एक ऑपरेंट रणनीति स्थानांतरण प्रतिमान का उपयोग कर संज्ञानात्मक लचीलेपन पर तनाव प्रभाव का आकलन
Summary
तनावपूर्ण जीवन की घटनाओं संज्ञानात्मक समारोह ख़राब, मनोरोग विकारों का खतरा बढ़ रही है । यह प्रोटोकॉल दिखाता है कि कैसे तनाव पुरुष और महिला स्प्राग डावले चूहों में प्रतिमान स्थानांतरण एक स्वचालित ओपेरा रणनीति का उपयोग कर संज्ञानात्मक लचीलेपन को प्रभावित करता है। विशेष व्यवहार अंतर्निहित विशिष्ट मस्तिष्क क्षेत्रों पर चर्चा की जाती है, और परिणामों की अनुवादात्मक प्रासंगिकता का पता लगाया जाता है।
Abstract
तनाव संज्ञानात्मक कार्य को प्रभावित करता है। क्या तनाव संज्ञानात्मक कार्य को बढ़ाता है या ख़राब करता है, यह 1) प्रकार, तीव्रता और तनाव की अवधि सहित कई कारकों पर निर्भर करता है; 2) अध्ययन के तहत संज्ञानात्मक कार्य का प्रकार; और 3) संज्ञानात्मक कार्य को सीखने या निष्पादित करने के संबंध में तनाव का समय। इसके अलावा, संज्ञानात्मक समारोह पर तनाव के प्रभाव के बीच सेक्स मतभेदों को व्यापक रूप से प्रलेखित किया गया है । यहां वर्णित एक स्वचालित ऑपरेंट रणनीति का एक अनुकूलन है जो यह आकलन करने के लिए प्रतिमान बदल रहा है कि तनाव में भिन्नता पुरुष और महिला स्प्राग डावले चूहों में संज्ञानात्मक लचीलेपन को कैसे प्रभावित करती है। विशेष रूप से, संयम तनाव से पहले या इस ऑपरेंट आधारित कार्य में प्रशिक्षण के बाद इस बात की जांच करने के लिए प्रयोग किया जाता है कि तनाव दोनों लिंगों में संज्ञानात्मक प्रदर्शन को कैसे प्रभावित करता है । इस स्वचालित प्रतिमान में प्रत्येक कार्य से जुड़े विशेष मस्तिष्क क्षेत्रों को अच्छी तरह से स्थापित किया गया है (यानी, मध्यवर्ती प्रीफ्रंटल कॉर्टेक्स और ऑर्बिटोफ्रंटल कॉर्टेक्स)। यह प्रयोग के दौरान लक्षित जोड़तोड़ या प्रतिमान के पूरा होने पर इन क्षेत्रों में विशेष जीन और प्रोटीन के आकलन के लिए अनुमति देता है । यह प्रतिमान तनाव के बाद होने वाली विभिन्न प्रकार की प्रदर्शन त्रुटियों का पता लगाने की अनुमति देता है, जिनमें से प्रत्येक ने तंत्रिका सब्सट्रेट्स को परिभाषित किया है। इसके अलावा एक बार संयम तनाव प्रतिमान के बाद दृढ़ त्रुटियों में अलग सेक्स मतभेद ों की पहचान कर रहे हैं । एक पूर्व नैदानिक मॉडल में इन तकनीकों के उपयोग से पता चल सकता है कि तनाव मस्तिष्क को कैसे प्रभावित करता है और मनोरोग विकारों में अनुभूति को ख़राब करता है, जैसे पोस्ट-ट्रॉमेटिक स्ट्रेस डिसऑर्डर (पीटीएसडी) और प्रमुख अवसादग्रस्तता विकार (एमडीडी), जो व्यापकता में चिह्नित सेक्स मतभेदों को प्रदर्शित करता है ।
Introduction
मनुष्यों में, तनावपूर्ण जीवन की घटनाएं संज्ञानात्मक कार्य (यानी, संज्ञानात्मक लचीलापन1)को ख़राब कर सकती हैं, जो पर्यावरण 2 में नई परिस्थितियों कासामनाकरने के लिए संज्ञानात्मक प्रसंस्करण रणनीतियों को अनुकूलित करने की क्षमता को दर्शाती है। अनुभूति में हानि पोस्ट ट्रॉमेटिक स्ट्रेस डिसऑर्डर (पीटीएसडी) और मेजर डिप्रेसिव डिसऑर्डर (एमडीडी)3,4जैसे कई मनोरोग विकारों को उपजी और बढ़ा देती है। ये विकार महिलाओं में दो बार प्रचलित हैं5,6,7,8,फिर भी इस असमानता का जैविक आधार अज्ञात रहता है। मनुष्यों में कार्यकारी कामकाज के पहलुओं का आकलन विस्कॉन्सिन कार्ड सॉर्टिंग टास्क का उपयोग करके किया जा सकता है, जो संज्ञानात्मक लचीलेपन का प्रदर्शन2है । इस कार्य में प्रदर्शन पीटीएसडी9 और एमडीडी10वाले रोगियों में बिगड़ा हुआ है , लेकिन इस परिवर्तन के तंत्रिका आधार की जांच केवल ब्रेन इमेजिंग11द्वारा की जा सकती है ।
