Name: assessment of stress effects on cognitive flexibility using an operant strategy shifting paradigm
Uploaded: 2020-05-04T15:00:00
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Les auteurs tiennent à remercier Hannah Zamore, Emily Saks et Josh Searle pour leur aide dans l’établissement de ce paradigme de changement de stratégie opérant dans le laboratoire Grafe. Ils remercient également Kevin Snyder pour son aide avec le code MATLAB pour l’analyse.

Toutes les procédures de cette étude ont été approuvées par l’Institutional Animal Care and Use Committee (IACUC) du Bryn Mawr College. Obtenir l’approbation réglementaire de l’IACUC ou d’une autre approbation réglementaire applicable avant de commander des animaux de laboratoire et de commencer l’expérimentation.
1. Préparation des animaux
<ol><li>Acquérir des rats Sprague Dawley adultes mâles et femelles. REMARQUE: Les rats peuvent être livrés avant l’âge de 6...

Le protocole montre comment mesurer les effets du stress sur la fonction cognitive. Plus précisément, un paradigme de changement de stratégie opérant modifié est utilisé chez les rongeurs, qui mesure la flexibilité cognitive (analogue à la tâche de tri des cartes du Wisconsin chez l’homme)1. La flexibilité cognitive désigne la capacité d’adapter les stratégies de traitement cognitif pour faire face à de nouvelles conditions dans l’environnement, et elle est cruciale pour le fon...

