A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.
يصف هذا البروتوكول نموذجا حيوانيا لدراسة كيفية تأثير الشدائد المبكرة في الحياة ، التي تثيرها البيئة الفقيرة ورعاية الأم التي لا يمكن التنبؤ بها خلال فترة ما بعد الولادة المبكرة ، على نمو الدماغ وخطر الاضطرابات العقلية في المستقبل.
الشدائد المبكرة (ELA) ، مثل سوء المعاملة والإهمال ونقص الموارد والبيئة المنزلية التي لا يمكن التنبؤ بها ، هي عامل خطر معروف للإصابة باضطرابات عصبية نفسية مثل الاكتئاب. تم استخدام النماذج الحيوانية ل ELA لدراسة تأثير الإجهاد المزمن على نمو الدماغ ، وعادة ما تعتمد على التلاعب بجودة و / أو كمية رعاية الأم ، لأن هذا هو المصدر الرئيسي لتجارب الحياة المبكرة في الثدييات ، بما في ذلك البشر. هنا ، يتم توفير بروتوكول مفصل لاستخدام نموذج الفراش والتعشيش المحدود (LBN) في الفئران. يحاكي هذا النموذج بيئة منخفضة الموارد ، مما يثير أنماطا مجزأة وغير متوقعة لرعاية الأم خلال نافذة تنموية حرجة (أيام ما بعد الولادة 2-9) عن طريق الحد من كمية مواد التعشيش المعطاة للسد لبناء عش لصغارها وفصل الفئران عن الفراش عبر منصة شبكية في القفص. يتم توفير بيانات تمثيلية لتوضيح التغيرات في سلوك الأم ، بالإضافة إلى انخفاض أوزان الجرو والتغيرات طويلة الأجل في مستويات الكورتيكوستيرون القاعدية ، والتي تنتج عن نموذج LBN. كبالغين ، تبين أن النسل الذي نشأ في بيئة LBN يظهر استجابة شاذة للإجهاد ، وعجز معرفي ، وسلوك يشبه anhedonia. لذلك ، يعد هذا النموذج أداة مهمة لتحديد كيفية تغيير نضج دوائر الدماغ الحساسة للإجهاد بواسطة ELA ويؤدي إلى تغييرات سلوكية طويلة الأجل تمنح التعرض للاضطرابات العقلية.
فترة ما بعد الولادة المبكرة هي نافذة تنموية حرجة يمكن للتأثيرات البيئية من خلالها تغيير مسار التنمية. على سبيل المثال ، يمكن أن تغير الشدائد المبكرة (ELA) نمو الدماغ لإحداث تغييرات طويلة المدى في الوظيفة المعرفية والعاطفية. تشمل أمثلة ELA الإساءة الجسدية أو العاطفية ، والإهمال ، وعدم كفاية الموارد ، والبيئة المنزلية غير المتوقعة التي تحدث أثناء الطفولة أو المراهقة1. من المعروف أن ELA هو عامل خطر للإصابة باضطرابات مثل الاكتئاب واضطراب تعاطي المخدرات واضطراب ما بعد الصدمة (PTSD) والقلق2،3،4،5. هذا مهم بالنظر إلى أن مستويات فقر الأطفال في الولايات المتحدة قد تضاعفت مؤخرا ، من 5.2٪ في عام 2021 إلى 12.4٪ في عام 20226 ، وعلى الرغم من أن الفقر نفسه ليس بالضرورة ELA ، إلا أنه يزيد من احتمال الإصابة بأنواع مختلفة من ELA7.
لطالما كانت النماذج الحيوانية ضرورية لفهم آثار الإجهاد في وقت مبكر من الحياة على نمو الدماغ ونتائج البالغين. النموذجان الحيوانيان الرئيسيان المستخدمان في السنوات الأخيرة لتشريح هذه الظاهرة هما انفصال الأمهات (MS) والبيئة الفقيرة الناجمة عن محدودية الفراش ومواد التعشيش (LBN). تم تطوير مرض التصلب العصبي المتعدد كنموذج للحرمان الأبوي8. في ذلك ، يتم أخذ سدود القوارض بعيدا عن صغارها ، عادة لعدة ساعات ، كل يوم حتى الفطام8. تم العثور على نموذج مرض التصلب العصبي المتعدد ليؤدي إلى سلوكيات شبيهة بالاكتئاب والقلق في مرحلة البلوغ9 ، بالإضافة إلى استجابة شاذة للإجهاد المزمن10,11. من ناحية أخرى ، فإن نموذج LBN ، الذي تم تطويره لأول مرة في مختبر Baram12 ، لا يفصل السد عن الجراء ، بل يعدل البيئة التي يتم فيها تربية الجراء ، محاكيا بيئة منخفضة الموارد12,13. يؤدي تقليل كمية مواد التعشيش ومنع الوصول المباشر إلى الفراش في هذا النموذج إلى تعطل رعاية الأم من السدود3. نظرا لأن رعاية الأم القوية والتي يمكن التنبؤ بها مطلوبة للتطوير السليم لدوائر الدماغ المعرفية والعاطفية14 ، يمكن أن تؤدي رعاية الأم المجزأة من LBN إلى مجموعة من النتائج ، بما في ذلك محور الغدة النخامية والغدة الكظرية (HPA) مفرط النشاط ، وتحول التوازن المثبط المثير في مناطق متعددة من الدماغ ، وزيادة مستويات الهرمون المطلق للكورتيكوتروبين (CRH) ، والسلوك الشبيه بالاكتئاب في النسل13 ، 15,16,17,18,19.
