Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Journal Behavior
Click here for the English version

Behavior

Sosial trussel-sikkerhetstest avdekker psykososiale stressrelaterte fenotyper

Published: December 15, 2023 doi: 10.3791/65640
Automatic Translation
1, 1,2, 1
1Leibniz-Institute for Resilience Research, 2Translational Psychiatry, Department of Psychiatry and Psychotherapy, Johannes Gutenberg University Medical Center

Summary

Den sosiale trusselsikkerhetstesten tillater en samtidig vurdering av sosial unngåelsesutvikling som en måling av aversiv betinget læring og sosial trussel-sikkerhetsdiskrimineringsevne, begge brukt til å identifisere stressfølsomme og stressbestandige individer innenfor en enkelt gruppe kronisk sosialt beseirede hannmus.

Abstract

Sosialt stress er en viktig årsak til utvikling av psykiske lidelser. For å øke translasjonsverdien av prekliniske studier, bør sosial stressopplevelse og dens atferdsmessige innvirkning på mus være sammenlignbar med mennesker. Kronisk sosialt nederlag (CSD) benytter en type sosialt stress som involverer fysiske angrep og sensoriske trusler for å indusere mentale dysfunksjoner som ligner menneskelige affektive lidelser. For å styrke den psykososiale komponenten av CSD ble det brukt en 10-dagers CSD-protokoll der daglige fysiske angrep er standardisert til tre 10 s episoder etterfulgt av en 24 timers sensorisk fase. Etter den 10. sensoriske fasen følges CSD-protokollen av en raffinert atferdsanalyse kalt sosial trusselsikkerhetstest (STST). Post-stress atferdsmessige analyser må avgjøre hvordan og i hvilken grad den sosiale stressoren har påvirket atferd. STST tillater kronisk sosialt beseirede hannmus å samhandle med 2 nye mannlige individer (sosiale mål): ett sosialt mål fra den angripende belastningen som oppstår i løpet av CSD-dagene og den andre fra en ny belastning. Begge presenteres samtidig i forskjellige rom på en trekammers testarena. Testen muliggjør en samtidig vurdering av sosial unngåelsesutvikling for å måle vellykket aversiv betinget læring og sosial trussel-sikkerhet diskrimineringsevne. Utviklingen av sosial unngåelse mot begge belastninger gjenspeiler en generalisert aversiv respons og dermed en måling av stressfølsomhet. I mellomtiden reflekterer utviklingen av sosial unngåelse mot bare den angripende belastningen trusselsikkerhetsdiskriminering og dermed en måling av stressmotstandskraft. Endelig reflekterer fraværet av sosial unngåelse mot den angripende belastningen svekket aversiv betinget læring. Protokollen tar sikte på å avgrense de nåværende musemodellene av stressfølsomhet / motstandskraft ved å inkludere translasjonskriterier, spesielt trusselsikkerhetsdiskriminering og aversiv responsgeneralisering, for å kategorisere en enkelt gruppe kronisk sosialt beseirede dyr i motstandsdyktige og mottakelige undergrupper, og til slutt fremme fremtidige translasjonsmetoder.

Introduction

Stress er definert som forstyrrelse av homeostase forårsaket av fysiske eller psykiske stimuli1. Stress er en velkjent viktig risikofaktor for utvikling av psykiske lidelser som posttraumatisk stresslidelse, depresjon og angst 2,3. Spesielt er sosialt stress ansett som en viktig risikofaktor for utvikling av stressrelaterte psykiske lidelser4. En type sosialt stress som har fått særlig betydning i forskningen er sosialt underordningsstress5. Mus, som mennesker, er i stand til et rikt sett med sosial atferd6, noe som gjør dem egnet for undersøkelser som involverer sosialt stress. I laboratorieinnstillingen, når voksne mus er gruppeplassert, etablerer de en sosial struktur som involverer dannelsen av rekkene7. Følgelig ble kolonimodellen designet for å studere effekten av naturlig etablerte sosiale hierarkier i blandede kjønnsgrupper av mus8. Gjennom årene har variasjoner av kolonimodellen blitt utviklet for å utnytte sosialt underordnet stress, inkludert modeller av samme kjønn, modellen for sosial ustabilitet og inntrengerkolonimodellen. I de senere år har imidlertid en bestemt variant kjent som den mannlige inntrengermodellen blitt popularisert i litteraturen, noe som forenkler den sosiale kompleksiteten til to mus: en beboer og en inntrenger. Dyret av interesse, kjent som inntrengeren, plasseres i buret til en større, eldre og pensjonert oppdretter, kjent som bosatt eller aggressor. Beboeren angriper deretter inntrengeren fysisk som en konfrontasjonsmetode, og etablerer et sosialt hierarki der beboeren er dominerende og inntrengeren er underordnet. Når konfrontasjoner er engangshendelser, klassifiseres de som "akutte" ("den akutte sosiale nederlagsmodellen"), mens gjentatte konfrontasjoner som varer over flere dager (vanligvis 10) er kjent som "kroniske" ("kroniske sosiale nederlagsmodellen"). I modellen for kronisk sosialt nederlag (CSD) er angrepene intermitterende og vanligvis begrenset til en periode på 5-10 min9, kalt den fysiske fasen. Etter den fysiske fasen holdes inntrengeren og beboeren over natten i samme bur, adskilt i to med en nettingvegg, noe som muliggjør alle former for interaksjon unntatt fysisk kontakt. Denne konfigurasjonen, kjent som sensorisk fase, induserer stress gjennom kontinuerlig utseende av trussel i stedet for direkte fysisk konfrontasjon. I 2018 introduserte van der Kooji og kolleger en modifisert kronisk sosial nederlagsbehandling for å fokusere på den psykososiale komponenten i modellen ved å standardisere og strengt begrense den fysiske fase10. Den modifiserte modellen begrenser fysiske angrep til tre 10 s episoder med forskjellige beboere, som forekommer i 15 minutters intervaller mellom episoder i sensorisk fase. Etter den tredje fysiske episoden varer sansefasen over natten. Denne syklusen gjentas i 10 sammenhengende dager med nye innbyggere per episode. Den modifiserte behandlingen forbedrer den translasjonelle validiteten til den kroniske sosiale nederlagsmodellen ettersom fysisk skade på inntrengeren minimeres, og utfallsvariabiliteten fra differensiell varighet av fysiske angrep reduseres.

