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

Signaal verzwakking als een rat model van obsessieve compulsieve stoornis

Published: January 09, 2015
doi:
10.3791/52287
, , ,
1School of Psychological Sciences,Tel-Aviv University, 2Sagol School of Neuroscience,Tel-Aviv University

Summary

De doelstelling van de in dit document beschreven protocol compulsief-achtig gedrag bij ratten induceren voor de studie van obsessieve-compulsieve stoornis (OCD). Dit gedrag wordt neergeslagen door het verzwakken van een signaal dat aangeeft dat een hefboom-press respons effectief in het produceren van voedsel was.

Abstract

In het signaal verzwakking rat-model van een obsessief-compulsieve stoornis (OCS), wordt-hendel te drukken voor voedsel, gevolgd door de presentatie van een verbinding stimulus die dient als een feedback cue. Deze feedback wordt later verzwakt door herhaalde presentaties van de stimulus zonder voedsel (zonder de rat emitterende de hendel-pers respons). In de volgende fase, wordt-hendel te drukken beoordeeld op grond van uitsterven omstandigheden (dat wil zeggen, geen eten wordt geleverd). In dit stadium laten ratten twee soorten hefboom persen, die worden gevolgd door een poging om een ​​beloning te verzamelen en die dat niet zijn. De laatste zijn de maat van dwangmatig-achtig gedrag in het model. Een controleprocedure waarbij ratten niet de verzwakking van de feedback cue ervaring dient onderscheid te maken tussen de effecten van signaalverzwakking en uitsterven. Het signaal verzwakking model is een zeer gevalideerd model van OCD en maakt onderscheid tussen compulsief-achtig gedrag en gedragingen die zijn repetitieve maar not dwangmatig. Ook het tijdens de procedure verzamelde maatregelen elimineren alternatieve verklaringen voor verschillen tussen de groepen getest en kwantitatief, onpartijdige en ongevoelig tussen experimentator variabiliteit. De belangrijkste nadelen van dit model zijn de kostbare apparatuur, het feit dat het vereist enige technische kennis en het feit dat het tijdrovend is in vergelijking met andere modellen van OCD (11 dagen). Het model kan worden gebruikt voor het detecteren van de anti- of pro-compulsieve effecten van farmacologische en niet-farmacologische manipulaties en voor het bestuderen van het neurale substraat van dwangmatig gedrag.

Introduction

Obsessieve-compulsieve stoornis (OCS) is een belangrijke psychiatrische aandoening die zich manifesteert in 1-3% van de algemene bevolking 1,2. Mensen die lijden aan OCD hebben terugkerende, opdringerige en ongewenste gedachten (obsessies) en / of repetitieve rituele gedrag (dwanghandelingen) 3. De specifieke neuropathologische mechanismen die ten grondslag liggen aan OCD zijn nog steeds niet volledig begrepen. Echter, de betrokkenheid van de serotonerge 4-7, dopaminerge en glutamaterge 8,9 10 systemen aangetoond bij deze aandoening. Daarnaast hebben de orbitofrontale cortex, de cingulate cortex, de basale ganglia en de regio's binnen de pariëtale kwab is betrokken bij de pathofysiologie 7,11-13. Tenslotte gebeurtenissen met betrekking tot fluctuaties in het niveau van ovariële hormonen (bijvoorbeeld bevalling, ovulatie) gemeld te triggeren of verergeren OCS bij patiëntes 14-16, suggereert dat <em> ovariële hormonen spelen een modulerende rol bij OCS 17.

Omdat het onderliggende mechanismen OCD slecht begrepen, het gebruik van geschikte dierlijke modellen die nauw nabootsen zijn gedrags- en neurale uitingen is essentieel voor onze kennis van de biologische basis. Bovendien, dergelijke modellen bijdragen tot de ontwikkeling van nieuwe lijnen van behandeling. Dit is vooral relevant in het geval van OCD, omdat veel patiënten ofwel behandeling resistente of ervaring slechts een gedeeltelijke verlichting van symptomen 18,19. Inderdaad, in de afgelopen jaren, genetische, farmacologische en gedragsmatige diermodellen OCD (beoordeeld in 20-28) hebben uitgebreid en geavanceerde kennis van deze aandoening.

Een van de meest intensief gebruikt gedrags diermodellen van OCD is het signaal verzwakking rat-model (voor een overzicht, zie 29). De theoretische veronderstelling achter het model is dat een tekort in de feedback geassocieerdmet een succesvolle uitvoering van doelgericht gedrag leidt tot reacties 30-37 dwangmatig. Het model, ontwikkeld door Joel en collega 28, gebaseerd op operante bij ratten. Tijdens de initiële opleiding worden de ratten beloond met een voedsel pellet na het indrukken van een hefboom. Een succesvolle hefboom-pers leidt bovendien het ontstaan ​​van een tijdschrift licht en een toon. Dit geeft de rat feedback dat de hefboom-pers reactie heeft geleid tot het leveren van levensmiddelen. Vervolgens wordt het vermogen van de stimulans voor de levering van de beloning signaal opzettelijk afgenomen door herhaaldelijk te presenteren zonder beloning (belangrijker nog, er zijn geen hendels in de doos in dit stadium). Gedwongen-achtig gedrag ontstaat op de laatste fase van de training. Tijdens deze test fase, die onder uitsterven voorwaarden wordt voldaan, wordt een hefboom drukt, gevolgd door de presentatie van de stimulus, maar niet van het voedsel beloning. "Gedwongen" gedrag wordt uitgedrukt als multiple hefboom-persen waarna de hinde rats niet proberen om de beloning te verzamelen. Een anti / pro-compulsieve effect wordt uitgedrukt als een afname / toename van het aantal "dwangmatig" lever persen. Aangezien signaalverzwakking gaat uitsterven, is het belangrijk om onderscheid te maken tussen de effecten van signaalverzwakking en extinctie per se. Daarom wordt in een controlegroep (de periodieke uitsterven groep) de verbinding stimulus wordt niet voorafgaand aan de test fase verzwakt. Behandelingen die een anti / pro compulsieve werking heeft niet het aantal "dwangmatig" lever-persen in deze groep veranderen. (Voor meer details, zie 29).

