Evaluación de la transmisión Social de comportamientos de preferencias de alimentos

Behavior

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Summary

Se presenta un protocolo para la investigación de la transmisión social de preferencia del alimento en los ratones. Las ventajas y posibles aplicaciones para este procedimiento, por ejemplo, en la detección de cambios tempranos en modelos de ratón de AD, se destacan. Para concluir, se discuten la interpretación de los resultados a la luz detalles críticos.

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Van der Jeugd, A., D'Hooge, R. Assessment of Social Transmission of Food Preferences Behaviors. J. Vis. Exp. (131), e57029, doi:10.3791/57029 (2018).

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Abstract

Déficits de reconocimiento olfativo se sugieren para ser capaces de servir como marcador clínico para diferenciar la enfermedad de Alzheimer (AD) sujetos de los grupos de envejecimiento saludable. Por ejemplo, puede presentar disfunción olfativa en AD como deterioro en el reconocimiento olfativo, surgiendo durante las primeras etapas de la enfermedad y el empeoramiento mientras que progresa la enfermedad. La transmisión social de la tarea de preferencias (STFP) de alimentos se basa en una forma rudimentaria de comunicación entre roedores sobre alimentos distantes dependientes de la transmisión de señales olfativas. Ratones de tipo salvaje sanas preferiría comer una novela, sabor a alimentos que previamente se localiza por una coespecíficos, y esta preferencia del alimento sería obstaculizada en ratones transgénicos de anuncio, como el modelo APP/PS1. De hecho, se encontró una fuerte preferencia por los alimentos contado en ratones C57Bl6/J de 3 meses de edad, y esto fue reducido en ratones transgénicos de APP/PS1 3 meses de edad. En Resumen, STFP tarea podría ser una medida poderosa para integrarse en los presentes ensayos de detección subclínica de AD.

Introduction

Déficits de reconocimiento olfativo se proponen servir como marcador clínico para diferenciar a enfermedad de Alzheimer (EA) temas de envejecimiento normal grupos1,2,3,4. Una gama de desordenes neuropsiquiátricos se caracterizan por alteraciones en el reconocimiento olfativo y memoria, incluyendo AD y Parkinson5,6. Se han establecido varios protocolos y pruebas de comportamiento para evaluar reconocimiento olfativo y la discriminación en animales modelos7. Como tal, investigación traslacional, usando modelos animales apropiados y validados y pruebas de memoria olfativa puede avanzar mejor diagnóstico y tratamiento de enfermedades neurodegenerativas. Por lo tanto, la transmisión social de la prueba del alimento de preferencia (STFP) que fue originalmente inventado en la década de los 808 fue adaptada. En esta tarea, los animales son evaluados en su capacidad innata para aprender sobre la seguridad alimentaria de sus conespecíficos. Subyacentes de la decisión de rechazo de la selección, procesos involucran la evaluación de las características sensoriales de los alimentos y un animal debe ser capaces de revisión e ingrato características diferentes (es decir., sabor y olor).

La prueba STFP consiste en un fenómeno bastante simple: después de la interacción del roedor ingenuo 'observador' con un 'manifestante' que anteriormente consumían un alimento, el observador normalmente muestra una mayor preferencia por este alimento8,9 , 10. analizar las condiciones necesarias en esta preferencia, demostró el tema directo – exposición de demostrador (comido o el polvo con un alimento) es suficiente para aumentar la preferencia del observador. Sin embargo, puramente que huele ni una comida no son suficientes para inducir este tipo de preferencia11,12.

El protocolo STFP consta de cuatro pasos durante cinco días. El primer paso consiste en aumentar la motivación de los animales para hacerlos comer un nuevo alimento. Para ello, los roedores se ponen en un horario de 23 h, privación de alimentos, recepción regular chow de 1 h/día durante dos días consecutivos. En el segundo paso, la fase de cebado, cada manifestante se proporciona para 1 h con alimentos que contienen un sabor nuevo (chow mezclado con cacao o canela en los experimentos originales). En el tercer paso, la fase de interacción social, cada manifestante se coloca en la jaula de un roedor de observador del tema durante 30 minutos. En el cuarto paso, 24 h después de la interacción social, cada tema se ofrece la opción de ambas dietas con sabor. Se evalúan la ingesta del observador de ambos alimentos y porcentajes de preferencia de ambas dietas comidas por el tema.