Siden CSD-modellen brukes til å studere stressrelatert sykdom (f.eks. Depresjon, angst, posttraumatisk stresslidelse), velges postatferdsanalyser, inkludert, men ikke begrenset til, atferdsanalyser av aggresjon, minne og anhedoni. I de senere år evaluerer post-CSD atferdsanalyser hos mus ofte hvordan og i hvilken grad sosialitet påvirkes9. Sosialitet er definert som musens medfødte preferanse for å sosialt samhandle i stedet for sosialt unngå en konspesifikk. Siden sosialitet er utsatt for stresseffekter, ble det etablert analyser som utelukkende vurderer sosial unngåelsesutvikling. Stressindusert sosial unngåelse har en translasjonsrelevans da den representerer et av de viktigste atferdssymptomene på sosial angst og depresjon hos mennesker11. I likhet med mennesker utvikler ikke alle mus sosial unngåelse etter CSD-behandling, noe som tyder på tilstedeværelse av individualitet i stressrespons. Cohen og kolleger har foreslått avskårne atferdskriterier for å være en lovende tilnærming for å studere individualitetens nevrobiologi12. Seleksjon av dyr basert på atferd resulterer i gruppeinndeling, noe som understreker grunnlaget for gen-miljøstudier. Deretter viser ulike undergrupper ofte distinkt anrikning av spesifikke genetiske varianter/modifikasjoner, som igjen kan undersøkes under ulike miljøforhold13. Følgelig ble individualitet i utviklingen av sosial unngåelse benyttet til å dele den ene gruppen av kronisk sosialt beseirede hannmus i to undergrupper: stressmottakelig (sosialt unngående) og stressmotstandsdyktig (sosialt ikke-unnvikende 9,14). Imidlertid bør tolkningen av den sosiale unngåelsesfenotypen hos mus som en maladaptiv eller adaptiv atferd vurderes i den generelle konteksten av både behandlingen (her CSD) og atferdsanalysen etter behandling. I tillegg vil den valgte atferdsanalysen etter behandling ideelt sett vurdere andre fasetter av sosialitet og ikke bare sosial unngåelsesutvikling. Vårt siste arbeid avslørte involvering av betinget læring i CSD-indusert sosial unngåelse15. Spesielt er CSD-indusert sosial unngåelse en aversiv betinget respons mot de karakteriserende egenskapene til beboernes belastning som tjener som den betingede stimulansen til den ubetingede stimulansen, nemlig angrepene fra beboerne. Videre, innenfor den sosialt unnvikende undergruppen, kan enkelte individer diskriminere mellom egenskapene til de aversive beboernes belastning og de av andre trygge nye stammer, mens andre individer viser generalisert sosial unngåelse til begge stammer. Vi foreslår her en raffinert atferdsmessig post-CSD-analyse: Social Threat-Safety Test (STST)15. I motsetning til andre sosiale interaksjonstester9, muliggjør STST en samtidig vurdering av sosial unngåelsesutvikling som en måling av riktig aversiv betinget respons (dvs. vellykket betinget læring) og sosial trussel-sikkerhetsdiskrimineringsevne, som begge brukes til å identifisere stressfølsomme og stress-motstandsdyktige individer innenfor en enkelt gruppe kronisk sosialt beseirede hannmus. Vurderingen av sosial trussel-sikkerhetsdiskriminering versus aversiv responsgeneralisering utvider translasjonskriteriene som brukes til å klassifisere den eneste gruppen av kronisk sosialt beseirede dyr i motstandsdyktige og mottakelige undergrupper.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

Alle prosedyrene ble utført i samsvar med De europeiske fellesskaps rådsdirektiv om stell og bruk av dyr til forsøksprosedyrer og ble godkjent av lokale myndigheter (Landesuntersuchungsamt Rheinland-Pfalz). Figur 1 representerer en skjematisk tidslinje.

