Summary
פרוטוקול זה מתאר שיטה לבחינת היררכיה חברתית במודל עכברוש. חולדות מבצעות משימת צלילה למזון מורכבת שבה הן יוצרות היררכיה ברורה בהתאם לנכונותן לצלול מתחת למים ולשחות כדי להשיג גלולת מזון. שיטה זו משמשת להבנת קבלת החלטות ויחסים חברתיים בין בעלי חיים חברתיים מאוד בקבוצות קטנות.
Abstract
עבור מינים רבים, שבהם המעמד הוא מניע חיוני שיכול להשפיע על הבריאות, היררכיות חברתיות משפיעות על ההתנהגות. היררכיות חברתיות הכוללות יחסים דומיננטיים-כנועים נפוצות הן בחברות של בעלי חיים והן בחברות אנושיות. יחסים אלה יכולים להיות מושפעים מאינטראקציות עם אחרים ועם הסביבה שלהם, מה שהופך אותם קשה לנתח במחקר מבוקר. במקום היררכיה דומיננטית פשוטה, להיווצרות זו יש מצגת מסובכת המאפשרת לחולדות להימנע מתוקפנות. מצב יכול להיות קיפאון או mutable, וכתוצאה מכך ריבודים חברתיים מורכבים. כאן אנו מתארים משימת צלילה למזון מורכבת כדי לחקור היררכיה חברתית מכרסמים ואינטראקציות התנהגותיות. מודל זה של בעלי חיים עשוי לאפשר לנו להעריך את הקשר בין מגוון רחב של מחלות נפש לבין ארגון חברתי, כמו גם ללמוד את האפקטיביות של טיפול על תפקוד לקוי חברתי.
Introduction
חולדות הן חיות חברתיות מאוד, מה שהופך אותן למודל אידיאלי להבנת התנהגות חברתית וכיצד היא מתייחסת לקבלת החלטות. חולדות מחלקות את עצמן לקבוצות היררכיות המבוססות על קשרים דומיננטיים וכנועים. חולדות ניתן לאמן למשימות המבטאות שיתוף פעולה, ניהול סיכונים, התנהגות מטעה, והתנהגויות המשתנות בהתאם להחלטות של חולדות אחרות1,2. מחקרים עם מודלים חולדה להביע התנהגויות אלה להוכיח מועיל בהבנת המבנה החברתי ואת הקשר שלה לקבלת החלטות עם רלוונטיות לפסיכולוגיה האנושית.
כמשאב הכרחי, גישה למזון היא סיבה מרכזית לארגון חברתי בקרב חולדות3. חולדות תמימות נצפו עוסקות באינטראקציה חברתית ובידול במצבים שבהם הגישה למזון הייתה מוגבלת1,2,4,5,6,7,8. במחקר אחד, חולדות בוגרות נדרשו לחצות מנהרה מתחת למים כדי לגשת למזון ולאחר מכן להחזיר את האוכל דרך המנהרה לכלוב9. חולדות בודדות בתוך כל קבוצה היו מסוגלות להיות מסווגות על פי השיטה שלהם להשגת מזון. שני פרופילים התנהגותיים הופיעו: הראשון הם "נושאות המטוסים", שצוללים למטה ושוחים מתחת למים אל המאכיל, משיגים גלולה ומחזיקים את הכדור בפיו כשהם שוחים חזרה לכלוב. הקבוצה השנייה היא "הלא נשאים", שאינם צוללים ומשיגים מזון רק על ידי גניבה מהנשאים. בקבוצות של שישה חולדות, כמחצית היו נשאים והחצי השני לא היו9. כל החולדות נצפו כנשאיות כאשר הוכשרו בנפרד במנגנון הצלילה10.
משימות התנהגותיות דומות של בעלי חיים כרוכות בתחרות על מזון או חלל והועסקו עםתרנגולות 11, מכרסמים12,13,14,15, וחזירים16. במבחן הצינור, שני עכברים נשלחים דרך צינור צר מקצוות מנוגדים, עם עכבר אחד בהכרח לעבור זכות הדרך לשני. מבחן זה מסייע במדידת דומיננטיות חברתית17,18,19. בדיקה התנהגותית המכונה מבחן נקודה חמה יש עכברים להתחרות על עמדה במקום חם קטן בכלוב קר אחרת19,20.
