Waiting
Login processing...

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

Behavior

مهمة معقدة للغوص مقابل الغذاء للتحقيق في التنظيم الاجتماعي والتفاعلات في الفئران

doi: 10.3791/61763 Published: May 8, 2021
* These authors contributed equally

Summary

يصف هذا البروتوكول طريقة لفحص التسلسل الهرمي الاجتماعي في نموذج الفئران. تقوم الجرذان بمهمة معقدة للغوص مقابل الطعام تشكل فيها تسلسلا هرميا متميزا وفقا لاستعدادها للغوص تحت الماء والسباحة للحصول على بيليه طعام. وتستخدم هذه الطريقة لفهم صنع القرار والعلاقات الاجتماعية بين الحيوانات الاجتماعية للغاية في مجموعات صغيرة.

Abstract

بالنسبة للعديد من الأنواع، حيث الوضع هو حافز حيوي يمكن أن يؤثر على الصحة، تؤثر التسلسلات الهرمية الاجتماعية على السلوك. 10- إن التسلسلات الهرمية الاجتماعية التي تشمل العلاقات المهيمنة الخاضعة شائعة في المجتمعات الحيوانية والبشرية على السواء. يمكن أن تتأثر هذه العلاقات بالتفاعلات مع الآخرين ومع بيئتهم ، مما يجعل من الصعب تحليلها في دراسة خاضعة للرقابة. بدلا من التسلسل الهرمي الهيمنة بسيطة، وهذا التكوين لديه عرض معقد يسمح للفئران لتجنب العدوان. ويمكن أن يكون الوضع راكدا أو قابلا للتغيير، ويؤدي إلى طبقات مجتمعية معقدة. هنا نصف مهمة الغوص مقابل الغذاء المعقدة للتحقيق في التسلسل الهرمي الاجتماعي والقوارض والتفاعلات السلوكية. هذا النموذج الحيواني قد يسمح لنا بتقييم العلاقة بين مجموعة واسعة من الأمراض العقلية والتنظيم الاجتماعي، فضلا عن دراسة فعالية العلاج على الخلل الاجتماعي.

Introduction

or Start trial to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

الفئران اجتماعية للغاية ، مما يجعلها نموذجا مثاليا لفهم السلوك الاجتماعي وكيفية ارتباطه بصنع القرار. تقسم الفئران نفسها إلى مجموعات هرمية على أساس العلاقات المهيمنة والخانية. يمكن تدريب الفئران على المهام التي تعبر عن التعاون وإدارة المخاطر والسلوك المخادع والسلوكيات التي تتغير اعتمادا على قرارات الفئران الأخرى1،2. الدراسات مع نماذج الفئران التي تعبر عن هذه السلوكيات تثبت أنها مفيدة في فهم البنية الاجتماعية وعلاقتها بصنع القرار مع أهمية لعلم النفس البشري.

كمورد ضروري ، والحصول على الغذاء هو السبب الرئيسي للتنظيم الاجتماعي بين الفئران3. وقد لوحظ الفئران السذاجة الانخراط في التفاعل الاجتماعي والتمايز في الحالات التي كان فيها الوصول إلى الغذاء محدودة1،2،4،5،6،7،8. في إحدى الدراسات، طلب من الفئران البالغة عبور نفق تحت الماء للوصول إلى الطعام ومن ثم إعادة الطعام عبر النفق إلى القفص9. واستطاعت الفئران الفردية داخل كل مجموعة تصنيفها وفقا لطريقتها في الحصول على الغذاء. ظهرت اثنين من ملامح السلوكية: الأول هو "الناقلين", الذين الغوص إلى أسفل والسباحة تحت الماء إلى المغذية, الحصول على بيليه, وعقد بيليه في فمه لأنها تسبح مرة أخرى إلى القفص. أما المجموعة الثانية فهي "غير الناقلين"، الذين لا يغوصون ويحصلون على الطعام إلا بالسرقة من الناقلين. في مجموعات من ستة فئران، كان ما يقرب من نصف الناقلين والنصف الآخر لم يكن9. وقد لوحظ أن جميع الفئران الناقلين عندما تم تدريبهم بشكل فردي في جهاز الغوص10.

وتشمل المهام السلوكية الحيوانية المماثلة المنافسة على الغذاء أو الفضاء وقد تم توظيفها مع الدجاج11، القوارض12،13،14،15، والخنازير16. في اختبار الأنبوب ، يتم إرسال فأرين من خلال أنبوب ضيق من طرفي نقيض ، مع تنازل فأر واحد بالضرورة عن حق الطريق إلى الآخر. يساعد هذا الاختبار في قياس الهيمنة الاجتماعية17،18،19. اختبار سلوكي يشار إليه باسم اختبار بقعة دافئة الفئران تتنافس على موقف في بقعة دافئة صغيرة في قفص بارد خلاف ذلك19،20.

وهناك مهمة الغوص مقابل الغذاء اللاحقة التي هي أكثر تعقيدا يسمح الفئران الناقل للوصول إلى قفص ثان، بعيدا عن غير الناقلين، حيث يمكن أن تستهلك طعامهم بشكل منفصل4. في هذا البروتوكول، نقدم مهمة الغوص مقابل الغذاء كنموذج بديل للتسلسل الهرمي الاجتماعي والسلوك في الفئران. توفر مهمة الغوص مقابل الطعام هذه طريقة للفئران لتجنب الفئات الاجتماعية في القفص الرئيسي وبالتالي الهروب من العدوان والتفاعلات الاجتماعية للفئران الأخرى. هذه المهمة يقدم خيار تجنب السلوك الاجتماعي في الفئران التي يمكن أن توضح فهمنا للعدوان الاجتماعي.