Se muestran las lesiones neurotóxicas selectivas del hipocampo subiculum a perjudicar el desempeño en esta tarea13. Además, las mutaciones que afectan la función hippocampal en ratones se han divulgado para evitar alimentos preferencias14,15,16,17. Lo importante, rendimiento STFP no exclusivamente depende de funcionamiento hipocampal. Se informó de varias manipulaciones farmacológicas, genéticas y estudios de lesión que otras estructuras del cerebro al lado del hipocampo pueden desempeñar un papel en la mediación de diferentes aspectos de la memoria y el aprendizaje de elección socialmente inducida por dieta. Por ejemplo, las neuronas colinérgicas de la extremidad medial del tabique/vertical de la diagonal banda o núcleo basalis magnocellularis/sustancia innominada se sugieren que posee diferentes funciones para adquirir y recuperar la memoria social no espacial de olfativo señales18. Además, la corteza orbitofrontal se ha implicado en el aprendizaje guiado por el olor y agotamiento colinérgico del neocórtex todo dio lugar a déficits STFP, indicando que estas regiones del cerebro son esenciales para este tipo de aprendizaje asociativo19.

Posibles factores de confusión se evitan lo más posible, como separarse de los olores o arrastre de los alimentos fuera de las tazas. Un paso adicional de habituación para el aparato y una prueba adicional antes de que la tarea STFP fueron agregados, para evaluar si los roedores pueden oler realmente y están dispuestos a comer nuevos alimentos, la galleta enterrada prueba20. Además, al incluir el seguimiento de vídeo automatizado, el tiempo empleado en explorar tanto el manifestante durante la interacción social, así como el alimento durante la fase de prueba también se podía medir. La exploración de la ruta de acceso para cada tema es grabada con una cámara conectada a una computadora equipada de software de seguimiento video. Como tal, se pueden calcular diferentes aspectos del rendimiento de la exploración, como el tiempo en cada zona y el número de visitas de la zona. Esto da información más detallada sobre la actividad de los animales durante la fase de prueba, además de la cantidad de alimentos consumidos en el protocolo original de STFP.

En experimentos anteriores con un modelo de ratón de AD, el modelo de tu Tau22, se encontró que podría recogerse deterioro en esta memoria STFP desde la edad de 9-10 meses, y estos Co ocurrieron con déficits en hipocampo patología tau y la plasticidad sináptica en la hipocampo16. Puesto que la patología del tau se produce retraso en la progresión de la enfermedad, según la hipótesis de la cascada amiloide después de la disposición de placas amyloidal21, fue presumido que los déficits STFP podrían detectar a una edad más temprana en ratones transgénicos amiloides. Por lo tanto, se aplicó la prueba STFP en 3 meses APP/PS1 ratones22, el más común utiliza el modelo del anuncio. Este tipo de elección de alimentos socialmente inducida de hecho fue encontrado para ser deteriorada en los ratones APP/PS1. Es importante que estos ratones, por lo menos a esta edad, estaban carente de deficiencias generales exploración olfativa, aparato locomotor o social. Para concluir, la disfunción olfativa reconocimiento podría ser un importante método de detección temprana de AD en humanos y ratones tanto. Esta proyección confiable, barata y fácil para AD temprana podría ser útil para la investigación terapéutica. Si podríamos pantalla para temprano anuncio más eficaz, podríamos interferir en el proceso de la enfermedad.

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Protocol

Todos los protocolos han sido revisados y aprobados por el Comité de experimentación animal de la Universidad de Lovaina, Bélgica y se llevaron a cabo con arreglo a la Directiva Europea del Consejo de la comunidad (86/609/CEE).

1. equipos, aparatos y sala de configurar:

  1. Preparar tres cámaras caja23 que consta de tres cámaras de Crawley (19 x 45 cm, altura 30 cm) con transparente medianeras permitiendo el libre acceso a cada cámara.
  2. Utilizar dos tazas de alimentos hechos de plástico transparente (de 3,8 cm de diámetro, altura de 3,2 cm) y colóquelos dentro de caber en los sostenedores de taza de alimentos que consiste en una rampa metálica (10 x 10 cm, altura 7 cm), con un agujero del montaje de las tazas de comida.
  3. Utilice un recipiente de taza de alambre lo suficientemente grande para un ratón (diámetro de 12 cm, altura 10 cm). Colóquelo en el compartimiento central para el demostrador en fase 6.
  4. Limpie el aparato después de cada ensayo con etanol al 70% para evitar rastros olfativos entre ratones y dejarlo secar.
    Nota: Prueba de comportamiento se realiza preferentemente entre 9:00 y 18:00 sala General iluminación de los aparatos y sala experimental es 650 lux. Utilizar un programa de software video-seguimiento a la actividad de registro del ratón.

