Summary
Questo protocollo descrive un metodo per esaminare la gerarchia sociale in un modello di ratto. I ratti svolgono un complesso compito di immersione per cibo in cui formano una gerarchia distinta in base alla loro volontà di immergersi sott'acqua e nuotare per ottenere un pellet alimentare. Questo metodo viene utilizzato per comprendere il processo decisionale e le relazioni sociali tra animali altamente sociali in piccoli gruppi.
Abstract
Per molte specie, dove lo stato è un motivatore vitale che può influenzare la salute, le gerarchie sociali influenzano il comportamento. Le gerarchie sociali che includono relazioni dominanti-sottomessi sono comuni sia nelle società animali che in quella umane. Queste relazioni possono essere influenzate dalle interazioni con gli altri e con il loro ambiente, rendendoli difficili da analizzare in uno studio controllato. Piuttosto che una semplice gerarchia di dominanza, questa formazione ha una presentazione complicata che consente ai ratti di evitare l'aggressività. Lo stato può essere stagnante o mutevole e si traduce in complesse stratificazioni sociali. Qui descriviamo un complesso compito diving-for-food per indagare la gerarchia sociale dei roditori e le interazioni comportamentali. Questo modello animale può permetterci di valutare la relazione tra una vasta gamma di malattie mentali e organizzazione sociale, nonché di studiare l'efficacia della terapia sulla disfunzione sociale.
Introduction
I ratti sono animali altamente sociali, rendendoli un modello ideale per comprendere il comportamento sociale e il modo in cui si relaziona al processo decisionale. I ratti si dividono in gruppi gerarchici basati su relazioni dominanti e sottomessi. I ratti possono essere addestrati per compiti che esprimono cooperazione, gestione del rischio, comportamento ingannevole e comportamenti che cambiano a seconda delle decisioni di altri ratti1,2. Gli studi con modelli di ratti che esprimono questi comportamenti si rivelano utili per comprendere la struttura sociale e la sua relazione con il processo decisionale con rilevanza per la psicologia umana.
Come risorsa necessaria, l'accesso al cibo è una delle principali ragioni dell'organizzazione sociale tra i ratti3. Ratti ingenui sono stati osservati impegnati nell'interazione sociale e nella differenziazione in situazioni in cui l'accesso al cibo eralimitato 1,2,4,5,6,7,8. In uno studio, ai ratti adulti è stato richiesto di attraversare un tunnel sott'acqua per accedere al cibo e quindi riportare il cibo attraverso il tunnel fino alla gabbia9. I singoli ratti all'interno di ciascun gruppo hanno potuto essere classificati in base al loro metodo di ottenimento del cibo. Sono emersi due profili comportamentali: i primi sono i "portatori", che si tuffano e nuotano sott'acqua fino all'alimentatore, ottengono un pellet e tengono il pellet in bocca mentre nuotano di nuovo nella gabbia. Il secondo gruppo sono i "non portatori", che non si tuffano e ottengono cibo solo rubando ai vettori. In gruppi di sei ratti, circa la metà erano portatori e l'altra metà non9. Tutti i ratti sono stati osservati essere portatori quando sono stati addestrati individualmente nell'apparato subacqueo10.
Compiti comportamentali simili degli animali comportano la competizione per cibo o spazio e sono statiimpiegati con polli 11,roditori 12,13,14,15e maiali16. Nella prova a tubo, due topi vengono inviati attraverso un tubo stretto dalle estremità opposte, con un topo che necessariamente ce la trasli va dall'altro. Questo test aiuta a misurare la dominanzasociale 17,18,19. Un test comportamentale indicato come test del punto caldo fa competere i topi per una posizione in un piccolo punto caldo in una gabbia altrimenti fredda19,20.
