O Paradigma Residente-intruder: um teste padronizado para Agressão, Violência e Estresse social

Behavior
 

Summary

Este vídeo mostra o paradigma residente-intruso em ratos. Este teste é um método padronizado para medir a agressividade ofensiva, comportamento defensivo e violência em um ambiente semi-natural. A utilização do paradigma para experiências de stress social está bem explicado.

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Koolhaas, J. M., Coppens, C. M., de Boer, S. F., Buwalda, B., Meerlo, P., Timmermans, P. J. The Resident-intruder Paradigm: A Standardized Test for Aggression, Violence and Social Stress. J. Vis. Exp. (77), e4367, doi:10.3791/4367 (2013).

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Abstract

Esta publicação vídeo explica em detalhes o protocolo experimental do paradigma residente-intruso em ratos. Este teste é um método padronizado para medir a agressividade ofensiva e comportamento defensivo em um ambiente semi-natural. Os elementos comportamentais mais importantes realizadas pelo residente e intruso são demonstradas no vídeo e ilustrada através de desenhos artísticos. A utilização do paradigma do intruso residente para experiências social stress aguda e crónica é explicada também. Finalmente, são apresentadas algumas breves testes e os critérios para distinguir agressividade de suas formas mais violentas e patológico.

Introduction

O comportamento agressivo pertence ao repertório comportamental natural de praticamente todas as espécies de animais. De um ponto de vista biológico, o comportamento agressivo pode ser considerada como uma forma altamente funcional de comunicação social para controlo activo do ambiente social. É caracterizada por um conjunto de comportamentos típicos da espécie realizados em estreita interação com o adversário. Agressão aberta e conflitos físicos são potencialmente prejudiciais não só para a vítima, mas para o agressor bem. Por conseguinte, todo o reino animal, mecanismos têm sido desenvolvidos para minimizar e controlar a agressão física a fim de evitar as consequências potencialmente adversas. Tais mecanismos incluem, por exemplo, o comportamento que muitas vezes prediz risco, e pode, assim, evitar ataques físicos. Outros mecanismos para manter a agressão em controle são tabus, ritualização, submissão, reconciliação e apaziguamento. Isto é válido em particular para a agressão ofensivo, que é umforma de comportamento agressivo caracteriza-se por iniciativa do infrator e uma gama de introdutórios, muitas vezes ameaçadoras, displays comportamentais antes de tentar alcançar as costas eo pescoço como alvos não-vulneráveis ​​para os consumatórios mordidas ataque agressivo. Apesar desse mecanismo de controle altamente adaptável, exemplos existem de agressão funcional transformando-se em violência, que pode, assim, ser definida como uma forma prejudicial de agressão ofensiva que está fora de controle e fora de contexto, é uma forma patológica de comportamento ofensivo que não é mais sujeitos a mecanismos de controle inibitório e que não tem nenhum valor funcional aditivo ao comportamento agressivo normal em Comunicação Social 8. Violência difere assim tanto quantitativa como qualitativamente a partir de ofensividade adaptativo normal. Isso pode incluir a picadas de ataques direcionados a partes do corpo mais vulneráveis, como a garganta, barriga e as patas são normalmente fora dos limites 5, 13, 20, 24.

Agressão defensiva is a forma de comportamento agressivo executada em resposta a um ataque por um outro indivíduo. Ele é distintamente diferente da ofensa em termos da sua expressão comportamental e controles inibitórios 5. Note-se que as formas extremas de comportamento defensivo pode ter características violentas.

Grande parte da pesquisa agressão pré-clínico é realizado em ratos machos residentes territoriais ou ratos que confrontam um intruso conspecific. Este assim chamado paradigma residente-intruso permite a expressão espontânea e natural de ambos agressão ofensiva e comportamento defensivo em roedores de laboratório em um ambiente de laboratório natural semi. Ao registrar a frequência, a duração, as latências e padrões temporais e seqüenciais de todos os atos e posturas comportamentais observadas nos combatentes durante estes confrontos, uma imagem quantitativa detalhada (etograma) da ofensiva (residente) e defensivas (intruso) agressão é obtido. Para extensas descrições das várias behaviors ver 3, 12, 18. O paradigma é baseado no facto de um rato macho adulto irá estabelecer um território quando dado espaço suficiente. Territorialidade é fortemente reforçada na presença de fêmeas e / ou experiência sexual 1. Como consequência da territorialidade, o residente vai atacar machos estranhos intrusos em sua gaiola. Portanto, a agressividade ofensivo pode ser estudada usando o residente como o animal experimental. Para determinar a natureza violenta de agressão pode-se avaliar se o crime está fora de contexto e controle inibitório, usando diferentes tipos de invasores, tais como fêmeas ou machos anestesiados ou um ambiente de romance. A análise quantitativa detalhada do repertório comportamental ofensiva é obrigada a revelar em que medida a agressão observada está fora de controle.

