Summary
Denne protokol beskriver en metode til at undersøge socialt hierarki i en rottemodel. Rotter udfører en kompleks dykker-for-mad opgave, hvor de danner et særskilt hierarki i henhold til deres vilje til at dykke under vandet og svømme for at få en fødevare pellet. Denne metode bruges til at forstå beslutningstagning og sociale relationer blandt meget sociale dyr i små grupper.
Abstract
For mange arter, hvor status er en vital motivationsfaktor, der kan påvirke sundheden, påvirker sociale hierarkier adfærd. Sociale hierarkier, der omfatter dominerende underdanige relationer, er almindelige i både dyre- og menneskelige samfund. Disse relationer kan påvirkes af interaktioner med andre og med deres miljø, hvilket gør dem vanskelige at analysere i en kontrolleret undersøgelse. Snarere end et simpelt dominanshierarki har denne formation en kompliceret præsentation, der gør det muligt for rotter at undgå aggression. Status kan være stagnerende eller foranderlig, og resulterer i komplekse samfundsmæssige lagdeling. Her beskriver vi en kompleks dykker-for-mad opgave at undersøge gnaver sociale hierarki og adfærdsmæssige interaktioner. Denne dyremodel kan give os mulighed for at vurdere forholdet mellem en bred vifte af psykiske sygdomme og social organisation samt at studere effektiviteten af terapi på social dysfunktion.
Introduction
Rotter er meget sociale dyr, hvilket gør dem til en ideel model for forståelse af social adfærd, og hvordan det relaterer til beslutningstagning. Rotter opdeler sig i hierarkiske grupper baseret på dominerende og underdanige relationer. Rotter kan trænes til opgaver, der udtrykker samarbejde, risikostyring, vildledende adfærd og adfærd, der ændres afhængigt af andre rotters beslutninger1,2. Undersøgelser med rottemodeller, der udtrykker disse adfærdsmåder, viser sig nyttige til at forstå social struktur og dens forhold til beslutningstagning med relevans for menneskelig psykologi.
Som en nødvendig ressource er adgang til mad en væsentlig årsag til social organisation blandt rotter3. Naive rotter er blevet observeret engagere sig i social interaktion og differentiering i situationer, hvor adgangen til fødevarer var begrænset1,2,4,5,6,7,8. I en undersøgelse var voksne rotter forpligtet til at krydse en tunnel under vandet for at få adgang til maden og derefter bringe maden tilbage gennem tunnelen til buret9. Individuelle rotter inden for hver gruppe var i stand til at kategoriseres efter deres metode til at opnå mad. To adfærdsmæssige profiler er opstået: den første er "bærere", der dykker ned og svømmer under vandet til føderen, får en pellet og holder pelleten i munden, når de svømmer tilbage til buret. Den anden gruppe er de "ikke-luftfartsselskaber", der ikke dykker og kun får mad ved at stjæle fra luftfartsselskaberne. I grupper på seks rotter var ca. halvdelen bærere, og den anden halvdel var ikke9. Alle rotterne blev observeret som bærere, da de blev trænet individuelt i dykkerapparatet10.
Lignende dyreadfærdsopgaver involverer konkurrence om mad eller plads og har været ansat med kyllinger11, gnavere12,13,14,15og grise16. I slangetesten sendes to mus gennem et smalt rør fra modsatte ender, hvor den ene mus nødvendigvis afstod vigepligt til den anden. Denne test hjælper med at måle social dominans17,18,19. En adfærdsmæssig test benævnt den varme stedetest har mus konkurrere om en position i et lille varmt sted i et ellers koldt bur19,20.
En efterfølgende dykker-for-mad opgave, der er mere kompleks, giver bærerrotter adgang til et andet bur, væk fra ikke-bærere, hvor de kunne forbruge deres mad separat4. I denne protokol præsenterer vi en dykker-for-mad opgave som en alternativ model for socialt hierarki og adfærd hos rotter. Denne dykker-for-mad opgave giver en metode til rotter for at undgå de sociale grupper i hovedburet og derfor undslippe aggression og de sociale interaktioner mellem andre rotter. Denne opgave introducerer muligheden for undgående social adfærd hos rotter, der kan belyse vores forståelse af social aggression.
Social funktion, som beskriver evnen til at engagere sig i normale sociale roller, kan påvirkes af tilstande som depression3. Deprimerede personer kæmper ofte med arbejdsløshed, har få sociale kontakter og deltager næppe i fritidsaktiviteter3. Effektiv behandling af depression måles ofte ved forbedring af den sociale og interpersonelle funktion21. Antidepressive behandlinger varierer imidlertid i deres effektivitet ved behandling af funktionsnedsættelser i social funktion relateret til depression3.
