JoVE Journal > Behavior
Summary
Abstract
Introduction
Protocol
Risultati
Discussion
Divulgazioni
Acknowledgements
Materials
Riferimenti
Traduzione automatica
Comportamento

Frygt inkubation ved hjælp af en udvidet Fear-Conditioning Protokol for rotter

Published: August 22, 2020
doi:
10.3791/60537
, , , , , , , ,
1School of Psychology,Universidad Pedagógica y Tecnológica de Colombia, 2Animal Behavior Laboratory,Fundación Universitaria Konrad Lorenz, 3Department of Psychology,Universidad de Los Andes, 4School of Veterinary Medicine, Animal Health Department,Universidad Nacional de Colombia, 5Department of Psychology,Troy University, 6Department of Neurobiology,University of Alabama at Birmingham

Summary

Vi beskriver en udvidet frygt-conditioning protokol, der producerer overtræning og frygt inkubation hos rotter. Denne protokol indebærer en enkelt træningssession med 25 tonechokparinger (dvs. overtræning) og en sammenligning af betinget fryseresponser under kontekst- og cue-test 48 h (kortsigtet) og 6 uger (lang sigt) efter træning.

Abstract

Følelsesmæssig hukommelse er primært blevet undersøgt med frygt-conditioning paradigmer. Frygt conditioning er en form for læring, hvorigennem enkeltpersoner lære forholdet mellem aversive begivenheder og ellers neutrale stimuli. De mest udbredte procedurer for at studere følelsesmæssige erindringer indebærer frygt conditioning i rotter. I disse opgaver, den ukonditionerede stimulus (US) er en fodskælv præsenteret en gang eller flere gange på tværs af enkelt eller flere sessioner, og den betingede svar (CR) er frysning. I en version af disse procedurer, kaldet cued frygt conditioning, en tone (betinget stimulus, CS) er parret med fodskælv (US) i løbet af uddannelsen fase. Under den første test udsættes dyrene for den samme sammenhæng, som træningen fandt sted i, og frysningsresponser testes uden fodchok og toner (dvs. en konteksttest). Under den anden test måles frysningen, når konteksten ændres (f.eks. ved at manipulere lugten og væggene i forsøgskammeret), og tonen præsenteres uden fodskælv (dvs. en cue-test). De fleste cued frygt conditioning procedurer medføre få tone-chok bindinger (f.eks 1-3 forsøg i en enkelt session). Der er en stigende interesse for mindre almindelige versioner, der involverer et omfattende antal bindinger (dvs. overtræning) i forbindelse med den langvarige virkning kaldet frygt inkubation (dvs. frygt reaktioner stige over tid uden yderligere eksponering for aversive begivenheder eller betinget stimuli). Udvidede frygt-conditioning opgaver har været nøglen til forståelsen af frygt inkubation adfærdsmæssige og neurobiologiske aspekter, herunder dens forhold til andre psykologiske fænomener (f.eks post-traumatisk stress disorder). Her beskriver vi en udvidet frygt-conditioning protokol, der producerer overtræning og frygt inkubation hos rotter. Denne protokol indebærer en enkelt træningssession med 25 tonechokparinger (dvs. overtræning) og en sammenligning af betinget fryseresponser under kontekst- og cue-test 48 h (kortsigtet) og 6 uger (lang sigt) efter træning.

Introduction

Hukommelse er en psykologisk proces, der omfatter forskellige faser: indsamling af oplysninger, konsolidering (giver mulighed for stabiliteten af erhvervede oplysninger) og hentning (bevis for konsolideringsprocessen)1. I konsolideringsfasen opstår etableringen af nye synaptiske forbindelser og ændring af allerede eksisterende forbindelser. Dette tyder på , at det er nødvendigt i en periode , hvor molekylære og fysiologiske hændelser , der er ansvarlige for disse ændringer ,forekommer 1,2. Disse fysiologiske eller molekylære ændringer varierer, om de hentede begivenheder er følelsesmæssigt ladede eller ej (dvs. følelsesmæssig hukommelse). For eksempel har forskning vist, at den laterale kerne og basolaterale amygdala kompleks er særligt relevante for følelsesmæssig hukommelse3,4,5.