"Gedwongen" hefboom-persen na te bootsen de overdreven en onnodig aard van dwangmatig gedrag wordt weergegeven door OCD patiënten. Daarom is het signaal verzwakking model geeft een goede validiteit gezicht. Daarnaast studies uitgevoerd met dit model laten zien dat het een goede voorspelkracht heeft en construct validiteit (beoordeeld in 20,21). Het model predictive geldigheid afgeleid uit studies die aantonen dat de dwangmatige hefboom-persen wordt verminderd door geneesmiddelen die obsessieve-compulsieve symptomen 38,39, en door hoogfrequente stimulatie van de nucleus subthalamicus 40, die is gevonden verbeteren een anti-compulsieve hebben effect in de menselijke OCS patiënten 41,42. Bovendien hebben diverse geneesmiddelen die inefficiënt zijn bij de behandeling van OCD zijn niet als een anti-compulsieve effect in het model 38,39 uitoefenen. Het model geeft ook goede construct validiteit, omdat studies geven aan dat vergelijkbare neurale mechanismen betrokken zijn, zowel bij OCS symptomen en in de dwangmatige-achtig gedrag veroorzaakt door signaal verzwakking bij ratten. Zo is de betrokkenheid van de serotonerge 43-46, dopaminerge 39,46 en glutamatergische 47 systemen, evenals de betrokkenheid van-OCD-gerelateerde hersengebieden 40,44,48-50 is aangetoond in dwangmatig-hendel te drukken. Bovendien, ovarialehormonen zijn gevonden om dwangmatig-hendel te drukken bij vrouwen 51 moduleren. Daarom is de signaalverzwakking model is een krachtig hulpmiddel voor het verkennen van de neurale substraten van OCD en voor het screenen van nieuwe anti-compulsieve therapieën. Voor een grondige bespreking van het signaal verzwakking model klinische correlaties en het nut en de toepassing ervan in OCD onderzoek, zie 20-22,29.