Un successivo compito di immersione per cibo che è più complesso consente ai ratti portatori di avere accesso a una seconda gabbia, lontano dai non portatori, dove potrebbero consumare il loro ciboseparatamente 4. In questo protocollo, presentiamo un compito diving-for-food come modello alternativo per la gerarchia sociale e il comportamento nei ratti. Questo compito di immersione per cibo fornisce un metodo per i ratti per evitare i gruppi sociali della gabbia principale e quindi sfuggire all'aggressività e alle interazioni sociali di altri ratti. Questo compito introduce l'opzione di comportamenti sociali evitanti nei ratti che possono chiarire la nostra comprensione dell'aggressione sociale.
Il funzionamento sociale, che descrive la capacità di impegnarsi in normali ruoli sociali, può essere influenzato da condizioni come la depressione3. Gli individui depressi spesso lottano con la disoccupazione, hanno pochi contatti sociali e difficilmente si impegnano in attività ricreative3. Un trattamento efficace della depressione è spesso misurato dal miglioramento della funzione sociale einterpersonale 21. I trattamenti antidepressivi, tuttavia, variano nella loro efficacia nel trattamento delle menomazioni nel funzionamento sociale legate alla depressione3.
In questa metodologia, abbiamo indotto una condizione depressiva nei ratti attraverso la prova di stress cronico e valutato il livello di anedonia dei ratti, una delle caratteristiche di uno stato simile alla depressione, con un test di preferenza al saccarosio. I ratti anedonici, così come i ratti anedonici ai quali venivano somministrati antidepressivi, sono stati monitorati attraverso il compito diving-for-food rispetto a un gruppo di controllo.
Le attività subacquee per alimenti precedentemente menzionate assomigliano a test di competizione alimentare che spesso usano una sola coppia di animali o una dicotomia come punto di confronto, come vettori e non portatori e una singola analisi che confronta la sottomissione al dominio15,17,22. Il nostro metodo definisce interazioni più complesse tra ratti attraverso divisioni in molteplici tipi di comportamento, tra cui: portatori e non portatori, coloro che combattono per il cibo e coloro che non lo fanno, e ratti che condividono cibo o vanno in gabbie separate. Crediamo che questo protocollo sia l'unico tipo che utilizza una gerarchia per valutare una complessa struttura di interazione sociale in un gruppo di animali, piuttosto che in coppia. Sarà utile per studi che testano il dominio basato sulla preferenza alimentare, così come studi che mirano a chiarire relazioni più gerarchiche che non si limitano a un modello dominante-sottomesso.
In questo protocollo, descriviamo in dettaglio il complesso compito diving-for-food per indagare l'organizzazione sociale e le interazioni nei ratti con cambiamenti nel comportamento individuale, in particolare dopo lo sviluppo dell'anedonia. Questo modello animale può anche essere utilizzato per studiare altre condizioni psichiatriche associate a cambiamenti nel comportamento sociale e nella gerarchia.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
Gli esperimenti sono stati condotti conformemente alle raccomandazioni delle dichiarazioni di Helsinki e di Tokyo e agli orientamenti per l'impiego di animali da esperimento della Comunità europea. Gli esperimenti sono stati approvati dal Comitato per la cura degli animali dell'Università Ben-Gurion del Negev. Il codice di autorizzazione per questo esperimento era IL-55-8-12.
1. Preparazione del ratto
- Ottenere l'approvazione per gli esperimenti dal Comitato istituzionale per la cura e l'uso degli animali (IACUC).
- Seleziona ratti adulti Sprague Dawley. Escludere gli animali che presentano tratti fisici anomali, come convulsioni o altri deficit motori.
NOTA: Per questo protocollo, abbiamo usato ratti maschi adulti, del peso di 300−350 g, di età compresa tra 4 e 8 mesi. Possono essere utilizzati anche ratti di sesso femminile. - Mantenere i ratti a temperatura ambiente (22 °C ± 1 °C), con cicli di luce 12 ore e 12 ore di buio. Fornire chow di ratto e acqua ad libitum. Casa 3 ratti per gabbia.
