Avaliação de comportamentos de interação social

Resumo

Aqui nós descrevemos um protocolo detalhado para o exame de sociabilidade em camundongos usando sociabilidade Crawley e preferência por teste de novidade social. Descrevemos as vantagens e aplicações possíveis para esse procedimento, incluindo detalhes críticos importantes para a correta interpretação dos resultados.

Resumo

Interações sociais são um componente fundamental e adaptativa da biologia de várias espécies. Reconhecimento social é fundamental para a estrutura e estabilidade das redes e relações que definem as sociedades. Para os animais, como ratos, o reconhecimento de coespecíficos pode ser importante para manter a hierarquia social e para a escolha do companheiro ^1.

Uma variedade de distúrbios neuropsiquiátricos são caracterizadas por interrupções no comportamento social e reconhecimento social, incluindo depressão, distúrbios do espectro do autismo, transtorno bipolar, transtorno obsessivo-compulsivo e esquizofrenia. Estudos dos seres humanos, bem como modelos animais (por exemplo, Drosophila melanogaster, Caenorhabditis elegans, Mus musculus, Rattus norvegicus) identificaram genes envolvidos na regulação do comportamento social ^2. Para avaliar a sociabilidade em modelos animais, vários testes comportamentais têm sido desenvolvidos (revisto em ^3). Integrativa de pesquisa em modelos animais e testes apropriados para o comportamento social pode levar ao desenvolvimento de melhores tratamentos para psicopatologias social.

O teste de paradigma três câmaras conhecido como sociabilidade Crawley e preferência por novidade protocolo social tem sido empregada com sucesso para estudar filiação social e memória social em várias linhas puras e rato mutante (por exemplo, ^4-7). O principal princípio deste teste baseia-se na livre escolha por um rato sujeitos a passar algum tempo em qualquer um dos três compartimentos caixa durante duas sessões experimentais, incluindo contato indireto com um ou dois ratos com o qual é desconhecido. Para quantificar as tendências sociais do mouse experimental, as principais tarefas são para medir a) o tempo gasto com um romance conspecific e b) preferência por um romance contra um conspecific familiar. Assim, o desenho experimental deste teste permite a avaliação de dois aspectos críticos, mas distinguíveis de comportamento social, tais como filiação social / motivação, bem como a memória social e da novidade. "Sociabilidade" neste caso é definido como a propensão de gastar tempo com outro mouse, em relação ao tempo gasto sozinho em uma câmara idêntica, mas vazio ^7. "A preferência por novidade social" é definido como a propensão a gastar tempo com um rato anteriormente unencountered ao invés de com um mouse familiares ^7. Este teste fornece resultados robustos, que depois devem ser cuidadosamente analisados, interpretados e apoiado / confirmado por testes de sociabilidade alternativa. Além de aplicativos específicos, teste de sociabilidade Crawley pode ser incluído como um componente importante da tela de comportamento geral de ratos mutantes.

Protocolo

1. Equipamentos e quarto Set Up:

1. O aparelho para a sociabilidade Crawley e preferência por teste de novidade social é composta retangular, caixa de três câmaras. Cada câmara é de 19 x 45 cm e as barreiras divisórias são feitas de acrílico transparente, com uma seção do meio aberto, que permite o acesso livre para cada câmara.
2. Use duas copo-like, idênticos fio recipientes com tampas removíveis que grande o suficiente para segurar um mouse. Estes são colocados verticalmente no interior do aparelho, um em cada câmara lateral, e irá conter o mouse ingênuo / desconhecido. Cada recipiente é composto de fios de metal para permitir a troca de ar entre o interior eo exterior do cilindro, mas pequena o suficiente para impedir direta interações físicas entre um animal no interior com um do lado de fora.
3. Testes comportamentais deve ser realizada 9h00 - 18:00.
4. Geral iluminação da sala é de 650 lux.
5. Empregam 6,0 Observer (Noldus) programa (ou uma alternativa adequada) para monitorar e registrar a observação e acompanhamento parâmetros, mencionados na secção 4.3.
6. Depois de cada teste, limpe todas as câmaras com etanol 70% (entre camundongos) e depois com Clidox 01:05:01 (entre as gaiolas) para evitar viés cue olfativo e para garantir a desinfecção adequada, respectivamente.
7. A pessoa que faz a observação tem de ser pelo menos 2 metros de distância do aparelho.