Protocol

OPMERKING: Alle experimentele protocollen gelijkvormig aan de richtlijnen van de Institutional Animal Care en gebruik Comite van Universiteit van Tel Aviv, Israël, en aan de richtlijnen van de NIH. Alle inspanningen werden gedaan om het aantal gebruikte dieren en hun lijden te minimaliseren. 1. Dierlijke Voorbereiding Huis ratten in een kamer met een 12 uur licht / donker-cyclus. Tijdens de experimentele procedures te handhaven ratten op een 22 hr voedsel beperking schema met vrij beschikbare water. Weeg de ratten tweemaal per week om hun gewicht niet onder 90% van het gewicht van vrij geeft ratten is verminderd, gebaseerd op groeicurves (bijv Harlan, http://www.harlan.com/models/spraguedawley. asp ). Uitsluiten ratten waarvan het lichaamsgewicht wordt verminderd. 2. Set-up Gebruik twee aangrenzende kamers. Een voor gebruik als een "wachtkamer" fof voorafgaand houden ratten aan gedragstesten, en de andere voor de uitvoering van de procedure. Deze kamer zal het huis van de operante kamers. OPMERKING: Zorg ervoor dat ratten in de wachtkamer niet worden blootgesteld aan de door de operante kamers tonen. Gebruik operante kamers met roostervloer en een food magazine, dat een 45 mg voedsel pellet bereikbaar via een scharnierende perspex paneel levert. OPMERKING: Opening van het scharnier activeert een micro-switch; een 3 W licht om het voedsel tijdschrift te verlichten; twee intrekbare hefbomen (4 cm breed, gepositioneerd 2.8 cm van de zijwanden, 7.5 cm aan elke kant van het voedseltijdschrift en 5 cm van de vloer); een huis licht op het plafond om de kamers te verlichten; een audiosignaal apparaat met een 80 dB, 2,8 kHz toon te produceren. Seat de operante kamers in-geluid gedempt dozen met ventilatoren gemonteerd op de zijkant van elke doos. Vóór het begin van het experiment, pre-programma alle trainingsetappen de parameter exacte sessies relevant voor elke fase met behulp van een aangewezen software, die computer-controles en de operante kamers activeert evenals automatisch registreert alle relevante gegevens verzameld tijdens het verloop van het experiment. OPMERKING: De parameters voor elke training fase (tijdschrift training, hefboom-press training, signaal verzwakking, test) zijn volledig hieronder beschreven. De precieze manier waarop deze parameters voorgeprogrammeerd is afhankelijk van de software en hardware gebruikt. 3. Behandeling en Voedselkwaliteit Beperking Handvat ratten gedurende ongeveer 2 minuten per dag, 5 dagen voor het begin van de experimentele procedure. Lanceer een 22 hr voedsel beperking schema beginnen op de eerste dag van de behandeling. Laat ratten toegang tot voedsel voor 2 uur in hun eigen kooien niet eerder dan een half uur na het einde van de behandeling / gedragstraining. OPMERKING: Zorg ervoor dat ratten hebben water ad libitum wanneer in hun kooien, en vooral tijdens de 2 uur feeding periode, als ze niet goed zullen eten zonder water. Op de laatste 3 dagen van behandeling, plaatst 20-30 voedsel pellets op een bakje en plaats de bak in de ratten kooi. Verwijder de lade uit de kooi nadat elke rat werd waargenomen dat ten minste twee pellets verbruikt. NB: Later, gebruik maken van de pellets als versterking voor operante training. 4. Training Procedure Om de ratten te wennen aan de testomgeving, transporteren de ratten in hun kooien ten minste 15 min voor gedragstesten in de wachtkamer. Magazine training (dag 1-3). Op de 1ste van tijdschrift training, zet een voldoende hoeveelheid voedsel pellets in het voedseltijdschrift zodat ze zichtbaar zijn voor de rat. OPMERKING: Een manier om dit te doen is de pellets plaatsen worden dat ze het scharnierend perspex paneel kier blijven. Bereken het magazine trainingsprogramma, zodat het huis light automatisch ingeschakeld aan het begin van elk proces en één voedselpellet valt in de voedseltijdschrift volgende variabele vertraging 5 sec, gelijktijdig met het begin van een verbinding stimulus bestaat uit het magazijn licht en een toon. Bereken de verbinding stimulus en huis licht uit te schakelen nadat het hoofd van de rat komt in de food tijdschrift (verzameld trial) of na 15 sec (niet-geïnde trial), wat het eerst komt. Definieer elke proef moet worden gevolgd door een 30 sec inter-trial interval. Plaats de ratten in de operante kamers en 5 minuten later handmatig controleren of alle ratten de pellets verzameld. Als dat zo is, activeert het trainingsprogramma. Zo niet, waardoor een extra 5 min. Programmeer het magazine trainingssessie te stoppen, hetzij nadat de rat heeft afgerond 30 verzameld proeven of na een totaal van 40 studies is bereikt. Op de 3e dag van het tijdschrift training zorgen ervoor dat de ratten uit te voeren 30 verzameld proeven op een totaal van 32 trials op het meest. Terug ratten die niet aan dit criterium op de operante kamers te bereiken voor een andere volledige trainingssessie op het einde van de trainingsdag. OPMERKING: Voer ratten die niet aan dit criterium na een extra sessie op de laatste dag van het tijdschrift training op de ochtend van de eerste dag van de hefboom-pers training te bereiken. Uitsluiten ratten die niet aan criterium te bereiken. Hefboom-press training – Pre-training fase (dag 4): Lever-drukken op een vrije-operante schema. Activeer het trainingsprogramma voor het plaatsen van de ratten in de operante kamers. Bereken het programma, zodat het versterkte hendel in de kamer en het huis brandt gedurende de hele training en dat de niet versterkte hendel altijd teruggetrokken. LET OP: op tegen de zijkant van de hendel (links / rechts) over ratten en constant te houden voor elke rat gedurende de experimentele procedure. Doe wat pellets op de hendel en plaats een rat inde kamer. Laat de rat aan de hendel omgeving te verkennen tot hij drukt overigens de hendel terwijl het verzamelen van de pellets, wat leidde tot de levering van een enkel voedsel pellet en het begin van de verbinding stimulus. Bereken het programma, zodat de verbinding stimulus wordt uitgeschakeld nadat het hoofd van de rat komt in de food tijdschrift (voltooide studie) of na 15 sec (onvoltooide trial), wat het eerst komt. Programmeer de sessie te stoppen nadat de rat heeft bereikt 30 voltooide studies. Als een rat dit criterium binnen 30 minuten niet bereikt, zet 3-4 pellets op de hendel en wacht 20 min. Als een rat niet in slaagt om 30 studies te voltooien, terug te sturen naar de operante kamer voor aanvullende opleiding op het einde van de trainingsdag. OPMERKING: Voer ratten die niet aan dit criterium na de extra pre-training weer op de ochtend van de eerste dag van de hefboom-pers training te bereiken. Uitsluiten ratten die niet aan criterium te bereiken. Algemeen vrijwel alle rats verwerven-hendel te drukken na 3 sessies van pre-training (de meeste doen binnen de eerste sessie). Indien de dieren meer moeilijkheden bij hendel persen, gebruik vormen. Tijdens het vormgeven, houd de deur van het geluid gedempt doos open en let op de rat in de operante kamer. Wanneer de rat nadert de hendel de software om de