JoVE Logo
Authors
Contact Us

Sign In

A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.

In This Article

  • Summary
  • Abstract
  • Introduction
  • Protocol
  • النتائج
  • Discussion
  • Disclosures
  • Acknowledgements
  • Materials
  • References
  • Reprints and Permissions

Summary

يصف البروتوكول الحالي نموذجا للفئران لإصابات الدماغ الرضحية الناجمة عن قرع السوائل تليها سلسلة من الاختبارات السلوكية لفهم تطور السلوك السائد والخاضع. يتيح استخدام هذا النموذج من إصابات الدماغ الرضحية جنبا إلى جنب مع اختبارات سلوكية محددة دراسة الإعاقات الاجتماعية بعد إصابة الدماغ.

Abstract

تؤثر المنافسة على الموارد مثل الطعام والأراضي والشركاء بشكل كبير على العلاقات داخل الأنواع الحيوانية ويتم التوسط فيها من خلال التسلسلات الهرمية الاجتماعية التي غالبا ما تستند إلى علاقات المهيمنة والخاضعة. العلاقة المهيمنة والخاضعة هي نمط سلوكي طبيعي بين أفراد النوع. إصابات الدماغ الرضحية هي سبب متكرر لضعف التفاعل الاجتماعي وإعادة تنظيم العلاقات المهيمنة الخاضعة في أزواج الحيوانات. يصف هذا البروتوكول السلوك الخاضع في ذكور الفئران البالغة Sprague-Dawley بعد تحريض إصابة الدماغ الرضحية باستخدام نموذج قرع السوائل مقارنة بالفئران الساذجة من خلال سلسلة من الاختبارات الخاضعة السائدة التي أجريت بين 29 يوما و 33 يوما بعد التحريض. يظهر اختبار السلوك المهيمن الخاضع كيف يمكن لإصابات الدماغ أن تحفز السلوك الخاضع في الحيوانات التي تتنافس على الطعام. بعد إصابة الدماغ الرضحية ، كانت القوارض أكثر خضوعا ، كما يتضح من أنها تقضي وقتا أقل في وحدة التغذية وتقل احتمالية وصولها أولا إلى الحوض الصغير مقارنة بالحيوانات الضابطة. وفقا لهذا البروتوكول ، يتطور السلوك الخاضع بعد إصابة الدماغ المؤلمة في الفئران الذكور البالغة.

Introduction

تحدث المنافسة بين الأنواع عندما يتنافس أعضاء من نفس النوع على مورد محدود في نفس الوقت1. في المقابل ، تحدث المنافسة بين الأنواع بين أعضاء نوعين مختلفين2. تنقسم المنافسة بين الأنواع إلى نوعين ، بما في ذلك التداخل (المكيف) والاستغلال (المسابقة) ، وتنشأ اعتمادا على نوع المورد المتنازع عليه ، مثل الغذاء والأراضي3.

إن وجود التسلسلات الهرمية الاجتماعية أمر مستحيل بدون علاقات مهيمنة خاضعة (DSRs). تقدم الهيمنة على أنها "ربح" والتبعية على أنها "خسارة" داخل أزواج من الحيوانات4. ومع ذلك ، لا تظهر DSRs في أزواج فحسب ، بل تظهر أيضا في مجموعات من ثلاثة أشخاص أو أكثر. في عام 1922 ، وصف ثورليف شيلديروب إيبي التسلسل الهرمي للهيمنة في الدجاج المنزلي. كانت العلامات المميزة الرئيسية بين الحيوانات المهيمنة والتابعة هي الوقت الذي يقضيه في وحدة التغذية والسلوك العدواني. ينقسم التسلسل الهرمي للهيمنة إلى شكلين: خطي وغير خطي5. تتضمن الهيمنة الخطية مجموعتين ، A و B. في هذا النموذج من العلاقات المتعدية6 ، تهيمن المجموعة A على المجموعة B ، أو تهيمن المجموعة B على المجموعة A. تحدث السيادة غير الخطية عندما تكون هناك علاقة دائرية واحدة على الأقل: A تهيمن B ، B تهيمن C ، و C تهيمن على A7.