यह समझने में प्रगति कि तनाव मस्तिष्क को कैसे प्रभावित करता है, पशु मॉडल, विशेष रूप से कृंतक के उपयोग के माध्यम से किया गया है। चूंकि तनाव से संबंधित बीमारियों में संज्ञानात्मक लचीलापन प्रभावित होता है, इसलिए कृंतक में जांच करना एक असाधारण प्रासंगिक फेनोटाइप है। आज तक, अधिकांश तनाव न्यूरोबायोलॉजी साहित्य ने एक वैकल्पिक संज्ञानात्मक लचीलेपन प्रतिमान (कभी-कभी खुदाई कार्य के रूप में जाना जाता है)12, 13,14,15का उपयोग किया है। हालांकि इस कार्य का बड़े पैमाने पर पुनरीक्षण किया गया है, लेकिन कृंतक को प्रशिक्षित करने के लिए प्रयोगकर्ता द्वारा अधिक समय और प्रयास की आवश्यकता होती है। अनुकूलित और यहां वर्णित एक अच्छी तरह से स्थापित स्वचालित सेट-शिफ्टिंग प्रोटोकॉल 16 है जो विभिन्न तनाव मॉडल17,18 का उपयोग करके पुरुष और मादा स्प्राग डावले चूहों में संज्ञानात्मक लचीलेपन का आकलन करने के लिए है। प्रक्रिया को प्रयोगकर्ता द्वारा न्यूनतम निरीक्षण की आवश्यकता होती है और कई चूहों को एक साथ परीक्षण करने की अनुमति देता है। इसके अलावा, इस स्वचालित कार्य19के अन्य संस्करणों के विपरीत, इस प्रतिमान के अनुकूलन के लिए केवल 3 दिनों के प्रशिक्षण की आवश्यकता होती है और इसमें एक कुशल प्रोग्राम डेटा विश्लेषण शामिल है।
क्या तनाव संज्ञानात्मक कार्य को बढ़ाता है या ख़राब करता है, यह तनाव के प्रकार, तीव्रता और अवधि के साथ-साथ संज्ञानात्मक कार्य20, 21को सीखने या निष्पादित करने के संबंध में तनाव का समय पर निर्भर करता है। इस प्रकार, प्रोटोकॉल में ऑपरेशनपैंट प्रशिक्षण से पहले और बाद में तनाव प्रक्रियाओं को शामिल किया गया है। यह तनाव अध्ययन से प्रतिनिधि परिणामों की भी जांच करता है। इसके अलावा, सेट-शिफ्टिंग के विशेष पहलुओं को अंतर्निहित मस्तिष्क क्षेत्रों को अच्छी तरह से स्थापित किया गया है2,16,22; इस प्रकार, रिपोर्ट में यह भी बताया गया है कि तनाव और रणनीति स्थानांतरण प्रक्रियाओं के दौरान या बाद में विशेष मस्तिष्क क्षेत्रों को कैसे लक्षित और आकलन किया जाए ।
संज्ञानात्मक लचीलेपन में सेक्स संबंधी मतभेदों की प्रत्यक्ष जांच करने पर सीमित शोध किया गया है18,23. प्रोटोकॉल का वर्णन करता है कि कैसे 1) प्रयोगात्मक प्रतिमान में पुरुष और महिला दोनों चूहों को शामिल करें, फिर 2) स्वतंत्र रूप से साइकिल चलाने वाली महिलाओं में प्रक्रियाओं से पहले और दौरान एस्ट्रोस चक्रों को ट्रैक करें। पूर्व अध्ययनों से संकेत मिला है कि ऑपरेंट प्रशिक्षण से पहले तनाव चूहों में संज्ञानात्मक लचीलेपन में सेक्स-विशिष्ट घाटे का कारण बन सकता है17। विशेष रूप से, मादा चूहे तनाव के बाद संज्ञानात्मक लचीलेपन में व्यवधान प्रदर्शित करते हैं, जबकि तनाव17के बाद पुरुष चूहों में संज्ञानात्मक लचीलापन में सुधार होता है। दिलचस्प बात यह है कि तनाव से संबंधित मनोरोग विकारों की एक बड़ी बानगी, जो मनुष्यों में सेक्स-पक्षपातपूर्ण घटना है, संज्ञानात्मक दृढ़ता है । इन परिणामों से पता चलता है कि महिलाओं को पुरुषों की तुलना में संज्ञानात्मक हानि के इस प्रकार के लिए और अधिक असुरक्षित हो सकता है । पशु मॉडल में इन तकनीकों का उपयोग मस्तिष्क पर तनाव के प्रभाव पर प्रकाश डाला जाएगा और यह कैसे मनुष्यों में मनोरोग विकारों में अनुभूति ख़राब ।