الأداء الاجتماعي، الذي يصف القدرة على الانخراط في الأدوار الاجتماعية العادية، يمكن أن تتأثر ظروف مثل الاكتئاب3. الأفراد الاكتئاب غالبا ما النضال مع البطالة، لديها عدد قليل من الاتصالات الاجتماعية، ونادرا ما تشارك في الأنشطة الترفيهية3. غالبا ما يقاس العلاج الفعال للاكتئاب من خلال تحسين الوظيفة الاجتماعية والشخصية21. العلاجات المضادة للاكتئاب، ومع ذلك، تختلف في فعاليتها في علاج العاهات في الأداء الاجتماعي المتعلقة الاكتئاب3.

في هذه المنهجية ، قمنا بتحريد حالة تشبه الاكتئاب في الفئران من خلال اختبار الإجهاد المزمن وقيمنا مستوى الفئران من الأهدونيا ، وهي واحدة من ميزات حالة تشبه الاكتئاب ، مع اختبار تفضيل السكروز. تم رصد الفئران الأنهيدونية ، وكذلك الفئران الأنهيدونية التي كانت تدار مضادات الاكتئاب ، من خلال مهمة الغوص مقابل الغذاء بالمقارنة مع مجموعة التحكم.

تشبه مهام الغوص مقابل الطعام المذكورة سابقا اختبارات المنافسة الغذائية التي غالبا ما تستخدم زوجا واحدا فقط من الحيوانات أو انقساما واحدا كنقطة مقارنة ، مثل الناقلين وغير الناقلين وتحليلا واحدا يقارن الخضوع بالهيمنة15و17و22. تحدد طريقتنا التفاعلات الأكثر تعقيدا بين الفئران من خلال الانقسامات إلى أنواع متعددة من السلوك ، بما في ذلك: الناقلين وغير الناقلين ، وأولئك الذين يقاتلون من أجل الغذاء وأولئك الذين لا يقاتلون ، والجرذان التي تشترك في الطعام أو تذهب إلى أقفاص منفصلة. ونحن نعتقد أن هذا البروتوكول هو النوع الوحيد الذي يستخدم التسلسل الهرمي لتقييم بنية معقدة من التفاعل الاجتماعي في مجموعة من الحيوانات، وليس في أزواج. وسيكون من المفيد للدراسات التي تختبر الهيمنة على أساس تفضيل الغذاء، فضلا عن الدراسات التي تهدف إلى توضيح علاقات أكثر تسلسلا هرميا لا تقتصر على نموذج مهيمن خاضع.

في هذا البروتوكول، ونحن نصف بالتفصيل مهمة الغوص المعقدة مقابل الغذاء للتحقيق في التنظيم الاجتماعي والتفاعلات في الفئران مع التغيرات في السلوك الفردي، لا سيما بعد تطور anhedonia. ويمكن أيضا استخدام هذا النموذج الحيواني لدراسة الحالات النفسية الأخرى المرتبطة بالتغيرات في السلوك الاجتماعي والتسلسل الهرمي.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

or Start trial to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

وقد أجريت التجارب وفقا لتوصيات إعلاني هلسنكي وطوكيو والمبادئ التوجيهية لاستخدام الحيوانات التجريبية للجماعة الأوروبية. وقد وافقت لجنة رعاية الحيوان بجامعة بن غوريون في النقب على هذه التجارب. كان رمز التفويض لهذه التجربة IL-55-8-12.

1. إعداد الفئران

  1. الحصول على الموافقة على التجارب من اللجنة المؤسسية لرعاية الحيوانات واستخدامها (IACUC).
  2. حدد الفئران الكبار سبراغ دولي. استبعاد الحيوانات التي تظهر سمات جسدية غير طبيعية، مثل النوبات أو غيرها من العجز الحركي.
    ملاحظة: بالنسبة لهذا البروتوكول، استخدمنا فئرانا ذكورية بالغة، تزن 300−350 جراما، تتراوح أعمارهم بين 4 و8 أشهر. ويمكن استخدام الفئران الإناث كذلك.
  3. حافظ على الفئران في درجة حرارة الغرفة (22 درجة مئوية ± 1 درجة مئوية)، مع ضوء 12 ساعة ودورات داكنة 12 ساعة. توفير تشاو الفئران والمياه الإعلانية libitum. منزل 3 فئران لكل قفص.
    ملاحظة: يجب أن تكون جميع الفئران الموجودة في نفس القفص في نفس المجموعة التجريبية.
  4. وضع عشوائيا 120 الفئران في واحدة من ثلاث مجموعات تجريبية. استخدم المجموعة 1 (n = 60) w كمجموعة تحكم. حث المجموعة التجريبية، المجموعة 2 (n=30)، مع الضغوطات كما هو مفصل أدناه. حث المجموعة 3، المجموعة التجريبية مع العلاج (ن = 30)، مع أنهدونيا وإدارة العلاج المضاد للاكتئاب في وقت لاحق. يمكن العثور على الجدول الزمني للبروتوكول التجريبي في الشكل 1.
  5. وضع علامة على الفئران ذات الأقلام الملونة في بداية التجربة للسماح بتحديد الهوية الفردية.
  6. قم بإجراء جميع التجارب بين الساعة 6:00 صباحا .m و12:00 ظهرا.m.
  7. وزن الفئران يوميا طوال العملية لفقدان الوزن ممكن. فقدان الوزن فوق 20٪ سوف يستبعد الفئران من الدراسة. انظر القسم 3-1-3.

