Summary
Detta protokoll beskriver en metod för att undersöka social hierarki i en råttmodell. Råttor utför en komplex dyk-för-mat uppgift där de bildar en distinkt hierarki enligt deras vilja att dyka under vattnet och simma för att få en matpellet. Denna metod används för att förstå beslutsfattande och sociala relationer bland mycket sociala djur i små grupper.
Abstract
För många arter, där status är en viktig motivator som kan påverka hälsan, påverkar sociala hierarkier beteendet. Sociala hierarkier som inkluderar dominerande undergivna relationer är vanliga i både djur- och mänskliga samhällen. Dessa relationer kan påverkas av interaktioner med andra och med deras miljö, vilket gör dem svåra att analysera i en kontrollerad studie. Snarare än en enkel dominanshierarki har denna formation en komplicerad presentation som gör det möjligt för råttor att undvika aggression. Statusen kan vara stillastående eller föränderlig och resulterar i komplexa samhällsstratifieringar. Här beskriver vi en komplex dyk-för-mat uppgift för att undersöka gnagare social hierarki och beteendeinteraktioner. Denna djurmodell kan göra det möjligt för oss att bedöma förhållandet mellan ett brett spektrum av psykiska sjukdomar och social organisation, samt att studera effektiviteten av terapi på social dysfunktion.
Introduction
Råttor är mycket sociala djur, vilket gör dem till en idealisk modell för att förstå socialt beteende och hur det relaterar till beslutsfattande. Råttor delar in sig i hierarkiska grupper baserat på dominerande och undergivna relationer. Råttor kan tränas för uppgifter som uttrycker samarbete, riskhantering, bedrägligt beteende och beteenden som förändras beroende på andra råttorsbeslut 1,2. Studier med råttmodeller som uttrycker dessa beteenden visar sig vara till hjälp för att förstå social struktur och dess förhållande till beslutsfattande med relevans för mänsklig psykologi.
Som en nödvändig resurs är tillgång till mat en viktig anledning till social organisation bland råttor3. Naiva råttor har observerats engagera sig i social interaktion och differentiering i situationer där tillgången till mat var begränsad1,2,4,5,6,7,8. I en studie var vuxna råttor tvungna att korsa en tunnel under vattnet för att komma åt maten och sedan ta maten tillbaka genom tunneln tillburet 9. Enskilda råttor inom varje grupp kunde kategoriseras enligt deras metod för att få mat. Två beteendeprofiler har dykt upp: de första är "bärarna", som dyker ner och simmar under vattnet till mataren, får en pellet och håller pelleten i munnen när de simmar tillbaka till buret. Den andra gruppen är "icke-transportörer", som inte dyker och får mat endast genom att stjäla från transportörerna. I grupper om sex råttor var ungefär hälften bärare och den andra hälften var inte9. Alla råttor observerades vara bärare när de tränades individuellt i dykapparaturen10.
Liknande beteendeuppgifter för djur innebär konkurrens om mat eller utrymme och har använts med kycklingar11,gnagare12,13,14,15och grisar16. I rörtestet skickas två möss genom ett smalt rör från motsatta ändar, med en mus som nödvändigtvis avsar sig rätten till väg till den andra. Detta test hjälper till att mäta social dominans17,18,19. Ett beteendetest som kallas varmpunktstestet har möss som tävlar om en position på en liten varm plats i en annars kall bur19,20.
En efterföljande uppgift att dyka efter mat som är mer komplex gör det möjligt för bärarråttor att ha tillgång till en andra bur, bort från icke-bärare, där de kan konsumera sin mat separat4. I detta protokoll presenterar vi en dyk-för-mat uppgift som en alternativ modell för social hierarki och beteende hos råttor. Denna dyk-för-mat uppgift ger en metod för råttor att undvika de sociala grupperna i huvudburen och därför undkomma aggression och sociala interaktioner av andra råttor. Denna uppgift introducerar möjligheten att undvika socialt beteende hos råttor som kan klargöra vår förståelse av social aggression.
Social funktion, som beskriver förmågan att engagera sig i normala sociala roller, kan påverkas av tillstånd som depression3. Deprimerade individer kämpar ofta med arbetslöshet, har få sociala kontakter och deltar knappt i fritidsaktiviteter3. Effektiv behandling av depression mäts ofta genom förbättring av social och interpersonell funktion21. Antidepressiva behandlingar varierar dock i effekt vid behandling av funktionsnedsättningar i social funktion relaterad till depression3.
