مهمة معقدة للغوص مقابل الغذاء للتحقيق في التنظيم الاجتماعي والتفاعلات في الفئران

Summary

يصف هذا البروتوكول طريقة لفحص التسلسل الهرمي الاجتماعي في نموذج الفئران. تقوم الجرذان بمهمة معقدة للغوص مقابل الطعام تشكل فيها تسلسلا هرميا متميزا وفقا لاستعدادها للغوص تحت الماء والسباحة للحصول على بيليه طعام. وتستخدم هذه الطريقة لفهم صنع القرار والعلاقات الاجتماعية بين الحيوانات الاجتماعية للغاية في مجموعات صغيرة.

Abstract

بالنسبة للعديد من الأنواع، حيث الوضع هو حافز حيوي يمكن أن يؤثر على الصحة، تؤثر التسلسلات الهرمية الاجتماعية على السلوك. 10- إن التسلسلات الهرمية الاجتماعية التي تشمل العلاقات المهيمنة الخاضعة شائعة في المجتمعات الحيوانية والبشرية على السواء. يمكن أن تتأثر هذه العلاقات بالتفاعلات مع الآخرين ومع بيئتهم ، مما يجعل من الصعب تحليلها في دراسة خاضعة للرقابة. بدلا من التسلسل الهرمي الهيمنة بسيطة، وهذا التكوين لديه عرض معقد يسمح للفئران لتجنب العدوان. ويمكن أن يكون الوضع راكدا أو قابلا للتغيير، ويؤدي إلى طبقات مجتمعية معقدة. هنا نصف مهمة الغوص مقابل الغذاء المعقدة للتحقيق في التسلسل الهرمي الاجتماعي والقوارض والتفاعلات السلوكية. هذا النموذج الحيواني قد يسمح لنا بتقييم العلاقة بين مجموعة واسعة من الأمراض العقلية والتنظيم الاجتماعي، فضلا عن دراسة فعالية العلاج على الخلل الاجتماعي.

Introduction

الفئران اجتماعية للغاية ، مما يجعلها نموذجا مثاليا لفهم السلوك الاجتماعي وكيفية ارتباطه بصنع القرار. تقسم الفئران نفسها إلى مجموعات هرمية على أساس العلاقات المهيمنة والخانية. يمكن تدريب الفئران على المهام التي تعبر عن التعاون وإدارة المخاطر والسلوك المخادع والسلوكيات التي تتغير اعتمادا على قرارات الفئران الأخرى^1،2. الدراسات مع نماذج الفئران التي تعبر عن هذه السلوكيات تثبت أنها مفيدة في فهم البنية الاجتماعية وعلاقتها بصنع القرار مع أهمية لعلم النفس البشري.

كمورد ضروري ، والحصول على الغذاء هو السبب الرئيسي للتنظيم الاجتماعي بين الفئران³. وقد لوحظ الفئران السذاجة الانخراط في التفاعل الاجتماعي والتمايز في الحالات التي كان فيها الوصول إلى الغذاء محدودة^{1،2،4،5،6،7،8}. في إحدى الدراسات، طلب من الفئران البالغة عبور نفق تحت الماء للوصول إلى الطعام ومن ثم إعادة الطعام عبر النفق إلى القفص^9. واستطاعت الفئران الفردية داخل كل مجموعة تصنيفها وفقا لطريقتها في الحصول على الغذاء. ظهرت اثنين من ملامح السلوكية: الأول هو "الناقلين", الذين الغوص إلى أسفل والسباحة تحت الماء إلى المغذية, الحصول على بيليه, وعقد بيليه في فمه لأنها تسبح مرة أخرى إلى القفص. أما المجموعة الثانية فهي "غير الناقلين"، الذين لا يغوصون ويحصلون على الطعام إلا بالسرقة من الناقلين. في مجموعات من ستة فئران، كان ما يقرب من نصف الناقلين والنصف الآخر لم يكن⁹. وقد لوحظ أن جميع الفئران الناقلين عندما تم تدريبهم بشكل فردي في جهاز الغوص¹⁰.

