Summary
Este protocolo describe un método de examen de la jerarquía social en un modelo de rata. Las ratas realizan una compleja tarea de buceo para comer en la que forman una jerarquía distinta de acuerdo con su disposición a sumergirse bajo el agua y nadar para obtener un pellet de comida. Este método se utiliza para entender la toma de decisiones y las relaciones sociales entre animales altamente sociales en grupos pequeños.
Abstract
Para muchas especies, donde el estatus es un motivador vital que puede afectar la salud, las jerarquías sociales influyen en el comportamiento. Las jerarquías sociales que incluyen relaciones dominantes-sumisas son comunes tanto en las sociedades animales como en las humanas. Estas relaciones pueden verse afectadas por interacciones con otros y con su entorno, lo que dificulta su análisis en un estudio controlado. Más que una simple jerarquía de dominio, esta formación tiene una presentación complicada que permite a las ratas evitar la agresión. El estatus puede ser estancado o mutable, y resulta en estratificaciones sociales complejas. Aquí describimos una compleja tarea de buceo por comida para investigar la jerarquía social de roedores y las interacciones conductuales. Este modelo animal puede permitirnos evaluar la relación entre una amplia gama de enfermedades mentales y la organización social, así como estudiar la eficacia de la terapia sobre la disfunción social.
Introduction
Las ratas son animales altamente sociales, lo que las convierte en un modelo ideal para entender el comportamiento social y cómo se relaciona con la toma de decisiones. Las ratas se dividen en grupos jerárquicos basados en relaciones dominantes y sumisas. Las ratas pueden ser entrenadas para tareas que expresan cooperación, gestión de riesgos, comportamiento engañoso y comportamientos que cambian dependiendo de las decisiones de otras ratas1,2. Los estudios con modelos de ratas que expresan estos comportamientos resultan útiles para entender la estructura social y su relación con la toma de decisiones con relevancia para la psicología humana.
Como recurso necesario, el acceso a la alimentación es una de las principales razones de organización social entre las ratas3. Se han observado ratas ingenuas que participan en la interacción social y la diferenciación en situaciones en las que el acceso a los alimentos era limitado1,2,4,5,6,7,8. En un estudio, las ratas adultas debían cruzar un túnel bajo el agua para acceder a la comida y luego traer la comida de vuelta a través del túnel a la jaula9. Las ratas individuales dentro de cada grupo pudieron ser categorizadas de acuerdo con su método de obtención de alimentos. Han surgido dos perfiles de comportamiento: los primeros son los "portadores", que se sumergen y nadan bajo el agua hasta el alimentador, obtienen un perdigón y sostienen el pellet en su boca mientras nadan de vuelta a la jaula. El segundo grupo son los "no portadores", que no bucean y obtienen alimentos sólo robando a los transportistas. En grupos de seis ratas, aproximadamente la mitad eran portadoras y la otra mitad no9. Se observó que todas las ratas eran portadoras cuando fueron entrenadas individualmente en el aparato de buceo10.
Tareas similares de comportamiento animal implican competencia por alimentos o espacio y se han empleado con pollos11,roedores12,13,14,15,y cerdos16. En la prueba de tubo, dos ratones son enviados a través de un tubo estrecho desde extremos opuestos, con un ratón necesariamente cediendo el derecho de paso al otro. Esta prueba ayuda a medir el dominio social17,18,19. Una prueba de comportamiento conocida como la prueba de punto caliente hace que los ratones compitan por una posición en un pequeño punto cálido en una jaula fría19,20.
Una tarea posterior de buceo por comida que es más compleja permite a las ratas portadoras tener acceso a una segunda jaula, lejos de los no portadores, donde podrían consumir sus alimentos por separado4. En este protocolo, presentamos una tarea de buceo para alimentos como un modelo alternativo para la jerarquía social y el comportamiento en ratas. Esta tarea de buceo para comer proporciona un método para que las ratas eviten los grupos sociales de la jaula principal y, por lo tanto, escapen de la agresión y las interacciones sociales de otras ratas. Esta tarea introduce la opción de evitar el comportamiento social en ratas que puede dilucidar nuestra comprensión de la agresión social.