1. Behandling

  1. Dyr av interesse: Få C57BL6 / J hannmus ved 7 ukers alder, og ved ankomst, enkelthus i et temperatur- og fuktighetskontrollert anlegg på en 12 timers lys-mørk syklus (lys på: 8:00; lys av: 20:00; 23 ° C; 38% fuktighet) med mat og vann ad libitum.
  2. Kronisk sosialt nederlag (CSD)
    1. Behandlingsgruppe
      1. Etter 1 ukes tilvenning, utfør CSD-behandling i 10 påfølgende dager ved bruk av CD-1-stammen som beboerens belastning (for en detaljert protokoll, se kronisk sosialt nederlag9 og den modifiserte kroniske sosiale nederlagsbehandlingen10).
      2. Før C57BL6/J-musen inn i buret til CD-1-musen og tell 10 s med fysiske angrep. Gjenta denne episoden tre ganger, hver med en annen CD-1-mus, og skill med intervaller på 15 minutter mellom episodene.
      3. Plasser en nettingvegg mellom C57BL6/J-musen og CD-1-musen i disse intervallene, slik at du bare får sensorisk kontakt. Etter den tredje episoden, hus C57BL6 / J-musene over natten i burene til CD-1-musene, som skiller begge med en nettvegg. Gjenta i 10 dager.
        MERK: CD-1 mus nummer = C57BL6 / J mus nummer + 1. Hvis antallet C57BL6/J-behandlede mus er under 10, er det fortsatt nødvendig med minst 10 CD-1-mus for å sikre at den siste sensoriske fasen (som varer over natten) hver dag er med en ny CD-1-mus gjennom de 10 behandlingsdagene.
      4. Vurder nøye dyrets fysiske velvære gjennom de 10 dagene. Hvis et dyr er alvorlig skadet, ekskluder det fra forsøket av etiske og vitenskapelige grunner (mobilitet / aktivitet under etterbehandlingstesten). Tabell 1 gir en sjekkliste for trivsel.
    2. Kontrollgruppe
      1. Ved ankomst, oppretthold mus i samme alder under samme forhold som behandlingsgruppen.
      2. Etter 1 ukes tilvenning, introduser kontrolldyrene i 90 s i et tomt bur og returner dem deretter til individuelle bur (enkelthus) adskilt i to av nettingvegger som er identiske med de som brukes til behandlingsgruppen. Utfør dette daglig parallelt med de 10 behandlingsdagene.
        MERK: Det anbefales å holde kontrollgruppen og behandlingsgruppen plassert i forskjellige rom.
  3. Etter den siste (10.) sensoriske fasen, enkelthus alle mus i nye bur under lignende forhold som de som er beskrevet ved ankomst og la dem hvile over natten.
    MERK: Den siste sensoriske fasen skal vare 24 timer, deretter er dyrene enhus.

2. Test etter behandling: Sosial trussel-sikkerhetstest (figur 2)

  1. Etter CSD-behandling, enehus alle mus (behandlede og kontrollgrupper) i nye bur under lignende forhold som de som er beskrevet ved ankomst, og la dem hvile over natten.
  2. I løpet av morgentimene (8:00-13:30), rengjør arenaen med tre kamre (rektangel i form med en total størrelse på 60 cm x 40 cm, laget av gjennomsiktige akrylvegger og glatte gulv) med 5% etanol og plasser den under kameraet med lysforhold på 37 lux. Sørg for at hele arenaen er synlig.
  3. Rengjør nettingkapslingene (burlignende laget av metall eller akryl) med 5 % etanol og plasser dem som vist i hjørnene i figur 1A.
  4. Tilvenningsfasen: Introduser dyret av interesse i midten av arenaen, tillat utforskning i 6 minutter, og returner dem deretter til hjemmeburet.
  5. Plasser det nye (ukjente) sosiale målet CD-1 (konspesifikt) under ett nettingkabinett og det nye sosiale målet 129/Sv under det andre nettkabinettet.
    MERK: Det er viktig å bruke en ukjent 129/Sv-konkret for å unngå kjennskapsskjevhet. Ha helst 4 nettingkapslinger per arena: 2 tilskrives tilvenningsfasen og 2 til testfasen.
  6. Testfasen: Introduser umiddelbart dyret av interesse i sentrum av arenaen og tillat utforskning i 6 minutter.
  7. Returner alle dyrene til deres hjem. Rengjør arenaen og nettinginnhegningene med 5% etanol mellom tester av forskjellige dyr, men aldri under observasjon av samme dyr, dvs. aldri mellom tilvennings- og testfaser.
  8. Alterner plasseringen av nettinginnhegningene mellom dyr (og aldri mellom de to fasene i samme dyr) for å kontrollere for mulig plasseringsfortrinnsskjevhet.

3. Scoring og analyse

MERK: Bare post-stress behandling test, dvs. STST er scoret og analysert (og ikke CSD stress behandling).

  1. Definer interaksjonssonen som 2 cm rundt maskekapslingenes grenser.
  2. Skår varigheten brukt på å utforske nettinginnhegningene i tilvenningsfasen når dyrets nese er innenfor interaksjonssonen.
  3. Score varigheten brukt i samspill med de sosiale målene i testfasen når dyrets nese er innenfor interaksjonssonen.
    MERK: Deteksjon kan oppnås enten manuelt (ved hjelp av en tidtaker eller programvare for manuell scoring) eller automatisk. Uansett deteksjonsmetode, ta nesepunktet for leting og sosiale interaksjonsmålinger og kroppens midtpunkt for aktivitetsrelaterte målinger (f.eks. Avstand flyttet).
  4. Beregn den sosiale interaksjonsindeksen som følger: tid brukt på å utforske hvert sosialt mål i testfasen / gjennomsnittlig tid brukt på å utforske de to tomme nettingkapslingene i habitueringsfasen (figur 2B).
  5. Del behandlingsgruppen inn i 3 undergrupper som følger: Dyr med en sosial interaksjonsindeks ≥1 med det sosiale målet CD-1 er ikke-unnvikere, dyr med en sosial interaksjonsindeks <1 med begge sosiale mål er vilkårlige-unngåere, dyr med en sosial interaksjonsindeks ≥1 bare med 129/Sv sosiale mål er diskriminerende-unnvikere (figur 2C-D).
    MERK: Antall dyr innenfor hver av de tre undergruppene kan variere mellom forskjellige dyrepartier (omtrent 1/3 av alle dyr som gjennomgår CSD-behandlingen vil vise fenotypiske egenskaper for en av de tre undergruppene).
  6. Vurdere stresseffekten ved statistisk å analysere den sosiale interaksjonsindeksen med det sosiale målet CD-1 mellom behandlings- og kontrollgruppen (enten parametrisk to-utvalg t-test eller ikke-parametrisk Mann-Whitney-test).

