Davranış Bozuklukları ve Stresin Modellenmesine Giriş
Son zamanlarda, depresyon, anksiyete ve stres-tepki gibi davranışsal durumların nörolojik bir temeli olduğu keşfedilmiştir. Bu koşulların biyolojik te…
Anksiyete, depresyon, şizofreni ve hatta stres gibi davranışsal durumlar yaşam kalitemizi olumsuz yönde etkiler ve bu nedenle sinirbilimciler aktif olarak bunları hafifletmek için yeni tedaviler geliştirmeye çalışıyorlar.
Bunu yapmak için birçok araştırmacı kemirgen modelleri kullanır. Boyut farklılıklarımıza rağmen, insanlar ve kemirgenler aslında oldukça benzerler: ikimiz de memeliyiz, benzer nöroanatomiye sahibiz, benzer işlevlere sahip hormonlar gösteriyoruz ve belirli uyaranlara aynı tepkileri sergileyebiliyoruz. Bu nedenle, kemirgenler insan davranışındaki değişiklikleri incelemek için mükemmel model organizmalardır.
Bu video, insan davranış bozukluklarının kemirgen modellerini değerlendirmek için kullanılan kriterleri kısaca tanıtmaktadır. Daha sonra, davranış bilimcileri tarafından sorulan bazı önemli soruları keşfedeceğiz ve bunu alanda kullanılan çeşitli davranış testlerinin bir tartışması izleyecektir.
Bilim adamları tarafından davranış bozukluklarının kemirgen modellerini değerlendirmek için kullanılan bazı kriterleri kısaca tartışarak başlayalım.
Araştırmacılar kemirgen modelleri oluşturmak için cerrahi, farmakolojik, genetik veya çevresel teknikleri kullanabilirler. Bir modelin geçerliliği daha sonra üç "klasik" kriter kullanılarak test edilebilir.
İlk kriter yüz geçerliliğidir. Adından da anlaşılacağı gibi, bu kriter kemirgen modeli ile insan durumu arasındaki semptomatik homolojiyi değerlendirir. İkinci kriter yapı geçerliliğidir. Bu, kemirgen modelinin ve insan durumunun aynı etiyoloji veya nedenden kaynaklanıp kaynaklanmadığını değerlendirir. Son kriter, bir kemirgen modelinin ve insan hastanın aynı tedaviye yanıtı arasındaki benzerliği değerlendiren öngörücü geçerliliktir. Bir davranış bozukluğunun mükemmel bir kemirgen modeli, tüm bu kriterleri karşılayacaktır.
Artık kemirgen modellerinin davranış bozukluklarını incelemek için neden kullanıldığını ve bunları değerlendirmek için gereken kriterleri anladığınıza göre, bilim adamlarının bu modellerle cevaplamaya çalıştıkları birkaç önemli soruyu inceleyelim.
Diğer birçok hastalık gibi, davranış bozuklukları bile genetik mutasyonlarla ilişkilendirilmiştir ve bazı araştırmacılar bu koşullara katkıda bulunan genleri tanımlamakla ilgilenmektedir. Genellikle, bu alandaki araştırmacılar kemirgenlerde ilgilenilen genleri yıkar ve bir dizi davranışsal test üzerindeki etkilerini gözlemler.
Bilim adamları ayrıca davranış bozukluklarının anatomik temelini anlamakla da ilgileniyorlar. Temel olarak, bu zihinsel bozukluklardan muzdarip insanlarda beynin hangi bölgelerinin etkilendiğini araştırmak istiyorlar. Bilim adamlarının buna yaklaşmasının bir yolu, kemirgenlerde belirli beyin bölgelerine zarar vermek ve bu hasarın kemirgen davranışı üzerindeki etkisini değerlendirmektir.
Diğer araştırmacılar, tüm beyin yapılarına bakmak yerine, davranış bozukluklarında etkilenen karmaşık nörokimyasal yolları tanımlamakla ilgileniyorlar. Nöronlar, nörotransmitter adı verilen kimyasalları kullanarak birbirleriyle iletişim kurduğundan, bazı bilim adamları farklı koşullara maruz kalan beyinlerdeki nörotransmitter reseptörlerinin ekspresyon modellerini değerlendirir. Bu tür çalışmalar, davranış bozukluklarının sıklıkla nörotransmitter seviyelerindeki değişiklikleri içerdiğine dair kanıtlar sağlamıştır.
