olfativos entre ratos e deixá-lo secar.
Nota: Testes comportamentais é feito preferencialmente entre 09:00 e 18:00 sala geral iluminação na sala experimental de aparelhos e é 650 lux. Use um programa de software de vídeo-monitoramento de atividade do registro mouse.
2. com sabor de comida preparação:
- Levar comida comida normal pelotas e adicionar 2% de aipo ou páprica. Misturar a comida bem e colocá-lo em recipientes de comida, de continuar a utilizar.
3. fase motivacional (dia 1 - 2):
- Colocar todos os roedores na agenda 23-h, privação alimentar, recebendo sua comida regular para 1h/dia por dois dias consecutivos em um quarto com um ciclo de claro/escuro de 12 h com ad libitum acesso à água. Acende a luz 08:00.
Nota: No protocolo original, durante a fase de preparação, cada manifestante foi fornecido, por 1h, com alimentos que contenham um sabor de romance. Demos os manifestantes a comida com sabor já durante sua h 1 alimentando a tempo, então no total 2 h em vez do h 1 original é usado. - Para o mouse de demonstrador, usar um mouse do mesmo fundo, idade, sexo e peso, sem qualquer contato prévio (não littermates) com o assunto / rato do observador.
Nota: Os ratos demonstrador mesmo podem ser usados entre ensaios de transmissão social.
4. enterrado teste Cookie (dia 3):
- Antes de iniciar o procedimento STFP, avalie a função olfativa dos temas usando o cookie enterrado teste20. Enterre um chocolate chip cookie aproximadamente 1 cm abaixo da superfície em um canto aleatório de uma gaiola de habitação individual limpo.
- Em seguida, coloque o mouse observador dentro da jaula e gravar a latência para encontrar o cookie com um corte de 15 min. Não deixe o rato comer o biscoito.
Nota: Este teste simples pode descartar déficits de deteção de olfação e evitar demorados testes desnecessários STFP.
5. habituação fase (dia 3):
- Separe os compartimentos direito e esquerdos, diminuindo as paredes.
- Coloca dois recipientes de comida, com esferas de comida (chow comida normal) em cada canto da três-câmara-aparato.
- Coloque suavemente o mouse do observador na câmara central.
- Deixe o mouse de assunto se habituar ao aparelho por 10 min.
- Depois de 10 min, abra as portas de correr e deixe o mouse de assunto a explorar livremente o aparelho inteiro por 10 min.
Nota: Os ratos devem permanecer em um horário privado de comida durante esta fase.
6. fase de transmissão social (dia 4):
- Separe os compartimentos direito e esquerdos, diminuindo as paredes.
- Colocar um rato demonstrador dentro de uma taça de contenção de fio e coloque-o na câmara central. Sobre a tampa do copo fio virado para a câmera montada, escreva a abreviação do alimento que o demonstrador tem sido preparado com.
- Cuidadosamente coloque o mouse do assunto na câmara de centro e deixá-lo explorar livremente o demonstrador para 30 min, durante a gravação de duração (s) e número de contatos entre o mouse do assunto e a taça de contenção habitação o mouse demonstrador (dentro de uma área de 5 cm em torno da Copa).
7. alimentação fase de teste de preferência:
- Prepare dois potes de comida para cada rato. Pesar cada rato e rotulá-la com identificação do observador e sabor.
- Retire as divisórias de parede e coloque os recipientes de dois alimento, repleto de qualquer comida que contenha o marcado ou um novo alimento (uncued), em cada canto da três-câmara-aparato (Figura 2).
- Gentilmente colocar o mouse do assunto na câmara de médio e deixá-lo explorar livremente a arena inteira para 120 min, durante a gravação de duração (s) e número de contatos entre o mouse do assunto e ambos os copos de comida (dentro de uma área de 5 cm ao redor os copos).
- Medir a preferência alimentar por pesagem o alimento restante (g).
- Se ocorrer derrame, volte a colocar toda a comida no copo de comida e pesá-lo juntamente com os restantes alimentos na taça de comida. Derrame dentro da câmara de meio deve ser desconsiderada.