توجد نماذج لتقييم السلوك المهيمن الخاضع لأنواع مختلفة ، بما في ذلك القوارض والطيور8 والرئيسيات غير البشرية9،10،11 والبشر12. يتم تمثيل طريقة الخضوع المهيمنة بشكل جيد في الأدبيات وقد تم تطبيقها كنموذج لتقييم الهوس والاكتئاب13 ، وكذلك نشاط الأدوية المضادة للاكتئاب14. تم استخدام هذا النموذج للتحقيق في ضغوط الحياة المبكرة بعد انفصال الأمهات في الفئران البالغة15. يمكن تقسيم نماذج DSR إلى ثلاثة نماذج: الحد من نموذج السلوك السائد 13,16 ، والحد من نموذج السلوك الخاضع14 ، ونموذج انعكاس الكلونيدينللهيمنة 17.

توضح هذه الدراسة التحقيق في DSR من خلال المهام القائمة على المنافسة الغذائية. تتمثل مزايا هذه الطريقة في سهولة استنساخها والقدرة على مراقبة السلوك المهيمن الخاضع وتحليله بدقة. بالإضافة إلى ذلك، تعتمد المهمة السلوكية المهيمنة الخاضعة على الطعام بدلا من الأرض، على عكس المهام السلوكية المماثلة، مما يجعل هذه المهمة السلوكية أقل تكلفة وأبسط ولا يحتاج الباحثون إلى الخضوع لتدريب معقد لأداء المهمة ومعالجة البيانات.

الهدف العام من الدراسة الحالية هو إثبات تطور DSR بعد إصابة الدماغ الرضحية (TBI). يرتبط إصابات الدماغ الرضية بالإعاقات الاجتماعية والاكتئاب والقلق. نموذج إحداث إصابات الدماغ الرضية هو نموذج قياسي بسيط وفعال يتضمن إحداث إصابات الدماغ الرضحية بجهاز قرع السوائل18,19.

Protocol

تمت الموافقة على التجارب من قبل لجنة رعاية الحيوان في جامعة بن غوريون في النقب ، وقد أجريت التجارب وفقا لتوصيات إعلانات هلسنكي وطوكيو والمبادئ التوجيهية لرعاية واستخدام المختبر في المجموعة الأوروبية. تم استخدام ذكور الفئران Sprague-Dawley البالغة ، التي تزن 300-350 جم ، في هذه الدراسة. تم إيواء الحيوانات في درجة حرارة الغرفة 22 درجة مئوية ± 1 درجة مئوية ورطوبة 40٪ -60٪ مع دورات الضوء والظلام.

1. إعداد الحيوان

  1. اختر عشوائيا 30 من ذكور الفئران البالغة ، وقسمها إلى مجموعتين: TBI والشام.
  2. توفير تشاو (انظر جدول المواد) والمياه الإعلانية libitum.
    ملاحظة: قم بإجراء جميع خطوات الاختبار في نفس الوقت للتحكم في تأثير الوقت من اليوم على الأداء السلوكي. من الأفضل إجراء اختبارات السلوك في الصباح (بين الساعة 6:00 صباحا و 12:00 ظهرا) لتجنب الاضطراب من النشاط العام.
  3. إجراء تقييمات أساسية لدرجة الشدة العصبية قبل الإصابة في كلتا المجموعتين من الفئران ، كما هو مفصل في الخطوة 3 والجدول 1.
  4. تخدير الفئران مع 4 ٪ (للتحريض) و 1.5 ٪ (للصيانة) إيزوفلوران. حقن البوبرينورفين (0.05-0.1 مغ/كغ; SC) للتسكين الوقائي.
  5. تحقق من تجميد الفئران عن طريق اختبار قلة الحركة أو منعكس الدواسة استجابة للمنشط.
    ملاحظة: لإدارة التخدير ، يوصى بالتدفق المستمر للأيزوفلوران.

