En komplex dyk-för-mat uppgift för att undersöka social organisation och interaktioner hos råttor

Summary

Detta protokoll beskriver en metod för att undersöka social hierarki i en råttmodell. Råttor utför en komplex dyk-för-mat uppgift där de bildar en distinkt hierarki enligt deras vilja att dyka under vattnet och simma för att få en matpellet. Denna metod används för att förstå beslutsfattande och sociala relationer bland mycket sociala djur i små grupper.

Abstract

För många arter, där status är en viktig motivator som kan påverka hälsan, påverkar sociala hierarkier beteendet. Sociala hierarkier som inkluderar dominerande undergivna relationer är vanliga i både djur- och mänskliga samhällen. Dessa relationer kan påverkas av interaktioner med andra och med deras miljö, vilket gör dem svåra att analysera i en kontrollerad studie. Snarare än en enkel dominanshierarki har denna formation en komplicerad presentation som gör det möjligt för råttor att undvika aggression. Statusen kan vara stillastående eller föränderlig och resulterar i komplexa samhällsstratifieringar. Här beskriver vi en komplex dyk-för-mat uppgift för att undersöka gnagare social hierarki och beteendeinteraktioner. Denna djurmodell kan göra det möjligt för oss att bedöma förhållandet mellan ett brett spektrum av psykiska sjukdomar och social organisation, samt att studera effektiviteten av terapi på social dysfunktion.

Introduction

Råttor är mycket sociala djur, vilket gör dem till en idealisk modell för att förstå socialt beteende och hur det relaterar till beslutsfattande. Råttor delar in sig i hierarkiska grupper baserat på dominerande och undergivna relationer. Råttor kan tränas för uppgifter som uttrycker samarbete, riskhantering, bedrägligt beteende och beteenden som förändras beroende på andra råttors^{beslut 1,2}. Studier med råttmodeller som uttrycker dessa beteenden visar sig vara till hjälp för att förstå social struktur och dess förhållande till beslutsfattande med relevans för mänsklig psykologi.

Som en nödvändig resurs är tillgång till mat en viktig anledning till social organisation bland råttor³. Naiva råttor har observerats engagera sig i social interaktion och differentiering i situationer där tillgången till mat var begränsad^{1,2,4,5,6,7,8}. I en studie var vuxna råttor tvungna att korsa en tunnel under vattnet för att komma åt maten och sedan ta maten tillbaka genom tunneln till^{buret 9}. Enskilda råttor inom varje grupp kunde kategoriseras enligt deras metod för att få mat. Två beteendeprofiler har dykt upp: de första är “bärarna”, som dyker ner och simmar under vattnet till mataren, får en pellet och håller pelleten i munnen när de simmar tillbaka till buret. Den andra gruppen är “icke-transportörer”, som inte dyker och får mat endast genom att stjäla från transportörerna. I grupper om sex råttor var ungefär hälften bärare och den andra hälften var inte⁹. Alla råttor observerades vara bärare när de tränades individuellt i dykapparaturen¹⁰.

Liknande beteendeuppgifter för djur innebär konkurrens om mat eller utrymme och har använts med kycklingar^11,gnagare^12,13,14,15och grisar¹⁶. I rörtestet skickas två möss genom ett smalt rör från motsatta ändar, med en mus som nödvändigtvis avsar sig rätten till väg till den andra. Detta test hjälper till att mäta social dominans^17,18,19. Ett beteendetest som kallas varmpunktstestet har möss som tävlar om en position på en liten varm plats i en annars kall bur^19,20.

En efterföljande uppgift att dyka efter mat som är mer komplex gör det möjligt för bärarråttor att ha tillgång till en andra bur, bort från icke-bärare, där de kan konsumera sin mat separat⁴. I detta protokoll presenterar vi en dyk-för-mat uppgift som en alternativ modell för social hierarki och beteende hos råttor. Denna dyk-för-mat uppgift ger en metod för råttor att undvika de sociala grupperna i huvudburen och därför undkomma aggression och sociala interaktioner av andra råttor. Denna uppgift introducerar möjligheten att undvika socialt beteende hos råttor som kan klargöra vår förståelse av social aggression.

