Ein neuartiges Pavlovian Fear Conditioning Paradigma zur Untersuchung von Einfrieren und Flugverhalten

Das übergeordnete Ziel dieses Paradigmas ist es, komplexes Abwehrverhalten bei Nagetieren zu bewerten. Dieses Protokoll ist von Bedeutung, da es Untersuchungen der Übergänge zwischen defensiven Verhaltensweisen erleichtert und es ideal für Forscher macht, die an der Untersuchung komplexer adaptiver Reaktionen auf Bedrohungen interessiert sind. Dieses Protokoll verwendet vorübergehend präzise Zustandsreize, um den Übergang zwischen defensiven Reaktionen auszulösen, so dass wir sowohl konditioniertes Einfrieren als auch Flugverhalten innerhalb des einzelnen Subjekts untersuchen können.

Die Verwendung dieses Modells, um die Mechanismen des defensiven Verhaltens aufzudecken, kann Einblicke in PTSD-bedingte Dysfunktion und Panikstörungen geben und könnte bei der Entwicklung neuartiger Therapeutika helfen. Um die Verhaltensprotokolle einzurichten, definieren Sie im Programm den SCS, legen die zu liefernden Reize entweder als einen zehnsesekundenreinen reinen Ton oder als zehnsesekunden weißes Rauschen fest und definieren die Zwischenintervalle, die nach jeder Studie pseudozufällig dargestellt werden sollen. Um die Softwareverfolgung einzurichten, platzieren Sie eine Testmaus in jedem relevanten Kontext, definieren Sie den Schwerpunkt und passen Sie die Konturgröße an.

Verwenden Sie die Größe der Kammern und die Pixelabmessungen der Kamera, um den Kalibrierkoeffizienten zu bestimmen. Generieren Sie dann den TTL-Pulscode, um die Ereignismarkierungen des Zentralcomputers mit ihren Echtzeitvorkommen zu synchronisieren. Bevor Sie mit einem Experiment beginnen, schalten Sie den Steuerkonditionierungs-Box-Controller, den Schocker und die Videoaufzeichnungssoftware ein.

Montieren Sie einen Overhead-Lautsprecher über den Kontexten für die Lieferung der akustischen Reize bei 75 Dezibel, und legen Sie einen programmierbaren Audiogenerator fest, um auditive Reize nach einem vordefinierten Zeitplan zu erzeugen. Nach der Bestätigung, dass die Tone und White Noise funktionsfähig sind, stellen Sie das System für die Datenerfassung und transport drei bis fünf Monate alte männliche oder weibliche Mäuse in den Konditionierungsraum. Reinigen Sie vor Beginn der Vorbedingungsstudie einen 30 Zentimeter großen Durchmesser, eine 30 Zentimeter hohe, klare zylindrische Plexiglaskammer mit 1%essigsäure, die als Context A Kammer verwendet werden soll.

Zur Vorbedingung legen Sie die Maus in Kontext A und lassen Sie sie drei Minuten lang akklimatisieren, bevor Sie die Maus vier 20-Sekunden-SCS-Trails mit einem 90-Sekunden-Durchschnitt pseudo-zufälligen Inter-Trial-Intervall aussetzen. Übertragen Sie nach 10 Minuten Akklimatisierung eine Maus in die Context A Kammer und aktivieren Sie sofort das Angstkonditionierungssystem und die Datenerfassungsprogramme. Bevor Sie ein Angstkonditionierungsexperiment starten, reinigen Sie ein mindestens 35 Zentimeter hohes, 25 mal 30 Zentimeter großes rechteckiges Gehäuse mit einem elektrischen Gitterboden mit 70 % Ethanol, der als Context B-Kammer verwendet werden soll.

Verbinden Sie dann den Dämpfer mit dem elektrischen Netzboden der Context-B-Kammer, und definieren Sie die Frequenz, den Beginn und die Dauer der Dämpfer im entsprechenden Computerprogramm. Wenn alle Parameter eingestellt sind, überprüfen Sie, ob die Stoßintensität ordnungsgemäß sowohl vom Dämpfer als auch vom Gitterboden geliefert wird. Legen Sie die Maus an den Tagen zwei und drei für drei Minuten in die Kontext-B-Kammer, bevor Sie das Tier fünf Paarungen des SCS aussetzen, die mit einem 1-Sekunden-, 0,9-Milliampere-AC-Fußschock und einem durchschnittlichen Zwischenversuchsintervall von 120 Sekunden zusammentreten.

