Bu içeriği görüntülemek için JoVE aboneliğiniz gereklidir. Giriş yapın veya ücretsiz denemenizi bugün başlatın.

Yöntem makalesi

Farelerde Duygusal Empati Modeli Olarak Gözlemsel Korku

1.8K görüntülenme

⸱

DOI:

10.3791/67130

⸱

22 Kasım 2024

 ,  ,  ,  , 
1Center for Cognition and Sociality, Institute for Basic Science (IBS), 2Department of Bio and Brain Engineering, Korea Advanced Institute of Science and Technology (KAIST)

Bu makalede

Özet

Gözlemsel korku paradigması, kemirgenlerde dolaylı donmayı duygusal empati için bir model olarak değerlendirir. Bu prosedür, gözlemci kemirgenlerin, empatik donma tepkileri ortaya çıkarmak için caydırıcı ayak şokları alan belirli göstericilere maruz bırakılmasını gerektirir. Araştırmacılar, gözlemsel korku tahlillerini kullanarak, duygusal empatinin altında yatan sinirsel mekanizmaları araştırabilirler.

Özet

Başkalarının duygularını tanıma ve paylaşma yeteneği ile karakterize edilen empati, sosyal etkileşimleri şekillendirmede temel bir rol oynar. Bireylerin başkalarının duygusal durumlarına yanıt vermelerine, toplum yanlısı davranışları ve sosyal bağları teşvik etmelerine olanak tanır. Gözlemsel korku, bir gözlemcinin bir göstericinin caydırıcı deneyimler yaşadığına tanık olduğu ve ardından korku davranışları sergilediği duygusal empatinin temel bir yönüdür. Gözlemcilerde duygusal bulaşma veya duygu paylaşımı olarak bilinen bu sosyal olarak indüklenen dolaylı donma tepkisi, kemirgenlerde empati benzeri özelliklerin bir göstergesi olarak kabul edilir. Burada, caydırıcı ayak şokları alan belirli göstericilere maruz kalan gözlemcilerde dolaylı donma tepkilerinin değerlendirmesini tanımlayan bir protokol sunuyoruz. Kemirgenlerde gözlemsel korku tahlillerinin kullanılması, duygusal empatinin altında yatan nöral mekanizmaları incelemek için yaygın olarak benimsenen bir yöntem haline gelmiştir. Memeliler arasında gözlemsel korkunun evrenselliği göz önüne alındığında, bu metodoloji, insanlarda empatinin nöral substratları hakkındaki anlayışımızı ilerletmeye daha fazla katkıda bulunur.

Giriş

Empati - başkalarının duygularını tanıma ve paylaşma kapasitesi - duygusal ve sosyal etkileşimlerimiz için çok önemlidir1. Bu protokol, bir gözlemci kemirgende dolaylı korku tepkilerini değerlendirmek için tasarlanmış gözlemsel korku koşullandırma testi yoluyla kemirgenlerde duygusal empatiyi araştırmayı amaçlamaktadır. Empatik yetenek, kemirgenlerden insanlara2 evrimsel süreklilik ile derin nörobiyolojik temellere sahiptir. Yakınsak kanıt çizgileri, kemirgenlerin sosyal meslektaşlarının duygusal durumlarına karşı önemli duygusal duyarlılık sergilediğini göstermektedir3 ve gözlemsel korku, teselli benzeri allogrooming, acının duygusal bulaşması ve prososyal yardım davranışları dahil olmak üzere empati ile ilgili davranışlar sergilemektedir4,5,6,7,8,9. Bu sürekliliğin, insan empatisinin altında yatan nörobiyolojik mekanizmalar hakkında daha derin içgörüler elde etmek için hayvan modellerinin kullanılmasını sağladığı için önemli etkileri vardır10.

Gözlemsel korku, özellikle, empatik korku tepkilerini değerlendirmek için değerli bir davranışsal model olarak hizmet eder, çünkü kemirgenler, caydırıcı uyaranlar alan türdeşleri gözlemleyerek korkuyu dolaylı olarak deneyimleyebilirler4. Araştırmalar, daha güçlü dolaylı korku tepkilerinin, insanlarda ve primatlarda empati özellik ölçümleri ile pozitif 11,12, bu da gözlemsel korkunun gerçekten de duygusal empatinin temel bir özelliğini temsil edebileceğini göstermektedir2. Diğer empati tahlilleriyle karşılaştırıldığında1,2,4,10, gözlemsel korku koşullandırması, gözlemciyi doğrudan caydırıcı uyaranlara maruz bırakmadan duygusal bulaşmanın ölçülmesine izin verdiği için avantajlıdır. Bu, daha az invaziv ancak güvenilir bir duygusal empati ölçüsü sağlar, bu da onu tekrarlanan ölçümler ve empati ile ilgili nöral devreler üzerinde derinlemesine çalışmalar için uygun hale getirir.

