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

Страх Инкубации с использованием расширенного страх кондиционирования протокол для крыс

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

Мы описываем расширенный протокол кондиционирования страха, который производит перетренированность и инкубацию страха у крыс. Этот протокол предполагает одну тренировку с 25 тон-шок пар (т.е. перетренированность) и сравнение условных ответов замораживания во время контекста и биток испытаний 48 ч (краткосрочные) и 6 недель (долгосрочный) после обучения.

Abstract

Эмоциональная память была в первую очередь изучены со страхом кондиционирования парадигм. Страх кондиционирования является одной из форм обучения, с помощью которого люди узнают отношения между aversive событий и в противном случае нейтральные стимулы. Наиболее широко используемые процедуры для изучения эмоциональных воспоминаний влечет за собой страх кондиционирования у крыс. В этих задачах, безусловный стимул (США) является footshock представлен один или несколько раз в течение одного или нескольких сессий, и условный ответ (CR) является замораживание. В версии этих процедур, называется cued страх кондиционирования, тон (условный стимул, CS) в паре с footshocks (США) во время фазы обучения. Во время первого испытания животные подвергаются воздействию того же контекста, в котором проходила тренировка, и ответы на замораживание проверяются при отсутствии footshocks и тонов (т.е. контекстного теста). Во время второго теста, замораживание измеряется, когда контекст изменяется (например, путем манипулирования запахом и стенками экспериментальной камеры) и тон представлен в отсутствие footshocks (т.е. тест кия). Большинство процедур кондиционирования страха cued подразумевали немногие спаривания тон-шок (например, 1-3 испытания в одной сессии). Растет интерес к менее распространенным версиям, включающим большое количество сопряжений (т.е. перетренированность), связанных с длительным эффектом, называемым инкубацией страха (т.е. реакции страха увеличиваются с течением времени без дальнейшего воздействия на аверсивные события или условные стимулы). Расширенные задачи по кондиционированию страха были ключом к пониманию поведенческих и нейробиологических аспектов инкубации страха, включая его связь с другими психологическими явлениями (например, посттравматическое стрессовое расстройство). Здесь мы описываем расширенный протокол кондиционирования страха, который производит перетренированность и инкубацию страха у крыс. Этот протокол предполагает одну тренировку с 25 тон-шок пар (т.е. перетренированность) и сравнение условных ответов замораживания во время контекста и биток испытаний 48 ч (краткосрочные) и 6 недель (долгосрочный) после обучения.

Introduction

Память – это психологический процесс, охватывающий различные этапы: сбор информации, консолидация (позволяет стабильность приобретенной информации) и поиск (доказательства процесса консолидации)1. На этапе консолидации происходит создание новых синаптических соединений и модификация уже существующих соединений. Это говорит о необходимости в течение периода времени, в течение которого молекулярные и физиологические события, ответственные за эти изменения происходят1,2. Эти физиологические или молекулярные изменения варьируются в зависимости от того, эмоционально ли полученные события заряжены или нет (т.е. эмоциональная память). Например, исследования показали, что боковое ядро и басотеральная миндалина комплекса особенно актуальны для эмоциональной памяти3,,4,5.

Эмоциональное явление памяти были в первую очередь изучены со страхом кондиционированияпарадигмы 5,6. Страх кондиционирования является одной из форм обучения, с помощью которого люди узнают отношения между aversive событий и иным нейтральным стимулов7. Парадигмы кондиционирования страха производят молекулярные, клеточные и структурные изменения в миндалине. Кроме того, кондиционирование страха изменяет связь гиппокампа во время консолидации и поиска процессов эмоциональной памяти.