El funcionamiento social, que describe la capacidad de participar en roles sociales normales, puede verse afectado por condiciones como la depresión3. Las personas deprimidas a menudo luchan con el desempleo, tienen pocos contactos sociales y apenas participan en actividades de ocio3. El tratamiento eficaz de la depresión a menudo se mide mediante la mejora de la función social e interpersonal21. Los tratamientos antidepresivos, sin embargo, varían en su eficacia en el tratamiento de deterioros en el funcionamiento social relacionados con la depresión3.
En esta metodología, inducimos una condición depresiva en ratas a través de la prueba de estrés crónico y evaluamos el nivel de anhedonia de las ratas, una de las características de un estado similar a la depresión, con una prueba de preferencia por sacarosa. Las ratas anedónicas, así como las ratas anedónicas a las que se les administraron antidepresivos, fueron monitoreadas a través de la tarea de buceo para comer en comparación con un grupo de control.
Las tareas de buceo por alimentos antes mencionadas se asemejan a pruebas de competencia alimentaria que a menudo utilizan sólo un par de animales o una dicotomía como punto de comparación, como portadores y no portadores y un único análisis que compara la presentación con el dominio15,17,22. Nuestro método define interacciones más complejas entre las ratas a través de divisiones en múltiples tipos de comportamiento, incluyendo: portadores y no portadores, aquellos que luchan por la comida y los que no, y ratas que comparten alimentos o van a jaulas separadas. Creemos que este protocolo es el único tipo que utiliza una jerarquía para evaluar una estructura compleja de interacción social en un grupo de animales, en lugar de en parejas. Será útil para los estudios que prueban el dominio basado en la preferencia alimentaria, así como estudios que tienen como objetivo aclarar relaciones más jerárquicas que no se limitan a un modelo dominante-sumiso.
En este protocolo, describimos en detalle la compleja tarea de buceo para alimentos para investigar la organización social y las interacciones en ratas con cambios en el comportamiento individual, particularmente después del desarrollo de la anhedonia. Este modelo animal también se puede utilizar para estudiar otras condiciones psiquiátricas asociadas con cambios en el comportamiento social y la jerarquía.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
Los experimentos se llevaron a cabo de conformidad con las recomendaciones de las Declaraciones de Helsinki y Tokio y las Directrices para el uso de animales experimentales de la Comunidad Europea. Los experimentos fueron aprobados por el Comité de Cuidado animal de la Universidad Ben-Gurion del Negev. El código de autorización para este experimento era IL-55-8-12.
1. Preparación de ratas
- Obtenga la aprobación para experimentos del Comité Institucional de Cuidado y Uso de Animales (IACUC).
- Seleccione ratas Sprague Dawley adultas. Excluir animales que presenten rasgos físicos anormales, como convulsiones u otros déficits motores.
NOTA: Para este protocolo, utilizamos ratas macho adultas, con un peso de 300-350 g, con edades comprendidas entre los 4 y los 8 meses de edad. También se pueden usar ratas hembra. - Mantenga las ratas a temperatura ambiente (22 °C ± 1 °C), con 12 h de luz y 12 h de ciclos oscuros. Proporcione comida para ratas y agua ad libitum. Casa 3 ratas por jaula.
NOTA: Todas las ratas alojadas en la misma jaula deben estar en el mismo grupo experimental. - Coloca aleatoriamente 120 ratas en uno de los tres grupos experimentales. Utilice el grupo 1 (n=60) w como grupo de control. Induzca al grupo experimental, Grupo 2 (n=30), con factores de estrés como se detalla a continuación. Induzca al Grupo 3, el grupo experimental con tratamiento (n=30), con anhedonia y posteriormente administre tratamiento antidepresivo. La línea de tiempo del protocolo experimental se puede encontrar en la Figura 1.
- Marque ratas con bolígrafos de colores al comienzo del experimento para permitir la identificación individual.
- Realice todos los experimentos entre las 6:00 a.m. y las 12:00 p.m.
- Pesar ratas diariamente durante todo el procedimiento para una posible pérdida de peso. La pérdida de peso por encima del 20% excluirá a las ratas del estudio. Ver sección 3.1.3.
2. Inducción de anhedonia en ratas
- Modelo de estrés crónico impredecible
- Inducir ratas del grupo experimental y del grupo experimental con tratamiento con características de un estado depresivo por el modelo de estrés impredecible crónico, como se detalló previamente23.
- Modelo de estrés crónico impredecible
- Inducir ratas de los dos grupos experimentales con comportamientos depresivos por el modelo de estrés impredecible crónico, como se detalló previamente23.