levering van een levensmiddel pellet en het begin van de samengestelde stimulus activeren. Doe dit herhaaldelijk. In het begin, versterken de rat als het in de nabijheid van de hefboom, maar geleidelijk begint versterkende alleen wanneer daardoor het fysieke contact met de hendel, en uiteindelijk versterken alleen probeert te drukken. OPMERKING: Shaping kan een tijdje duren. Wees zo stil mogelijk. Hendel drukt training (dag 5-7): Lever-drukken op een discrete proef schema. Bereken het programma, zodat de start van elk experiment later wordt gesignaleerd door het begin van het huis licht en 5 sec, beidenhefbomen zijn aangebracht in de kamer. Ervoor te zorgen dat de reacties op de niet-versterkte hendel (NRL) hebben geen geprogrammeerde gevolgen en drukt op de versterkte hendel leiden tot de levering van een enkel voedsel pellet in het magazijn, samen met de presentatie van de verbinding stimulus. Nadat het hoofd van de rat komt in de food tijdschrift of na 15 seconden verstreken zijn de hefbomen worden ingeschoven en de verbinding stimulus en huis licht zijn uitgeschakeld. Definieer elke proef, zodat het wordt gevolgd door een 30 sec inter-trial interval. Op de eerste dag van de hefboom-pers training (dag 5) definiëren de verbinding stimulans om na 15 seconden worden uitgeschakeld om de verwerving van de hefboom-pers respons te vergemakkelijken. Op de volgende twee dagen (dagen 6-7) stelt de verbinding stimulus slechts 10 seconden duren om te waarborgen dat blad ingang volgt de hefboom-pers reacties. Plaats de ratten in de operante kamers, en activeer het trainingsprogramma. <li> Programmeer de hefboom-pers trainingssessie te stoppen, hetzij na een rat de versterkte hendel (RL) heeft gedrukt en verzameld het voedsel pellet (voltooide studie) 40 keer of na een totaal van 60 studies is bereikt. Op de laatste dag van de hefboom-pers opleiding zorg ervoor dat ratten volledige 40 proeven op een totaal van 42 in totaal proeven op het meest. Indien een rat niet aan deze eis te bereiken, terug naar de operante kamer een extra training aan het eind van de dag. OPMERKING: ratten die niet aan dit criterium na een extra sessie op de laatste dag van de hefboom-pers training bereiken Uitsluiten. Op de laatste dag van de hefboom-pers trainingsresultaat het aantal onbeloond hefboompersen bij iedere poging, dat wil zeggen, het aantal persen na de eerste reactie op de RL (extra hefboom-persen). Willekeurig toewijzen ratten voor de experimentele groepen. Bij het ​​uitvoeren van de experimentele manipulatie ten tijde van de fase Test (bijvoorbeeld in studieshet testen van het acute effect van een geneesmiddel), gebruik variantie-analyse (ANOVA) met de belangrijkste factoren van manipulatie (met manipulatie / zonder manipulatie) en procedure (na de training signaal verzwakking, PTSA / regelmatige uitsterven, RE, zie paragraaf 4.5) om te analyseren het aantal excessieve hefboompersen gevolgd door pellet collectie (genaamd overmatig hendel-persen voltooid, ELP-C) en unpressed proeven op de laatste dag van de hefboom-pers training voor het begin van het signaal verzwakking podium. Zorg ervoor dat er geen statistisch significante verschillen tussen de groepen in deze maatregel. Opmerking Doorgaans zijn er maar een paar ratten met een groot aantal extra hefboom persen, zodat de groepen te vergelijken zonder deze ratten. Bovendien, zorg ervoor dat ratten die extra training ondergingen worden verdeeld tussen de groepen zo gelijkmatig mogelijk. Signaal verzwakking / Regelmatige uitsterven (dagen 8-10). Voer de procedure in een identical wijze tijdschrift training op dagen 1-3, met twee uitzonderingen: Leeg de pellet dispenser zodat geen voedsel pellet wordt aan de voedseltijdschrift na het begin van de samengestelde stimulus. Programmeer de betreffende fase, zodat de verbinding stimulus wordt uitgeschakeld na 10 sec en niet na 15 sec. Zorg dat zowel de RL en NRL blijven teruggetrokken tijdens de trainingssessie. Zorgen voor elk signaal verzwakking trainingssessie te bestaan ​​uit 30 trials. Op de laatste dag van de opleiding zorg ervoor dat ratten proberen om een levensmiddel pellet (dat wil zeggen, steek hun hoofd in het voedsel tijdschrift na het begin van de verbinding stimulus) niet meer dan 14 keer te verzamelen. Terug ratten die niet aan dit criterium de operante kamers bereiken tegen training aan het eind van de dag. OPMERKING: Gebruik geen ratten die niet aan criterium te bereiken in dit stadium uit te sluiten. Breng de ratten zich periodiek uitstervende "wachtkamer" en laat ze in hun kooien voor een periode gelijk aan de gemiddelde duur van het signaal verzwakking podium. Gebruik een gemengde ANOVA met de belangrijkste factoren van manipulatie (met manipulatie / zonder manipulatie) en procedure (PTSA / RE) en een herhaalde metingen factor Session (sessies 1-3) om het aantal voltooide studies te analyseren op de drie sessies van het signaal demping podium. Ervoor zorgen dat de verschillen in prestaties bij de test fase zijn niet het gevolg van een eerdere verschil. Test (dag 11): Voer de procedure op dezelfde wijze als hefboom-pers training, maar onder uitsterven omstandigheden, dat wil zeggen op de RL resulteert in de presentatie van de samengestelde stimulus, maar geen voedsel wordt geleverd aan de voedseltijdschrift omdat de pellet dispenser leeg is. Bereken de testsessie te bestaan ​​uit 50 proeven voor mannen en 60 proeven voor vrouwen, want meestal vrouwtjes nog Respond na 50 proeven. Indien beide geslachten in dezelfde studie (aanbevolen), geef 60 proeven voor alle vakken. Verzamel de het aantal excessieve hefboom-persen die niet werden gevolgd door het tijdschrift ingang (genaamd overmatig hendel-persen-onvoltooide, ELP-U); het aantal excessieve hefboom-persen die werden gevolgd door het tijdschrift binnenkomst (dwz, ELP-C); het aantal hefboompersen op de NRL; en het aantal neus-pokes (dwz het aantal keren dat de rat geplaatst zijn kop in de voedseltijdschrift. Analyseer prestaties ratten op het podium Proef met variantieanalyse (ANOVA) met de belangrijkste factoren manipulatie (met manipulatie / zonder manipulatie) en procedure (PTSA / RE) uitgevoerd op het aantal ELP-C, ELP-U, het aantal voltooid onvoltooid unpressed proeven en het aantal neus pokes en drukt op de niet versterkte hendel. Volg significante interacties met post hoc analyse vergelijken van de behandelde groep with de niet-behandelde / controle groep, binnen elke procedure. Opmerking: wanneer de exacte parameters van de manipulatie niet bekend zijn (bijvoorbeeld de relevante dosis geneesmiddel, de parameters van de elektrische stimulatie) en om het aantal dieren te verminderen, test de effecten van de manipulatie in de PTSA procedure enige met verschillende parameters (bijvoorbeeld met meerdere doses geneesmiddel). Vind de optimale parameters, dat wil zeggen, de parameters die het grootste effect op het aantal ELP-U uit te oefenen, zonder dat het afschaffen van gedrags reageert, en stel dan een volledig experimenteel design (PTSA en RE).