Bazı önemli sorulara baktıktan sonra, sinirbilimcilerin kemirgenlerde yaygın davranış bozukluklarını ve stresi incelemek için kullandıkları birkaç testi inceleyelim.
Bildiğiniz gibi, anksiyete, birinin bir meydan okumadan önce gerginlik yaşadığı bir davranış bozukluğudur. Kaygıyı test etmek için araştırmacılar, kemirgenleri, yükseltilmiş artı labirent veya ardışık sokaklar testi gibi hem duvarlı hem de duvarsız alanları içeren yüksek yapılara yerleştirebilirler. Burada anksiyete davranışı, duvarlı bölgelerde kalan bir kemirgen olarak nitelendirilir. Alternatif olarak, araştırmacılar kemirgenleri yiyeceklerle yeni ortamlara sokabilir ve yemelerinin ne kadar sürdüğünü belirleyebilir; Bu hiponeofaji testidir. Burada, yemek yeme gecikmesi kaygıyı ölçmek için bir parametre görevi görür. Son olarak, araştırmacılar kemirgenlerde kaygıyı, onları yüksek, ani bir gürültüye maruz bırakarak ve ortaya çıkan "irkilme" tepkisini değerlendirerek de test edebilirler; Bu, teste "akustik ürkütücü" testi adını verir.
Diğer bir yaygın davranış bozukluğu, umutsuzluk ve uyuşukluk ile karakterize edilen depresyondur. Kemirgenlerde depresyon, hayvanları kaçamayacakları ortamlara yerleştirerek ölçülebilir. Bir örnek, kemirgenlerin bir platforma asıldığı ve bilim adamlarının hayvanların kaçış davranışlarını gözlemlediği ve puanladığı kuyruk süspansiyon testidir. Yaygın olarak kullanılan bir başka umutsuzluk temelli test, kemirgenlerin su dolu kaplara yerleştirildiği ve bir kemirgenin suyun üzerinde kalma girişimlerinin gözlemlendiği zorunlu yüzme testidir. Bu testlerin her ikisinde de, bir kemirgenin hareket eksikliği gösterdiğinde ve kaçma girişimlerini durdurduğunda depresyon davranışı gösterdiği düşünülmektedir.
Depresyon ve anksiyeteden sonra, ruh hali değişimleri, paranoya ve halüsinasyonları içeren şizofreni adı verilen başka bir duygudurum bozukluğuna bakalım. Bu bozukluğu incelemek için kullanılan yaygın bir davranış testi, akustik irkilme testinin değiştirilmiş bir versiyonu olan ve kemirgenleri iki ardışık akustik uyarana maruz bırakmayı içeren prepulse inhibisyon testi veya "PPI" dir - bir ön darbe ve bir irkilme uyaranı, ikincisi genellikle yüksek bir sestir. Tipik olarak, ön darbe uyaranı, bir kemirgenin irkilme uyaranına fiziksel tepkisini "inhibe eder" veya azaltır; Ancak şizofreni modellerinde böyle bir durum söz konusu değildir. Araştırmacılar ayrıca, bilim adamlarının organizma amfetamin gibi ilaçlarla tedavi edildikten sonra açık bir alanda bir kemirgenin aktivitesini değerlendirdiği "lokomotor hiperaktivite" testini kullanarak kemirgen modellerinde şizofreniyi değerlendirebilirler. Bir kemirgen ilaca maruz kaldıktan sonra açık bir alanda daha fazla hareket sergiliyorsa, bu şizofreni benzeri davranışın göstergesi olabilir.
Bilim adamları, davranış bozukluklarını modellemek ve test etmenin yanı sıra, birçok davranış bozukluğunun önerilen bir nedeni olan stresi değerlendirmekle de ilgilenmektedir. Kemirgenlerde, yerleşik bir erkeğin kafesine tanıdık olmayan bir erkek davetsiz misafir eklenerek sosyal stres tetiklenebilir. Bu senaryoda, davetsiz misafir, sakinin saldırgan davranışı nedeniyle stres yaşar ve bu da bir dizi davranış ile gösterilir. Hayvanlarda strese neden olmanın bir başka yolu da onları elektrik çarpması gibi olumsuz fiziksel uyaranlara maruz bırakmaktır. Elektrik çarpmasına maruz kalmak, stresin göstergesi olan mermer gömmenin artması gibi endişeli davranışların artmasına neden olabilir.