משימת צלילה למזון נוספת, המורכבת יותר, מאפשרת לחולדות המובילות גישה לכלוב שני, הרחק ממנשאים שאינם נשאים, שם יוכלו לצרוך את מזונם בנפרד4. בפרוטוקול זה, אנו מציגים משימת צלילה למזון כמודל חלופי להיררכיה חברתית והתנהגות בחולדות. משימת צלילה למזון זו מספקת שיטה לחולדות להימנע מהקבוצות החברתיות של הכלוב הראשי ולכן להימלט מתוקפנות ומהאינטראקציות החברתיות של חולדות אחרות. משימה זו מציגה את האפשרות של התנהגות חברתית נמנעת בחולדות שיכולות להבהיר את ההבנה שלנו של תוקפנות חברתית.
תפקוד חברתי, המתאר את היכולת לעסוק בתפקידים חברתיים נורמליים, יכול להיות מושפע מתנאים כגון דיכאון3. אנשים מדוכאים נאבקים לעתים קרובות באבטלה, יש מעט קשרים חברתיים, ובקושי לעסוק בפעילויותפנאי 3. טיפול יעיל בדיכאון נמדד לעתים קרובות על ידי שיפור בתפקוד החברתי והבין-ישי21. טיפולים נוגדי דיכאון, לעומת זאת, משתנים ביעילותם בטיפול בליקויים בתפקוד החברתי הקשורים לדיכאון3.
במתודולוגיה זו, גרמנו למצב דמוי דיכאון בחולדות באמצעות בדיקת הלחץ הכרוני והערכנו את רמת האנהדוניה של החולדות, אחת התכונות של מצב דמוי דיכאון, עם בדיקת העדפת סוכרוז. חולדות Anhedonic, כמו גם חולדות anhedonic אשר ניתנו תרופות נגד דיכאון, היו במעקב באמצעות המשימה צלילה למזון בהשוואה לקבוצת ביקורת.
משימות הצלילה למזון שהוזכרו לעיל דומות לבדיקות תחרות מזון שלעתים קרובות משתמשות רק בזוג אחד של בעלי חיים או דיכוטומיה אחת כנקודת השוואה, כגון נשאים ולא נשאים וניתוח יחיד המשווה את ההגשה לדומיננטיות15,17,22. השיטה שלנו מגדירה אינטראקציות מורכבות יותר בין חולדות באמצעות חלוקה לסוגים רבים של התנהגות, כולל: נשאים ולא נשאים, אלה שנלחמים על מזון ואלה שלא, וחולדות שחולקות מזון או הולכות לכלובים נפרדים. אנו מאמינים כי פרוטוקול זה הוא הסוג היחיד המשתמש בהיררכיה כדי להעריך מבנה מורכב של אינטראקציה חברתית בקבוצה של בעלי חיים, ולא בזוגות. זה יהיה מועיל עבור מחקרים לבדוק דומיננטיות המבוססת על העדפת מזון, כמו גם מחקרים שמטרתם להבהיר יחסים היררכיים יותר שאינם מוגבלים למודל דומיננטי-כנוע.
בפרוטוקול זה, אנו מתארים בפירוט את משימת הצלילה למזון המורכבת לחקור ארגון חברתי ואינטראקציות בחולדות עם שינויים בהתנהגות הפרט, במיוחד לאחר התפתחות אנהדוניה. מודל זה של בעלי חיים עשוי לשמש גם לחקר מצבים פסיכיאטריים אחרים הקשורים לשינויים בהתנהגות החברתית ובהיררכיה.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
הניסויים נערכו בהתאם להמלצות הצהרות הלסינקי וטוקיו וההנחיות לשימוש בבעלי חיים ניסיוניים של הקהילה האירופית. הניסויים אושרו על ידי הוועדה לטיפול בבעלי חיים של אוניברסיטת בן-גוריון בנגב. קוד ההרשאה לניסוי זה היה IL-55-8-12.
1. הכנת עכברוש
- קבל אישור לניסויים מהוועדה המוסדית לטיפול ושימוש בבעלי חיים (IACUC).
- בחר חולדות ספראג דולי בוגרות. אל תכלול בעלי חיים המציגים תכונות פיזיות חריגות, כגון התקפים או ליקויים מוטוריים אחרים.
