En kompleks dykking-for-mat oppgave å undersøke sosial organisasjon og interaksjoner i rotter

Summary

Denne protokollen beskriver en metode for å undersøke sosialt hierarki i en rottemodell. Rotter utfører en kompleks dykking-for-mat oppgave der de danner et tydelig hierarki i henhold til deres villighet til å dykke under vann og svømme for å få en matpellet. Denne metoden brukes til å forstå beslutningstaking og sosiale relasjoner blant svært sosiale dyr i små grupper.

Abstract

For mange arter, hvor status er en viktig motivator som kan påvirke helse, påvirker sosiale hierarkier atferd. Sosiale hierarkier som inkluderer dominerende underdanige forhold er vanlige i både dyre- og menneskelige samfunn. Disse relasjonene kan påvirkes av interaksjoner med andre og med deres miljø, noe som gjør dem vanskelige å analysere i en kontrollert studie. I stedet for et enkelt dominanshierarki har denne formasjonen en komplisert presentasjon som gjør at rotter kan unngå aggresjon. Status kan være stillestående eller muterbar, og resulterer i komplekse samfunnsstratifikasjoner. Her beskriver vi en kompleks dykking-for-mat oppgave for å undersøke gnager sosialt hierarki og atferdsinteraksjoner. Denne dyremodellen kan tillate oss å vurdere forholdet mellom et bredt spekter av psykiske sykdommer og sosial organisasjon, samt å studere effektiviteten av terapi på sosial dysfunksjon.

Introduction

Rotter er svært sosiale dyr, noe som gjør dem til en ideell modell for å forstå sosial atferd og hvordan det forholder seg til beslutningstaking. Rotter deler seg inn i hierarkiske grupper basert på dominerende og underdanige forhold. Rotter kan trenes til oppgaver som uttrykker samarbeid, risikostyring, villedende oppførsel og atferd som endres avhengig av andre rotters beslutninger^1,2. Studier med rottemodeller som uttrykker disse atferdene, viser seg å være nyttige for å forstå sosial struktur og dets forhold til beslutningstaking med relevans for menneskelig psykologi.

Som en nødvendig ressurs er tilgang til mat en viktig grunn til sosial organisering blant rotter³. Naive rotter har blitt observert engasjerende i sosial interaksjon og differensiering i situasjoner der tilgangen til mat var begrenset^{1,2,4,5,6,7,8}. I en studie ble voksne rotter pålagt å krysse en tunnel under vann for å få tilgang til maten og deretter bringe maten tilbake gjennom tunnelen til^{buret 9}. Individuelle rotter i hver gruppe var i stand til å bli kategorisert i henhold til deres metode for å skaffe mat. To atferdsprofiler har dukket opp: den første er “bærerne”, som dykker ned og svømmer under vann til materen, får en pellets og holder pellet i munnen når de svømmer tilbake til buret. Den andre gruppen er “ikke-bærere”, som ikke dykker og får mat bare ved å stjele fra transportørene. I grupper på seks rotter var omtrent halvparten bærere og den andre halvparten var ikke⁹. Alle rotter ble observert å være bærere da de ble trent individuelt i dykkerapparatet¹⁰.

Lignende dyreadferdsoppgaver innebærer konkurranse om mat eller plass og har blitt ansatt med kyllinger¹¹, gnagere^12,13,14,15og griser¹⁶. I rørtesten sendes to mus gjennom et smalt rør fra motsatte ender, med den ene musen som nødvendigvis avsverver seg retten til vei til den andre. Denne testen hjelper til med å måle sosial dominans^17,18,19. En atferdstest referert til som den varme spottesten har mus som konkurrerer om en posisjon på et lite varmt sted i et ellers kaldt bur^19,20.

En etterfølgende dykking-for-mat-oppgave som er mer kompleks, gjør at bærerrotter kan ha tilgang til et annet bur, borte fra ikke-bærere, hvor de kan konsumere maten separat⁴. I denne protokollen presenterer vi en dykker-for-mat-oppgave som en alternativ modell for sosialt hierarki og oppførsel hos rotter. Denne dykke-for-mat-oppgaven gir en metode for rotter for å unngå de sosiale gruppene i hovedburet og derfor unnslippe aggresjon og andre rotters sosiale interaksjoner. Denne oppgaven introduserer muligheten for unngående sosial atferd hos rotter som kan belyse vår forståelse av sosial aggresjon.

