Summary
Denne protokollen beskriver en metode for å undersøke sosialt hierarki i en rottemodell. Rotter utfører en kompleks dykking-for-mat oppgave der de danner et tydelig hierarki i henhold til deres villighet til å dykke under vann og svømme for å få en matpellet. Denne metoden brukes til å forstå beslutningstaking og sosiale relasjoner blant svært sosiale dyr i små grupper.
Abstract
For mange arter, hvor status er en viktig motivator som kan påvirke helse, påvirker sosiale hierarkier atferd. Sosiale hierarkier som inkluderer dominerende underdanige forhold er vanlige i både dyre- og menneskelige samfunn. Disse relasjonene kan påvirkes av interaksjoner med andre og med deres miljø, noe som gjør dem vanskelige å analysere i en kontrollert studie. I stedet for et enkelt dominanshierarki har denne formasjonen en komplisert presentasjon som gjør at rotter kan unngå aggresjon. Status kan være stillestående eller muterbar, og resulterer i komplekse samfunnsstratifikasjoner. Her beskriver vi en kompleks dykking-for-mat oppgave for å undersøke gnager sosialt hierarki og atferdsinteraksjoner. Denne dyremodellen kan tillate oss å vurdere forholdet mellom et bredt spekter av psykiske sykdommer og sosial organisasjon, samt å studere effektiviteten av terapi på sosial dysfunksjon.
Introduction
Rotter er svært sosiale dyr, noe som gjør dem til en ideell modell for å forstå sosial atferd og hvordan det forholder seg til beslutningstaking. Rotter deler seg inn i hierarkiske grupper basert på dominerende og underdanige forhold. Rotter kan trenes til oppgaver som uttrykker samarbeid, risikostyring, villedende oppførsel og atferd som endres avhengig av andre rotters beslutninger1,2. Studier med rottemodeller som uttrykker disse atferdene, viser seg å være nyttige for å forstå sosial struktur og dets forhold til beslutningstaking med relevans for menneskelig psykologi.
Som en nødvendig ressurs er tilgang til mat en viktig grunn til sosial organisering blant rotter3. Naive rotter har blitt observert engasjerende i sosial interaksjon og differensiering i situasjoner der tilgangen til mat var begrenset1,2,4,5,6,7,8. I en studie ble voksne rotter pålagt å krysse en tunnel under vann for å få tilgang til maten og deretter bringe maten tilbake gjennom tunnelen tilburet 9. Individuelle rotter i hver gruppe var i stand til å bli kategorisert i henhold til deres metode for å skaffe mat. To atferdsprofiler har dukket opp: den første er "bærerne", som dykker ned og svømmer under vann til materen, får en pellets og holder pellet i munnen når de svømmer tilbake til buret. Den andre gruppen er "ikke-bærere", som ikke dykker og får mat bare ved å stjele fra transportørene. I grupper på seks rotter var omtrent halvparten bærere og den andre halvparten var ikke9. Alle rotter ble observert å være bærere da de ble trent individuelt i dykkerapparatet10.
Lignende dyreadferdsoppgaver innebærer konkurranse om mat eller plass og har blitt ansatt med kyllinger11, gnagere12,13,14,15og griser16. I rørtesten sendes to mus gjennom et smalt rør fra motsatte ender, med den ene musen som nødvendigvis avsverver seg retten til vei til den andre. Denne testen hjelper til med å måle sosial dominans17,18,19. En atferdstest referert til som den varme spottesten har mus som konkurrerer om en posisjon på et lite varmt sted i et ellers kaldt bur19,20.
En etterfølgende dykking-for-mat-oppgave som er mer kompleks, gjør at bærerrotter kan ha tilgang til et annet bur, borte fra ikke-bærere, hvor de kan konsumere maten separat4. I denne protokollen presenterer vi en dykker-for-mat-oppgave som en alternativ modell for sosialt hierarki og oppførsel hos rotter. Denne dykke-for-mat-oppgaven gir en metode for rotter for å unngå de sosiale gruppene i hovedburet og derfor unnslippe aggresjon og andre rotters sosiale interaksjoner. Denne oppgaven introduserer muligheten for unngående sosial atferd hos rotter som kan belyse vår forståelse av sosial aggresjon.