Os intrusos no paradigma residente-intruso vai mostrar o comportamento defensivo em resposta aos ataques ofensivos por parte do residente. O paradigma therefore também permite estudar o comportamento defensivo e estresse social usando o intruso como o animal experimental. Uma forma de social stress crónico pode ser criado por várias vezes usando o animal experimental que o intruso, ou por sonda, na gaiola (território) do residente, separadas por uma tela de malha de arame 4.

Como qualquer tipo de estresse paradigma, o paradigma residente-intruso não está livre de preocupações éticas. Por isso, queremos apresentar uma série de considerações éticas. Agressão, violência e estresse social são problemas graves em nossa sociedade humana. Um relatório da Organização Mundial da Saúde mostra que a violência interpessoal não é apenas uma fonte importante de morte em todo o mundo, é também uma importante fonte de graves problemas de saúde nas vítimas sobreviventes de agressão 19. Deste modo, existe uma necessidade de compreender estes comportamentos em termos dos seus mecanismos causais subjacentes e os factores de modulação. Os modelos animais são essenciais para obtenção exsuporte experimental da natureza causal de factores fisiológicas e ambientais. De um ponto de vista biológico, a agressão é uma forma natural, biologicamente funcional do comportamento social que visa o estabelecimento de um território, o domínio social e defesa dos recursos. O paradigma residente-intruso traz esta forma natural de comportamento em um ambiente de laboratório que permite estudos controlados, tanto do agressor e da vítima. Uma questão de preocupação ética é a pergunta até que ponto o bem-estar do animal é comprometida quando expostos a este paradigma. Vários estudos mostram que o envolvimento em comportamentos agressivos de ataque e vencer uma luta é altamente gratificante e / ou reforçar 11. A partir dessa perspectiva, não há sofrimento na residência. No entanto, uma interacção agressivo requer um adversário bem. Comportamento defensivo e submissão pertence ao repertório natural para lidar com o domínio. Derrota e submissão desencadeia um comportamento adaptativo e physiologresposta ical com vista à adopção de uma posição subalterna em um grupo social. A partir desse ponto de vista, a resposta inicial durante a derrota levará a um animal bem adaptado que não necessariamente sofrer 15. Só a exposição repetida a um isolamento dominante e social após a derrota pode levar a uma condição que vai além da capacidade de adaptação do animal. Este paradigma faz com que o adequado como um modelo animal para a patologia de tensão 17, com uma alta validade ecológica. Embora o estresse de derrota social é principalmente de natureza psicossocial, podem ocorrer danos físicos e lesões. Em uma interacção normal (não violenta) sociais, este dano físico é limitado. Mordendo ocorre principalmente na parte traseira e flancos do oponente, uma área do corpo com uma pele grossa e dura 5, 6. Morder é, de facto, beliscando breve da pele, deixando pequenas marcas dos dentes incisivos. Este tipo de danos à pele não requer nenhum cuidado veterinário. Agres entanto, biologicamente funcionaisComissão pode mudar para uma forma violenta patológico de agressão que está fora de controle e fora de contexto. Nestas situações, as feridas mais graves infligidos, em especial nas regiões mais vulneráveis ​​do corpo (barriga, pescoço e patas) pode ocorrer 14. Para ser clinicamente relevante, os sistemas de modelo experimental para o comportamento agressivo violento precisa ser válido, e que este desenvolvimento representa um dilema ético central deste tipo de pesquisa agressão, ou seja, danos e lesões. Dois princípios de compensação governar esta pesquisa: validade de face é alcançado quando o comportamento é potencialmente nocivo e prejudicial, mas, ao mesmo tempo, cada diretriz pesquisa ética enfatiza a redução e prevenção do risco de ser prejudicado ou ferido. Cada pergunta de pesquisa e protocolo precisa sondar o quanto é necessário ou aceitável para gerar informações cientificamente válidas que podem ser traduzidas em problemas do sistema de saúde pública danos e ferimentos. Quando a pesquisa sobre a violência é o principal objetivo do experiment, é evidente que um grande cuidado deve ser tomado da vítima em termos de tratamento de feridas ou até mesmo a eutanásia. A presença de ferimentos graves em regiões do corpo mais vulneráveis ​​deve ser o ponto final humanitária do intruso. Quando o estresse social é o principal objetivo do experimento, a interação deve ser interrompido quando o morador mostra sinais de violência causando sérios ferimentos de mordidas em partes do corpo mais vulneráveis. Afinal, a natureza psicossocial do paradigma estresse não deve ser misturado com o estresse de lesão física grave. Quando os moradores mostrar esses sinais de violência devem ser excluídos do experimento.