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Sosial interaksjonsindeks som et mål på aversiv betinget respons
En sosial interaksjonsindeks ≥1 gjenspeiler større sosial interaksjon med det respektive sosiale målet sammenlignet med utforskningen av de tomme nettkapslingene. Under baseline-forhold, her definert som verken appetitiv eller aversiv erfaring med karakteristikkene til en bestemt stamme (her både sosiale mål til kontrollgruppen og det 129/Sv sosiale målet til behandlingsgruppen), reflekteres intakte sosialitetsnivåer i en sosial interaksjonsindeks ≥1 med den samme belastningen. I mellomtiden, etter en sosialt aversiv kondisjoneringsopplevelse (her CSD-behandling) med en spesifikk belastning (her beboerens belastning, dvs. CD-1-stamme) og dermed, med sine karakteriserende egenskaper som tjener som en betinget stimulus, reflekteres sosial unngåelsesutvikling som en måling av en korrekt aversiv betinget respons i en sosial interaksjonsindeks <1 med den samme belastningen. CSD-stresseffekt er den første som vurderes og på et samlet behandlingsgruppenivå (se trinn 3.6 i protokollen). Spesielt gjenspeiles stresseffekten i at behandlingsgruppen har en sosial interaksjonsindeks <1 med det sosiale målet CD-1 som et mål på sosial unngåelsesutvikling mot CD-1-stammen. I mellomtiden reflekteres intakte grunnleggende sosialitetsnivåer i kontrollgruppen i å ha en sosial interaksjonsindeks ≥1 med samme sosiale mål. Dette resulterer i en signifikant forskjell (p < 0,05) i den sosiale interaksjonsindeksen med det sosiale målet CD-1 mellom begge gruppene (figur 2C).

Identifisering av tre distinkte fenotypiske undergrupper innenfor en enkelt kronisk sosialt beseiret gruppe ved den sosiale trusselsikkerhetstesten
Etter å ha delt dyrene basert på deres sosiale interaksjonsindeks, som forklart i trinn 3.4 og 3.5 i protokollen, vil en signifikant forskjell (p < 0,05) i indeksen innenfor en enkelt undergruppe mellom begge sosiale mål, bare bli funnet innenfor undergruppen diskriminerende-unnvikere (figur 2D,E). Diskriminerende-unngåere undergruppen og indiscriminate-avoiders undergruppen har en sosial interaksjonsindeks <1 med CD-1 sosialt mål, et mål på sosial unngåelsesutvikling mot den betingede stimulansen (CD-1-stammen), og gjenspeiler dermed utviklingen av en korrekt aversiv betinget respons og vellykket aversiv betinget læring. I motsetning til dette reflekterer den sosiale interaksjonsindeksen (≥1) av ikke-unnvikende undergruppen svekket aversiv betinget læring med samme sosiale mål (CD-1-belastning). Samtidig gjenspeiles trussel-sikkerhetsdiskrimineringsevnen i at den diskriminerende unnvikende undergruppen har en sosial interaksjonsindeks ≥1 med det sosiale målet 129/Sv som et mål på intakte sosialitetsnivåer mot en trygg/nøytral stimulus (129/Sv-stamme). I motsetning til dette gjenspeiles den aversive responsgeneraliseringen av undergruppen vilkårlig unngåelse i å ha en sosial interaksjonsindeks <1 med samme sosiale mål som en måling av sosial unngåelse og dermed en aversiv betinget respons mot en trygg / nøytral stimulus. Prosentandelen mus i hver undergruppe er ca. 33%; Dette er imidlertid uforutsigbart da noen grupper av dyr har mer eller mindre i hver undergruppe. Endelig gjenspeiles fraværet av sosial preferanseskjevhet som en potensiell forstyrrende faktor i sosiale interaksjonsindekser på ≥1 (dvs. s>0,05) med begge sosiale mål i kontrollgruppen.

Tolkning av resultatene fra den sosiale trussel-sikkerhetstesten
Kjennetegnene ved undergruppen diskriminerende-unngåere, inkludert vellykket betinget læring av trusselassosierte signaler og diskriminering av trusselsikkerhet, diskuteres som kjennetegn ved stressresistente individer 16,17,18,19,20,21,22 . I motsetning til dette er generaliserte aversive betingede responser etter traumatiske hendelser, sett av undergruppen Vilkårlig unngåelse, et sentralt symptom på stressrelaterte psykiske lidelser som posttraumatisk stresslidelse og angstlidelser 16,17,23,24,25,26 og dermed er karakteristiske for stressfølsomme individer. Endelig representerer undergruppen ikke-unnvikere en fenotype av nedsatt læring16.

Figure 1
Figur 1: Skjematisk tidslinje. Ved ankomst til anlegget, enkelthus alle mus i 7 dager deretter utpeke til behandlinger: CSD stressbehandlet gruppe eller håndtert kontroll behandlet gruppe. Behandlingene varer i 10 dager, hvoretter dyrene er en-huset i 1 dag. Sett opp arenaene for å utføre STST (som finner sted etter at dyrene har en enkelt bolig med 1 dag). Start med tilvenningsfasen i 6 min. Følg tilvenningsfasen umiddelbart med testfasen i ytterligere 6 minutter. Til slutt, returner dyrene til deres hjembur. Klikk her for å se en større versjon av denne figuren.

