外傷性脳損傷後の成体ラットにおける優性服従行動の評価
1Division of Anesthesiology and Critical Care, Soroka University Medical Center and the Faculty of Health Sciences,Ben-Gurion University of the Negev, 2Department of Anesthesiology and Perioperative Medicine,Mayo Clinic, 3Department of Biochemistry and Physiology of the Faculty of Biology and Ecology,Oles Gonchar of the Dnipro National University, 4Department of Ophthalmology, Soroka University Medical Center and the Faculty of Health Sciences,Ben-Gurion University of the Negev
Summary
本プロトコルは、流体パーカッション誘発性外傷性脳損傷のラットモデルを記載し、その後、支配的および従順な行動の発達を理解するための一連の行動試験を行う。この外傷性脳損傷のモデルを特定の行動テストと組み合わせて使用 することで、脳損傷後の社会的障害の研究が可能になります。
Abstract
食物、領土、配偶者などの資源をめぐる競争は、動物種内の関係に大きな影響を与え、しばしば支配的-従順な関係に基づく社会的階層を通じて仲介されます。支配的 – 従順な関係は、種の個体間の通常の行動パターンです。外傷性脳損傷は、社会的相互作用障害および動物ペアにおける支配的 – 従順な関係の再編成の頻繁な原因である。このプロトコルは、流体パーカッションモデルを使用した外傷性脳損傷の誘発後の成体雄Sprague-Dawleyラットの従順行動を、誘導後29日から33日の間に実施された一連の優性服従試験を通じてナイーブラートと比較した。優勢-従順行動テストは、脳損傷が食物を求めて競争する動物に服従行動をどのように誘発できるかを示しています。外傷性脳損傷の後、げっ歯類は、対照動物と比較して、フィーダーで過ごす時間が少なく、トラフに最初に到着する可能性が低いことから示されるように、より従順でした。このプロトコルによれば、従順な行動は、成体雄ラットにおける外傷性脳損傷後に発症する。
Introduction
種内競争は、同じ種のメンバーが同時に限られた資源をめぐって競争するときに発生します1。対照的に、種間競争は2つの異なる種のメンバー間で発生します2。種内競争は、干渉(適応)と搾取(競争)の2つのタイプに分けられ、食料や領土3など、競合する資源の種類に応じて発生します。
社会的階層の存在は、支配的 – 従順な関係(DSR)なしでは不可能です。支配は動物のペアの中で「勝つ」として現れ、従属は「負ける」として現れます4。ただし、DSR はペアだけでなく、3 つ以上のグループでも表示されます。1922年、Thorleif Schjelderup-Ebbeは家禽の優勢階層について説明しました。優勢動物と従属動物の主な区別の兆候は、フィーダーで過ごした時間と攻撃的な行動でした。優位性階層は、線形と非線形の2つの形式に分けられます5。線形優勢には、AとBの2つのグループが含まれます。推移的関係6 のこのパラダイムでは、グループ A がグループ B を支配するか、グループ B がグループ A を支配する。非線形ドミナンスは、A が B を支配し、B が C を支配、C がA 7 を支配する循環関係が少なくとも 1 つある場合に発生する。
優性-従順行動を評価するためのモデルは、げっ歯類、鳥類8、非ヒト霊長類9、10、11、およびヒト12を含むさまざまな種に対して存在します。優勢 – 従順法は文献によく表されており、躁病およびうつ病13、ならびに抗うつ薬活性14を評価するためのモデルとして適用されている。このモデルは、成体ラットにおける母体分離後の初期の生活ストレスを調査するために使用されています15。DSRパラダイムは、支配的行動モデル13,16の減少、従順行動モデル14の減少、および支配モデルのクロニジン逆転モデル17の3つのモデルに分けることができます。
本研究は、食料競争に基づく課題を通じてDSRの調査を実証する。この方法の利点は、その容易な再現性と、支配的 – 従順な行動を観察し正確に分析する能力である。さらに、支配的-従順な行動タスクは、同等の行動タスクとは異なり、領域ではなく食物に依存しているため、この行動タスクは低コストでシンプルになり、研究者はタスクを実行してデータを処理するために複雑なトレーニングを受ける必要はありません。
現在の研究の全体的な目標は、外傷性脳損傷(TBI)後のDSRの発症を実証することです。TBIは、社会的障害、うつ病、および不安に関連しています。TBIを誘導するモデルは、流体パーカッション装置18、19を用いて外傷性脳損傷を誘発することを含む単純で有効な標準モデルである。
Protocol
実験は、ヘルシンキと東京の宣言と欧州共同体の実験動物の世話と使用のためのガイドラインの勧告に従って行われたネゲブのベングリオン大学の動物管理委員会によって承認されました。本研究では、体重300〜350 gの成体の雄のSprague-Dawleyラットを使用しました。.動物を22°C±1°Cの室温および40%〜60%の湿度で明暗サイクルで飼育した。 1.動物の準備 ?…
Representative Results
神経学的重症度スコア評価神経学的欠損は、NSSを用いてTBI後の雄ラットにおいて評価された。ラットを2群に分けた:1群のTBI群と対照群1群。対照群を偽手術に供した。NSSは、ポイントシステム22,23による運動機能と行動の変化の評価を可能にしました。スコア24は重度の神経機能障害を示し、スコア0は無傷の神経学的状態を表した。?…
Discussion
臨床研究は、脳損傷が精神障害のリスクを高める可能性があることを示しています26,27。さらに、TBIは社会的行動の発達に影響を与えます28,29。このプロトコルでは、TBIモデルは支配的-従順な行動の提示に影響を与えました。支配的 – 従順な行動は、フィーダーに費やされた時間と誰が最初にフィーダー?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