8. análise estatística:
- Use um programa de controle de vídeo para avaliar o comportamento do mouse, incluindo o número de abordagens, duração de abordagens entre o assunto e demonstrador do mouse durante a fase 6 e o tempo que o rato observador gasto com dois copos de alimentos durante a fase 7.
- Calcule a porcentagem de tempo gasto dentro da proximidade do alimento marcado e uncued e o percentual dos alimentos comidos marcado e uncued.
- Analise os dados por uma forma de análise de variância (ANOVA).
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Representative Results
Um exemplo da fase de exploração social é mostrado na figura 1A-B. Esta fase permite a estimativa de exploração social do mouse assunto com o mouse do demonstrador que consumiu só uma comida com sabor. No protocolo original, os ratos foram autorizados a explorar um ao outro livremente. O protocolo descrito neste documento, o mouse demonstrador foi contido em uma xícara de fio, permitindo que o nariz e contato genital-ano. Além disso, a arena onde os ratos encontram um ao outro é pequena (câmara centro da três-câmara caixa mede 19 x 45 cm). Como tal, podemos aumentar a probabilidade do mouse de assunto para explorar a chávena de contenção com o mouse demonstrador. Comparando o selvagem-tipo ratos para APP/PS1 ratos, encontramos sem diferenças significativas entre a distância total movida (figura 1A), nem o tempo gasto (figura 1B) com o mouse do demonstrador, indicando a sociabilidade normal neste modelo de AD. A fase de teste de preferência alimentar real é projetada para estimar a memória socialmente induzida alimentos (Figura 1-D). Nesta fase, o mouse do assunto pode escolher livremente entre os alimentos com sabor marcado e um novo alimento uncued. Normalmente, um animal WT lembra seu contato prévio com o odor e prefere comer mais e passar mais tempo com a comida com sabor correspondente, indicando memória intacta comida socialmente induzida (Figura 1-D). Ao contrário do selvagem-tipo ratos, animais mutantes APP/PS1 não mostrar preferência pela comida marcada sobre o romance, uncued alimentos (Figura 1-D). Comportamento indiferente do APP/PS1 ratos neste teste é indicativo de memória diminuição da comida socialmente induzida.
Figura 1. Exploração social do mouse demonstrador não é diferente entre os 3 meses de vida selvagem-tipo e APP/PS1 ratos, mas verificou-se uma perda de memória olfativa socialmente induzida em camundongos PS1/APP. R. ratos de WT, bem como ratos AD viajaram distâncias iguais ao redor da gaiola com o mouse demonstrador. B. Além disso, o tempo gasto de ambos os genótipos ao redor da gaiola segurando o demonstrador não foi significativamente diferente. C. STFP teste revelou que camundongos WT mostraram uma clara preferência pela comida marcada 1 dia após o encontro social, em comparação com os ratos de AD que comeu em média iguais quantidades dos alimentos apresentados em ambos os copos. M. esse padrão também foi refletida no tempo os ratos a explorar os alimentos marcados e não-preparado: camundongos WT passaram uma maior quantidade significativa de seu tempo a explorar o alimento marcado em comparação com ratos AD. E-F. APP/PS1 ratos não comeu menos do que os ratos WT em geral. (± SEM é dado, WT = tipo selvagem, AD = doença de Alzheimer, n = 10 em cada grupo, NS = não significativo, duplo asterisco p < 0,01).