Figure 2
Figur 2: Sosial trussel-sikkerhetstest. (A) Test design. Testen utføres i en trekammerarena delt inn i tre like deler adskilt av gjennomsiktige vegger med åpninger, slik at dyret av interesse (C57BL6 / J, svart) kan bevege seg mellom. Ved hver av periferiene er ett nettkabinett plassert. Den ene innhegningen inneholder et nytt sosialt mål fra beboernes belastning som oppstod tidligere under CSD-behandlingen (CD-1, hvit); den andre inneholder et nytt sosialt mål fra en ny stamme matchet i alder, størrelse og kjønn til romanmusen fra beboernes stamme, men av forskjellig pelsfarge (129/Sv, brun). Begge sosiale målene er eldre og større enn dyret av interesse. Det interessante dyret introduseres midt i arenaen og får lov til å utforske arenaen i 6 min i tilvenningsfasen når nettingkabinettene er tomme og igjen i testfasen når de sosiale målene plasseres inne i nettingskapene som avbildet. (B) Indeks for sosial interaksjon. Skår tiden som brukes til å utforske nettinginnhegningene i tilvenningsfasen når dyrets nese er innenfor interaksjonssonen (2 cm rundt maskeinnhegningenes grenser). Deretter scorer du tiden som brukes til å samhandle med de sosiale målene i testfasen når nesen er innenfor interaksjonssonen. Beregn indeksen for sosial interaksjon som vist. (C) Kronisk sosial nederlagsstresseffekt: Behandlingsgruppen har en sosial interaksjonsindeks <1 med det sosiale målet CD-1 som et mål på sosial unngåelsesutvikling mot CD-1-stammen. I mellomtiden reflekteres intakte grunnleggende sosialitetsnivåer i kontrollgruppen i å ha en sosial interaksjonsindeks ≥1 med samme sosiale mål. Dette resulterer i en signifikant forskjell (p < 0,05) i den sosiale interaksjonsindeksen med det sosiale målet CD-1 mellom begge gruppene. Resultatene presentert som gjennomsnitt ± standardfeil for gjennomsnittet (SEM), n=16 per gruppe, Mann-Whitneys test. (D) Resultater fra representanter for sosial trussel-sikkerhetstest etter kronisk sosial nederlagsbehandling. Behandlingsgruppen er delt inn i tre undergrupper basert på dyrenes sosiale interaksjonsindekser med de sosiale målene. Mus med en sosial interaksjonsindeks ≥1 med CD-1 sosialt mål kalles ikke-unngåere, mus med en sosial interaksjonsindeks <1 med begge sosiale mål kalles vilkårlige-unngåere, og mus med en sosial interaksjonsindeks ≥1 bare med 129/Sv sosiale mål kalles diskriminerende-unngåere. Kontrollgruppen har lignende indekser med begge sosiale mål. Resultater presentert som gjennomsnitt ± SEM, n = 55 per sub/gruppe. (E) Representative varmekart for hver sub / gruppe under testfasen av STST. Mørkere farger indikerer mer tid brukt i området. Klikk her for å se en større versjon av denne figuren.

Tabell 1: Abortkriterier for kronisk sosial nederlagsprosedyre. Tabellen viser i alt fire observasjonsfamilier, hver med flere delobservasjoner27. Hver observasjon har en poengsum. Avhengig av summen av poengsummen, er tiltak som skal tas, angitt. Klikk her for å laste ned denne tabellen.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Atferdsprotokollen her beskriver Social Threat-Safety Test, som brukes til å dele en enkelt gruppe post-CSD-behandling i tre forskjellige undergrupper, som tjener som en metode for å undersøke den underliggende biologien til stressfølsomhet og motstandskraft og å teste potensielle terapier. Den biologiske konteksten og tekniske detaljer må vurderes nøye for å veilede en grundig eksperimentell design.

Ulike boligforhold kan endre aggresjonssosialitetsnivåer, potensielt påvirke resultatene oppnådd fra testen etter behandling28,29,30. Slike forhold inkluderer enhusing av alle dyr ved ankomst og 24 timer før etterbehandlingstesten, samt enkelthus kontrollgruppen i løpet av de 10 dagene av behandlingen. Videre kan CSD-stresseffekten bli kompromittert hvis kontrollgruppen ved et uhell blir stresset. Dette kan skyldes å utsette kontrollgruppen for stressindusert lukt og vokaliseringer av behandlingsgruppen i løpet av de 10 dagene av behandlingen, samt kontrollgruppen som er vitne til behandlingen31. Det anbefales derfor å holde kontrollgruppen og behandlingsgruppen plassert i forskjellige rom. Videre, på grunn av involvering av betinget læring15, er visse trinn avgjørende for å oppnå testresultater etter behandling som ligner på de som er beskrevet her. Dette inkluderer å utføre behandlingen på unge voksne i 10 dager, samt å utføre testen etter behandling 24 timer etter hvile (se trinn 2.1 i protokollen). Betinget læring kan være forskjellig hos yngre (eller eldre) mus. På samme måte betyr behandling i mer eller mindre enn 10 dager henholdsvis mer eller mindre kondisjonering av dyret. Endringer i behandlingsvarighet kan resultere i forskjellige undergruppestørrelser. I tillegg er det tilrådelig at enten den samme eksperimentøren i samme eksperiment utfører behandlingen og etterbehandlingstesten på alle dyr, eller det er en adskillelse mellom eksperimenter som utfører behandlingen og de som utfører etterbehandlingstesten som er lik på alle dyr. Dette skyldes at eksperimentøren / s representerer en del av den generelle kondisjoneringen (CSD-behandling) og testing (sosial trussel-sikkerhet etter behandlingstest) kontekst for dyret; Dermed bør alle dyr i samme forsøk eksponeres for samme kontekst gjennom hele forsøket. I tillegg kan dyrs oppførsel under testen etter behandling bli forvirret av luktsignaler32. Rengjøring med 5% etanol mellom dyr standardiserer luktsignalene. Unngå imidlertid rengjøring mellom de to fasene av etterbehandlingstesten (tilvenning og testing) blant samme dyr. Dette skyldes at tilvenningsfasen delvis er ment å gjøre dyret kjent med arenaen, slik at dyrets atferd i testfasen hovedsakelig drives av den nye tilstedeværelsen av de nye sosiale målene. Dermed kan rengjøring mellom de to fasene kompromittere luktsignalene som er merket av dyret i tilvenningsfasen, noe som gjør arenaen mindre kjent under testfasen av etterbehandlingstesten33. Videre er det å foretrekke å ha fire nettingkabinetter per arena, hvorav to tilskrives habitueringsfasen (alltid brukt tom) og to til testfasen (alltid brukt med de sosiale målene), for å slukke den potensielle restlukten av CD-1 og 129/Sv sosiale mål i maskeinnkapslingene fra testfasen til habitueringsfasen. Eliminering av restlukt i nettingkapslingene er kritisk fordi det kan påvirke dyrets utforskning av nettingkapslingene i tilvenningsfasen, endre resultatene fra den sosiale interaksjonsindeksen og dermed delingen av behandlingsgruppen i tre undergrupper33. På samme måte anbefales det å tilskrive spesifikke sosiale mål for testen etter behandling og opprettholde dem under lignende forhold når de ikke er i bruk. Dette skyldes at involvering av ett sosialt mål i andre behandlinger og tester kan påvirke oppførselen til det respektive målet i maskekabinettet under testen etter behandling. For eksempel kan bruk av CD-1-sosialt mål i andre eksperimenter som bosatt for CSD-behandling endre aggresjonsnivåene i forhold til 129 / Sv når det brukes i den sosiale trusselsikkerhetstesten. Forskjeller i aggresjonsnivåer kan signalisere forskjellige signaler til dyret av interesse under testen etter behandling, noe som skaper en fortrinnsvis skjevhet som ikke tilskrives betinget læring fra de 10 dagene av behandlingen. Dermed kan begge sosiale mål som har lignende erfaringer før bruk i etterbehandlingstesten, bidra til å standardisere oppførselen og signalene til begge mens de er i maskekabinettet. Et annet tiltak for å unngå implikasjonen av en fortrinnsvis skjevhet inkluderer bruk av eldre og større sosiale mål enn dyret av interesse15, bekrefter hovedsignalet som karakteristikkene til belastningen, ikke alder eller størrelse. For dette formålet bruker etterbehandlingstesten 129/Sv-stammen for å kontrastere CD-1- og C57BL6/J-stammene. 129/Sv-stammen har en annen pelsfarge enn begge. Det ville være av interesse å teste forskjellige stammer av forskjellige pelsfarger og se hvordan resultatene i etterbehandlingstesten påvirkes15.