הערה: עבור פרוטוקול זה, השתמשנו בחולדות זכריות בוגרות, במשקל 300-350 גרם, בגילאי 4-8 חודשים. חולדות נקבה ניתן להשתמש גם כן. - לשמור על חולדות בטמפרטורת החדר (22 °C ± 1 °C (60 °F), עם 12 שעות אור 12 שעות מחזורים כהים. ספק צ'או עכברושים וליביטום מודעת מים. בית 3 חולדות לכלוב.
הערה: כל החולדות השוכנות באותו כלוב חייבות להיות באותה קבוצת ניסוי. - באופן אקראי למקם 120 חולדות לאחת משלוש קבוצות ניסיוניות. השתמש בקבוצה 1 (n= 60) w כקבוצת ביקורת. לגרום לקבוצת הניסוי, קבוצה 2 (n = 30), עם גורמי לחץ כמפורט להלן. לגרום קבוצה 3, הקבוצה הניסיונית עם טיפול (n = 30), עם אנהדוניה ולאחר מכן לנהל טיפול נוגד דיכאון. את ציר הזמן של פרוטוקול הניסוי ניתן למצוא באיור 1.
- סמן חולדות עם עטים צבעוניים בתחילת הניסוי כדי לאפשר זיהוי פרטני.
- בצע את כל הניסויים בין השעות 06:00.m ל-12:00.m.
- לשקול חולדות מדי יום לאורך כל ההליך לירידה במשקל אפשרי. ירידה במשקל מעל 20% לא לכלול חולדות מהמחקר. ראה סעיף 3.1.3.
2. אינדוקציה של אנהדוניה בחולדות
- מודל מתח כרוני בלתי צפוי
- לגרום חולדות מקבוצת הניסוי ואת הקבוצה הניסיונית עם טיפול עם תכונות של מצב דמוי דיכאון על ידי מודל מתח בלתי צפוי כרוני, כפי שפורט קודם לכן23.
- מודל מתח כרוני בלתי צפוי
- לגרום חולדות משתי קבוצות ניסיוניות עם התנהגויות כמו דיכאון על ידי מודל מתח בלתי צפוי כרוני, כפי שפורט קודם לכן23.
הערה: חולדות חשופות ל -2 מתוך 7 גורמי הלחץ מדי יום בסדר אקראי; אחד בשעות היום והשני בלילה במשך 5 שבועות24,25. - הצג את גורמי הלחץ הבאים בסדר אקראי:
- חולדות בית עם 6 בעלי חיים לכלוב במקום 3 עבור 18 שעות.
- הטיה מיקום כלוב 45° לאורך הציר האנכי במשך 3 שעות.
- לשלול מבעלי חיים מזון במשך 18 שעות.
- לשלול מבעלי חיים מים במשך 18 שעות ולאחר מכן להציג בקבוק מים ריק.
- לשמור על כלוב מלוכלך במשך 8 שעות עם 300 מ"ל של מים שנשפכו במצעים.
- יש לשמור על תאורה רציפה ולהפוך את מחזור האור/כהה ל-48 שעות בשבוע.
- מחממים את הסביבה ל 40 מעלות צלזיוס במשך 5 דקות.
- אשר את הפיתוח של אנהדוניה, אחת התכונות של מצב דמוי דיכאון, על ידי ביצוע בדיקת העדפת סוכרוז. ראה סעיף 4.
- לגרום חולדות משתי קבוצות ניסיוניות עם התנהגויות כמו דיכאון על ידי מודל מתח בלתי צפוי כרוני, כפי שפורט קודם לכן23.
- טיפול נגד דיכאון
- לנהל 20 מ"ג /ק"ג imipramine הידרוכלוריד (תרופות טריציקליות) תוך-אופן פעם ביום במשך 3 שבועות לחולדות מקבוצת הניסוי26,27,28.
הערה: קבוצת משנה (n = 3 בכל קבוצה של חולדות) של קבוצת הניסוי מנוהלת 0.9% מלוחים (פלצבו) תוך-חציונית פעם ביום למשך 3 שבועות, באותו נפח כמו קבוצת הטיפול נוגד הדיכאון.
- לנהל 20 מ"ג /ק"ג imipramine הידרוכלוריד (תרופות טריציקליות) תוך-אופן פעם ביום במשך 3 שבועות לחולדות מקבוצת הניסוי26,27,28.
3. מבחן הארגון החברתי (משימת צלילה למזון מורכבת)
הערה: המנגנון הניסיוני תואר במחקריםקודמים 9,29,30 עם שינויים קלים. כל חלקי המנגנון צריכים להיות מורכבים מפלקסיגלס שקוף.