Gözlemsel korku koşullanmasında, bir fare (gözlemci), başka bir farenin (gösterici) doğrudan caydırıcı uyaranları deneyimlemeden tekrarlayan ayak şokları almasını izleyerek bağlama bağlı korku için dolaylı olarak koşullandırılır. Gözlemsel korku koşullandırma testi, şeffaf bir Pleksiglas bölücü13 ile bölünen çift bölmeli bir korku koşullandırma cihazı kullanır. Bu kurulum, bir odadaki gözlemcinin karşı odadaki gösterici fareyi net bir şekilde görmesini sağlar. Ek olarak, kokular ve sesler çubuk zemini aracılığıyla odacıklar arasında iletilebilir. Bir bölmede, bir ayak şokunun caydırıcı uyaranını alacak olan gösteri faresi konumlandırılırken, diğer bölmede gözlemci fare, şeffaf orta bölmeden gösterici farenin sıkıntısına tanık olacak şekilde konumlandırılmıştır. Bu paradigma iki seanstan oluşur: 5 dakikalık bir alışkanlık ve ardından 4 dakikalık bir kondisyon periyodu. Gözlemci fare tarafından görüntülenen donma davranışı, gösterici, koşullandırma süresi boyunca ağrıya bağlı gıcırtılar, zıplama, koşma ve donma dahil olmak üzere caydırıcı ayak şoklarına tipik tepkiler gösterdiğinde ortaya çıkar. Gözlemcilerde sosyal olarak uyarılan bu dolaylı donma tepkisi, kemirgenlerde temel bir duygusal empati biçimi olan duygusal bulaşmanın bir ölçüsü olarak kabul edilir. Kemirgenlerde gözlemsel korku testinin geliştirilmesi, araştırmacıların duygusal empatiye aracılık eden nöral devreleri ve genetik temelleri araştırmalarını sağlamıştır.

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Protokol

Burada açıklanan canlı hayvanların kullanıldığı tüm prosedürler, Temel Bilimler Enstitüsü'nün (IBS) Kurumsal Hayvan Bakımı ve Kullanımı Komitesi (IACUC) tarafından onaylanmıştır. 10-12 haftalık erkek veya dişi C57BL / 6J fareleri (gözlemciler ve göstericiler) ayrı ayrı yerleştirildi. Fareler kafes başına 2-5 hayvan barındırıldı ve 12 saatlik bir aydınlık / karanlık döngüsü ile 23-25 ° C'lik sabit bir sıcaklıkta tutuldu. Farelere fare yemi ve su ad libitum verildi. Testten önce herhangi bir işlem yapılmamıştır. Bu çalışmada kullanılan reaktiflerin ve ekipmanın ayrıntıları Malzeme Tablosunda listelenmiştir.

1. Gözlemsel korku koşullandırmasına hazırlık

  1. Barınma koşulları: Sütten kesildikten sonra kardeşleri birlikte (2-3 fare/kafes) barındırın. Kardeş olmayan fareleri ayrı kafeslerde barındırın13. Çiftleşme çiftlerini içeren deneyler için, bir erkek ve iki dişi fare ile çiftleşme kafesleri hazırlayın. Erkekleri ve dişileri en az 10 hafta boyunca birlikte barındırın.
  2. Oda alışkanlığı: Farelerin test ortamına alışmasını sağlamak için davranış testleri başlamadan en az 30 dakika önce hayvanları ev kafeslerindeki bekleme alanına aktarın.
    NOT: Deney odasındaki ışık yoğunluğunu yaklaşık 90 lux'te ve alışma için bekleme alanında 35 lux'te tutun.
  3. Gözlemsel korku koşullandırması için kurulum
    1. Aparat konfigürasyonu: 32,7 cm yüksekliğinde, 19,1 cm genişliğinde ve 37,8 cm uzunluğunda gözlemsel korku koşullandırma cihazını monte edin (Şekil 1A).
      1. Ortada gözenekli (3 mm yarıçaplı altı delik), şeffaf Pleksiglas bölücü (18 cm genişliğinde × 32,2 cm uzunluğunda) ile bölünmüş iki oda ekleyin. Elektrikli ayak şoklarını uygulamak için hazne zeminine birden fazla çelik çubuktan oluşan bir ızgara yerleştirin.
    2. Gözlemsel korku koşullandırma protokolünün iki dönemden oluştuğundan emin olun: 5 dakikalık bir alışma periyodu ve ardından 4 dakikalık bir kondisyon periyodu, bu süre zarfında her 10 saniyede bir 2 sn ayak şoku (1 mA) gösterici fareye verilir. Bu protokolü FreezeFrame yazılımını kullanarak programlayın.
      NOT: Daha önce açıklandığı gibi14, gösterici hayvanlarda koşma, seslendirme ve zıplama dahil olmak üzere tüm davranışsal tepkileri güvenilir bir şekilde indüklemek için 1 mA'lık ayak şoku yoğunluğunu sağlayın. Hem göstericilerde hem de gözlemcilerde tutarsız tepkilere yol açabileceğinden bu yoğunluğu azaltmaktan kaçının. Bununla birlikte, belirli deneysel ayarlar altında göstericiden çok çeşitli davranışsal tepkiler indüklenebiliyorsa, daha düşük bir şok yoğunluğu veya daha az şok teslimatı kullanmayı düşünün.
  4. Video kaydı: Video kamerayı açın ve sonraki analizler için test odasının çerçeve içinde tamamen görünür olduğundan emin olun.
    NOT: Hayvanın davranışının net bir şekilde kaydedilmesini sağlamak için video kamerayı ses azaltma kabininin içine kurun ve doğrudan hayvanın üzerine yerleştirin.