Kronisk sosialt nederlag er en av de mest robuste modellene for posttraumatisk stresslidelse, depresjon og andre stressrelaterte sykdommer34. Den har utmerket etiologisk-35, prediktiv-, diskriminerende-, farmakologisk- og ansiktsvaliditet 8,36. Her beskrives en modifisert CSD-protokoll hos hannmus introdusert av van Der Kooji og kolleger som har som mål å styrke den psykososiale komponenten av indusert stress10. Den sosiale unngåelsesfenotypen er robust, pålitelig og lett testbar og har etologisk relevans og sterk ansiktsvaliditet34. I motsetning til andre sosiale interaksjonstester9, muliggjør STST samtidig vurdering av sosial unngåelsesutvikling og sosial trussel-sikkerhetsdiskrimineringsevne16. Resultatene fra STST brukes til å identifisere stressfølsomme og stress-motstandsdyktige undergrupper innenfor en enkelt gruppe kronisk sosialt beseirede mus, som stemmer overens med bevisene hos mennesker som karakteriserer motstandsdyktige individer med trusselsikkerhetsdiskriminering og mottakelige individer med aversiv responsgeneralisering16. Denne klassifiseringen kan følges av eksperimentelle manipulasjoner for å hjelpe til med å avdekke det nevrale grunnlaget for stressmotstandskraft og følsomhet generelt og spesifikt for trusselsikkerhetsdiskriminering versus aversiv responsgeneralisering16,37. Til tross for flere tiår med forskning og visse forbedringer i behandlingen, er stressrelaterte psykiske lidelser fortsatt utbredt hos mennesker. Men ved å fokusere på heterogenitet på tvers av ulike individer som svar på samme stressor, er det et paradigmeskifte fra å drive sykdomsorientert forskning alene til å drive sykdoms- og helseorientert forskning samtidig. Dette paradigmeskiftet kan bidra til å utvikle ny forebygging38,39 tilnærminger og identifisere forbedrede målrettede behandlingsstrategier.

En begrensning ved modellen er at det kun var hanner som ble undersøkt. Fordi STST er basert på CSD-modellen, som ble utviklet basert på hannmusenes oppførsel i naturen40, ble testen ikke vurdert for kompatibilitet med hunnmus. En kompatibel test med kvinnelige mus ville være en som følger en stressbehandling opprettet enten på begge kjønn eller bare på kvinner. Videre studier er nødvendig for å utvide disse funnene rapportert fra mannlige til kvinnelige mus. Videre er de forventede resultatene rapportert her fra unge voksne mus. Det vil øke vår forståelse å vite hvordan (om) funnene endres ved å bruke forskjellige aldre. Merk at en nylig studie fant at sosial unngåelsesadferd etter CSD er lik mellom mus i forskjellige aldersgrupper41. Tilsvarende er andre variabler som skal vurderes behandlingsvarighet, hvis forskjellig enn 10 dager, og tidspunkt for atferdsanalyse, hvis utført mer enn 24 timer etter hvile. Samlet sett foredler modellen vesentlig de nåværende musemodellene av stressfølsomhet / motstandskraft og bidrar til å fremme fremtidige translasjonsmetoder.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Forfatterne har ingenting å avsløre.