NOTA: Las ratas están expuestas a 2 de los 7 factores de estrés diarios en un orden aleatorio; uno en el día y el segundo por la noche durante 5 semanas24,25. - Introduzca los siguientes factores de estrés en orden aleatorio:
- Ratas de la casa con 6 animales por jaula en lugar de 3 por 18 h.
- Colocación de la jaula de inclinación 45° a lo largo del eje vertical durante 3 h.
- Privar a los animales de comida durante 18 h.
- Privar a los animales de agua durante 18 h y luego introducir una botella de agua vacía.
- Mantener una jaula sucia durante 8 h con 300 ml de agua derramada en la ropa de cama.
- Mantenga la iluminación continua y revierta el ciclo de luz/oscuridad durante 48 h por semana.
- Caliente el ambiente a 40 °C durante 5 min.
- Confirme el desarrollo de la anhedonia, una de las características de un estado similar a la depresión, realizando una prueba de preferencia por sacarosa. Ver sección 4.
- Inducir ratas de los dos grupos experimentales con comportamientos depresivos por el modelo de estrés impredecible crónico, como se detalló previamente23.
- Terapia contra la depresión
- Administrar 20 mg/kg de clorhidrato de imipramina (antidepresivo tricíclico) por vía intraperitoneally una vez al día durante 3 semanas a ratas del grupo experimental26,27,28.
NOTA: Un subgrupo (n=3 en cada conjunto de ratas) del grupo experimental se administra 0,9% salina (placebo) por vía intraperitoneally una vez al día durante la duración de 3 semanas, al mismo volumen que el grupo de tratamiento antidepresivos.
- Administrar 20 mg/kg de clorhidrato de imipramina (antidepresivo tricíclico) por vía intraperitoneally una vez al día durante 3 semanas a ratas del grupo experimental26,27,28.
3. La prueba de la organización social (compleja tarea de buceo para alimentos)
NOTA: El aparato experimental fue descrito en estudios anteriores9,29,30 con modificaciones menores. Todas las partes del aparato deben estar compuestas de plexiglás transparente.
- Prepara aparatos y aclimata ratas.
- Conecte dos jaulas (50 cm x 50 cm x 50 cm) a un acuario (130 cm x 35 cm x 50 cm) a través de túneles (45 cm x 15 cm x 15 cm)(Figura 2). Asegúrese de que no hay acceso de una jaula a otra sin sumergirse en el acuario25. Mantener la temperatura del agua a 25 °C.
- Coloque tubos con pellets de comida (un pellet de comida en cada tubo) en un extremo del acuario.
NOTA: Una reducción en la accesibilidad de los pellets de comida en la jaula de salida debería alentar gradualmente a la rata, que de otro modo desarrollaría el hábito de robar, a bucear para llegar a la comida. - El día 1 del experimento, introducir cada grupo de 6 ratas en aparatos experimentales sin agua para sesiones de 3 horas. Devuelve a las ratas a la jaula estándar después de la sesión.
- Restringir el acceso de los alimentos de ratas a las sesiones de 3 horas, sin ningún otro acceso a los alimentos durante el resto del día.
- Retire las ratas que perdieron más del 20% de su peso basal del experimento junto con su grupo social, y dé comida y agua ad libitum.
- Manualmente toalla secar ratas o proporcionar acceso a una fuente de calor hasta que se seque y antes de colocarlas de nuevo en su carcasa regular para evitar la hipotermia.
- Repita estas sesiones para los días 2-3.
NOTA: Grabe en video ratas en el aparato continuamente para sesiones de 3 horas. Asegúrese de que la cámara esté configurada en alta definición (720p) y que el enfoque automático esté apagado.
- Realizar tareas de buceo para la comida
- Los días 4-17, añadir agua progresivamente hasta alcanzar el nivel máximo de agua, como se describió anteriormente4. Los días 17-21, mantener el nivel máximo de agua.
- Observe a las ratas buceando para el acceso de pellets.
- Registre los siguientes parámetros para cada rata:
- Evalúe la frecuencia de entrada en el túnel.
- Cuente cada intento de bucear para la comida.
NOTA: El viaje de jaula a acuario de vuelta a una jaula no debe exceder de 5-6 segundos, lo que asegurará que el pellet siga siendo comestible. - Evaluar el número de veces que los alimentos se obtienen por ataque entre ratas que nadan para alimentos y ratas que no lo hacen.