Protocol

1. O Setup Experimental

  1. Use para cada morador de uma gaiola com um espaço de cerca de meio metro quadrado. Agressividade ofensiva é uma forma altamente ativa de comportamento que necessita de espaço suficiente para a sua plena expressão. A gaiola devem ser feitas de material sanitizable.
  2. Casa residente com cada uma fêmea durante pelo menos uma semana antes do início das experiências, que irá facilitar o desenvolvimento de territorialidade. Ao mesmo tempo, isso irá impedir o isolamento social, que é conhecido por ser extremamente cansativo para animais sociais e pode levar ao bem-estar reduzida e formas aberrantes de comportamento social.
  3. Use fêmeas companheiro que são esterilizados por meio da ligadura das tubas uterinas. Desta forma, a fêmea permanece hormonalmente intactas e será regularmente receptivo sem engravidar e desenvolver agressividade materna.

2. Procedimento

  1. Casa do macho residente ea fêmea companheiro juntos na residênciagaiola durante pelo menos uma semana antes do ensaio.
  2. Não limpe a cama da gaiola durante essa semana inicial ou antes de depois de testes, uma vez que a territorialidade é fortemente baseado na presença de sinais olfativos. Estas pistas são importantes para o residente no estabelecimento de seu próprio território e para o intruso saber que ele está na gaiola casa do morador. Por favor, observe que este desvio a partir do cuidado com os animais em geral a tomar os procedimentos podem requerer autorização especial das autoridades.
  3. Remover a fêmea do companheiro residencial gaiola, uma hora antes do teste.
  4. Introduzir um macho desconhecido na gaiola do residente no início do ensaio. De preferência, o intruso deve ser ligeiramente menor do que o residente e não deveriam ter sido usado em interacções anteriores com o mesmo residente.
  5. Registe o comportamento do residente, utilizando de preferência uma câmara de vídeo sensível à luz.
  6. Um teste de duração de 10 minutos é geralmentesuficiente para a expressão do repertório comportamental ofensivo completo. Para a finalidade de normalização pode-se considerar que a gravação continuará, durante dez minutos, após o primeiro ataque.
  7. Após a conclusão do teste, o intruso remover macho da gaiola e reunir o macho residente com a sua companheira.
  8. Embora a agressão pode ocorrer em todos os momentos do dia, o melhor é testar apenas durante a fase de escuro, fase principal atividade dos ratos.
  9. O teste pode ser realizado uma vez ou duas vezes por dia. O nível de comportamento agressivo aumenta frequentemente entre o primeiro par de testes mas, geralmente, estabiliza após três a quatro testes.