NOTA: Tutti i ratti alloggiati nella stessa gabbia devono essere nello stesso gruppo sperimentale. - Posizionare casualmente 120 ratti in uno dei tre gruppi sperimentali. Utilizzare il gruppo 1 (n=60) w come gruppo di controllo. Indurre il gruppo sperimentale, gruppo 2 (n=30), con fattori di stress come descritto di seguito. Indurre il Gruppo 3, il gruppo sperimentale con trattamento (n=30), con anedonia e successivamente somministrare trattamento antidepressivo. La sequenza temporale per il protocollo sperimentale è disponibile nella figura 1.
- Contrassegnare i ratti con penne colorate all'inizio dell'esperimento per consentire l'identificazione individuale.
- Esegui tutti gli esperimenti tra le 6:00 .m e le 12:00.m.
- Pesare i ratti ogni giorno durante tutta la procedura per una possibile perdita di peso. La perdita di peso superiore al 20% escluderà i ratti dallo studio. Cfr. punto 3.1.3.
2. Induzione di anedonia nei ratti
- Modello di stress cronico imprevedibile
- Indurre ratti del gruppo sperimentale e del gruppo sperimentale con trattamento con caratteristiche di uno stato depressivo dal modello di stress cronico imprevedibile, comeprecedentemente dettagliato 23.
- Modello di stress cronico imprevedibile
- Indurre ratti dai due gruppi sperimentali con comportamenti depressivi dal modello di stress cronico imprevedibile, come precedentemente dettagliato23.
NOTA: I ratti sono esposti a 2 dei 7 fattori di stress al giorno in ordine casuale; uno di giorno e il secondo di notte per 5 settimane24,25. - Introdurre i seguenti fattori di stress in ordine casuale:
- Ratti domestici con 6 animali per gabbia invece di 3 per 18 ore.
- Posizionamento della gabbia di inclinazione di 45° lungo l'asse verticale per 3 h.
- Privare gli animali del cibo per 18 ore.
- Privare gli animali dell'acqua per 18 ore e quindi introdurre una bottiglia d'acqua vuota.
- Mantenere una gabbia sporca per 8 ore con 300 mL di acqua versata nella biancheria da letto.
- Mantenere l'illuminazione continua e invertire il ciclo luce/buio per 48 ore a settimana.
- Riscaldare l'ambiente a 40 °C per 5 min.
- Confermare lo sviluppo dell'anedonia, una delle caratteristiche di uno stato depressione- simile, eseguendo un test di preferenza del saccarosio. Cfr. sezione 4.
- Indurre ratti dai due gruppi sperimentali con comportamenti depressivi dal modello di stress cronico imprevedibile, come precedentemente dettagliato23.
- Terapia anti-depressione
- Somministrare per via intraperitoneale 20 mg/kg di cloridrato di imipramina (antidepressivo triciclico) una volta al giorno per 3 settimane ai ratti delgruppo sperimentale 26,27,28.
NOTA: Un sottogruppo (n=3 in ogni insieme di ratti) del gruppo sperimentale viene somministrato per via intraperitoneale allo 0,9% saline (placebo) una volta al giorno per la durata di 3 settimane, allo stesso volume del gruppo di trattamento antidepressivo.
- Somministrare per via intraperitoneale 20 mg/kg di cloridrato di imipramina (antidepressivo triciclico) una volta al giorno per 3 settimane ai ratti delgruppo sperimentale 26,27,28.
3. Il test dell'organizzazione sociale (complesso compito diving-for-food)
NOTA: L'apparato sperimentale è stato descritto instudi precedenti 9,29,30 con piccole modifiche. Tutte le parti dell'apparecchio devono essere composte da plexiglass trasparente.
- Preparare l'apparecchio e acclimatare i ratti.
- Collegare due gabbie (50 cm x 50 cm x 50 cm) a un acquario (130 cm x 35 cm x 50 cm) tramite gallerie (45 cm x 15 cm x 15 cm)(Figura 2). Assicurati che non ci sia accesso da una gabbia all'altra senza immergertinell'acquario 25. Mantenere la temperatura dell'acqua a 25 °C.
- Posizionare tubi con pellet di cibo (un pellet alimentare in ogni tubo) ad un'estremità dell'acquario.