2. تحريض anhedonia في الفئران

  1. نموذج الإجهاد المزمن الذي لا يمكن التنبؤ به
    1. حث الفئران من المجموعة التجريبية والمجموعة التجريبية مع العلاج مع ميزات حالة الاكتئاب مثل من قبل نموذج الإجهاد المزمن لا يمكن التنبؤ بها، كما مفصلة سابقا23.
  2. نموذج الإجهاد المزمن الذي لا يمكن التنبؤ به
    1. حث الفئران من المجموعتين التجريبيتين مع السلوكيات الاكتئاب مثل من قبل نموذج الإجهاد المزمن لا يمكن التنبؤ بها، كما مفصلة سابقا23.
      ملاحظة: تتعرض الفئران إلى 2 من الضغوطات 7 يوميا في ترتيب عشوائي; واحد في النهار والثاني في الليل لمدة 5 أسابيع24،25.
    2. إدخال الضغوطات التالية بترتيب عشوائي:
      1. فئران منزل مع 6 في قفص بدلا من 3 ل18 ساعة.
      2. وضع قفص الإمالة 45 درجة على طول المحور العمودي لمدة 3 ساعة.
      3. حرمان الحيوانات من الطعام لمدة 18 ساعة.
      4. حرمان الحيوانات من الماء لمدة 18 ساعة ومن ثم إدخال زجاجة مياه فارغة.
      5. الحفاظ على قفص متسخ لمدة 8 ساعة مع 300 مل من المياه المسكوبة في الفراش.
      6. الحفاظ على الإضاءة المستمرة وعكس دورة الضوء / الظلام لمدة 48 ساعة في الأسبوع.
      7. سخني البيئة إلى 40 درجة مئوية لمدة 5 دقائق.
    3. تأكيد تطور anhedonia، واحدة من سمات حالة تشبه الاكتئاب، من خلال إجراء اختبار تفضيل السكروز. انظر القسم 4- الاطلاع على الأقسام 4 من هذا البند
  3. العلاج المضاد للاكتئاب
    1. إدارة 20 ملغ / كغ إيميبرامين هيدروكلوريد (ثلاثي الحلقات المضادة للاكتئاب) intraperitoneally مرة واحدة يوميا لمدة 3 أسابيع للفئران من المجموعة التجريبية26,27,28.
      ملاحظة: يتم إعطاء مجموعة فرعية (ن = 3 في كل مجموعة من الفئران) من المجموعة التجريبية 0.9٪ ملحية (وهمي) intraperitoneally مرة واحدة في اليوم لمدة 3 أسابيع، في نفس حجم مجموعة العلاج المضادة للاكتئاب.

3. اختبار التنظيم الاجتماعي (مهمة الغوص مقابل الغذاء المعقدة)

ملاحظة: تم وصف الجهاز التجريبي في الدراسات السابقة9،29،30 مع تعديلات طفيفة. وينبغي أن تتكون جميع أجزاء الجهاز من زجاج شبكي شفاف.

  1. إعداد الجهاز وتأقلم الفئران.
    1. ربط قفصين (50 سم × 50 سم × 50 سم) إلى حوض السمك (130 سم × 35 سم × 50 سم) عبر الأنفاق (45 سم × 15 سم × 15 سم)(الشكل 2). تأكد من عدم وجود وصول من قفص إلى آخر دون الغوص في الحوض25. الحفاظ على درجة حرارة المياه عند 25 درجة مئوية.
    2. وضع أنابيب مع الكريات الغذائية (بيليه الغذاء واحد في كل أنبوب) في نهاية واحدة من الحوض.
      ملاحظة: ينبغي أن يؤدي انخفاض إمكانية الوصول إلى الكريات الغذائية في قفص المغادرة إلى تشجيع الجرذ تدريجيا، الذي كان سيطور عادة السرقة، على الغوص للوصول إلى الطعام.
    3. في اليوم الأول من التجربة، أدخل كل مجموعة من 6 فئران إلى جهاز تجريبي بدون ماء لمدة 3 ساعات. عودة الفئران إلى قفص القياسية بعد الدورة.
      1. تقييد وصول غذاء الفئران إلى الجلسات التي تستغرق 3 ساعات، مع عدم وجود إمكانية أخرى للحصول على الطعام خلال بقية اليوم.
      2. إزالة الفئران التي فقدت أكثر من 20٪ من وزنها الأساسي من التجربة جنبا إلى جنب مع مجموعتهم الاجتماعية، وإعطاء الغذاء والماء libitum الإعلانية.
      3. يدويا منشفة الفئران الجافة أو توفير الوصول إلى مصدر الحرارة حتى تجف وقبل وضعها مرة أخرى في مساكنهم العادية لتجنب انخفاض حرارة الجسم.
      4. كرر هذه الجلسات لمدة 2-3 أيام.
        ملاحظة: تسجيل الفيديو الفئران في الجهاز بشكل مستمر لمدة 3 ساعات جلسات. تأكد من ضبط الكاميرا على مستوى عالي الوضوح (720 بكسل) وإيقاف التركيز التلقائي.
  2. أداء مهمة الغوص مقابل الطعام
    1. في الأيام 4-17، إضافة المياه تدريجيا حتى يتم الوصول إلى الحد الأقصى لمستوى المياه، كما هو موضح سابقا4. في الأيام 17-21، والحفاظ على الحد الأقصى لمستوى المياه.
    2. مراقبة الفئران الغوص للوصول بيليه.
    3. تسجيل المعلمات التالية لكل فأر:
      1. تقييم وتيرة الدخول إلى النفق.
      2. عد كل محاولة للغوص من أجل الطعام.
        ملاحظة: يجب ألا يتجاوز السفر من القفص إلى الحوض مرة أخرى إلى القفص 5-6 ثوان ، مما يضمن بقاء بيليه صالحة للأكل.
      3. تقييم عدد المرات التي يتم الحصول على الغذاء عن طريق الهجوم بين الفئران التي لا تسبح للأغذية والجرذان التي لا.
      4. سجل عدد المرات التي يتم فيها حمل الطعام من قبل فأر يسبح.
      5. سجل الوقت الذي تقضيه الفئران في أقفاص منفصلة مقارنة بالوقت الذي تقضيه في القفص الأصلي.
        ملاحظة: تم الحصول على كافة البيانات بواسطة المراقبة المرئية المستمرة.

