Waiting
Login processing...

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

Behavior

Angst stress-Enhanced Learning, een robuuste knaagdier Model van Posttraumatische Stress-Stoornis

Published: October 13, 2018 doi: 10.3791/58306

Summary

Hier beschrijven we de gedetailleerde methodologie vereiste stress-enhanced angst leren (SEFL) experimenten, een preklinische model van posttraumatische stress-stoornis, in zowel de ratten en muizen. Het model maakt gebruik van aspecten van Pavlov angst conditionering en bevriezing als een index van verbeterde angst in knaagdieren.

Abstract

Angst-gedrag zijn belangrijk om te overleven, maar onevenredig hoge niveaus van angst kunnen vergroten de kwetsbaarheid voor het ontwikkelen van psychiatrische stoornissen zoals post-traumatische stressstoornis (PTSS). Om te begrijpen de biologische mechanismen van angst disregulatie in PTSS, is het belangrijk om te beginnen met een geldige diermodel van de stoornis. Dit protocol beschrijft de methodologie vereiste stress-enhanced angst leren (SEFL) experimenten, een preklinische model van PTSS, bij zowel de ratten en muizen. SEFL is ontwikkeld om de kritieke aspecten van PTSS, met inbegrip van lange termijn sensibilisatie van angst leren veroorzaakt door een acute stressor recapituleren. SEFL aspecten van het gebruik van Pavlov angst conditionering, maar produceert een aparte en robuuste gesensibiliseerde angst reactie veel groter dan normale voorwaardelijke angstreacties. De trauma-procedure hiervoor is het plaatsen van een knaagdier in een kamer met airconditioning en het beheer van de 15 unsignaled schokken willekeurig verdeeld meer dan 90 minuten (voor rat experimenten; voor de muis experimenten, 10 unsignaled schokken willekeurig verdeeld meer dan 60 minuten worden gebruikt) . Op dag 2, worden knaagdieren geplaatst in een roman conditioning context waar zij ontvangen een enkele schok; dan op dag zijn 3 ze zoals op dag 2 terug in dezelfde context geplaatst en getest voor veranderingen in de bevriezing niveaus. Knaagdieren dat eerder is ontvangen als het trauma display verbeterd niveaus te bevriezen op de dag van de test in vergelijking met degenen die geen schokken op de eerste dag ontvangen. Dus, met dit model, een enkele zeer stressvolle ervaring (het trauma) produceert extreme angst van de stimuli die de traumatische gebeurtenis is gekoppeld.

Introduction

Angst is een kritische gedrag om te overleven, waardoor individuen om te herkennen en te reageren op bedreigingen. Echter kunnen overdreven angstreacties bijdragen tot de ontwikkeling van psychiatrische stoornissen zoals post-traumatische stressstoornis (PTSS). Een kenmerk van PTSS is een overdreven reactie op milde stressoren, met name die doet denken aan de oorspronkelijke trauma, en een neiging tot het ontwikkelen van nieuwe angsten1,2. In het laboratorium, wordt angst vaak gemeten door middel van bevriezing van gedrag, dat een betrouwbare en ethologically geldig index van angst in mensen en knaagdieren3,4 is. Terwijl het is bekend dat PTSS disregulatie van angst en verbeterde angst expressie met zich meebrengt, is er een gebrek aan robuuste diermodellen van PTSS, die betrouwbaar deze augmented angst reactie op een relatief onschuldige prikkel vangen.

Dit protocol biedt de gedetailleerde methodologie vereiste stress-enhanced angst leren (SEFL) experimenten, een betrouwbaar en robuust preklinische model van PTSS, bij zowel de ratten en muizen. SEFL maakt gebruik van aspecten van Pavlov angst conditionering, maar het produceert verschillende antwoorden van de normale vreesconditionering en recapituleert de verbeterde angst volgende traumatische stress waargenomen bij PTSS-patiënten5,6. In dit model, een enkele zeer stressvolle ervaring (waarnaar hier als trauma) leidt tot blijvende gedragsveranderingen, inclusief extreme angst van stimuli de traumatische gebeurtenis is gekoppeld, toegenomen angst, verhoogd schrikken reactiviteit en gewijzigd glucocorticoide signalering7,8. Het grote kenmerk van SEFL is dat na blootstelling aan een traumatische stressor (een reeks van unsignaled schokken) in een verschillende context, dieren vertonen een overdreven angst reactie op een milde stressor (bv., een enkele schok) in een andere context. Nog belangrijker is, is het SEFL-effect niet te wijten aan de generalisatie van de context van het trauma aan de nieuwe context of grotere schok gevoeligheid5. In ons model, we doelbewust gebruik maken van procedures die een generalisatie naar een nieuwe context zoals verschillende vervoers-, geur- en raster patroon van de vloer te verminderen. Dus, in tegenstelling tot normale vreesconditionering, SEFL is een niet-associatieve proces dat leidt tot een nieuwe angst leren die onevenredig betrekking heeft op de ecologische signalen niet rechtstreeks verband houden met de traumatische ervaring. Uitgebreide werk laat zien dat een 90 minuten durende sessie met 15 onvoorspelbare schokken in ratten (of een 60-minuten sessie met 10 onvoorspelbare schokken bij muizen) een langdurige sensibilisatie van vreesconditionering samen met verhoogde angst induceert en disregulatie in het circadiane ritme van basale corticosterone. In tegenstelling, pre blootstelling aan één footshock niet produceren SEFL9. Bovendien kunnen SEFL betrouwbaar worden gebruikt in zowel ratten en muizen.