Sosial funksjon, som beskriver evnen til å engasjere seg i normale sosiale roller, kan påvirkes av forhold som depresjon³. Deprimerte individer sliter ofte med arbeidsledighet, har få sosiale kontakter og knapt engasjerer seg i fritidsaktiviteter³. Effektiv behandling av depresjon måles ofte ved forbedring i sosial og mellommenneskelig funksjon²¹. Antidepressive behandlinger varierer imidlertid i deres effekt i behandling av svekkelser i sosial funksjon relatert til depresjon³.

I denne metodikken induserte vi en depressiv tilstand hos rotter gjennom Chronic Stress-testen og evaluerte rottenes nivå av anhedonia, en av funksjonene i en depresjonslignende tilstand, med en sukrosepreferansetest. Anhedonic rotter, samt anhedonic rotter som ble administrert anti-depressiva, ble overvåket gjennom dykking-for-mat oppgave i forhold til en kontrollgruppe.

De tidligere nevnte dykke-for-mat-oppgavene ligner matkonkurransetester som ofte bare bruker ett par dyr eller en dikotomi som sammenligningspunkt, for eksempel bærere og ikke-bærere, og en enkelt analyse som sammenligner underkastelse med dominans^15,17,22. Vår metode definerer mer komplekse interaksjoner mellom rotter gjennom divisjoner i flere typer atferd, inkludert: bærere og ikke-bærere, de som kjemper for mat og de som ikke gjør det, og rotter som deler mat eller går til separate bur. Vi mener at denne protokollen er den eneste typen som bruker et hierarki for å vurdere en kompleks struktur av sosial interaksjon i en gruppe dyr, i stedet for i par. Det vil være nyttig for studier som tester dominans basert på matpreferanse, samt studier som tar sikte på å avklare mer hierarkiske forhold som ikke er begrenset til en dominerende underdanig modell.

I denne protokollen beskriver vi i detalj den komplekse dykke-for-mat-oppgaven for å undersøke sosial organisering og interaksjoner hos rotter med endringer i individuell oppførsel, spesielt etter utviklingen av anhedonia. Denne dyremodellen kan også brukes til å studere andre psykiatriske tilstander knyttet til endringer i sosial atferd og hierarki.

Protocol

Forsøkene ble utført i samsvar med anbefalinger fra Helsinki- og Tokyo-erklæringene og retningslinjene for bruk av eksperimentelle dyr i Det europeiske fellesskap. Forsøkene ble godkjent av Animal Care Committee ved Ben-Gurion University of the Negev. Autorisasjonskoden for dette eksperimentet var IL-55-8-12. 1. Rottepreparat Få godkjenning for eksperimenter fra Institutional Animal Care and Use Committee (IACUC). Velg voksne Sprague Dawley rotter. Utelukke dyr som utv…

Representative Results

Endringer i kroppsvektEn enveis ANOVA viste ingen forskjeller i endringer i kroppsvekt mellom eksperimentelle grupper i de 21 dagene av dykking-for-mat-oppgaven. Fra dag 2 til 21 var det endringer i kroppsvekt for alle 3 gruppene (p<0,01, tabell 1). Sukrose preferansetestVed starten av eksperimentet (dag 0) var det ingen forskjell i prosentandelen av sukrosepreferanse mellom den eksperimentelle gruppen rotter indusert med anhedonia (85…

Discussion

Sosiale hierarkier bestemmer oppførselen til mange arter, inkludert mennesker, og defineres ofte av relasjoner basert på aggresjon og underkastelse. Disse forholdene er ofte avhengige av miljøfaktorer i tillegg til sosiale strukturer³⁵. Sosiale formasjoner basert på dominans og underkastelse er mangesidig^36,37. Blant mennesker beskrives aggresjon som bestående av atferd som spenner fra ikke-fysisk mobbing til krig og vold<sup class="x…

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