I denna metod inducerad vi ett depressivt tillstånd hos råttor genom chronic stress-testet och utvärderade råttornas nivå av anhedonia, en av funktionerna i ett depressionsliknande tillstånd, med ett sackarospreferenstest. Anhedonic råttor, liksom anhedonic råttor som administrerades anti-depressiva, övervakades genom dykning-för-mat uppgift i jämförelse med en kontrollgrupp.
De tidigare nämnda dyk-för-mat-uppgifterna liknar livsmedelskonkurrenstester som ofta bara använder ett par djur eller en dikotomi som jämförelsepunkt, till exempel bärare och icke-bärare och en enda analys som jämför inlämning med dominans15,17,22. Vår metod definierar mer komplexa interaktioner mellan råttor genom uppdelningar i flera typer av beteende, inklusive: bärare och icke-bärare, de som kämpar för mat och de som inte gör det, och råttor som delar mat eller går till separata burar. Vi tror att detta protokoll är den enda typen som använder en hierarki för att bedöma en komplex struktur av social interaktion i en grupp djur, snarare än i par. Det kommer att vara till hjälp för studier som testar dominans baserat på livsmedelspreferenser, liksom studier som syftar till att klargöra mer hierarkiska relationer som inte är begränsade till en dominerande undergiven modell.
I detta protokoll beskriver vi i detalj den komplexa dyk-för-mat-uppgiften att undersöka social organisation och interaktioner hos råttor med förändringar i individuellt beteende, särskilt efter utvecklingen av anhedonia. Denna djurmodell kan också användas för att studera andra psykiatriska tillstånd i samband med förändringar i socialt beteende och hierarki.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
Försöken genomfördes i enlighet med rekommendationerna i Helsingfors och Tokyos förklaringar och i Riktlinjerna för användning av försöksdjur från Europeiska gemenskapen. Experimenten godkändes av Djurvårdskommittén vid Ben-Gurion University of the Negev. Auktoriseringskoden för detta experiment var IL-55-8-12.
1. Förberedelse av råtta
- Erhåll godkännande för försök från Institutional Animal Care and Use Committee (IACUC).
- Välj vuxna Sprague Dawley råttor. Exkludera djur som uppvisar onormala fysiska egenskaper, såsom anfall eller andra motoriska underskott.
OBS: För detta protokoll använde vi vuxna hanråttor, väger 300−350 g, i åldern 4-8 månader gammal. Honråttor kan också användas. - Håll råttorna i rumstemperatur (22 °C ± 1 °C), med 12 h ljus och 12 h mörka cykler. Ge råtta chow och vatten ad libitum. Hus 3 råttor per bur.
OBS: Alla råttor som är inhyst i samma bur måste vara i samma experimentella grupp. - Slumpmässigt placera 120 råttor i en av tre experimentella grupper. Använd grupp 1 (n=60) w som kontrollgrupp. Inducera den experimentella gruppen, grupp 2 (n=30), med stressfaktorer enligt nedan. Inducera grupp 3, den experimentella gruppen med behandling (n=30), med anedonia och därefter administrera antidepressiv behandling. Tidsplanen för det experimentella protokollet finns i figur 1.
- Markera råttor med färgade pennor i början av experimentet för att möjliggöra individuell identifiering.
- Utför alla experiment mellan 06:00 .m och 12:00.m.
- Väg råttor dagligen under hela proceduren för eventuell viktminskning. Viktminskning över 20% kommer att utesluta råttor från studien. Se avsnitt 3.1.3.
2. Induktion av anedoni hos råttor
- Kronisk oförutsägbar stressmodell
- Inducera råttor från den experimentella gruppen och den experimentella gruppen med behandling med funktioner i ett depressivt tillstånd av chronic unpredictable stress-modellen, som tidigare specificerats23.
- Kronisk oförutsägbar stressmodell
- Inducera råttor från de två experimentella grupperna med depressiva-liknande beteenden av Chronic Unpredictable Stress-modellen, som tidigare detaljerat23.
OBS: Råttor utsätts för 2 av de 7 stressorerna dagligen i slumpmässig ordning; en på dagtid och den andra på natten i 5 veckor24,25. - Introducera följande stressfaktorer i slumpmässig ordning:
- Husråttor med 6 djur per bur istället för 3 för 18 timmar.