وتشمل المهام السلوكية الحيوانية المماثلة المنافسة على الغذاء أو الفضاء وقد تم توظيفها مع الدجاج¹¹، القوارض^{12،13،14،15}، والخنازير¹⁶. في اختبار الأنبوب ، يتم إرسال فأرين من خلال أنبوب ضيق من طرفي نقيض ، مع تنازل فأر واحد بالضرورة عن حق الطريق إلى الآخر. يساعد هذا الاختبار في قياس الهيمنة الاجتماعية^17،18،19. اختبار سلوكي يشار إليه باسم اختبار بقعة دافئة الفئران تتنافس على موقف في بقعة دافئة صغيرة في قفص بارد خلاف ذلك^19،20.

وهناك مهمة الغوص مقابل الغذاء اللاحقة التي هي أكثر تعقيدا يسمح الفئران الناقل للوصول إلى قفص ثان، بعيدا عن غير الناقلين، حيث يمكن أن تستهلك طعامهم بشكل منفصل⁴. في هذا البروتوكول، نقدم مهمة الغوص مقابل الغذاء كنموذج بديل للتسلسل الهرمي الاجتماعي والسلوك في الفئران. توفر مهمة الغوص مقابل الطعام هذه طريقة للفئران لتجنب الفئات الاجتماعية في القفص الرئيسي وبالتالي الهروب من العدوان والتفاعلات الاجتماعية للفئران الأخرى. هذه المهمة يقدم خيار تجنب السلوك الاجتماعي في الفئران التي يمكن أن توضح فهمنا للعدوان الاجتماعي.

الأداء الاجتماعي، الذي يصف القدرة على الانخراط في الأدوار الاجتماعية العادية، يمكن أن تتأثر ظروف مثل الاكتئاب³. الأفراد الاكتئاب غالبا ما النضال مع البطالة، لديها عدد قليل من الاتصالات الاجتماعية، ونادرا ما تشارك في الأنشطة الترفيهية³. غالبا ما يقاس العلاج الفعال للاكتئاب من خلال تحسين الوظيفة الاجتماعية والشخصية^21. العلاجات المضادة للاكتئاب، ومع ذلك، تختلف في فعاليتها في علاج العاهات في الأداء الاجتماعي المتعلقة الاكتئاب³.

في هذه المنهجية ، قمنا بتحريد حالة تشبه الاكتئاب في الفئران من خلال اختبار الإجهاد المزمن وقيمنا مستوى الفئران من الأهدونيا ، وهي واحدة من ميزات حالة تشبه الاكتئاب ، مع اختبار تفضيل السكروز. تم رصد الفئران الأنهيدونية ، وكذلك الفئران الأنهيدونية التي كانت تدار مضادات الاكتئاب ، من خلال مهمة الغوص مقابل الغذاء بالمقارنة مع مجموعة التحكم.

تشبه مهام الغوص مقابل الطعام المذكورة سابقا اختبارات المنافسة الغذائية التي غالبا ما تستخدم زوجا واحدا فقط من الحيوانات أو انقساما واحدا كنقطة مقارنة ، مثل الناقلين وغير الناقلين وتحليلا واحدا يقارن الخضوع بالهيمنة^15و17و22. تحدد طريقتنا التفاعلات الأكثر تعقيدا بين الفئران من خلال الانقسامات إلى أنواع متعددة من السلوك ، بما في ذلك: الناقلين وغير الناقلين ، وأولئك الذين يقاتلون من أجل الغذاء وأولئك الذين لا يقاتلون ، والجرذان التي تشترك في الطعام أو تذهب إلى أقفاص منفصلة. ونحن نعتقد أن هذا البروتوكول هو النوع الوحيد الذي يستخدم التسلسل الهرمي لتقييم بنية معقدة من التفاعل الاجتماعي في مجموعة من الحيوانات، وليس في أزواج. وسيكون من المفيد للدراسات التي تختبر الهيمنة على أساس تفضيل الغذاء، فضلا عن الدراسات التي تهدف إلى توضيح علاقات أكثر تسلسلا هرميا لا تقتصر على نموذج مهيمن خاضع.

في هذا البروتوكول، ونحن نصف بالتفصيل مهمة الغوص المعقدة مقابل الغذاء للتحقيق في التنظيم الاجتماعي والتفاعلات في الفئران مع التغيرات في السلوك الفردي، لا سيما بعد تطور anhedonia. ويمكن أيضا استخدام هذا النموذج الحيواني لدراسة الحالات النفسية الأخرى المرتبطة بالتغيرات في السلوك الاجتماعي والتسلسل الهرمي.