2. con sabor a comida preparación:

  1. Chow de comida regular pellets y añadir 2% de apio o pimiento. Mezclar bien el alimento y colocarlo en recipientes para su uso posterior.

3. motivación fase (día 1 - 2):

  1. Poner todos los roedores en un horario de 23 h, privación de alimentos, recibiendo su chow regular por 1 h/día por dos días consecutivos en una sala con un ciclo de luz/oscuridad de 12 h con acceso ad libitum al agua. Encienda la luz de 8:00.
    Nota: En el protocolo original, durante la fase de cebado, cada manifestante fue proporcionada, por 1 h, con alimentos que contienen un sabor nuevo. Nos dio la comida con sabor a los manifestantes ya durante su 1 h de tiempo, así que en total 2 h en lugar de la original 1 h se utiliza la alimentación.
  2. Para el ratón de demostrador, usar un ratón del mismo fondo, edad, género y peso, sin contacto previo con el asunto (no hermanos de camada) / ratón de observador.
    Nota: Pueden usarse el mismo ratones manifestante entre los ensayos de transmisión social.

4. enterrado Cookie prueba (día 3):

  1. Antes de iniciar el procedimiento STFP, evaluar la función olfativa de las materias utilizando la prueba de galleta enterrada20. Enterrar un chocolate chip cookie aproximadamente 1 cm debajo de la superficie en una esquina al azar de una jaula cubierta limpia individual.
  2. A continuación, coloque el ratón de observador en la jaula y grabar la latencia para encontrar la cookie con un corte de 15 minutos. No se deje el ratón come la galleta.
    Nota: Esta prueba simple puede descartar déficit de detección de olfato y prevenir tiempo pruebas de STFP innecesarias.

5. habituación fase (día 3):

  1. Separar los compartimientos de la derecho y la izquierda bajando las paredes.
  2. Poner dos recipientes, llenados de bolitas de comida (chow alimento regular) en cada esquina de los aparatos de cámara de tres.
  3. Coloque suavemente el ratón de observador en la sala del centro.
  4. Deja el ratón tema habituarse al aparato durante 10 minutos.
  5. Después de 10 minutos, abrir las puertas correderas y deje el ratón tema explorar libremente todo el aparato durante 10 minutos.
    Nota: Ratones deben permanecer en un programa privado de alimento durante esta fase.

6. social fase de transmisión (día 4):

  1. Separar los compartimientos de la derecho y la izquierda bajando las paredes.
  2. Poner un ratón demostrador dentro de una taza de contención de alambre y colocarlo en la sala del centro. En la tapa de la taza de alambre frente a la cámara montada, escribir la abreviatura de la comida que el manifestante ha sido localiza con.
  3. Suavemente ponga el ratón del tema en la cámara del centro y déjelo explorar libremente el manifestante durante 30 minutos, durante la grabación de la duración (s) y número de contactos entre el ratón del tema y la taza de contención el ratón demostrador (dentro de un área de 5 cm de la vivienda alrededor de la taza).

7. alimentos fase de prueba de preferencia:

  1. Preparar dos potes de alimentos para cada ratón. Peso de cada ratón y etiqueta con la identificación del observador y sabor.
  2. Quite los separadores de pared y coloque los dos recipientes llenados cada chow que contiene la localización o un nuevo alimento (del), en cada esquina del cámara-aparato (figura 2).
  3. Suavemente Coloque el ratón del tema en la cámara de media y se deja explorar libremente la arena entera para 120 min, durante la grabación de la duración (s) y número de contactos entre el ratón del tema y las tazas de alimentos (dentro de un área de 5 cm alrededor de los vasos).
  4. Medir la preferencia del alimento por peso de los alimentos (g).
  5. Si derrame ocurre, vuelva a colocar todos los alimentos en la taza de comida y pesan junto con la comida que quedaba en la taza de comida. Derrame dentro de la cámara central debe ser tenida en cuenta.