- Lutningsbur placering 45° längs den vertikala axeln i 3 h.
- Beröva djur mat i 18 timmar.
- Beröva djur vatten i 18 timmar och introducera sedan en tom vattenflaska.
- Håll en smutsig bur i 8 timmar med 300 ml vatten som spills i sängkläderna.
- Håll kontinuerlig belysning och vänd den ljusa/mörka cykeln i 48 timmar per vecka.
- Värm upp miljön till 40 °C i 5 minuter.
- Bekräfta utvecklingen av anhedonia, en av funktionerna i ett depressionsliknande tillstånd, genom att utföra ett sackarospreferenstest. Se avsnitt 4.
- Inducera råttor från de två experimentella grupperna med depressiva-liknande beteenden av Chronic Unpredictable Stress-modellen, som tidigare detaljerat23.
- Antidepressionsbehandling
- Administrera 20 mg/kg imipraminhydroklorid (trecykliskt antidepressivt medel) intraperitoneally en gång per dag i 3 veckor till råttor från försöksgruppen26,27,28.
OBS: En undergrupp (n=3 i varje uppsättning råttor) i den experimentella gruppen administreras 0, 9% saltlösning (placebo) intraperitoneally en gång per dag under 3 veckors varaktighet, med samma volym som antidepressiva behandlingsgruppen.
- Administrera 20 mg/kg imipraminhydroklorid (trecykliskt antidepressivt medel) intraperitoneally en gång per dag i 3 veckor till råttor från försöksgruppen26,27,28.
3. Det sociala organisationstestet (komplex uppgift att dyka efter föda)
OBS: Den experimentella apparaten beskrevs i tidigarestudier 9,29,30 med mindre modifieringar. Alla delar av apparaten ska bestå av genomskinligt plexiglas.
- Förbered apparater och acklimatisera råttor.
- Anslut två burar (50 cm x 50 cm x 50 cm) till ett akvarium (130 cm x 35 cm x 50 cm) via tunnlar (45 cm x 15 cm x 15 cm) (Figur 2). Se till att det inte finns tillgång från en bur till en annan utan att dyka in iakvariet 25. Håll vattentemperaturen vid 25 °C.
- Placera rör med matpellets (en matpellet i varje rör) i ena änden av akvariet.
OBS: En minskning av tillgängligheten av matpellets i avgångsburen bör gradvis uppmuntra råttan, som annars skulle utveckla en vana att stjäla, att dyka för att nå maten. - På dag 1 av experimentet, introducera varje grupp av 6 råttor till experimentell apparatur utan vatten för 3-timmars sessioner. Returnera råttor till standardbur efter session.
- Begränsa tillgången till råttamat till 3-timmarssessionerna, utan annan tillgång till mat under resten av dagen.
- Ta bort råttor som förlorade mer än 20% av sin baslinjevikt från experimentet tillsammans med sin sociala grupp och ge ad libitum mat och vatten.
- Handdukstorka råttor manuellt eller ge tillgång till en värmekälla tills den är torr och innan du placerar dem tillbaka i deras vanliga hölje för att undvika hypotermi.
- Upprepa dessa sessioner i dagarna 2-3.
OBS: Videoinspelningsråttor i apparaten kontinuerligt under 3-timmars sessioner. Se till att kameran är inställd på hd (720p) och att autofokus är avstängt.
- Utför dyk-för-mat-uppgift
- På dagarna 4-17 tillsätt vatten gradvis tills maximal vattennivå uppnås, som beskrivits tidigare4. På dagarna 17-21, håll maximal vattennivå.
- Observera råttor som dyker för pelletsåtkomst.
- Registrera följande parametrar för varje råtta:
- Utvärdera ingångsfrekvensen i tunneln.
- Räkna varje försök att dyka efter mat.
OBS: Resan från bur till akvarium tillbaka till en bur bör inte överstiga 5-6 sekunder, vilket säkerställer att pelleten förblir ätbar. - Bedöm antalet gånger som mat erhålls genom attack mellan råttor som simmar för mat och råttor som inte gör det.
- Registrera antalet gånger mat bärs av en råtta som simmar.
- Registrera den tid som råttor tillbringade i separata burar jämfört med tid som spenderades i den ursprungliga buren.