- Registre el número de veces que la comida es llevada por una rata que nada.
- Graba el tiempo que las ratas pasaron en jaulas separadas en comparación con el tiempo que pasan en la jaula original.
NOTA: Todos los datos se obtuvieron mediante observación visual continua.
4. Evaluación de la anhedonia: La prueba de preferencia por sacarosa
- Evaluar la anhedonia mediante la prueba de preferencia de sacarosa con modificación menor, como se describió anteriormente23,25,31,32,33. Realice esta prueba los días -6, 0, 35, 41, 62 y 68 del procedimiento (consulte la figura 1 para la línea de tiempo del protocolo).
- Permitir que las ratas consuman solución de sacarosa durante 24 h mediante el acceso gratuito a las dos botellas de cada jaula, que contienen 100 ml de solución de sacarosa (1%, w/v).
- Después de 24 h, reemplace una de las botellas por agua por otras 24 h.
- Privar a las ratas de agua durante 12 horas34.
- Dar a las ratas ambas botellas (una con agua y otra con sacarosa). Después de 4 h, registre el volumen tanto de la solución de sacarosa consumida como del agua.
- Calcular la preferencia de sacarosa como preferencia de sacarosa (%) = consumo de sacarosa (mL)/(consumo de sacarosa (mL) + consumo de agua (ml)) × 100%.
NOTA: Al utilizar el modelo de estrés impredecible crónico junto con una prueba de organización social, recomendamos no sólo registrar la sacarosa media y el consumo de agua, sino también observar cambios en el comportamiento de cada rata individual. Esto permitirá una comprensión más específica de los cambios de comportamiento dentro del individuo en lugar de dentro del grupo cuando se enfrenta a un modelo jerárquico como la tarea de buceo por comida.
5. Análisis estadístico
- Determine las comparaciones entre grupos que utilizan kruskal-wallis seguidos por Mann-Whitney para datos no paramétricos o un análisis unidireccional de varianza (ANOVA) seguido de la prueba post hoc de Bonferroni o la prueba t del estudiante para datos paramétricos.
NOTA: Los resultados se consideran estadísticamente significativos cuando p < 0.05, y muy significativos cuando p < 0.01.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Cambios en el peso corporal
Un ANOVA unidireccional no mostró ninguna diferencia en los cambios en el peso corporal entre grupos experimentales durante los 21 días de la tarea de buceo por comida. De los días 2 al 21, hubo cambios en el peso corporal para los 3 grupos (p<0.01, Tabla 1).
Prueba de preferencia de sacarosa
Al inicio del experimento (día 0), no hubo diferencia en el porcentaje de preferencia por sacarosa entre el grupo experimental de ratas inducidas con anhedonia (85,6% ± 18,6), el grupo experimental tratado con terapia antidepresivo (85,1% ± 18,8) y el grupo de control (85,7% ± 9,9). El día 35, en comparación con el grupo de control (84,13% ± 12,3), hubo una preferencia por sacarosa significativamente menor en el grupo experimental (62,69% ± 17,7, p<0.01) y en el grupo experimental con tratamiento (68,48% ± 13,9, p<0,01, Figura 3A). Todavía no había diferencias entre el grupo experimental y el grupo experimental con tratamiento. El día 62, las ratas experimentales tenían un porcentaje menor de preferencia de sacarosa (68% ± 15) que el grupo de control (78,5% ± 16) y el grupo experimental con tratamiento (77% ± 16, p<0,05, Figura 3B). No había diferencias entre el grupo de tratamiento y el grupo de control en este momento. Los datos se presentan como porcentaje de preferencia de sacarosa ± desviación estándar.
Tarea de buceo para comer
La actividad social de las ratas en situación de acceso restringido a los alimentos se ilustra en la Figura 4. Las ratas del grupo experimental demostraron un aumento en la frecuencia de las entradas en el túnel (113% ± 3,7, p<0,01, Figura 4A),buceo para alimentos (141% ± 7, p<0.01, Figura 4B),alimentos obtenidos por transporte (168% ± 12, p<0.01, Figura 4C),tiempo empleado en jaulas separadas (123% ± 7.9, p<0.01, Figura 4D),y alimentos obtenidos por ataque (232% ± 26, p<0.01, Figura 4E)en comparación con el grupo experimental con tratamiento (44% ± 7,53% ± 6, 54% ± 5, 55% ± 4.7, 67% ± 3.4, respectivamente). Las diferencias entre el grupo experimental de ratas y las ratas experimentales tratadas con antidepresivos fueron estadísticamente mayores que la diferencia entre el grupo experimental y el grupo de control en los 5 parámetros de la prueba de buceo por alimentos (p<0.05). Los datos se presentan como un porcentaje medio en comparación con los controles ± error estándar de la media.