Representative Results

De volgende resultaten zijn gebaseerd op Brimberg et al., 2007 52. Alle cijfers worden opnieuw afgedrukt met toestemming van Elsevier. In deze studie testten we het gedrag van Sprague Dawley (SD) mannelijke ratten in de signaalverzwakking model. Ten eerste, in experiment 1, de effecten van 3 doses van de selectieve serotonine heropname remmer (SSRI) paroxetine in de PTSA procedure getest (n = 10 per groep). In de test, paroxetine dosisafhankelijk verminderde het aantal ELP-C (Figuur 1A ANOVA leverde een significant hoofdeffect van Dose, F (3,22) = 5.15, p <0.01) en ELP-U (Figuur 1B; ANOVA leverde een significant hoofdeffect van Dose, F (3,22) = 7.99, p <0,001). Figuur 1. Deze figuur toont een representatief dosisreactie experiment vergelijken van de effecten van verschillende doses van het SSRI Paroxetine op ELP-C en ELP-U van mannelijke ratten na signaal verzwakking. Gemiddelde en standaardafwijking van het aantal extra hefboom drukt dat (A) werden gevolgd door het tijdschrift binnenkomst (extra hefboompersen in volledige onderzoeken, ELP-C) en (B) worden niet gevolgd door tijdschrift ingang (extra hefboompersen in onvoltooide proeven; ELP-U) ratten behandeld met vehiculum of 1, 5 of 10 mg / kg van paroxetine op de testdag van de PTSA procedure. Re-bedrukt met toestemming van 52. In experiment 2 testten we het medicijn dosis die het meest effectief in experiment 1 (5 mg / kg) was in zowel de PTSA en RE procedures (n = 10 per groep). In de test, paroxetine verminderde het aantal ELP-C in zowel de PTSA en RE procedures (Figuur 2A; two-way ANOVA, belangrijkste effect van orde, F (1,32) = 6.50, p <0.05; belangrijkste effect van de Drug , F (1,32) = 8,69, p <0,01; Procedure XGeneesmiddelinteractie, F (1,32) = 0.43, p = 0.52) en bovendien uitgeoefend anticompulsieve effect, dat wil zeggen, verminderde het aantal ELP-U in de PTSA, maar niet in de RE procedure (figuur 2B; hoofdeffect van orde, F (1,32) = 9.60, p <0,005; belangrijkste effect van drugs, F (1,32) = 5,75, p <0,05; Procedure X Geneesmiddelinteractie, F (1,32) = 4.83, p < 0.05). Figuur 2. Deze figuur toont een representatief experiment waarbij de effecten van signaalverzwakking en regelmatige extinctie van ELP-C en ELP-U van saline- en paroxetine blootgestelde mannelijke ratten. Gemiddelde en standaardafwijking van het aantal (A) ELP-C en (B) ELP-U ratten behandeld met vehiculum of 5 mg / kg van paroxetine op de testdag van de PTSA en RE procedures. Re-bedrukt met toestemming van 52.

Discussion

De signaalverzwakking ratmodel van OCD is een krachtige gedragsmodel voor de studie van dwangmatig gedrag. Het model geeft een hoge gezicht, voorspellende en construct validiteit 20,21, en ​​is uitgebreid gebruikt om de neurale substraten bestuderen van dit gedrag 39,43-45,48, zijn reactie op farmacologische manipulaties 38,39,43,47,53, 54 en tot diepe hersenstimulatie 40,46,50 en haar modulatie door ovariële hormonen 51. Aldus is dit model een bruikbaar diermodel voor de studie van OCD.

Compulsieve-hendel te drukken in het signaal verzwakking model heeft een aantal voordelen ten opzichte van andere experimenteel geïnduceerde repetitief gedrag (zoals het uitsterven barsten en perseverative gedrag). Ten eerste, de relevantie van dwangmatig-hendel te drukken om dwangmatig gedrag bij de mens is goed vastgesteld dat de geldigheidsduur van andere repetitief gedrag, die vaak worden aangeduid als dwangmatig-achtige, is laag ofis nooit getest 20-22. Met name, gedrags- herhaling / perseveratie is een fenomeen gedeeld door verschillende psychiatrische stoornissen 55-62 en daarom een goede validatie van de doelgroep gedrag als dwangmatig-achtige is cruciaal. Bovendien zijn de verschillende gedragsmaten gedurende dezelfde PTSA procedure (dwz het aantal drukt op de niet versterkte hendel of het algemene aantal neus steekt de ratten uit tijdens de fase Test) helpen bij het ​​elimineren alternatieve verklaringen voor verschillen in dwangmatige -hendel te drukken tussen de groepen wordt getest. Bijvoorbeeld kan buitensporige hefboom indrukken van een algemene toename van de motorische activiteit, waarbij zal waarschijnlijk gepaard gaan met een toename van het aantal drukt op de niet versterkte hendel weerspiegelen (dus deze maatregel elimineert tevens de noodzaak om te testen de ratten in aanvullende procedures zoals het open veld test). Anderzijds, manipulaties die leiden tot een algemene toename van het aantal neus-pokes de ratten uit te voeren zullen waarschijnlijk leiden tot een vermindering van de dwangmatige-hendel te drukken, zelfs als ze niet een echte anti-compulsieve effect bezitten. Aanvullende maatregelen verzameld nog voordat de test (excessieve hefboom persen tijdens de hefboom-pers trainingsfase, volledige onderzoeken tijdens de signaalverzwakking fase) kan de experimentator om uit te sluiten dat eventuele verschillen tussen de groepen op de testfase voort uit eerdere verschillen leren. Met name alle in de verschillende stadia van de procedure verzamelde maatregelen zijn kwantitatief, en dus onpartijdige, niet gegeven aan subjectieve interpretatie en niet beïnvloed door inter-experimentator variabiliteit.

Een nadeel van de signaalverzwakking model is dat het speciale apparatuur (computergestuurde operant dozen geschikte software voor de werking van deze dozen, enz.) Vereist. Dit maakt het zowel kostbaar en enigszins ingewikkeld om uit te voeren, die geschoold personeel, bekwaamzowel in ad-spronggewricht het oplossen van problemen en in de dag-tot-dag onderhoud van de apparatuur. Bovendien, omdat het is gebaseerd op geleerde dan spontaan gedrag, en omdat het bestaat uit meerdere trappen is relatief tijdrovend (11 dagen) vergeleken met andere diermodellen van OCD. Echter, in onze ervaring, met de juiste training van de expertise die nodig is voor het uitvoeren van de procedure zijn vrij gemakkelijk verworven. Ook, omdat alle apparatuur computergestuurde bijna volautomatische grote groepen ratten kunnen efficiënt en gelijktijdig draaien, waardoor de tijd kosten. Bovendien worden de resultaten gemakkelijk berekend en geen handmatige codering of speciale verwerking vereisen. Tenslotte operante dozen zijn zeer veelzijdig en eenmaal verkregen, kunnen ze worden gebruikt voor verschillende gedragsprocedures naast verzwakking signaal, waardoor ze zeer rendabel.