Sosial funksjon, som beskriver evnen til å engasjere seg i normale sosiale roller, kan påvirkes av forhold som depresjon3. Deprimerte individer sliter ofte med arbeidsledighet, har få sosiale kontakter og knapt engasjerer seg i fritidsaktiviteter3. Effektiv behandling av depresjon måles ofte ved forbedring i sosial og mellommenneskelig funksjon21. Antidepressive behandlinger varierer imidlertid i deres effekt i behandling av svekkelser i sosial funksjon relatert til depresjon3.
I denne metodikken induserte vi en depressiv tilstand hos rotter gjennom Chronic Stress-testen og evaluerte rottenes nivå av anhedonia, en av funksjonene i en depresjonslignende tilstand, med en sukrosepreferansetest. Anhedonic rotter, samt anhedonic rotter som ble administrert anti-depressiva, ble overvåket gjennom dykking-for-mat oppgave i forhold til en kontrollgruppe.
De tidligere nevnte dykke-for-mat-oppgavene ligner matkonkurransetester som ofte bare bruker ett par dyr eller en dikotomi som sammenligningspunkt, for eksempel bærere og ikke-bærere, og en enkelt analyse som sammenligner underkastelse med dominans15,17,22. Vår metode definerer mer komplekse interaksjoner mellom rotter gjennom divisjoner i flere typer atferd, inkludert: bærere og ikke-bærere, de som kjemper for mat og de som ikke gjør det, og rotter som deler mat eller går til separate bur. Vi mener at denne protokollen er den eneste typen som bruker et hierarki for å vurdere en kompleks struktur av sosial interaksjon i en gruppe dyr, i stedet for i par. Det vil være nyttig for studier som tester dominans basert på matpreferanse, samt studier som tar sikte på å avklare mer hierarkiske forhold som ikke er begrenset til en dominerende underdanig modell.
I denne protokollen beskriver vi i detalj den komplekse dykke-for-mat-oppgaven for å undersøke sosial organisering og interaksjoner hos rotter med endringer i individuell oppførsel, spesielt etter utviklingen av anhedonia. Denne dyremodellen kan også brukes til å studere andre psykiatriske tilstander knyttet til endringer i sosial atferd og hierarki.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
Forsøkene ble utført i samsvar med anbefalinger fra Helsinki- og Tokyo-erklæringene og retningslinjene for bruk av eksperimentelle dyr i Det europeiske fellesskap. Forsøkene ble godkjent av Animal Care Committee ved Ben-Gurion University of the Negev. Autorisasjonskoden for dette eksperimentet var IL-55-8-12.
1. Rottepreparat
- Få godkjenning for eksperimenter fra Institutional Animal Care and Use Committee (IACUC).
- Velg voksne Sprague Dawley rotter. Utelukke dyr som utviser unormale fysiske egenskaper, for eksempel anfall eller andre motoriske underskudd.
MERK: For denne protokollen brukte vi voksne hannrotter, veier 300-350 g, i alderen 4-8 måneder gammel. Kvinnelige rotter kan også brukes. - Vedlikehold rotter ved romtemperatur (22 °C ± 1 °C), med 12 timers lys og 12 timers mørke sykluser. Gi rotte chow og vann ad libitum. Hus 3 rotter per bur.
MERK: Alle rotter i samme bur må være i samme eksperimentelle gruppe. - Plasser tilfeldig 120 rotter i en av tre eksperimentelle grupper. Bruk Gruppe 1 (n=60) w som kontrollgruppe. Induser den eksperimentelle gruppen gruppe 2 (n = 30), med stressorer som beskrevet nedenfor. Induser gruppe 3, den eksperimentelle gruppen med behandling (n =30), med anhedonia og administrer deretter antidepressiv behandling. Tidslinjen for den eksperimentelle protokollen finner du i figur 1.
- Merk rotter med fargede penner i begynnelsen av eksperimentet for å tillate individuell identifikasjon.
- Utfør alle eksperimenter mellom 6:00 a.m. og 12:00 p.m.
- Vei rotter daglig gjennom hele prosedyren for mulig vekttap. Vekttap over 20% vil utelukke rotter fra studien. Se pkt. 3.1.3.
2. Induksjon av anhedonia hos rotter
- Kronisk uforutsigbar stress modell
- Induser rotter fra den eksperimentelle gruppen og den eksperimentelle gruppen med behandling med egenskaper av en depressiv tilstand av Chronic Unpredictable Stress-modellen, som tidligere detaljert23.
- Kronisk uforutsigbar stress modell
- Induser rotter fra de to eksperimentelle gruppene med depressiv atferd av Chronic Unpredictable Stress-modellen, som tidligere detaljert23.