2. الإجراء الجراحي

ملاحظة: يجب تنفيذ جميع الإجراءات في ظروف معقمة. استخدم قفازات معقمة. قم بتغيير القفازات إذا تم لمس أي سطح غير معقم. ضع مواد تشحيم العيون على كلتا العينين لمنع الجفاف. تم إجراء إصابة قرع السائل شبه السهمي بعد التقارير المنشورة سابقا18,20.

  1. تسلل فروة الرأس بنسبة 0.5٪ بوبيفاكايين (انظر جدول المواد) ، وقم بإجراء شق 10 مم ، واسحب الأنسجة بشكل جانبي.
  2. إجراء حج القحف18,20 4 مم الخلفي و 4 مم الجانبي من bregma.
    ملاحظة: يجب تطهير المنطقة الجراحية عدة مرات بحركة دائرية باستخدام كل من المقشر القائم على اليود أو الكلورهيكسيدين والكحول.
  3. حث TBI18,19 بواسطة جهاز قرع سائل (انظر جدول المواد) على مدار 21-23 مللي ثانية من خلال المحبس ثلاثي الاتجاهات.
    ملاحظة: أداء TBI معتدلة بسعة 2.5 ضغط جوي.
  4. إجراء حج القحف على مجموعة الفئران التي تعمل وهمية (الشكل 1). لا تحفز إصابات الدماغ الرضية للمجموعة التي تديرها الوهمية.
  5. أداء 0.1 ٪ تسلل بوبيفاكايين قبل إغلاق الجرح. يجب تطبيق البوبرينورفين العضلي (0.01-0.05 ملغ/كغ) كمسكن بعد العملية الجراحية قبل سحب الأيزوفلوران.
    ملاحظة: كرر جرعات البوبرينورفين كل 12 ساعة لمدة 48 ساعة على الأقل.
  6. نقل الجرذ إلى غرفة الإنعاش ، ومراقبة الجهاز التنفسي (على سبيل المثال ، توقف التنفس) ، والعصبية (على سبيل المثال ، الشلل) ، وحالة القلب والأوعية الدموية (على سبيل المثال ، التغيرات في لون التلاميذ ، وانخفاض نضح الأنسجة الرخوة ، وبطء القلب) لمدة 24 ساعة.

3. تقييم درجة الشدة العصبية

ملاحظة: أعلى درجة ممكنة للتغيرات السلوكية والوظيفة الحركية هي 24 نقطة. تمثل الدرجة 0 حالة عصبية سليمة ، وتمثل الدرجة 24 اختلال وظيفي عصبي شديد 21،22،23 (الجدول 1).

  1. قم بتقييم درجة الشدة العصبية (NSS) كما هو موضح سابقا 24 على إصابات الدماغ الرضية والفئران الوهمية قبل الجراحة ، في 48 ساعة بعد الجراحة (الشكل 2 أ) ، وفي اليوم28 بعد الجراحة (الشكل 2 ب).

4. دراسة السلوك المهيمن الخاضع

  1. تقسيم الفئران بشكل عشوائي إلى أقفاص 1 أسبوع قبل الاختبار.
    ملاحظة: يجب أن يحتوي كل قفص على فأر واحد يعمل بشكل وهمي وفأر TBI واحد.
  2. قم بإجراء جلسة واحدة مدتها 15 دقيقة كل يوم لمدة يومين قبل الاختبار حتى تتمكن الفئران من التأقلم مع البروتوكول.
    ملاحظة: بدأت مهمة الخضوع المهيمنة في اليوم 29 بعد الإصابة (الشكل 1).
  3. استخدم جهازا (انظر جدول المواد) مصنوعا من صندوقين زجاجيين شفافين من الأكريليك (30 سم × 20 سم × 20 سم ، الصندوق أ والصندوق ب ، الشكل 3) متصلين بنفق نحيف 15 سم × 15 سم × 60 سم 15،19،25.
  4. املأ وحدة التغذية (الشكل 3) بالحليب المحلى ، وضعها في وسط النفق. استخدم الحليب المكون من 10٪ سكر و 3٪ دهون.
  5. ضع الجهاز على طاولة بارتفاع 80 سم فوق الأرض.
  6. ضع كل فأر في الجهاز لمدة 15 دقيقة للتعود في أول يومين. بدء المهمة بعد 2 أيام التعود.
  7. اختر عشوائيا فأرا واحدا من المجموعة الضابطة وواحدا من مجموعة إصابات الدماغ الرضحية (TBI) ، وقم بتعيينهما على مسافات متساوية من وحدة التغذية ، مما يسمح لهما بالاستكشاف لمدة 5 دقائق.
  8. السماح للفئران بالوصول إلى المياه الإعلانية.
    ملاحظة: استمرت المهمة لمدة 5 أيام. تم تنفيذ تقييد الطعام طوال فترة المهمة. تم إعطاء الطعام كل يوم لمدة 1 ساعة بعد فترة الاختبار.
  9. قم بتنظيف المعدات بنسبة 5٪ كحول قبل إجراء الاختبارات اللاحقة مع الفئران الأخرى.
    ملاحظة: تنظيف الجهاز سيقضي على رائحة الفئران السابقة. قم بإجراء الاختبار في غرفة ذات دوران هواء مناسب.

