JoVE Journal > Behavior
Summary
Abstract
Introduction
Protocol
Results
Discussion
Disclosures
Acknowledgements
Materials
References
자동 번역
Please note that all translations are automatically generated. Click here for the English version.
행동분석학

דגירה פחד באמצעות פרוטוקול מיזוג פחד מורחב לחולדות

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

אנו מתארים פרוטוקול מורחב של מיזוג פחד המייצר אי-ניסיון יתר ופחד מחשירה בחולדות. פרוטוקול זה כרוך באימון יחיד עם 25 זיווגים של הלם טון (כלומר, אימון יתר) והשוואה של תגובות הקפאה מותנות במהלך בדיקות הקשר וסימן 48 שעות (לטווח קצר) ו-6 שבועות (לטווח ארוך) לאחר האימון.

Abstract

זיכרון רגשי נחקר בעיקר עם פרדיגמיות של מיזוג פחד. התניה פחד היא סוג של למידה שדרכה אנשים לומדים את היחסים בין אירועים aversive וגירויים ניטרליים אחרת. ההליכים הנפוצים ביותר לחקר זיכרונות רגשיים כרוכים בהתניה של פחד בחולדות. במשימות אלה, הגירוי ללא תנאי (ארה”ב) הוא הלם רגל שהוצג פעם או מספר פעמים על-פני מפגשים בודדים או מספר מפגשים, והתגובה המותנה (CR) מקפיאה. בגרסה של הליכים אלה, הנקראת “מיזוג פחד cued”, טון (גירוי מותנה, CS) מזווג עם רעידות רגל (ארה”ב) במהלך שלב האימון. במהלך הבדיקה הראשונה, בעלי חיים נחשפים לאותו הקשר שבו התקיימה ההכשרה, ותגובות הקפאה נבדקות בהיעדר רעידות רגליים וגוונים (כלומר, מבחן הקשר). במהלך הבדיקה השנייה נמדדת ההקפאה כאשר ההקשר משתנה (לדוגמה, על ידי מניפולציה של הריח והקירות של התא הניסיוני) והטון מוצג בהיעדר רעידות רגליים (כלומר, מבחן רמז). רוב הליכי מיזוג הפחד cued כרוכים כמה זיווגים הלם טון (למשל, 1-3 ניסויים בפגישה אחת). יש עניין הולך וגדל בגרסאות פחות נפוצות הכוללות מספר רב של זיווגים (כלומר, עודף ניסיון) הקשורים לאפקט ארוך טווח הנקרא דגירה של פחד (כלומר, תגובות הפחד גדלות עם הזמן ללא חשיפה נוספת לאירועים או גירויים מותנים). משימות מורחבות של מיזוג פחד היו המפתח להבנת ההיבטים ההתנהגותיים והנוירוביולוגיים של הדגירה של הפחד, כולל הקשר שלה עם תופעות פסיכולוגיות אחרות (למשל, הפרעת דחק פוסט-טראומטית). כאן, אנו מתארים פרוטוקול מורחב של מיזוג פחד המייצר אי-ניסיון יתר ופחד דגירה בחולדות. פרוטוקול זה כרוך באימון יחיד עם 25 זיווגים של הלם טון (כלומר, אימון יתר) והשוואה של תגובות הקפאה מותנות במהלך בדיקות הקשר וסימן 48 שעות (לטווח קצר) ו-6 שבועות (לטווח ארוך) לאחר האימון.

Introduction

זיכרון הוא תהליך פסיכולוגי המקיף שלבים שונים: רכישת מידע, איחוד (מאפשר יציבות של מידע שנרכש) ואחזור (ראיות לתהליך האיחוד)1. במהלך שלב האיחוד, מתרחשים הקמה של חיבורים סינפטיים חדשים ושינוי של חיבורים קיימים מראש. הדבר מצביע על הצורך לתקופה של זמן שבמהלכה אירועים מולקולריים ופיזיולוגיים האחראים לשינויים אלהמתרחשים 1,2. שינויים פיזיולוגיים או מולקולריים אלה משתנים בין אם האירועים שאוחזרו טעונים רגשית או לא (כלומר, זיכרון רגשי). לדוגמה, מחקרים הראו כי גרעין הים הניצי ותסביך האמיגדלה הבסקית רלוונטיים במיוחד לזיכרון הרגשי3,,4,,5.