行われた研究は、ドミトリー・フランクの博士論文の一部です。
Materials
| 2% chlorhexidine in 70% alcohol solution | SIGMA – ALDRICH | 500 cc | For general antisepsis of the skin in the operatory field |
| 4 boards of different thicknesses (1.5 cm, 2.5 cm, 5 cm and 8.5 cm) | This is to evaluate neurological defect | ||
| 4-0 Nylon suture | 4-00 | ||
| Bottles | Techniplast | ACBT0262SU | |
| Bupivacaine 0.1 % | |||
| Diamond Hole Saw Drill 3 mm diameter | Glass Hole Saw Kit | Optional. | |
| Digital Weighing Scale | SIGMA – ALDRICH | Rs 4,000 | |
| Dissecting scissors | SIGMA – ALDRICH | Z265969 | |
| Ethanol 99.9 % | Pharmacy | 5%-10% solution used to clean equipment and remove odors | |
| Fluid-percussion device | custom-made at the university workshop | No specific brand is recommended. | |
| Gauze Sponges | Fisher | ||
| Gloves (thin laboratory gloves) | Optional. | ||
| Heater with thermometer | Heatingpad-1 | Model: HEATINGPAD-1/2 | No specific brand is recommended. |
| Horizon-XL | Mennen Medical Ltd | ||
| Isofluran, USP 100% | Piramamal Critical Care, Inc | NDC 66794-017 | Anesthetic liquid for inhalation |
| Logitech Webcam Software | Logitech | 2.51 | Software for video camera |
| Operating forceps | SIGMA – ALDRICH | ||
| Operating Scissors | SIGMA – ALDRICH | ||
| PC Computer for USV recording and data analyses | Intel | Intel core i5-6500 CPU @ 3.2GHz, 16 GB RAM, 64-bit operating system | |
| Plexiglass boxes linked by a narrow passage | Two transparent 30 cm × 20 cm × 20 cm plexiglass boxes linked by a narrow 15 cm × 15 cm × 60 cm passage | ||
| Purina Chow | Purina | 5001 | Rodent laboratory chow given to rats, is a lifecycle nutrition that has been used in biomedical research |
| Rat cages (rat home cage or another enclosure) | Techniplast | 2000P | No specific brand is recommended |
| Scalpel blades 11 | SIGMA – ALDRICH | S2771 | |
| SPSS | SPSS Inc., Chicago, IL, USA | A 20 package | |
| Stereotaxic Instrument | custom-made at the university workshop | No specific brand is recommended | |
| Timing device | Interval Timer:Timing for recording USV's | Optional. Any timer will do, although it is convenient to use an interval timer if you are tickling multiple rats | |
| Video camera | Logitech | C920 HD PRO WEBCAM | Digital video camera for high definition recording of rat behavior under dominant submissive test |
References
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Cite This Article
Frank, D., Gruenbaum, B. F., Semyonov, M., Binyamin, Y., Severynovska, O., Gal, R., Frenkel, A., Knazer, B., Boyko, M., Zlotnik, A. Assessing Dominant-Submissive Behavior in Adult Rats Following Traumatic Brain Injury. J. Vis. Exp. (190), e64548, doi:10.3791/64548 (2022).