- הכינו את המנגנון והסתגלו לחולדות.
- חבר שני כלובים (50 ס"מ x 50 ס"מ x 50 ס"מ) לאקווריום (130 ס"מ x 35 ס"מ x 50 ס"מ) באמצעות מנהרות (45 ס"מ x 15 ס"מ x 15 ס"מ)(איור 2). ודא כי אין גישה מכלוב אחד למשנהו מבלי לצלול לתוך האקווריום25. לשמור על טמפרטורת המים ב 25 מעלות צלזיוס.
- מניחים צינורות עם כדורי מזון (גלולת מזון אחת בכל צינור) בקצה אחד של האקווריום.
הערה: הפחתה בנגישות כדורי מזון בכלוב היציאה צריכה לעודד בהדרגה את החולדה, שאחרת הייתה מפתחת הרגל של גניבה, לצלול כדי להגיע למזון. - ביום הראשון של הניסוי, הציגו כל קבוצה של 6 חולדות למנגנון ניסיוני ללא מים למפגשים של 3 שעות. החזר חולדות לכלוב רגיל לאחר הפגישה.
- הגבל את הגישה למזון עכברושים למפגשים של 3 שעות, ללא גישה אחרת למזון בשאר שעות היום.
- הסר חולדות שאיבדו יותר מ -20% ממשקל הבסיס שלהם מהניסוי יחד עם הקבוצה החברתית שלהם, ולתת מזון ליביטום המודעה ומים.
- מגבת ידנית חולדות יבשות או לספק גישה למקור חום עד יבש ולפני הצבת אותם בחזרה בדיור הרגיל שלהם, כדי למנוע היפותרמיה.
- חזור על הפעלות אלה במשך ימים 2-3.
הערה: וידאו להקליט חולדות במנגנון ברציפות עבור הפעלות של 3 שעות. ודא שהמצלמה מוגדרת להבחנה גבוהה (720p) והמוקד האוטומטי כבוי.
- ביצוע משימת צלילה למזון
- בימים 4-17, להוסיף מים בהדרגה עד מפלס המים המרבי הוא הגיע, כמתואר בעבר4. בימים 17-21 יש לשמור על מפלס מים מרבי.
- שימו לב לחולדות שצוללים לגישה לכדורים.
- רשום את הפרמטרים הבאים עבור כל עכברוש:
- להעריך את תדירות הכניסה למנהרה.
- לספור כל ניסיון לצלול לאוכל.
הערה: הנסיעה מכלוב לאקווריום חזרה לכלוב לא תעלה על 5-6 שניות, מה שיבטיח שהכדור יישאר אכיל. - להעריך את מספר הפעמים כי מזון מתקבל על ידי התקפה בין חולדות כי לשחות עבור מזון חולדות כי לא.
- רשום את מספר הפעמים שהאוכל נישא על ידי חולדה ששוחה.
- לתעד את הזמן שחולדות בילו בכלובים נפרדים בהשוואה לזמן שבילה בכלוב המקורי.
הערה: כל הנתונים הושגו על ידי התבוננות חזותית רציפה.
4. הערכת אנהדוניה: מבחן העדפת סוכרוז
- להעריך אנהדוניה על ידי מבחן העדפת סוכרוז עם שינוי מינורי, כפי שתואר קודם לכן23,25,31,32,33. בצע בדיקה זו בימים -6, 0, 35, 41, 62 ו- 68 של ההליך (ראה איור 1 עבור ציר הזמן של הפרוטוקול).
- אפשר לחולדות לצרוך פתרון סוכרוז עבור 24 שעות על ידי גישה חופשית לשני הבקבוקים בכל כלוב, המכיל 100 מ"ל של פתרון סוכרוז (1%, w / v).
- לאחר 24 שעות, יש להחליף את אחד הבקבוקים במים למשך 24 שעות נוספות.
- לשלול חולדות של מים במשך 12 שעות34.
- תן לחולדות את שני הבקבוקים (אחד עם מים ואחד עם סוכרוז). לאחר 4 שעות, להקליט את הנפח של פתרון סוכרוז הנצרך ומים.
- חשב העדפת סוכרוז כהעדפת סוכרוז (%) = צריכת סוכרוז (mL)/(צריכת סוכרוז (מ"ל) + צריכת מים (מ"ל)) × 100%.