5. تسجيل الفيديو وتحليل البيانات

  1. ضع الكاميرا وقم بتثبيت برنامج الكمبيوتر الموصى به (انظر جدول المواد) لالتقاط البيانات وحفظها ومعالجتها.
    ملاحظة: يجب تركيب الكاميرا على ارتفاع 290 سم من الأرض.
  2. سجل الفيديو أثناء وجود الفئران في الساحة.
    ملاحظة: تم وضع الكاميرا والجهاز على بعد 210 سم. يجب أن يكون جزء الساحة الذي يتم فيه إجراء الاختبار مرئيا في إطار الكاميرا.
  3. إجراء تحليل البيانات23 يدويا من قبل اثنين من المحللين أعمى عن المجموعات.

النتائج

تقييم درجة الشدة العصبية
تم تقييم العجز العصبي في ذكور الفئران بعد إصابات الدماغ الرضية باستخدام NSS. تم تقسيم الفئران إلى مجموعتين: مجموعة TBI ومجموعة تحكم واحدة. خضعت المجموعة الضابطة لعملية جراحية وهمية. سمح NSS بتقييم الوظيفة الحركية وتغيير السلوك بواسطة نظام النقاط22,...

Discussion

تشير الدراسات السريرية إلى أن إصابة الدماغ قد تزيد من خطر الاضطرابات النفسية26,27. علاوة على ذلك ، يؤثر TBI على تطور السلوك الاجتماعي28,29. في هذا البروتوكول ، كان لنموذج TBI تأثير على عرض السلوك المهيمن الخاضع. تجلى السلوك المهيمن ا...

Disclosures

ليس لدى المؤلفين ما يكشفون عنه.

Acknowledgements

العمل المنجز هو جزء من أطروحة الدكتوراه لديمتري فرانك.

Materials

NameCompanyCatalog NumberComments
2% chlorhexidine in 70% alcohol solutionSIGMA - ALDRICH500 ccFor general antisepsis of the skin in the operatory field
4 boards of different thicknesses (1.5 cm, 2.5 cm, 5 cm and 8.5 cm)This is to evaluate neurological defect
4-0 Nylon suture4-00
BottlesTechniplastACBT0262SU
Bupivacaine 0.1 %
Diamond Hole Saw Drill 3 mm diameterGlass Hole Saw KitOptional.
Digital Weighing ScaleSIGMA - ALDRICHRs 4,000
Dissecting scissorsSIGMA - ALDRICHZ265969
Ethanol 99.9 %Pharmacy5%-10% solution used to clean equipment and remove odors
Fluid-percussion devicecustom-made at the university workshopNo specific brand is recommended.
Gauze SpongesFisher
Gloves (thin laboratory gloves)Optional.
Heater with thermometerHeatingpad-1Model: HEATINGPAD-1/2No specific brand is recommended.
Horizon-XLMennen Medical Ltd
Isofluran, USP 100%Piramamal Critical Care, IncNDC 66794-017Anesthetic liquid for inhalation
Logitech Webcam SoftwareLogitech2.51Software for video camera
Operating forcepsSIGMA - ALDRICH
Operating ScissorsSIGMA - ALDRICH
PC Computer for USV recording and data analysesIntelIntel core i5-6500 CPU @ 3.2GHz, 16 GB RAM, 64-bit operating system
Plexiglass boxes linked by a narrow passageTwo transparent 30 cm × 20 cm × 20 cm plexiglass boxes linked by a narrow 15 cm × 15 cm × 60 cm passage
Purina ChowPurina5001Rodent laboratory chow given to rats,  is a lifecycle nutrition that has been used in biomedical research
Rat cages (rat home cage or another enclosure)Techniplast2000PNo specific brand is recommended
Scalpel blades 11SIGMA - ALDRICHS2771
SPSSSPSS Inc., Chicago, IL, USAA 20 package
Stereotaxic Instrumentcustom-made at the university workshopNo specific brand is recommended
Timing deviceInterval Timer:Timing for recording USV'sOptional. Any timer will do, although it is convenient to use an interval timer if you are tickling multiple rats
Video cameraLogitechC920 HD PRO WEBCAMDigital video camera for high definition recording of rat behavior under dominant submissive test