Følelsesmæssige hukommelse fænomener er primært blevet undersøgt med frygt conditioning paradigmer5,6. Frygt conditioning er en form for læring, hvorigennem den enkelte lære forholdet mellem aversive begivenheder og ellers neutrale stimuli7. Frygt conditioning paradigmer producere molekylære, cellulære, og strukturelle ændringer i amygdala. Desuden, frygt conditioning ændrer tilslutningsmuligheder hippocampus under konsolidering og hentning processer følelsesmæssige hukommelse.

En af de mest almindeligt anvendte procedurer for at studere frygt erindringer er klassisk (Pavlovian) konditionering i rotter. Denne procedure bruger typisk fodkæle (US) som den aversive stimulus, som leveres en eller flere gange på tværs af en eller flere sessioner. Den betingede respons (CR) af rotter, der udsættes for denne procedure, er frysning (dvs. “generaliseret immobilitet forårsaget af en generaliseret tonic respons af dyrenes skeletmuskulatur undtagen de muskler, der anvendes til vejrtrækning”7 ). Dette svar kunne vurderes på to typer test: kontekst og cue test. Til konteksttesten gennemgår forsøgspersonen et givet antal fodskælv under træningen og fjernes derefter fra forsøgskammeret i et bestemt tidsrum. Under testen vender forsøgspersonen tilbage til den samme sammenhæng, som træningen fandt sted i, og forskellige foranstaltninger til frysning indsamles uden fodchok (f.eks. varighed, procentdel eller hyppighed af fryseepisninger) og sammenlignet med de basisniveauer, der blev fastlagt i træningsfasen. For den anden type test, cue test, en stimulus (typisk en tone) er parret med fodskælv i løbet af uddannelsen fase (dvs. betinget stimulus, CS). Når træningen er afsluttet, fjernes dyret fra træningskonteksten i et bestemt tidsrum og placeres efterfølgende i en modificeret kontekst (f.eks. et andet forsøgskammer, der har forskellige væggeformer og forskellig lugt). Køindikatoren præsenteres derefter et givet antal gange, og frysende svar på køindikatoren måles og sammenlignes med baselineniveauer indsamlet under træningen. Den mest almindelige version af dette paradigme bruger 1 til 3 tone-chok bindinger i løbet af en enkelt træningssession, efterfulgt af kontekst og cue test gennemført et antal timer eller et par dage senere.

Andre mindre hyppigt implementerede procedurer for frygtkonditionering omfatter et omfattende antal støddæmpende bindinger (dvs. forsøg), som ofte er blevet kaldt overtræningsprocedurer8. En stigende interesse for disse opgaver er relateret til deres langvarige og øget hukommelse effekter kaldet frygt inkubation (dvs. betinget frygt reaktioner stige over tid i mangel af yderligere eksponering for aversive begivenheder eller konditioneret stimuli)9,10,11. Et eksempel på sådanne overtræningsprocedurer indebærer en træningsfase med 100 tonechokparinger fordelt på 10 sessioner efterfulgt af kontekst- og cue-test, der blev gennemført 48 timer og 30 dage senere11,12. For at undgå omfattende uddannelse spredt over flere dage, Maren (1998) rapporterede, at overtræning kunne etableres og optimeres i en enkelt session med 25 bindinger8. Inkubationseffekten fremgår af signifikant højere niveauer af betinget frygt hos rotter testet 31 dage efter træning, sammenlignet med rotter testet 48 timer efter. Udvidet frygt-conditioning opgaver har været nøglen til forståelse af adfærdsmæssige og neurobiologiske aspekter underliggende frygt inkubation, herunder dens forhold til andre psykologiske fænomener (f.eks forsinket-debut post-traumatisk stress disorder)11,12,13.

