Beoordeling van sociale transmissie van voedsel voorkeuren gedrag
Summary
Dit document stelt een protocol voor het onderzoek naar sociale transmissie van voedsel voorkeur in muizen. De voordelen en mogelijke toepassingen voor deze procedure bijvoorbeeld worden bij de opsporing van vroege wijzigingen in AD muismodellen, gemarkeerd. Tot slot, de interpretatie van de resultaten in het licht van kritische details worden besproken.
Abstract
Olfactorische erkenning tekorten worden voorgesteld om te kunnen dienen als klinische marker te onderscheiden van Alzheimer (AD) van gezond ouder groepen onderwerpen. Bijvoorbeeld, kan olfactorische dysfunctie in AD presenteren als bijzondere waardeverminderingen in olfactorische erkenning, opkomende tijdens de vroege stadia van de ziekte en verslechtering terwijl het ziekte vordert. De sociale transmissie van voedsel Voorkeuren (STFP) taak is gebaseerd op een rudimentaire vorm van communicatie tussen verre voedsel afhankelijk van de transmissie van olfactorische signalen over knaagdieren. Gezond wild-type muizen liever eet een roman, de op smaak gebrachte voedsel dat was eerder gecued wordt met een conspecific, en deze voorkeur voedsel zou worden belemmerd in transgene muizen AD, zoals de APP/PS1-model. Inderdaad, een sterke voorkeur voor het cued eten in C57Bl6/J muizen van 3 maanden oud was gevonden, en dit in 3 maanden oud transgene APP/PS1 muizen werd verminderd. Kortom zou STFP taak een krachtige maatregel worden geïntegreerd in de huidige subklinische detectie testen van AD.
Introduction
Olfactorische erkenning tekorten worden voorgesteld om te dienen als klinische marker om te onderscheiden van Alzheimer (AD) onderwerpen van normale veroudering groepen1,2,3,4. Allerlei neuropsychiatrische stoornissen worden gekenmerkt door verstoringen in de olfactorische erkenning en geheugen, waaronder AD en Parkinson5,6. Verschillende gedrags proeven en protocollen zijn vastgesteld om te beoordelen olfactorische erkenning en discriminatie in dierlijke modellen7. Als zodanig, kan translationeel onderzoek met behulp van geschikte en gevalideerde diermodellen en tests voor olfactorische geheugen verder betere diagnose en behandeling van neurodegeneratieve aandoeningen. Daarom is de sociale overdracht van voedsel voorkeur (STFP) test, die oorspronkelijk werd uitgevonden in de vroege jaren 808 werd aangepast. In deze taak worden dieren geëvalueerd op hun aangeboren vermogen om te leren over voedselveiligheid van hun soortgenoten. Ten grondslag liggen aan het besluit van de select-reject, processen betrekken beoordelingvan de sensorische kenmerken van het levensmiddel en een dier moet zitten kundig voor beoordeling en ongelovig verschillende functies (dwz., smaak en geur).
De STFP-test bestaat uit een vrij eenvoudige fenomeen: na interactie van het knaagdier naïef ‘toeschouwer’ met een ‘demonstrant’, die eerder een levensmiddel verbruikt, de waarnemer demonstreert normaal gesproken een grotere voorkeur voor dit voedsel8,9 , 10. het analyseren van de noodzakelijke voorwaarden wat resulteert in deze voorkeur, bleek dat directe onderwerp – demonstrator blootstelling (gegeten of afgestoft met een levensmiddel) is genoeg om het stimuleren van de waarnemer voorkeur. Echter louter ruiken noch een eten zijn niet voldoende voor het opwekken van dit type van voorkeur11,12.