Chez l’homme, les événements stressants de la vie peuvent altérer la fonction cognitive (c’est-à-dire la flexibilité cognitive1), ce qui dénote la capacité d’adapter les stratégies de traitement cognitif pour faire face à de nouvelles conditions dans l’environnement2. L’altération de la cognition précipite et exacerbe de nombreux troubles psychiatriques, tels que le trouble de stress post-traumatique (SSPT) et le trouble dépressif majeur(TDM) 3,4. Ces troubles sont deux fois plus fréquents chez les femmes5,6,7,8, mais la base biologique de cette disparité reste inconnue. Les aspects du fonctionnement exécutif chez l’homme peuvent être évalués à l’aide de la tâche de tri des cartes du Wisconsin, une démonstration de la flexibilité cognitive2. La performance dans cette tâche est altérée chez les patients atteints de SSPT9 et MDD10, mais la base neuronale de ce changement ne peut être examinée que par imagerie cérébrale11.
Des progrès dans la compréhension de la façon dont le stress affecte le cerveau ont été réalisés grâce à l’utilisation de modèles animaux, en particulier les rongeurs. Comme la flexibilité cognitive est affectée dans les maladies liées au stress, c’est un phénotype exceptionnellement pertinent à examiner chez les rongeurs. À ce jour, la plupart de la littérature sur la neurobiologie du stress a utilisé un paradigme alternatif de flexibilité cognitive (parfois appelé tâche de creusement)12,13,14,15. Bien que cette tâche ait été largement examinée, elle nécessite plus de temps et d’efforts de la part de l’expérimentateur pour former les rongeurs. Adapté et décrit ici est un protocole automatisé bien établi de changement de décor16 pour évaluer la flexibilité cognitive chez les rats Sprague Dawley mâles et femelles en utilisant divers modèles de stress17,18. La procédure nécessite une surveillance minimale de la part de l’expérimentateur et permet à plusieurs rats d’être testés simultanément. De plus, contrairement à d’autres versions de cette tâche automatisée19,l’adaptation de ce paradigme ne nécessite que 3 jours de formation et comprend une analyse efficace des données programmées.
Que le stress améliore ou altère la fonction cognitive dépend du type, de l’intensité et de la durée du facteur de stress, ainsi que du moment du facteur de stress par rapport à l’apprentissage ou à l’exécution d’une tâche cognitive20,21. Ainsi, le protocole intègre des procédures de stress avant et après l’entraînement opérant. Il examine également les résultats représentatifs des études sur le stress. En outre, les régions cérébrales sous-jacentes à des aspects particuliers du décalage des ensembles ont été bienétablies2,16,22; Ainsi, le rapport décrit également comment cibler et évaluer des régions cérébrales particulières pendant ou après le stress et les procédures de changement de stratégie.
Il y a eu peu de recherches sur l’examen direct des différences entre les sexes dans la flexibilité cognitive18,23.  Le protocole décrit comment 1) incorporer des rats mâles et femelles dans le paradigme expérimental, puis 2) suivre les cycles œstrous avant et pendant les procédures chez les femelles qui font librement du vélo. Des études antérieures ont indiqué que le stress avant l’entraînement opérant peut entraîner des déficits spécifiques au sexe dans la flexibilité cognitive chez les rats17. En particulier, les rats femelles présentent des perturbations de la flexibilité cognitive après le stress, tandis que la flexibilité cognitive s’améliore chez les rats mâles après le stress17. Fait intéressant, une caractéristique majeure des troubles psychiatriques liés au stress, qui ont une incidence biaisée par le sexe chez les humains, est l’inflexibilité cognitive. Ces résultats suggèrent que les femmes peuvent être plus vulnérables à ce type de déficience cognitive que les hommes. L’utilisation de ces techniques dans des modèles animaux permettra de mettre en lumière les effets du stress sur le cerveau et la façon dont il altère la cognition dans les troubles psychiatriques chez l’homme.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" style="width:895px;" width="893">
	<colgroup>
		<col />
		<col />
		<col />
		<col />
	</colgroup>
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:335px;">3 inch glass pipette eye droppers</td>
			<td style="width:201px;">Amazon</td>
			<td style="width:161px;">4306-30-012LC</td>
			<td style="width:197px;">For vaginal lavage</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:335px;">Alcohol Wipes</td>
			<td style="width:201px;">VWR</td>
			<td>15648-990</td>
			<td>To clean trays in set shifting boxes between rats</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Biotin-SP-conjugated AffiniPure Donkey Anti-Mouse lgG (H+L), minimal cross reaction to bovine, chicken, goat, guinea pig, hamster, horse, human, rabbit, sheep serum proteins</td>
			<td style="width:201px;">Jackson ImmunoResearch</td>
			<td style="width:161px;">715-065-150</td>
			<td>All other DAB protocol staining materials are standard buffers/DAB and are not specified here, as this is not the main focus of the methods paper</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:335px;">C-fos mouse monoclonal primary antibody</td>
			<td style="width:201px;">AbCam</td>
			<td>ab208942</td>
			<td>To stain neural activation in brain areas after set shifting</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:335px;">Dustless Food Pellets</td>
			<td style="width:201px;">Bio Serv</td>
			<td>F0021</td>
			<td>For set shifting boxes (dispenser for reward)</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:335px;">GraphPad Prism</td>
			<td style="width:201px;"></td>
			<td style="width:161px;"></td>
			<td>Used for data analysis</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Leica DM4 B Microscope and associated imaging software</td>
			<td style="width:201px;">Leica</td>
			<td style="width:161px;"></td>
			<td>Lots of different parts for the microscope and work station, for imaging lavage and/or cfos</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:335px;">MatLab</td>
			<td style="width:201px;"></td>
			<td style="width:161px;"></td>
			<td>Software; code to help analyze set shifting data, available upon request.</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:335px;">Med-PC Software Suite</td>
			<td style="width:201px;">Med Associates</td>
			<td style="width:161px;">SOF-736</td>
			<td>Software; uses codes to operate operant chambers</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Operant Chambers</td>
			<td style="width:201px;">Med PC</td>
			<td>MED-008-B2</td>
			<td>Many different parts for the chamber set up and software to work with it; we also wrote a separate code for set shifting, available upon request.</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:335px;">Rat Bedding</td>
			<td style="width:201px;">Envigo</td>
			<td>T.7097</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:335px;">Rat Chow</td>
			<td style="width:201px;">Envigo</td>
			<td>T.2014.15</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:335px;">Restraint Devices</td>
			<td style="width:201px;">Bryn Mawr College</td>
			<td style="width:161px;">Made by our shop</td>
			<td>For stress exposure; specifications available upon request.</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:335px;">Scribbles 3d fabric paint</td>
			<td style="width:201px;">Amazon</td>
			<td>54139</td>
			<td>For vaginal lavage</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:335px;">Sprague Dawley Rats</td>
			<td style="width:201px;">Envigo</td>
			<td style="width:161px;"></td>
			<td>At least D65 Males and Females</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">VWR Superfrost Plus Micro Slide</td>
			<td style="width:201px;">VWR</td>
			<td>48311-703</td>
			<td>For vaginal lavage and/or brain slices/staining for c-fos</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