2. Gözlemsel korku koşullandırma prosedürü

  1. Alışma Süresi
    1. Hangi hayvanın caydırıcı ayak şoklarına maruz kalacağına bağlı olarak, bir hayvanı gözlemci ve diğerini gösterici olarak atayın.
    2. Gösteri faresini önce ayak şokunun uygulanacağı odaya yerleştirin ve ardından gözlemci fareyi şeffaf bir Pleksiglas bölücü ile ayrılmış karşı odaya yerleştirin.
    3. Oda kapısını kapattıktan hemen sonra yazılımı kullanarak programlanan protokolü çalıştırın.
      NOT: FreezeFrame yazılımına, hem bir alışma süresi (ayak darbeleri olmadan) hem de kameranın tüm prosedür boyunca kayıt yapmasına izin verirken her 10 saniyede bir gösteri faresine 2 saniyelik bir ayak şoku veren bir koşullandırma aşamasını içeren eksiksiz bir protokol girin.
    4. Gözlemci ve gösterici farelerin alışma seansı sırasında 5 dakika boyunca odada serbestçe hareket etmesine ve keşfetmesine izin verin.
  2. Şartlandırma dönemi
    1. Alışkanlık süresinden sonra 4 dakika boyunca gösterici fareye otomatik olarak elektrikli ayak şokları verin.
    2. Gözlemci farenin, koşullandırma süresi boyunca gösterici farenin ağrı tepkilerine tanık olduğundan emin olun.
      NOT: Gözlemci farelerde duygusal durum değişikliklerini indüklemek için temel sosyal ipuçları olan göstericinin elektrik çarpmasına verdiği ağrı tepkilerini korumak için analjezikler saklandı.
    3. Her oturumdan sonra, göstericileri ve gözlemcileri ayrı tutma kafeslerine yerleştirin. Testin tamamlanmasının ardından, her hayvanı ev kafesine geri koyun.
    4. %70 etanol ve kağıt mendil kullanarak cihazı ve yerdeki ızgarayı temizleyin.
      NOT: Önceki deneklerden kalan koku alma ipuçlarını ortadan kaldırmak ve denemeler arasında tutarlılığı korumak için tekrarlanan deneyler arasında cihazı dezenfektanla iyice temizleyin. Ek olarak, tüm deneyler tamamlandıktan sonra% 70 etanol ile silin.

3. Dolaylı dondurma tepkilerinin analizi

  1. Gözlemcinin hem alışma hem de koşullanma dönemlerinde kaydedilen davranışını analiz edin15.
  2. Gözlemci farenin 0,75 saniyeden uzun süren ve donma olarak kabul edilen hareketsiz nöbetlerini otomatik olarak algılamak için yazılımı çalıştırın.
    NOT: Puanlama dondurma yanıtları için manuel veya otomatik olarak analiz yapın15.

4. Takip prosedürleri

  1. Deneylerden sonra, herhangi bir stres faktöründen tamamen kurtulduklarından emin olmak için tüm hayvanların davranışlarını ve sağlığını izleyin.
  2. Testin tamamlanmasından hemen sonra yiyecek ve su da dahil olmak üzere hayvanlar için uygun barınma ve bakım sağlayın.
  3. Koşullandırma prosedürlerinin etkisini değerlendirmek için deneyler sırasında ve sonrasında davranıştaki değişiklikleri kaydedin.