I denne metode inducerede vi en depressiv-lignende tilstand hos rotter gennem chronic stress-testen og evaluerede rotternes anhedonianiveau, et af funktionerne i en depressionslignende tilstand, med en saccharosepræferencetest. Anhedoniske rotter, såvel som anhedoniske rotter, der blev administreret antidepressiva, blev overvåget gennem dykker-for-mad-opgaven i forhold til en kontrolgruppe.
De tidligere nævnte dykker-for-mad opgaver ligner fødevarekonkurrence test, der ofte kun bruger et par dyr eller en dikotomi som et sammenligningspunkt, såsom bærere og ikke-luftfartsselskaber og en enkelt analyse, der sammenligner indsendelse til dominans15,17,22. Vores metode definerer mere komplekse interaktioner mellem rotter gennem divisioner i flere typer adfærd, herunder: bærere og ikke-bærere, dem, der kæmper for mad, og dem, der ikke gør det, og rotter, der deler mad eller går til separate bure. Vi mener, at denne protokol er den eneste type, der bruger et hierarki til at vurdere en kompleks struktur af social interaktion i en gruppe dyr snarere end parvis. Det vil være nyttigt for undersøgelser, der tester dominans baseret på fødevarepræference, samt undersøgelser, der har til formål at afklare mere hierarkiske relationer, der ikke er begrænset til en dominerende-underdanig model.
I denne protokol beskriver vi i detaljer den komplekse dykker-for-mad-opgave at undersøge social organisation og interaktioner hos rotter med ændringer i individuel adfærd, især efter udviklingen af anhedonia. Denne dyremodel kan også bruges til at studere andre psykiatriske tilstande forbundet med ændringer i social adfærd og hierarki.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
Forsøgene blev udført i overensstemmelse med henstillingerne i Erklæringerne fra Helsinki og Tokyo og retningslinjerne for anvendelse af forsøgsdyr i Det Europæiske Fællesskab. Forsøgene blev godkendt af Animal Care Committee af Ben-Gurion University of the Negev. Tilladelseskoden for dette eksperiment var IL-55-8-12.
1. Rotteforberedelse
- Indhente godkendelse til forsøg fra Institutional Animal Care and Use Committee (IACUC).
- Vælg voksne Sprague Dawley rotter. Udelukke dyr, der udviser unormale fysiske træk, såsom anfald eller andre motoriske underskud.
BEMÆRK: Til denne protokol brugte vi voksne hanrotter, der vejer 300−350 g i alderen 4-8 måneder. Der kan også anvendes hunrotter. - Rotter skal opbevares ved stuetemperatur (22 °C ± 1 °C) med 12 timers lys og 12 timers mørke cyklusser. Giv rotte chow og vand ad libitum. Hus 3 rotter pr bur.
BEMÆRK: Alle rotter, der anbringes i samme bur, skal være i samme forsøgsgruppe. - Tilfældigt sted 120 rotter i en af tre eksperimentelle grupper. Brug gruppe 1 (n=60) w som en kontrolgruppe. Inducere forsøgsgruppen Gruppe 2 (n=30) med stressorer som beskrevet nedenfor. Inducere gruppe 3, forsøgsgruppen med behandling (n=30), med anhedoni og efterfølgende administrere antidepressiv behandling. Tidslinjen for forsøgsprotokollen findes i figur 1.
- Mark rotter med farvede kuglepenne i begyndelsen af eksperimentet for at give mulighed for individuel identifikation.
- Udfør alle eksperimenter mellem kl. 18.m.00 og 12.00.m.
- Veje rotter dagligt under hele proceduren for muligt vægttab. Vægttab over 20% vil udelukke rotter fra undersøgelsen. Se punkt 3.1.3.
2. Induktion af anhedonia hos rotter
- Kronisk uforudsigelig stressmodel
- Inducere rotter fra forsøgsgruppen og forsøgsgruppen med behandling med træk af en depressiv-lignende tilstand af chronic unpredictable stress model, som tidligere detaljeret23.
- Kronisk uforudsigelig stressmodel
- Inducere rotter fra de to eksperimentelle grupper med depressiv-lignende adfærd af kronisk uforudsigelig stress model, som tidligere detaljeret23.