Artık davranış bozuklukları ve stres için çeşitli kemirgen testleri hakkında bilgi sahibi olduğunuza göre, sinirbilimcilerin şu anda araştırmalarında bunları nasıl kullandıklarına dair bazı örneklere bakalım.
Daha önce tartışıldığı gibi, davranış bozukluklarının nöroanatomik temelini anlamak için, bilim adamları kemirgenlerde belirli beyin bölgelerine zarar verebilir ve daha sonra davranışsal görevleri kullanarak bunları test edebilirler. Bu deneyde, araştırmacılar farelerde prefrontal kortekse zarar verdiler ve onları ardışık sokaklar testine yerleştirdiler. Sonuçlar, tedavi edilen farelerin, kontrol hayvanlarına kıyasla en uzak ve en anksiyojenik sokaklarda daha fazla zaman geçirdiğini ve bu da prefrontal korteksin anksiyete benzeri davranışlarda bir rol oynadığını göstermektedir.
Modeller ayrıca davranış bozukluklarında yer alan genler hakkında bilgi sağlayabilir. Burada araştırmacılar, kemirgenlerin belirli beyin bölgelerinde DISC1 adı verilen bir geni aşırı eksprese ettiler, daha sonra bu hayvanları salin veya amfetamin ile tedavi ettiler ve onları açık bir alana soktular. Sonuçlar, gen aşırı ekspresyonu olan kemirgenlerin amfetamin tedavisinin belirgin etkisini gösterdiğini göstermektedir.
Son olarak, araştırmacılar davranış bozukluklarının altında yatan fizyolojiyi daha iyi karakterize etmek için modelleri kullanabilirler. Burada, bilim adamları travma sonrası stres bozukluğunun kemirgen bir modelini oluşturdular ve ortaya çıkan fizyolojik değişiklikleri incelediler. Bunu yapmak için, araştırmacılar önce kemirgenleri elektrik çarpmasına maruz bırakarak strese soktular ve daha sonra kortizol adı verilen ana stres hormonunun seviyelerindeki değişiklikleri aradılar. Kortizol seviyelerinin TSSB modellerinde sağlıklı muadillerine göre belirgin şekilde daha yüksek olduğu bulundu.
JoVE'nin davranış bozuklukları ve stresle tanışmasını yeni izlediniz. Bu video, davranış bilimcilerin bu alanda neden kemirgen modellerini kullandıklarını gözden geçirdi ve bu modeller için geçerlilik kriterlerini açıkladı. Ardından, alanın çözülmemiş sorunlarını vurgulayan temel soruları tartıştık ve ardından şu anda bu soruları cevaplamak için kullanılan davranışsal paradigmaları tartıştık. Her zaman olduğu gibi, izlediğiniz için teşekkürler!
Anksiyete, depresyon, şizofreni ve hatta stres gibi davranışsal durumlar yaşam kalitemizi olumsuz yönde etkiler ve bu nedenle sinirbilimciler aktif olarak bunları hafifletmek için yeni tedaviler geliştirmeye çalışıyorlar.
Bunu yapmak için birçok araştırmacı kemirgen modelleri kullanır. Boyut farklılıklarımıza rağmen, insanlar ve kemirgenler aslında oldukça benzerler: ikimiz de memeliyiz, benzer nöroanatomiye sahibiz, benzer işlevlere sahip hormonlar gösteriyoruz ve belirli uyaranlara aynı tepkileri sergileyebiliyoruz. Bu nedenle, kemirgenler insan davranışındaki değişiklikleri incelemek için mükemmel model organizmalardır.
Bu video, insan davranış bozukluklarının kemirgen modellerini değerlendirmek için kullanılan kriterleri kısaca tanıtmaktadır. Daha sonra, davranış bilimcileri tarafından sorulan bazı önemli soruları keşfedeceğiz ve bunu alanda kullanılan çeşitli davranış testlerinin bir tartışması izleyecektir.
Bilim adamları tarafından davranış bozukluklarının kemirgen modellerini değerlendirmek için kullanılan bazı kriterleri kısaca tartışarak başlayalım.
