Summary

동결 및 비행 행동을 연구하는 새로운 파블로비안 공포 컨디셔닝 패러다임

Published: January 05, 2021
doi:

Summary

방어 행동 응답은 위협 강도, 근접성 및 노출 컨텍스트에 따라 다행입니다. 이러한 요인에 기초하여, 우리는 개별 과목 내에서 조건된 동결 및 비행 행동 사이의 명확한 전환을 유도하는 고전적인 컨디셔닝 패러다임을 개발했습니다. 이 모델은 불안, 공황 및 외상 후 스트레스 장애와 관련된 병리를 이해하는 데 중요합니다.

Abstract

두려움과 불안 관련 행동은 유기체의 생존에 크게 기여합니다. 그러나, 인식 된 위협에 과장 된 방어 응답다양 한 불안 장애의 특성, 미국에서 정신 질환의 가장 널리 퍼 진 형태. 방어 적 행동에 대한 책임이있는 신경 생물학적 메커니즘을 발견하는 것은 새로운 치료 개입의 개발에 도움이 될 것입니다. 파블로비안 공포 컨디셔닝은 공포 관련 학습과 기억을 연구하는 데 널리 사용되는 실험실 패러다임입니다. 전통적인 파블로비안 공포 컨디셔닝 패러다임의 주요 한계는 동결이 모니터링되는 유일한 방어 행동이라는 것입니다. 우리는 최근에 우리가 조건된 동결 및 비행 (또한 탈출이라고도 함) 개별 과목 내에서 행동을 모두 연구 할 수있는 수정 된 파블로비안 공포 컨디셔닝 패러다임을 개발했습니다. 이 모델은 고강도 발자국과 조건부 자극과 무조건 자극 사이의 페어링 횟수를 더 많이 사용합니다. 또한, 이 조건부 비행 패러다임은 순수한 톤과 백색 잡음 청각 자극의 연속 프리젠 테이션을 조건부 자극으로 활용합니다. 이 패러다임에서 컨디셔닝에 따라, 마우스는 백색 잡음 도중 톤 자극 및 비행 반응에 응하여 동결 행동을 전시합니다. 이 컨디셔닝 모델은 생존에 필요한 행동 반응 사이의 신속하고 유연한 전환에 대한 연구에 적용 될 수 있습니다.

Introduction

두려움은 즉각적인 위협1,2에대한 진화적으로 보존된 적응 반응입니다. 유기체는 위협에 대한 타고난 방어 반응을 가지고 있지만, 배운 협회는 위험3의자극 예측에 적절한 방어 응답을 유도하는 것이 중요합니다. 방어 반응을 제어하는 뇌 회로의 이장애는 외상 후 스트레스 장애(PTSD), 공황 장애4,특정 공포증5,6과같은 다중 쇠약해지는 불안 장애와 관련된 적응반응에 기여할 가능성이 높다. 불안 장애에 대 한 미국에서 보급 률은 성인에 대 한 19.1% 그리고 31.9%청소년에 7,8. 이 질병의 부담은 개별의 일상생활에 극단적으로 높고 그들의 삶의 질에 부정적인 영향을 미칩니다.

지난 수십 년 동안, 파블로비안 공포 컨디셔닝은 공포 관련 학습 및 메모리9,10,11의근본적인 신경 메커니즘에 대한 엄청난 통찰력을 얻기 위한 강력한 모델 시스템으로 사용되었습니다. 파블로비안 공포 컨디셔닝은 조건부 자극(청각 자극과 같은 CS)과 역경무성 자극(미국; 예를 들어, 전기발자국)을결합하는 것을 수반한다. 동결은 표준 파블로비안 컨디셔닝 패러다임에서 호출되고 측정되는 지배적인 행동이므로 탈출/비행 응답과 같은 능동적인 형태의 방어 행동의 신경 제어 메커니즘은 크게 미개척 상태로 유지됩니다. 이전 연구에 따르면 비행과 같은 다양한 형태의 방어 행동이 위협 강도, 근접성 및 컨텍스트13,14에따라 제거됩니다. 뇌가 방어 행동의 다른 유형을 제어하는 방법을 연구하는 것은 크게 공포와 불안 장애에 난독증 신경 과정의 이해에 기여할 수 있습니다.