الآلية الدقيقة التي يؤدي بها ELA إلى زيادة خطر الإصابة بالاضطرابات العصبية والنفسية ليست مفهومة تماما. يعتقد أنه مرتبط بالتغيرات في دائرة محور HPA19،20 ، وتظهر الأدلة الحديثة أن هذا قد يكون ناتجا عن التغيرات في التقليم المشبكي الدبقي الصغير19. لقد ثبت أن نموذج LBN أداة حاسمة لفهم تأثير البيئة المحيطة بالولادة على نمو الدماغ والنتائج السلوكية طويلة الأجل. على الرغم من أن هذا النموذج تم تطويره في البداية للفئران ، فقد تم تكييفه أيضا للفئران من أجل الاستفادة من الأدوات المعدلة وراثيا الموجودة12,13. والجدير بالذكر أن النموذج مشابه جدا في كلا النوعين ويثير نتائج متقاربة للغاية ، مثل التغيرات في محور HPA ، والعجز المعرفي ، والسلوك الشبيه بالاكتئاب ، مما يسلط الضوء على فائدته عبر الأنواع وإمكاناته الانتقالية. ستقدم هذه المقالة وصفا تفصيليا لكيفية استخدام نموذج الفراش والتعشيش المحدود في الفئران ، وجمع وتحليل سلوك الأم ونتائج النسل للتحقق من فعالية النموذج والنتائج المتوقعة.
تم تنفيذ جميع الإجراءات المتعلقة بالحيوانات وفقا لدليل المعاهد الوطنية للصحة لرعاية واستخدام المختبر ، وتمت الموافقة عليها من قبل اللجنة المؤسسية لرعاية واستخدام من جامعة ولاية جورجيا (رقم الموافقة A24011). تم تربية الفئران وصيانتها في مرافق في جامعة ولاية جورجيا. أجريت التجارب على سلالة C57BL / 6J خلال فترة ما حول الولادة (يوم ما بعد الولادة [P] 2-10) وشملت الذكور والإناث. الكواشف والمعدات المستخدمة في هذه الدراسة مدرجة في جدول المواد.
1. إعداد المواد
2. نموذج الفراش والتعشيش المحدود (LBN)
الشكل 1: مثال على إعداد القفص. يظهر القفص الموجود على الجانب الأيسر من الصورة قفصا قياسيا للتحكم (CTL) يحتوي على كمية كاملة من الفراش وعش كامل. يظهر القفص الموجود على الجانب الأيمن إعدادا محدودا للفراش والتعشيش (LBN) بنصف كمية الفراش ونصف عش ومقسم شبكي لفصل عن الفراش. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
3. تسجيل سلوك الأم
نوع السلوك | اختصار | وصف | ||||
لعق / الاستمالة | ال جي | يشارك السد في لعق / استمالة صغارها. | ||||
التمريض النشط | و | يرضع السد صغارها واقفين ، بينما ظهرها مقوس. | ||||
تمريض نشط جديد | ن-آن | يستخدم هذا السلوك على وجه التحديد عندما يقطع السد التمريض ولكنه يستأنف بسرعة. هذا استثناء لقاعدة 3s. | ||||
انخفاض التمريض | ل ن | يرضع السد صغارها بنشاط ، لكن ظهرها منخفض أو مسطح تقريبا. يتبع هذا السلوك عادة AN بعد فترة من الزمن. | ||||
التمريض الجانبي | إس إن | السد ملقى على جانبها عند الرضاعة (المعروف أيضا باسم التمريض السلبي). | ||||
خارج العش | O | السد ليس على العش ، وهي لا تأكل / تشرب. يمكن ملاحظة ذلك في مشيها حول القفص أو استكشافها. | ||||
الأكل / الشرب | E | السد خارج العش يأكل أو يشرب. | ||||
الاستمالة الذاتية | اس جي | السد يهيئ نفسها. | ||||
حمل الجراء | C | يحمل السد الجراء ، عادة لنقلهم مرة أخرى إلى العش. | ||||
بناء عش | ملحوظه | يقوم السد بنشاط ببناء أو نقل العش. | ||||
التحرك على العش | M | السد يتحرك على العش. يظهر هذا مع تفاعل السد مع الجراء بطريقة مختلفة عن LG أو أي نوع من التمريض ، مثل الاستنشاق أو التربية أو الدوس على الجراء. |
الجدول 1: وصف سلوكيات رعاية الأم.