2. Preparação dos animais:

1. Casa 3-5 ratos por gaiola em uma sala com um 12 horas de ciclo claro / escuro (luzes acesas às 07:00) com acesso ad libitum à água e comida, de acordo com normas e requisitos de locais de orientação Comitê Animal Care e protocolos.
2. Transferência de todas as gaiolas de camundongos para a sala comportamentais 30 minutos antes do primeiro julgamento começa.
3. Existem duas classes de rato necessário para este experimento, uma que atua como um controle de ingênuo, ou animal "unfamiliarized" e que é o assunto de teste. Para o mouse controlar o uso de um mouse do mesmo fundo (geralmente C57BL6), idade (geralmente 8-12 semanas de idade), sexo e peso, sem qualquer contato prévio (não littermates) com o mouse assunto. Dois ratos de controle são necessárias por experiência, um é usado para a sessão I e outra para a sessão II. Os ratos mesmo controle pode ser utilizado entre os ensaios.

3. Habituação (adaptação):

1. Isolar os compartimentos direita e esquerda, usando as paredes Plexiglass divisão.
2. Lugar copos vazios fio de contenção no meio da câmara de direito e esquerdo (um por cada site).
3. Posicione o mouse assunto no centro da câmara de meio para a adaptação.
4. Habituar por 5 minutos.

4. Aspect Afiliação social do Test (sessão I):

1. Coloque um dos ratos controle ("Stranger 1") dentro de um copo de contenção fio que está localizado em uma das câmaras laterais. A colocação de um estranho no lado esquerdo ou direito da câmara é sistematicamente alterada entre ensaios.
2. Remover as barreiras entre os compartimentos, para permitir o acesso livre para o mouse sujeitos a explorar cada uma das três câmaras.
3. Imediatamente, começar a monitorar e registrar os seguintes parâmetros:
   1. duração e
   2. número de diretos (ativos) de contactos entre o mouse ea carcaça assunto xícara de contenção ou não da habitação a Stranger um mouse, para cada câmara individualmente. Contato direto entre o mouse assunto eo cálice de contenção, ou alongamento do corpo do mouse em uma área sujeita 3-5 cm ao redor do copo é contado como um contato ativo;
   3. duração e
   4. número de outros comportamentos pelo mouse assunto em cada compartimento, incluindo caminhada, auto-limpeza, a falta de quaisquer movimentos do corpo por mais de 5 segundos ("congelamento"), bem como comportamento incomum, como saltar de comportamento repetitivo, etc;
   5. duração e
   6. número de entradas para cada compartimento. O rato é considerado na câmara quando a sua cabeça e quatro patas entraram na câmara.
4. A duração da sessão I é de 10 minutos.

5. Sessão Novidade / preferência social do Teste (Session II):

1. Coloque um rato segundo controle ("Stranger 2") dentro de um copo idêntico fio de contenção na câmara lado oposto (que tinha sido vazia durante a Sessão I). Monitorar os mesmos parâmetros descritos no item 4.3, diferenciando os comportamentos entre o mouse assunto na presença de um estranho comparado com Estranho 2.
2. A duração da sessão II é de 10 minutos.

6. Análise estatística:

1. Usando o programa Origin 6.0 (ou uma alternativa adequada) analisar os seguintes parâmetros, usando os dados gravados:
   1. o número total de contatos e
   2. duração total de contactos entre mous experimentale contenção e vazio vs copo ou xícara Estranho habitação 1 (em sessão I), ou entre rato experimental ea carcaça copo Estranho um Estranho vs 2 (em sessão II);
   3. duração média por contato;
   4. número total ea duração de outros comportamentos (congelamento, self-grooming, a pé)
   5. tempo total gasto pelo mouse assunto em cada compartimento.
2. Analisar as diferenças significativas para cada um dos parâmetros acima referidos, através da comparação dos grupos:
   1. "Empty" contenção copo vs "Stranger 1" para um tipo selvagem (WT) sujeito
   2. "Empty" contenção copo vs "Stranger 1" para o mouse experimental (por exemplo, um nocaute, camundongo transgênico ou tratados com o fármaco, etc.)
   3. "Stranger 1" vs "Stranger 2" para um assunto WT
   4. "Stranger 1" vs "Stranger 2" para o mouse experimental (knockout, transgênicos, ou tratados com o fármaco, etc.)
3. Apresentar cada conjunto de dados dos parâmetros acima mencionados como Sessão I: indivíduos WT e experimental; Sessão II: WT e sujeitos experimentais, como mostrado na Figura 1 (A e B) e 2 (A e B), respectivamente.

Também é aconselhável levar em consideração outros parâmetros, o que ajuda na padronização deste teste, como experiência anterior no reconhecimento de padrões de mouse específico de comportamento, como sniffing, grooming, esfregando, lutando, a montagem, que pode ser largamente dependente da observação pessoal e subjetiva . A pessoa que atua como o gravador dos parâmetros comportamentais durante o teste deve ser cego para as condições genótipo ou tratamento e informação descodificada depois.

