Eine komplexe Tauch-für-Lebensmittel-Aufgabe zur Untersuchung der sozialen Organisation und Interaktionen bei Ratten

Summary

Dieses Protokoll beschreibt eine Methode zur Untersuchung der sozialen Hierarchie in einem Rattenmodell. Ratten führen eine komplexe Tauch-für-Lebensmittel-Aufgabe durch, bei der sie eine eigene Hierarchie bilden, je nach ihrer Bereitschaft, unter Wasser zu tauchen und zu schwimmen, um ein Futterpellet zu erhalten. Diese Methode wird verwendet, um Entscheidungsfindung und soziale Beziehungen zwischen sehr sozialen Tieren in kleinen Gruppen zu verstehen.

Abstract

Für viele Arten, bei denen status ein wichtiger Motivator ist, der die Gesundheit beeinflussen kann, beeinflussen soziale Hierarchien das Verhalten. Soziale Hierarchien, die dominante beziehungen beinhalten, sind sowohl in tierischen als auch in menschlichen Gesellschaften weit verbreitet. Diese Beziehungen können durch Interaktionen mit anderen und mit ihrer Umgebung beeinflusst werden, was sie schwierig macht, in einer kontrollierten Studie zu analysieren. Anstelle einer einfachen Dominanzhierarchie hat diese Formation eine komplizierte Darstellung, die es Ratten ermöglicht, Aggressionen zu vermeiden. Status kann stagnierend oder veränderbar sein und zu komplexen gesellschaftlichen Schichtungen führen. Hier beschreiben wir eine komplexe Tauch-für-Lebensmittel-Aufgabe, um die soziale Hierarchie und Verhaltensinteraktionen von Nagetieren zu untersuchen. Dieses Tiermodell kann es uns ermöglichen, den Zusammenhang zwischen einer breiten Palette von psychischen Erkrankungen und sozialer Organisation zu bewerten, sowie die Wirksamkeit der Therapie auf soziale Dysfunktion zu untersuchen.

Introduction

Ratten sind sehr soziale Tiere, was sie zu einem idealen Modell für das Verständnis von sozialem Verhalten und dessen Beziehung zur Entscheidungsfindung macht. Ratten teilen sich in hierarchische Gruppen auf der Grundlage dominanter und unterwürfiger Beziehungen auf. Ratten können für Aufgaben geschult werden, die Zusammenarbeit, Risikomanagement, betrügerisches Verhalten und Verhaltensweisen ausdrücken, die sich je nach den Entscheidungen anderer Ratten ändern^1,2. Studien mit Rattenmodellen, die diese Verhaltensweisen zum Ausdruck bringen, erweisen sich als hilfreich beim Verständnis der sozialen Struktur und ihrer Beziehung zur Entscheidungsfindung mit Relevanz für die menschliche Psychologie.

Als notwendige Ressource ist der Zugang zu Nahrungsmitteln ein wichtiger Grund für die soziale Organisation unter Ratten³. Naive Ratten wurden beobachtet, die sich in sozialen Interaktionen und Differenzierungen in Situationen engagierten, in denen der Zugang zu Lebensmitteln begrenzt war^{1,2,4,5,6,7,8}. In einer Studie mussten erwachsene Ratten einen Tunnel unter Wasser überqueren, um zugang zu den Lebensmitteln zu erhalten und das Essen dann durch den Tunnel zurück in den Käfig⁹zu bringen. Einzelne Ratten innerhalb jeder Gruppe konnten nach ihrer Methode der Nahrungsaufnahme kategorisiert werden. Zwei Verhaltensprofile sind entstanden: Die ersten sind die “Träger”, die abtauchen und unter Wasser zum Feeder schwimmen, ein Pellet erhalten und das Pellet im Mund halten, während sie zurück zum Käfig schwimmen. Die zweite Gruppe sind die “Nicht-Träger”, die nicht tauchen und Nahrung nur durch Diebstahl von den Trägern zu erhalten. In Gruppen von sechs Ratten waren etwa die Hälfte Träger und die andere Hälfte nicht⁹. Alle Ratten wurden als Träger beobachtet, wenn sie individuell im Tauchapparat¹⁰ausgebildet wurden.

Ähnliche tierische Verhaltensaufgaben beinhalten Wettbewerb um Nahrung oder Raum und wurden mit Hühnern^11,Nagetieren^12,13,14,15und^{Schweinen 16}eingesetzt. Im Rohrtest werden zwei Mäuse durch ein schmales Rohr von entgegengesetzten Enden geschickt, wobei eine Maus notwendigerweise vor der anderen abtritt. Dieser Test hilft bei der Messung der sozialen Dominanz^17,18,19. Ein Verhaltenstest, der als warmer Punkttest bezeichnet wird, lässt Mäuse um eine Position an einem kleinen warmen Fleck in einem ansonsten kalten Käfig konkurrieren^19,20.