OBS: Alla data erhölls genom kontinuerlig visuell observation.
4. Bedömning av anedoni: Typpreferenstestet för sackaros
- Utvärdera anhedonia genom sackarospreferenstestet med mindre modifiering, som tidigarebeskrivits 23,25,31,32,33. Utför det här testet dag -6, 0, 35, 41, 62 och 68 i proceduren (se figur 1 för protokollets tidslinje).
- Låt råttor konsumera sackaroslösning i 24 timmar genom fri tillgång till de två flaskorna i varje bur, innehållande 100 ml sackaroslösning (1%, w/v).
- Efter 24 timmar, byt ut en av flaskorna med vatten i ytterligare 24 timmar.
- Beröva råttor vatten i 12 timmar34.
- Ge råttor båda flaskorna (en med vatten och en med sackaros). Efter 4 timmar, registrera volymen av både den konsumerade sackaroslösningen och vattnet.
- Beräkna sackarospreferensen som sackarospreferens (%) = sackarosförbrukning (mL)/(sackarosförbrukning (mL) + vattenförbrukning (mL)) × 100%.
OBS: När du använder modellen Chronic Unpredictable Stress i samband med ett socialt organisationstest rekommenderar vi att du inte bara registrerar den genomsnittliga sackaros- och vattenförbrukningen, utan också noterar förändringar i beteendet hos varje enskild råtta. Detta möjliggör en mer specifik förståelse av beteendeförändringar inom individen istället för inom gruppen när de konfronteras med en hierarkisk modell som dyk-för-mat-uppgiften.
5. Statistisk analys
- Bestäm jämförelser mellan grupper som använder Kruskal-Wallis följt av Mann-Whitney för ickeparametriska data eller en enkelvägsanalys av varians (ANOVA) följt av Bonferronis post hoc-test eller studentens t-test för parametriska data.
OBS: Resultaten anses vara statistiskt signifikanta när p < 0,05 och mycket signifikanta när p < 0,01.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Förändringar i kroppsvikt
En enkelvägs ANOVA visade inga skillnader i förändringar i kroppsvikt mellan experimentella grupper under 21 dagar av dyk-för-mat-uppgiften. Från dag 2 till 21, det fanns förändringar i kroppsvikt för alla 3 grupper (p<0.01, tabell 1).
Inställningstest för sackaros
I början av försöket (dag 0) fanns det ingen skillnad i procent av sackarospreferensen mellan den experimentella gruppen råttor inducerade med anhedonia (85,6% ± 18, 6), den experimentella gruppen som behandlades med antidepressiv terapi (85,1% ± 18,8) och kontrollgruppen (85,7% ± 9,9). Dag 35, jämfört med kontrollgruppen (84,13% ± 12,3), fanns det en betydligt lägre procent sackaros preferens i den experimentella gruppen (62,69% ± 17,7, p<0,01) och i försöksgruppen med behandling (68,48% ± 13,9, p<0,01, figur 3A). Det fanns ännu inga skillnader mellan den experimentella gruppen och den experimentella gruppen med behandling. Dag 62 hade de experimentella råttorna en lägre procent sackarospreferens (68% ± 15) än kontrollgruppen (78,5% ± 16) och den experimentella gruppen med behandling (77% ± 16, p<0,05, figur 3B). Det fanns inga skillnader mellan behandlingsgruppen och kontrollgruppen vid denna tidpunkt. Data presenteras som procent sackarospreferens ± standardavvikelse.
Uppgift att dyka efter mat
Råttornas sociala verksamhet i en situation med begränsad tillgång till livsmedel illustreras i figur 4. Råttor i den experimentella gruppen uppvisade en ökning av frekvensen av poster i tunneln (113 % ± 3,7, p<0,01, Figur 4A), dykning efter föda (141 % ± 7, s.k.0.01, figur 4B),livsmedel som erhålls genom transport (168 % ± 12, p<0,01, figur 4C),tid i separata burar (123 % ± 7,9, s.k.0.01, Figur 4D) och livsmedel som erhålls genom angrepp (232 % ± 26, p<0,01, figur 4E)jämfört med försöksgruppen med behandling (44 % ± 7, 53% ± 6, 54% ± 5, 55% ± 4,7, 67% ± 3,4). Skillnaderna mellan den experimentella gruppen råttor och de försöksråttor som behandlades med antidepressiva var statistiskt sett större än skillnaden mellan försöksgruppen och kontrollgruppen i alla 5 parametrarna i dyk-för-mat-testet (s.k. 0,05). Data presenteras som en genomsnittlig procentandel jämfört med ± standardfel i medelvärdet.