Vandaar, is het SEFL model van PTSS is een krachtig hulpmiddel voor het sonderen van de biologische mechanismen die betrokken zijn bij PTSS pathofysiologie. Met behulp van SEFL, kunnen onderzoekers bestuderen hoe de blootstelling aan een trauma kan invloed hebben op toekomstige angst leren. Bovendien, kan dit model bruikbaar zijn voor het onderzoeken van de specifieke cellulaire en moleculaire mechanismen die betrokken kunnen zijn bij het reguleren van verbeterde angst expressie zoals waargenomen in PTSS.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

1. onderwerpen

  1. Ratten
    1. Bestel ratten te komen wanneer ze ongeveer 90 dagen oud en single-gehuisvest in standaard rat kooien.
      Opmerking: Interne behuizing wordt geadviseerd, zoals groepshuisvesting variabiliteit te wijten aan interacties tussen dieren in hun kooi produceert, vooral na blootstelling van de stress. SEFL is aangetoond bij mannelijke en vrouwelijke ratten, in lange-Evans en Sprague-Dawley ratten en bij ratten niet ouder dan 19 dagen oude7,10.
    2. Dieren willekeurig toewijzen in minstens twee voorwaarden: trauma (n = 8) en geen trauma (n = 8) (Zie Rau et al. 5 extra beperkende voorwaarden).
  2. Muizen
    1. Bestel muizen te komen wanneer ze ongeveer 60 dagen oud en single-gehuisvest in standaardmuis kooien. Single-huis de muizen gedurende ten minste 4 weken vóór trauma en gedurende de duur van het experiment.
    2. Dieren willekeurig toewijzen in minstens twee voorwaarden: trauma (n = 8) en geen trauma (n = 8).

2. apparatuur Setup

  1. Een set van vreesconditionering kamers instellen om te dienen als kader A en een tweede set van vreesconditionering kamers om te dienen als kader B (Zie Materialen tabel). Plaats elke vreesconditionering kamer binnen een geluid-verzachtende kast ter voorkoming van de intrusie van buitengeluid (Zie Materialen tabel).
    1. Ervoor zorgen dat een methode voor het verlichten van de kamers met zichtbaar licht (zoals een witte overhead huis licht) is aanwezig in de kamers bijeenkomen Context een (Zie Materialen tabel).
    2. Ervoor zorgen dat verschillende oplossingen beschikbaar voor het schoonmaken van de kamers tussen elk dier en verschillende geuren voorzien in elke kamer (bijv., verdunde oplossing en 1% azijnzuur reiniging).
      Opmerking: Het is cruciaal dat dier gegenereerde geuren geëlimineerd11 worden.
    3. Plaatsen kunststof inzetstukken in Context B bij de interne indeling van de twee contexten differentiëren. Een zwart Plexiglas driehoekige invoegen wordt aanbevolen. U kunt ook een witte plastic folie kunt maken van een gebogen rug muur (Zie Materialen tabel).
    4. Schakel raster vloeren in elke angst conditionering van de kamer voor de levering van de footshock, met behulp van een ander rooster patroon voor elke context om te onderscheiden van de vloer textuur tussen contexten (Zie Materialen tabel).
      Opmerking: Voldoende duidelijk raster patronen bevatten vlakke rasters (alle balken in een enkele horizontaal vlak gerangschikt), gespreid rasters (balken gerangschikt in twee offset horizontale vlakken), en rasters (balken gerangschikt in een enkele horizontaal vlak maar van verschillende afwisselend diameters).
    5. Plaats schoon metalen pannen onder elke verdieping van het raster voor het verzamelen van uitwerpselen. Vaporisators voor pannen met de reinigingsoplossing (Zie Materialen tabel).
  2. Nauwkeurige tijdsbepaling en amplitude van footshock levering voorzien in elke context.
    1. Verbinding maken met een schok generator en scrambler geschikt voor het leveren van 1 mA of lagere amplitude schokken op elke verdieping van het raster voor de levering van footshock (Zie Materialen tabel).
      Opmerking: De schok generatoren en scramblers moeten buiten het geluid verzachtende kamer, met kabels verbinden de generatoren en scrambler naar de verdiepingen raster via openingen in het geluid verzachtende kamer bevindt. Dit zal het verhinderen van schade als gevolg van kauwen, schoonmaak oplossing, enz.
    2. Gebruik een multimeter voor het testen van de huidige verlost te worden door de schok generator door het plaatsen van elke sonde op een verschillende balk van de vloer van het raster en waarin wordt bevestigd dat de amplitude van de gewenste schok wordt geproduceerd (Zie Materialen tabel).
    3. Ervoor zorgen dat een methode voor de controle van de timing en de amplitude van de schok levering (bijvoorbeeld computersoftware) beschikbaar is (Zie Materialen tabel).
  3. Ervoor zorgen dat een methode voor video-opname elk dier tijdens elke experimentele sessie beschikbaar is (Zie Materialen tabel).
    Opmerking: Het kan nodig zijn om 1) wanneer de kamers worden verlicht door zichtbaar licht en 2) wanneer de kamers zijn donker. De laatste kan worden bereikt door met behulp van een nacht visie camera of lichtdoorlatende en opname van de verduisterde kamers met behulp van infrarood of nabij-infrarood licht.
  4. Zorg ervoor dat een kenmerkende methode voor het vervoer van dieren vanuit de vivarium naar Context B beschikbaar voor verder onderscheiden van de twee contexten.
    Opmerking: Hoewel methoden zoals een zwarte kunststof kuip (38 x 30 x 24 cm) onderverdeeld in vier compartimenten of schoon leeg kooien zijn met succes gebruikt, een andere vervoer doos die duidelijk verschilt van de kooi kan worden gebruikt.