תופעות זיכרון רגשי נחקרו בעיקר עם פרדיגמים מיזוג פחד5,6. מיזוג פחד הוא סוג של למידה שדרכה אנשים לומדים את היחסים בין אירועים aversive וגירויים ניטרליים אחרת7. פרדיגמות מיזוג פחד לייצר מולקולרי, תאי, ושינויים מבניים האמיגדלה. בנוסף, מיזוג הפחד משנה את הקישוריות של ההיפוקמפוס במהלך תהליכי הקונסולידציה ואחזור של זיכרון רגשי.

אחד ההליכים הנפוצים ביותר לחקר זיכרונות פחד הוא קלאסי (פבלובי) מיזוג בחולדות. הליך זה משתמש בדרך כלל בהלם רגל (ארה”ב) כגירוי aversive, אשר מועבר פעם או מספר פעמים על פני אחד או מספר מפגשים. התגובה מותנית (CR) של חולדות שנחשפו להליך זה היא הקפאה (כלומר, “חוסר תנועה כללי הנגרמת על ידי תגובת טוניק כללית של שרירי השלד של בעלי החיים למעט השרירים המשמשיםבנשימה” 7). ניתן להעריך תגובה זו בשני סוגים של בדיקות: בדיקות הקשר וסימן. למבחן ההקשר, הנבדק עובר מספר נתון של רעידות רגליים במהלך האימון, ולאחר מכן מוסר מהתא הניסיוני למשך זמן מוגדר. במהלך הבדיקה, הנושא מוחזר לאותו הקשר שבו האימונים התקיימו ומדדים שונים של הקפאה נאספים בהיעדר רעידות רגליים (למשל, משך, אחוז או תדירות של פרקי הקפאה), ובהשוואה לרמות הבסיס שנקבעו בשלב האימון. עבור הסוג השני של הבדיקה, מבחן cue, גירוי (בדרך כלל טון) מזווג עם רעידות הרגל במהלך שלב האימון (כלומר, גירוי מותנה, CS). לאחר השלמת האימון, החיה מוסרת מהקשר האימון לזמן מוגדר ולאחר מכן ממוקמת בהקשר שונה (לדוגמה, תא ניסיוני שונה בעל צורות שונות של קירות וריח שונה). לאחר מכן הסימן מוצג מספר נתון של פעמים, ותגובות הקפאה לסימן נמדדות בהשוואה לרמות הבסיסיות שנאספו במהלך האימון. הגרסה הנפוצה ביותר של פרדיגמה זו משתמשת 1 עד 3 זיווגים הלם טון במהלך אימון יחיד, ואחריו בדיקות הקשר ו cue שנערך מספר שעות או כמה ימים לאחר מכן.