4. تقييم أنهدونيا: اختبار تفضيل السكروز

  1. تقييم anhedonia بواسطة اختبار تفضيل السكروز مع تعديل طفيف، كما هو موضح سابقا23،25،31،32،33. قم بإجراء هذا الاختبار في الأيام -6 و0 و35 و41 و62 و68 من الإجراء (انظر الشكل 1 للاطلاع على الجدول الزمني للبروتوكول).
    1. السماح للفئران باستهلاك محلول السكروز لمدة 24 ساعة عن طريق الوصول المجاني إلى الزجاجتين في كل قفص ، والتي تحتوي على 100 مل من محلول السكروز (1٪ ، w / v).
    2. بعد 24 ساعة، استبدل إحدى الزجاجات بالماء لمدة 24 ساعة إضافية.
    3. حرمان الفئران من الماء لمدة 12 ساعة34.
    4. إعطاء الفئران على حد سواء زجاجات (واحد مع الماء وواحد مع السكروز). بعد 4 ساعة، سجل حجم كل من محلول السكروز المستهلكة والماء.
    5. حساب تفضيل السكروز وتفضيل السكروز (٪) = استهلاك السكروز (مل) / (استهلاك السكروز (مل) + استهلاك المياه (مل)) × 100٪.
      ملاحظة: عند استخدام نموذج الإجهاد المزمن غير المتوقع بالتزامن مع اختبار المنظمة الاجتماعية، نوصي ليس فقط بتسجيل متوسط السكروز واستهلاك المياه، ولكن أيضا ملاحظة التغيرات في سلوك كل فأر على حدة. وهذا سيسمح بفهم أكثر تحديدا للتغيرات السلوكية داخل الفرد بدلا من داخل المجموعة عندما يواجه نموذجا هرميا مثل مهمة الغوص مقابل الطعام.

5. التحليل الإحصائي

  1. تحديد المقارنات بين المجموعات التي تستخدم Kruskal-Wallis تليها Mann-Whitney للبيانات غير القياسية أو تحليل التباين في اتجاه واحد (ANOVA) يليه اختبار Bonferroni اللاحق أو اختبار الطالب t للبيانات البارامترية.
    ملاحظة: تعتبر النتائج ذات دلالة إحصائية عند p < 0.05، وهي ذات أهمية كبيرة عند p < 0.01.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

or Start trial to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

تغيرات وزن الجسم
لم تظهر ANOVA ذات الاتجاه الواحد أي اختلافات في التغيرات في وزن الجسم بين المجموعات التجريبية لمدة 21 يوما من مهمة الغوص مقابل الطعام. من الأيام 2 إلى 21، كانت هناك تغييرات في وزن الجسم لجميع المجموعات 3 (p<0.01، الجدول 1).

اختبار تفضيل السكروز
في بداية التجربة (اليوم 0) ، لم يكن هناك فرق في نسبة تفضيل السكروز بين المجموعة التجريبية من الفئران المستحثة بالأهدونيا (85.6٪ ± 18.6) ، والمجموعة التجريبية التي عولجت بالعلاج المضاد للاكتئاب (85.1٪ ± 18.8) ، ومجموعة التحكم (85.7٪ ± 9.9). في اليوم 35 ، مقارنة بمجموعة التحكم (84.13٪ ± 12.3) ، كان هناك تفضيل سكروز أقل بكثير في المجموعة التجريبية (62.69٪ ± 17.7 ، p<0.01) وفي المجموعة التجريبية مع العلاج (68.48٪ ± 13.9, p<0.01, الشكل 3A). لم تكن هناك حتى الآن أي اختلافات بين المجموعة التجريبية والمجموعة التجريبية مع العلاج. في اليوم 62 ، كان لدى الفئران التجريبية تفضيل السكروز أقل في المائة (68٪ ± 15) من مجموعة التحكم (78.5٪ ± 16) والمجموعة التجريبية مع العلاج (77٪ ± 16 ، p < 0.05 ، الشكل 3B). لم تكن هناك اختلافات بين مجموعة العلاج ومجموعة التحكم في هذا الوقت. يتم تقديم البيانات على أنها تفضيل السكروز في المائة ± الانحراف المعياري.

مهمة الغوص مقابل الطعام
10 - ويبين الشكل 4النشاط الاجتماعي للفئران في حالة تقييد إمكانية الحصول على الغذاء. أظهرت الفئران في المجموعة التجريبية زيادة في وتيرة الدخول إلى النفق (113٪ ± 3.7، p<0.01، الشكل 4A), الغوص من أجل الغذاء (141٪ ± 7, p<0.01, الشكل 4B), الطعام الذي تم الحصول عليه عن طريق الحمل (168٪ ± 12, p<0.01, الشكل 4C), الوقت الذي يقضيه في أقفاص منفصلة (123٪ ± 7.9, p<0.01, الشكل 4D)، والغذاء الذي تم الحصول عليه عن طريق الهجوم (232٪ ± 26، p<0.01، الشكل 4E)مقارنة بالمجموعة التجريبية مع العلاج (44٪ ± 7، 53٪ ± 6، 54٪ ± 5، 55٪ ± 4.7، 67٪ ± 3.4، على التوالي). وكانت الاختلافات بين المجموعة التجريبية من الفئران والجرذان التجريبية المعالجة بمضادات الاكتئاب أكبر إحصائيا من الفرق بين المجموعة التجريبية ومجموعة التحكم في جميع المعلمات ال 5 لاختبار الغوص مقابل الغذاء (p<0.05). يتم تقديم البيانات كنسبة مئوية متوسطة مقارنة بعناصر التحكم ± الخطأ القياسي للوضيع.