BEMÆRK: Rotter udsættes dagligt for 2 af de 7 stressorer i tilfældig rækkefølge; en om dagen og den anden om natten i 5 uger24,25. - Indfør følgende stressfaktorer i tilfældig rækkefølge:
- Husrotter med 6 dyr pr. Bur i stedet for 3 i 18 timer.
- Hældningsburplacering 45° langs den lodrette akse i 3 timer.
- Fratage dyr mad i 18 timer.
- Fratage dyr vand i 18 timer og derefter indføre en tom vandflaske.
- Hold et snavset bur i 8 timer med 300 mL vand spildt i strøelse.
- Hold kontinuerlig belysning og vend lys/mørk cyklus i 48 timer om ugen.
- Varm miljøet op til 40 °C i 5 min.
- Bekræft udviklingen af anhedonia, et af funktionerne i en depressionslignende tilstand, ved at udføre en saccharosepræferencetest. Se afsnit 4.
- Inducere rotter fra de to eksperimentelle grupper med depressiv-lignende adfærd af kronisk uforudsigelig stress model, som tidligere detaljeret23.
- Anti-depression terapi
- 20 mg/kg imipraminhydrochlorid (tricyklisk antidepressivt middel) indgiftsmæssigt en gang om dagen i 3 uger til rotter fra forsøgsgruppe26,27,28.
BEMÆRK: En undergruppe (n=3 i hvert sæt rotter) i forsøgsgruppen administreres 0,9% saltvand (placebo) intraperitoneally en gang om dagen i 3-ugers varighed, i samme volumen som antidepressiv behandlingsgruppe.
- 20 mg/kg imipraminhydrochlorid (tricyklisk antidepressivt middel) indgiftsmæssigt en gang om dagen i 3 uger til rotter fra forsøgsgruppe26,27,28.
3. Den sociale organisation test (kompleks dykning-for-mad opgave)
BEMÆRK: Forsøgsapparatet blev beskrevet i tidligere undersøgelser9,29,30 med mindre ændringer. Alle dele af apparatet skal bestå af gennemsigtigt plexiglas.
- Forbered apparater og akklimatisere rotter.
- Tilslut to bure (50 cm x 50 cm x 50 cm) til et akvarium (130 cm x 35 cm x 50 cm) via tunneler (45 cm x 15 cm x 15 cm) (Figur 2). Sørg for, at der ikke er adgang fra et bur til et andet uden at dykke ned i akvariet25. Vandtemperaturen skal holdes ved 25 °C.
- Placer rør med madpiller (en fødevarepille i hvert rør) i den ene ende af akvariet.
BEMÆRK: En reduktion i tilgængeligheden af madpiller i afgangsburet bør gradvist tilskynde rotten, som ellers ville udvikle en vane med at stjæle, til at dykke for at nå maden. - På forsøgsdagen 1 introduceres hver gruppe på 6 rotter til forsøgsapparatur uden vand i 3-timers sessioner. Returner rotter til standard bur efter session.
- Begræns adgangen til rottemad til 3-timers sessioner uden anden adgang til mad resten af dagen.
- Fjern rotter, der mistede mere end 20% af deres baseline vægt fra eksperimentet sammen med deres sociale gruppe, og give ad libitum mad og vand.
- Manuelt håndklæde tørre rotter eller give adgang til en varmekilde, indtil tør og før du placerer dem tilbage i deres almindelige hus for at undgå hypotermi.
- Gentag disse sessioner for dag 2-3.
BEMÆRK: Videooptagelse af rotter i apparatet kontinuerligt i 3-timers sessioner. Sørg for, at kameraet er indstillet til high definition (720p), og at autofokus er slået fra.
- Udfør dykker-for-mad opgave
- På dag 4-17 tilsættes vand gradvist, indtil den maksimale vandstand er nået, som beskrevet tidligere4. På dag 17-21 skal du opretholde maksimal vandstand.
- Overhold rotter dykning for pellet adgang.
- Registrer følgende parametre for hver rotte:
- Vurder adgangshyppigheden i tunnelen.
- Tæl hvert forsøg på at dykke efter mad.
BEMÆRK: Rejsen fra bur til akvarium tilbage til et bur bør ikke overstige 5-6 sekunder, hvilket vil sikre, at pellet forbliver spiselig. - Vurder antallet af gange, at mad opnås ved angreb mellem rotter, der svømmer efter mad og rotter, der ikke gør det.
- Registrer antallet af gange mad bæres af en rotte, der svømmer.