NOTA: Una riduzione dell'accessibilità dei pellet alimentari nella gabbia di partenza dovrebbe gradualmente incoraggiare il topo, che altrimenti svilupperebbe l'abitudine di rubare, a immergersi per raggiungere il cibo. - Il primo giorno dell'esperimento, introdurre ogni gruppo di 6 ratti ad apparati sperimentali senza acqua per sessioni di 3 ore. Riportare i ratti nella gabbia standard dopo la sessione.
- Limita l'accesso al cibo per topi alle sessioni di 3 ore, senza altri accessi al cibo durante il resto della giornata.
- Rimuovi i ratti che hanno perso più del 20% del loro peso di base dall'esperimento insieme al loro gruppo sociale e dai ad libitum cibo e acqua.
- Tamponare manualmente i ratti secchi o fornire l'accesso a una fonte di calore fino a quando non si asciugano e prima di rimetterli nel loro alloggiamento normale per evitare l'ipotermia.
- Ripetere queste sessioni per i giorni 2-3.
NOTA: Registrare continuamente ratti nell'apparecchio per sessioni di 3 ore. Assicurarsi che la fotocamera sia impostata su alta definizione (720p) e che la messa a fuoco automatica sia disattivata.
- Eseguire attività subacquee per il cibo
- Nei giorni 4-17, aggiungere progressivamente acqua fino al raggiungere il livello massimo dell'acqua, come descritto in precedenza4. Nei giorni 17-21, mantenere il livello massimo dell'acqua.
- Osserva i ratti che si tuffano per l'accesso al pellet.
- Registrare i seguenti parametri per ogni ratto:
- Valutare la frequenza di ingresso nel tunnel.
- Conta ogni tentativo di immergerti per il cibo.
NOTA: Il viaggio dalla gabbia all'acquario verso una gabbia non deve superare i 5-6 secondi, il che garantirà che il pellet rimanga commestibile. - Valuta il numero di volte in cui il cibo viene ottenuto per attacco tra ratti che nuotano per cibo e ratti che non lo fanno.
- Registra il numero di volte in cui il cibo viene trasportato da un topo che nuota.
- Registrare il tempo trascorso dai ratti in gabbie separate rispetto al tempo trascorso nella gabbia originale.
NOTA: Tutti i dati sono stati ottenuti mediante osservazione visiva continua.
4. Valutazione dell'anedonia: il test di preferenza del saccarosio
- Valutare l'anedonia mediante la prova di preferenza del saccarosio con modifiche minori, comedescritto in precedenza 23,25,31,32,33. Eseguire questo test nei giorni -6, 0, 35, 41, 62 e 68 della procedura (vedere la figura 1 per la sequenza temporale del protocollo).
- Consentire ai ratti di consumare soluzione di saccarosio per 24 ore mediante libero accesso alle due bottiglie di ciascuna gabbia, contenenti 100 ml di soluzione di saccarosio (1%, w/v).
- Dopo 24 ore, sostituire una delle bottiglie con acqua per ulteriori 24 ore.
- Privare i ratti di acqua per 12 ore34.
- Dare ai ratti entrambe le bottiglie (una con acqua e una con saccarosio). Dopo 4 ore, registrare il volume sia della soluzione di saccarosio consumata che dell'acqua.
- Calcolare la preferenza per il saccarosio come preferenza per il saccarosio (%) = consumo di saccarosio (mL)/(consumo di saccarosio (mL) + consumo di acqua (mL)) × 100%.
NOTA: Quando si utilizza il modello di stress cronico imprevedibile in combinazione con un test dell'organizzazione sociale, si consiglia non solo di registrare il consumo medio di saccarosio e acqua, ma anche di notare i cambiamenti nel comportamento di ogni singolo ratto. Ciò consentirà una comprensione più specifica dei cambiamenti comportamentali all'interno dell'individuo anziché all'interno del gruppo di fronte a un modello gerarchico come l'attività diving-for-food.