7. Resultados representativos:

Um exemplo das duas etapas do teste interação social é mostrado nas Figuras 1 e 2. A primeira sessão do teste permite a estimativa de afiliação social e motivação do mouse assunto. Nesta parte do teste, o rato estranho foi fechado em um copo de arame circular que permitiu contato com nariz, mas impediu a luta entre ratos. Estas condições garantem que as abordagens sociais são iniciadas pelo mouse e são sujeitos de investigação apenas, sem contato físico direto. O mouse tem a opção de passar mais tempo ao redor do copo de contenção com o mouse estranho ou para evitar qualquer contato movendo para o compartimento com o copo vazio. Outros parâmetros, como o número de contatos individuais, pode ser usado em gastos adicionais para a duração próximo ao mouse estranho.

Normalmente, um animal do tipo selvagem vai gastar muito mais tempo no compartimento com um estranho em relação ao compartimento com o copo vazio (Figura 1A), indicando sociabilidade normal, motivação social e filiação. Em camundongos knockout GSK-3α, por exemplo, não existem diferenças significativas entre o tempo gasto com o copo vazio em comparação com o copo contendo um estranho (Figura 1B), indicando sociabilidade prejudicada nestas modelo animal ^6.

A segunda sessão do teste foi concebido para estimar a novidade social e memória social. Nesta parte, o mouse tem um tema de livre escolha entre o primeiro, já investigou mouse, desconhecido (Estranho 1), e um mouse romance desconhecido (Estranho 2). Normalmente, um animal WT recorda o seu contato prévio com um estranho, e, nesta sessão, tende a passar mais tempo com o mouse recém-encontrado (Estranho 2), indicando memória social intacta e predileção por novas experiências (Figura 2A).

Ao contrário do tipo selvagem camundongos, GSK-3α animais mutantes não mostram preferência pela câmara contendo um rato recém-introduzidas (Estranho 2) através de uma câmara contendo um rato agora familiar (Estranho 1) em sessão II (Figura 2B). Comportamento indiferente dos camundongos KO neste teste é um indicativo de diminuição da motivação social e novidade.

. Figura 1 Sessão I: A inserção social e sociabilidade. Tempo médio de tempo (± SEM) na câmara com o estranho ("lado estranho") em comparação com a câmara oposta ("lado vazio"). Ao contrário dos machos WT (A), KO (B) os animais não conseguiram demonstrar uma preferência por proximidade social gastando mesmo tempo em ambas as câmaras. *** P ≤ 0,0001 no grupo WT.

Figura 2 Sessão II:. Memória social e da novidade. A duração média de tempo (± SEM) na câmara com o mouse desconhecido desde a fase de sociabilidade ("Stranger 1") e na câmara oposta com um novo mouse desconhecido ("Stranger 2"). Ao contrário dos machos WT (A), KO (B) os animais não conseguiram demonstrar uma preferência por novidade sociais gastando mesmo tempo em ambas as câmaras. *** P ≤ 0,0001 no grupo WT.

Discussão

Mus musculus é uma espécie social que se engaja em altos níveis de interações sociais recíprocas, comunais comportamentos de nidificação, sexual e paternidade, perfume territorial marcação e ^10/08 agressiva comportamentos. Vários testes foram desenvolvidos para examinar comportamento social em ratos (revisto em ^3). Aqui, apresentamos um teste amplamente utilizado para avaliar a sociabilidade em camundongos. Sociabilidade Crawley e preferência por teste de novidade social foi originalmente desenvolvido pela Crawley e colegas ^{7, 11.} Existem várias vantagens para o paradigma três câmaras, que melhoram a confiabilidade dos dados para análise de sociabilidade, inserção social, memória social e preferência, usando procedimentos semelhantes. A especificidade principal deste teste é o projeto em que um mouse, anteriormente unencountered pelo animal assunto, é colocado sob um copo de arame e incapaz de se mover livremente. Isso evita que o contato físico direto, eliminando luta e / ou comportamento agressivo, mas permite interações sensoriais (olfato, visão, audição, paladar). Sob essas condições, o rato experimental inicia e encerra qualquer interações, tendo sempre uma escolha entre rato desconhecido vs recipiente vazio (na sessão 1), ou entre rato familiar (Estranho 1) vs o mouse romance (Estranho 2). Por exemplo, em uma câmara de testes de interação social, o mouse assunto é exposto a um estranho na mesma câmara, e uma vez que tanto os ratos são capazes de mover-se livremente o contato ativo acima física tende a ser dominante e não podem ser eliminados. O aparelho três câmaras é muito maior do que um dispositivo de câmara típico único, que permite que o mouse sujeitos a permanecer na proximidade ou mover longe do rato Stranger. Assim, o nível de estresse do teste de sociabilidade Crawley é baixa e principalmente causada por colocar o mouse em um ambiente experimental romance, que permite a repetição do teste ao longo do tempo, por exemplo, em diferentes idades da coorte do mouse mesmo: adultos vs juvenil. Ao comparar um grupo de jovens animais com o mesmo grupo, mas mais velhos, é possível acompanhar e discriminar entre prejuízo no funcionamento social vs memória de reconhecimento social e / ou deficiências cognitivas, que pode ser observado na Sessão 2, e estar relacionada com a idade fisiologia dependente.

