JoVE Journal > Behavior
Summary
Abstract
Introduction
Protocol
Risultati
Discussion
Divulgazioni
Acknowledgements
Materials
Riferimenti
Traduzione automatica
Please note that all translations are automatically generated. Click here for the English version.
Comportamento

Angst Incubatie met behulp van een uitgebreide Angst-Conditioning Protocol voor ratten

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

We beschrijven een uitgebreid angst-conditionering protocol dat overtraining produceert en angst incubatie bij ratten. Dit protocol omvat een enkele trainingssessie met 25 tone-shock pairings (d.w.z. overtraining) en een vergelijking van geconditioneerde vriesreacties tijdens context- en cuetests 48 uur (korte termijn) en 6 weken (lange termijn) na de training.

Abstract

Emotioneel geheugen is voornamelijk bestudeerd met angst-conditionerende paradigma’s. Angst conditionering is een vorm van leren waardoor individuen leren de relaties tussen aversieve gebeurtenissen en anderszins neutrale stimuli. De meest gebruikte procedures voor het bestuderen van emotionele herinneringen met zich meebrengen angst conditionering bij ratten. In deze taken, de ongeconditioneerde stimulus (VS) is een voetschok een of meerdere keren gepresenteerd over enkele of meerdere sessies, en de geconditioneerde reactie (CR) is bevriezen. In een versie van deze procedures, genaamd cued angst conditionering, een toon (geconditioneerde stimulus, CS) wordt gepaard met voetschokken (US) tijdens de trainingsfase. Tijdens de eerste proef worden dieren blootgesteld aan dezelfde context waarin de training heeft plaatsgevonden, en worden de vriesreacties getest bij afwezigheid van voetschokken en tonen (d.w.z. een contexttest). Tijdens de tweede test wordt het bevriezen gemeten wanneer de context wordt gewijzigd (bijvoorbeeld door het manipuleren van de geur en muren van de experimentele kamer) en de toon wordt gepresenteerd bij afwezigheid van voetschokken (d.w.z. een cue-test). De meeste cued angst conditionering procedures leiden tot weinig toon-shock combinaties (bijvoorbeeld, 1-3 proeven in een enkele sessie). Er is een groeiende belangstelling voor minder voorkomende versies met een uitgebreid aantal combinaties (d.w.z. overtraining) in verband met het langdurige effect dat angstinbezubatie wordt genoemd (d.w.z. angstreacties nemen na verloop van tijd toe zonder verdere blootstelling aan aversieve gebeurtenissen of geconditioneerde stimuli). Uitgebreide angst-conditionering taken zijn de sleutel tot het begrip van angst incubatie gedrags-en neurobiologische aspecten, met inbegrip van de relatie met andere psychologische verschijnselen (bijvoorbeeld post-traumatische stress stoornis). Hier beschrijven we een uitgebreid angst-conditioneringsprotocol dat overtraining produceert en angst voor incubatie bij ratten. Dit protocol omvat een enkele trainingssessie met 25 tone-shock pairings (d.w.z. overtraining) en een vergelijking van geconditioneerde vriesreacties tijdens context- en cuetests 48 uur (korte termijn) en 6 weken (lange termijn) na de training.

Introduction

Geheugen is een psychologisch proces dat verschillende fasen omvat: informatieverwerving, consolidatie (zorgt voor de stabiliteit van verkregen informatie) en ophalen (bewijs voor het consolidatieproces)1. Tijdens de consolidatiefase vinden de oprichting van nieuwe synaptische verbindingen en de wijziging van reeds bestaande verbindingen plaats. Dit suggereert de noodzaak voor een periode waarin moleculaire en fysiologische gebeurtenissen die verantwoordelijk zijn voor deze veranderingen optreden1,2. Deze fysiologische of moleculaire veranderingen variëren of de opgehaalde gebeurtenissen emotioneel geladen zijn of niet (d.w.z. emotioneel geheugen). Zo heeft onderzoek aangetoond dat de laterale kern en het basolaterale amygdala-complex bijzonder relevant zijn voor emotioneel geheugen3,4,5.

Emotionele geheugen verschijnselen zijn voornamelijk bestudeerd met angst conditionering paradigma’s5,6. Angst conditionering is een vorm van leren waardoor individuen leren de relaties tussen aversieve gebeurtenissen en anders neutrale stimuli7. Angst conditionering paradigma’s produceren moleculaire, cellulaire, en structurele veranderingen in de amygdala. Bovendien wijzigt angstconditionering de connectiviteit van de hippocampus tijdens de consolidatie- en ophaalprocessen van emotioneel geheugen.