הערה: בעת שימוש במודל הלחץ הבלתי צפוי הכרוני בשילוב עם מבחן ארגון חברתי, אנו ממליצים לא רק לרשום את צריכת סוכרוז ומים ממוצעת, אלא גם לציין שינויים בהתנהגות של כל חולדה בודדת. זה יאפשר הבנה ספציפית יותר של שינויים התנהגותיים בתוך הפרט במקום בתוך הקבוצה כאשר מתמודדים עם מודל היררכי כגון משימת צלילה למזון.
5. ניתוח סטטיסטי
- קבע השוואות בין קבוצות המשתמשות בקרוסקל-וואליס ואחריהן מאן-וויטני עבור נתונים לא פרמטריים או ניתוח חד-כיווני של שונות (ANOVA) ואחריו מבחן הפוסט הוק של בונפרוני או מבחן t של התלמיד לנתונים פרמטריים.
הערה: התוצאות נחשבות מובהקות סטטיסטית כאשר p < 0.05, ומשמעותי מאוד כאשר p < 0.01.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
שינויים במשקל הגוף
ANOVA חד כיוונית לא הראתה הבדלים בשינויים במשקל הגוף בין קבוצות ניסיוניות במשך 21 הימים של משימת הצלילה למזון. מימים 2 עד 21 חלו שינויים במשקל הגוף עבור כל 3 הקבוצות (p<0.01, טבלה 1).
בדיקת העדפת סוכרוז
בתחילת הניסוי (יום 0), לא היה הבדל באחוז העדפת סוכרוז בין קבוצת החולדות הניסיונית הנגרמת עם אנהדוניה (85.6% ± 18.6), קבוצת הניסוי שטופלה בטיפול נוגד דיכאון (85.1% ± 18.8), לבין קבוצת הביקורת (85.7% ± 9.9). ביום ה-35, בהשוואה לקבוצת הביקורת (84.13% ± 12.3), נרשמה ירידה משמעותית באחוזים בקבוצת הניסוי (62.69% ± 17.7, p<0.01) ובקבוצת הניסוי עם טיפול (68.48% ± 13.9, p<0.01, איור 3A). עדיין לא היו הבדלים בין קבוצת הניסוי לבין קבוצת הניסוי עם הטיפול. ביום ה-62, לחולדות הניסוי הייתה העדפת סוכרוז באחוזים נמוכים יותר (68% ± 15) מאשר לקבוצת הביקורת (78.5% ± 16) ולקבוצת הניסוי עם הטיפול (77% ± 16, עמ' 0.05, איור 3B). לא היו הבדלים בין קבוצת הטיפול לבין קבוצת הביקורת בשלב זה. הנתונים מוצגים כהעדפת סוכרוז באחוזים ± סטיית תקן.
משימת צלילה למזון
הפעילות החברתית של חולדות במצב של גישה מוגבלת למזון מאוירת באיור 4. חולדות בקבוצת הניסוי הדגימו עלייה בתדירות הכניסות למנהרה (113% ± 3.7, p<0.01, איור 4A), צלילה למזון (141% ± 7, p<0.01, איור 4B), מזון המתקבל על ידי נשיאה (168% ± 12, עמ' 0.01, איור 4C), זמן שהייה בכלובים נפרדים (123% ± 7.9, עמ' 0.01, איור 4D), ומזון המתקבל על ידי התקפה (232% ± 26, p<0.01, איור 4E) בהשוואה לקבוצת הניסוי עם טיפול (44% ± 7, 53% ± 6, 54% ± 5, 55% ± 4.7, 67% ± 3.4, בהתאמה). ההבדלים בין קבוצת החולדות הניסיונית לבין החולדות הניסיוניות שטופלו בתרופות נוגדות דיכאון היו גבוהים סטטיסטית מההבדל בין קבוצת הניסוי לקבוצת הביקורת בכל 5 הפרמטרים של בדיקת הצלילה למזון (p<0.05). הנתונים מוצגים כאחוז ממוצע בהשוואה לפקדים ± שגיאת התקן של הממוצע.
איור 1. ציר זמן של פרוטוקול הניסוי. לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.
איור 2. איור של מנגנון הצלילה למזון. לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.