3. Comportamento Agressivo ofensivo

  1. Em princípio, qualquer estirpe de ratos pode ser usada como residentes. No entanto, as estirpes podem diferir consideravelmente para o seu nível absoluto de um comportamento agressivo. Além disso, pode haver uma variação individual considerável dentro de estirpes.
  2. Padronizar intrusos, tanto quanto possível em termos de tensão, idade e peso. Utilização de uma estirpe de ratos não agressiva que são ligeiramente inferiores no peso corporal do que o macho residente.
  3. Determinar, no macho residente a duração ea frequência das seguintes parâmetros comportamentais:
    1. Latência do ataque: o tempo entre a introdução do intruso e o primeiro ataque cerrar
    2. Avançar para
    3. Exploração social
    4. Ano-genital sniffing
    5. Empinar
    6. Ameaça Lateral
    7. Postura ereta
    8. Clinch atacar
    9. Reprimir
    10. Perseguição
    11. Explorar não-social
    12. Descanso ou inatividade
  4. Análises
    1. Os parâmetros comportamentais registrados devem cobrir 100% do tempo de observação. Isso facilita uma interpretação imparcial dosos resultados, ou seja, quando um comportamento sobe, outro tem que ir para baixo.
    2. A redução de dados pode ser obtida calculando a pontuação de diferentes categorias de comportamento, particularmente:
      1. Pontuação ofensa Total: soma de ameaça lateral, vertical, conquistar, manter-se abaixo e perseguição
      2. Sociais pontuação exploração: soma de explorar sociais, ano-genital sniffing e noivo sociais
    3. Os dados podem ser expressos em percentagem do tempo total de observação

4. Violência

  1. Siga o protocolo explicado na seção 2
  2. Testes e os critérios de comportamento:
    1. Determinar, no macho residente a latência ataque. Uma curta latência é um primeiro indicador de violência.
    2. Calcule o macho residente a relação entre as freqüências de ameaça laterais e clinch. Uma proporção inferior a 1 mostra que atacam animais without qualquer comportamento introdutório e advertência, que é um indicador confiável da violência (de controle).
    3. Morda sites de destino:
      1. Picadas de ataques direcionados a partes do corpo mais vulneráveis, como a garganta, barriga e as patas são um sinal de violência.
      2. Mordidas de alvo no focinho do adversário indicam comportamento defensivo do ator.
    4. Fora de testes contexto:
      1. Use uma mulher desconhecida como intruso. Ataque de uma mulher é um sinal de violência.
      2. Use um homem anestesiado como intruso. Ataque de um homem anestesiado é um sinal de violência.
      3. Teste o comportamento agressivo do residente em um ambiente novo. A ausência de uma mudança de agressão em relação à gaiola de origem é um sinal de violência. O desfecho deste teste é o primeiro ataque ou 10 minutos, quando o morador não atacar.

5. Comportamento defensivo

  1. Selecione um número de bem treinados, altamente agressivos, homens residentes não-violentos
  2. Siga o protocolo, como explicado na seção 2
  3. Determinar em que o intruso a duração ea frequência das seguintes parâmetros comportamentais (além de 3c):
    1. Latência Submission
    2. Postura submissa
    3. Afastar
    4. Vôo
    5. Postura ereta defensiva
    6. Congelar
    7. Explorar não-social
    8. Empinar
  4. Análise
    1. Redução de dados pode ser obtida por meio do cálculo de uma pontuação de defesa, que é a soma da quantidade de tempo gasto em vôo, postura ereta defensiva, submissão e congelamento

6. Estresse social

  1. Seguiro protocolo, como explicado na seção 5
  2. Para estresse social intermitente, repita o protocolo
  3. Para estresse social crônico, manter o intruso na gaiola do residente, mas separado do residente por uma tela de arame
  4. Continuar a etapa b e / ou c, enquanto as questões científicas e hipóteses exige.

Representative Results

Há uma variação considerável entre as linhagens e dentro de tensões no nível de comportamento agressivo ofensivo. Isto é demonstrado na Figura 1, que mostra a distribuição de frequência do escore agressão ofensivo criados em laboratório, mas inicialmente estirpe selvagem de ratos (estirpe de tipo selvagem de Groningen (PMG)) (Figura 1a) e uma estirpe mais comum de ratos de laboratório (ratos Wistar, Figura 1b). Na linhagem WTG, cerca de um terço dos animais é extremamente agressivo enquanto outro terço não ou muito baixa é agressivo. Isto está em contraste com a distribuição de uma estirpe Wistar, na qual o fenótipo altamente agressivo está ausente e cerca de cinquenta por cento dos animais pode ser considerado baixo ou não agressiva de frequência 16.

A Figura 2 mostra a distribuição das diferentes categorias comportamentais no paradigma residente-intruso com a cepa WTG como residentes (Figura 2a) e os ratos Wistar como intrusos (Figura 2b). É mostrada a composição média do comportamento ofensivo no rato residente WTG e a composição média do comportamento de defesa intruso na Wistar em termos da quantidade relativa de tempo gasto nos vários comportamentos.

A Figura 3 mostra um exemplo da utilização do paradigma residente intruso em farmacologia comportamental. O inibidor selectivo agonista do receptor 1a Alnespirone induz uma redução dependente da dose na agressão ofensivo, que é acompanhado por um aumento dependente da dose na exploração social. A ausência de quaisquer efeitos significativos sobre a exploração não-social e inatividade apóia a visão de que os efeitos do comportamento deste composto são específicos para a agressão ofensiva 9.

Em alguns indivíduos agressão ofensiva pode se transformar em uma forma violenta de agressão. A distinção entre os altos níveis de agressãoviolência e está ilustrada na Figura 4. Apesar do facto de que não há nenhuma diferença estatística na pontuação da infracção, a forma violenta de agressão é caracterizada por uma muito curta latência, ataque de um macho ou uma fêmea anestesiados, ferimento grave e uma muito baixa razão ataque ameaça 8.

Figura 1
Figura 1. Distribuição de freqüência dos níveis individuais de agressão ofensiva em um laboratório criados, mas a tensão rato originalmente feral (A - Painel superior) e uma cepa de ratos Wistar machos (B - Painel inferior) 16.

Figura 2
Figura 2. Bperfil ehavioral de homens residentes WTG ratos (A) e ratos Wistar intruso (B) durante a dez minutos residentes teste intruso.

Figura 3
Figura 3. Dose redução dependente da agressividade ofensiva pelo agonista 5-HT1A Alnespirone 9. Clique aqui para ver a figura maior .

Figura 4
Figura 4. Comparação entre homens altamente ofensivos e homens violentos 8.

Discussion

O paradigma residente intruso pode ser utilizado para estudar a agressão ofensivo, comportamento defensivo, violência e social stress em ratos e, com algumas pequenas modificações para outras espécies de roedores bem. Quando se estuda a agressão, principalmente todas as estirpes de ratos pode ser usada. No entanto, as tensões não são igualmente adequados. Dependendo da finalidade exata do experimento, algumas características específicas dos animais deve ser considerada. É importante notar que existem grandes diferenças de tensão no nível e na intensidade da agressão ofensiva como um residente. Figura 1 mostra a distribuição de freqüência de agressão ofensiva em uma cepa de ratos originalmente feral (Figura 1a) e uma cepa padrão de laboratório Wistar (Figura 1b). As duas estirpes diferem consideravelmente no número de animais que mostram o comportamento agressivo em tudo. Além disso, existe uma grande diferença na escala absoluta de ofensa. O stra rato feralem faixas de zero até 80% ofensa em nosso padrão de 10 min de teste enquanto que a cepa Wistar tem um máximo de 25% de ofensa, o fenótipo altamente agressivo está ausente neste último tensão 16.

Quando o paradigma residente-intruso é utilizado para estudar o comportamento defensivo e estresse social no intruso, é preciso esses fenótipos altamente agressivos como residentes. Afinal, o morador tem que derrotar confiável qualquer intruso entrar em seu território. Claro que, os indivíduos mais agressivos deve ser escolhido e deve-se perceber que, mesmo em uma estirpe altamente agressiva, nem todos os indivíduos serão adequados para esta finalidade. Machos adultos verdadeiros de pelo menos quatro meses de 10 anos de idade deve ser utilizado e pode-se considerar o uso de antigos reprodutores machos. Recomenda-se a dar os machos residentes mais alguma experiência com intrusos durante os dias antes do início efectivo do experimento estresse social. Qualquer estirpe pode ser utilizada como intruso. No entanto, para garantirlimpar ganhar pelo residente e derrota do intruso, aconselha-se utilizar os intrusos com um peso um pouco menor do que o macho residente. Porque sinais olfativos são importantes na comunicação social e territorialidade, a limpeza da gaiola do residente antes do teste será um fator de confusão grave.