MERK: Rotter utsettes for 2 av de 7 stressorene daglig i tilfeldig rekkefølge; en på dagtid og den andre om natten i 5 uker24,25. - Introduser følgende stressfaktorer i tilfeldig rekkefølge:
- Husrotter med 6 dyr per bur i stedet for 3 i 18 timer.
- Vippeburplassering 45° langs den vertikale aksen i 3 timer.
- Frata dyr av mat i 18 timer.
- Frata dyr vann i 18 timer og deretter introdusere en tom vannflaske.
- Oppretthold et skittent bur i 8 timer med 300 ml vann sølt i sengetøyet.
- Hold kontinuerlig belysning og snu den lyse/mørke syklusen i 48 timer per uke.
- Varm miljøet til 40 °C i 5 minutter.
- Bekreft utviklingen av anhedonia, en av funksjonene i en depresjonslignende tilstand, ved å utføre en sukrose preferansetest. Se avsnitt 4.
- Induser rotter fra de to eksperimentelle gruppene med depressiv atferd av Chronic Unpredictable Stress-modellen, som tidligere detaljert23.
- Anti-depresjon terapi
- Administrer 20 mg/kg imipraminhydroklorid (trisyklisk antidepressivt middel) intraperitonealt én gang daglig i 3 uker til rotter fra eksperimentell gruppe26,27,28.
MERK: En undergruppe (n=3 i hvert sett rotter) av den eksperimentelle gruppen administreres 0,9 % saltvann (placebo) intraperitonealt én gang daglig i løpet av 3 uker, på samme volum som den antidepressive behandlingsgruppen.
- Administrer 20 mg/kg imipraminhydroklorid (trisyklisk antidepressivt middel) intraperitonealt én gang daglig i 3 uker til rotter fra eksperimentell gruppe26,27,28.
3. Den sosiale organisasjonstesten (kompleks dykking-for-mat-oppgave)
MERK: Det eksperimentelle apparatet ble beskrevet i tidligere studier9,29,30 med mindre modifikasjoner. Alle deler av apparatet skal bestå av gjennomsiktig plexiglass.
- Forbered apparater og akklimatisere rotter.
- Koble to bur (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). Forsikre deg om at det ikke er tilgang fra ett bur til et annet uten å dykke inn i akvariet25. Opprettholde vanntemperaturen ved 25 °C.
- Plasser rør med matpellets (en matpellet i hvert rør) i den ene enden av akvariet.
MERK: En reduksjon i tilgjengeligheten av matpellets i avgangsburet bør gradvis oppmuntre rotten, som ellers ville utvikle en vane med å stjele, å dykke for å nå maten. - På dag 1 av eksperimentet, introdusere hver gruppe på 6 rotter til eksperimentelle apparater uten vann for 3-timers økter. Returner rotter til standardbur etter økt.
- Begrens rottemattilgangen til de 3-timers øktene, uten annen tilgang til mat resten av dagen.
- Fjern rotter som mistet mer enn 20% av grunnvekten fra eksperimentet sammen med sin sosiale gruppe, og gi ad libitum mat og vann.
- Håndkle tørre rotter manuelt eller gi tilgang til en varmekilde til de er tørre og før de plasseres tilbake i sitt vanlige hus for å unngå hypotermi.
- Gjenta disse øktene for dagene 2-3.
MERK: Videoopptak rotter i apparatet kontinuerlig i 3-timers økter. Kontroller at kameraet er satt til HD (720p) og at autofokuset er slått av.
- Utføre dykking-for-mat-oppgave
- På dag 4-17, tilsett vann gradvis til maksimalt vannstand er nådd, som beskrevet tidligere4. På dag 17-21 opprettholder du maksimalt vannstand.
- Vær oppmerksom på at rotter dykker etter pelletstilgang.
- Registrer følgende parametere for hver rotte:
- Vurder inngangsfrekvensen i tunnelen.
- Tell hvert forsøk på å dykke etter mat.
MERK: Reisen fra bur til akvarium tilbake til et bur bør ikke overstige 5-6 sekunder, noe som vil sikre at pellet forblir spiselig. - Vurder antall ganger maten oppnås ved angrep mellom rotter som svømmer for mat og rotter som ikke gjør det.
- Registrer antall ganger mat bæres av en rotte som svømmer.
- Registrer tiden som rotter tilbrakte i separate bur sammenlignet med tiden som ble brukt i det opprinnelige buret.
MERK: Alle dataene ble innhentet ved kontinuerlig visuell observasjon.