Her beskriver vi en udvidet frygt-conditioning protokol, der inducerer overtræning og frygt inkubation hos rotter. Forskellig fra andre paradigmer, der kræver flere dages uddannelse11, den nuværende protokol er fokuseret på en enkelt træningssession8. Vi brugte 25 tone-chok bindinger til at producere højere konditioneret frysning svar i sammenhæng og cue test udført 6 uger efter træning, sammenlignet med test udført 48 timer efter.

Protocol

Følgende protokol blev godkendt af Udvalget for Institutionel Pleje og Anvendelse af Fundación Universitaria Konrad Lorenz (IACUC-KL). Den universelle erklæring om dyrs rettigheder udstedt af International League of Animal Rights, Genève, Schweiz (1989) og etiske principper for forsøg med dyr udstedt af ICLAS blev overholdt. 1. Forberedelse af emnet Vælg mandlige voksne Wistar rotter (n = 12). Hus dem i grupper på fire pr bur i tre dages akklimatisering, før begyndelsen af ud…

Representative Results

Variationer i frysetidens procentvise i forskellige faser af træningssessionen blev analyseret for alle (n = 12) ved hjælp af en afhængig t-test (tabel 1). Dyrene var aktive og udforskede forsøgskammeret i løbet af de første tre minutter af træningssessionen (protokollens første dag), tid hvor der ikke blev leveret toner eller chok (dvs. baseline-BL). Som vist i figur 2A, procentdel af frysetiden i de efterfølgende 25 tonechokpa…

Discussion

Den nuværende udvidede frygt-conditioning protokol er en effektiv og gyldig tilgang til at vurdere følelsesmæssig hukommelse på tværs af korte (48 h) og langsigtede perioder (6 uger). Således protokollen gør det muligt at studere overtræning og frygt inkubation fænomener hos rotter. Blandt de forskellige fordele ved denne protokol er følgende. Det tilbyder to typer af hukommelse test, nemlig kontekst og cue, der gør det muligt at identificere den differentierede effekt af to forsinkelser (48 h og 6 uger) på t…

Divulgazioni

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Den finansielle støtte til denne forskning blev ydet af Fundación Universitaria Konrad Lorenz – bevillingsnummer 9IN15151. Forfatterne vil gerne takke kommunikationsafdelingen på Konrad Lorenz University for deres hjælp til at optage og redigere videoen, især Natalia Rivera og Andrés Serrano (Producenter). Også Nicole Pfaller-Sadovsky og Lucia Medina for deres kommentarer til manuskriptet, og Johanna Barrero, Dekan på Corporacion Universitaria Iberoamericana, for institutionelt samarbejde. Forfatterne har ingen interessekonflikter.

Materials

Acetic acid (ethanoic acid) https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/compound/acetic_acid
Aversive Stimulation Current Package MED Associates Inc ENV-420 https://www.med-associates.com/product/aversive-stimulation-current-test-package/
Contextual test protocol.pro https://osf.io/4nkfq/?view_only=0640852a88544b239549462f9c21175b.
Cue test protocol.pro https://osf.io/4nkfq/?view_only=0640852a88544b239549462f9c21175b.
Curved Wall Insert MED Associates Inc VFC-008-CWI https://www.med-associates.com/product/curved-wall-insert/
Data processing.zip https://osf.io/4nkfq/?view_only=0640852a88544b239549462f9c21175b.
NIR/White Light Control Box MED Associates Inc NIR-100
Pellets BioServ F0165 http://www.bio-serv.com/pdf/F0165.pdf
Quick Change Floor/Pan Unit for Mouse MED Associates Inc ENV-005FPU-M https://www.med-associates.com/product/quick-change-floorpan-unit-for-mouse/
Small Tabletop Cabinet and Power Supply MED Associates Inc SG-6080D https://www.med-associates.com/product/small-tabletop-cabinet-and-power-supply-120v-60-hz/
Standalone Aversive Stimulator/Scrambler (115 V / 60 Hz) MED Associates Inc ENV-414S https://www.med-associates.com/product/standalone-aversive-stimulatorscrambler-115-v-ac-60-hz/
Standard Fear Conditioning Chamber MED Associates Inc VFC-008 https://www.med-associates.com/product/standard-fear-conditioning-chamber/
Training protocol VFC.pro https://osf.io/4nkfq/?view_only=0640852a88544b239549462f9c21175b.
Video Fear Conditioning Package for Rat MED Associates Inc MED-VFC-SCT-R https://www.med-associates.com/product/nir-video-fear-conditioning-system-for-rat/
DOWNLOAD MATERIALS LIST