Een andere overweging, waarmee rekening moet worden gehouden bij het gebruik vanhet model, is dat te wijten aan zijn langdurige en multi-geënsceneerde natuur, het kan niet goed geschikt voor chronische behandelingen of ontwikkelingsstudies zijn. Om het leren ratten 'geen invloed op de in de eerste stadia van de gedrags-procedure, de toediening van een chronische behandeling vereist een breuk in de procedure, die de procedure nog meer tijd-duur maakt. Bovendien is deze pauze kan niet plaatsvinden vlak voor de test fase, en dus, ratten toegediend de chronische behandeling zal het signaal verzwakking stadium ondergaan onder invloed van de behandeling, die hun gedrag kunnen veranderen, zelfs voordat de test fase en maak elke interpretatie van de resulteert problematisch. Wat ontwikkelingsstoornissen studies, wederom vanwege het model langdurige aard, is het onmogelijk te gebruiken voor zeer jonge ratten (bijvoorbeeld jonger dan 46 dagen oude ratten op testdag). Daarnaast ratten kunnen niet opnieuw worden getest, waardoor in die nodig zijn om te trainen nieuwe ratten bij elke leeftijd studeerde, en exclusief de Possibility van de hand van longitudinale designs.

Een belangrijk aspect van de signaalverzwakking model dat hierboven is genoemd is dat dwangmatig hefboom persen wordt gemoduleerd door schommelingen in eierstokhormoon niveaus langs de rat loopsheid 51. Dit aspect is van belang voor onderzoekers die geïnteresseerd zijn in het bestuderen van de mechanismen waarmee vrouwelijke geslachtshormonen beïnvloeden dwangmatig gedrag. Hoewel de effecten van mannelijke geslachtshormonen op dwangmatig hefboom indrukken zijn niet getest, deze of andere factoren beïnvloeden mannelijke prestaties in het model en de variabiliteit van de verschillende voor maatregelen voor het model lijkt in mannelijke en vrouwelijke ratten 51. Daarom kunnen de onderzoekers, die niet tot doel de rol van geslachtshormonen te bestuderen, zowel mannelijke als vrouwelijke ratten gebruiken zonder het meten van het niveau van deze hormonen.

Samengevat, ondanks enkele tekortkomingen van de signaalverzwakking rattenmodel van OCD zoals de lengte en deDat vereist speciale apparatuur en enkele technische kennis, biedt een gevoelige en betrouwbare manier beoordelen compulsief gedrag bij ratten. Bovendien kan het onderscheid tussen deze gedragingen en andere repetitieve / perseverative gedrag, die niet echt dwangmatig karakter. Als zodanig is een uitstekend model voor de beoordeling van vermeende anti-compulsieve therapieën en onderzoeken waarbij het kan worden gebruikt om onze kennis over de neurale substraten van OCD, die nog niet goed begrepen breiden.

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

This research was supported by the Israel Science Foundation (grant No. 592/12) to DJ