Figure 1
الشكل 1. جدول زمني للبروتوكول التجريبي. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

Figure 2
الشكل 2. رسم توضيحي لجهاز الغوص مقابل الطعام. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

Figure 3
الشكل 3. اختبار تفضيل السكروز (A) بعد 35 يوما و (ب) بعد 62 يوما. لم يكن هناك فرق في استهلاك السكروز في بداية التجربة. (أ)بحلول اليوم 35 من التجربة، كان لدى المجموعة الهيدونية (p<0.01) ومجموعة anhedonic المعالجة بالعلاج المضاد للاكتئاب (p<0.01) تفضيل سكروز أقل بكثير من مجموعة التحكم. (ب) في اليوم 62، كان لدى الفئران المستحثة ب anhedonia تفضيل سكروز أقل في المائة مقارنة بكل من التحكم والمجموعة الأهدونية المعالجة بالعلاج المضاد للاكتئاب (p<0.05). يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

Figure 4
الشكل 4. النشاط الاجتماعي للفئران في حالة تقييد الوصول إلى الغذاء. (أ) تكرار الإدخالات في النفق. (ب) الغوص من أجل الطعام. (ج) الأغذية التي تم الحصول عليها عن طريق حمل. (د) الوقت الذي يقضيه في أقفاص منفصلة. (ه) الأغذية التي تم الحصول عليها عن طريق الهجوم. يتم تقديم البيانات كنسبة مئوية متوسطة مقارنة بمتوسط قيم التحكم + الخطأ القياسي للوسط. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

التغير في وزن جسم الفئران
أيام 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21
مجموعة التحكم
(أفير) 0 -0.02 -0.04 -0.04 -0.06 -0.06 -0.07 -0.08 -0.09 -0.1 -0.11 -0.12 -0.12 -0.13 -0.14 -0.15 -0.16 -0.18 -0.19 -0.2 -0.21
SD 0 0.01 0.01 0.02 0.01 0.02 0.02 0.01 0.01 0.02 0.02 0.01 0.01 0.01 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 0.03
المجموعة التجريبية مع العلاج
(أفير) 0 -0.02 -0.03 -0.04 -0.05 -0.06 -0.07 -0.08 -0.09 -0.1 -0.1 -0.12 -0.12 -0.14 -0.14 -0.15 -0.16 -0.17 -0.18 -0.19 -0.2
SD 0 0.02 0.02 0.02 0.02 0.03 0.03 0.02 0.03 0.03 0.03 0.02 0.03 0.03 0.03 0.04 0.03 0.03 0.03 0.02 0.02
المجموعة التجريبية
(أفير) 0 -0.01 -0.03 -0.04 -0.05 -0.05 -0.07 -0.07 -0.08 -0.1 -0.11 -0.12 -0.13 -0.14 -0.15 -0.15 -0.17 -0.18 -0.19 -0.2 -0.21
SD 0 0.01 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 0.03 0.03 0.03 0.03 0.03 0.03 0.03 0.03 0.03 0.03 0.02 0.02 0.02

الجدول 1 - الجداول التغيرات في وزن الجسم (كنسبة مئوية) أثناء مهمة الغوص مقابل الطعام. لم تكن هناك اختلافات بين المجموعات التجريبية 3 للتغيرات في وزن الجسم خلال 21 يوما من المهمة. من الأيام 2 إلى 21، كان هناك تأثير عام بين الأيام التي تم التعبير عنها كتغير في وزن الجسم (p<0.01).

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

or Start trial to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

تحدد التسلسلات الهرمية الاجتماعية سلوك العديد من الأنواع، بما في ذلك البشر، وغالبا ما يتم تعريفها بالعلاقات القائمة على العدوان والخضوع. وغالبا ما تعتمد هذه العلاقات على العوامل البيئية في إضافة إلى الهياكل الاجتماعية35. التشكيلات الاجتماعية القائمة على الهيمنة والخضوع متعددة الأوجه36،37. بين البشر ، يوصف العدوان بأنه يتكون من سلوكيات تتراوح بين البلطجة غير الجسدية إلى الحرب والعنف38،39،40. يمكن أن تتأثر هذه التشكيلات بالاكتئاب والحالات الأخرى الضعيفة3،21.

في مهمة الغوص مقابل الطعام المعقدة ، لدى الفئران خيار تجنب العدوان والعودة إلى قفص دون فئران أخرى من مجموعتها الاجتماعية الصغيرة. تصميم الجهاز يلزم الفئران في الغوص والسباحة تحت الماء لحوالي 1 متر. وضع المغذية يتطلب أن الفئران العودة إلى قفص لتناول الطعام. الوصول إلى القفص البديل ربما فقط من خلال السباحة في حوض السمك. لذلك ، تقرر الفئران الناقلة ما إذا كانت ستستهلك طعامها في القفص المنزلي أو في القفص البديل.

تسمح التجربة بتأقلم الفئران. في الأيام الثلاثة الأولى ، تتعلم الحيوانات السمات المكانية للحوض المائي وموقع الطعام بدون ماء في الداخل. من الأيام 4-17 ، يتم إضافة الماء تدريجيا. بعد اليوم السابع عشر، يكون مستوى المياه مرتفعا بما يكفي بحيث يجب على الحيوانات الغوص للحصول على طعامها من وحدة التغذية. يغوصون لتناول الطعام من أيام 17-21. لاحظنا أن المجموعات السلوكية للفئران لم تظهر حتى اليوم الحادي عشر من التجربة، مما يشير إلى أن النتائج هي الأكثر أهمية بدءا من ذلك اليوم. بحلول اليوم 21 ، والجرذان تفقد الوزن بشكل خطير ، ويبدو أن هذا هو اليوم الأخير لجمع البيانات عمليا. بدأت الفئران تهاجم من أجل الطعام في جميع المجموعات في الأيام 9 أو 10.