Figur 1. En tidslinje för experimentprotokollet. Klicka här om du vill visa en större version av den här figuren.
Figur 2. Illustration av dyk-för-mat-apparaten. Klicka här om du vill visa en större version av den här figuren.
Bild 3. Sackarospreferenstestet (A) efter 35 dagar och (B) efter 62 dagar. Det fanns ingen skillnad i sackaroskonsumtion i början av experimentet. (A) Dag 35 i försöket hade den anhedoniska gruppen (p<0,01) och den anhedoniska grupp som behandlades med antidepressiv behandling (p<0,01) en betydligt lägre sackarospreferens än kontrollgruppen. (B) Dag 62 hade råttorna som inducerades med anhedonia en lägre procent sackarospreferens jämfört med både kontroll- och anhedongruppen som behandlades med antidepressiv behandling (p<0,05). Klicka här om du vill visa en större version av den här figuren.
Figur 4. Råttors sociala verksamhet i en situation med begränsad tillgång till livsmedel. A)Frekvensen av ingångar i tunneln. B)Dykning efter föda. c)Livsmedel som erhålls genom transport. D)Tid i separata burar. E)Livsmedel som erhålls genom angrepp. Data presenteras som en genomsnittlig procentandel jämfört med medelvärden + standardfel för medelvärdet. Klicka här om du vill visa en större version av den här figuren.
| Förändring i råttors kroppsvikt | |||||||||||||||||||||
| Dagar | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | 19 | 20 | 21 |
| kontrollgrupp | |||||||||||||||||||||
| 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 |
| Experimentell grupp 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 |
| Experimentell grupp | |||||||||||||||||||||
| 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. Förändringar i kroppsvikt (i procent) under uppgiften att dyka för mat. det fanns inga skillnader mellan de 3 experimentella grupperna för förändringar i kroppsvikt under de 21 dagarna av uppgiften. Från dag 2 till 21 fanns det en övergripande effekt mellan dagar uttryckt som en förändring i kroppsvikt (p<0,01).
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Sociala hierarkier bestämmer beteendet hos många arter, inklusive människor, och definieras ofta av relationer baserade på aggression och underkastelse. Dessa relationer är ofta beroende av miljöfaktorer utöver sociala strukturer35. Sociala formationer baserade på dominans och inlämning är mångfacetterade36,37. Bland människor beskrivs aggression som bestående av beteenden som sträcker sig från icke-fysisk mobbning till krig och våld38,39,40. Dessa formationer kan påverkas av depression och andra nedsatta tillstånd3,21.
I den komplexa dyk-för-mat-uppgiften har råttor möjlighet att undvika aggression och återvända till en bur utan andra råttor från sin lilla sociala grupp. Apparatens beseningar tvingar råttor att dyka och simma under vatten i ca 1 meter. Placeringen av mataren kräver att råttorna återvänder till en bur för att äta sin mat. Tillgång till den alternativa buren är eventuellt bara genom simning i akvariet. Därför bestämmer bärarråttor om de kommer att konsumera sin mat i hemburen eller i den alternativa buren.
Experimentet möjliggör råttacklimatisering. Under de första tre dagarna lär sig djuren akvariet rumsliga egenskaper och platsen för maten utan vatten inuti. Från dag 4-17 tillsätts vatten gradvis. Efter dag 17 är vattennivån tillräckligt hög för att djur måste dyka för att få sin mat från mataren. De dyker för mat från dag 17-21. Vi observerade att råttornas beteendegrupper inte dök upp förrän dag 11 i experimentet, vilket tyder på att resultaten är mest signifikanta från och med den dagen. Dag 21 går råttorna kritiskt ner i vikt, och detta verkar vara den sista dagen att feasibly samla in data. Råttor började attackera för mat i alla grupper vid dag 9 eller 10.