이러한 중요한 필요성을 해결하기 위해15번을동결하는 것 외에도 비행과 탈출 점프를 유도하는 수정된 파블로비안 컨디셔닝 패러다임을 개발했습니다. 이 패러다임에서, 마우스는 백색 잡음 다음에 순수한 음색으로 구성된 연속 화합물 자극 (SCS)로 조절됩니다. 강한 전기 발자국과 SCS를 페어링의 이틀 후, 마우스는 백색 잡음 동안 톤 구성 요소 및 비행에 대한 응답으로 동결을 나타낸다. 조건부 동결 및 비행 동작 사이의 동작 스위치는 빠르고 일관적입니다. 흥미롭게도, 마우스는 백색 잡음 CS가 이전에 전달된 풋쇼크(컨디셔닝 컨텍스트)와 동일한 컨텍스트로 제시되지만 중립적인 맥락에서는 비행 동작을 나타낸다. 대신, 동결 응답이 중립적 인 맥락에서 지배, 톤에 비해 백색 잡음에 대한 응답으로 동결의 상당히 큰 수준. 이는 방어 반응 강도를 조절하는 컨텍스트의 역할과 전통적인 위협 컨디셔닝 패러다임16,17에서발견되는 공포 관련 학습 및 메모리에 있는 상황별 정보의 규제 역할과 일치합니다. 이 모델을 사용하면 컨텍스트별 방식으로 여러 방어 동작을 직접, 피사체 내에서 비교할 수 있습니다.

Protocol

다음 단계/절차는 툴레인 대학의 기관 동물 관리 및 사용 위원회의 승인 후 제도적 지침에 따라 수행되었습니다. 1. 마우스 의 준비 3-5 개월 사이 세 남성 및 여성 성인 마우스를 사용 하 여. 본 연구에서는 잭슨 연구소에서 얻은 남성 C57BL/6J 마우스를 사용했지만 평판 좋은 공급업체로부터 마우스 변형을 사용할 수 있습니다. 실험 전에 적어도 1 주일, 연구 결과 ?…

Representative Results

다이어그램(그림1A)에설명된 바와 같이 세션은 사전 노출(1일)으로 시작하여 공포 컨디셔닝(2일과 3일) 다음 소멸 또는 검색(4일)으로 시작합니다. 사전 노출(1일) 세션에서 SCS의 프리젠테이션은 마우스(그림 2A-2B)에서비행 또는 동결 반응을 유도하지 않았다. 컨디셔닝 중 행동 분석(일2 및 3일)은 SCS의 톤 성분이 SCS<strong cl…

Discussion

설명된 사운드 및 충격 매개 변수는 이 프로토콜의 중요한 요소입니다. 따라서 실험을 시작하기 전에 충격 진폭과 음압 수준을 테스트하는 것이 중요합니다. 공포 컨디셔닝 연구는 일반적으로 70-80 dB 음압 수준과 0.1-1 mA 충격 강도18을사용합니다. 따라서, 설명된 매개변수는 전통적인 공포 컨디셔닝 패러다임의 범위 내에 있다. 이전 CS 전용(footshock 없음) 대조실험에서, 우리는 마?…

Divulgations

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

이 작품은 루이지애나 리젠트 지원 기금 (LEQSF (LEQSF 2018-21)-RD-A-17)과 국립 보건원의 국립 정신 건강 연구소를 통해 리젠트 위원회에 의해 지원되었다 R01MH122561. 이 내용은 전적으로 저자의 책임이며 반드시 국립 보건원의 공식 견해를 나타내는 것은 아닙니다.

Materials

Neutral context Plexiglass cylinder 30 X 30 cm 
Fear conditioning box Med Associates, Inc. VFC-008 25 X 30 X 35 cm dimentions
Audio generator  Med Associates, Inc. ANL-926 
Shocker Med Associates Inc. ENV-414S Stainless steel grid
Speaker Med Associates, Inc. ENV-224AM Suitable for pure tone and white noise 
C57/BL6J mice Jackson laboratory, USA 664 Aged 3-5 month
Cineplex software (Editor/ studio) Plexon CinePlex Studio v3.8.0 For video tracking and behavioral scoring analysis
MedPC software V Med Associates, Inc. SOF-736
Neuroexplorer Plexon Used to extract the freezing data scored in PlexonEditor
GraphPad Prism 8 GraphPad Software, Inc. Version 8 Statistical analysis software

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Citer Cet Article
Borkar, C. D., Fadok, J. P. A Novel Pavlovian Fear Conditioning Paradigm to Study Freezing and Flight Behavior. J. Vis. Exp. (167), e61536, doi:10.3791/61536 (2021).

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