Materials

Name of the Material/Equipment Company Catalog Number Comments/ Description 
Modular Test Chamber for Rats Campden Instruments Ltd. Model 80003M
Pellet Trough for Modular Chamber with Head Entry and Door Campden Instruments Ltd. Model 80210M-R
Low Profile Retractable Response Lever  Campden Instruments Ltd. Model CI4460-M 2 levers per chamber
Stimulus Lights Campden Instruments Ltd. Model 80221
Pellet Dispenser with 45mg Interchangeable Pellet Size Wheel Campden Instruments Ltd. Model 80209-45
Mouse Nosepoke with Stimulus Light Campden Instruments Ltd. Model 80116S
Sonalert Audible Stimulus System Campden Instruments Ltd. Model SC628
ABET II Complete Starter Package with 220VAC/50Hz Power Supply Campden Instruments Ltd. Model 88501*C
Sound Attenuating Chamber Campden Instruments Ltd. Model 80600A-SAC Equipped with a peephole and a 28 volt DC ventilation fan pannel
Animal Behavior Environment Test system (ABET) II Lafayette Instrument Neuroscience, Indiana, USA Model 89501
Personal computer with a minimum 1.8 GHz Processor Running Microsoft Windows XP (SP3), or Win7
45-mg dust-free precision pellets PMI Nutrition International, Indiana, USA Formula. P/AlN-76A Keep the containers tightly closed to protect from moisture.
DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Ruscio, A. M., Stein, D. J., Chiu, W. T., Kessler, R. C. The epidemiology of obsessive-compulsive disorder in the National Comorbidity Survey Replication. Mol Psychiatry. 15 (1), 53-63 (2010).
  2. Sasson, Y., et al. Epidemiology of obsessive-compulsive disorder: a world view. The Journal of clinical psychiatry. 58, 7-10 (1997).
  3. Association, A. P. Diagnostic and statistical manual of mental disorders: DSM-IV. , (1994).
  4. Murphy, D. L., et al. Genetic perspectives on the serotonin transporter. Brain Research Bulletin. 56, 487-494 (2001).
  5. Ozaki, N., et al. Serotonin transporter missense mutation associated with a complex neuropsychiatric phenotype. Mol Psychiatry. 8 (11), 933-936 (2003).
  6. Sasson, Y., Zohar, J. New developments in obsessive-compulsive disorder research: implications for clinical management. International clinical psychopharmacology. 11, 3-12 (1996).
  7. Stein, D. J. Neurobiology of the obsessive–compulsive spectrum disorders. Biological. 47, 296-304 (2000).
  8. McDougle, C. J., et al. Haloperidol addition in fluvoxamine-refractory obsessive-compulsive disorder: A double-blind, placebo-controlled study in patients with and without tics. Archives of General Psychiatry. 51 (4), 302-308 (1994).
  9. McDougle, C. J., et al. Neuroleptic addition in fluvoxamine-refractory obsessive-compulsive disorder. The American Journal of Psychiatry. 147 (5), 652-654 (1990).
  10. Pittenger, C., Krystal, J. H., Coric, V. Glutamate-modulating drugs as novel pharmacotherapeutic agents in the treatment of obsessive-compulsive disorder. NeuroRx. 3 (1), 69-81 (2006).
  11. Menzies, L., et al. Integrating evidence from neuroimaging and neuropsychological studies of obsessive-compulsive disorder: The orbitofronto-striatal model revisited. Neuroscience & Biobehavioral Reviews. 32 (3), 525-549 (2008).
  12. Rotge, J. -. Y., et al. Matter Alterations in Obsessive-Compulsive Disorder: An Anatomic Likelihood Estimation Meta-Analysis. Neuropsychopharmacology. 35 (3), 686-691 (2009).
  13. Saxena, S., Brody, A. L., Schwartz, J. M., Baxter, L. R. Neuroimaging and frontal-subcortical circuitry in obsessive-compulsive disorder. The British Journal of Psychiatry. 173 (Suppl. 35, 26-37 (1998).
  14. Abramowitz, J. S., Schwartz, S. A., Moore, K. M., Luenzmann, K. R. Obsessive-compulsive symptoms in pregnancy and the puerperium:: A review of the literature. Journal of Anxiety Disorders. 17, 461-478 (2003).
  15. Labad, J., et al. Female reproductive cycle and obsessive-compulsive disorder. The Journal of clinical psychiatry. 66 (4), 428-435 (2005).
  16. Maina, G., Albert, U., Bogetto, F., Vaschetto, P., Ravizza, L. Recent life events and obsessive–compulsive disorder (OCD): the role of pregnancy/delivery. Psychiatry Research. 89, 49-58 (1999).
  17. Uguz, F., et al. Course of obsessive-compulsive disorder during early postpartum period: a prospective analysis of 16 cases. Comprehensive Psychiatry. 48 (6), 558-561 (1016).
  18. Greenberg, B. D., et al. Deep brain stimulation of the ventral internal capsule/ventral striatum for obsessive-compulsive disorder: worldwide experience. Mol Psychiatry. 15 (1), 64-79 (2010).
  19. Eddy, K. T., Dutra, L., Bradley, R., Westen, D. A multidimensional meta-analysis of psychotherapy and pharmacotherapy for obsessive-compulsive disorder. Clinical Psychology Review. 24 (8), 1011-1030 (2004).
  20. Albelda, N., Joel, D. Current animal models of obsessive compulsive disorder: an update. 神经科学. 211, 83-106 (2012).
  21. Albelda, N., Joel, D. Animal models of obsessive-compulsive disorder: Exploring pharmacology and neural substrates. Neuroscience & Biobehavioral Reviews. 36 (1), 47-63 (2012).
  22. Joel, D. Current animal models of obsessive compulsive disorder: A critical review. Progress in Neuro-Psychopharmacology and Biological Psychiatry. 30 (3), 374-388 (2006).
  23. Fineberg, N. A., et al. Probing Compulsive and Impulsive Behaviors, from Animal Models to Endophenotypes: A Narrative Review. Neuropsychopharmacology. 35 (3), 591-604 .
  24. Eilam, D., Zor, R., Fineberg, N., Hermesh, H. Animal behavior as a conceptual framework for the study of obsessive–compulsive disorder(OCD). Behavioural Brain Research. 231 (2), 289-296 (2012).
  25. Ting, J. T., Feng, G. Neurobiology of obsessive–compulsive disorder: insights into neural circuitry dysfunction through mouse genetics. Current Opinion in Neurobiology. 21 (6), 842-848 (2011).
  26. Boulougouris, V., Chamberlain, S. R., Robbins, T. W. Cross-species models of OCD spectrum disorders. Psychiatry Research. 170 (1), 15-21 (2009).
  27. Korff, S., Harvey, B. H. Animal models of obsessive-compulsive disorder: rationale to understanding psychobiology and pharmacology. Psychiatric Clinics of North America. 29 (2), 371-390 (2006).
  28. Camilla d’Angelo, L. -. S., et al. Animal models of obsessive-compulsive spectrum disorders. CNS Spectrums. 19 (01), 28-49 (2014).
  29. Joel, D. The signal attenuation rat model of obsessive–compulsive disorder: a review. Psychopharmacology. 186 (4), 487-503 (2006).
  30. Baxter, L. R., Charney, D. S., Nestler, E. J., Bunney, B. S. Functional imaging of brain systems mediating obsessive-compulsive disorder. Neurobiology of Mental Illness. , 534-547 (1999).