8. estadístico análisis:

  1. Utilice un programa de seguimiento de video para evaluar el comportamiento del ratón, incluyendo el número de enfoques, duración de enfoques entre sujeto y demostrador de ratón durante la fase 6 y el tiempo que el ratón de observador con las dos tazas de alimento durante la fase 7.
  2. Calcular el porcentaje de tiempo dentro de la proximidad de la localización y del alimento y el porcentaje de la localización y del comido comida.
  3. Analizar los datos mediante análisis unidireccional de varianza (ANOVA).

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Representative Results

En la figura 1A-Bse muestra un ejemplo de la fase de exploración social. Esta fase permite la estimación de exploración social del ratón con el ratón de manifestante que sólo consume un alimento con sabor a tema. En el protocolo original, ratones podían explorarse libremente. En el protocolo descrito en este documento, el ratón demostrador fue contenido en una taza de alambre que permite el contacto ano-genitales y nariz. Además, la arena donde los ratones encuentran es pequeña (la cámara central de la caja de tres cámaras mide 19 x 45 cm). Como tal, aumentamos la probabilidad de que el ratón de tema para explorar la taza de contención con el ratón demostrador. Comparar ratones de tipo salvaje ratones APP/PS1, encontramos ninguna diferencia significativa entre la distancia total movido (figura 1A), ni el tiempo (figura 1B) con el ratón de la manifestante, que indica sociabilidad normal en este modelo de anuncio. La fase de prueba de preferencia de comida está diseñada para estimar la memoria socialmente inducida por alimento (figura 1-D). En esta fase, el ratón de tema puede elegir libremente entre los alimentos con sabor a contado y un alimento del nuevo. Por lo general, un animal de peso recuerda su anterior contacto con el olor y prefiere comer más y pasar más tiempo con la comida con sabor a juego, que indica memoria intacta alimentos socialmente inducida (figura 1-D). A diferencia de los ratones de tipo salvaje, animales mutantes APP/PS1 no muestran preferencia por los alimentos contado sobre la novela, del alimento (figura 1-D). Comportamiento indiferente de APP/PS1 ratones en esta prueba es indicativo de memoria comida inducida socialmente disminuida.

Figure 1
Figura 1. Social exploración del ratón demostrador no es diferente entre los 3 meses de edad tipo de salvaje y ratones APP/PS1, pero no se encontró una pérdida de la memoria olfativa socialmente inducida en ratones APP/PS1. A. ratones WT como ratones AD viajaban distancias iguales alrededor de la jaula con el ratón del demostrador. B. también, el tiempo de ambos genotipos pasaron alrededor de la jaula con el demostrador no fue significativamente diferente. C. STFP prueba reveló que los ratones WT mostraron una clara preferencia por los alimentos contado 1 día tras el encuentro social en comparación con ratones de AD que recibían en promedio iguales cantidades de los alimentos presentados de dos tazas. D. este patrón también se reflejó en el tiempo los ratones dedicado a explorar los alimentos contados y no con claves: ratones WT pasaron una significativa mayor cantidad de su tiempo a explorar la comida contada en comparación con ratones de AD. E-F. No comía menos que los ratones WT ratones APP/PS1 en general. (Media ± SEM se da, WT = tipo salvaje, AD = la enfermedad de Alzheimer, n = 10 en cada grupo, NS = no significativo, doble asterisco p < 0.01).

Figure 2
Figura 2. Disposición experimental durante la fase de prueba. A. imagen de tomada de a un lado de la instalación con las 3 cámaras y las ollas de comida en las rampas en los extremos y un ratón explorando uno de ellos. B. fotografía tomada desde arriba como capturados por un programa de seguimiento de video mediante predefinidos arenas para análisis automatizado y controlado por el video de los comportamientos. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