- Registrer den tid, rotter tilbragte i separate bure sammenlignet med den tid, der blev brugt i det oprindelige bur.
BEMÆRK: Alle data blev indhentet ved kontinuerlig visuel observation.
4. Vurdering af anhedoni: Testen af saccharosepræference
- Anhedoni vurderes ved hjælp af saccharosepræferencetesten med mindre ændringer som tidligere beskrevet23,25,31,32,33. Udfør denne test på dag -6, 0, 35, 41, 62 og 68 i proceduren (se figur 1 for protokoltidslinje).
- Der må indtages saccharoseopløsning i 24 timer ved fri adgang til de to flasker i hvert bur, der indeholder 100 ml saccharoseopløsning (1%, w/v).
- Efter 24 timer skal du udskifte en af flaskerne med vand i yderligere 24 timer.
- Fratage rotter vand i 12 timer34.
- Giv rotter begge flasker (en med vand og en med saccharose). Efter 4 timer registreres mængden af både den forbrugte saccharoseopløsning og vand.
- Saccharosepræferencen beregnes som saccharosepræference (%) = saccharoseforbrug (mL)/(saccharoseforbrug (mL) + vandforbrug (mL)) × 100%.
BEMÆRK: Når vi bruger chronic unpredictable stress-modellen i forbindelse med en social organisationstest, anbefaler vi ikke kun at registrere den gennemsnitlige saccharose og vandforbrug, men også at bemærke ændringer i hver enkelt rottes adfærd. Dette vil give mulighed for en mere specifik forståelse af adfærdsmæssige ændringer inden for den enkelte i stedet for inden for gruppen, når de konfronteres med en hierarkisk model som dykning-for-mad opgave.
5. Statistisk analyse
- Bestem sammenligninger mellem grupper ved hjælp af Kruskal-Wallis efterfulgt af Mann-Whitney for ikke-parametriske data eller en envejsanalyse af varians (ANOVA) efterfulgt af Bonferronis post hoc-test eller Studentens t-test for parametriske data.
BEMÆRK: Resultaterne betragtes som statistisk signifikante, når de er p < 0,05, og meget signifikante, når de er p < 0,01.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Ændringer i kropsvægt
En envejs ANOVA viste ingen forskelle i ændringer i kropsvægt mellem eksperimentelle grupper i de 21 dage af dykker-for-mad opgave. Fra dag 2 til 21 var der ændringer i kropsvægten for alle 3 grupper (p<0.01, Tabel 1).
Test af saccharosepræference
Ved forsøgets begyndelse (dag 0) var der ingen forskel i procent af saccharosepræferencen mellem forsøgsgruppen af rotter induceret med anhedoni (85,6% ± 18,6), forsøgsgruppen behandlet med antidepressiv behandling (85,1% ± 18,8) og kontrolgruppen (85,7% ± 9,9). På dag 35 var der sammenlignet med kontrolgruppen (84,13% ± 12,3) en betydeligt lavere procent saccharosepræference i forsøgsgruppen (62,69% ± 17,7, p<0.01) og i forsøgsgruppen med behandling (68,48% ± 13,9, p<0,01, Figur 3A). Der var endnu ingen forskelle mellem forsøgsgruppen og forsøgsgruppen med behandling. På dag 62 havde forsøgsrotterne en lavere procent saccharosepræference (68% ± 15) end kontrolgruppen (78,5% ± 16) og forsøgsgruppen med behandling (77% ± 16, p<0,05, Figur 3B). Der var ingen forskelle mellem behandlingsgruppen og kontrolgruppen på nuværende tidspunkt. Data præsenteres som procent saccharose præference ± standardafvigelse.
Dykker-for-mad opgave
Rotters sociale aktivitet i en situation med begrænset adgang til fødevarer er illustreret i figur 4. Rotter i forsøgsgruppen udviste en stigning i hyppigheden af indføringer i tunnelen (113% ± 3,7, p<0,01, Figur 4A), dykning efter fødevarer (141 % ± 7, p<0,01, figur 4B), fødevarer fremstillet ved transport (168 % ± 12, p<0,01, figur 4C), tid brugt i separate bure (123 % ± 7,9, p<0,01, Figur 4D) og fødevarer fremstillet ved angreb (232 % ± 26, p<0,01, figur 4E) sammenlignet med forsøgsgruppen med behandling (44 % ± 7, 53% ± 6, 54% ± 5, 55% ± 4,7, 67% ± 3,4, henholdsvis). Forskellene mellem forsøgsgruppen af rotter og de forsøgsrotter, der blev behandlet med antidepressiva, var statistisk større end forskellen mellem forsøgsgruppen og kontrolgruppen i alle 5 parametre i testen for dykning efter foder (p<0,05). Data præsenteres som en gennemsnitlig procentdel sammenlignet med kontroller ± standardfejl i middelværdien.