Het STFP-protocol bestaat uit vier stappen meer dan vijf dagen. De eerste stap bestaat uit de verhoging van de motivatie van de dieren te laten een nieuw voedingsmiddel eten. Om dit te doen, worden op een 23-h, voedsel-ontbering schema, alle knaagdieren gebracht ontvangt regelmatig chow voor 1U/dag gedurende twee opeenvolgende dagen. In de tweede stap, is de priming fase, elke demonstrator voorzien voor 1 h voedsel met een nieuwe smaak (chow gemengd met cacao of kaneel in de oorspronkelijke experimenten). In de derde stap, de fase van sociale interactie, elke demonstrator geplaatst in de kooi van een knaagdier waarnemer onderwerp voor 30 min. In de vierde stap, 24 h na de sociale interactie, is elk onderwerp het aanbod van beide smaak diëten. De waarnemer inname van zowel levensmiddelen en voorkeur percentages van beide diëten opgegeten door het onderwerp worden beoordeeld.
Selectieve neurotoxische laesies van hippocampus-subiculum staan afbreuk doen aan prestaties op deze taak13. Mutaties op het gebied van hippocampal functie in muizen zijn ook gemeld om te voorkomen dat voedsel voorkeuren14,15,16,17. Nog belangrijker is, afhankelijk STFP prestaties niet uitsluitend is van goede hippocampal werking. Het was gemeld in verschillende farmacologische, genetische manipulaties en laesie studies dat andere breinstructuur naast hippocampus kunnen spelen een rol in het bemiddelen van verschillende aspecten van de sociaal-geïnduceerde dieet keuze leren en geheugen. Bijvoorbeeld, worden cholinerge neuronen van de mediale septum/verticaal ledemaat van de diagonale band of nucleus basalis magnocellularis/substantia innominata voorgesteld om te beschikken over verschillende rollen in verwerven en niet-ruimtelijke sociale geheugen van olfactorische ophalen cues18. Bovendien orbitofrontale cortex heeft betrokken bij geur-geleide leren, en cholinerge uitputting van de gehele neocortex resulteerde in STFP tekorten, die aangeeft dat deze hersengebieden essentieel voor dit soort associative leren19 zijn.
Mogelijke storende factoren werden vermeden zoveel mogelijk, zoals het verspreiden van de geuren of verslepen van het eten buiten de cups. Een stap extra gewenning aan het apparaat en een aanvullende test voordat de eigenlijke taak van de STFP werden toegevoegd, om te beoordelen of de knaagdieren ruik eigenlijk en bereid zijn om het eten van voedingsmiddelen, de begraven cookie test20. Door automatische video-tracking, kon de tijd het verkennen van zowel de demonstrator tijdens de sociale interactie, alsmede het voedsel tijdens de testfase ook ook worden gemeten. De exploratie van het pad voor elk onderwerp is opgenomen met behulp van een camera die is aangesloten op een video opsporingssoftware uitgeruste computer. Als zodanig, de verschillende aspecten van de prestaties van de exploratie, zoals tijd in elke zone, en het aantal bezoeken van de zone kunnen worden berekend. Dit geeft meer gedetailleerde informatie over de activiteit van de dieren tijdens de testfase, naast de hoeveelheid verbruikte voedsel zoals in het oorspronkelijke STFP protocol.
In eerdere experimenten met een muismodel van AD, de THY-Tau22 model, bleek dat bijzondere waardevermindering in dit STFP geheugen vanaf de leeftijd van 9-10 maanden kon worden opgepakt, en deze samen opgetreden met tekorten in hippocampal synaptische plasticiteit en tau pathologie in de Hippocampus16. Aangezien tau pathologie laat in de progressie van de ziekte, volgens de amyloïde trapsgewijs hypothese na de vernietiging van amyloidal plaques21 optreedt, werd het veronderstelde dat STFP tekorten op een vroegere leeftijd in amyloïde transgene muizen kon worden opgespoord. Dus was de STFP test toegepast in 3 maanden oud APP/PS1 muizen22, de meest voorkomende gebruikte model van AD. Dit soort sociaal-geïnduceerde voedselkeuzes bleek inderdaad te worden geschaad in de APP/PS1-muizen. Het is belangrijk dat deze muizen, ten minste op deze leeftijd, verstoken van algemene olfactorische, motorische of sociale exploratie bijzondere waardeverminderingen waren. Tot slot, zou olfactorische erkenning dysfunctie een belangrijke vroege screeningmethode voor AD bij mensen en muizen gelijk. Betrouwbaar, goedkoop en gemakkelijk screening voor vroege AD zou kunnen nuttig voor therapeutisch onderzoek zijn. Als we op vroege AD effectiever screenen kunnen, konden we eerder mengen in het ziekteproces.