Een van de meest gebruikte procedures voor het bestuderen van angst herinneringen is klassieke (Pavlov) conditionering bij ratten. Deze procedure maakt meestal gebruik van footshock (US) als de aversieve stimulus, die een of meerdere keren wordt geleverd over een of meerdere sessies. De geconditioneerde respons (CR) van ratten die aan deze procedure worden blootgesteld, is bevriezing (d.w.z. “gegeneraliseerde immobiliteit veroorzaakt door een algemene tonische respons van het skelet van de dieren, behalve die spieren die worden gebruikt bij de ademhaling”7 ). Deze respons kan worden beoordeeld op twee soorten tests: context- en cuetests. Voor de contexttest ondergaat het onderwerp een bepaald aantal voetschokken tijdens de training en wordt het vervolgens gedurende een bepaalde tijd uit de experimentele kamer verwijderd. Tijdens de test wordt het onderwerp teruggebracht naar dezelfde context waarin de opleiding heeft plaatsgevonden en worden verschillende vriesmaatregelen verzameld bij afwezigheid van voetschokken (bijvoorbeeld duur, percentage of frequentie van bevriezingse episodes) en in vergelijking met de basisniveaus die tijdens de trainingsfase zijn vastgesteld. Voor het tweede type test, cue test, wordt een stimulus (meestal een toon) gekoppeld aan de voetschokken tijdens de trainingsfase (d.w.z. voorwaardelijke stimulus, CS). Na de training wordt het dier gedurende een bepaalde tijd uit de trainingscontext verwijderd en vervolgens in een gewijzigde context geplaatst (bijvoorbeeld een andere experimentele kamer met verschillende vormen van muren en verschillende geurgeuren). De cue wordt vervolgens een bepaald aantal keren gepresenteerd en de bevriezing van de reacties op de cue wordt gemeten en vergeleken met basislijnniveaus die tijdens de training worden verzameld. De meest voorkomende versie van dit paradigma maakt gebruik van 1 tot 3 tone-shock pairings tijdens een enkele trainingssessie, gevolgd door context- en cuetests die een aantal uren of een paar dagen later zijn uitgevoerd.

Andere minder vaak geïmplementeerde angstconditioneringsprocedures omvatten een uitgebreid aantal shock-cue-koppelingen (d.w.z. proeven), die vaak overtrainingsprocedures worden genoemd8. Een groeiende belangstelling voor deze taken is gerelateerd aan hun langdurige en verhoogde geheugeneffecten genaamd angst incubatie (dat wil zeggen, geconditioneerde angst reacties toenemen na verloop van tijd in de afwezigheid van verdere blootstelling aan aversieve gebeurtenissen of geconditioneerde stimuli)9,10,11. Een voorbeeld van dergelijke overtrainingsprocedures omvat een trainingsfase van 100 toonschokkoppelingen verdeeld over 10 sessies, gevolgd door context- en cuetests die 48 uur en 30 dagen later11,12worden uitgevoerd . Om uitgebreide training over meerdere dagen te vermijden, meldde Maren (1998) dat overtraining in één sessie met 25 combinaties8kon worden opgezet en geoptimaliseerd. Het incubatieeffect blijkt in aanzienlijk hogere niveaus van geconditioneerde angst bij ratten getest 31 dagen na de training, in vergelijking met ratten getest 48 uur na. Uitgebreide angst-conditionering taken zijn van cruciaal belang voor het begrip van gedrags-en neurobiologische aspecten die ten grondslag liggen aan angst incubatie, met inbegrip van de relatie met andere psychologische verschijnselen (bijvoorbeeld, vertraagde-onset posttraumatische stress stoornis)11,12,13.

Hier beschrijven we een uitgebreid angst-conditioneringsprotocol dat overtraining induceert en angst vreest voor incubatie bij ratten. Anders dan andere paradigma’s die meerdere dagen trainingvereisen 11, is het huidige protocol gericht op één trainingssessie8. We gebruikten 25 tone-shock pairings om hogere geconditioneerde vriesreacties te produceren tijdens de context en cue tests uitgevoerd 6 weken na de training, in vergelijking met tests uitgevoerd 48 uur na.

Protocol

Het volgende protocol werd goedgekeurd door het Institutional Animal Care and Use Committee van Fundación Universitaria Konrad Lorenz (IACUC-KL). De universele verklaring van dierenrechten uitgegeven door International League of Animal Rights, Genève, Zwitserland (1989), en ethische principes van experimenten met dieren uitgegeven door ICLAS werden gerespecteerd. 1. Selecteer mannelijke volwassen Wistar ratten (n = 12). Huis ze in groepen van vier per kooi gedurende drie dagen van …

Representative Results

Variaties in het percentage vriestijd tijdens verschillende fasen van de trainingssessie werden geanalyseerd voor alle proefpersonen (n = 12) met behulp van een afhankelijke t-test (tabel 1). Dieren waren actief en onderzochten de experimentele kamer tijdens de eerste drie minuten van de training (eerste dag van het protocol), tijd waarin geen tonen of schokken werden geleverd (d.w.z. baseline-BL). Zoals blijkt uit figuur 2A, percentage …

Discussion

Het huidige uitgebreide angst-conditioneringsprotocol is een efficiënte en valide aanpak om emotioneel geheugen te beoordelen over korte (48 uur) en lange termijn (6 weken). Zo maakt het protocol het mogelijk om overtraining te bestuderen en incubatieverschijnselen bij ratten te vrezen. Onder de verschillende voordelen van dit protocol zijn de volgende. Het biedt twee soorten geheugentests, namelijk context en cue, die het mogelijk maken om het differentiële effect van twee vertragingen (48 uur en 6 weken) in context e…

Divulgazioni

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Financiële steun voor dit onderzoek werd verleend door Fundación Universitaria Konrad Lorenz – subsidienummer 9IN15151. De auteurs willen de afdeling Communicatie van de Konrad Lorenz University bedanken voor hun hulp bij het opnemen en bewerken van de video, in het bijzonder Natalia Rivera en Andrés Serrano (Producers). Ook Nicole Pfaller-Sadovsky en Lucia Medina voor hun opmerkingen over het manuscript, en Johanna Barrero, decaan bij Corporacion Universitaria Iberoamericana, voor institutionele samenwerking. De auteurs hebben geen belangenconflicten.

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