Одной из наиболее часто используемых процедур для изучения воспоминаний страха является классическая (Павловская) кондиционирование у крыс. Эта процедура обычно использует footshock (США) в качестве aversive стимул, который поставляется один или несколько раз в течение одного или нескольких сессий. Условный ответ (CR) крыс, подвергшихся воздействию этой процедуры является замораживание (т.е. “обобщенная неподвижность, вызванная обобщенной тонизирующей реакцией скелетной мускулатуры животных, за исключением тех мышц, которые используются в дыхании”7 ). Этот ответ можно оценить по двум типам тестов: тесты контекста и сигнала. Для контекстного теста, предмет проходит определенное количество footshocks во время тренировки, а затем удаляется из экспериментальной камеры в течение определенного времени. Во время проверки предмет возвращается в тот же контекст, в котором проводилась подготовка, и различные меры замораживания собираются в отсутствие footshocks (например, продолжительность, процент или частота эпизодов замораживания), и по сравнению с базовыми уровнями, установленными на этапе обучения. Для второго типа теста, тест на биток, стимул (обычно тон) в паре с footshocks во время фазы обучения (т.е., условный стимул, CS). После завершения обучения животное удаляется из тренировочного контекста на определенное время и впоследствии помещается в измененный контекст (например, другая экспериментальная камера, которая имеет различные формы стен и разный запах). Затем сигнал представляется определенное количество раз, и замораживание ответы на кий измеряются и по сравнению с базовыми уровнями, собранными во время обучения. Наиболее распространенная версия этой парадигмы использует от 1 до 3 тон-шок пар во время одной тренировки, а затем контекст и биток тесты, проведенные несколько часов или несколько дней спустя.

Другие менее часто осуществляемые процедуры кондиционирования страха включают в себя большое количество ударных кий пар (т.е. испытаний), которые часто называются процедуры перетренированности8. Растущий интерес к этим задачам связан с их длительными и повышенными эффектами памяти, называемыми инкубацией страха (т.е. обусловленные реакции страха увеличиваются с течением времени в отсутствие дальнейшего воздействия на побочные события или условные стимулы)9,,10,11. Пример таких процедур перетренированности влечет за собой учебный этап из 100 тоном-шоковых пар, распределенных по 10 сессиям, за которыми следуют тесты контекста и сигнала, проведенные 48 ч и 30 дней спустя11,12. Чтобы избежать обширной подготовки распространяется в течение нескольких дней, Марен (1998) сообщил, что перетренированность может быть создана и оптимизирована в одну сессию с 25 пар8. Эффект инкубации проявляется в значительно более высоких уровнях кондиционированного страха у крыс, проверенных через 31 день после тренировки, по сравнению с крысами, тестируемыми 48 ч после. Расширенные задачи по кондиционированию страха были ключевыми для понимания поведенческих и нейробиологических аспектов, лежащих в основе инкубации страха, включая его связь с другими психологическими явлениями (например, задержкой начала посттравматического стрессового расстройства)11,12,13.

Здесь мы описываем расширенный протокол кондиционирования страха, который вызывает перетренированность и инкубацию страха у крыс. В отличие от других парадигм, которые требуют нескольких дней обучения11, текущий протокол ориентирован на одну тренировку8. Мы использовали 25 тон-шок пар для получения более высоких обусловленных замораживания ответов во время контекста и биток испытаний, проведенных через 6 недель после тренировки, по сравнению с тестами, проведенными 48 ч после.

Protocol

Следующий протокол был одобрен Институциональным комитетом по уходу и использованию животных Фонда Университета Конрада Лоренца (IACUC-KL). Соблюдались всеобщая декларация прав животных, изданная Международной лигой прав животных (1989 год), и этические принципы экспериментов с животными, …

Representative Results

Вариации в процентном соотношении времени замораживания на разных этапах тренировки были проанализированы по всем предметам (n No 12) с помощью зависимого теста т (Таблица 1). В течение первых трех минут тренировки (первый день протокола) животные были активны…

Discussion

Нынешний расширенный протокол кондиционирования страха является эффективным и действенным подходом для оценки эмоциональной памяти в короткие (48 ч) и долгосрочные периоды (6 недель). Таким образом, протокол позволяет изучать перетренированность и страх инкубационных явлений у крыс. С?…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Финансовую поддержку этому исследованию оказал Фонд университета Конрад Лоренц – грант No 9IN15151. Авторы хотели бы поблагодарить отдел коммуникаций Университета Конрада Лоренца за помощь в записи и редактировании видео, в частности, Наталью Риверу и Андреса Серрано (продюсеры). Кроме того, Николь Пфаллер-Садовский и Люсия Медина за свои комментарии по рукописи, и Johanna Барреро, декан Corporacion Universitaria Iberoamericana, для институционального сотрудничества. У авторов нет конфликта интересов.

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