assessment of stress effects on cognitive flexibility using an operant strategy shifting paradigm

Le stress affecte la fonction cognitive. La question de savoir si le stress améliore ou altère la fonction cognitive dépend de plusieurs facteurs, y compris le 1) type, l’intensité et la durée du facteur de stress; 2) type de fonction cognitive à l’étude; et 3) le moment du facteur de stress par rapport à l’apprentissage ou à l’exécution de la tâche cognitive. En outre, les différences entre les sexes parmi les effets du stress sur la fonction cognitive ont été largement documentées. Décrit ici est une adaptation d’une stratégie opérante automatisée changeant de paradigme pour évaluer comment les variations du stress affectent la flexibilité cognitive chez les rats Sprague Dawley mâles et femelles. Plus précisément, le stress de contention est utilisé avant ou après l’entraînement dans cette tâche opérante pour examiner comment le stress affecte les performances cognitives chez les deux sexes. Des zones cérébrales particulières associées à chaque tâche dans ce paradigme automatisé ont été bien établies (c’est-à-dire le cortex préfrontal médian et le cortex orbitofrontal). Cela permet des manipulations ciblées au cours de l’expérience ou l’évaluation de gènes et de protéines particuliers dans ces régions à la fin du paradigme. Ce paradigme permet également de détecter différents types d’erreurs de performance qui se produisent après un stress, chacun d’entre eux ayant des substrats neuronaux définis. Des différences distinctes entre les sexes dans les erreurs de persévérance après un paradigme de stress de contention répété sont également identifiées. L’utilisation de ces techniques dans un modèle préclinique peut révéler comment le stress affecte le cerveau et altère la cognition dans les troubles psychiatriques, tels que le trouble de stress post-traumatique (SSPT) et le trouble dépressif majeur (TDM), qui présentent des différences marquées de prévalence entre les sexes.

Le paradigme de changement de stratégie d’opération automatisé adapté décrit ci-dessus a été utilisé pour déterminer si le stress de contention répété affecte la cognition chez les rats Sprague Dawley mâles et femelles. Les données comportementales représentatives sont décrites à la figure 2 ci-dessous. En bref, les rats de contrôle et retenus à plusieurs reprises ont effectué ce test de changement de stratégie opérant, qui consistait en une série de tâches: discrim...

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Assessment of Stress Effects on Cognitive Flexibility using an Operant Strategy Shifting Paradigm

Les événements stressants de la vie altèrent la fonction cognitive, ce qui augmente le risque de troubles psychiatriques. Ce protocole illustre comment le stress affecte la flexibilité cognitive à l’aide d’une stratégie opérante automatisée changeant de paradigme chez les rats Sprague Dawley mâles et femelles. Des zones cérébrales spécifiques sous-jacentes à des comportements particuliers sont discutées et la pertinence translationnelle des résultats est explorée.

Évaluation des effets du stress sur la flexibilité cognitive à l’aide d’une stratégie opérante qui change de paradigme

Stress affects cognitive function. Whether stress enhances or impairs cognitive function depends on several factors, including the 1) type, intensity, and ...

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