4. Vurdering av anhedonia: Sukrose preferanse test
- Vurder anhedonia ved sukrosepreferansetesten med mindre modifikasjoner, som tidligere beskrevet23,25,31,32,33. Utfør denne testen på dagene -6, 0, 35, 41, 62 og 68 i prosedyren (se figur 1 for protokolltidslinje).
- La rotter konsumere sukroseoppløsning i 24 timer ved fri tilgang til de to flaskene i hvert bur, som inneholder 100 ml sukroseoppløsning (1%, m / v).
- Etter 24 timer, erstatt en av flaskene med vann i ytterligere 24 timer.
- Frata rotter vann i 12 timer34.
- Gi rotter begge flasker (en med vann og en med sukrose). Etter 4 timer, registrer volumet av både den forbrukte sukroseoppløsningen og vannet.
- Beregn sukrosepreferanse som sukrosepreferanse (%) = sukroseforbruk (ml)/(sukroseforbruk (ml) + vannforbruk (ml)) × 100%.
MERK: Når du bruker Chronic Unpredictable Stress-modellen i forbindelse med en sosial organisasjonstest, anbefaler vi ikke bare å registrere gjennomsnittlig sukrose og vannforbruk, men også å merke seg endringer i oppførselen til hver enkelt rotte. Dette vil gi en mer spesifikk forståelse av atferdsendringer i individet i stedet for i gruppen når de konfronteres med en hierarkisk modell som dykking-for-mat-oppgaven.
5. Statistisk analyse
- Bestem sammenligninger mellom grupper som bruker Kruskal-Wallis etterfulgt av Mann-Whitney for ikke-parametriske data eller en enveisvariasjonsanalyse (ANOVA) etterfulgt av Bonferronis post hoc-test eller Studentens t-test for parametriske data.
MERK: Resultatene betraktes som statistisk signifikante når p < 0,05, og svært signifikant når p < 0,01.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Endringer i kroppsvekt
En enveis ANOVA viste ingen forskjeller i endringer i kroppsvekt mellom eksperimentelle grupper i de 21 dagene av dykking-for-mat-oppgaven. Fra dag 2 til 21 var det endringer i kroppsvekt for alle 3 gruppene (p<0,01, tabell 1).
Sukrose preferansetest
Ved starten av eksperimentet (dag 0) var det ingen forskjell i prosentandelen av sukrosepreferanse mellom den eksperimentelle gruppen rotter indusert med anhedonia (85,6% ± 18,6), den eksperimentelle gruppen behandlet med antidepressiv terapi (85,1% ± 18,8), og kontrollgruppen (85,7% ± 9,9). På dag 35, sammenlignet med kontrollgruppen (84,13 % ± 12,3), var det en signifikant lavere andel sukrosepreferanse i den eksperimentelle gruppen (62,69 % ± 17,7, p<0,01) og i den eksperimentelle gruppen med behandling (68,48 % ± 13,9, p<0,01, figur 3A). Det var ennå ingen forskjeller mellom den eksperimentelle gruppen og den eksperimentelle gruppen med behandling. På dag 62 hadde de eksperimentelle rottene en lavere prosentandel sukrosepreferanse (68% ± 15) enn kontrollgruppen (78,5% ± 16) og den eksperimentelle gruppen med behandling (77% ± 16, p<0,05, figur 3B). Det var foreløpig ingen forskjeller mellom behandlingsgruppen og kontrollgruppen. Data presenteres som prosent sukrosepreferanse ± standardavvik.
Dykking-for-mat oppgave
Den sosiale aktiviteten til rotter i en situasjon med begrenset tilgang til mat er illustrert i figur 4. Rotter i den eksperimentelle gruppen viste en økning i hyppigheten av oppføringer i tunnelen (113% ± 3,7, p<0,01, Figur 4A), dykking etter mat (141 % ± 7, p<0,01, figur 4B), mat oppnådd ved bæring (168 % ± 12, p<0,01, figur 4C), tid brukt i separate merder (123 % ± 7,9, p<0,01, 1 Figur 4D), og mat oppnådd ved angrep (232 % ± 26, p<0,01, figur 4E) sammenlignet med den eksperimentelle gruppen med behandling (44 % ± 7, 53 % ± 6, 54 % ± henholdsvis 5, 55 % ± 4,7, 67 % ± 3,4 ). Forskjellene mellom den eksperimentelle gruppen rotter og eksperimentelle rotter behandlet med antidepressiva var statistisk større enn forskjellen mellom den eksperimentelle gruppen og kontrollgruppen i alle 5 parametrene for dykking-for-mat-testen (p<0,05). Data presenteres som en gjennomsnittlig prosentandel sammenlignet med kontroller ± standardfeil av gjennomsnittet.
Figur 1. En tidslinje for den eksperimentelle protokollen. Klikk her for å se en større versjon av denne figuren.
Figur 2. Illustrasjon av dykker-for-mat-apparatet. Klikk her for å se en større versjon av denne figuren.
Figur 3. Sukrosepreferansetesten (A) etter 35 dager og (B) etter 62 dager. Det var ingen forskjell i sukroseforbruk i begynnelsen av eksperimentet. (A) Ved dag 35 av eksperimentet hadde anhedongruppen (p<0,01) og aniongruppen behandlet med antidepressiv behandling (p<0,01) en signifikant lavere prosentandel sukrosepreferanse enn kontrollgruppen. (B) På dag 62 hadde rottene indusert med anhedonia en lavere prosentandel sukrosepreferanse sammenlignet med både kontrollen og den anioniske gruppen behandlet med antidepressiv behandling (p<0,05). Klikk her for å se en større versjon av denne figuren.
Figur 4. Sosial aktivitet av rotter i en situasjon med begrenset tilgang til mat. (A) Hyppighet av oppføringer i tunnelen. (B) Dykking for mat. (C) Mat oppnådd ved å bære. (D) Tid brukt i separate bur. (E) Mat oppnådd ved angrep. Data presenteres som en gjennomsnittlig prosentandel sammenlignet med gjennomsnittlige kontrollverdier + standardfeil av gjennomsnittet. Klikk her for å se en større versjon av denne figuren.
| Endring i rotters kroppsvekt | |||||||||||||||||||||
| Dager | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | 19 | 20 | 21 |
| Kontrollgruppe | |||||||||||||||||||||
| AVER. | 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 |
| Eksperimentell gruppe med behandling | |||||||||||||||||||||
| AVER. | 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 |
| Eksperimentell gruppe | |||||||||||||||||||||
| AVER. | 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 |
Tabell 1. Endringer i kroppsvekt (i prosent) under dykking-for-mat-oppgaven. Det var ingen forskjeller mellom de 3 eksperimentelle gruppene for endringer i kroppsvekt i løpet av de 21 dagene av oppgaven. Fra dag 2 til 21 var det en samlet effekt mellom dager uttrykt som en endring i kroppsvekt (p<0,01).
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Sosiale hierarkier bestemmer oppførselen til mange arter, inkludert mennesker, og defineres ofte av relasjoner basert på aggresjon og underkastelse. Disse forholdene er ofte avhengige av miljøfaktorer i tillegg til sosiale strukturer35. Sosiale formasjoner basert på dominans og underkastelse er mangesidig36,37. Blant mennesker beskrives aggresjon som bestående av atferd som spenner fra ikke-fysisk mobbing til krig og vold38,39,40. Disse formasjonene kan påvirkes av depresjon og andre svekkede forhold3,21.
I den komplekse dykking-for-mat-oppgaven har rotter muligheten til å unngå aggresjon og gå tilbake til et bur uten andre rotter fra deres lille sosiale gruppe. Apparatets design forplikter rotter til dykking og svømming under vann i ca 1 meter. Plasseringen av materen krever at rottene går tilbake til et bur for å spise maten. Tilgang til det alternative buret er muligens bare gjennom svømming i akvariet. Derfor bestemmer bærerrotter om de vil konsumere maten i hjemmeburet eller i det alternative buret.
Eksperimentet tillater rotteakklimatisering. På de første tre dagene lærer dyrene akvariet og plasseringen av maten uten vann inni. Fra dag 4-17 tilsetts vann gradvis. Etter dag 17 er vannstanden høy nok til at dyrene må dykke for å få maten fra materen. De dykker for mat fra dagene 17-21. Vi observerte at rottens atferdsgrupper ikke dukket opp før dag 11 av eksperimentet, noe som tyder på at resultatene er mest signifikante fra den dagen. Ved dag 21 går rottene kritisk ned i vekt, og dette ser ut til å være den siste dagen for å samle inn data. Rotter begynte å angripe for mat i alle grupper på dag 9 eller 10.
