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행동분석학

Angst-Inkubation mit einem erweiterten Angst-Konditionierungsprotokoll für 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

Wir beschreiben ein erweitertes Angstkonditionierungsprotokoll, das bei Ratten Übertraining und Angstinkubation erzeugt. Dieses Protokoll beinhaltet eine einzige Trainingseinheit mit 25 Ton-Schock-Paarungen (d. h. Übertraining) und einen Vergleich der konditionierten Gefrierreaktionen während der Kontext- und Cue-Tests 48 h (kurzfristig) und 6 Wochen (langfristig) nach dem Training.

Abstract

Emotionales Gedächtnis wurde in erster Linie mit Angst-Konditionierung Paradigmen untersucht. Angstkonditionierung ist eine Form des Lernens, durch die Individuen die Beziehungen zwischen aversiven Ereignissen und ansonsten neutralen Reizen lernen. Die am häufigsten genutzten Verfahren zum Studium emotionaler Erinnerungen beinhalten Angstkonditionierung bei Ratten. Bei diesen Aufgaben ist der unkonditionierte Stimulus (US) ein Fußschock, der ein- oder mehrmals über einzelne oder mehrere Sitzungen hinweg präsentiert wird, und die konditionierte Reaktion (CR) friert ein. In einer Version dieser Verfahren, genannt cued Angst konditionierung, wird ein Ton (konditionierter Stimulus, CS) mit Fußschocks (US) während der Trainingsphase gepaart. Während des ersten Tests werden die Tiere dem gleichen Kontext ausgesetzt, in dem das Training stattgefunden hat, und Frostreaktionen werden in Abwesenheit von Fußschocks und -tönen (d. h. einem Kontexttest) getestet. Während des zweiten Tests wird das Einfrieren gemessen, wenn der Kontext geändert wird (z. B. durch Manipulation des Geruchs und der Wände der Versuchskammer) und der Ton wird in Abwesenheit von Fußschocks (d. h. einem Cue-Test) dargestellt. Die meisten cued Angst Konditionierung Verfahren beinhalten wenige Ton-Schock-Paarungen (z.B. 1-3 Versuche in einer einzigen Sitzung). Das Interesse an weniger häufigen Versionen, die eine große Anzahl von Paarungen (d. h. Übertraining) im Zusammenhang mit dem langanhaltenden Effekt der Angstinkubation beinhalten, wächst (d. h. Angstreaktionen nehmen im Laufe der Zeit zu, ohne dass aversive Ereignisse oder konditionierte Reize ausgesetzt sind). Erweiterte Aufgaben zur Angstkonditionierung waren der Schlüssel zum Verständnis der verhaltens- und neurobiologischen Aspekte der Angstinkubation, einschließlich ihrer Beziehung zu anderen psychologischen Phänomenen (z. B. posttraumatische Belastungsstörungen). Hier beschreiben wir ein erweitertes Angstkonditionierungsprotokoll, das bei Ratten übertrainierenund inkubiert. Dieses Protokoll beinhaltet eine einzige Trainingseinheit mit 25 Ton-Schock-Paarungen (d. h. Übertraining) und einen Vergleich der konditionierten Gefrierreaktionen während der Kontext- und Cue-Tests 48 h (kurzfristig) und 6 Wochen (langfristig) nach dem Training.

Introduction

Speicher ist ein psychologischer Prozess, der verschiedene Phasen umfasst: Informationserfassung, Konsolidierung (ermöglicht die Stabilität erworbener Informationen) und Abruf (Beweis für den Konsolidierungsprozess)1. Während der Konsolidierungsphase erfolgt der Aufbau neuer synaptischer Verbindungen und die Änderung bereits bestehender Verbindungen. Dies deutet auf die Notwendigkeit für einen Zeitraum hin, in dem molekulare und physiologische Ereignisse auftreten, die für diese Veränderungen verantwortlich sind1,2. Diese physiologischen oder molekularen Veränderungen variieren, ob die abgerufenen Ereignisse emotional geladen sind oder nicht (d. h. emotionales Gedächtnis). Zum Beispiel hat die Forschung gezeigt, dass der laterale Kern und der basolaterale Amygdala-Komplex für das emotionale Gedächtnis besonders relevant sind3,4,5.