Figur 1. En tidslinje over forsøgsprotokollen. Klik her for at se en større version af dette tal.
Figur 2. Illustration af dykker-for-mad-apparatet. Klik her for at se en større version af dette tal.
Figur 3. Saccharosepræferencetesten (A) efter 35 dage og (B) efter 62 dage. Der var ingen forskel i forbruget af saccharose i begyndelsen af eksperimentet. (A) Ved dag 35 i eksperimentet havde den anhedoniske gruppe (p<0,01) og den anhedoniske gruppe behandlet med antidepressiv behandling (p<0,01) en betydeligt lavere procent saccharosepræference end kontrolgruppen. (B) På dag 62 havde rotterne induceret med anhedonia en lavere procent saccharosepræference sammenlignet med både kontrol- og anhedonicgruppen behandlet med antidepressiv behandling (p<0,05). Klik her for at se en større version af dette tal.
Figur 4. Rotters sociale aktivitet i en situation med begrænset adgang til fødevarer. (A)Hyppighed af indføringer i tunnelen. (B)Dykning efter mad. (C)Fødevarer fremstillet ved transport. D) Tid tilbragt i separate bure. (E)Fødevarer fremstillet ved angreb. Data præsenteres som en gennemsnitlig procentdel sammenlignet med middelværdikontrolværdier + standardfejl i middelværdien. Klik her for at se en større version af dette tal.
| Ændring i rotters kropsvægt | |||||||||||||||||||||
| Dage | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | 19 | 20 | 21 |
| Kontrolgruppe | |||||||||||||||||||||
| Gnsn. | 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 |
| Eksperimentel gruppe med behandling | |||||||||||||||||||||
| Gnsn. | 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 |
| Eksperimentel gruppe | |||||||||||||||||||||
| Gnsn. | 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 |
Tabel 1. Ændringer i kropsvægt (som en procentdel) under dykning-for-mad opgave. Der var ingen forskelle mellem de 3 eksperimentelle grupper for ændringer i kropsvægt i løbet af de 21 dage af opgaven. Fra dag 2 til 21 var der en samlet effekt mellem dage udtrykt som en ændring i kropsvægt (p<0,01).
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Sociale hierarkier bestemmer adfærden hos mange arter, herunder mennesker, og er ofte defineret af relationer baseret på aggression og underkastelse. Disse relationer afhænger ofte af miljøfaktorer ud over de sociale strukturer35. Sociale formationer baseret på dominans og underkastelse er mangefacetteret36,37. Blandt mennesker beskrives aggression som bestående af adfærd lige fra ikke-fysisk mobning til krig og vold38,39,40. Disse formationer kan påvirkes af depression og andre svækkede tilstande3,21.
I den komplekse dykker-for-mad-opgave har rotter mulighed for at undgå aggression og vende tilbage til et bur uden andre rotter fra deres lille sociale gruppe. Apparatets design forpligter rotter til dykning og svømning under vand i ca. 1 meter. Placeringen af føderen kræver, at rotterne vender tilbage til et bur for at spise deres mad. Adgang til det alternative bur er muligvis kun gennem svømning i akvariet. Derfor beslutter bærerrotterne, om de vil forbruge deres mad i hjemmeburet eller i det alternative bur.
Eksperimentet giver mulighed for rotteakklimatisering. På de første tre dage lærer dyrene akvariet rumlige træk og placeringen af maden uden vand inde. Fra dag 4-17 tilsættes vand gradvist. Efter dag 17 er vandstanden høj nok til, at dyrene skal dykke for at få deres mad fra føderen. De dykker efter mad fra dag 17-21. Vi observerede, at rotternes adfærdsgrupper ikke opstod før dag 11 i eksperimentet, hvilket tyder på, at resultaterne er mest betydningsfulde fra den dag. På dag 21 taber rotterne sig kritisk, og dette ser ud til at være den sidste dag til at indsamle data. Rotter begyndte at angribe for mad i alle grupper på dag 9 eller 10.