Protocol
Representative Results
Discussion
प्रोटोकॉल दर्शाता है कि संज्ञानात्मक कार्य पर तनाव के प्रभाव को कैसे मापना है। विशेष रूप से, कृंतक में एक संशोधित ऑपरेंट रणनीति स्थानांतरण प्रतिमान का उपयोग किया जाता है, जो संज्ञानात्मक लचीलेपन (मनु?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
लेखकों को इस ओपेरा Grafe प्रयोगशाला में प्रतिमान स्थानांतरण रणनीति की स्थापना में उनकी मदद के लिए हंना Zamore, एमिली Saks, और जोश Searle शुक्रिया अदा करना चाहते हैं । वे विश्लेषण के लिए MATLAB कोड के साथ उनकी मदद के लिए केविन स्नाइडर का शुक्रिया अदा करना भी चाहेंगे ।
Materials
| 3 inch glass pipette eye droppers | Amazon | 4306-30-012LC | For vaginal lavage |
| Alcohol Wipes | VWR | 15648-990 | To clean trays in set shifting boxes between rats |
| Biotin-SP-conjugated AffiniPure Donkey Anti-Mouse lgG (H+L), minimal cross reaction to bovine, chicken, goat, guinea pig, hamster, horse, human, rabbit, sheep serum proteins | Jackson ImmunoResearch | 715-065-150 | All other DAB protocol staining materials are standard buffers/DAB and are not specified here, as this is not the main focus of the methods paper |
| C-fos mouse monoclonal primary antibody | AbCam | ab208942 | To stain neural activation in brain areas after set shifting |
| Dustless Food Pellets | Bio Serv | F0021 | For set shifting boxes (dispenser for reward) |
| GraphPad Prism | Used for data analysis | ||
| Leica DM4 B Microscope and associated imaging software | Leica | Lots of different parts for the microscope and work station, for imaging lavage and/or cfos | |
| MatLab | Software; code to help analyze set shifting data, available upon request. | ||
| Med-PC Software Suite | Med Associates | SOF-736 | Software; uses codes to operate operant chambers |
| Operant Chambers | Med PC | MED-008-B2 | Many different parts for the chamber set up and software to work with it; we also wrote a separate code for set shifting, available upon request. |
| Rat Bedding | Envigo | T.7097 | |
| Rat Chow | Envigo | T.2014.15 | |
| Restraint Devices | Bryn Mawr College | Made by our shop | For stress exposure; specifications available upon request. |
| Scribbles 3d fabric paint | Amazon | 54139 | For vaginal lavage |
| Sprague Dawley Rats | Envigo | At least D65 Males and Females | |
| VWR Superfrost Plus Micro Slide | VWR | 48311-703 | For vaginal lavage and/or brain slices/staining for c-fos |
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