Acknowledgments

Denne forskningen støttes av Collaborative Research Center 1193, Subproject Z02, finansiert av German National Research Foundation (SFB1193, Neurobiology of Resilience) og Boehringer Ingelheim Foundation (stipend til Leibniz Institute for Resilience Research and Individual Phenotyping and High-Resolution Automated Behavioural Analysis). Vi vil gjerne takke Dr. Konstantin Radyushkin og fru Sandra Reichel for deres tekniske assistanse, samt fru Hanna Kim for hennes engelskspråklige støtte. Finansieringskildene var ikke involvert i modellutformingen; innsamling, analyse og tolkning av data; i skrivingen av protokollen; og i beslutningen om å sende protokollen for publisering.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Arenas Noldus, Sociability cage, Wageningen, the Netherlands https://www.noldus.com/applications/sociability-cage Three-chambered, rectangle in shape with a total size of 60 cm x  40 cm, made of acrylic transparent walls and smooth floors
Camera for video recording Basler AG, Germany
An der Strusbek 60-62
22926 Ahrensburg		  ace Classic
acA1300-60gc		 If using automatic detection program, make sure cameras are compatible
Camera objective KOWA Kowa Optimed Deutschland GmbH
Fichtenstr. 123
40233 Duesseldorf: LMVZ4411 | 1/1.8" 4.4~11mm Varifokal Objektiv		 Part-No. 10504
Detection program/Timer  Noldus, EthoVision-XT, Wageningen, the Netherlands https://www.noldus.com/ethovision-xt Detection can be achieved either manually (using a timer or a software for manual scoring) or automatically
Housing cages ZOONLAB GmbH, Hermannstraße 6,
44579 Castrop-Rauxel		 3010010 Type 2 cages: 265 mm x 205 mm x 140 mm (l x w x h) i.e. 360 cm² bottom area. Made of Polycarbonate (Makrolone©) and Polysulfone. Lids are made of stainless steel. European standard cages for up to 5 mice (20–25 g). Autoclavable up to 134 °C
Mesh enclosures  Part of the Arena Package: Noldus, Sociability cage, Wageningen, the Netherlands https://www.noldus.com/applications/sociability-cage Small acrylic or metal cage-like with a diameter of 100 mm and a height of 200 mm with openings of a 10 mm in size. Two mesh enclosures per arena would work but four is preferable (see point 2.5 in protocol)
Mesh wall selfmade N/A Acrylic or metal, one for each cage. Size depends on cages used. The walls must not allow the two animals to have a physical contact
Social targets: Mice of the strains CD-1 and 129/Sv; retired male breeders Mice provided by Charles River:
Strain name: CD-1®IGS Mouse
129S2/SvPasCrl 		 Crl:CD1(ICR); 129S2/SvPasCrl  CD-1 and 129/Sv retired male breeders, single-housed, novel (unknown) conspecifics to the animals of interest. If retired male breeders are not available then males older than 1 year from both strains would suffice