Protocol

وقد أجريت التجارب وفقا لتوصيات إعلاني هلسنكي وطوكيو والمبادئ التوجيهية لاستخدام الحيوانات التجريبية للجماعة الأوروبية. وقد وافقت لجنة رعاية الحيوان بجامعة بن غوريون في النقب على هذه التجارب. كان رمز التفويض لهذه التجربة IL-55-8-12.

1. إعداد الفئران

1. الحصول على الموافقة على التجارب من اللجنة المؤسسية لرعاية الحيوانات واستخدامها (IACUC).
2. حدد الفئران الكبار سبراغ دولي. استبعاد الحيوانات التي تظهر سمات جسدية غير طبيعية، مثل النوبات أو غيرها من العجز الحركي.
   ملاحظة: بالنسبة لهذا البروتوكول، استخدمنا فئرانا ذكورية بالغة، تزن 300−350 جراما، تتراوح أعمارهم بين 4 و8 أشهر. ويمكن استخدام الفئران الإناث كذلك.
3. حافظ على الفئران في درجة حرارة الغرفة (22 درجة مئوية ± 1 درجة مئوية)، مع ضوء 12 ساعة ودورات داكنة 12 ساعة. توفير تشاو الفئران والمياه الإعلانية libitum. منزل 3 فئران لكل قفص.
   ملاحظة: يجب أن تكون جميع الفئران الموجودة في نفس القفص في نفس المجموعة التجريبية.
4. وضع عشوائيا 120 الفئران في واحدة من ثلاث مجموعات تجريبية. استخدم المجموعة 1 (n = 60) w كمجموعة تحكم. حث المجموعة التجريبية، المجموعة 2 (n=30)، مع الضغوطات كما هو مفصل أدناه. حث المجموعة 3، المجموعة التجريبية مع العلاج (ن = 30)، مع أنهدونيا وإدارة العلاج المضاد للاكتئاب في وقت لاحق. يمكن العثور على الجدول الزمني للبروتوكول التجريبي في الشكل 1.
5. وضع علامة على الفئران ذات الأقلام الملونة في بداية التجربة للسماح بتحديد الهوية الفردية.
6. قم بإجراء جميع التجارب بين الساعة 6:00 صباحا .m و12:00 ظهرا.m.
7. وزن الفئران يوميا طوال العملية لفقدان الوزن ممكن. فقدان الوزن فوق 20٪ سوف يستبعد الفئران من الدراسة. انظر القسم 3-1-3.

2. تحريض anhedonia في الفئران

1. نموذج الإجهاد المزمن الذي لا يمكن التنبؤ به
   1. حث الفئران من المجموعة التجريبية والمجموعة التجريبية مع العلاج مع ميزات حالة الاكتئاب مثل من قبل نموذج الإجهاد المزمن لا يمكن التنبؤ بها، كما مفصلة سابقا²³.
2. نموذج الإجهاد المزمن الذي لا يمكن التنبؤ به
   1. حث الفئران من المجموعتين التجريبيتين مع السلوكيات الاكتئاب مثل من قبل نموذج الإجهاد المزمن لا يمكن التنبؤ بها، كما مفصلة سابقا²³.
      ملاحظة: تتعرض الفئران إلى 2 من الضغوطات 7 يوميا في ترتيب عشوائي; واحد في النهار والثاني في الليل لمدة 5 أسابيع^24،25.
   2. إدخال الضغوطات التالية بترتيب عشوائي:
      1. فئران منزل مع 6 في قفص بدلا من 3 ل18 ساعة.
      2. وضع قفص الإمالة 45 درجة على طول المحور العمودي لمدة 3 ساعة.
      3. حرمان الحيوانات من الطعام لمدة 18 ساعة.
      4. حرمان الحيوانات من الماء لمدة 18 ساعة ومن ثم إدخال زجاجة مياه فارغة.
      5. الحفاظ على قفص متسخ لمدة 8 ساعة مع 300 مل من المياه المسكوبة في الفراش.
      6. الحفاظ على الإضاءة المستمرة وعكس دورة الضوء / الظلام لمدة 48 ساعة في الأسبوع.
      7. سخني البيئة إلى 40 درجة مئوية لمدة 5 دقائق.
   3. تأكيد تطور anhedonia، واحدة من سمات حالة تشبه الاكتئاب، من خلال إجراء اختبار تفضيل السكروز. انظر القسم 4- الاطلاع على الأقسام 4 من هذا البند
3. العلاج المضاد للاكتئاب
   1. إدارة 20 ملغ / كغ إيميبرامين هيدروكلوريد (ثلاثي الحلقات المضادة للاكتئاب) intraperitoneally مرة واحدة يوميا لمدة 3 أسابيع للفئران من المجموعة التجريبية^26,27,28.
      ملاحظة: يتم إعطاء مجموعة فرعية (ن = 3 في كل مجموعة من الفئران) من المجموعة التجريبية 0.9٪ ملحية (وهمي) intraperitoneally مرة واحدة في اليوم لمدة 3 أسابيع، في نفس حجم مجموعة العلاج المضادة للاكتئاب.

3. اختبار التنظيم الاجتماعي (مهمة الغوص مقابل الغذاء المعقدة)

ملاحظة: تم وصف الجهاز التجريبي في الدراسات السابقة^9،29،30 مع تعديلات طفيفة. وينبغي أن تتكون جميع أجزاء الجهاز من زجاج شبكي شفاف.

1. إعداد الجهاز وتأقلم الفئران.
   1. ربط قفصين (50 سم × 50 سم × 50 سم) إلى حوض السمك (130 سم × 35 سم × 50 سم) عبر الأنفاق (45 سم × 15 سم × 15 سم)(الشكل 2). تأكد من عدم وجود وصول من قفص إلى آخر دون الغوص في الحوض²⁵. الحفاظ على درجة حرارة المياه عند 25 درجة مئوية.
   2. وضع أنابيب مع الكريات الغذائية (بيليه الغذاء واحد في كل أنبوب) في نهاية واحدة من الحوض.
      ملاحظة: ينبغي أن يؤدي انخفاض إمكانية الوصول إلى الكريات الغذائية في قفص المغادرة إلى تشجيع الجرذ تدريجيا، الذي كان سيطور عادة السرقة، على الغوص للوصول إلى الطعام.
   3. في اليوم الأول من التجربة، أدخل كل مجموعة من 6 فئران إلى جهاز تجريبي بدون ماء لمدة 3 ساعات. عودة الفئران إلى قفص القياسية بعد الدورة.
      1. تقييد وصول غذاء الفئران إلى الجلسات التي تستغرق 3 ساعات، مع عدم وجود إمكانية أخرى للحصول على الطعام خلال بقية اليوم.
      2. إزالة الفئران التي فقدت أكثر من 20٪ من وزنها الأساسي من التجربة جنبا إلى جنب مع مجموعتهم الاجتماعية، وإعطاء الغذاء والماء libitum الإعلانية.
      3. يدويا منشفة الفئران الجافة أو توفير الوصول إلى مصدر الحرارة حتى تجف وقبل وضعها مرة أخرى في مساكنهم العادية لتجنب انخفاض حرارة الجسم.
      4. كرر هذه الجلسات لمدة 2-3 أيام.
         ملاحظة: تسجيل الفيديو الفئران في الجهاز بشكل مستمر لمدة 3 ساعات جلسات. تأكد من ضبط الكاميرا على مستوى عالي الوضوح (720 بكسل) وإيقاف التركيز التلقائي.
2. أداء مهمة الغوص مقابل الطعام
   1. في الأيام 4-17، إضافة المياه تدريجيا حتى يتم الوصول إلى الحد الأقصى لمستوى المياه، كما هو موضح سابقا⁴. في الأيام 17-21، والحفاظ على الحد الأقصى لمستوى المياه.
   2. مراقبة الفئران الغوص للوصول بيليه.
   3. تسجيل المعلمات التالية لكل فأر:
      1. تقييم وتيرة الدخول إلى النفق.
      2. عد كل محاولة للغوص من أجل الطعام.
         ملاحظة: يجب ألا يتجاوز السفر من القفص إلى الحوض مرة أخرى إلى القفص 5-6 ثوان ، مما يضمن بقاء بيليه صالحة للأكل.
      3. تقييم عدد المرات التي يتم الحصول على الغذاء عن طريق الهجوم بين الفئران التي لا تسبح للأغذية والجرذان التي لا.
      4. سجل عدد المرات التي يتم فيها حمل الطعام من قبل فأر يسبح.
      5. سجل الوقت الذي تقضيه الفئران في أقفاص منفصلة مقارنة بالوقت الذي تقضيه في القفص الأصلي.
         ملاحظة: تم الحصول على كافة البيانات بواسطة المراقبة المرئية المستمرة.