Riferimenti

  1. Frankland, P. W., Bontempi, B. The organization of recent and remote memories. Nature Reviews Neuroscience. 6 (2), 119-130 (2005).
  2. Suzuki, A., Mukawa, T., Tsukagoshi, A., Frankland, P. W., Kida, S. Activation of LVGCCs and CB1 receptors required for destabilization of reactivated contextual fear memories. Learning & Memory. 15 (6), 426-433 (2008).
  3. Hermans, E. J., et al. How the amygdala affects emotional memory by altering brain network properties. Neurobiology of Learning and Memory. 112, 2-16 (2014).
  4. Moryś, J., Berdel, B., Jagalska-Majewska, H., ŁUczyńSka, A. The basolateral amygdaloid complex -its development, morphology and functions. Folia Morphologica. 58 (3), 29-46 (1998).
  5. LeDoux, J. E. Emotional memory systems in the brain. Behavioural Brain Research. 58 (1-2), 69-79 (1993).
  6. Labar, K. S. Beyond fear: Emotional memory mechanisms in the human brain. Current Directions in Psychological Science. 16 (4), 173-177 (2007).
  7. Izquierdo, I., Furini, C. R. G., Myskiw, J. C. Fear Memory. Physiological Reviews. 96 (2), 695-750 (2016).
  8. Maren, S. Overtraining Does Not Mitigate Contextual Fear Conditioning Deficits Produced by Neurotoxic Lesions of the Basolateral Amygdala. The Journal of Neuroscience. 18 (8), 3097-3097 (1998).
  9. Pickens, C. L., Golden, S. A., Nair, S. G. Incubation of fear. Current Protocols in Neuroscience. 64, (2013).
  10. Morrow, J. D., Saunders, B. T., Maren, S., Robinson, T. E. Sign-tracking to an appetitive cue predicts incubation of conditioned fear in rats. Behavioural Brain Research. 276, 59-66 (2015).
  11. Pickens, C. L., Golden, S. A., Adams-Deutsch, T., Nair, S. G., Shaham, Y. Long-lasting incubation of conditioned fear in rats. Biological Psychiatry. 65 (10), 881-886 (2009).
  12. Schaap, M. W. H., et al. Nociception and Conditioned Fear in Rats: Strains Matter. PLoS ONE. 8 (12), 83339 (2013).
  13. Shoji, H., Takao, K., Hattori, S., Miyakawa, T. Contextual and Cued Fear Conditioning Test Using a Video Analyzing System in Mice. Journal of Visualized Experiments. (85), e50871 (2014).
  14. Patel, T. P., et al. An open-source toolbox for automated phenotyping of mice in behavioral tasks. Frontiers in Behavioral Neuroscience. 8, 349 (2014).
  15. Kabra, M., Robie, A. A., Rivera-Alba, M., Branson, S., Branson, K. JAABA: Interactive machine learning for automatic annotation of animal behavior. Nature Methods. 10 (1), 64-67 (2013).
  16. Anagnostaras, S. G. Automated assessment of Pavlovian conditioned freezing and shock reactivity in mice using the VideoFreeze system. Frontiers in Behavioral Neuroscience. 4 (58), (2010).
  17. Moyer, J. R., Brown, T. H. Impaired Trace and Contextual Fear Conditioning in Aged Rats. Behavioral Neuroscience. 120 (3), 612-624 (2006).
  18. Schuette, S. R., Hobson, S. Conditioned contextual fear memory to assess natural forgetting and cognitive enhancement in rats. Journal of Biological Methods. 5 (3), 99 (2018).