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Sonuçlar

Davranış şemasında (Şekil 1A) açıklandığı üzere, seans alıştırma (5 dk) ile başlar ve ardından gözlemsel korku koşullanma süreci (4 dk) gelir. Bu deneyde, gözlemsel korku (OF) grubundaki gösterici fareler koşullanma süresi boyunca itici ayak şoklarına maruz bırakılırken, kontrol (Con) grubundakiler ayak şoku almamıştır. Sadece OF grubundaki gözlemci fare, tekrarlayan ayak şokları alan bir gösterici farenin stres tepkilerine tanıklık etmiştir. OF grubundaki fareler, koşullanma süresi boyunca ...

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Tartışma

Bu davranışsal protokolde açıklanan bağlamsal gözlemsel korku koşullandırma (OFC) testi, farelerde duygusal empatiyi incelemek için kullanılır 4,16. Bu paradigmayı başarılı bir şekilde uygulamak için, deneysel koşullar ve pratik ayrıntılar, özellikle aşinalık, sosyal izolasyon, sosyal hiyerarşi, önceki şok deneyimi ve göstericilere verilen ayak şoklarının gücü dahil olmak üzere deneklerin duygusal tepkilerini etkileyen faktörler...

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Açıklamalar

Yazarların açıklayacak hiçbir şeyi yoktur.

Teşekkürler

Bu çalışma, Temel Bilimler Enstitüsü (IBS), Biliş ve Sosyallik Merkezi (IBS-R001-D2) ve Kore Beyin Araştırma Enstitüsü (KBRI) temel araştırma programı tarafından KBRI aracılığıyla desteklenmiştir ve Bilim, BİT ve Gelecek Planlaması Bakanlığı tarafından finanse edilmiştir (23-BR-03-04).

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Malzemeler

Bu makalede kullanılan malzemelerin listesi
AdŞirketKatalog numarasıYorumlar
Hassas hayvan şok ediciCoulbourn InstrumentsH13-15
Izgara zeminiCoulbourn InstrumentsH13-15
Izgaralar için şerit kabloCoulbourn InstrumentsH93-01-25
FreezeFrameACTIMETRICSACT-100A
FreezeView yazılımıACTIMETRICS
StimülatörACTIMETRICSACT-712
Gözlemsel korku odasıCoulbourn Instrumentsyükseklik 32,7 cm ve kez; genişlik 19,1 cm ve kez; uzunluk 37,8 cm 
Video kayıt sistemiACTIMETRICS
Ses azaltma kabini
% 70 etanolYaygın olarak bulunur.
DezenfektanYaygın olarak bulunur.
kağıt havluYaygın olarak bulunur.
Pleksiglas bölücüÖzelN / Agenişlik 18 cm ve kez; uzunluk 32,2 cm  
GraphPad Prizma 8GraphPad Yazılım A.Ş.