3. SEFL Procedure voor ratten en muizen

  1. Omgaan met alle knaagdieren dagelijks door zachtjes te verwijderen op de homecage en elk voor 60-90 seconden voor ten minste 7 dagen voor het begin van de procedure van de SEFL te houden.
  2. Plaats op dag 1 van de procedure SEFL, onderwerpen in Context A, waar ze de traumatische stressor ontvangt.
    1. Kader A opgezet met één set van raster vloeren (bv., vlakke rasters) en verlichten van de kamers met zichtbaar licht.
    2. Gebruik een multimeter voor het testen van de huidige verlost te worden door de schok generator door elke sonde op een verschillende balk van de vloer van het raster te plaatsen en bevestigen dat de amplitude van de gewenste schok wordt geproduceerd.
      Opmerking: Schade of corrosie van de balken kan leiden tot zwakke of ongelijke schok levering. Vloeistoffen met inbegrip van urine aanraken van het raster langs de muur kunnen ook nadelig beïnvloeden schok levering.
    3. Veeg de muren van de kamer en de deuren en spray de pannen onder het raster vloeren met één oplossing (bijv., verdunde oplossing reiniging).
      Opmerking: Dit is nodig om te elimineren geuren uit de vorige dieren.
    4. Vervoer dieren uit de vivarium naar de laboratoriumruimte in hun huis kooien geplaatst op een kar en de plaats individueel in de angst conditionering kamers. Alleen brengen een ronde het waard van dieren (bepaald door het aantal angst conditionering chambers) naar de kamer van het experiment op een moment.
      Opmerking: Om te voorkomen dat kunstdiscours te wijten aan de orde of timing, moet elke ronde dieren in zowel het trauma en geen trauma voorwaarden bevatten.
    5. Rat experimenten, gebruik voor de schok generator en scramblers te leveren 15 1-s, 1-mA footshocks willekeurig gepresenteerd meer dan 90 minuten (gemiddelde ISI = 6 min) door de tralies raster van de kamers met trauma voorwaarde onderwerpen. Bloot de geen trauma besturingselementen dezelfde context voor 90 minuten zonder schok levering.
    6. Voor muis experimenten, gebruiken de schok generator en scramblers te leveren 10 1-s, 1-mA footshocks willekeurig gepresenteerd meer dan 60 minuten (gemiddelde ISI = 6 min) door het raster vloeren van de kamers met trauma voorwaarde onderwerpen. Bloot de geen trauma besturingselementen dezelfde context voor 60 minuten zonder schok levering.
    7. Na 90 minuten (rat experimenten) of 60 minuten (muis experimenten), alle dieren terug te keren naar hun homecages en onmiddellijk terugkeren naar het vivarium.
  3. Op dag 2 van de SEFL-procedure, door de angst aan de context van de trauma's te beoordelen indien gewenst.
    1. Kader A als gedaan op dag 1 instellen.
    2. Het vervoer van dieren naar de kamer van het experiment in hun huis kooien als op dag 1.
    3. Plaats dieren in Context A 8 minuten zonder schok levering en video opnemen het gedrag tijdens de hele sessie.
    4. Na 8 minuten, alle dieren terug te keren naar hun homecages en onmiddellijk terugkeren naar het vivarium.
  4. Op dag 3 van de procedure SEFL, bloot alle onderwerpen aan de milde stressor in Context B.
    Opmerking: Deze procedure kan overal optreden vanaf 24 uur tot 90 dagen na de traumatische stressor9.
    1. Kader B opgezet met een verschillende set van raster vloeren van degene die gebruikt zijn in kader A (bijvoorbeeld afwisselend of gespreide raster verdiepingen) en zwart driehoekige of witte gebogen Plexiglas inzetstukken. Niet verlicht de kamers met zichtbaar licht; Hoewel, infrarood of nabij-infrarood licht kan worden gebruikt als dit nodig is.
    2. Gebruik een multimeter voor het testen van de huidige verlost te worden door de schok generator door elke sonde op een verschillende balk van de vloer van het raster te plaatsen en bevestigen dat de amplitude van de gewenste schok wordt geproduceerd. Gebruik een multimeter voor het testen van de huidige verlost te worden door de schok generator door elke sonde op een verschillende balk van de vloer van het raster te plaatsen en bevestigen dat de amplitude van de gewenste schok wordt geproduceerd.
      Opmerking: Schade of corrosie van de balken kan leiden tot zwakke of ongelijke schok levering. Vloeistoffen met inbegrip van urine aanraken van het raster langs de muur kunnen ook nadelig beïnvloeden schok levering.
    3. Veeg beneden de kamers en de pannen spray onder de vloeren van het raster met de oplossing niet gebruikt in Context A (bv., 1% azijnzuur).
    4. Vervoer dieren uit de vivarium naar de laboratoriumruimte in een methode verschilt van de methode gebruikt voor Context een (bijvoorbeeld een zwarte kunststof kuip) en plaats hen individueel in angst conditionering kamers. Alleen brengen een ronde van waarde van dieren naar de kamer experiment tegelijk (bepaald door het aantal angst conditionering kamers).
    5. Alle dieren aan de milde stressor (hieronder beschreven) en videoverslag bevriezing en activiteit bloot tijdens de sessie.
      1. Na een periode van 180-s basislijn, ofwel een enkel 1-s, 1-mA footshock (ratten) of een één 2-s, 1-mA footshock (muizen) aan alle dieren te leveren.
        Opmerking: Zorg ervoor dat tijdens de periode van 180-s basislijn invriezen mag niet meer dan 5%12.
      2. Verwijder alle dieren 30 seconden na de levering van de schok en onmiddellijk terug te keren naar vivarium.
  5. Testen op dag 4 van de procedure SEFL, angst voor de milde stressor context.
    1. Instellen Context B gedaan op dag 3.
    2. Het vervoer van dieren uit de vivarium naar de laboratoriumruimte in de dezelfde vervoer zoals gedaan op dag 3.
    3. Plaats dieren gedurende 8 minuten in Context B zonder schok levering en video record bevriezen tijdens de sessie.
    4. Verwijder alle dieren na 8 minuten en onmiddellijk terug te keren naar de vivarium.