איור 3. בדיקת העדפת סוכרוז (A) לאחר 35 ימים ו-(B) לאחר 62 יום. לא היה הבדל בצריכת סוכרוז בתחילת הניסוי. (A) ביום 35 של הניסוי, הקבוצה האנהדונית (p<0.01) והקבוצה האנהדונית שטופלו בטיפול נוגד דיכאון (p<0.01) היו בעלי העדפה נמוכה משמעותית של אחוז סוכרוז מאשר קבוצת הביקורת. (ב) ביום 62, החולדות המושרה עם אנהדוניה היה העדפה סוכרוז אחוז נמוך יותר בהשוואה הן את הפקד ואת הקבוצה anhedonic שטופלו בטיפול נוגד דיכאון (p<0.05). לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.
איור 4. פעילות חברתית של חולדות במצב של גישה מוגבלת למזון. (A)תדירות הערכים במנהרה. (להיות)צלילה לאוכל. (ג)מזון המתקבל על ידי נשיאה. (ד)זמן שהות בכלובים נפרדים. (ה)מזון שהושג על ידי התקפה. הנתונים מוצגים כאחוז ממוצע בהשוואה לערכי פקד ממוצע + שגיאת תקן של הממוצע. לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.
| שינוי במשקל הגוף של חולדות | |||||||||||||||||||||
| ימים | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | 19 | 20 | 21 |
| קבוצת בקרה | |||||||||||||||||||||
| איי.איי.אל. | 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 ו- 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 |
| קבוצה ניסיונית עם טיפול | |||||||||||||||||||||
| איי.איי.אל. | 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 ו- 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 |
| קבוצת ניסויים | |||||||||||||||||||||
| איי.איי.אל. | 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 ו- 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 |
שולחן 1. שינויים במשקל הגוף (כאחוז) במהלך משימת הצלילה למזון. לא היו הבדלים בין 3 קבוצות הניסוי לשינויים במשקל הגוף במהלך 21 ימי המשימה. מימים 2 עד 21, הייתה השפעה כוללת בין ימים שבאו לידי ביטוי כשינוי במשקל הגוף (p<0.01).
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
היררכיות חברתיות קובעות את התנהגותם של מינים רבים, כולל בני אדם, ולעתים קרובות מוגדרות על ידי מערכות יחסים המבוססות על תוקפנות וכניעה. יחסים אלה תלויים לעתים קרובות בגורמים סביבתיים בנוסף למבנים חברתיים35. תצורות חברתיות המבוססות על דומיננטיות וכניעה הןרב-גוניות 36,37. בקרב בני אדם, תוקפנות מתוארת כמורכב התנהגויות החל בריונות לא פיזית למלחמה ואלימות38,39,40. תצורות אלה יכולות להיות מושפעות מדיכאון ותנאים לקויים אחרים3,21.
במשימת הצלילה למזון המורכבת, לחולדות יש את האפשרות להימנע מתוקפנות ולחזור לכלוב ללא חולדות אחרות מהקבוצה החברתית הקטנה שלהן. תכנון המנגנון מחייב חולדות לצלול ולשחות מתחת למים לאורך כמטר אחד. המיקום של המאכיל מחייב שהחולדות יחזרו לכלוב כדי לאכול את מזונם. הגישה לכלוב החלופי היא אולי רק באמצעות שחייה באקווריום. לכן, חולדות המוביל להחליט אם הם צורכים את מזונם בכלוב הבית או בכלוב החלופי.
הניסוי מאפשר התאקלמות עכברושים. בשלושת הימים הראשונים, בעלי החיים לומדים את המאפיינים המרחביים של האקווריום ואת מיקום המזון ללא מים בפנים. מימים 4-17, מים מתווספים בהדרגה. אחרי היום ה-17, מפלס המים גבוה מספיק כדי שבעלי חיים יצללו כדי להשיג את מזונם מהמאכיל. הם צוללים לאוכל בימים 17 - 21. ראינו שקבוצות ההתנהגות של החולדות לא הופיעו עד היום ה-11 של הניסוי, מה שמרמז על כך שהתוצאות הן המשמעותיות ביותר החל באותו יום. ביום 21, החולדות באופן קריטי לרדת במשקל, וזה נראה היום האחרון כדי לאסוף נתונים באופן ריאלי. חולדות החלו לתקוף מזון בכל הקבוצות בימים 9 או 10.