References

  1. Birch, L. C. The meanings of competition. The American Naturalist. 91 (856), 5-18 (1957).
  2. Crombie, A. C. Interspecific competition. The Journal of Animal Ecology. 16 (1), 44-73 (1947).
  3. Riechert, S. E., Dugatkin, L. A., Reeve, H. R. Game theory and animal contests. Game Theory and Animal Behavior. , 64-93 (1998).
  4. Chase, I. D., Tovey, C., Spangler-Martin, D., Manfredonia, M. Individual differences versus social dynamics in the formation of animal dominance hierarchies. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 99 (8), 5744-5749 (2002).
  5. Vonk, J., Shackelford, T. K. . Encyclopedia of Animal Cognition and Behavior. , (2019).
  6. De Vries, H. An improved test of linearity in dominance hierarchies containing unknown or tied relationships. Animal Behaviour. 50 (5), 1375-1389 (1995).
  7. Appleby, M. C. The probability of linearity in hierarchies. Animal Behaviour. 31 (2), 600-608 (1983).
  8. Drent, P. J., Oers, K. v., Noordwijk, A. J. v. Realized heritability of personalities in the great tit (Parus major). Proceedings of the Royal Society of London. Series B: Biological Sciences. 270 (1510), 45-51 (2003).
  9. Sapolsky, R. M. Endocrinology alfresco: psychoendocrine studies of wild baboons. Recent Progress in Hormone Research. 48, 437-468 (1993).
  10. Shively, C. A. Social subordination stress, behavior, and central monoaminergic function in female cynomolgus monkeys. Biological Psychiatry. 44 (9), 882-891 (1998).
  11. Shively, C. A., Grant, K. A., Ehrenkaufer, R. L., Mach, R. H., Nader, M. A. Social stress, depression, and brain dopamine in female cynomolgus monkeys. Annals of the New York Academy of Sciences. 807, 574-577 (1997).
  12. Tse, W. S., Bond, A. J. Difference in serotonergic and noradrenergic regulation of human social behaviours. Psychopharmacology. 159 (2), 216-221 (2002).
  13. Malatynska, E., Knapp, R. J. Dominant-submissive behavior as models of mania and depression. Neuroscience & Biobehavioral Reviews. 29 (4-5), 715-737 (2005).
  14. Malatynska, E., et al. Reduction of submissive behavior in rats: A test for antidepressant drug activity. Pharmacology. 64 (1), 8-17 (2002).
  15. Frank, D., et al. Early life stress induces submissive behavior in adult rats. Behavioural Brain Research. 372, 112025 (2019).
  16. Knapp, R. J., et al. Antidepressant activity of memory-enhancing drugs in the reduction of submissive behavior model. European Journal of Pharmacology. 440 (1), 27-35 (2002).
  17. Malatyńska, E., Kostowski, W. The effect of antidepressant drugs on dominance behavior in rats competing for food. Polish Journal of Pharmacology and Pharmacy. 36 (5), 531-540 (1984).
  18. Kabadi, S. V., Hilton, G. D., Stoica, B. A., Zapple, D. N., Faden, A. I. Fluid-percussion-induced traumatic brain injury model in rats. Nature Protocols. 5 (9), 1552-1563 (2010).
  19. Boyko, M., et al. Traumatic brain injury-induced submissive behavior in rats: Link to depression and anxiety. Translational Psychiatry. 12 (1), 239 (2022).
  20. Jones, N. C., et al. Experimental traumatic brain injury induces a pervasive hyperanxious phenotype in rats. Journal of Neurotrauma. 25 (11), 1367-1374 (2008).