הליכי מיזוג פחד אחרים מיושמים בתדירות נמוכה יותר כרוכים במספר רב של זיווגים של מקלות הלם (כלומר, ניסויים), אשר נקראו לעתים קרובות הליכי אובר-און8. עניין הולך וגובר במשימות אלה קשור להשפעות הזיכרון הארוכות והגדלות שלהם הנקראות דגירה של פחד (כלומר, תגובות פחד מותנות גדלות עם הזמן בהיעדר חשיפה נוספת לאירועים או גירויים מותנים)9,,10,,11. דוגמה של נהלי אימון יתר כאלה כרוכה בשלב אימון של 100 זיווגים הלם טון מופץ על פני 10 הפעלות, ואחריו בדיקות הקשר ו cue שנערך 48 שעות ו 30 ימים מאוחריותר 11,12. כדי להימנע מהכשרה מקיפה הפרושה על פני מספר ימים, מרן (1998) דיווח כי אימון יתר יכול להיות מבוסס ואופטימיזציה בפגישה אחת עם 25זיווגים 8. אפקט הדגירה הוא עדות ברמות גבוהות יותר באופן משמעותי של פחד מותן בחולדות שנבדקו 31 ימים לאחר האימון, לעומת חולדות שנבדקו 48 שעות לאחר מכן. משימות מורחבות של מיזוג פחד היו המפתח להבנת היבטים התנהגותיים ונוירוביולוגיים הבסיסיים דגירה של פחד, כולל הקשר שלה עם תופעות פסיכולוגיות אחרות (למשל, הפרעת דחק פוסט-טראומטית מתעכבת)11,,12,,13.

כאן, אנו מתארים פרוטוקול מורחב של מיזוג פחדים שגורם לאורופן יתר ופחד מדגירה בחולדות. שונה פרדיגמים אחרים הדורשים מספר ימיאימון 11, הפרוטוקול הנוכחי מתמקד אימון יחיד8. השתמשנו ב-25 זיווגים של הלם טון כדי לייצר תגובות הקפאה מותנות גבוהות יותר במהלך בדיקות ההקשר והרמז שנערכו 6 שבועות לאחר האימון, בהשוואה לבדיקות שנערכו 48 שעות לאחר מכן.

Protocol

הפרוטוקול הבא אושר על ידי הוועדה המוסדית לטיפול בבעלי חיים ושימוש של אוניברסיטת Fundación Konrad Lorenz (IACUC-KL). ההכרזה האוניברסלית בדבר זכויות בעלי חיים שהונפקה על ידי הליגה הבינלאומית לזכויות בעלי חיים בז’נבה, שווייץ (1989) ועקרונות אתיים של ניסויים בבעלי חיים שהונפקו על ידי ICLAS היו מכובדים. <p class="jov…

Representative Results

וריאציות באחוז זמן ההקפאה בשלבים שונים של האימון נותחו עבור כל הנושאים (n = 12) באמצעות בדיקת t תלויה (טבלה 1). בעלי חיים היו פעילים וחקרו את התא הניסיוני במהלך שלוש הדקות הראשונות של האימון (היום הראשון של הפרוטוקול), זמן שבמהלכו לא נמסרו גוונים או זעזועים (כלומר, ק…

Discussion

פרוטוקול מיזוג הפחד המורחב הנוכחי הוא גישה יעילה ותקפה להערכת זיכרון רגשי בתקופות קצרות (48 שעות) ותקופות ארוכות טווח (6 שבועות). לפיכך, הפרוטוקול מאפשר ללמוד עודף על תופעות דגירה וחשש בחולדות. בין היתרונות השונים של פרוטוקול זה הם להלן. הוא מציע שני סוגים של בדיקות זיכרון, כלה הקשר וסימן, המא…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

תמיכה כספית במחקר זה סופקה על ידי Fundación אוניברסיטת קונרד לורנץ – מענק מספר 9IN15151. המחברים רוצים להודות למחלקת התקשורת באוניברסיטת קונרד לורנץ על עזרתם בהקלטה ועריכה של הסרטון, במיוחד נטליה ריברה ואנדרס סראנו (מפיקים). כמו כן, ניקול פלר-סדובסקי ולוסיה מדינה על הערותיהם על כתב היד, וג’ואנה בררו, דיקן באוניברסיטת קורפורציה איבריאמריקנה, לשיתוף פעולה מוסדי. למחברים אין ניגודי עניינים.

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

References

  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. 신경과학. 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

Play Video
PDF
DOI
DOWNLOAD MATERIALS LIST
Cite This Article
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).
Download Citation
Reprints and Permissions

View Video

✖

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

CAPTCHA Image
Play CAPTCHA Audio
Refresh Image