4. تقييم أنهدونيا: اختبار تفضيل السكروز

1. تقييم anhedonia بواسطة اختبار تفضيل السكروز مع تعديل طفيف، كما هو موضح سابقا^{23،25،31،32،33}. قم بإجراء هذا الاختبار في الأيام -6 و0 و35 و41 و62 و68 من الإجراء (انظر الشكل 1 للاطلاع على الجدول الزمني للبروتوكول).
   1. السماح للفئران باستهلاك محلول السكروز لمدة 24 ساعة عن طريق الوصول المجاني إلى الزجاجتين في كل قفص ، والتي تحتوي على 100 مل من محلول السكروز (1٪ ، w / v).
   2. بعد 24 ساعة، استبدل إحدى الزجاجات بالماء لمدة 24 ساعة إضافية.
   3. حرمان الفئران من الماء لمدة 12 ساعة³⁴.
   4. إعطاء الفئران على حد سواء زجاجات (واحد مع الماء وواحد مع السكروز). بعد 4 ساعة، سجل حجم كل من محلول السكروز المستهلكة والماء.
   5. حساب تفضيل السكروز وتفضيل السكروز (٪) = استهلاك السكروز (مل) / (استهلاك السكروز (مل) + استهلاك المياه (مل)) × 100٪.
      ملاحظة: عند استخدام نموذج الإجهاد المزمن غير المتوقع بالتزامن مع اختبار المنظمة الاجتماعية، نوصي ليس فقط بتسجيل متوسط السكروز واستهلاك المياه، ولكن أيضا ملاحظة التغيرات في سلوك كل فأر على حدة. وهذا سيسمح بفهم أكثر تحديدا للتغيرات السلوكية داخل الفرد بدلا من داخل المجموعة عندما يواجه نموذجا هرميا مثل مهمة الغوص مقابل الطعام.

5. التحليل الإحصائي

1. تحديد المقارنات بين المجموعات التي تستخدم Kruskal-Wallis تليها Mann-Whitney للبيانات غير القياسية أو تحليل التباين في اتجاه واحد (ANOVA) يليه اختبار Bonferroni اللاحق أو اختبار الطالب t للبيانات البارامترية.
   ملاحظة: تعتبر النتائج ذات دلالة إحصائية عند p < 0.05، وهي ذات أهمية كبيرة عند p < 0.01.

النتائج

تغيرات وزن الجسم
لم تظهر ANOVA ذات الاتجاه الواحد أي اختلافات في التغيرات في وزن الجسم بين المجموعات التجريبية لمدة 21 يوما من مهمة الغوص مقابل الطعام. من الأيام 2 إلى 21، كانت هناك تغييرات في وزن الجسم لجميع المجموعات 3 (p<0.01، الجدول 1).

اختبار تفضيل السكرو?...

Discussion

تحدد التسلسلات الهرمية الاجتماعية سلوك العديد من الأنواع، بما في ذلك البشر، وغالبا ما يتم تعريفها بالعلاقات القائمة على العدوان والخضوع. وغالبا ما تعتمد هذه العلاقات على العوامل البيئية في إضافة إلى الهياكل الاجتماعية^35. التشكيلات الاجتماعية القائمة على الهيمنة والخضوع متع...

Materials

Name	Company	Catalog Number	Comments
Alcohol	Pharmacy		99% pharmaceutical alcohol diluted to 5% and used for cleaning the open field test box before the introduction of each rat
Bottles	Techniplast	ACBT0262SU	150 mL bottles filled with 100 mL of water and 100 mL of 1% (w/v) sucrose solution
Equipment for Diving for Food Task (Plexiglas)	self made in Ben Gurion University of Negev		Two cages (50 x 50 x 50 cm) to an aquarium (130 x 35 x 50 cm) via tunnels
Imipramine hydrochloride	SIGMA	Lot# SLBB9914V	(Tricyclic antidepressant) 20 mg/kg intraperitoneally once per day for 3 weeks
Purina Chow	Purina	5001	Rodent laboratory chow given to rats, mice and hamster is a life-cycle nutrition that has been used in biomedical researc for over 5
Rat Cages	Techniplast	2000P	Conventional housing for rodents. Was used for housing rats throughout the experiment
Video Camera	Canon		Digital video camera for high definition recording of rat behavior under plus maze test