Figura 2. Instalação experimental durante a fase de teste. R. foto tirada do lado de afinação com as 3-câmaras e os potes de comida em rampas em ambas as extremidades e um rato explorando um deles. B. foto tirada de cima como capturado usando um controle de vídeo programa predefinido arenas para automatizado e controlado por vídeo análise dos comportamentos. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
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Discussion
Um repertório comportamental animal pode ser rastreado em geral para quatro razões básicas, localização de alimento e água, evitando predadores, socialmente interagindo e reproduzindo. Implementação de um padrão comportamental produzido por um indivíduo de um grupo social que promove diretamente a adoção e exposição por outro é cunhado de transmissão social24. Este tipo de comportamento profundamente pode afetar a ecologia de uma espécie porque comportamento iniciado por (alguns) indivíduo (s) pode rapidamente estendem para fora a outros na rede social, como informação olfativa25. A transmissão deste tipo de informação de um animal para outro pode ser mecanicamente muito simples. Por exemplo, Mus musculus é uma espécie social abrangente, engajar-se em interações sociais recíprocas e comportamentos socialmente induzida. Aqui, apresentamos um teste para avaliar a memória olfativa socialmente induzida em ratos. O teste do STFP foi originalmente desenvolvido pela Galef e Wigmore e tem vindo a ganhar cada vez mais interesse nos últimos anos. Estudos posteriores, usando procedimentos semelhantes incluíam refinamentos para melhorar a confiabilidade de dados para análise de sociabilidade e memória olfativa e preferências26,27. A principal especificidade deste teste é a fase de transmissão social, em que um rato de assunto/observador encontra um animal demonstrador que tem sido alimentado um alimento contendo um sabor de romance. Durante este encontro único, social, manifestantes e observadores são capazes de trocar informações sobre a comida. 24 h após a interação, os ratos do observador tem que escolher entre o alimento marcado ou um novo alimento. Como tal, STFP pode ser usado para estudar a memória de longo prazo em animais.
Contendo o mouse demonstrador tem várias vantagens sobre interação livre nas versões anteriores dos protocolos STFP. Por exemplo, a agressão, que às vezes ocorre em modelos de rato transgénicos AD, é limitado. Além disso, evita interações sexuais. Ter o demonstrador contido, portanto, poderia ser uma opção menos contrário para o observador o mouse para interagir, que, no caso de um mouse de AD, às vezes é encontrado para ser menos sociável e relutante em interagir com ratos movimentando-se livremente. A desvantagem é que a Copa do fio em si precisa ser limpo a cada vez que entre ratos e pode ser considerada como um estímulo contrário em si.
Este teste não requer um animal para executar o comportamento complexo ou não-naturais como muitas tarefas de condicionamento operante, ou o labirinto de água de Morris. Embora este teste é relativamente demorado, permite monitoramento e recodificação de múltiplos repertórios de parâmetros específicos, como a sociabilidade durante a fase de transmissão social. Ou simplesmente repetindo a fase de teste do STFP, os ratos podem ser testadas de novo com um atraso maior. Algumas considerações devem ser mantidas em mente sobre o modo de animais. Ansiedade (social) observada pode ser causada por insuficiente habituação dos ratos observador aos aparelhos ou set-up, ou por causa da modificação genética ou doença induzida Cainofobia. Por exemplo, alterações na sociabilidade são um núcleo característico da depressão, transtorno do espectro do autismo e esquizofrenia28,29,30. Assim, o teste deve ser usado com cuidado em modelos animais destas doenças. Modelos animais que são mostrados para ser sensível a alterações dietéticas ou privação de alimentos devem ser evitados. Para concluir, o comportamento de reconhecimento de odor prejudicada tem sido implicado como uma característica distintiva para diversos transtornos psiquiátricos. Portanto, todo o potencial do teste STFP permanece para ser descoberto.
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Disclosures
Os autores não têm nada para divulgar.
Acknowledgments
Pesquisa apoiada pela bolsa de pós-doutorado FWO para AVdJ. Os autores gostaria de agradecer seu apoio técnico Leen Van Aerschot e Ilse Bloemen.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| 3-chamber apparatus | custom made | 19 x 45 cm, height 30 cm | |
| wire cages to hold mouse | custom made | diameter of 12 cm, height 10 cm | |
| ramp to hold food cup | custom made | 10 x 10 cm, height 7 cm | |
| food cups | sunlessbody via ebay | http://www.ebay.com.au/itm/Plastic-Sample-Jars-Pots-Cups-Containers-with-Hinged-Lid-x-200-Small-25ml-/251708415240 | diameter of 3.8 cm, height 3.2 cm |
| lux meter | Volcraft | BL-10 L 0 - 40000 lx | |
| paprika herb | Delhaize | ID:716703 | Gemalen paprika,| 40 g |
| celery herb | Delhaize | ID:716301 | Selderzout, 57 g |
| vide-tracking software | Ethovision (Noldus) | http://www.noldus.com/animal-behavior-research/products/ethovision-xt | |
| ANYmaze (Stoelting) | https://www.stoeltingco.com/any-maze-video-tracking-software-1218.html |
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