  31. Gray, J. A., McNaughton, N. . The neuropsychology of anxiety: An enquiry into the function of the septo-hippocampal system. , (1982).
  32. Malloy, P., Perecman, E. . The frontal lobes revisited. , (1987).
  33. Pitman, R. K., Zohar, J., Insel, T. R. . The psychobiology of obsessive-compulsive disorder. , (1991).
  34. Pitman, R. K. A cybernetic model of obsessive-compulsive psychopathology. Comprehensive Psychiatry. 28, 334-343 (1987).
  35. Reed, G. F. Obsessional personality disorder and remembering. The British Journal of Psychiatry. 130 (2), 177-183 (1977).
  36. Szechtman, H., Woody, E. Obsessive-Compulsive Disorder as a Disturbance of Security Motivation. Psychological Review. 111 (1), 111-127 (2004).
  37. Otto, M. W. Normal and abnormal information processing: A neuropsychological perspective on obsessive compulsive disorder. Psychiatric Clinics of North America. 15 (4), 825-848 (1992).
  38. Joel, D., Ben-Amir, E., Doljansky, J., Flaisher, S. 'Compulsive' lever-pressing in rats is attenuated by the serotonin re-uptake inhibitors paroxetine and fluvoxamine but not by the tricyclic antidepressant desipramine or the anxiolytic diazepam. Behavioural Pharmacology. 15 (3), 241-252 (2004).
  39. Joel, D., Doljansky, J. Selective alleviation of compulsive lever-pressing in rats by D1, but not D2, blockade: possible implications for the involvement of D1 receptors in obsessive-compulsive disorder. Neuropsychopharmacology : official publication of the American College of Neuropsychopharmacology. 28 (1), 77-85 (2003).
  40. Klavir, O., Flash, S., Winter, C., Joel, D. High frequency stimulation and pharmacological inactivation of the subthalamic nucleus reduces ‘compulsive’ lever-pressing in rats. Experimental Neurology. 215 (1), 101-109 (2009).
  41. Fontaine, D., et al. Effect of subthalamic nucleus stimulation on obsessive—compulsive disorder in a patient with Parkinson disease. Journal of Neurosurgery. 100 (6), 1084-1086 (2004).
  42. Mallet, L., et al. Compulsions, Parkinson’s disease, and stimulation. The Lancet. 360 (9342), 1302-1304 (2002).
  43. Flaisher-Grinberg, S., Klavir, O., Joel, D. The role of 5-HT2A and 5-HT2C receptors in the signal attenuation rat model of obsessive–compulsive disorder. The International Journal of Neuropsychopharmacology. 11 (06), 811-825 (2008).
  44. Joel, D., Doljansky, J., Roz, N., Rehavi, M. Role of the orbital cortex and of the serotonergic system in a rat model of obsessive compulsive disorder. 神经科学. 130 (1), 25-36 (2005).
  45. Schilman, E. A., Klavir, O., Winter, C., Sohr, R., Joel, D. The role of the striatum in compulsive behavior in intact and orbitofrontal-cortex-lesioned rats: possible involvement of the serotonergic system. Neuropsychopharmacology. 35 (4), 1026-1039 (2010).
  46. Winter, C., et al. The role of the subthalamic nucleus in ‘compulsive’ behavior in rats. European Journal of Neuroscience. 27 (8), 1902-1911 (2008).
  47. Albelda, N., Bar-On, N., Joel, D. The role of NMDA receptors in the signal attenuation rat model of obsessive–compulsive disorder. Psychopharmacology. 210 (1), 13-24 (2010).
  48. Joel, D., Doljansky, J., Schiller, D. 'Compulsive' lever pressing in rats is enhanced following lesions to the orbital cortex, but not to the basolateral nucleus of the amygdala or to the dorsal medial prefrontal cortex. European Journal of Neuroscience. 21 (8), 2252-2262 (2005).
  49. Joel, D., Klavir, O. The effects of temporary inactivation of the orbital cortex in the signal attenuation rat model of obsessive compulsive disorder. Behavioral Neuroscience. 120 (4), 976-983 (2006).
  50. Klavir, O., Winter, C., Joel, D. High but not low frequency stimulation of both the globus pallidus and the entopeduncular nucleus reduces ‘compulsive’ lever-pressing in rats. Behavioural Brain Research. 216 (1), 84-93 (2011).
  51. Flaisher-Grinberg, S., et al. Ovarian hormones modulate ‘compulsive’ lever-pressing in female rats. Hormones and Behavior. 55 (2), 356-365 (2009).
  52. Brimberg, L., Flaisher-Grinberg, S., Schilman, E. A., Joel, D. Strain differences in ‘compulsive’ lever-pressing. Behavioural Brain Research. 179 (1), 141-151 (2007).
  53. Joel, D., Avisar, A., Doljansky, J. Enhancement of excessive lever-pressing after post-training signal attenuation in rats by repeated administration of the D1 antagonist SCH 23390 or the D2 agonist quinpirole, but not the D1 agonist SKF 38393 or the D2 antagonist haloperidol. Behavioral Neuroscience. 115 (6), 1291-1300 (2001).
  54. Yankelevitch-Yahav, R., Joel, D. The role of the cholinergic system in the signal attenuation rat model of obsessive-compulsive disorder. Psychopharmacology. 230 (1), 37-48 (2013).
  55. Clark, L., et al. Association between response inhibition and working memory in adult ADHD: A link to right frontal cortex pathology. Biological Psychiatry. 61 (12), 1395-1401 (2007).
  56. Cools, R., Altamirano, L., D’Esposito, M. Reversal learning in Parkinson’s disease depends on medication status and outcome valence. Neuropsychologia. 44 (10), 1663-1673 (1016).
  57. Gauggel, S., Rieger, M., Feghoff, T. -. A. Inhibition of ongoing responses in patients with Parkinson’s disease. Journal of Neurology, Neurosurgery & Psychiatry. 75 (4), 539-544 (2004).
  58. Hozumi, A., Hirata, K., Tanaka, H., Yamazaki, K. Perseveration for novel stimuli in Parkinson’s disease: An evaluation based on event-related potentials topography. Movement Disorders. 15, 835-842 (2000).
  59. Huddy, V. C., et al. Impaired conscious and preserved unconscious inhibitory processing in recent onset schizophrenia. Psychological Medicine. 39 (06), 907-916 (2009).
  60. Itami, S., Uno, H. Orbitofrontal cortex dysfunction in attention-deficit hyperactivity disorder revealed by reversal and extinction tasks. NeuroReport. 13 (18), 2453-2457 (2002).
  61. Waford, R. N., Lewine, R. Is perseveration uniquely characteristic of schizophrenia. Schizophrenia Research. 118 (13), 128-133 (2010).
  62. Waltz, J. A., Gold, J. M. Probabilistic reversal learning impairments in schizophrenia: Further evidence of orbitofrontal dysfunction. Schizophrenia Research. 93 (13), 296-303 (1016).

Tags

Obsessive-compulsive DisorderOCDSignal AttenuationRat ModelLever-pressingFeedback CueCompulsive-like BehaviorExtinctionValidated ModelAnti-compulsive EffectsPro-compulsive EffectsNeural Substrate

Play Video
PDF
DOI
DOWNLOAD MATERIALS LIST
Cite This Article
Goltseker, K., Yankelevitch-Yahav, R., Albelda, N. S., Joel, D. Signal Attenuation as a Rat Model of Obsessive Compulsive Disorder. J. Vis. Exp. (95), e52287, doi:10.3791/52287 (2015).
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