  19. Chang, C. H., et al. Fear extinction in rodents. Current Protocols in Neuroscience. , (2009).
  20. Pickens, C. L., Golden, S. A., Nair, S. G. Incubation of fear. Current Protocols in Neuroscience. 64, 1-18 (2013).
  21. Izquierdo, I., Furini, C. R. G., Myskiw, J. C. Fear Memory. Physiological Reviews. 96 (2), 695-750 (2016).
  22. Vetere, G., et al. Chemogenetic Interrogation of a Brain-wide Fear Memory Network in Mice Article Chemogenetic Interrogation of a Brain-wide Fear Memory Network in Mice. Neuron. 94 (2), 363-374 (2017).
  23. Koob, G. F., Zimmer, A. Chapter 9 – Animal models of psychiatric disorders. Neurobiology of Psychiatric Disorders. 106, 137-166 (2012).
  24. Bourin, M. Animal models for screening anxiolytic-like drugs: a perspective. Dialogues in clinical neuroscience. 17 (3), 295-303 (2015).
  25. Murray, S. B., et al. Fear as a translational mechanism in the psychopathology of anorexia nervosa. Neuroscience & Biobehavioral Reviews. 95, 383-395 (2018).
  26. Pamplona, F. A., et al. Prolonged fear incubation leads to generalized avoidance behavior in mice. Journal of Psychiatric Research. 45 (3), 354-360 (2011).
  27. Török, B., Sipos, E., Pivac, N., Zelena, D. Modelling posttraumatic stress disorders in animals. Progress in Neuro-Psychopharmacology and Biological Psychiatry. 90, 117-133 (2019).
  28. Bhakta, A., Gavini, K., Yang, E., Lyman-Henley, L., Parameshwaran, K. Chronic traumatic stress impairs memory in mice: Potential roles of acetylcholine, neuroinflammation and corticotropin releasing factor expression in the hippocampus. Behavioural Brain Research. 335, 32-40 (2017).
  29. Uniyal, A., et al. Pharmacological rewriting of fear memories: A beacon for post-traumatic stress disorder. European Journal of Pharmacology. , 172824 (2019).
  30. Barad, M. Fear extinction in rodents: basic insight to clinical promise. Current Opinion in Neurobiology. 15 (6), 710-715 (2005).
  31. Haaker, J., et al. Making translation work: Harmonizing cross-species methodology in the behavioural neuroscience of Pavlovian fear conditioning. Neuroscience & Biobehavioral Reviews. 107, 329-345 (2019).
  32. Heroux, N. A., Horgan, C. J., Pinizzotto, C. C., Rosen, J. B., Stanton, M. E. Medial prefrontal and ventral hippocampal contributions to incidental context learning and memory in adolescent rats. Neurobiology of Learning and Memory. 166, 107091 (2019).
  33. Rossi, M. A., Yin, H. H. Methods for Studying Habitual Behavior in Mice. Current Protocols in Neuroscience. 60 (1), 8-29 (2012).
  34. Brady, A. M., Floresco, S. B. Operant Procedures for Assessing Behavioral Flexibility in Rats. Journal of Visualized Experiments. (96), (2015).
  35. Zoccolan, D., Di Filippo, A. Methodological Approaches to the Behavioural Investigation of Visual Perception in Rodents. Handbook of Behavioral Neuroscience. , (2018).
  36. Lguensat, A., Bentefour, Y., Bennis, M., Ba-M’hamed, S., Garcia, R. Susceptibility and Resilience to PTSD-Like Symptoms in Mice Are Associated with Opposite Dendritic Changes in the Prelimbic and Infralimbic Cortices Following Trauma. Neuroscienze. 418, 166-176 (2019).