Araştırmacılar kemirgen modelleri oluşturmak için cerrahi, farmakolojik, genetik veya çevresel teknikleri kullanabilirler. Bir modelin geçerliliği daha sonra üç "klasik" kriter kullanılarak test edilebilir.
İlk kriter yüz geçerliliğidir. Adından da anlaşılacağı gibi, bu kriter kemirgen modeli ile insan durumu arasındaki semptomatik homolojiyi değerlendirir. İkinci kriter yapı geçerliliğidir. Bu, kemirgen modelinin ve insan durumunun aynı etiyoloji veya nedenden kaynaklanıp kaynaklanmadığını değerlendirir. Son kriter, bir kemirgen modelinin ve insan hastanın aynı tedaviye yanıtı arasındaki benzerliği değerlendiren öngörücü geçerliliktir. Bir davranış bozukluğunun mükemmel bir kemirgen modeli, tüm bu kriterleri karşılayacaktır.
Artık kemirgen modellerinin davranış bozukluklarını incelemek için neden kullanıldığını ve bunları değerlendirmek için gereken kriterleri anladığınıza göre, bilim adamlarının bu modellerle cevaplamaya çalıştıkları birkaç önemli soruyu inceleyelim.
Diğer birçok hastalık gibi, davranış bozuklukları bile genetik mutasyonlarla ilişkilendirilmiştir ve bazı araştırmacılar bu koşullara katkıda bulunan genleri tanımlamakla ilgilenmektedir. Genellikle, bu alandaki araştırmacılar kemirgenlerde ilgilenilen genleri yıkar ve bir dizi davranışsal test üzerindeki etkilerini gözlemler.
Bilim adamları ayrıca davranış bozukluklarının anatomik temelini anlamakla da ilgileniyorlar. Temel olarak, bu zihinsel bozukluklardan muzdarip insanlarda beynin hangi bölgelerinin etkilendiğini araştırmak istiyorlar. Bilim adamlarının buna yaklaşmasının bir yolu, kemirgenlerde belirli beyin bölgelerine zarar vermek ve bu hasarın kemirgen davranışı üzerindeki etkisini değerlendirmektir.
Diğer araştırmacılar, tüm beyin yapılarına bakmak yerine, davranış bozukluklarında etkilenen karmaşık nörokimyasal yolları tanımlamakla ilgileniyorlar. Nöronlar, nörotransmitter adı verilen kimyasalları kullanarak birbirleriyle iletişim kurduğundan, bazı bilim adamları farklı koşullara maruz kalan beyinlerdeki nörotransmitter reseptörlerinin ekspresyon modellerini değerlendirir. Bu tür çalışmalar, davranış bozukluklarının sıklıkla nörotransmitter seviyelerindeki değişiklikleri içerdiğine dair kanıtlar sağlamıştır.
Bazı önemli sorulara baktıktan sonra, sinirbilimcilerin kemirgenlerde yaygın davranış bozukluklarını ve stresi incelemek için kullandıkları birkaç testi inceleyelim.
Bildiğiniz gibi, anksiyete, birinin bir meydan okumadan önce gerginlik yaşadığı bir davranış bozukluğudur. Kaygıyı test etmek için araştırmacılar, kemirgenleri, yükseltilmiş artı labirent veya ardışık sokaklar testi gibi hem duvarlı hem de duvarsız alanları içeren yüksek yapılara yerleştirebilirler. Burada anksiyete davranışı, duvarlı bölgelerde kalan bir kemirgen olarak nitelendirilir. Alternatif olarak, araştırmacılar kemirgenleri yiyeceklerle yeni ortamlara sokabilir ve yemelerinin ne kadar sürdüğünü belirleyebilir; Bu hiponeofaji testidir. Burada, yemek yeme gecikmesi kaygıyı ölçmek için bir parametre görevi görür. Son olarak, araştırmacılar kemirgenlerde kaygıyı, onları yüksek, ani bir gürültüye maruz bırakarak ve ortaya çıkan "irkilme" tepkisini değerlendirerek de test edebilirler; Bu, teste "akustik ürkütücü" testi adını verir.