Protocol
Representative Results
Discussion
Een dier gedragsproblemen repertoire kan in grote lijnen worden bijgehouden terug naar vier fundamentele redenen, vinden van voedsel en water, het vermijden van roofdieren, sociaal interactie en reproduceren. Uitvoering van een gedragspatroon geproduceerd door een individu van een sociale groep die direct aanneming bevordert en tentoonstelling door een ander is bedacht sociale transmissie24. Dit soort gedrag kan een soort ecologie diep beïnvloeden omdat gedrag geïnitieerd door (een) perso snel a…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Onderzoek ondersteund door de postdoctorale fellowship FWO aan AVdJ. De auteurs bedank Leen Van Aerschot en Ilse Bloemen voor hun technische ondersteuning.
Materials
| 3-chamber apparatus | custom made | 19 x 45 cm, height 30 cm | |
| wire cages to hold mouse | custom made | diameter of 12 cm, height 10 cm | |
| ramp to hold food cup | custom made | 10 x 10 cm, height 7 cm | |
| food cups | sunlessbody via ebay | http://www.ebay.com.au/itm/Plastic-Sample-Jars-Pots-Cups-Containers-with-Hinged-Lid-x-200-Small-25ml-/251708415240 | diameter of 3.8 cm, height 3.2 cm |
| lux meter | Volcraft | BL-10 L 0 – 40000 lx | |
| paprika herb | Delhaize | ID:716703 | Gemalen paprika,| 40 g |
| celery herb | Delhaize | ID:716301 | Selderzout, 57 g |
| vide-tracking software | Ethovision (Noldus) | http://www.noldus.com/animal-behavior-research/products/ethovision-xt | |
| ANYmaze (Stoelting) | https://www.stoeltingco.com/any-maze-video-tracking-software-1218.html |
Riferimenti
- Nordin, S., Murphy, C. Odor memory in normal aging and Alzheimer’s disease. Ann Ny Acad Sci. 855, 686-693 (1998).
- Devanand, D. P., et al. Olfactory deficits in patients with mild cognitive impairment predict Alzheimer’s disease at follow-up. Am J Psychiat. 157 (9), 1399-1405 (2000).
- Peters, J. M., Hummel, T., Kratzsch, T., Lötsch, J., Skarke, C., Frölich, L. Olfactory function in mild cognitive impairment and Alzheimer’s disease: an investigation using psychophysical and electrophysiological techniques. Am J Psychiat. 160 (11), 1995-2002 (2003).
- Bahar-Fuchs, A., Moss, S., Rowe, C., Savage, G. Awareness of olfactory deficits in healthy aging, amnestic mild cognitive impairment and Alzheimer’s disease. Int Psychogeriatr. 23 (7), 1097-1106 (2011).
- Serby, M., Larson, P., Kalkstein, D. The nature and course of olfactory deficits in Alzheimer’s disease. Am J Psychiat. 148 (3), 357-360 (1991).
- Hidalgo, J., Chopard, G., Galmiche, J., Jacquot, L., Brand, G. Just noticeable difference in olfaction: discriminative tool between healthy elderly andpatients with cognitive disorders associated with dementia. Rhinology. 49 (5), 513-518 (2011).
- Sánchez-Andrade, G., James, B. M., Kendrick, K. M. Neural encoding of olfactory recognition memory. J Reprod Develop. 51 (5), 547-558 (2005).
- Galef, B. G., Wigmore, S. W. Transfer of information concerning distant foods: A laboratory investigation of the ‘information-centre’ hypothesis. Anim Behav. 31, 748-758 (1983).
- Galef, B. G. Social interaction modifies learned aversions, sodium appetite, and both palatability and handling-time induced dietary preference in rats (Rattus norvegicus). J Comp Psychol. 100 (4), 432-439 (1986).
- Galef, B. G., Kennett, D. J., Stein, M. Demonstrator influence on observer diet preference: Effects of simple exposure and the presence of a demonstrator. Anim Learn Behav. 13, 25-30 (1985).
- Galef, B. G., Kennett, D. J. Different mechanisms for social transmission of diet preference in rat pups of different ages. Dev Psychobiol. 20 (2), 209-215 (1987).
- Galef, B. G. Enduring social enhancement of rats’ preferences for the palatable and the piquant. Appetite. 13, 81-92 (1989).
- Bunsey, M., Eichenbaum, H. Selective damage to the hippocampal region blocks long-term retention of a natural and nonspatial stimulus-stimulus association. Hippocampus. 5 (6), 546-556 (1995).
- Mayeux-Portas, V., File, S. E., Stewart, C. L., Morris, R. J. Mice lacking the cell adhesion molecule Thy-1 fail to use socially transmitted cues to direct their choice of food. Curr Biol. 10 (2), 68-75 (2000).
- McFarlane, H. G., Kusek, G. K., Yang, M., Phoenix, J. L., Bolivar, V. J., Crawley, J. N. Autism-like behavioral phenotypes in BTBR T+tf/J mice. Genes Brain Behav. 7 (2), 152-163 (2008).
- Van der Jeugd, A., et al. Hippocampal tauopathy in tau transgenic mice coincides with impaired hippocampus-dependent learning and memory, and attenuated late-phase long-term depression of synaptic transmission. Neurobiol Learn Mem. 95 (3), 296-304 (2011).
- Koss, D. J., et al. Mutant Tau knock-in mice display frontotemporal dementia relevant behaviour and histopathology. Neurobiol Dis. 91, 105-123 (2016).
- Vale-Martínez, A., Baxter, M. G., Eichenbaum, H. Selective lesions of basal forebrain cholinergic neurons produce anterograde and retrograde deficits in a social transmission of food preference task in rats. Eur J Neurosci. 16 (6), 983-998 (2002).
- Ross, R. S., McGaughy, J., Eichenbaum, H. Acetylcholine in the orbitofrontal cortex is necessary for the acquisition of a socially transmittedfood preference. Learn Memory. 12 (3), 302-306 (2005).
- Mu, Y., Crawley, J. N. Simple Behavioral Assessment of Mouse Olfaction. Curr Protoc Neurosci. 8, 24-34 (2009).
- Hardy, J. A., Higgins, G. A. Alzheimer’s disease: the amyloid cascade hypothesis. Science. 256 (5054), 184-185 (1992).
- Radde, R., et al. ABeta42 driven cerebral amyloidosis in transgenic mice reveals early and robust pathology. EMBO Rep. 7 (9), 940-946 (2006).
- Nadler, J. J., et al. Automated apparatus for quantification of social behaviors in mice. Genes Brain Behav. 3 (5), 303-314 (2004).
- Galef, B. G. Imitation in animals: history, definition, and interpretation of data from the psychological laboratory. Social learning: psychological and biological perspectives. , (1988).
- Pulliam, H. R., Melgren, R. On the theory of gene-culture co-evolution in a variable environment. Animal cognition and behavior. , 427-443 (1983).
- Wrenn, C. C., Harris, A. P., Saavedra, M. C., Crawley, J. N. Social transmission of food preference in mice: Methodology and application to galanin-overexpressing transgenic mice. Behav Neurosci. 117 (1), 21-31 (2003).
- Singh, A., Kumar, S., Singh, V. P., Das, A., Balaji, J. Flavor Dependent Retention of Remote Food Preference Memory. Front Behav Neurosci. 2 (11), 7-17 (2017).
- Kazdoba, T. M., Leach, P. T., Crawley, J. N. Behavioral phenotypes of genetic mouse models of autism. Genes Brain Behav. 15 (1), 7-26 (2006).
- Riedel, G., Kang, S. H., Choi, D. Y., Platt, B. Scopolamine-induced deficits in social memory in mice: reversal by donepezil. Behav Brain Res. 204 (1), 217-225 (2009).
- Naert, A., et al. Behavioural alterations relevant to developmental brain disorders in mice with neonatallyinduced ventral hippocampal lesions. Brain Res Bull. 94, 71-81 (2013).