5. Analisi statistica
- Determinare i confronti tra gruppi utilizzando il Kruskal-Wallis seguito da Mann-Whitney per i dati non parametrici o un'analisi uni-way della varianza (ANOVA) seguita dal test post hoc di Bonferroni o dal test t dello studente per i dati parametrici.
NOTA: I risultati sono considerati statisticamente significativi quando p < 0,05 e molto significativi quando p < 0,01.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Cambiamenti del peso corporeo
Un ANOVA uni-way non ha mostrato alcuna differenza nei cambiamenti nel peso corporeo tra i gruppi sperimentali per i 21 giorni del compito diving-for-food. Dai giorni da 2 a 21, si sono letete il peso corporeo per tutti e 3 i gruppi (p<0.01, Tabella 1).
Prova di preferenza del saccarosio
All'inizio dell'esperimento (giorno 0), non vi era alcuna differenza nella percentuale di preferenza per il saccarosio tra il gruppo sperimentale di ratti indotti con anedonia (85,6% ± 18,6), il gruppo sperimentale trattato con terapia antidepressiva (85,1% ± 18,8) e il gruppo di controllo (85,7% ± 9,9). Il giorno 35, rispetto al gruppo di controllo (84,13% ± 12,3), nel gruppo sperimentale si è avuto una preferenza per il saccarosio significativamente inferiore (62,69% ± 17,7, p<0,01) e nel gruppo sperimentale con trattamento (68,48% ± 13,9, p<0,01, Figura 3A). Non c'erano ancora differenze tra il gruppo sperimentale e il gruppo sperimentale con trattamento. Il giorno 62, i ratti sperimentali avevano una percentuale inferiore di preferenza per il saccarosio (68% ± 15) rispetto al gruppo di controllo (78,5% ± 16) e al gruppo sperimentale con trattamento (77% ± 16, p<0,05, figura 3B). Al momento non vi erano differenze tra il gruppo di trattamento e il gruppo di controllo. I dati sono presentati come percentuale di preferenza per il saccarosio ± deviazione standard.
Attività subacquea per il cibo
L'attività sociale dei ratti in una situazione di accesso limitato al cibo è illustrata nella figura 4. I ratti del gruppo sperimentale hanno dimostrato un aumento della frequenza delle entrate nel tunnel (113% ± 3,7, p<0,01, Figura 4A), immersioni per alimenti (141% ± 7, p<0,01, Figura 4B),alimenti ottenuti trasportando (168% ± 12, p<0.01, Figura 4C),tempo trascorso in gabbie separate (123% ± 7,9, p<0,01, Figura 4D) e alimenti ottenuti per attacco (232% ± 26, p<0.01, Figura 4E) rispetto al gruppo sperimentale con trattamento (44% ± 7, 53% ± 6, 54% ± 5, 55% ± 4,7, 67% ± 3,4, rispettivamente). Le differenze tra il gruppo sperimentale di ratti e i ratti sperimentali trattati con antidepressivi erano statisticamente maggiori della differenza tra il gruppo sperimentale e il gruppo di controllo in tutti e 5 i parametri della prova diving-for-food (p<0.05). I dati sono presentati come percentuale media rispetto ai controlli ± errore standard della media.
Figura 1. Una sequenza temporale del protocollo sperimentale. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.
Figura 2. Illustrazione dell'apparato diving-for-food. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.
Figura 3. La prova di preferenza del saccarosio (A) dopo 35 giorni e (B) dopo 62 giorni. All'inizio dell'esperimento non vi era alcuna differenza nel consumo di saccarosio. (A) Al giorno 35 dell'esperimento, il gruppo anedonico (p<0.01) e il gruppo anedonico trattato con terapia antidepressiva (p<0.01) avevano una preferenza di saccarosio significativamente inferiore rispetto al gruppo di controllo. (B) Il giorno 62, i ratti indotti con anedonia avevano una preferenza di saccarosio inferiore rispetto sia al controllo che al gruppo anedonico trattato con trattamento antidepressivo (p<0.05). Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.