Am Ende der Sitzung, legen Sie die Maus zurück in den heimischen Käfig. Je nach Ziel des Experiments, die Tiere einer Recall-Sitzung zu unterwerfen, legen Sie die Maus am vierten Tag drei Minuten lang in die Kammer kontext-A, bevor Sie dem Tier vier SCS-Versuche ohne Fußschock mit einem durchschnittlichen pseudozufälligen Versuchsintervall von 90 Sekunden über 590 Sekunden präsentieren, um die Fear Recall-Antwort des Tieres zu testen. Oder, um auf Fear Extinction zu testen, legen Sie die Maus am vierten Tag drei Minuten lang in die Kontext-B-Kammer, bevor Sie das Tier 16 ScS-Studien ohne Fußschock mit einem durchschnittlichen pseudozufälligen Zwischenversuchsintervall von 90 Sekunden über einen Zeitraum von 1, 910 Sekunden unterziehen.

Um das Verhalten der Maus zu quantifizieren, am Ende des Experiments, haben einen Beobachter blind für die Analyse bewerten die aufgezeichneten Videos für das Einfrieren Verhalten mit automatischen Gefriermelder Schwelle gefolgt von einer Frame-für-Frame-Analyse der Pixeländerungen. Definieren Sie das Einfrieren als vollständige Einstellung der Körperbewegungen, mit Ausnahme derjenigen, die für die Atmung für mindestens eine Sekunde erforderlich sind. Erzielen Sie einen Sprung als Instanz, wenn alle vier Pfoten den Boden verlassen, was zu einer vertikalen und/oder horizontalen Bewegung führt.

Wenn das gesamte Segment analysiert wurde, exportieren Sie die markierte Datei mit Gefrier-, Sprung- und Ereignismarkierungen und extrahieren Sie die relevanten Ereignisse aus den definierten Zeiträumen, die von Interesse sind, in eine Kalkulationstabelle. Um die Dauer des Einfrierens zu berechnen, subtrahieren Sie die Startzeit von der Endzeit für jeden Versuchszeitraum. Summiert die Gesamtzahl der Sprünge aus einer bestimmten Testdauer.

Um die Geschwindigkeit der Maus zu berechnen, verfolgen Sie die Koordinaten aus der Frame-by-Frame XY-Achsenbewegung des Schwerpunkts der Maus. Um die Flugergebnisse zu berechnen, dividieren Sie die Durchschnittsgeschwindigkeit während jedes SCS durch die Durchschnittsgeschwindigkeit während des zehnsekunden vorscS, und fügen Sie für jeden Escapesprung einen Punkt hinzu. Eine Flugpunktzahl von einem zeigt keine Änderung des Flugverhaltens aus der Pre-SCS-Periode an.

Analysieren Sie dann die Daten auf statistische Signifikanz mit einem geeigneten Softwareprogramm für statistische Analysen. SCS-Präsentationen in der Pre-Exposure-Sitzung lösen bei Mäusen keine Flug- oder Gefrierreaktionen aus. Die Verhaltensanalyse während der Konditionierung zeigt, dass die Tone-Komponente des SCS das Einfrieren im Vergleich zum Einfrieren während des Pre-SCS signifikant verbessert.

Die Flugergebnisse änderten sich während der Sitzungen erheblich, und Mäuse weisen höhere Geschwindigkeiten und mehr Sprünge zum White Noise Cue auf als der Tone-Cue. Mäuse zeigen einen klaren Defensive-Verhaltens-Übergang, der während des Tons niedrigere Flugwerte und höhere Flugwerte während des Weißen Rauschens aufweist, wobei das Gegenteil für das Einfrieren von Reaktionen beobachtet wird. Mäuse, die 16 Versuchen des Aussterbens-Trainings unterzogen wurden, zeigen ein schnelles Aussterben des konditionierten Fluges, mit Kampfergebnissen während des ersten Blocks von vier Versuchen, die während White Noise höher gemessen wurden als im Ton-Cue.

Am Ende der Auslöschungssitzung wird das Flugverhalten nicht mehr durch einen der beiden Hinweise ausgelöst. Das Einfrieren des Tons ist deutlich höher als das Einfrieren des Weißen Rauschens für den ersten Block von vier Versuchen während des Aussterbens. Tone-induziertes Einfrieren nimmt im Laufe der 16 Studien des Aussterbens ab, während eine Zunahme des White Noise-vermittelten Einfrierens beobachtet wird.

In der Recall-Sitzung löst die Exposition gegenüber Weißem Rauschen in einem neutralen Kontext keinen Flug aus, da die Flugwerte unter einem liegen. Vielmehr lösen White Noise-Präsentationen im neutralen Kontext einfrierende Reaktionen aus, die höher sind als die, die durch den Ton ausgelöst werden. Es ist wichtig, den Kontext durchgängig zu reinigen, und es ist wichtig, die Stoßamplitude und den Schalldruckpegel zu testen, bevor sie ein Experiment starten.

Dieses Paradigma wird derzeit von Gruppen verwendet, die daran interessiert sind, die Komplexität endender Verteidigungsverhalten zu verstehen, und können verwendet werden, um unser Verständnis der Defensive-Action-Auswahl zu fördern.