Figura 1. Una cronología del protocolo experimental. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
Figura 2. Ilustración del aparato de buceo para alimentos. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
Figura 3. La prueba de preferencia de sacarosa (A) después de 35 días y (B) después de 62 días. No hubo diferencia en el consumo de sacarosa al comienzo del experimento. (A) Para el día 35 del experimento, el grupo anedónico (p<0.01) y el grupo anedónico tratado con terapia antidepresivo (p<0.01) tenían una preferencia de sacarosa porcentual significativamente menor que el grupo de control. (B) El día 62, las ratas inducidas con anhedonia tenían una preferencia por sacarosa por porcentaje menor en comparación con el control y el grupo anedónico tratado con tratamiento antidepresivo (p<0.05). Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
Figura 4. Actividad social de ratas en situación de acceso restringido a los alimentos. (A) Frecuencia de entradas en el túnel. B) Buceo para la comida. (C) Alimentos obtenidos por transporte. (D) Tiempo pasado en jaulas separadas. (E) Alimentos obtenidos por ataque. Los datos se presentan como un porcentaje medio en comparación con los valores medios de control + error estándar de la media. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
| Cambio en el peso corporal de las ratas | |||||||||||||||||||||
| Días | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | 19 | 20 | 21 |
| Grupo de control | |||||||||||||||||||||
| afirmar. | 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 |
| Grupo experimental con tratamiento | |||||||||||||||||||||
| afirmar. | 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 |
| Grupo Experimental | |||||||||||||||||||||
| afirmar. | 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 |
Tabla 1. Cambios en el peso corporal (como porcentaje) durante la tarea de buceo por comida. No hubo diferencias entre los 3 grupos experimentales para los cambios en el peso corporal durante los 21 días de la tarea. De los días 2 a 21, hubo un efecto general entre los días expresados como un cambio en el peso corporal (p<0.01).
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Las jerarquías sociales determinan el comportamiento de muchas especies, incluidos los seres humanos, y a menudo se definen por relaciones basadas en la agresión y la sumisión. Estas relaciones a menudo dependen de factores ambientales adicionales a las estructuras sociales35. Las formaciones sociales basadas en el dominio y la sumisión son multifacéticas36,37. Entre los seres humanos, la agresión se describe como consistente en comportamientos que van desde el acoso no físico a la guerra y la violencia38,39,40. Estas formaciones pueden verse influenciadas por la depresión y otras afecciones deterioradas3,21.
En la compleja tarea de buceo para comer, las ratas tienen la opción de evitar la agresión y regresar a una jaula sin otras ratas de su pequeño grupo social. El diseño del aparato obliga a las ratas a bucear y nadar bajo el agua durante aproximadamente 1 metro. La colocación del alimentador requiere que las ratas regresen a una jaula para comer su comida. El acceso a la jaula alternativa es posiblemente sólo a través de la natación en el acuario. Por lo tanto, las ratas portadoras deciden si consumirán su comida en la jaula de casa o en la jaula alternativa.
El experimento permite la aclimatación de ratas. En los primeros tres días, los animales aprenden las características espaciales del acuario y la ubicación de la comida sin agua en su interior. A partir de los días 4-17, el agua se añade progresivamente. Después del día 17, el nivel del agua es lo suficientemente alto como para que los animales deban bucear para obtener su alimento del comedero. Bucean para comer de los días 17-21. Observamos que los grupos conductuales de las ratas no surgieron hasta el día 11 del experimento, lo que sugiere que los resultados son más significativos a partir de ese día. Para el día 21, las ratas pierden peso críticamente, y este parece ser el último día para recopilar datos factibles. Las ratas comenzaron a atacar por comida en todos los grupos en los días 9 o 10.