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Discussion

Un repertorio de comportamiento animal puede ser rastreado ampliamente a cuatro razones básicas, localizar agua y alimentos, evitar depredadores, socialmente interactuando y reproducir. Implementación de un patrón de comportamiento producidas por un individuo de un grupo social que promueve directamente la adopción y exposición por otro es acuñado transmisión social24. Este tipo de comportamiento profundamente puede afectar la ecología de una especie debido a comportamiento iniciada por (algunos) individuo (s) puede sobresalir rápidamente a otros en la red social, como información olfatoria25. Transmisión de este tipo de información de un animal a otro puede ser mecánico muy simple. Por ejemplo, Mus musculus es una especie social comprensivo participar en comportamientos socialmente inducida e interacciones sociales recíprocas. Aquí, presentamos un test para evaluar memoria olfativa socialmente inducida en ratones. La prueba STFP fue desarrollada originalmente por Galef y Wigmore y ha ido ganando cada vez más interés en los últimos años. Estudios posteriores utilizando procedimientos similares incluyen refinamientos para mejorar la fiabilidad de los datos para el análisis de la sociabilidad y la memoria olfativa y preferencias26,27. La principal especificidad de esta prueba es la fase de transmisión social, en la que un ratón sujeto/observador encuentra un animal de manifestante que ha sido alimentado con un alimento que contiene un sabor nuevo. Durante este encuentro único, social, manifestantes y observadores son capaces de intercambiar información sobre los alimentos. 24 h después de la interacción, los ratones del observador tienen que elegir entre la comida contada o un nuevo alimento. Como tal, STFP puede utilizarse para estudiar la memoria a largo plazo en animales.

Que contiene el ratón demostrador tiene varias ventajas sobre interacción libre en versiones anteriores de protocolos STFP. Por ejemplo, la agresión, que a veces ocurre en modelos de ratón transgénicos AD, es limitada. También, evita las interacciones sexuales. Tener el demostrador contenido así podría ser una opción menos aversiva para el observador de ratón para interactuar, que en el caso de un ratón de AD se encuentra a veces a ser menos sociables y reacia a interactuar con la mudanza libremente ratones. La desventaja es que la taza del alambre sí mismo necesita ser limpiado cada vez entre ratones y puede considerarse como un estímulo aversivo sí mismo.

Esta prueba no requiere un animal para realizar un comportamiento complejo o no natural como muchas tareas de condicionamiento operante, o el laberinto acuático de Morris. Aunque esta prueba es relativamente lento, permite monitoreo y grabación de múltiples repertorios de parámetros específicos, como sociabilidad durante la fase de transmisión social. O simplemente repetir la fase de prueba STFP, ratones pueden ser reexaminados con un retardo más largo. Algunas consideraciones deben tenerse en cuenta en relación con el modo animal. Observada ansiedad (social) puede ser causada por insuficiente habituación de los ratones de observador a los aparatos o la instalación o por modificación genética o enfermedad inducida neofobia. Por ejemplo, alteraciones en la sociabilidad son un núcleo característico de la depresión, trastorno del espectro autista y esquizofrenia28,29,30. Así, la prueba debe utilizarse con cuidado en los modelos animales de estas enfermedades. Modelos animales que se muestran sensibles a alteraciones dietéticas o privación de alimentos se deben evitar. Para concluir, comportamiento de reconocimiento del olor deteriorado ha sido implicada como un rasgo distintivo de varios trastornos psiquiátricos. Por lo tanto, el potencial completo de la prueba STFP queda por ser descubierto.

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Disclosures

Los autores no tienen nada que revelar.

Acknowledgments

Investigación apoyada por beca postdoctoral FWO a AVdJ. Los autores desean agradecer a Leen Van Aerschot y Ilse Bloemen por su soporte técnico.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
3-chamber apparatus custom made 19 x 45 cm, height 30 cm
wire cages to hold mouse custom made diameter of 12 cm, height 10 cm
ramp to hold food cup custom made 10 x 10 cm, height 7 cm
food cups sunlessbody via ebay http://www.ebay.com.au/itm/Plastic-Sample-Jars-Pots-Cups-Containers-with-Hinged-Lid-x-200-Small-25ml-/251708415240 diameter of 3.8 cm, height 3.2 cm
lux meter Volcraft BL-10 L 0 - 40000 lx
paprika herb Delhaize ID:716703 Gemalen paprika,| 40 g
celery herb Delhaize ID:716301 Selderzout, 57 g
vide-tracking software Ethovision (Noldus) http://www.noldus.com/animal-behavior-research/products/ethovision-xt
ANYmaze (Stoelting) https://www.stoeltingco.com/any-maze-video-tracking-software-1218.html

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