Figura 4. Attività sociale dei ratti in una situazione di accesso limitato al cibo. (A) Frequenza delle entrate nel tunnel. (B)Immersioni per il cibo. (C) Alimenti ottenuti mediante trasporto. (D) Tempo trascorso in gabbie separate. (E)Alimenti ottenuti per attacco. I dati sono presentati come una percentuale media rispetto ai valori di controllo medi + errore standard della media. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.
| Variazione del peso corporeo dei ratti | |||||||||||||||||||||
| Giorni | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | 19 | 20 | 21 |
| Gruppo di controllo | |||||||||||||||||||||
| asserire. | 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 |
| Gruppo Sperimentale con Trattamento | |||||||||||||||||||||
| asserire. | 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 |
| Gruppo Sperimentale | |||||||||||||||||||||
| asserire. | 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 |
La tabella 1. Variazioni del peso corporeo (in percentuale) durante il compito di immersione per cibo. Non vi sono state differenze tra i 3 gruppi sperimentali per cambiamenti nel peso corporeo durante i 21 giorni di attività. Dai giorni da 2 a 21, c'è stato un effetto complessivo tra i giorni espresso come variazione del peso corporeo (p<0.01).
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Le gerarchie sociali determinano il comportamento di molte specie, compresi gli esseri umani, e sono spesso definite da relazioni basate sull'aggressività e sulla sottomissione. Queste relazioni spesso dipendono da fattori ambientali in più delle strutture sociali35. Le formazioni sociali basate sul predominio e sulla sottomissione sonosfaccettate 36,37. Tra gli esseri umani, l'aggressione è descritta come costituita da comportamenti che vanno dal bullismo non fisico alla guerrae alla violenza 38,39,40. Queste formazioni possono essere influenzate dalla depressione e da altre condizionicompromesse 3,21.
Nel complesso compito di immersione per cibo, i ratti hanno la possibilità di evitare l'aggressività e tornare in una gabbia senza altri ratti del loro piccolo gruppo sociale. Il design dell'apparato obbliga i ratti a immergersi e nuotare sott'acqua per circa 1 metro. Il posizionamento dell'alimentatore richiede che i ratti ritornino in una gabbia per mangiare il loro cibo. L'accesso alla gabbia alternativa è probabilmente solo attraverso il nuoto nell'acquario. Pertanto, i ratti portatori decidono se consumeranno il loro cibo nella gabbia di casa o nella gabbia alternativa.
L'esperimento consente l'acclimatazione del ratto. Nei primi tre giorni, gli animali imparano le caratteristiche spaziali dell'acquario e la posizione del cibo senza acqua all'interno. Dai giorni 4-17, l'acqua viene progressivamente aggiunta. Dopo il giorno 17, il livello dell'acqua è abbastanza alto che gli animali devono immergersi per ottenere il loro cibo dall'alimentatore. Si tuffano per il cibo dai giorni 17-21. Abbiamo osservato che i gruppi comportamentali dei ratti non sono emersi fino al giorno 11 dell'esperimento, il che suggerisce che i risultati sono più significativi a partire da quel giorno. Entro il giorno 21, i ratti perdono criticamente peso, e questo sembra essere l'ultimo giorno per raccogliere dati fattibili. I ratti iniziarono ad attaccare per il cibo in tutti i gruppi ai giorni 9 o 10.
Ci sono diversi passaggi critici di questo protocollo. L'esclusione della perdita di peso è importante per garantire che il metodo dia i migliori dati. In genere, una perdita di peso del 20% è abbastanza considerevole da rimuovere i ratti dall'esperimento41,42,43,44. I ratti devono essere pesati almeno una volta al giorno. Allo stesso modo, dovrebbero esserci ampi tubi a pellet in modo che i ratti possano facilmente acquisire un pellet. C'è un'alta probabilità che un topo perda un pellet lungo la strada, e questo assicura che possano riprovare rapidamente. Il livello dell'acqua deve essere abbastanza alto in modo che i ratti non possano toccare il pavimento quando attraversano il tunnel. Sottolineiamo anche che è necessaria una registrazione video anche se i ricercatori stanno osservando il comportamento dei ratti in tempo reale, per consentire una raccolta aggiuntiva dei dati.