Hay varios pasos críticos de este protocolo. La exclusión de la pérdida de peso es importante para garantizar que el método dará los mejores datos. Normalmente, una pérdida de peso del 20% es lo suficientemente considerable como para eliminar las ratas del experimento41,42,43,44. Las ratas deben pesarse al menos una vez al día. Del mismo modo, debe haber amplios tubos de pellets para que las ratas puedan adquirir fácilmente un pellet. Hay una alta probabilidad de que una rata pierda un perdigón en el camino, y esto asegura que puedan intentarlo de nuevo rápidamente. El nivel del agua debe ser lo suficientemente alto como para que las ratas no puedan tocar el suelo al cruzar el túnel. También hacemos hincapié en que una grabación de vídeo es necesaria incluso si los investigadores están observando el comportamiento de las ratas en tiempo real, para permitir la recopilación de datos adicionales.
En grupos de seis ratas, un patrón común reveló grupos conductuales de 5 ratas portadoras y 1 rata no portadora25. Otras tareas de buceo para alimentos utilizaron diferentes cantidades de ratas en cada grupo con proporciones similares de portadores a no portadores. En la tarea presentada aquí, 1 o 2 de las ratas portadoras permanecieron en la jaula alternativa, usándola como una nueva base para nadar dentro y fuera para acceder a los alimentos, con el fin de evitar otras ratas. De las ratas portadoras que regresaron a la jaula principal con sus perdigones, 1-2 eran menos activas cuando intentaban proteger su comida en la jaula común.
En otro estudio, el grupo de seis ratas estaba formado únicamente por no portadores determinados a partir de un experimento anterior1. La división de los roles de comportamiento mantuvo las proporciones de un grupo típico: una rata no nadó, y cinco ratas eran portadoras. Esto sugiere que las ratas cambian sus roles de comportamiento dependiendo de la situación y las ratas a su alrededor. Esto se hace eco en los seres humanos, en los que el comportamiento se altera por la situación y a través de la inestabilidad social45,46.
Los resultados de este protocolo sugieren que las ratas con anhedonia, una de las características de un estado similar a la depresión, y sin tratamiento son más agresivas y propensas a obtener alimentos por sí mismas, ya sea a través de ataques, buceo o transporte, y más propensas a permanecer en jaulas separadas. Parece que las ratas anedónicas están más dispuestas a alterar sus relaciones sociales, y a participar en actividades que las ratas considerarían peligrosas, como nadar. Es posible que exista una relación entre la incapacidad de regular las conductas de asunción de riesgos y desempeñar las funciones sociales esperadas.
Con el fin de reducir el trabajo de trabajo involucrado en el análisis de las grabaciones de vídeo de los comportamientos de las ratas, intentamos utilizar software de vídeo (por ejemplo, Etnovisión). Sin embargo, el software no era adecuado para esta tarea de comportamiento y no podía identificar ratas individuales fuera de un grupo. Creemos que sería posible utilizar un software especial para analizar el video, o para marcar visualmente a cada rata o colocar una cápsula debajo de la piel de la rata para que el programa informático diferencie entre ratas individuales. Otra posible limitación del protocolo implica la larga duración del período de formación y el procedimiento.
Hay otras opciones que pueden mejorar la técnica, incluyendo un método alternativo que involucra una o dos células en el aparato1,25. Identificamos un modelo de estrés impredecible como un método para inducir un comportamiento diferente en las relaciones jerárquicas, aunque otros modelos también pueden funcionar.
En conclusión, esta tarea de buceo por comida permite la investigación de la jerarquía social de roedores y las interacciones conductuales. Nuestro protocolo prueba significativamente a un grupo de ratas en lugar de sólo un par de ratas y permite un análisis de relaciones jerárquicas más multicapa. Vemos dos usos principales para la técnica descrita aquí. Se puede aplicar para estudiar la fisiopatología de las enfermedades mentales en modelos de ratas, así como pruebas para nuevos tratamientos para enfermedades relacionadas con enfermedades depresivos de ansiedad. Este modelo animal también puede permitirnos evaluar la relación entre una amplia gama de enfermedades mentales y la organización social, así como estudiar la eficacia de la terapia sobre la disfunción social.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Los autores no tienen nada que revelar.
Acknowledgments
Nos gustaría dar las gracias a la profesora Olena Severynovska, Anastasia Halinska y Maryna Kuscheriava del Departamento de Fisiología, Facultad de Biología, Ecología y Medicina, así como a Oles Honchar de la Universidad Dnipro, Dnipro, Ucrania, por su ayuda en el análisis de grabaciones de vídeo de la prueba de la organización social.
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).
