Bedömning av Social överföring av mat preferenser beteenden
Summary
Detta dokument presenterar ett protokoll för utredning av social överföring av mat preferens hos möss. Fördelar och möjliga tillämpningar för detta förfarande, till exempel markeras i att upptäcka tidiga förändringar i AD musmodeller. Avslutningsvis diskuteras tolkning av resultaten mot bakgrund av viktiga detaljer.
Abstract
Lukt erkännande underskott föreslås för att kunna tjäna som klinisk markör för att skilja Alzheimers sjukdom (AD) patienter från friska åldrandet grupper. Olfactory dysfunktion i AD kan exempelvis presentera som nedsatt lukt erkännande, framväxande under tidiga stadier av sjukdomen och försämring medan sjukdomen fortskrider. Social överföring av mat preferenser (STFP) uppgift är baserad på en rudimentär form av kommunikation mellan gnagare om avlägsna livsmedel beroende av överföring av lukt ledtrådar. Friska vildtyp möss skulle föredra att äta en roman, smaksatt mat som var tidigare cued av en artgränserna och denna mat preferens skulle hämmas på transgena AD möss, såsom APP/PS1 modellen. Verkligen en stark förkärlek för cued mat i C57Bl6/J möss 3 månader ålder hittades och reducerades i 3 månader gamla transgena APP/PS1 möss. I sammandrag vara STFP uppgift en kraftfull åtgärd skall integreras i nuvarande subklinisk upptäckt analyser av AD.
Introduction
Lukt erkännande underskott föreslås för att fungera som klinisk markör för att skilja Alzheimers sjukdom (AD) ämnen från normalt åldrande grupper1,2,3,4. En rad neuropsykiatriska sjukdomar kännetecknas av störningar i lukt erkännande och minne, inklusive AD och Parkinson5,6. Flera beteendemässiga tester och protokoll har fastställts för att bedöma lukt erkännande och diskriminering i djur modeller7. Som sådan, kan translationell forskning med hjälp av lämpliga och validerade djurmodeller och tester för lukt minne avancera bättre diagnos och behandling av neurodegenerativa sjukdomar. Social överföring av mat preferenser (STFP) test som uppfanns ursprungligen i tidig sort80-tal8 var därför anpassas. I den här uppgiften bedöms djur på deras medfödda förmåga att lära sig om livsmedelssäkerhet från sina artfränder. Underliggande Välj-avvisa beslut, processer omfattar bedömning av de sensoriska egenskaperna av maten och ett djur måste kunna granska och otacksam olika funktioner (dvs., smak och lukt).
STFP provet består av en ganska enkel företeelse: efter växelverkan av naiva ‘observatör’ gnagare med en ‘demonstrator’ som tidigare förbrukas en mat, observatören visar normalt en större förkärlek för detta mat8,9 , 10. analysera nödvändiga tillstånd som resulterar i detta önskemål, visade det direkta motivet – demonstrator exponering (ätit eller dammas med en mat) är tillräckligt för att öka observatörens preferens. Dock rent och luktar inte heller äter ett livsmedel inte är tillräckliga för att framkalla denna typ av preferens11,12.
Protokollet STFP består av fyra steg under fem dagar. Det första steget består av att öka motivationen hos djuren att göra dem äta ett nytt livsmedel. Att göra så, alla gnagare sätts på en 23-h, mat-deprivation schema, ta emot regelbundna chow för 1 h/dag under två dagar. I det andra steget tillhandahålls fasen priming varje demonstrator för 1 h med mat som innehåller en ny smak (chow blandat med kakao eller kanel i de ursprungliga experiment). I det tredje steget placeras den sociala interaktion fasen, varje demonstrator i buren av en ämne observatör gnagare i 30 min. I det fjärde steget, 24 h efter social interaktion, erbjuds varje ämne val av båda smaksatt Dieter. Observatörens intag av både livsmedel och preferens procentsatser av båda dieter som äts av ämnet bedöms.