Este teste é relativamente demorado (~ 40 minutos por mouse), que é uma desvantagem. No entanto, vários repertórios de parâmetros específicos podem ser monitorados e recodificado (manualmente e / ou vídeo), permitindo a análise robusta. Por exemplo, alguns dos parâmetros adicionais, tais como o congelamento e / ou auto-grooming comportamento, pode indicar aumento da ansiedade e diminuição da motivação para o comportamento social. Usando o mesmo protocolo, os ratos podem ser testadas novamente no dia seguinte com o mesmo rato Estranho 1 a descartar um efeito da ansiedade social. Parâmetros adicionais (como o chocalho da cauda, ​​morder o cálice de arame, onde está localizado um Estranho) pode ser útil em distinguir um comportamento agressivo contra facilidade incomum para o animal romance. Ansiedade observados podem ser devido à adaptação inadequada dos ratos para a sala experimental, a luz em demasia, a saúde do mouse pobres, ou como resultado da modificação genética e / ou neofobia (em alguns modelos KO). Além disso, a habituação prejudicada pode ser interpretado como um déficit cognitivo, e podem afetar os resultados da segunda sessão. Antes de submeter camundongos para este teste, é importante para os animais sujeitos a saúde geral e exames neurológicos, incluindo a temperatura corporal e peso, exame casaco, e uma série de exames seguintes reflexos: Whisker, Righting, Ear Twitch, atingindo e estridentes (Key descrita em ^12-15). Adicional testes comportamentais podem ser úteis para discriminar respostas específicas. Um aumento do número de contatos e / ou um aumento na duração total de contatos ativa talvez associada com o comportamento hiperativo de manchas de mouse específico, que pode ser confirmado usando um teste de campo aberto (para medir a atividade locomotora). Duração reduzida e / ou número de contatos pode estar associada com depressão e / ou ansiedade-como o comportamento, o que pode ser avaliado usando FST, TST ou EPM, zero labirinto, os testes de claro / escuro, respectivamente (descrito em ^{6, 13 , 15).}

Uma vez que condições adequadas são aplicadas e as diferenças significativas observadas, há uma exigência para realizar exames de seguimento, a fim de confirmar os achados. O olfato desempenha um papel fundamental no reconhecimento social em roedores, uma vez que tanto anosmia induzida quimicamente ou remoção dos blocos individuais de reconhecimento órgão vomeronasal ^{16, 17.} Camundongos tendem a cheirar um odor romance e então rapidamente se acostumar a sua novidade. O teste de bulbo olfatório pode ser usado para essa finalidade (descrita em ^{6, 7).}

Há também modificações e uso alternativo de três compartimentos teste de sociabilidade de câmara, tais como estimativa do comportamento materno, ao examinar o tempopassou por uma fêmea assunto proximal a um copo contendo seus filhotes (refletindo motivação materna), bem como a motivação sexual, pela avaliação da resposta de um teste masculino / feminino para um lugar feminino / masculino em uma xícara de estranho na sessão 1 ^{7, 11.}

Outros testes podem ser usados ​​para analisar a sociabilidade em camundongos usando abordagens alternativas / paradigmas, como a interação social na gaiola e / ou em um ambiente de romance (um câmara de ensaios de interação social), residente intruso, teste da partição, teste de abordagem social , interação social recíproca, etc, (descrito em ^{3, 18).} Vocalizações nas faixas de ultra-som e sonoros, visuais, gustativas e táteis modalidades também podem contribuir para a comunicação de informação e vínculo social (revisto em ^19).

Sociabilidade prejudicada e comportamento social desregulado tem sido apontada como um marco para muitos transtornos psiquiátricos. Por exemplo, transtorno do espectro do autismo e esquizofrenia são ambos caracterizados por défices marcados na cognição social e comportamento social ^20, e interrupções do resultado das relações sociais em um risco aumentado de depressão ^21. Assim, o ensaio descrito aqui pode ser usado em modelos animais das condições acima mencionadas. Além disso, este ensaio é aplicável para avaliar os efeitos potenciais de compostos farmacológicos sobre a sociabilidade (revisto em ^{3, 22-24).}

Materiais

Name	Company	Catalog Number	Comments
Ethanol 70% (commercial Alcohols)	MSH	19901
Clidox 1:5:1 Base Activator	Pharmacal	96130F 95130F	1 part Base to 5 parts water to 1 part Activator