  37. Li, Q., et al. N-Acetyl Serotonin Protects Neural Progenitor Cells Against Oxidative Stress-Induced Apoptosis and Improves Neurogenesis in Adult Mouse Hippocampus Following Traumatic Brain Injury. Journal of Molecular Neuroscience. 67 (4), 574-588 (2019).
  38. Pantoni, M. M., Carmack, S. A., Hammam, L., Anagnostaras, S. G. Dopamine and norepinephrine transporter inhibition for long-term fear memory enhancement. Behavioural Brain Research. 378 (112266), 112266 (2020).
  39. Smith, K. L., et al. Microglial cell hyper-ramification and neuronal dendritic spine loss in the hippocampus and medial prefrontal cortex in a mouse model of PTSD. Brain, Behavior, and Immunity. 80, 889-899 (2019).
  40. Liu, X., Zheng, X., Liu, Y., Du, X., Chen, Z. Effects of adaptation to handling on the circadian rhythmicity of blood solutes in Mongolian gerbils. Animal Models and Experimental. 2 (2), 127-131 (2019).
  41. Landgraf, D., McCarthy, M. J., Welsh, D. K. The role of the circadian clock in animal models of mood disorders. Behavioral Neuroscience. 128 (3), 344-359 (2014).
  42. Refinetti, R., Kenagy, G. J. Diurnally active rodents for laboratory research. Laboratory annimals. 52 (6), 577-587 (2018).
  43. Hurtado-Parrado, C., et al. Assessing Mongolian gerbil emotional behavior: effects of two shock intensities and response-independent shocks during an extended inhibitory-avoidance task. PeerJ. 5, (2017).
  44. Frey, P., Eng, S., Gavinf, W. Conditioned suppression in the gerbil. Behavior Research Methods & Instrumentation. 4 (5), 245-249 (1972).
  45. Woolley, M. L., Haman, M., Higgins, G. A., Ballard, T. M. Investigating the effect of bilateral amygdala lesions on fear conditioning and social interaction in the male Mongolian gerbil. Brain Research. 1078 (1), 151-158 (2006).
  46. Ballard, T. M., Sänger, S., Higgins, G. a Inhibition of shock-induced foot tapping behaviour in the gerbil by a tachykinin NK1 receptor antagonist. European Journal of Pharmacology. 412 (3), 255-264 (2001).
  47. Luyten, L., Schroyens, N., Hermans, D., Beckers, T. Parameter optimization for automated behavior assessment: plug-and-play or trial-and-error. Frontiers in Behavioral Neuroscience. 8 (28), (2014).

Tags

Fear ConditioningEmotional MemoryConsolidationFear IncubationPavlovian ConditioningAversive TrainingContextual MemoryCue MemoryWistar Rats
check_url/it/60537?article_type=t

Play Video
PDF
DOI
DOWNLOAD MATERIALS LIST
Citazione di questo articolo
Acevedo-Triana, C., Rico, J. L., Ortega, L. A., Cardenas, M. A. N., Cardenas, F. P., Rojas, M. J., Forigua-Vargas, J. C., Cifuentes, J., Hurtado-Parrado, C. Fear Incubation Using an Extended Fear-Conditioning Protocol for Rats. J. Vis. Exp. (162), e60537, doi:10.3791/60537 (2020).
Scarica citazione
Ristampe e autorizzazioni

View Video

✖

To prove you're not a robot, please enter the text in the image below

CAPTCHA Image
Play CAPTCHA Audio
Refresh Image