Social funktion, som beskriver förmågan att engagera sig i normala sociala roller, kan påverkas av tillstånd som depression³. Deprimerade individer kämpar ofta med arbetslöshet, har få sociala kontakter och deltar knappt i fritidsaktiviteter³. Effektiv behandling av depression mäts ofta genom förbättring av social och interpersonell funktion²¹. Antidepressiva behandlingar varierar dock i effekt vid behandling av funktionsnedsättningar i social funktion relaterad till depression³.

I denna metod inducerad vi ett depressivt tillstånd hos råttor genom chronic stress-testet och utvärderade råttornas nivå av anhedonia, en av funktionerna i ett depressionsliknande tillstånd, med ett sackarospreferenstest. Anhedonic råttor, liksom anhedonic råttor som administrerades anti-depressiva, övervakades genom dykning-för-mat uppgift i jämförelse med en kontrollgrupp.

De tidigare nämnda dyk-för-mat-uppgifterna liknar livsmedelskonkurrenstester som ofta bara använder ett par djur eller en dikotomi som jämförelsepunkt, till exempel bärare och icke-bärare och en enda analys som jämför inlämning med dominans^15,17,22. Vår metod definierar mer komplexa interaktioner mellan råttor genom uppdelningar i flera typer av beteende, inklusive: bärare och icke-bärare, de som kämpar för mat och de som inte gör det, och råttor som delar mat eller går till separata burar. Vi tror att detta protokoll är den enda typen som använder en hierarki för att bedöma en komplex struktur av social interaktion i en grupp djur, snarare än i par. Det kommer att vara till hjälp för studier som testar dominans baserat på livsmedelspreferenser, liksom studier som syftar till att klargöra mer hierarkiska relationer som inte är begränsade till en dominerande undergiven modell.

I detta protokoll beskriver vi i detalj den komplexa dyk-för-mat-uppgiften att undersöka social organisation och interaktioner hos råttor med förändringar i individuellt beteende, särskilt efter utvecklingen av anhedonia. Denna djurmodell kan också användas för att studera andra psykiatriska tillstånd i samband med förändringar i socialt beteende och hierarki.

Protocol

Försöken genomfördes i enlighet med rekommendationerna i Helsingfors och Tokyos förklaringar och i Riktlinjerna för användning av försöksdjur från Europeiska gemenskapen. Experimenten godkändes av Djurvårdskommittén vid Ben-Gurion University of the Negev. Auktoriseringskoden för detta experiment var IL-55-8-12. 1. Förberedelse av råtta Erhåll godkännande för försök från Institutional Animal Care and Use Committee (IACUC). Välj vuxna Sprague Dawley råt…

Representative Results

Förändringar i kroppsviktEn enkelvägs ANOVA visade inga skillnader i förändringar i kroppsvikt mellan experimentella grupper under 21 dagar av dyk-för-mat-uppgiften. Från dag 2 till 21, det fanns förändringar i kroppsvikt för alla 3 grupper (p<0.01, tabell 1). Inställningstest för sackarosI början av försöket (dag 0) fanns det ingen skillnad i procent av sackarospreferensen mellan den experimentella gruppen råttor induc…

Discussion

Sociala hierarkier bestämmer beteendet hos många arter, inklusive människor, och definieras ofta av relationer baserade på aggression och underkastelse. Dessa relationer är ofta beroende av miljöfaktorer utöver sociala strukturer³⁵. Sociala formationer baserade på dominans och inlämning är mångfacetterade^36,37. Bland människor beskrivs aggression som bestående av beteenden som sträcker sig från icke-fysisk mobbning till krig…

Materials

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