Der er flere kritiske trin i denne protokol. Udelukkelsen af vægttab er vigtig for at sikre, at metoden giver de bedste data. Typisk er et vægttab på 20% betydeligt nok til at fjerne rotterne fra eksperimentet41,42,43,44. Rotter skal vejes mindst en gang om dagen. Tilsvarende bør der være rigelig pellet rør, så rotter nemt kan erhverve en pellet. Der er stor sandsynlighed for, at en rotte mister en pellet på vej, og det sikrer, at de kan prøve igen hurtigt. Vandstanden skal være høj nok til, at rotterne ikke kan røre gulvet, når de krydser tunnelen. Vi understreger også, at en videooptagelse er nødvendig, selvom forskerne observerer rotternes adfærd i realtid for at give mulighed for yderligere dataindsamling.
I grupper på seks rotter afslørede et fælles mønster adfærdsmæssige grupper af 5 bærerotter og 1 ikke-bærende rotte25. Andre dykkeropgaver brugte forskellige antal rotter i hver gruppe med lignende andele af bærere til ikke-bærere. I den opgave, der præsenteres her, forblev 1 eller 2 af bærerrotterne i det alternative bur og brugte det som en ny base til at svømme ind og ud for at få adgang til mad for at undgå andre rotter. Ud af bærerrotterne, der vendte tilbage til hovedburet med deres pellets, var 1-2 mindre aktive, når de forsøgte at beskytte deres mad i det fælles bur.
I en anden undersøgelse bestod gruppen af seks rotter kun af ikke-bærere bestemt ud fra et tidligere forsøg1. Opdelingen af adfærdsmæssige roller fastholdt proportionerne af en typisk gruppe: en rotte svømmede ikke, og fem rotter var bærere. Dette tyder på, at rotter ændrer deres adfærdsroller afhængigt af situationen og rotterne omkring dem. Dette gentages hos mennesker, hvor adfærd ændres af ens situation og gennem social ustabilitet45,46.
Resultaterne af denne protokol tyder på, at rotter med anhedonia, et af funktionerne i en depressionslignende tilstand og uden behandling er mere aggressive og tilbøjelige til at få mad selv, enten via angreb, dykning eller transport og mere tilbøjelige til at forblive i separate bure. Det ser ud til, at de anhedoniske rotter er mere villige til at ændre deres sociale forhold og engagere sig i aktiviteter, som rotter ville betragte som farlige, såsom svømning. Det er muligt, at der er en sammenhæng mellem manglende evne til at regulere risikovillig adfærd og til at udføre forventede sociale roller.
For at reducere det arbejde, der er involveret i at analysere videooptagelserne af rotteadfærden, forsøgte vi at bruge videosoftware (f.eks. Ethnovision). Softwaren var dog ikke egnet til denne adfærdsmæssige opgave og kunne ikke identificere individuelle rotter ud af en gruppe. Vi mener, at det ville være muligt at bruge speciel software til at analysere videoen eller at markere hver rotte visuelt eller placere en kapsel under rottens hud til computerprogrammet for at skelne mellem individuelle rotter. En anden mulig begrænsning af protokollen omfatter den lange varighed af uddannelsesperioden og proceduren.
Der er andre muligheder, der kan forbedre teknikken, herunder en alternativ metode, der involverer en eller to celler iapparatet 1,25. Vi identificerede en uforudsigelig stressmodel som en metode til at fremkalde forskellig adfærd i hierarkiske relationer, selvom andre modeller også kan fungere.
Afslutningsvis giver denne dykker-for-mad-opgave mulighed for undersøgelse af gnaver socialt hierarki og adfærdsmæssige interaktioner. Vores protokol tester betydeligt en gruppe rotter snarere end kun et par rotter og giver mulighed for en analyse af mere flerlags hierarkiske relationer. Vi ser to hovedanvendelser for den teknik, der er beskrevet her. Det kan anvendes til at studere patofysiologien af psykisk sygdom i rottemodeller samt testning for nye behandlinger for sygdomme relateret til angstdepressive sygdomme. Denne dyremodel kan også give os mulighed for at vurdere forholdet mellem en bred vifte af psykiske sygdomme og social organisation samt at studere effektiviteten af terapi på social dysfunktion.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Forfatterne har intet at afsløre.
Acknowledgments
Vi vil gerne takke professor Olena Severynovska, Anastasia Halinska og Maryna Kuscheriava fra Institut for Fysiologi, Det Biologiske Fakultet, Økologi og Medicin samt Oles Honchar fra Dnipro University, Dnipro, Ukraine, for deres hjælp til at analysere videooptagelser af den sociale organisations test.
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).