4. تحليل بيانات سلوك الأم
5. حساب الإنتروبيا
ملاحظة: يتم حساب الإنتروبيا ، أو عدم القدرة على التنبؤ ، لسلوكيات رعاية الأم بناء على الطريقة التي اقترحها Vegetabile et al.23. تعتمد هذه الطريقة على افتراض أن سلوكيات رعاية الأم تعمل كسلسلة ماركوف ، والتي يمكن استخدامها لتقدير معدل الإنتروبيا للتسلسل السلوكي. يتميز تسلسل سلوكيات كل سد باستخدام مصفوفة الانتقال التجريبية ij> i,j = 1 ... 7 من الاحتمالات الشرطية للانتقال من سلوك (i) إلى سلوك آخر (j) ، ويتم حساب معدل الإنتروبيا من هذا كما هو موضح سابقا 3,23 وكما يلي:
حيث pij هو الاحتمال الشرطي أن السلوك j يتم ملاحظته بعد ملاحظة السد يؤدي السلوك i ، πi هو التردد الذي لوحظ به السلوك i ، و M (= 7) هو العدد الإجمالي للسلوكيات المختلفة. تتم إحالة القارئ إلى Vegetabile et al.23 لمناقشة الأسس النظرية للمعادلات. هنا ، ينصب التركيز على كيفية تطبيق الطريقة في نموذج LBN.
توضح النتائج التمثيلية كيف يؤثر ELA ، الذي تفرضه بيئة فقيرة في أقفاص LBN ، على رعاية الأمهات من السدود والنتائج الفسيولوجية للنسل. الإنتروبيا اليومية في سلوك رعاية الأم أعلى في LBN عبر الأيام P3-P6 (F1,58 = 7.21 ، p = 0.0094; الشكل 2 أ) ، وكذلك متوسط إنتروبيا كل سد من هذه الفترة الز?...
توفر هذه المقالة بروتوكولا مفصلا لتطبيق نموذج LBN في الفئران. هذا النموذج هو أداة مهمة لفهم كيف يساهم شكل من أشكال الإجهاد المزمن ذي الصلة من الناحية الأخلاقية والتحويلية في الحياة المبكرة في تطور الاضطرابات العصبية والنفسية في النسل13. كما أنه مفيد لدراسة سلوك الأم وأي تغييرا?...
ليس لدى المؤلفين أي تضارب في المصالح.
تم دعم هذا العمل من قبل NIMH K99 / R00 Pathway to Independence Award #MH120327 ، ومنحة مؤسسة Whitehall # 2022-08-051 ، ومنحة NARSAD Young Investigator Grant # 31308 من مؤسسة أبحاث الدماغ والسلوك ومؤسسة جون وبولي سباركس. يود المؤلفون أن يشكروا قسم الموارد الحيوانية في جامعة ولاية جورجيا على توفير رعاية استثنائية لحيواناتنا., وريان سليث لدعمه الفني الممتاز في إعداد وصيانة نظام إدارة الفيديو لدينا. يود الدكتور بولتون أيضا أن يشكر الدكتورة تالي ز. بارام على التدريب الممتاز في التنفيذ السليم لنموذج LBN خلال زمالة ما بعد الدكتوراه.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
2-inch 4 MP 4x Zoom IR Mini PT Dome Network Camera | Hikvision | DS-2DE2A404IW-DE3(S6) | |
Amazon Basics Aluminum Light Photography Tripod Stand with Case - Pack of 2, 2.8 - 6.7 Feet, 3.66 Pounds, Black | Amazon | From Amazon | |
Blue Iris | Blue Iris Security | Optional video management software | |
CAMVATE 1/4"-20 Mini Ball Head with Ceiling Mount for CCTV & Video Wall Monitors Mount - 1991 | Camvate | From Amazon | |
Corn cob bedding | The Andersons | 4B | |
Cotton nestlet | Ancare | NES3600 | |
Mesh divider | McNICHOLS | 4700313244 | Standard, Aluminum, Alloy 3003-H14, 3/16" No. .032 Standard (Raised), 70% Open Area |
Tendelux DI20 IR Illuminator | Tendelux | From Amazon |
Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article
Request PermissionExplore More Articles
This article has been published
Video Coming Soon
Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved