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

حضانة الخوف باستخدام بروتوكول تكييف الخوف الموسعة للفئران

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

نحن نصف بروتوكول تكييف الخوف الموسعة التي تنتج الإفراط في التدريب والخوف من الحضانة في الفئران. ويتضمن هذا البروتوكول دورة تدريبية واحدة مع 25 نغمة صدمة الاقتران (أي الإفراط في التدريب) ومقارنة الاستجابات تجميد مشروط خلال السياق واختبارات جديلة 48 ساعة (قصيرة الأجل) و 6 أسابيع (على المدى الطويل) بعد التدريب.

Abstract

وقد درست الذاكرة العاطفية في المقام الأول مع نماذج تكييف الخوف. الخوف تكييف هو شكل من أشكال التعلم من خلالها الأفراد تعلم العلاقات بين الأحداث الانفعالية ومحفزات محايدة خلاف ذلك. الإجراءات الأكثر استخداما على نطاق واسع لدراسة الذكريات العاطفية تنطوي على الخوف تكييف في الفئران. في هذه المهام، التحفيز غير مشروط (الولايات المتحدة) هو هزة قدم مرة أو عدة مرات عبر جلسات واحدة أو عدة، والاستجابة المشروطة (CR) هو تجميد. في نسخة من هذه الإجراءات، تسمى تكييف الخوف cued، يتم إقران نغمة (التحفيز المشروط، CS) مع هزات القدم (الولايات المتحدة) خلال مرحلة التدريب. خلال الاختبار الأول، تتعرض الحيوانات لنفس السياق الذي تم فيه التدريب، ويتم اختبار استجابات التجميد في حالة عدم وجود هزات قدم ونغمات (أي اختبار السياق). خلال الاختبار الثاني، يتم قياس التجميد عند تغيير السياق (على سبيل المثال، عن طريق التلاعب برائحة وحوائط الغرفة التجريبية) ويتم عرض النغمة في غياب الهزات الرّبعية (أي اختبار جديلة). معظم إجراءات تكييف الخوف من الزهد تنطوي على عدد قليل من أزواج النغمات والصدمة (على سبيل المثال، 1-3 تجارب في جلسة واحدة). وهناك اهتمام متزايد في الإصدارات الأقل شيوعا التي تنطوي على عدد كبير من أزواج (أي الإفراط في التدريب) المتعلقة بتأثير طويل الأمد يسمى حضانة الخوف (أي، استجابات الخوف تزيد مع مرور الوقت دون مزيد من التعرض لأحداث فظة أو المحفزات المشروطة). كانت مهام تكييف الخوف الموسعة مفتاحًا لفهم الجوانب السلوكية والعصبية لاحتضان حاضنات الخوف، بما في ذلك علاقتها بالظواهر النفسية الأخرى (مثل اضطراب ما بعد الصدمة). هنا، نحن وصف بروتوكول تكييف الخوف الموسعة التي تنتج الإفراط في التدريب والخوف من الحضانة في الفئران. ويتضمن هذا البروتوكول دورة تدريبية واحدة مع 25 نغمة صدمة الاقتران (أي الإفراط في التدريب) ومقارنة الاستجابات تجميد مشروط خلال السياق واختبارات جديلة 48 ساعة (قصيرة الأجل) و 6 أسابيع (على المدى الطويل) بعد التدريب.

Introduction

الذاكرة هي عملية نفسية تشمل مراحل مختلفة: اكتساب المعلومات، الدمج (يسمح بالاستقرار للمعلومات المكتسبة)، واسترجاع (الأدلة لعملية الدمج)1. خلال مرحلة الدمج، يتم إنشاء اتصالات متشابكة جديدة وتعديل الاتصالات الموجودة من قبل. وهذا يشير إلى ضرورة لفترة من الزمن تحدث خلالها الأحداث الجزيئية والفسيولوجية المسؤولة عن هذه التغيرات1،2. تختلف هذه التغيرات الفسيولوجية أو الجزيئية ما إذا كانت الأحداث المستردة مشحونة عاطفيًا أم لا (أي الذاكرة العاطفية). على سبيل المثال، أظهرت الأبحاث أن النواة الجانبيه و مجمع اللوزه البصينية ذات صلة خاصة بالذاكرة العاطفية3،4،5.

وقد درست ظواهر الذاكرة العاطفية في المقام الأول مع الخوف تكييف النماذج5,6. إنّ تكييف الخوف هو شكل من أشكال التعلم الذي من خلاله يتعلم الأفراد العلاقات بين الأحداث المُرَكِدة والمُحفّزات المحايدة7. نماذج تكييف الخوف تنتج التغيرات الجزيئية، الخلوية، والهيكلية في اللوزة. وبالإضافة إلى ذلك، تكييف الخوف بتعديل الاتصال من قرن آمون أثناء عمليات الدمج واسترجاع الذاكرة العاطفية.

واحدة من الإجراءات الأكثر استخداما لدراسة ذكريات الخوف هو الكلاسيكية (بافلوفيان) تكييف في الفئران. يستخدم هذا الإجراء عادةً هزة القدم (الولايات المتحدة) كحافز مُرَكِّر، والذي يتم تسليمه مرة أو عدة مرات عبر جلسة واحدة أو عدة جلسات. الاستجابة المشروطة (CR) من الفئران المعرضة لهذا الإجراء هو تجميد (أي، “الجمود المعمم الناجم عن استجابة منشط معممة من العضلات الهيكلية للحيوانات باستثناء تلك العضلات المستخدمة في التنفس”7 ). ويمكن تقييم هذه الاستجابة على نوعين من الاختبارات: اختبارات السياق واختبارات الإشارات. بالنسبة لاختبار السياق، يخضع الموضوع لعدد معين من الهزات خلال الدورة التدريبية، ثم يتم إزالته من الغرفة التجريبية لفترة محددة. وخلال الاختبار، يُعاد الموضوع إلى السياق نفسه الذي جرى فيه التدريب، وتُجمع تدابير مختلفة لتجميد الاقدام في غياب الاقدام (مثل مدة أو نسبة مئوية أو تواتر نوبات التجميد)، ومقارنة بمستويات خط الأساس التي تم تحديدها خلال مرحلة التدريب. بالنسبة للنوع الثاني من الاختبار، اختبار جديلة، يتم إقران التحفيز (عادة نغمة) مع الهزات خلال مرحلة التدريب (أي، التحفيز المشروط، CS). بعد اكتمال التدريب، يتم إزالة الحيوان من سياق التدريب لفترة محددة ثم يوضع في سياق معدل (على سبيل المثال، غرفة تجريبية مختلفة لها أشكال مختلفة من الجدران ورائحة مختلفة). ثم يتم عرض الإشارة لعدد معين من المرات، ويتم قياس الردود على الردود على الإشارات ومقارنتها بمستويات خط الأساس التي يتم جمعها أثناء التدريب. النسخة الأكثر شيوعا من هذا النموذج يستخدم 1 إلى 3 نغمة صدمة أزواج خلال دورة تدريبية واحدة، تليها السياق واختبارات جديلة أجريت بعد عدة ساعات أو بضعة أيام في وقت لاحق.

وتشمل إجراءات تكييف الخوف الأخرى الأقل تنفيذًا والتي يتم تنفيذها عددًا كبيرًا من أزواج الصدمة (أي التجارب) ، والتي غالبًا ما تسمى إجراءات الإفراط في التدريب8. ويرتبط الاهتمام المتزايد في هذه المهام طويلة الأمد وزيادة آثار الذاكرة دعا حضانة الخوف (أي، استجابة الخوف مشروطة زيادة مع مرور الوقت في غياب مزيد من التعرض لأحداث aversive أو المحفزات مشروطة)9,10,11. مثال على إجراءات التدريب المفرطة هذه ينطوي على مرحلة تدريب من 100 نغمة صدمة أزواج موزعة على 10 جلسات، تليها اختبارات السياق وجديلة أجريت 48 ساعة و 30 يوما في وقت لاحق11،12. ولتجنب انتشار التدريب المكثف عبر عدة أيام، أفاد مارين (1998) أنه يمكن إنشاء التدريب الزائد وتحسينه في جلسة واحدة مع 25زوجاً 8. ويتجلى تأثير الحضانة في مستويات أعلى بكثير من الخوف مشروطة في الفئران اختبار 31 يوما بعد التدريب، بالمقارنة مع الفئران اختبار 48 ساعة بعد. كانت مهام تكييف الخوف الموسعة أساسية لفهم الجوانب السلوكية والعصبية الحيوية الكامنة في حضانة الخوف ، بما في ذلك علاقتها مع الظواهر النفسية الأخرى (على سبيل المثال ، اضطراب ما بعد الصدمة المتأخرة)11،12،13.

هنا، نحن وصف بروتوكول تكييف الخوف الموسعة التي تحفز الإفراط في التدريب والخوف الحضانة في الفئران. مختلفة عن النماذج الأخرى التي تتطلب عدة أيام من التدريب11، ويركز البروتوكول الحالي على دورة تدريبية واحدة8. استخدمنا 25 نغمة صدمة أزواج لإنتاج أعلى الاستجابات تجميد مشروط خلال السياق واختبارات جديلة أجريت بعد 6 أسابيع من التدريب، بالمقارنة مع الاختبارات التي أجريت بعد 48 ساعة.

Protocol

وقد وافقت على البروتوكول التالي من قبل لجنة الرعاية واستخدام الحيوانات المؤسسية التابعة لمنظمة جامعة كونراد لورنز (IACUC-KL). وقد تم احترام الإعلان العالمي لحقوق الحيوان الصادر عن الرابطة الدولية لحقوق الحيوان، جنيف، سويسرا (1989)، والمبادئ الأخلاقية للتجريب على الحيوانات الصادرة عن ICLAS. <p cl…

Representative Results

تم تحليل الاختلافات في النسبة المئوية لوقت التجميد خلال المراحل المختلفة من الدورة التدريبية لجميع الموضوعات (n = 12) باستخدام اختبار t التابع(الجدول 1). كانت الحيوانات نشطة واستكشفت الغرفة التجريبية خلال الدقائق الثلاث الأولى من الدورة التدريبية (اليوم الأول م…

Discussion

بروتوكول تكييف الخوف الممتد الحالي هو نهج فعال وصحيح لتقييم الذاكرة العاطفية عبر فترات قصيرة (48 ساعة) وفترات طويلة الأجل (6 أسابيع). وهكذا، يسمح البروتوكول لدراسة الإفراط في التدريب والخوف من ظواهر الحضانة في الفئران. ومن بين المزايا المختلفة لهذا البروتوكول ما يلي. وهو يقدم نوعين من اختبا?…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

وقدمت الدعم المالي لهذا البحث من قبل مؤسسة جامعة كونراد لورنز – منحة رقم 9IN15151. ويود المؤلفان أن يشكرا قسم الاتصالات في جامعة كونراد لورينز على مساعدتهما في تسجيل وتحرير الفيديو، ولا سيما ناتاليا ريفيرا وأندريس سيرانو (المنتجان). كما أن نيكول بلير سادوفسكي ولوسيا مدينا لتعلّماهما على المخطوطة، وجوانا باريرو، عميدة جامعة كوربوراسيون إيبيرأمريكانا، للتعاون المؤسسي. ولا يوجد لدى أصحاب البلاغ أي تضارب في المصالح.

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. Neuroscience. 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
check_url/60537?article_type=t

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