Selektiv neurotoxiska skador på hippocampus-subiculum visas att försämra prestanda på denna uppgift13. Mutationer som påverkar Hippocampus funktion hos möss har också rapporterats att förhindra mat preferenser14,15,16,17. Ännu viktigare, bygger STFP prestanda inte uteslutande på Hippocampus funktion. Det rapporterades i flera farmakologiska, genetiska manipulationer och lesion studier att andra hjärnstrukturer bredvid hippocampus kan spela en roll i att förmedla olika aspekter av socialt-inducerad kost val inlärning och minne. Till exempel, föreslås kolinerga nervceller i mediala septum/vertikala lem av den diagonala band eller nucleus basalis magnocellularis/substantia innominata för att inneha olika roller i förvärv och hämtar icke-rumslig sociala minnet av lukt ledtrådar18. Dessutom orbitofrontal cortex har varit inblandade i lukt-guidad lärande och kolinerga utarmning av hela hjärnbarken resulterade i STFP underskott, vilket indikerar att dessa regioner i hjärnan är väsentliga för denna typ av associativ inlärning19.
Möjliga störfaktorer undveks så mycket som möjligt, till exempel spridning av lukter eller att dra av maten utanför kopparna. En ytterligare tillvänjning steg till apparaten och ett kompletterande test innan den faktiska STFP uppgiften tillfogades, för att bedöma om gnagare kan faktiskt lukta och är villiga att äta nya livsmedel, begraven cookien testa20. Genom automatiserad video-tracking, kunde också den tid att utforska både demonstratorn under socialt samspel samt mat under testfasen också mätas. Utforskandet av sökvägen för varje ämne registreras med hjälp av en kamera ansluten till en video mjukvara utrustad dator. Som sådan, kan olika aspekter av utforskning prestanda, såsom tid i varje zon, och antalet zon besök beräknas. Detta ger mer detaljerad information om djurens aktivitet under testfasen, förutom mängden konsumerad mat som i den ursprungliga STFP-protokollet.
I tidigare experiment med ett AD musmodell, THY-Tau22 modell, konstaterades det att njurfunktion i denna STFP minne från 9-10 månaders ålder kunde plockas upp, och dessa inträffat tillsammans med underskott i hippocampus synaptisk plasticitet och tau patologi i det Hippocampus16. Eftersom tau patologi förekommer sent i sjukdomsförloppet, enligt amyloid kaskad hypotesen efter dispositionen av amyloidal plack21, det var en hypotes om att STFP underskott kunde upptäckas vid en tidigare ålder amyloid transgena möss. Därför tillämpades på STFP prov i 3 månader gammal APP/PS1 möss22, de vanligaste använda modellen av AD. Denna typ av socialt-inducerad matval visade sig verkligen att vara nedsatt i APP/PS1 möss. Det är viktigt att dessa möss, åtminstone i den här åldern var saknar allmänna lukt, rörelseapparaten eller sociala prospektering nedskrivningar. Avslutningsvis, kan lukt erkännande dysfunktion vara en viktig tidig screeningmetod för annons i människor och möss lika. Pålitlig, billig och enkel screening för tidig annons kan vara användbar för terapeutisk forskning. Om vi kunde skärm för tidig annons mer effektivt, kan vi ingripa tidigare i sjukdomsprocessen.
Protocol
Representative Results
Discussion
En djurens beteendemässiga repertoaren kan spåras i stort sett tillbaka till fyra grundläggande skäl, att hitta mat och vatten, undvika rovdjur, socialt interagera och reproducera. Genomförandet av ett beteendemönster produceras av en individ av en social grupp som direkt främjar antagandet och utställning av en annan är myntade sociala överföring24. Denna typ av beteende kan djupt påverka en artens ekologi eftersom beteende som initierats av (vissa) person(er) snabbt förlänga ut til…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Forskning stöds av CVE postdoktorsstipendium till AVdJ. Författarna vill tacka Leen Van Aerschot och Ilse Bloemen för deras tekniska support.
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).