In gruppi di sei ratti, un modello comune ha rivelato gruppi comportamentali di 5 ratti portatori e 1 ratto non portatore25. Altri compiti subacquei per alimenti utilizzavano un numero diverso di ratti in ogni gruppo con proporzioni simili di vettori a non portatori. Nel compito qui presentato, 1 o 2 ratti portatori sono rimasti nella gabbia alternativa, usandola come nuova base per nuotare dentro e fuori per accedere al cibo, al fine di evitare altri ratti. Dai ratti portatori che tornavano nella gabbia principale con i loro pellet, 1-2 erano meno attivi quando tentavano di proteggere il loro cibo nella gabbia comune.
In un altro studio, il gruppo di sei ratti consisteva solo di non portatori determinati da un esperimento precedente1. La divisione dei ruoli comportamentali mantenne le proporzioni di un gruppo tipico: un topo non nuotava e cinque ratti erano portatori. Ciò suggerisce che i ratti cambiano i loro ruoli comportamentali a seconda della situazione e dei ratti che li circondano. Questo è riecheggiato negli esseri umani, in cui il comportamento è alterato dalla situazione eattraverso l'instabilità sociale 45,46.
I risultati di questo protocollo suggeriscono che i ratti con anedonia, una delle caratteristiche di uno stato depressionico, e senza trattamento sono più aggressivi e inclini ad ottenere cibo da soli, sia attraverso l'attacco, immersioni o trasporto, e più probabilità di rimanere in gabbie separate. Sembra che i ratti anedonici siano più disposti a alterare le loro relazioni sociali e a impegnarsi in attività che i ratti considereranno pericolose, come il nuoto. È possibile che esista una relazione tra l'incapacità di regolare i comportamenti di assunzione di rischi e di svolgere i ruoli sociali previsti.
Al fine di ridurre il lavoro coinvolto nell'analisi delle registrazioni video dei comportamenti dei ratti, abbiamo tentato di utilizzare software video (ad esempio, Ethnovision). Tuttavia, il software non era adatto a questo compito comportamentale e non poteva identificare singoli ratti da un gruppo. Crediamo che sarebbe possibile utilizzare un software speciale per analizzare il video, o per contrassegnare visivamente ogni topo o posizionare una capsula sotto la pelle del topo per il programma per computer per distinguere tra i singoli ratti. Un'altra possibile limitazione del protocollo comporta la lunga durata del periodo di formazione e la procedura.
Esistono altre opzioni che possono migliorare la tecnica, incluso un metodo alternativo che coinvolge una o due cellenell'apparato 1,25. Abbiamo identificato un modello di sollecitazione imprevedibile come un metodo per indurre comportamenti diversi nelle relazioni gerarchiche, anche se anche altri modelli possono funzionare.
In conclusione, questo compito diving-for-food consente l'indagine della gerarchia sociale dei roditori e delle interazioni comportamentali. Il nostro protocollo testa significativamente un gruppo di ratti piuttosto che solo una coppia di ratti e consente un'analisi delle relazioni gerarchiche più multistrato. Vediamo due usi principali per la tecnica descritta qui. Può essere applicato per studiare la fisiopatologia delle malattie mentali nei modelli di ratto, nonché test per nuovi trattamenti per malattie legate a malattie ansia-depressive. Questo modello animale può anche permetterci di valutare la relazione tra una vasta gamma di malattie mentali e organizzazione sociale, nonché di studiare l'efficacia della terapia sulla disfunzione sociale.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Gli autori non hanno nulla da rivelare.
Acknowledgments
Ringraziamo la professoressa Olena Severynovska, Anastasia Halinska e Maryna Kuscheriava del Dipartimento di Fisiologia, Facoltà di Biologia, Ecologia e Medicina, nonché Oles Honchar dell'Università Dnipro, Dnipro, Ucraina, per il loro aiuto nell'analisi delle registrazioni video del test dell'organizzazione sociale.
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).