Diğer bir yaygın davranış bozukluğu, umutsuzluk ve uyuşukluk ile karakterize edilen depresyondur. Kemirgenlerde depresyon, hayvanları kaçamayacakları ortamlara yerleştirerek ölçülebilir. Bir örnek, kemirgenlerin bir platforma asıldığı ve bilim adamlarının hayvanların kaçış davranışlarını gözlemlediği ve puanladığı kuyruk süspansiyon testidir. Yaygın olarak kullanılan bir başka umutsuzluk temelli test, kemirgenlerin su dolu kaplara yerleştirildiği ve bir kemirgenin suyun üzerinde kalma girişimlerinin gözlemlendiği zorunlu yüzme testidir. Bu testlerin her ikisinde de, bir kemirgenin hareket eksikliği gösterdiğinde ve kaçma girişimlerini durdurduğunda depresyon davranışı gösterdiği düşünülmektedir.
Depresyon ve anksiyeteden sonra, ruh hali değişimleri, paranoya ve halüsinasyonları içeren şizofreni adı verilen başka bir duygudurum bozukluğuna bakalım. Bu bozukluğu incelemek için kullanılan yaygın bir davranış testi, akustik irkilme testinin değiştirilmiş bir versiyonu olan ve kemirgenleri iki ardışık akustik uyarana maruz bırakmayı içeren prepulse inhibisyon testi veya "PPI" dir - bir ön darbe ve bir irkilme uyaranı, ikincisi genellikle yüksek bir sestir. Tipik olarak, ön darbe uyaranı, bir kemirgenin irkilme uyaranına fiziksel tepkisini "inhibe eder" veya azaltır; Ancak şizofreni modellerinde böyle bir durum söz konusu değildir. Araştırmacılar ayrıca, bilim adamlarının organizma amfetamin gibi ilaçlarla tedavi edildikten sonra açık bir alanda bir kemirgenin aktivitesini değerlendirdiği "lokomotor hiperaktivite" testini kullanarak kemirgen modellerinde şizofreniyi değerlendirebilirler. Bir kemirgen ilaca maruz kaldıktan sonra açık bir alanda daha fazla hareket sergiliyorsa, bu şizofreni benzeri davranışın göstergesi olabilir.
Bilim adamları, davranış bozukluklarını modellemek ve test etmenin yanı sıra, birçok davranış bozukluğunun önerilen bir nedeni olan stresi değerlendirmekle de ilgilenmektedir. Kemirgenlerde, yerleşik bir erkeğin kafesine tanıdık olmayan bir erkek davetsiz misafir eklenerek sosyal stres tetiklenebilir. Bu senaryoda, davetsiz misafir, sakinin saldırgan davranışı nedeniyle stres yaşar ve bu da bir dizi davranış ile gösterilir. Hayvanlarda strese neden olmanın bir başka yolu da onları elektrik çarpması gibi olumsuz fiziksel uyaranlara maruz bırakmaktır. Elektrik çarpmasına maruz kalmak, stresin göstergesi olan mermer gömmenin artması gibi endişeli davranışların artmasına neden olabilir.
Artık davranış bozuklukları ve stres için çeşitli kemirgen testleri hakkında bilgi sahibi olduğunuza göre, sinirbilimcilerin şu anda araştırmalarında bunları nasıl kullandıklarına dair bazı örneklere bakalım.
Daha önce tartışıldığı gibi, davranış bozukluklarının nöroanatomik temelini anlamak için, bilim adamları kemirgenlerde belirli beyin bölgelerine zarar verebilir ve daha sonra davranışsal görevleri kullanarak bunları test edebilirler. Bu deneyde, araştırmacılar farelerde prefrontal kortekse zarar verdiler ve onları ardışık sokaklar testine yerleştirdiler. Sonuçlar, tedavi edilen farelerin, kontrol hayvanlarına kıyasla en uzak ve en anksiyojenik sokaklarda daha fazla zaman geçirdiğini ve bu da prefrontal korteksin anksiyete benzeri davranışlarda bir rol oynadığını göstermektedir.
Modeller ayrıca davranış bozukluklarında yer alan genler hakkında bilgi sağlayabilir. Burada araştırmacılar, kemirgenlerin belirli beyin bölgelerinde DISC1 adı verilen bir geni aşırı eksprese ettiler, daha sonra bu hayvanları salin veya amfetamin ile tedavi ettiler ve onları açık bir alana soktular. Sonuçlar, gen aşırı ekspresyonu olan kemirgenlerin amfetamin tedavisinin belirgin etkisini gösterdiğini göstermektedir.
Son olarak, araştırmacılar davranış bozukluklarının altında yatan fizyolojiyi daha iyi karakterize etmek için modelleri kullanabilirler. Burada, bilim adamları travma sonrası stres bozukluğunun kemirgen bir modelini oluşturdular ve ortaya çıkan fizyolojik değişiklikleri incelediler. Bunu yapmak için, araştırmacılar önce kemirgenleri elektrik çarpmasına maruz bırakarak strese soktular ve daha sonra kortizol adı verilen ana stres hormonunun seviyelerindeki değişiklikleri aradılar. Kortizol seviyelerinin TSSB modellerinde sağlıklı muadillerine göre belirgin şekilde daha yüksek olduğu bulundu.
JoVE'nin davranış bozuklukları ve stresle tanışmasını yeni izlediniz. Bu video, davranış bilimcilerin bu alanda neden kemirgen modellerini kullandıklarını gözden geçirdi ve bu modeller için geçerlilik kriterlerini açıkladı. Ardından, alanın çözülmemiş sorunlarını vurgulayan temel soruları tartıştık ve ardından şu anda bu soruları cevaplamak için kullanılan davranışsal paradigmaları tartıştık. Her zaman olduğu gibi, izlediğiniz için teşekkürler!
View the full transcript and gain access to JoVE Science Education videos
Q1: Why are rodents used as model organisms to study behavioral disorders?
Rodents are excellent model organisms because humans and rodents share fundamental biological similarities: both are mammals with similar neuroanatomy, comparable hormones with similar functions, and can exhibit identical responses to certain stimuli. These similarities allow researchers to study changes in human behavior and develop new therapies for conditions like anxiety, depression, and schizophrenia using rodent models.
Q2: What are the three classical criteria used to evaluate rodent models of behavioral disorders?
Face validity evaluates symptomatic homology between the rodent model and human condition. Construct validity assesses whether both arise from the same etiology or cause. Predictive validity examines similarity in responses to the same therapy. A perfect rodent model meets all three criteria, ensuring its reliability for studying behavioral disorders and developing effective treatments.
Q3: How do researchers test anxiety-like behavior in rodents?
Researchers use multiple anxiety tests including the elevated plus maze and successive alleys test, where anxiety is measured by rodents remaining in walled regions. The hyponeophagia test measures latency to eat in novel environments with food. The acoustic startle test evaluates startle response to loud, abrupt noise. These behavioral tests provide quantifiable parameters to assess anxiety levels in rodent models.
Q4: What behavioral indicators are used to measure depression in rodent models?
Depression is measured using despair-based tests like the tail suspension test, where rodents are hung and escape behavior is scored, and the forced swim test, where rodents are placed in water-filled containers. Rodents displaying depression show lack of movement and cease escape attempts. These tests quantify behavioral despair and lethargy characteristic of depression in animal models.
Q5: How is schizophrenia-like behavior assessed in rodent models?
The prepulse inhibition test, a modified acoustic startle test, exposes rodents to sequential acoustic stimuli. Typically, a prepulse inhibits the startle response; however, schizophrenia models show impaired inhibition. The locomotor hyperactivity test assesses rodent activity in open fields after drug treatment like amphetamine. Increased movement following drug exposure indicates schizophrenia-like behavior in rodent models.
Q6: What methods do scientists use to induce stress in rodents?
Social stress is induced by introducing an unfamiliar male intruder into a resident male's cage, causing stress through aggressive interactions. Physical stress is induced by exposing rodents to adverse stimuli like electric shock, which leads to enhanced anxious behavior such as increased marble burying. These stress induction methods allow researchers to study stress-related physiological and behavioral changes in rodent models.
Q7: How do researchers use rodent models to understand the neuroanatomical basis of behavioral disorders?
Scientists damage specific brain regions in rodents and then evaluate behavioral effects using behavioral tasks. For example, damaging the prefrontal cortex increases anxiety-like behaviors in rodents. This approach identifies which brain regions contribute to specific behavioral symptoms. Additionally, researchers study neurotransmitter receptor expression patterns and stress hormone levels like cortisol to characterize underlying physiological changes in behavioral disorders.