4. de gegevensanalyse

  1. Maatregel angst tijdens de opgenomen experimentele sessies met behulp van bevriezing, gedefinieerd als het ontbreken van alle verkeer behalve dat die nodig is voor de ademhaling.
    Opmerking: Bevriezing meest nauwkeurig gescoord wordt door een blinde mens scorer, maar er zijn verschillende geautomatiseerde programma's die goed presteren. Alle geautomatiseerde systemen moeten echter worden gekalibreerd naar een menselijke waarnemer te zijn accuraat13.
    1. Merkt het onderwerp elke 4 seconden gedurende de tijd van belang3score bevriezing met de hand te hebben een experimentator blind voor experimentele omstandigheden. Classificeren bij iedere waarneming, het onderwerp als "bevriezing" of "niet bevriezen". Vergelijk het aantal bevriezing waarnemingen aan het totale aantal opmerkingen bij het bepalen van het percentage tijd bevriezen.
    2. Voor het gebruik van geautomatiseerde videoanalyse te scoren bevriezing, moet u eerst controleren of dat de resultaten van geautomatiseerde videoanalyse overeenkomen met de resultaten van de hand te scoren, zoals een wezenlijk verschillende bevriezing score geautomatiseerde analyse tot onnauwkeurige resultaten leiden kan.
      Opmerking: Een rat of een muis die heeft nooit geschokt moet tonen bevriezing tussen 0 en 5%, terwijl hogere waarden arme kalibratie van de apparatuur suggereren
  2. Gebruik de methoden beschreven voor het meten van angst tijdens de perioden van belang (zie hieronder).
    1. De angst van de maatregel aan de context van de trauma's als het percentage tijd bevriezen van over de hele 8-min-testsessie op dag 2.
    2. Maatregel generalisatie van angst uit de context van het trauma aan de milde stressor context als het percentage tijd bevriezen tijdens de periode van de 3-min basislijn in Context B op dag 3 vóór de levering van de schok.
      Opmerking: Voor de SEFL, het is belangrijk om te onderscheiden van de context goed genoeg zodat er niet substantieel generalisatie.
    3. Het meten van angst onmiddellijk na de schok op dag 3 als het percentage tijd bevriezen tijdens de periode van de 30-s die volgt op de schok.
    4. De angst van de maatregel aan de milde stressor context als percentage verbruikte tijd over de hele 8-min-testsessie op dag 4.
  3. Maatregel de reactiviteit van de schok door het bedrag, of de snelheid, van beweging tijdens de periode van 3-s tijdens en onmiddellijk na de schok op dag 3.
    Opmerking: De ANOVAs worden aanbevolen voor alle data-analyse, als extra groepen (bijv., drugsbehandeling) kunnen worden toegevoegd als dit nodig is.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Resultaten van de test van de context trauma op dag 2 worden weergegeven in Figuur 1. Dieren in de conditie van de trauma's bleek aanzienlijk hogere niveaus van bevriezing in Context A t.o.v. de geen trauma controles, met vermelding van de verwerving van angst naar de trauma-context [ratten: F(1,17) = 23.58, p < 0,01; muizen: F(1,14) = 666.50, p < 0,0001]. Bevriezing tijdens de periode van de basislijn voordat de single schok in de nieuwe context op dag 3 is afgebeeld in Figuur 2. Zowel het trauma en geen trauma dieren toonde bevriezing minimumniveaus die niet van elkaar verschillen [ratten: F(1,17) = 3.14, p > 0,05; muizen: F(1,14) = 1.70, p > 0,05]. Dit toont aan dat contexten A en B voldoende verschillend waren zodanig dat de dieren trauma niet uit de context van het trauma aan de nieuwe context generaliseren deed. Reactiviteit op de enkele schok op dag 3 is afgebeeld in Figuur 3. De trauma-dieren bleek lagere schok reactiviteit t.o.v. de geen trauma-besturingselementen [ratten: F(1,17) = 3.59, p = 0.07; muizen: F(1,14) = 6.53, p < 0.05]. Dit geeft aan dat het leren van de verbeterde angst waargenomen in de trauma-dieren niet als gevolg van verhoogde alertheid op de schok. Bevriezing tijdens de periode van de 30-s de enige schok die onmiddellijk volgt op dag 3 is weergegeven in Figuur 4. De trauma-dieren bleek meer invriezen in vergelijking met de geen trauma besturingselementen, die aangeeft dat de blootstelling aan de traumatische stressor toegenomen angst onmiddellijk na de milde stressor [ratten: F(1,17) = 7.29, p < 0.05; muizen: F(1,14) = 6.10, p < 0.05]. De kritische toetsing van het SEFL-model is de test van de context op dag 4 (Figuur 5). Tijdens deze test, de trauma's dieren bleek aanzienlijk hoger in vergelijking met de geen trauma besturingselementen, die aangeeft dat de blootstelling aan de angst van de traumatische stressor verbeterd leren een latere milde stressor bevriezing [ratten: F(1,17) = 14.06, p < 0,01; Muizen: F(1,14) = 12.05, p < 0.01].

Figure 1
Figuur 1: bevriezen in verband A op dag 2. (A) de ratten in de conditie van de trauma's bleek hoger bevriezing dan ratten in de geen trauma voorwaarde (p < 0,01). (B) muizen in de conditie van de trauma's bleek hoger bevriezing dan muizen in de geen trauma voorwaarde (p < 0.0001). Foutbalken vertegenwoordigen standaardfouten. Klik hier voor een grotere versie van dit cijfer.

Figure 2
Figuur 2: basislijn bevriezing in Context B op dag 3. (A) ratten in zowel het trauma en geen trauma voorwaarden tentoongesteld laag bevriezing en waren niet significant verschillend van elkaar tijdens de periode van de basislijn vóór 1 schok (p > 0,05). (B) muizen in zowel het trauma en geen trauma voorwaarden tentoongesteld laag bevriezing en waren niet significant verschillend van elkaar tijdens de periode van de basislijn vóór 1 schok (p > 0,05). Foutbalken vertegenwoordigen standaardfouten. Klik hier voor een grotere versie van dit cijfer.

Figure 3
Figuur 3: Trauma vermindert schok reactiviteit op dag 3. (A) de ratten in de voorwaarde trauma toonde een tendens tot verminderde beweging tijdens en onmiddellijk na de enkele schok ten opzichte van ratten in de geen trauma voorwaarde (p = 0.07). (B) muizen in de voorwaarde van de trauma's toonde verminderde beweging tijdens en onmiddellijk na de enkele schok in vergelijking met muizen in de geen trauma voorwaarde (p < 0,05). Foutbalken vertegenwoordigen standaardfouten. Klik hier voor een grotere versie van dit cijfer.

Figure 4
Figuur 4: Trauma produceert verbeterde invriezen onmiddellijk na de schok van één op dag 3. (A) de ratten in de conditie van de trauma's bleek aanzienlijk verbeterde bevriezing in vergelijking met de geen trauma-groepen (p < 0,05). (B) muizen in de conditie van de trauma's bleek aanzienlijk verbeterde bevriezing in vergelijking met de geen trauma-groepen (p < 0,05). Foutbalken vertegenwoordigen standaardfouten. Klik hier voor een grotere versie van dit cijfer.

Figure 5
Figuur 5: Trauma produceert verbeterde bevriezing in Context B op dag 4. (A) de ratten in de conditie van de trauma's bleek aanzienlijk verbeterde bevriezing in vergelijking met de geen trauma-groepen (p < 0,01). (B) muizen in de conditie van de trauma's bleek aanzienlijk verbeterde bevriezing in vergelijking met de geen trauma-groepen (p < 0,01). Foutbalken vertegenwoordigen standaardfouten. Klik hier voor een grotere versie van dit cijfer.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

SEFL is een robuuste gedrags model van PTSS die kan worden gerecapituleerd in muizen en ratten en kan worden gebruikt voor het bestuderen van de gesensibiliseerde angstreacties die kenmerkend zijn voor PTSS. Na traumatische stress weergeven knaagdieren een verhoogde angst reactie in een duidelijk andere context pas nadat die context is gekoppeld aan een milde stressor die als een herinnering aan een traumatische ervaring dient. Na de traumatische stress Toon knaagdieren is niet verwonderlijk dat hoge niveaus van angst toen terug naar de context van de traumatische stress op dag 2, die aangeeft dat het geheugen voor de traumatische stress intact is (Figuur 1). Ze blijkt echter minimale angst generalisatie uit de traumatische stress-context naar een nieuwe context, zoals aangegeven door minimale bevriezing tijdens de periode van de basislijn van de 3-min op dag 3 (Figuur 2). Dit geeft aan dat eventuele leren toebehoren aan deze nieuwe context niet alleen vanwege de veralgemening van de trauma-context. Bovendien, blootgesteld aan de traumatische stressor dieren vertonen geen verhoogde reactiviteit op de enkele schok op dag 3 (Figuur 3), die aangeeft dat de versterking van het leren niet te wijten aan de enkele schok is worden opgevat als des te pijnlijker volgende vorige schok blootstelling. Kritisch, vertonen dieren blootgesteld aan de traumatische stressor verhoogde bevriezing zowel onmiddellijk na de schok van één op dag 3 (Figuur 4) en toen terug naar de context van enkele schok op dag 4 (Figuur 5), die een verbeterde angst reactie aangeeft .

Voorafgaande experimenten hebben ook aangetoond dat SEFL een verbeterde angst-achtige fenotype produceert, zoals aangegeven door verminderde verkenning tijdens het open veld test8. De effecten van de SEFL-procedure is aangetoond dat langdurige, aanhoudende gedurende ten minste 90 dagen na trauma, verder tot oprichting van de robuustheid van het model5worden. Vandaar, is SEFL een waardevol instrument voor het sonderen van biologische mechanismen van PTSS.

Het is belangrijk op te merken dat SEFL niet alleen te wijten aan angst generalisatie of verhoogde angst expressie, is aangezien de traumatische ervaring voordat de milde stressor komen moet te verhogen van de angst van de context dat is gekoppeld aan de milde stressor5. Dit verzet zich tegen de interpretatie die SEFL is afgeleid van verbeterde angst expressie. Daarnaast kan SEFL niet kan worden geïnterpreteerd als generalisatie van angst uit de trauma-context naar een nieuwe context omdat eerdere resultaten tonen aan dat uitsterven van angst voor het traumatische geheugen betekent niet minder SEFL5,14. Als een kenmerk van PTSS is weerstand tegen uitsterven (in de vorm van blootstelling therapie), versterkt dit verder het verband tussen SEFL en PTSS15. Ook laat de manipulaties die geheugenverlies van de vreesconditionering naar de trauma-context produceren SEFL onaangetast, verder die aangeeft dat de SEFL niet te wijten aan angst generalisatie5,10 is. Tot slot, terwijl we meestal verbeterde leren van contextuele angst onderzoeken, de stress unsignaled schok verbetert ook auditieve vreesconditionering. Deze bevindingen wijzen erop dat SEFL is een vorm van stabiele overgevoeligheid in de vreze leren circuits.

Terwijl SEFL model eenvoudig in ontwerp is, moeten aspecten van het protocol zorgvuldig worden nageleefd voor consistente resultaten. Bijvoorbeeld, moeten onderzoekers nemen voorzichtigheid te gebruiken zeer verschillende methoden voor het vervoer van kader A en B van de Context om generalisatie van de basislijn. Mislukking contexten A en B voldoende om verschillend te maken kan ook leiden tot hoge niveaus van generalisatie uit Context A naar Context B vóór schok, interpretatie van de resultaten bemoeilijkt. Een andere factor die ook rekening moet worden gehouden is de tijd dat dieren blijven in Context B na de enkele schok. Falen om dieren te verwijderen uit de context kort na de enkele schok kan uitsterven van angst naar Context B, wat resulteert in verminderde bevriezen tijdens de daaropvolgende context test produceren.

SEFL procedure kan worden aangepast aan meerdere soorten, zoals blijkt uit haar vermogen om te produceren het fenotype van de gesensibiliseerde angst in zowel muizen en ratten. Het is belangrijk op te merken van de kleine verschillen in het protocol muizen en ratten; bijvoorbeeld, vereisen muizen een lichtjes meer intense milde stressor (een 2-s schok in vergelijking met een schok 1-s bij ratten). Dit is nodig om de rekening voor het feit dat muizen in het algemeen lagere bevriezing niveaus dan ratten tonen (Zie Figuur 5). Bovendien is het belangrijk op te merken dat deze protocollen zijn ontwikkeld vooral voor C57Bl/6 muizen en ratten van de Long-Evans. Terwijl de robuustheid van deze procedure suggereert dat het aangepast voor verschillende stammen van muizen en ratten worden kan, is het belangrijk om te overwegen gedrags verschillen tussen stammen. Bijvoorbeeld DBA/2 muizen Toon verminderde vreesconditionering in vergelijking met C57Bl/6 muizen en mogen derhalve verlangen dat een sterkere opleiding protocol16. Daarentegen Sprague-Dawley ratten blijkt echter hogere bevriezing niveaus dan Long-Evans ratten en een zwakkere opleiding protocol ter voorkoming van plafond effecten17kunnen vereisen. Het is raadzaam om het manipuleren van stroom tussen 0,5 en 1,5 mA, want het is een zeer effectieve manier om de kracht van conditionering Titreer.

Kortom, levert de SEFL procedure betrouwbare en langdurige gedrags verhogingen in angst leren die de verhoogde angstreacties waargenomen bij PTSS-patiënten vangt. SEFL verandert ook andere maatregelen van angst met inbegrip van verminderde verkennend gedrag in het open veldtest, medicijn schrikken reactiviteit en verhoogd glucocorticoide receptor expressie in de BLA-8. SEFL kan dus krachtig hulpmiddel voor het begrip van bepaalde aspecten van dit fenotype PTSS.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Dr. Fanselow is een stichtend bestuurslid van Neurovation Labs.

Acknowledgments

Dit werk werd gefinancierd door nationale Instituut van gezondheid R01AA026530 (MSF), Staglin centrum voor hersenen en gedrags gezondheid (MSF), NRSA-F32 MH10721201A1 NARSAD 26612 (AKR) en NSF DGE-1650604 (SG).

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Fear Conditioning Chamber for Low Profile Floors Med Associates Inc. VFC-008-LP Fear conditioning chamber
Sound Attenuating Cubicle Med Associates Inc. NIR-022SD Sound-attentuaing cubicle to prevent intrusion of outside noise
NIR/White Light Control Box Med Associates Inc. NIR-100VR Light control box capable of delivering white and near-infrared light
NIR VFC Light Box Med Associates Inc. NIR-100L2 White overhead houselight
Windex Original Glass Cleaner Windex Solution for cleaning and scenting fear conditioning chambers between animals
Acetic acid Fisher Scientific A38-212 Solution for cleaning and scenting fear conditioning chambers between animals
A-Frame Chamber Insert Med Associates Inc. ENV-008-IRT Black Plexiglas triangular insert to differentiate internal layout of Contexts A and B
Curved Wall Insert Med Associates Inc. VFC-008-CWI White plastic sheet to differentiate internal layout of Contexts A and B
Low Profile Contextual Grid Floor with 1/8" Grid Rods for Mouse Med Associates Inc. VFC-005A Flat grid floor for mice
Low Profile Contextual Grid Floor with Alternating 1/8" & 3/16" Grid Rods Mouse Med Associates Inc. VFC-005-S Staggered grid floor for mice
Low Profile Contextual Grid Floor with 1/8" Staggered Grid Rods for Mouse Med Associates Inc. VFC-005A-L Alternating grid floor for mice
Low Profile Contextual Grid Floor with 3/16" Grid Rods for Rat Med Associates Inc. VFC-005 Flat grid floor for rats
Low Profile Contextual Grid Floor with Alternating 3/16" & 3/8" Grid Rods Med Associates Inc. VFC-005-L Alternating grid floor for rats
Low Profile Contextual Grid Floor with 3/16" Staggered Grid Rods for Rat Med Associates Inc. VFC-005-S Staggered grid floor for rats
Metal pans Med Associates Inc. Metal pans to catch droppings underneath grid floors
Standalone Aversive Stimulator/Scrambler Med Associates Inc. ENV-414S Shock generator and scrambler for footshock delivery
Multimeter Fluke 87-5 Tool for measuring footshock amplitude
VideoFreeze Software Med Associates Inc. SOF-843 VideoFreeze software for controlling shock delivery
High Speed Firewire Monochrome Video Camera Med Associates Inc. VID-CAM-MONO-4 Video camera capable of recording in near-infrared light