Emotionale Gedächtnisphänomene wurden in erster Linie mit Angstkonditionierung Paradigmen5,6untersucht. Angstkonditionierung ist eine Form des Lernens, durch die Individuen lernen die Beziehungen zwischen aversiven Ereignissen und ansonsten neutralen Reizen7. Angstkonditionierung Paradigmen produzieren molekulare, zelluläre, und strukturelle Veränderungen in der Amygdala. Darüber hinaus verändert Angstkonditionierung die Konnektivität des Hippocampus während der Konsolidierungs- und Abholprozesse des emotionalen Gedächtnisses.

Eines der am häufigsten verwendeten Verfahren zum Studium von Angsterinnerungen ist die klassische (Pavlovian) Konditionierung bei Ratten. Dieses Verfahren verwendet in der Regel Footshock (US) als aversiven Stimulus, der ein- oder mehrmals über eine oder mehrere Sitzungen abgegeben wird. Die konditionierte Reaktion (CR) von Ratten, die diesem Verfahren ausgesetzt sind, ist das Einfrieren (d. h. “generalisierte Immobilität, verursacht durch eine verallgemeinerte tonische Reaktion der Skelettmuskulatur der Tiere mit Ausnahme der Muskeln, die bei der Atmung verwendet werden”7 ). Diese Reaktion könnte anhand von zwei Arten von Tests bewertet werden: Kontext- und Cue-Tests. Für den Kontexttest erfährt das Probanden während der Trainingseinheit eine bestimmte Anzahl von Fußschocks und wird dann für eine definierte Zeit aus der Versuchskammer entfernt. Während der Prüfung wird das Probanden in den gleichen Kontext zurückgeführt, in dem die Ausbildung stattgefunden hat, und es werden verschiedene Maßnahmen des Einfrierens in Abwesenheit von Fußschocks (z. B. Dauer, Prozentsatz oder Häufigkeit von Gefrierepisoden) gesammelt und mit den während der Trainingsphase festgelegten Ausgangswerten verglichen. Für den zweiten Testtyp, den Cue-Test, wird während der Trainingsphase ein Stimulus (typischerweise ein Ton) mit den Fußschocks gepaart (d. h. bedingter Stimulus, CS). Nach Abschluss der Ausbildung wird das Tier für eine definierte Zeit aus dem Trainingskontext entfernt und anschließend in einen modifizierten Kontext gestellt (z.B. eine andere Versuchskammer, die unterschiedliche Wände und unterschiedliche Nriege hat). Der Cue wird dann eine bestimmte Anzahl von Malen angezeigt, und Die Gefrierreaktionen auf den Cue werden gemessen und mit den während des Trainings gesammelten Ausgangswerten verglichen. Die gängigste Version dieses Paradigmas verwendet 1 bis 3 Ton-Schock-Paarungen während einer einzelnen Trainingseinheit, gefolgt von Kontext- und Cue-Tests, die einige Stunden oder ein paar Tage später durchgeführt werden.

Andere weniger häufig implementierte Angstkonditionierungsverfahren beinhalten eine große Anzahl von Schock-Cue-Paarungen (d. h. Studien), die oft alsÜberschulungsverfahren8 bezeichnet wurden. Ein wachsendes Interesse an diesen Aufgaben hängt mit ihren langanhaltenden und erhöhten Gedächtniseffekten zusammen, die als Angstinkubation bezeichnet werden (d.h. bedingte Angstreaktionen nehmen im Laufe der Zeit zu, wenn aversive Ereignisse oder konditionierte Reize nicht mehr ausgesetzt sind)9,10,11. Ein Beispiel für solche Überschulungsverfahren ist eine Trainingsphase von 100 Ton-Schock-Paarungen, verteilt auf 10 Sitzungen, gefolgt von Kontext- und Cue-Tests, die 48 h und 30 Tage später11,12durchgeführt werden. Um ein umfangreiches Training über mehrere Tage zu vermeiden, berichtete Maren (1998), dass Übertraining in einer einzigen Sitzung mit 25 Paarungen8etabliert und optimiert werden konnte. Der Inkubationseffekt zeigt sich in deutlich höheren Konzentrationen von konditionierter Angst bei Ratten, die 31 Tage nach dem Training getestet wurden, im Vergleich zu Ratten, die 48 h danach getestet wurden. Erweiterte Aufgaben zur Angstkonditionierung waren der Schlüssel für das Verständnis von Verhaltens- und neurobiologischen Aspekten, die der Angstinkubation zugrunde liegen, einschließlich ihrer Beziehung zu anderen psychologischen Phänomenen (z. B. verzögerte posttraumatische Belastungsstörung)11,12,13.

Hier beschreiben wir ein erweitertes Angstkonditionierungsprotokoll, das bei Ratten zu Übertraining und Angstinkubation führt. Im Unterscheidet sich von anderen Paradigmen, die mehrere Tage Trainingerfordern 11, das aktuelle Protokoll ist auf eine einzelne Trainingseinheit 8konzentriert. Wir verwendeten 25 Ton-Schock-Paarungen, um höher konditionierte Gefrierreaktionen während Kontext- und Cue-Tests zu erzeugen, die 6 Wochen nach dem Training durchgeführt wurden, im Vergleich zu Tests, die 48 h danach durchgeführt wurden.

Protocol

Das folgende Protokoll wurde vom Institutionellen Ausschuss für Tierpflege und Nutzung der Stiftung Universitaria Konrad Lorenz (IACUC-KL) genehmigt. Die vom Internationalen Tierschutzbund Genf (1989) herausgegebene universelle Erklärung der Tierrechte und die vom ICLAS herausgegebenen ethischen Grundsätze des Experimentierens mit Tieren wurden respektiert. 1. Themenvorbereitung Wählen Sie männliche erwachsene Wistar Ratten (n = 12). Beherbergen Sie sie in Vierergruppen pro Käf…

Representative Results

Die prozentualen Schwankungen der Gefrierzeit in den verschiedenen Phasen der Trainingseinheit wurden für alle Probanden (n = 12) mit einem abhängigen t-Test analysiert (Tabelle 1). Die Tiere waren aktiv und erkundeten die Versuchskammer während der ersten drei Minuten der Trainingseinheit (erster Tag des Protokolls), während der keine Töne oder Schocks abgegeben wurden (d.h. Baseline-BL). Wie in Abbildung 2Adargestellt, Prozentsatz…

Discussion

Das derzeit erweiterte Angstkonditionierungsprotokoll ist ein effizienter und gültiger Ansatz zur Beurteilung des emotionalen Gedächtnisses über kurze (48 h) und langfristige Zeiträume (6 Wochen). So erlaubt das Protokoll, Übertraining und Angst inkubationsphänomene bei Ratten zu studieren. Zu den verschiedenen Vorteilen dieses Protokolls gehören die folgenden. Es bietet zwei Arten von Speichertests, nämlich Kontext und Cue, die es ermöglichen, die differenzielle Wirkung von zwei Verzögerungen (48 h und 6 Woche…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Finanzielle Unterstützung für diese Forschung wurde von der Stiftung Universitaria Konrad Lorenz – Fördernummer 9IN15151 – bereitgestellt. Die Autoren danken der Kommunikationsabteilung der Konrad Lorenz Universität für ihre Hilfe bei der Aufnahme und Bearbeitung des Videos, insbesondere Natalia Rivera und Andrés Serrano (Produzenten). Auch Nicole Pfaller-Sadovsky und Lucia Medina für ihre Kommentare zum Manuskript und Johanna Barrero, Dekanin der Corporacion Universitaria Iberoamericana, für institutionelle Zusammenarbeit. Die Autoren haben keine Interessenkonflikte.

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/
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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).
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