קיימים מספר שלבים קריטיים בפרוטוקול זה. אי הכללה של ירידה במשקל חשוב כדי להבטיח את השיטה ייתן את הנתונים הטובים ביותר. בדרך כלל, ירידה במשקל של 20% היא ניכרת מספיק כדי להסיר את החולדות מהניסוי41,42,43,44. חולדות צריכות להישקל לפחות פעם ביום. באופן דומה, צריך להיות צינורות גלולה בשפע, כך חולדות יכול בקלות לרכוש גלולה. יש סבירות גבוהה של חולדה לאבד גלולה בדרך, וזה מבטיח כי הם יכולים לנסות שוב במהירות. מפלס המים חייב להיות גבוה מספיק כדי שהחולדות לא יוכלו לגעת ברצפה בעת חציית המנהרה. כמו כן, נדגיש כי הקלטת וידאו נחוצה גם אם החוקרים מתבוננים בהתנהגות החולדות בזמן אמת, כדי לאפשר איסוף נתונים נוסף.
בקבוצות של שישה חולדות, דפוס נפוץ חשף קבוצות התנהגותיות של 5 חולדות נושאות וחולדה25שאינה נשאית . משימות צלילה למזון אחרות השתמשו במספרים שונים של חולדות בכל קבוצה עם שיעור דומה של נשאים למי שאינם נשאים. במשימה שהוצגה כאן, 1 או 2 מהחולדות המובילות נשארו בכלוב החלופי, והשתמשו בו כבסיס חדש לשחות פנימה והחוצה כדי לגשת למזון, על מנת למנוע חולדות אחרות. מתוך חולדות המוביל שחזרו לכלוב הראשי עם כדוריהן, 1-2 היו פחות פעילים כאשר ניסו להגן על מזונם בכלוב המשותף.
במחקר אחר, הקבוצה של שישה חולדות כללה רק שאינם נשאים שנקבעו מניסוי קודם1. חלוקת התפקידים ההתנהגותיים שמרה על הפרופורציות של קבוצה טיפוסית: חולדה אחת לא שחתה, וחמישה חולדות היו נשאיות. זה מצביע על כך שחולדות משנות את תפקידן ההתנהגותי בהתאם למצב ולחולדות שסביבן. זה מהדהד בבני אדם, שבו ההתנהגות משתנה על ידי המצב של אחד באמצעות חוסר יציבות חברתית45,46.
תוצאות פרוטוקול זה מצביעות על כך שחולדות עם אנהדוניה, אחת התכונות של מצב דמוי דיכאון, וללא טיפול הן אגרסיביות יותר ונוטות להשיג מזון בעצמן, בין אם באמצעות התקפה, צלילה או נשיאה, וסביר יותר שיישארו בכלובים נפרדים. נראה כי החולדות האנהדוניות מוכנות יותר לשנות את היחסים החברתיים שלהן, ולעסוק בפעילויות שחולדות יחשיבו כמסוכנות, כגון שחייה. ייתכן שקיים קשר בין חוסר יכולת לווסת התנהגויות של לקיחת סיכונים ולבצע תפקידים חברתיים צפויים.
על מנת להפחית את העבודה הכרוכה בניתוח הקלטות הווידאו של התנהגויות החולדות, ניסינו להשתמש בתוכנת וידאו (למשל, אתנויז'ן). עם זאת, התוכנה לא התאימה למשימה התנהגותית זו ולא היתה לה אפשרות לזהות חולדות בודדות מתוך קבוצה. אנו מאמינים כי ניתן יהיה להשתמש בתוכנה מיוחדת כדי לנתח את הווידאו, או לסמן כל חולדה חזותית או למקם כמוסה מתחת לעור החולדה עבור תוכנת המחשב כדי להבדיל בין חולדות בודדות. מגבלה אפשרית נוספת של הפרוטוקול כרוכה במשך תקופת ההכשרה הארוכה וההליך.
ישנן אפשרויות אחרות שעשויות לשפר את הטכניקה, כולל שיטה חלופית המערבת תא אחד או שניים במנגנון1,25. זיהינו מודל מתח בלתי צפוי כשיטה לגרום להתנהגות שונה ביחסים היררכיים, אם כי מודלים אחרים עשויים לעבוד גם כן.