Kaynaklar

  1. De Waal, F. B. M., Preston, S. D. Mammalian empathy: Behavioural manifestations and neural basis. Nat Rev Neurosci. 18 (8), 498-509 (2017).
  2. Panksepp, J., Panksepp, J. B. Toward a cross-species understanding of empathy. Trends Neurosci. 36 (8), 489-496 (2013).
  3. Decety, J. Dissecting the neural mechanisms mediating empathy. Emotion Rev. 3 (1), 92-108 (2011).
  4. Jeon, D., et al. Observational fear learning involves affective pain system and Cav1.2 Ca2+ channels in ACC. Nat Neurosci. 13 (4), 482-488 (2010).
  5. Langford, D. J., et al. Social modulation of pain as evidence for empathy in mice. Science. 312 (5782), 1967-1970 (2006).
  6. Burkett, J. P., et al. Oxytocin-dependent consolation behavior in rodents. Science. 351 (6271), 375-378 (2016).
  7. Zhang, M., Wu, Y. E., Jiang, M., Hong, W. Cortical regulation of helping behaviour towards others in pain. Nature. 626 (7997), 136-144 (2024).
  8. Wu, Y. E., et al. Neural control of affiliative touch in prosocial interaction. Nature. 599 (7884), 262-267 (2021).
  9. Bartal, I. B. A., Decety, J., Mason, P. Empathy and prosocial behavior in rats. Science. 334 (6061), 1427-1430 (2011).
  10. Haaker, J., Golkar, A., Selbing, I., Olsson, A. Assessment of social transmission of threats in humans using observational fear conditioning. Nat Protoc. 12 (7), 1378-1386 (2017).
  11. Olsson, A., Nearing, K. I., Phelps, E. A. Learning fears by observing others: The neural systems of social fear transmission. Soc Cogn and Affect Neurosci. 2 (1), 3-11 (2007).
  12. Kleberg, J. L., Selbing, I., Lundqvist, D., Hofvander, B., Olsson, A. Spontaneous eye movements and trait empathy predict vicarious learning of fear. Int J Psychophysiol. 98 (3), 577-583 (2015).
  13. Jeon, D., Shin, H. S. A mouse model for observational fear learning and the empathetic response. Curr Protoc in Neurosci. 57 (1), 8.27.1-8.27.9 (2011).
  14. Keum, S., et al. Variability in empathic fear response among 11 inbred strains of mice. Genes Brain Behav. 15 (2), 231-242 (2016).
  15. Keum, S., et al. A missense variant at the Nrxn3 locus enhances empathy fear in the mouse. Neuron. 98 (3), 588-601.e5 (2018).
  16. Keum, S., Shin, H. S. Neural basis of observational fear learning: A potential model of affective empathy. Neuron. 104 (1), 78-86 (2019).
  17. Gonzalez-Liencres, C., Juckel, G., Tas, C., Friebe, A., Brüne, M. Emotional contagion in mice: The role of familiarity. Behav Brain Res. 263, 16-21 (2014).
  18. Yusufishaq, S., Rosenkranz, J. A. Post-weaning social isolation impairs observational fear conditioning. Behav Brain Res. 242 (1), 142-149 (2013).
  19. Keum, S., Shin, H. S. Rodent models for studying empathy. Neurobiol Learn and Mem. 135, 22-26 (2016).
  20. Sakaguchi, T., Iwasaki, S., Okada, M., Okamoto, K., Ikegaya, Y. Ethanol facilitates socially evoked memory recall in mice by recruiting pain-sensitive anterior cingulate cortical neurons. Nature Commun. 9 (1), 1-10 (2018).
  21. Park, J., Ha, S., Shin, H. S., Jeong, J. Experience of a hierarchical relationship between a pair of mice specifically influences their affective empathy toward each other. Genes Brain Behav. 21 (5), e12810(2022).
  22. Panksepp, J. B., Lahvis, G. P. Differential influence of social versus isolate housing on vicarious fear learning in adolescent mice. Behav Neurosci. 130 (2), 206-211 (2016).
  23. Chen, Q. L., Panksepp, J. B., Lahvis, G. P. Empathy is moderated by genetic background in mice. PLOS One. 4 (2), e4387(2009).
  24. Keysers, C., Knapska, E., Moita, M. A., Gazzola, V. Emotional contagion and prosocial behavior in rodents. Trends Cogn Sci. 26 (8), 688-706 (2022).
  25. Carrillo, M., et al. Emotional mirror neurons in the rat's anterior cingulate cortex. Curr Biol. 29 (8), 1301-1312.e6 (2019).
  26. Silverstein, S. E., et al. A distinct cortical code for socially learned threat. Nature. 626 (8001), 1066-1072 (2024).
  27. Allsop, S. A., et al. Corticoamygdala transfer of socially derived information gates observational learning. Cell. 173 (6), 1329-1342.e18 (2018).
  28. Terranova, J. I., et al. Hippocampal-amygdala memory circuits govern experience-dependent observational fear. Neuron. 110 (8), 1416-1431.e13 (2022).
  29. Choi, J., et al. ARNT2 controls prefrontal somatostatin interneurons mediating affective empathy. Cell Rep. 43 (9), 114659(2024).
  30. Pisansky, M. T., Hanson, L. R., Gottesman, I. I., Gewirtz, J. C. Oxytocin enhances observational fear in mice. Nature Commun. 8 (1), 2102(2017).
  31. Panksepp, J. B., Lahvis, G. P. Sociability versus empathy in adolescent mice: Different or distinctive. Learn Motiv. 83, 101892(2023).

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Yeniden basım ve izinler

Daha fazla makale keşfet

Dolaylı DonmaDuygusal BulaşmaAnterior Singulat KorteksKemirgen Empati ModeliAyak Şoku KoşullanmasıEmpati Nöral DevreleriSomatostatin İnterneuronlarıDuygusal Paylaşım
Farelerde Duygusal Empati Modeli Olarak Gözlemsel Korku
Bize Ulaşın
Kütüphaneye Öner

Gizlilik

Kullanım Koşulları

Politikalar

Telif Hakkı © 2026 MyJoVE Corporation. Tüm hakları saklıdır.