هناك العديد من الخطوات الهامة لهذا البروتوكول. استبعاد فقدان الوزن مهم لضمان أن الأسلوب سيعطي أفضل البيانات. عادة، وفقدان الوزن من 20٪ كبيرة بما يكفي لإزالة الفئران من التجربة41،42،43،44. يجب وزن الفئران مرة واحدة على الأقل في اليوم. وبالمثل، ينبغي أن يكون هناك أنابيب بيليه وافرة بحيث الفئران يمكن بسهولة الحصول على بيليه. هناك احتمال كبير من الفئران فقدان بيليه على الطريق، وهذا يضمن أنها يمكن أن تحاول مرة أخرى بسرعة. يجب أن يكون مستوى المياه مرتفعا بما فيه الكفاية بحيث لا يمكن للفئران لمس الأرض عند عبور النفق. كما نؤكد على ضرورة تسجيل الفيديو حتى لو كان الباحثون يراقبون سلوك الفئران في الوقت الحقيقي، للسماح بجمع بيانات إضافية.

في مجموعات من ستة فئران ، كشف نمط شائع عن مجموعات سلوكية من 5 فئران حاملة وفأر واحد غير حامل25. واستخدمت مهام الغوص مقابل الغذاء الأخرى أعدادا مختلفة من الجرذان في كل مجموعة ذات نسب مماثلة من الناقلين لغير الناقلين. في المهمة المعروضة هنا، بقي واحد أو 2 من الفئران الناقلة في القفص البديل، واستخدامه كقاعدة جديدة للسباحة داخل وخارج للوصول إلى الغذاء، من أجل تجنب الفئران الأخرى. من الفئران الناقلة التي عادت إلى القفص الرئيسي مع الكريات ، 1-2 كانت أقل نشاطا عند محاولة حماية طعامهم في القفص المشترك.

وفي دراسة أخرى، تألفت مجموعة الفئران الستة من غير الناقلين فقط الذين تم تحديدهم من تجربة سابقة1. حافظ تقسيم الأدوار السلوكية على نسب مجموعة نموذجية: فأر واحد لم يسبح، وخمسة فئران كانت حاملة. وهذا يشير إلى أن الفئران تغيير أدوارها السلوكية اعتمادا على الوضع والجرذان من حولهم. ويتردد صدى ذلك في البشر ، حيث يتم تغيير السلوك من خلال حالة المرء ومن خلال عدم الاستقرار الاجتماعي45،46.

تشير نتائج هذا البروتوكول إلى أن الفئران المصابة بالهدونية، وهي واحدة من سمات حالة تشبه الاكتئاب، وبدون علاج هي أكثر عدوانية وعرضة للحصول على الطعام بنفسها، سواء عن طريق الهجوم أو الغوص أو الحمل، وأكثر عرضة للبقاء في أقفاص منفصلة. ويبدو أن الفئران الهدونية هي أكثر استعدادا لتغيير علاقاتها الاجتماعية، والانخراط في الأنشطة التي الفئران ستعتبر خطيرة، مثل السباحة. من الممكن وجود علاقة بين عدم القدرة على تنظيم سلوكيات المخاطرة وأداء الأدوار الاجتماعية المتوقعة.

من أجل الحد من العمل الذي ينطوي عليه تحليل تسجيلات الفيديو لسلوكيات الفئران ، حاولنا استخدام برامج الفيديو (على سبيل المثال ، Ethnovision). ومع ذلك ، فإن البرنامج لم يكن مناسبا لهذه المهمة السلوكية ولم يتمكن من تحديد الفئران الفردية من المجموعة. ونحن نعتقد أنه سيكون من الممكن استخدام برامج خاصة لتحليل الفيديو، أو لوضع علامة على كل الفئران بصريا أو وضع كبسولة تحت جلد الجرذ لبرنامج الكمبيوتر للتمييز بين الفئران الفردية. وهناك قيد محتمل آخر على البروتوكول ينطوي على طول مدة التدريب والإجراءات.

هناك خيارات أخرى قد تحسن هذه التقنية، بما في ذلك طريقة بديلة تنطوي على خلية أو اثنتين في الجهاز1،25. لقد حددنا نموذج إجهاد لا يمكن التنبؤ به كطريقة للحث على سلوك مختلف في العلاقات الهرمية ، على الرغم من أن النماذج الأخرى قد تعمل أيضا.

في الختام ، تسمح مهمة الغوص مقابل الطعام هذه بالتحقيق في التسلسل الهرمي الاجتماعي والقوارض والتفاعلات السلوكية. بروتوكولنا يختبر بشكل كبير مجموعة من الفئران بدلا من زوج فقط من الفئران ويسمح بتحليل العلاقات الهرمية متعددة الطبقات. نرى استخدامين رئيسيين لهذه التقنية الموصوفة هنا. ويمكن تطبيقه لدراسة الفيزيولوجيا المرضية للمرض العقلي في نماذج الفئران، فضلا عن اختبار لعلاجات جديدة للأمراض المتعلقة بأمراض الاكتئاب القلق. هذا النموذج الحيواني قد يسمح لنا أيضا لتقييم العلاقة بين مجموعة واسعة من الأمراض العقلية والتنظيم الاجتماعي، فضلا عن دراسة فعالية العلاج على الخلل الاجتماعي.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

وليس لدى صاحبي البلاغ ما يكشفان عنه.

Acknowledgments

نود أن نشكر البروفيسورة أولينا سيفيرينوفسكا، وأناستازيا هالينسكا ومارينا كوشيريافا من قسم علم وظائف الأعضاء، كلية البيولوجيا، والبيئة، والطب، وكذلك أوليس هونشار من جامعة دنيبرو، دنيبرو، أوكرانيا، على مساعدتهم في تحليل تسجيلات الفيديو لاختبار التنظيم الاجتماعي.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Alcohol Pharmacy 99% pharmaceutical alcohol diluted to 5% and used for cleaning the open field test box before the introduction of each rat
Bottles Techniplast ACBT0262SU 150 mL bottles filled with 100 mL of water and 100 mL of 1% (w/v) sucrose solution
Equipment for Diving for Food Task (Plexiglas) self made in Ben Gurion University of Negev Two cages (50 x 50 x 50 cm) to an aquarium (130 x 35 x 50 cm) via tunnels
Imipramine hydrochloride SIGMA Lot# SLBB9914V (Tricyclic antidepressant) 20 mg/kg intraperitoneally once per day for 3 weeks
Purina Chow Purina 5001 Rodent laboratory chow given to rats, mice and hamster is a life-cycle nutrition that has been used in biomedical researc for over 5
Rat Cages Techniplast 2000P Conventional housing for rodents. Was used for housing rats throughout the experiment
Video Camera Canon Digital video camera for high definition recording of rat behavior under plus maze test

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Colin, C., Desor, D. Differenciations comportementales dans des groupes de rats soumis a une difficulte d'acces a la nourriture. Behavioural Processes. 13, (1-2), 85-100 (1986).
  2. Boyko, M., et al. The effect of depressive-like behavior and antidepressant therapy on social behavior and hierarchy in rats. Behavioural Brain Research. 370, 111953 (2019).
  3. Hirschfeld, R. M., et al. Social functioning in depression: a review. Journal of Clinical Psychiatry. 61, (4), 268-275 (2000).
  4. Grasmuck, V., Desor, D. Behavioural differentiation of rats confronted to a complex diving-for-food situation. Behavioural Processes. 58, (1-2), 67-77 (2002).
  5. Grasmuck, V., Desor, D. Behavioural differentiation of rats confronted to a complex diving-for-food situation. Behavioural Processes. 58, (1-2), 67-77 (2002).
  6. Thullier, F., Desor, D., Mos, J., Krafft, B. Effect of group size on social organization in rats with restricted access to food. Physiology & Nehavior. 52, (1), 17-20 (1992).
  7. Schroeder, H., Toniolo, A., Nehlig, A., Desor, D. Long-term effects of early diazepam exposure on social differentiation in adult male rats subjected to the diving-for-food situation. Behavioral Neuroscience. 112, (5), 1209 (1998).
  8. Helder, R., Desor, D., Toniolo, A. -M. Potential stock differences in the social behavior of rats in a situation of restricted access to food. Behavior Genetics. 25, (5), 483-487 (1995).
  9. Thullier, F., Desor, D., Mos, J., Krafft, B. Effect of group size on social organization in rats with restricted access to food. Physiology & Behavior. 52, (1), 17-20 (1992).
  10. Krafft, B., Colin, C., Peignot, P. Diving-for-food: a new model to assess social roles in a group of laboratory rats. Ethology. 96, (1), 11-23 (1994).
  11. Lee, Y. -p, Craig, J., Dayton, A. The social rank index as a measure of social status and its association with egg production in White Leghorn pullets. Applied Animal Ethology. 8, (4), 377-390 (1982).
  12. Timmer, M., Sandi, C. A role for glucocorticoids in the long-term establishment of a social hierarchy. Psychoneuroendocrinology. 35, (10), 1543-1552 (2010).
  13. Ujita, W., Kohyama-Koganeya, A., Endo, N., Saito, T., Oyama, H. Mice lacking a functional NMDA receptor exhibit social subordination in a group-housed environment. The FEBS journal. 285, (1), 188-196 (2018).
  14. Merlot, E., Moze, E., Bartolomucci, A., Dantzer, R., Neveu, P. J. The rank assessed in a food competition test influences subsequent reactivity to immune and social challenges in mice. Brain, Behavior, and Immunity. 18, (5), 468-475 (2004).
  15. Cordero, M. I., Sandi, C. Stress amplifies memory for social hierarchy. Frontiers in Neuroscience. 1, 13 (2007).
  16. Hessing, M., Tielen, M. The effect of climatic environment and relocating and mixing on health status and productivity of pigs. Animal Science. 59, (1), 131-139 (1994).
  17. Fan, Z., et al. Using the tube test to measure social hierarchy in mice. Nature Protocols. 14, (3), 819-831 (2019).
  18. Lucion, A., Vogel, W. H. Effects of stress on defensive aggression and dominance in a water competition test. Integrative Physiological and Behavioral Science. 29, (4), 415-422 (1994).
  19. Zhu, H., Hu, H. Brain's neural switch for social dominance in animals. Science China Life Sciences. 61, 113-114 (2018).
  20. Zhou, T., et al. History of winning remodels thalamo-PFC circuit to reinforce social dominance. Science. 357, (6347), 162-168 (2017).
  21. Bech, P. Social functioning: should it become an endpoint in trials of antidepressants. CNS Drugs. 19, (4), 313-324 (2005).
  22. Saxena, K., et al. Experiential contributions to social dominance in a rat model of fragile-X syndrome. Proceedings of the Royal Society B. 285, (1880), 20180294 (2018).
  23. Zeldetz, V., et al. A New Method for Inducing a Depression-Like Behavior in Rats. Journal of Visualized Experiments. (132), e57137 (2018).
  24. Boyko, M., et al. Establishment of an animal model of depression contagion. Behavioural Brain Research. 281, 358-363 (2015).
  25. Boyko, M., et al. The effect of depressive-like behavior and antidepressant therapy on social behavior and hierarchy in rats. Behavioural Brain Research. 370, 111953 (2019).
  26. Castagné, V., Moser, P., Roux, S., Porsolt, R. D. Rodent models of depression: forced swim and tail suspension behavioral despair tests in rats and mice. Current Protocols in Neuroscience. 55, (1), 11-14 (2011).
  27. Elgarf, A. -S. A., et al. Lipopolysaccharide repeated challenge followed by chronic mild stress protocol introduces a combined model of depression in rats: reversibility by imipramine and pentoxifylline. Pharmacology Biochemistry and Behavior. 126, 152-162 (2014).
  28. Ismail, B., et al. Behavioural, metabolic, and endothelial effects of the TNF-α suppressor thalidomide on rats subjected to chronic mild stress and fed an atherogenic diet. Canadian Journal of Physiology and Pharmacology. 92, (5), 375-385 (2014).
  29. Helder, R., Desor, D., Toniolo, A. M. Potential stock differences in the social behavior of rats in a situation of restricted access to food. Behavior Genetics. 25, (5), 483-487 (1995).
  30. Deviterne, D., Peignot, P., Krafft, B. Behavioral profiles of adult rats in a difficult food supply social situation, related to certain early behavioral features. Developmental Psychobiology. 27, (4), 215-225 (1994).
  31. Kuts, R., et al. A Middle Cerebral Artery Occlusion Technique for Inducing Post-stroke Depression in Rats. Journal of Visualized Experiments. (147), e58875 (2019).
  32. Boyko, M., et al. The influence of aging on poststroke depression using a rat model via middle cerebral artery occlusion. Cognitive, Affective, & Behavioral Neuroscience. 13, (4), 847-859 (2013).
  33. Boyko, M., et al. The neuro-behavioral profile in rats after subarachnoid hemorrhage. Brain Research. 1491, 109-116 (2013).
  34. Boyko, M., et al. Establishment of an animal model of depression contagion. Behavioural Brain Research. 281, 358-363 (2015).
  35. Malatynska, E., Pinhasov, A., Crooke, J. J., Smith-Swintosky, V. L., Brenneman, D. E. Reduction of dominant or submissive behaviors as models for antimanic or antidepressant drug testing: technical considerations. Journal of Neuroscience Methods. 165, (2), 175-182 (2007).
  36. Chase, I. D., Tovey, C., Spangler-Martin, D., Manfredonia, M. Individual differences versus social dynamics in the formation of animal dominance hierarchies. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 99, (8), 5744-5749 (2002).
  37. Cordero, M. I., Sandi, C. Stress amplifies memory for social hierarchy. Frontiers in Neuroscience. 1, (1), 175-184 (2007).
  38. Lewon, M., Houmanfar, R. A., Hayes, L. J. The Will to Fight: Aversion-Induced Aggression and the Role of Motivation in Intergroup Conflicts. Perspectives on Behavior Science. 42, (4), 889-910 (2019).
  39. Ingram, K. M., Espelage, D. L., Davis, J. P., Merrin, G. J. Family Violence, Sibling, and Peer Aggression During Adolescence: Associations With Behavioral Health Outcomes. Frontiers in Psychiatry. 11, 26 (2020).
  40. Semenyna, S. W., Vasey, P. L. Bullying, Physical Aggression, Gender-Atypicality, and Sexual Orientation in Samoan Males. Archives of Sexual Behavior. 46, (5), 1375-1381 (2017).
  41. Gauthier, C., Griffin, G. Choosing an appropriate endpoint in experiments using animals for research, teaching and testing. Alternatives to Laboratory Animals. 27, 374 (1999).
  42. Organisation for Economic Co-operation and Development. ENV/JM/MONO, 2000. Organisation for Economic Co-operation and Development. (2000).
  43. Stokes, W. S. Humane endpoints for laboratory animals used in regulatory testing. ILAR Journal. 43, Suppl_1 31-38 (2002).
  44. Savvas, I., Anagnostou, T., Kazakos, G. Choosing an appropriate endpoint in experiments using animals. Archives of Hellenic Medicine. 26, (6), 778-786 (2009).
  45. Vives, A., et al. Employment precariousness in Spain: prevalence, social distribution, and population-attributable risk percent of poor mental health. International Journal of Health Services. 41, (4), 625-646 (2011).
  46. Bossarte, R. M., Blosnich, J. R., Piegari, R. I., Hill, L. L., Kane, V. Housing instability and mental distress among US veterans. American Journal of Public Health. 103, 213-216 (2013).
مهمة معقدة للغوص مقابل الغذاء للتحقيق في التنظيم الاجتماعي والتفاعلات في الفئران
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Gruenbaum, B. F., Frank, D., Savir, S., Shiyntum, H. N., Kuts, R., Vinokur, M., Melamed, I., Dubilet, M., Zlotnik, A., Boyko, M. A Complex Diving-For-Food Task to Investigate Social Organization and Interactions in Rats. J. Vis. Exp. (171), e61763, doi:10.3791/61763 (2021).More

Gruenbaum, B. F., Frank, D., Savir, S., Shiyntum, H. N., Kuts, R., Vinokur, M., Melamed, I., Dubilet, M., Zlotnik, A., Boyko, M. A Complex Diving-For-Food Task to Investigate Social Organization and Interactions in Rats. J. Vis. Exp. (171), e61763, doi:10.3791/61763 (2021).

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