Det finns flera kritiska steg i det här protokollet. Uteslutandet av viktminskning är viktigt för att säkerställa att metoden ger de bästa uppgifterna. Vanligtvis är en viktminskning på 20% tillräckligt stor för att ta bort råttorna frånexperimentet 41,42,43,44. Råttor ska vägas minst en gång om dagen. På samma sätt bör det finnas gott om pelletsrör så att råttor enkelt kan förvärva en pellet. Det är hög sannolikhet att en råtta förlorar en pellet på vägen, och detta säkerställer att de kan försöka igen snabbt. Vattennivån måste vara tillräckligt hög så att råttorna inte kan röra golvet när de korsar tunneln. Vi betonar också att en videoinspelning är nödvändig även om forskarna observerar råttornas beteende i realtid, för att möjliggöra ytterligare datainsamling.
I grupper om sex råttor visade ett vanligt mönster beteendegrupper av 5 bärarråttor och 1 icke-bärarråtta25. Andra uppgifter som för livsmedel använde olika antal råttor i varje grupp med liknande andel bärare som icke-transportörer. I uppgiften som presenteras här stannade 1 eller 2 av bärarråttor i den alternativa buren och använde den som en ny bas för att simma in och ut för att komma åt mat, för att undvika andra råttor. Av bärarråttor som återvände till huvudburen med sina pellets var 1-2 mindre aktiva när de försökte skydda sin mat i den gemensamma buren.
I en annan studie bestod gruppen av sex råttor av endast icke-bärare som fastställts från ett tidigare experiment1. Uppdelningen av beteenderoller behöll proportionerna i en typisk grupp: en råtta simmade inte och fem råttor var bärare. Detta tyder på att råttor ändrar sina beteenderoller beroende på situationen och råttorna runt dem. Detta ekar hos människor, där beteendet förändras av ens situation och genom social instabilitet45,46.
Resultaten av detta protokoll tyder på att råttor med anhedonia, en av funktionerna i ett depressionsliknande tillstånd och utan behandling är mer aggressiva och benägna att få mat själva, oavsett om det är via attack, dykning eller bärande, och mer benägna att stanna i separata burar. Det verkar som om de anhedoniska råttorna är mer villiga att ändra sina sociala relationer och att delta i aktiviteter som råttor skulle betrakta som farliga, som simning. Det är möjligt att det finns ett samband mellan oförmåga att reglera risktagande beteenden och att utföra förväntade sociala roller.
För att minska arbetet med att analysera videoinspelningarna av råttbeteendena försökte vi använda videoprogramvara (t.ex. Ethnovision). Programvaran var dock inte lämplig för denna beteendeuppgift och kunde inte identifiera enskilda råttor ur en grupp. Vi tror att det skulle vara möjligt att använda speciell programvara för att analysera videon, eller för att markera varje råtta visuellt eller placera en kapsel under råttans hud för datorprogrammet för att skilja mellan enskilda råttor. En annan möjlig begränsning av protokollet är den långa varaktigheten av utbildningsperioden och förfarandet.
Det finns andra alternativ som kan förbättra tekniken, inklusive en alternativ metod som involverar en eller två celler iapparaten 1,25. Vi identifierade en oförutsägbar stressmodell som en metod för att inducera olika beteende i hierarkiska relationer, även om andra modeller också kan fungera.
Sammanfattningsvis möjliggör denna dyk-för-mat-uppgift undersökning av gnagares sociala hierarki och beteendeinteraktioner. Vårt protokoll testar avsevärt en grupp råttor snarare än bara ett par råttor och möjliggör en analys av mer flerskiktade hierarkiska relationer. Vi ser två huvudsakliga användningsområden för tekniken som beskrivs här. Det kan tillämpas för att studera patofysiologi av psykisk sjukdom i råtta modeller, samt testning för nya behandlingar för sjukdomar relaterade till ångest-depressiva sjukdomar. Denna djurmodell kan också göra det möjligt för oss att bedöma förhållandet mellan ett brett spektrum av psykiska sjukdomar och social organisation, samt att studera effektiviteten av terapi på social dysfunktion.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Författarna har inget att avslöja.
Acknowledgments
Vi vill tacka professor Olena Severynovska, Anastasia Halinska och Maryna Kuscheriava vid institutionen för fysiologi, fakulteten för biologi, ekologi och medicin, samt Oles Honchar vid Dnipro University, Dnipro, Ukraina, för deras hjälp med att analysera videoinspelningar av det sociala organisationstestet.
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).