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Hyman, S. E. How mice cope with stressful social situations. Cell. 131 (2), 232-234 (2007).
  2. Kessler, R. C. The effects of stressful life events on depression. Annual Review of Psychology. 48 (1), 191-214 (1997).
  3. Vos, T., et al. Global, regional, and national incidence, prevalence, and years lived with disability for 301 acute and chronic diseases and injuries in 188 countries, 1990-2013: A systematic analysis for the Global Burden of Disease Study, 2013. The Lancet. 386 (9995), 743-800 (2015).
  4. Björkqvist, K. Social defeat as a stressor in humans. Physiology & Behavior. 73 (3), 435-442 (2001).
  5. Blanchard, R. J., McKittrick, C. R., Blanchard, D. C. Animal models of social stress: effects on behavior and brain neurochemical systems. Physiology & Behavior. 73 (3), 261-271 (2001).
  6. Singleton, G. R., Krebs, C. J. Chapter 3- The Secret World of Wild Mice. The Mouse in Biomedical Research. American College of Laboratory Animal Medicine. The Mouse in Biomedical Research (Second Edition). 1, Academic Press. 25-51 (2007).
  7. Kondrakiewicz, K., Kostecki, M., Szadzińska, W., Knapska, E. Ecological validity of social interaction tests in rats and mice. Genes, Brain, and Behavior. 18 (1), e12525 (2019).
  8. Martinez, M., Calvo-Torrent, A., Pico-Alfonso, M. A. Social defeat and subordination as models of social stress in laboratory rodents: a review. Aggressive Behavior: Official Journal of the International Society for Research on Aggression. 24 (4), 241-256 (1998).
  9. Golden, S. A., Covington III, H. E., Berton, O., Russo, S. J. A standardized protocol for repeated social defeat stress in mice. Nature Protocols. 6 (8), 1183 (2011).
  10. van der Kooij, M. A., et al. Chronic social stress-induced hyperglycemia in mice couples individual stress susceptibility to impaired spatial memory. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 115 (43), E10187-E10196 (2018).
  11. Chartier, M. J., Walker, J. R., Stein, M. B. Considering comorbidity in social phobia. Social Psychiatry and Psychiatric Epidemiology. 38 (12), 728-734 (2003).
  12. Cohen, H., Zohar, J., Matar, M. A., Kaplan, Z., Geva, A. B. Unsupervised fuzzy clustering analysis supports behavioral cutoff criteria in an animal model of post-traumatic stress disorder. Biological Psychiatry. 58 (8), 640-650 (2005).
  13. Scharf, S. H., Schmidt, M. V. Animal models of stress vulnerability and resilience in translational research. Current Psychiatry Reports. 14 (2), 159-165 (2012).
  14. Krishnan, V., et al. Molecular adaptations underlying susceptibility and resistance to social defeat in brain reward regions. Cell. 131 (2), 391-404 (2007).
  15. Ayash, S., Schmitt, U., Müller, M. B. Chronic social defeat-induced social avoidance as a proxy of stress resilience in mice involves conditioned learning. Journal of Psychiatric Research. 120, 64-71 (2020).
  16. Ayash, S., et al. Fear circuit-based neurobehavioural signatures mirror resilience to chronic social stress in mouse. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 120 (17), e2205576120 (2023).
  17. Duits, P., et al. Updated meta-analysis of classical fear conditioning in the anxiety disorders. Depression and Anxiety. 32 (4), 239-253 (2015).
  18. Coifman, K. G., Bonanno, G. A., Rafaeli, E. Affect dynamics, bereavement, and resilience to loss. Journal of Happiness Studies. 8 (3), 371-392 (2007).
  19. Waugh, C. E., Thompson, R. J., Gotlib, I. H. Flexible emotional responsiveness in trait resilience. Emotion. 11 (5), 1059 (2011).
  20. Bonanno, G. A. Loss, trauma, and human resilience: Have we underestimated the human capacity to thrive after extremely aversive events. American Psychologist. 59 (1), 20 (2004).
  21. Bonanno, G. A. Resilience in the face of potential trauma. Current Directions in Psychological Science. 14 (3), 135-138 (2005).
  22. Yehuda, R., Flory, J. D., Southwick, S., Charney, D. S. Developing an agenda for translational studies of resilience and vulnerability following trauma exposure. Annals of the New York Academy of Sciences. 1071 (1), 379-396 (2006).
  23. Grillon, C., Morgan III, C. A. Fear-potentiated startle conditioning to explicit and contextual cues in Gulf War veterans with post-traumatic stress disorder. Journal of Abnormal Psychology. 108 (1), 134 (1999).
  24. Brewin, C. R. A cognitive neuroscience account of post-traumatic stress disorder and its treatment. Behaviour Research and Therapy. 39 (4), 373-393 (2001).
  25. Milad, M. R., Rauch, S. L., Pitman, R. K., Quirk, G. J. Fear extinction in rats: implications for human brain imaging and anxiety disorders. Biological Psychology. 73 (1), 61-71 (2006).
  26. Jovanovic, T., Norrholm, S. D. Neural mechanisms of impaired fear inhibition in post-traumatic stress disorder. Frontiers in Behavioral Neuroscience. 5, 44 (2011).
  27. Morton, D. B., Griffiths, P. H. Guidelines on the recognition of pain, distress and discomfort in experimental animals and an hypothesis for assessment. The Veterinary Record. 116 (6), 431-436 (1985).
  28. Goldsmith, J. F., Brain, P. F., Benton, D. Effects of the duration of individual or group housing on behavioural and adrenocortical reactivity in male mice. Physiology & Behavior. 21 (5), 757-760 (1978).
  29. Cairns, R. B., Hood, K. E., Midlam, J. On fighting in mice: Is there a sensitive period for isolation effects. Animal Behaviour. 33 (1), 166-180 (1985).
  30. Varlinskaya, E. I., Spear, L. P., Spear, N. E. Social behavior and social motivation in adolescent rats: role of housing conditions and partner's activity. Physiology & Behavior. 67 (4), 475-482 (1999).
  31. Sial, O. K., Warren, B. L., Alcantara, L. F., Parise, E. M., Bolaños-Guzmán, C. A. Vicarious social defeat stress: Bridging the gap between physical and emotional stress. Journal of Neuroscience Methods. 258, 94-103 (2016).
  32. Brown, R. E. The rodents II. Suborder Myomorpha. [In: Social Odours in Mammals]. Brown, R. E., Macdonald, D. W. 1, Oxford University Press. Oxford. (1985).
  33. Haney, M., Miczek, K. A. Ultrasounds during agonistic interactions between female rats (Rattus norvegicus). Journal of Comparative Psychology. 107 (4), 373 (1993).
  34. Warren, B. L., et al. Neurobiological sequelae of witnessing stressful events in adult mice. Biological Psychiatry. 73 (1), 7-14 (2013).
  35. Malatynska, E., Knapp, R. J. Dominant-submissive behavior as models of mania and depression. Neuroscience & Biobehavioral Reviews. 29 (4-5), 715-737 (2005).
  36. Avgustinovich, D. F., Kovalenko, I. L., Kudryavtseva, N. N. A model of anxious depression: persistence of behavioral pathology. Neuroscience and Behavioral Physiology. 35 (9), 917-924 (2005).
  37. Vennin, C., et al. A resilience related glial-neurovascular network is transcriptionally activated after chronic social defeat in male mice. Cells. 11 (21), 3405 (2022).
  38. Ayash, S., Schmitt, U., Lyons, D. M., Müller, M. B. Stress inoculation in mice induces global resilience. Translational Psychiatry. 10 (1), 200 (2020).
  39. Yuan, R., et al. Long-term effects of intermittent early life stress on primate prefrontal-subcortical functional connectivity. Neuropsychopharmacology. 46 (7), 1348-1356 (2021).
  40. Lyons, D. M., Ayash, S., Schatzberg, A. F., Müller, M. B. Ecological validity of social defeat stressors in mouse models of vulnerability and resilience. Neuroscience & Biobehavioral Reviews. 145, 105032 (2023).
  41. Oizumi, H., et al. Influence of aging on the behavioral phenotypes of C57BL/6J mice after social defeat. PLoS One. 14 (9), e0222076 (2019).

Tags

Denne måneden i JoVE mus kronisk sosialt nederlag sosial trussel-sikkerhet test sosial unngåelse sosial interaksjon trussel-sikkerhet diskriminering aversive respons generalisering stress mottakelighet stress motstandskraft
Sosial trussel-sikkerhetstest avdekker psykososiale stressrelaterte fenotyper
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Ayash, S., Müller, M., Schmitt, … More

Ayash, S., Müller, M., Schmitt, U. Social Threat-Safety Test Uncovers Psychosocial Stress-Related Phenotypes. J. Vis. Exp. (202), e65640, doi:10.3791/65640 (2023).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter