بروتوكول لدراسة الانقراض من الخوف مشروطة في ركوب الدراجات وبطبيعة الحال إناث الفئران
Summary
Gonadal hormones such as estrogen modulate memory formation in a number of experimental paradigms including fear extinction memory. This protocol describes a set of methods for investigating the influence of gonadal hormones specifically during extinction in naturally cycling females, including estrous cycle monitoring and exogenous estrogen administration.
Abstract
انقراض الخوف مشروط تمت دراسة على نطاق واسع في القوارض الذكور. في الآونة الأخيرة، كانت هناك عدد متزايد من الدراسات تشير إلى أن الآليات العصبية لبعض المهام السلوكية والسلوكيات استجابة مختلفة في الإناث والذكور. يمكن استخدام الإناث في الدراسات البحثية تمثل تحديا بسبب اختلاف الهرمونات الغدد التناسلية أثناء الدورة الشهرية وداقية. يصف هذا البروتوكول إجراءات راسخة التي هي مفيدة في التحقيق في دور هرمون الاستروجين في خوف توطيد الذاكرة الانقراض في إناث الفئران. المرحلة من نزو جنسي والإدارة الاستروجين الخارجية قبل التدريب الانقراض يمكن أن تؤثر استدعاء الانقراض بعد 24 ساعة. تقنية ينظف المهبل لتحديد المرحلة ودقي الموصوفة هنا الإيدز الفحص والتلاعب ركوب الدراجات بشكل طبيعي هرمونات الغدد التناسلية. استخدام هذا النموذج القوارض الأساسي قد يزيد تحدد الآليات التي هرمون الاستروجين يمكن أن تعدل الذاكرة الانقراض الخوف فيالإناث.
Introduction
ويلاحظ الفروق بين الجنسين المتأصلة عبر السلوكيات المعرفية المختلفة ونماذج التعلم في كل من البشر والقوارض. على سبيل المثال، تم الإبلاغ عن أن النساء عموما القدرات اللفظية والتفصيل المنحى أقوى، في حين أن الرجال لديهم القدرات الحيزية أفضل 1-3. قد تكون هذه الفروق بين الجنسين يرجع ذلك جزئيا إلى تأثير الهرمونات الغدد التناسلية. مستويات استراديول عالية تحسين الأداء على المهام التي تكون فيها المرأة أفضل، ولكن تسوء الأداء على المهام أن الرجال عادة صنعا 4-6. على الرغم من أن هذه الأدلة مقنعة، وقدرة محدودة على السيطرة تماما البيئات التجريبية في الدراسات الإنسانية يجعل من الصعب تحديد ما إذا كان يمكن أن تعزى هذه التأثيرات على السلوك خصيصا لالهرمونات. الدراسات على الحيوانات، في المقابل، يسمح للظروف التي تسيطر عليها بشكل كامل.
على الرغم من أن تم تحديد الآليات العصبية الأساسية من الخوف الانقراض ومدروسة في الذكور، فإنه من غير الواضح ما إذا كانتهذه الأنظمة هي نفسها في الإناث أو كيف تتغير عبر نزو جنسي. وتستخدم تكييف الخوف والانقراض على نطاق واسع النماذج السلوكية في القوارض والبشر لإجراء الدراسات المتعلقة اضطرابات القلق. وبالنظر إلى أن النساء لديهم مخاطر أعلى للاضطرابات القلق فضلا عن ارتفاع مدة وشدة أعراض 7-13، فمن الأهمية بمكان لتشمل الإناث في هذه الدراسات. ويمكن أن يعزى النقص في تمثيل الإناث في هذا البحث لتحديات المرحلة ودقي مراقبة والمحاسبة عن الآثار السلوكية الهرمونات الجنسية. المختبرات التي تقوم بفحص الإناث في هذا الصدد القضايا اللقاء الذي غالبا ما تذهب دون الإبلاغ عنها أو لم يتم وصفها في طرق دراستهم.
الأدلة الناشئة في القوارض يشير إلى أن يتم ضبط الفروق بين الجنسين في خوف الانقراض عن طريق الهرمونات الغدد التناسلية 14-18. في تكييف الخوف، ويتم تدريب الحيوانات للخوف من التحفيز معين. بعد عدد من العروض غير المدعومة منالتحفيز، والحيوانات لا تعلم للخوف من جديلة، وهي عملية تسمى الانقراض. جيدا كيف يتعلم الحيوان ويعزز الذاكرة التعلم يمكن ملاحظتها خلال اختبار استدعاء الانقراض نظرا لبعض الوقت بعد التدريب انقراض هذه المهمة. أقل التعبير الخوف أثناء استدعاء الانقراض يوضح جيد توطيد الذاكرة الانقراض. وتشير النتائج الأخيرة من مختبرنا أن هرمون الاستروجين يمكن أن تعدل توطيد الذاكرة الانقراض الخوف وتحسين استدعاء الانقراض. على وجه التحديد، إناث الفئران التي انطفأت في مقدمات الوداق، ومرحلة من مراحل نزو جنسي خلالها تعميم مستويات هرمون الاستروجين الذروة، المعرض تعزيز الاحتفاظ الذاكرة الانقراض. في المقابل، الإناث التي انطفأت في انخفاض الاستروجين عرض المرحلة تلية الوداق فقيرة نسبيا استدعاء الانقراض، والتي يمكن أن تحسن مع إدارة استراديول خارجي قبل أو مباشرة بعد التدريب الانقراض 15،16. الآليات العصبية للذاكرة الانقراض التوحيد (بما فيuding دور هرمونات الغدد التناسلية) في الإناث ليست واضحة.
في حيوانات المختبر، ويمكن التحقيق في دور الهرمونات باستخدام الغازية إجراءات الاستئصال الجراحي مثل الإخصاء واستئصال المبيض. وبعد التعافي من عملية جراحية، وغالبا ما هرمونات الغدد التناسلية التلاعب خارجيا أثناء أداء مهمة السلوكية 19. وقد قدم هذا النهج المعلومات الهامة حول الهرمونات الجنسية ومفيد لأنه يسمح للتلاعب تسيطر عليها بشكل جيد للهرمونات الغدد التناسلية (من حيث التوقيت وجرعة) 20-23. هذا النهج، ومع ذلك، لا تقييم تأثير التقلبات التي تحدث بشكل طبيعي أن تحدث في شتى أرجاء نزو جنسي كما أنها لا تمثل الحيوانات "طبيعية"، وبالتالي الحد من احتمال متعدية للدراسات الإنسانية. تم موثقة جيدا أن مستويات هرمون الجنس الأنثوي الذروة والانخفاض في مراحل محددة من نزو جنسي، والتغيرات مستقبلات هرمون الاستروجين التعبير ضمن دورة،وبعد استئصال المبيض 24. وبالتالي، هناك حاجة لإجراء دراسات على الإناث مع الغدد التناسلية سليمة وصقل تصاميم تجريبية لدراسة موثوق الآثار أن الدول عالية ومنخفضة الاستروجين قد يكون على الإناث طيلة حياتها.
يركز هذا البروتوكول على تأثير الاستروجين على أنظمة العصبية الحيوية تشارك في خوف الانقراض. فهو يصف كيفية: 1) ترصد بدقة نزو جنسي، 2) إعداد جرعات فعالة من استراديول لإدارة النظامية، و3) اتباع النموذج السلوكي الذي يتضمن تكييف الخوف والانقراض، وأذكر في ركوب الدراجات بشكل طبيعي إناث الفئران. يمكن تعديل هذا البروتوكول مع التلاعب الدوائية وأدوات أخرى الخلوية والجزيئية للمساعدة من الدراسات لفهم أفضل الفروق بين الجنسين التي لوحظت في مشروط يخشون السلوك الانقراض. لاحظ أن الإجراءات الموضحة أدناه هي تلك المستخدمة داخل المختبر لدينا، وهناك وجود عدد من الاختلافات من هذه الإجراءات طن الأدب.
Protocol
Representative Results
Discussion
وقد تمت دراسة الخوف الانقراض على نطاق واسع في ذكور الفئران مع الآليات العصبية التوسط مشروط الانقراض الخوف تحديدها وتقييمها في إطار مختلف التلاعب. وقد درست عدد قليل نسبيا من الدراسات إناث الفئران أو دور هرمونات الغدد التناسلية في خوف الانقراض. لدراسة تحديدا آثار هرم?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Mohammed R. Milad is supported by NIMH grant R01 MH097880 and institutional funds from the Department of Psychiatry at MGH.
Materials
| Name | Company | Catalog number | Comments |
| Fear conditioning chamber | Coulbourn Instruments | ||
| Graphic State | Coulbourn Instruments | ||
| Sound-attenuating box | Med Associates, Inc. | NIR-022MD | |
| Estradiol | Sigma-Aldrich | E1024 | In sesame oil for subcutaneous injection |
| Sesame oil | Sigma-Aldrich | S3547-250ML | |
| Freezescan | Cleversys, Inc. | ||
| Dip quick stain | Jorgensen Laboratories, Inc. | J0322A1, J0322A2, J0322A3 | |
| Cotton-tipped applicators | Fisher Scientific | 23-400-114 | 6-inch, sterile |
| 0.9% saline | LabChem, Inc. | LC23460-2 | Sodium chloride w/v |
| Selectfrost microscope slides | Fisher Scientific | 12-550-003 | |
| Virex II 256 | Diversey, Inc. | 5019317 | Dilute 1:256 with water |
| Luer-Lok Tip 1ml Syringes | Becton Dickinson | 309628 | |
| Hypodermic disposable needles | Exelint International, Co. | 26402 | 26-gauge |
References
- Baron-Cohen, S., Knickmeyer, R. C., Belmonte, M. K. Sex differences in the brain: implications for explaining autism. Science. 310 (5749), 819-823 (2005).
- Voyer, D., Voyer, S., Bryden, M. P. Magnitude of sex differences in spatial abilities: a meta-analysis and consideration of critical variables. Psychological Bulletin. 117 (2), 250-270 (1995).
- Pinker, S., Spelke, E. A Conversation with Steven Pinker and Elizabeth Spelke. The Science of Gender and Science. , (2005).
- Hampson, E. Estrogen-related variations in human spatial and articulatory-motor skills. Psychoneuroendocrinology. 15, 97-111 (1990).
- Hampson, E., Kimura, D. Reciprocal effects of hormonal fluctuations on human motor and perceptual-spatial skills. Behavioral Neuroscience. 102, 456-459 (1988).
- Hampson, E. Variations in sex-related cognitive abilities across the menstrual cycle. Brain and Cognition. 14 (1), 26-43 (1990).
- Kilpatrick, D. G., Resnick, H. S., Milanak, M. E., Miller, M. W., Keyes, K. M., Friedman, M. J. National estimates of exposure to traumatic events and PTSD prevalence using DSM-IV and DSM-5 criteria. Journal of Traumatic Stress. 26 (5), 537-547 (2013).
- Breslau, N. Gender differences in trauma and posttraumatic stress disorder. Journal of Gender-Specific Medicine. 5 (1), 34-40 (2002).
- Frans, O., Rimmo, P. A., Aberg, L., Fredrikson, M. Trauma exposure and post-traumatic stress disorder in the general population. Acta Psychiatrica Scandinavica. 111 (4), 291-299 (2005).
- Breslau, N., Kessler, R. C., Chilcoat, H. D., Schultz, L. R., Davis, G. C., Andreski, P. Trauma and posttraumatic stress disorder in the community: the 1996 Detroit Area Survey of Trauma. Archives of General Psychiatry. 55 (7), 626-632 (1996).
- Seedat, S., Stein, D. J., Carey, P. D. Post-traumatic stress disorder in women: epidemiological and treatment issues. CNS Drugs. 19 (5), 411-427 (2005).
- Holbrook, T. L., Hoyt, D. B., Stein, M. B., Sieber, W. J. Gender differences in long-term posttraumatic stress disorder outcomes after major trauma: women are at higher risk of adverse outcomes than men. Journal of Trauma. 53 (5), 882-888 (2002).
- Labad, J., Menchon, J. M., Alonso, P., Segalas, C., Jimenez, S., Jaurrieta, N., et al. Gender differences in obsessive-compulsive symptom dimensions. Depression and Anxiety. 25 (10), 832-838 (2008).
- Gupta, R. R., Sen, S., Diepenhorst, L. L., Rudick, C. N., Maren, S. Estrogen modulates sexually dimorphic contextual fear conditioning and hippocampal long-term potentiation (LTP) in rats. Brain Research. 888, 356-365 (2001).
- Milad, M. R., Igoe, S. A., Lebron-Milad, K., Novales, J. E. Estrous cycle phase and gonadal hormones influence conditioned fear extinction. Neuroscience. 164 (3), 887-895 (2009).
- Zeidan, M., et al. Estradiol modulates medial prefrontal cortex and amygdala activity during fear extinction in women and female rats. Biological Psychiatry. 70 (10), 920-927 (2011).
- Lebron-Milad, K., Milad, M. R. Sex differences, gonadal hormones and the fear extinction network: implications for anxiety disorders. Biology of Mood & Anxiety Disorders. 2 (3), (2012).
- Rey, C. D., Lipps, J., Shansky, R. M. Dopamine d1 receptor activation rescues extinction impairments in low-estrogen female rats and induces cortical layer-specific activation changes in prefrontal-amygdala circuits. Neuropsychopharmacology. 39 (5), 1282-1289 (2013).
- Ström, J. O., Theodorsson, A., Ingberg, E., Isaksson, I. M., Theodorsson, E. Ovariectomy and 17β-estradiol Replacement in Rats and Mice: A Visual Demonstration. Journal of Visualized Experiments. , e4013 (2012).
- Markham, J. A., Pych, J. C., Juraska, J. M. Ovarian hormone replacement to aged ovariectomized female rats benefits acquisition of the morris water maze. Hormones & Behavior. 42 (3), 284-293 (2002).
- Markowska, A. L., Savonenko, A. V. Effectiveness of estrogen replacement in restoration of cognitive function after long-term estrogen withdrawal in aging rats. Journal of Neuroscience. 22 (24), 10985-10995 (2002).
- Bredemann, T. M., McMahon, L. L. 17β Estradiol Increases Resilience and Improves Hippocampal Synaptic Function in Helpless Ovariectomized Rats. Psychoneuroendocrinology. 42, 77-88 (2014).
- Grueso, R., et al. Early, but not late onset estrogen replacement therapy prevents oxidative stress and metabolic alterations caused by ovariectomy. Antioxidants and Redox Signaling. 20 (2), 236-246 (2014).
- Shughrue, P. J., Bushnell, C. D., Dorsa, D. M. Estrogen receptor messenger ribonucleic acid in female rat brain during the estrous cycle: a comparison with ovariectomized females and intact males. Endocrinology. 131 (1), 381-388 (1992).
- Frye, C. A., Erskine, M. S. Influence of time of mating and paced copulation on induction of pseudopregnancy in cyclic female rats. Journal of Reproduction and Fertility. 90 (2), 375-385 (1990).
- Becker, J. B., et al. Strategies and methods for research on sex differences in brain and behavior. Endocrinology. 146, 1650-1673 (2005).
- Westwood, F. R. The female rat reproductive cycle: a practical histological guide to staging. Toxicologic Pathology. 36 (3), 375-384 (2008).
- Hurn, P. D., Macrae, I. M. Estrogen as a Neuroprotectant in Stroke. Journal of Cerebral Blood Flow & Metabolism. 20, 631-652 (2000).
- Parasuraman, S., Raveendran, R., Kesavan, R. Blood sample collection in small laboratory animals. Journal of Pharmacology and Pharmacotherapeutics. 1 (2), 87-93 (2010).
- Gillies, G. E., McArthur, S. Estrogen actions in the brain and the basis for differential action in men and women: a case for sex-specific medicines. Pharmacological Reviews. 62 (2), 155-198 (2010).
- Tolin, D. F., Foa, E. B. Sex differences in trauma and posttraumatic stress disorder: a quantitative review of 25 years of research. Psychological Bulletin. 132, 959-992 (2006).