Det er flere kritiske trinn i denne protokollen. Utelukkelse av vekttap er viktig for å sikre at metoden vil gi de beste dataene. Vanligvis er et vekttap på 20% betydelig nok til å fjerne rotter fra eksperimentet41,42,43,44. Rotter bør veies minst en gang om dagen. På samme måte bør det være rikelig med pelletsrør slik at rotter lett kan skaffe seg en pellets. Det er stor sannsynlighet for at en rotte mister en pellets på vei, og dette sikrer at de kan prøve igjen raskt. Vannstanden må være høy nok slik at rottene ikke kan berøre gulvet når de krysser tunnelen. Vi understreker også at et videoopptak er nødvendig selv om forskerne observerer rottens oppførsel i sanntid, for å muliggjøre ytterligere datainnsamling.
I grupper på seks rotter avslørte et vanlig mønster atferdsgrupper på 5 bærerrotter og 1 ikke-bærerrotte25. Andre dykking-for-mat oppgaver brukte forskjellig antall rotter i hver gruppe med lignende proporsjoner av bærere til ikke-bærere. I oppgaven som presenteres her, forble 1 eller 2 av bærerrotter i det alternative buret, og brukte det som en ny base for å svømme inn og ut for å få tilgang til mat, for å unngå andre rotter. Ut av bærerrottene som kom tilbake til hovedburet med sine pellets, var 1-2 mindre aktive når de forsøkte å beskytte maten i fellesburet.
I en annen studie besto gruppen av seks rotter av bare ikke-bærere bestemt fra et tidligere eksperiment1. Oppdelingen av atferdsroller opprettholdt proporsjonene til en typisk gruppe: en rotte svømte ikke, og fem rotter var bærere. Dette antyder at rotter endrer sine atferdsroller avhengig av situasjonen og rottene rundt dem. Dette er ekko hos mennesker, hvor atferd endres av ens situasjon og gjennom sosial ustabilitet45,46.
Resultatene av denne protokollen antyder at rotter med anhedonia, en av funksjonene i en depresjonslignende tilstand, og uten behandling er mer aggressive og tilbøyelige til å skaffe mat selv, enten via angrep, dykking eller bæring, og mer sannsynlig å forbli i separate bur. Det ser ut til at anhedonic rotter er mer villige til å endre sine sosiale forhold, og å engasjere seg i aktiviteter som rotter ville anse som farlige, for eksempel svømming. Det er mulig at det er en sammenheng mellom manglende evne til å regulere risikotakende atferd og å utføre forventede sosiale roller.
For å redusere arbeidet med å analysere videoopptakene av rotteatferden, forsøkte vi å bruke videoprogramvare (f.eks. Programvaren var imidlertid ikke egnet for denne atferdsoppgaven og kunne ikke identifisere individuelle rotter ut av en gruppe. Vi tror at det ville være mulig å bruke spesiell programvare for å analysere videoen, eller å markere hver rotte visuelt eller plassere en kapsel under rottens hud for dataprogrammet å skille mellom individuelle rotter. En annen mulig begrensning av protokollen innebærer den lange varigheten av treningsperioden og prosedyren.
Det finnes andre alternativer som kan forbedre teknikken, inkludert en alternativ metode som involverer en eller to celler i apparatet1,25. Vi identifiserte en uforutsigbar stressmodell som en metode for å indusere forskjellig oppførsel i hierarkiske relasjoner, selv om andre modeller også kan fungere.
Til slutt tillater denne dykke-for-mat-oppgaven undersøkelse av gnagers sosiale hierarki og atferdsinteraksjoner. Vår protokoll tester betydelig en gruppe rotter i stedet for bare et par rotter og gir mulighet for en analyse av mer flerlags hierarkiske forhold. Vi ser to hovedbruk for teknikken som er beskrevet her. Det kan brukes til å studere patofysiologien til psykisk sykdom i rottemodeller, samt testing for nye behandlinger for sykdommer relatert til angstdepressive sykdommer. Denne dyremodellen kan også tillate oss å vurdere forholdet mellom et bredt spekter av psykiske sykdommer og sosial organisering, samt å studere effektiviteten av terapi på sosial dysfunksjon.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Forfatterne har ingenting å avsløre.
Acknowledgments
Vi vil takke professor Olena Severynovska, Anastasia Halinska og Maryna Kuscheriava ved Institutt for fysiologi, Fakultet for biologi, økologi og medisin, samt Oles Honchar ved Dnipro University, Dnipro, Ukraina, for deres hjelp til å analysere videoopptak av den sosiale organisasjonstesten.
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).