לסיכום, משימה זו של צלילה תמורת מזון מאפשרת חקירה של היררכיה חברתית מכרסמים ואינטראקציות התנהגותיות. הפרוטוקול שלנו בוחן באופן משמעותי קבוצה של חולדות ולא רק זוג חולדות ומאפשר ניתוח של מערכות יחסים היררכיות רב שכבתיות יותר. אנו רואים שני שימושים עיקריים לטכניקה המתוארת כאן. זה יכול להיות מיושם כדי ללמוד את הפתופיזיולוגיה של מחלות נפש במודלים חולדה, כמו גם בדיקות עבור טיפולים חדשים למחלות הקשורות למחלות חרדה-דיכאון. מודל זה של בעלי חיים עשוי גם לאפשר לנו להעריך את הקשר בין מגוון רחב של מחלות נפש לבין ארגון חברתי, כמו גם ללמוד את האפקטיביות של טיפול על תפקוד לקוי חברתי.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
למחברים אין מה לחשוף.
Acknowledgments
ברצוננו להודות לפרופ' אולנה סוורינובסקה, אנסטסיה הלינסקה ומריאנה קושריבה מהמחלקה לפיזיולוגיה, הפקולטה לביולוגיה, אקולוגיה ורפואה, כמו גם לאולס הונצ'ר מאוניברסיטת דניפרו, דניפרו, אוקראינה, על עזרתם בניתוח הקלטות וידאו של מבחן הארגון החברתי.
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 |
References
- 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).
- 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).
- Hirschfeld, R. M., et al. Social functioning in depression: a review. Journal of Clinical Psychiatry. 61 (4), 268-275 (2000).
- Grasmuck, V., Desor, D. Behavioural differentiation of rats confronted to a complex diving-for-food situation. Behavioural Processes. 58 (1-2), 67-77 (2002).
- Grasmuck, V., Desor, D. Behavioural differentiation of rats confronted to a complex diving-for-food situation. Behavioural Processes. 58 (1-2), 67-77 (2002).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- Timmer, M., Sandi, C. A role for glucocorticoids in the long-term establishment of a social hierarchy. Psychoneuroendocrinology. 35 (10), 1543-1552 (2010).
- 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).
- 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).
- Cordero, M. I., Sandi, C. Stress amplifies memory for social hierarchy. Frontiers in Neuroscience. 1, 13 (2007).
- 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).
- Fan, Z., et al. Using the tube test to measure social hierarchy in mice. Nature Protocols. 14 (3), 819-831 (2019).
- 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).
- Zhu, H., Hu, H. Brain's neural switch for social dominance in animals. Science China Life Sciences. 61, 113-114 (2018).
- Zhou, T., et al. History of winning remodels thalamo-PFC circuit to reinforce social dominance. Science. 357 (6347), 162-168 (2017).
- Bech, P. Social functioning: should it become an endpoint in trials of antidepressants. CNS Drugs. 19 (4), 313-324 (2005).
- 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).
- Zeldetz, V., et al. A New Method for Inducing a Depression-Like Behavior in Rats. Journal of Visualized Experiments. (132), e57137 (2018).
- Boyko, M., et al. Establishment of an animal model of depression contagion. Behavioural Brain Research. 281, 358-363 (2015).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- Kuts, R., et al. A Middle Cerebral Artery Occlusion Technique for Inducing Post-stroke Depression in Rats. Journal of Visualized Experiments. (147), e58875 (2019).
- 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).
- Boyko, M., et al. The neuro-behavioral profile in rats after subarachnoid hemorrhage. Brain Research. 1491, 109-116 (2013).
- Boyko, M., et al. Establishment of an animal model of depression contagion. Behavioural Brain Research. 281, 358-363 (2015).
- 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).
- 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).
- Cordero, M. I., Sandi, C. Stress amplifies memory for social hierarchy. Frontiers in Neuroscience. 1 (1), 175-184 (2007).
- 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).
- 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).
- 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).
- Gauthier, C., Griffin, G. Choosing an appropriate endpoint in experiments using animals for research, teaching and testing. Alternatives to Laboratory Animals. 27, 374 (1999).
- Organisation for Economic Co-operation and Development. ENV/JM/MONO, 2000. Organisation for Economic Co-operation and Development. , (2000).
- Stokes, W. S. Humane endpoints for laboratory animals used in regulatory testing. ILAR Journal. 43, Suppl_1 31-38 (2002).
- Savvas, I., Anagnostou, T., Kazakos, G. Choosing an appropriate endpoint in experiments using animals. Archives of Hellenic Medicine. 26 (6), 778-786 (2009).
- 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).
- 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).