Eine nachfolgende Tauch-für-Lebensmittel-Aufgabe, die komplexer ist, ermöglicht Trägerratten den Zugang zu einem zweiten Käfig, weg von Nicht-Trägern, wo sie ihre Nahrung separat konsumieren könnten⁴. In diesem Protokoll stellen wir eine Tauch-für-Lebensmittel-Aufgabe als alternatives Modell für soziale Hierarchie und Verhalten bei Ratten vor. Diese Tauch-für-Lebensmittel-Aufgabe bietet eine Methode für Ratten, um die sozialen Gruppen des Hauptkäfigs zu vermeiden und damit Aggressionen und den sozialen Interaktionen anderer Ratten zu entgehen. Diese Aufgabe führt die Möglichkeit des vermeidenden Sozialverhaltens bei Ratten ein, das unser Verständnis von sozialer Aggression aufklären kann.

Soziale Funktionsweise, die die Fähigkeit beschreibt, normale soziale Rollen zu übernehmen, kann durch Erkrankungen wie Depression^enthinbeeinflusst werden 3 . Depressive Menschen haben oft mit Arbeitslosigkeit zu kämpfen, haben nur wenige soziale Kontakte und nehmen kaum an Freizeitaktivitäten teil³. Die wirksame Behandlung von Depressionen wird oft durch Verbesserung der sozialen und zwischenmenschlichen Funktion gemessen²¹. Antidepressiva-Behandlungen, jedoch, variieren in ihrer Wirksamkeit bei der Behandlung von Beeinträchtigungen in der sozialen Funktion im Zusammenhang mit^{Depressionen 3}.

In dieser Methode induzierten wir einen depressiven Zustand bei Ratten durch den Chronic Stress Test und bewerteten den Rattengehalt an Anhedonia, eines der Merkmale eines depressionsähnlichen Zustands, mit einem Saccharose-Präferenztest. Anhedonische Ratten sowie anhedonische Ratten, denen Antidepressiva verabreicht wurden, wurden im Vergleich zu einer Kontrollgruppe durch die Tauch-für-Nahrungs-Aufgabe überwacht.

Die bereits erwähnten Tauch-für-Lebensmittel-Aufgaben ähneln Lebensmittelwettbewerbtests, bei denen oft nur ein Paar Tiere oder eine Dichotomie als Vergleichspunkt verwendet wird, wie z. B. Träger und Nicht-Träger und eine einzige Analyse, die die Einreichung mit der Dominanz^15,17,22vergleicht. Unsere Methode definiert komplexere Wechselwirkungen zwischen Ratten durch Unterteilungen in verschiedene Arten von Verhalten, einschließlich: Träger und Nicht-Träger, diejenigen, die für Nahrung kämpfen und diejenigen, die nicht kämpfen, und Ratten, die Nahrung teilen oder in getrennte Käfige gehen. Wir glauben, dass dieses Protokoll der einzige Typ ist, der eine Hierarchie verwendet, um eine komplexe Struktur der sozialen Interaktion in einer Gruppe von Tieren und nicht in Paaren zu bewerten. Es wird hilfreich sein für Studien, die Dominanz auf der Grundlage von Lebensmittelpräferenz testen, sowie Studien, die darauf abzielen, mehr hierarchische Beziehungen zu klären, die nicht auf ein dominant-unterwürfiges Modell beschränkt sind.

In diesem Protokoll beschreiben wir detailliert die komplexe Tauch-für-Lebensmittel-Aufgabe, soziale Organisation und Interaktionen bei Ratten mit Veränderungen im individuellen Verhalten, insbesondere nach der Entwicklung von Anhedonia, zu untersuchen. Dieses Tiermodell kann auch verwendet werden, um andere psychiatrische Bedingungen im Zusammenhang mit Veränderungen im sozialen Verhalten und Hierarchie zu studieren.

Protocol

Die Versuche wurden in Übereinstimmung mit den Empfehlungen der Erklärungen von Helsinki und Tokio und der Leitlinien für die Verwendung von Versuchstieren der Europäischen Gemeinschaft durchgeführt. Die Experimente wurden vom Animal Care Committee der Ben-Gurion University of the Negev genehmigt. Der Autorisierungscode für dieses Experiment war IL-55-8-12. 1. Rattenvorbereitung Zulassung für Experimente vom Institutional Animal Care and Use Committee (IACUC). Wähle…

Representative Results

Änderungen des KörpergewichtsEine einwegige ANOVA zeigte keine Unterschiede in den Veränderungen des Körpergewichts zwischen den versuchsreichen Gruppen für die 21 Tage der Tauch-für-Lebensmittel-Aufgabe. Von den Tagen 2 bis 21 gab es Veränderungen im Körpergewicht für alle 3 Gruppen (p<0.01, Tabelle 1). Saccharose-PräferenztestZu Beginn des Experiments (Tag 0) gab es keinen Unterschied in Prozent der Saccharosepräferenz zwi…

Discussion

Soziale Hierarchien bestimmen das Verhalten vieler Arten, einschließlich des Menschen, und werden oft durch Beziehungen definiert, die auf Aggression und Unterwerfung basieren. Diese Beziehungen hängen oft von Umweltfaktoren zusätzlich zu den sozialen Strukturen^{ab 35}. Soziale Formationen, die auf Dominanz und Unterwerfung basieren, sind facettenreich^36,37. Unter Menschen wird Aggression als bestehend aus Verhaltensweisen beschrieben, di…

Materials

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