Recomenda-se a fita de vídeo e gravar o repertório comportamental completo do animal durante o ensaio experimental. Isto permite uma análise imparcial dos resultados, ou seja, quando um comportamento sobe, o outro é provável que vá para baixo. Por exemplo, os resultados descritos na Figura 3 mostra que uma redução no ataque após tratamento com droga é acompanhada por um aumento na exploração social e não por imobilidade. Isto fornece evidência de que a redução induzida por droga no ataque não é devido a uma espécie de efeito sedativo ou inactividade do motor. A pontuação total de ataque é um indicador da intensidade da agressão e a latência do primeiro attack e número de ataque de animais podem ser utilizados como uma medida da prontidão para atacar 22.

Para os experimentos de estresse sociais deve-se ter um critério claro para a derrota social. Quando o intruso adota uma postura submissa (veja acima) e permanece nessa posição, mesmo quando o morador se afasta, este é um critério seguro para a derrota social. Note-se que as condições de moradia dos invasores são extremamente importantes na investigação do estresse social. Em primeiro lugar, o stress social, não deve ser administrada no mesmo local onde os controlos não-esforçadas são alojados. Os animais controle testemunhando (social) estresse em outras pessoas podem experimentar grande estresse-se 7, 21. Em segundo lugar, as conseqüências do estresse social são sensíveis aos efeitos buffer sociais. Grupo abrigado, animais estressados ​​socialmente não mostram as mesmas consequências a longo prazo observados em animais socialmente sublinhou que são socialmente isolados depois 23.

TAken juntos, o paradigma intruso residente permite a investigação sobre as causas e as consequências do comportamento agressivo. Trata-se de um modelo com uma cara de alta e validade que abrange não só a biologia adaptativa do comportamento social, mas pode ser usado para estudar os aspectos adaptativos, bem como em termos de violência e patologia social stress.

Disclosures

Os autores declaram que não têm interesses financeiros concorrentes.

Acknowledgments

Os autores gostariam de agradecer a Organização Holandesa de Pesquisa Científica (NWO) por seu apoio generoso para publicar este manuscrito como um papel de acesso aberto.

References

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Comments

4 Comments

  1. This is indeed a very interesting protocol, and I would like to know from the authors if is possible to adapt this for mice testing, and what are the general concerns in doing so.
    Thank you very much
    Guilherme M. Gomes, PhD

    Reply
    Posted by: Guilherme G.
    December 16, 2013 - 10:49 AM
  2. Dear Guilherme,
    Thank you for your interest in the resident intruder paradigm. The same paradigm can be used for mice as well. We use a slightly different method to introduce the intruder. For the mice, we have cages with two compartments and a sliding door. At the start of the test we open the sliding door. For measuring aggressive behavior, this is sufficient. However, when you want to measure social stress, you have to select quite an aggressive strain of mice to be used as residents. When your focus is on aggressive behavior in the resident, you have to use a rather docile inbred strain of intruders to standardize the test.
    I hope this gives you sufficient information to get the test going.
    With kind regards,

    Jaap Koolhaas

    Reply
    Posted by: J.M. K.
    December 16, 2013 - 1:29 PM
  3. Dear Mr.Koolhaas,
    The resident intruder paradigm is very interesting. We are going to use your method so I would like to know how much time the behavior of the residents was recorded and at what time of day. Also I would like to ask which model of camera you have used, cause we can not find a light sensitive camera in our country to record the experiment during the night.
    Best regards,
    Gulnara Gaisina

    Reply
    Posted by: Gulnara G.
    October 20, 2015 - 5:33 AM
  4. Dear Gulnara,
    Thank you for your interest in the resident intruder paradigm. We usually test the animals during 10 minutes in the first two to three hours of the dark period. You may consider to start the ten minutes period at the moment of the first attack. This will give you a better estimate of the quality of the social interaction that is not affected by strong differences in attack latencies between animals.
    Regarding the video camera, I have to contact one of my former associates (I am retired) for all the details. All I know is that we use very cheap consumer video camera's, but I will come back to you as soon as I have all the details.
    With kind regards,

    Jaap Koolhaas

    Reply
    Posted by: J.M. K.
    October 21, 2015 - 5:32 AM

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