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Bremner, J. D., Krystal, J. H., Southwick, S. M., Charney, D. S. Functional neuroanatomical correlates of the effects of stress on memory. Journal of Traumatic Stress. 8 (4), 527-553 (1995).
  2. Dykman, R. A., Ackerman, P. T., Newton, J. E. Posttraumatic stress disorder: a sensitization reaction. Integrative Physiological and Behavioral Science. 32 (1), 9-18 (1997).
  3. Fanselow, M. S., Bolles, R. C. Naloxone and shock-elicited freezing in the rat. Journal of Comparative and Physiological Psychology. 93 (4), 736-744 (1979).
  4. Fanselow, M. S. What is Conditioned Fear? Trends in Neurosciences. 7, 460-462 (1984).
  5. Rau, V., DeCola, J. P., Fanselow, M. S. Stress-induced enhancement of fear learning: an animal model of posttraumatic stress disorder. Neuroscience and Biobehavioral Reviews. 29 (8), 1207-1223 (2005).
  6. Perusini, J. N., Fanselow, M. S. Neurobehavioral perspectives on the distinction between fear and anxiety. Learning and Memory. 22 (9), 417-425 (2015).
  7. Poulos, A. M., et al. Sensitization of fear learning to mild unconditional stimuli in male and female rats. Behavioral Neuroscience. 129 (1), 62-67 (2015).
  8. Perusini, J. N., et al. Induction and Expression of Fear Sensitization Caused by Acute Traumatic Stress. Neuropsychopharmacology. 41 (1), 45-57 (2016).
  9. Rau, V., Fanselow, M. S. Exposure to a stressor produces a long lasting enhancement of fear learning in rats. Stress. 12 (2), 125-133 (2009).
  10. Poulos, A. M., et al. Amnesia for early life stress does not preclude the adult development of posttraumatic stress disorder symptoms in rats. Biological Psychiatry. 76 (4), 306-314 (2014).
  11. Fanselow, M. S., Sigmundi, R. A. Species-specific danger signals, endogenous opioid analgesia, and defensive behavior. Journal of Experimental Psychology: Animal Behavior Processes. 12 (3), 301-309 (1986).
  12. Jacobs, N. S., Cushman, J. D., Fanselow, M. S. The accurate measurement of fear memory in Pavlovian conditioning: Resolving the baseline issue. Journal of Neuroscience Methods. 190 (2), 235-239 (2010).
  13. Anagnostaras, S. G., et al. Automated assessment of pavlovian conditioned freezing and shock reactivity in mice using the video freeze system. Frontiers in Behavioral Neuroscience. , (2010).
  14. Long, V. A., Fanselow, M. S. Stress-enhanced fear learning in rats is resistant to the effects of immediate massed extinction. Stress. 15 (6), 627-636 (2012).
  15. Craske, M. G., et al. Optimizing inhibitory learning during exposure therapy. Behaviour Research and Therapy. 46 (1), 5-27 (2008).
  16. Paylor, R., Tracy, R., Wehner, J., Rudy, J. W. DBA/2 and C57BL/6 mice differ in contextual fear but not auditory fear conditioning. Behavioral Neuroscience. 108 (4), 810-817 (1994).
  17. Graham, L. K., et al. Strain and sex differences in fear conditioning: 22 kHz ultrasonic vocalizations and freezing in rats. Pyschology and Neuroscience. 2 (2), 219-225 (2009).

Tags

Gedrag kwestie 140 post-traumatische stressstoornis vrezen benadrukken geheugen vrees vrezen airconditioning dierlijke model
Angst stress-Enhanced Learning, een robuuste knaagdier Model van Posttraumatische Stress-Stoornis
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Rajbhandari, A. K., Gonzalez, S. T., More

Rajbhandari, A. K., Gonzalez, S. T., Fanselow, M. S. Stress-Enhanced Fear Learning, a Robust Rodent Model of Post-Traumatic Stress Disorder. J. Vis. Exp. (140), e58306, doi:10.3791/58306 (2018).

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