  21. Frank, D., et al. A novel histological technique to assess severity of traumatic brain injury in rodents: Comparisons to neuroimaging and neurological outcomes. Frontiers in Neuroscience. 15, 733115 (2021).
  22. Frank, D., et al. A metric test for assessing spatial working memory in adult rats following traumatic brain injury. Journal of Visualized Experiments. (171), e62291 (2021).
  23. Frank, D., et al. Induction of diffuse axonal brain injury in rats based on rotational acceleration. Journal of Visualized Experiments. (159), e61198 (2020).
  24. Zlotnik, A., et al. β2 adrenergic-mediated reduction of blood glutamate levels and improved neurological outcome after traumatic brain injury in rats. Journal of Neurosurgical Anesthesiology. 24 (1), 30-38 (2012).
  25. Frank, D., et al. A novel histological technique to assess severity of traumatic brain injury in rodents: Comparisons to neuroimaging and neurological outcomes. Frontiers in Neuroscience. 15, 733115 (2021).
  26. Marinkovic, I., et al. Prognosis after mild traumatic brain injury: Influence of psychiatric disorders. Brain Sciences. 10 (12), 916 (2020).
  27. Robert, S. Traumatic brain injury and mood disorders. Mental Health Clinician. 10 (6), 335-345 (2020).
  28. Sabaz, M., et al. Prevalence, comorbidities, and correlates of challenging behavior among community-dwelling adults with severe traumatic brain injury: A multicenter study. The Journal of Head Trauma Rehabilitation. 29 (2), 19-30 (2014).
  29. Aaronson, A., Lloyd, R. B. Aggression after traumatic brain injury: A review of the current literature. Psychiatric Annals. 45 (8), 422-426 (2015).
  30. Koolhaas, J. M., et al. The resident-intruder paradigm: A standardized test for aggression, violence and social stress. Journal of Visualized Experiments. (77), e4367 (2013).
  31. Bhatnagar, S., Vining, C. Facilitation of hypothalamic-pituitary-adrenal responses to novel stress following repeated social stress using the resident/intruder paradigm. Hormones and Behavior. 43 (1), 158-165 (2003).
  32. Boyko, M., et al. The effect of depressive-like behavior and antidepressant therapy on social behavior and hierarchy in rats. Behavioural Brain Research. 370, 111953 (2019).
  33. Gruenbaum, B. F., et al. A complex diving-for-food Task to investigate social organization and interactions in rats. Journal of Visualized Experiments. (171), e61763 (2021).
  34. Grasmuck, V., Desor, D. Behavioural differentiation of rats confronted to a complex diving-for-food situation. Behavioural Processes. 58 (1-2), 67-77 (2002).
  35. Pinhasov, A., Crooke, J., Rosenthal, D., Brenneman, D., Malatynska, E. Reduction of Submissive Behavior Model for antidepressant drug activity testing: Study using a video-tracking system. Behavioural Pharmacology. 16 (8), 657-664 (2005).
  36. Nesher, E., et al. Differential responses to distinct psychotropic agents of selectively bred dominant and submissive animals. Behavioural Brain Research. 236 (1), 225-235 (2013).

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Explore More Articles

190 TBI

This article has been published

Video Coming Soon

JoVE Logo

Privacy

Terms of Use

Policies

Contact Us

Recommend to library

JoVE NEWSLETTERS

Research

Education

Authors

Librarians

ABOUT JoVE

Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved