概要

在小鼠的 Y-Maze 障碍任务中,慢性应力转移与工作量相关的选择行为

Published: August 13, 2020
doi:

概要

Y-maze 障碍任务是一种行为测试,用于检查花费精力获得奖励的动机。在这里,我们讨论测试多个经过良好验证的慢性压力,包括慢性皮质酮和社会失败压力与这种行为,以及新的慢性非歧视性社会失败压力(CNSDS),这是有效的女性。

Abstract

情绪障碍,包括严重的抑郁症,可以由慢性压力沉淀。Y-maze 障碍任务是一项与努力相关的选择测试,用于衡量花费精力和获得奖励的动机。在小鼠中,慢性压力暴露会显著影响与无压力小鼠相比,价值较低的奖励可获得更高价值奖励的动机。在这里,我们描述了慢性皮质酮管理范式,它产生了在Y-maze屏障任务中努力响应的转变。在 Y-maze 任务中,一只手臂包含 4 个食物颗粒,而另一只手臂只包含 2 粒。在小鼠学会选择高奖励手臂后,在多个测试会话中,随着高度逐渐增大的障碍被引入到高奖励臂中。不幸的是,大多数慢性应激范式(包括皮质酮和社会失败)是在雄性小鼠中发展起来的,在雌性小鼠中效果较低。因此,我们还讨论了慢性非歧视性的社会失败压力(CNSDS),这是我们开发的一种压力范式,对雄性小鼠和雌性小鼠都有效。在雄性小鼠和雌性小鼠中重复具有多个不同慢性应激因素的结果,加上增加使用翻译相关行为任务,将有助于增进对慢性应激如何沉淀情绪障碍的理解。

Introduction

情绪障碍,如抑郁和焦虑在当今社会非常普遍。几十年的工作不断寻求改进的治疗和相关啮齿动物模型,以研究这些复杂的疾病1。慢性压力是情绪障碍的一个促成因素,如抑郁症2。因此,慢性应激范式,如慢性社会失败应激(SDS)和慢性皮质酮给药(CORT)在雄性小鼠中发展,现在被广泛用于评估慢性压力暴露的神经生物学和行为效应。用于评估慢性应激影响的最广泛使用的行为测试包括与回避行为相关的任务,如升高加迷宫、开阔场和新奇的抑制喂养,或具有抗抑郁疗效,如强制游泳测试。然而,啮齿动物的这些行为可以说缺乏面子,更重要的是,预测有效性和转化相关性的人类疾病,如抑郁症。

一种流行的慢性应激范式,慢性不可预知的轻度应激(CUMS),已被广泛验证使用的行为,如蔗糖偏好3。与水相比,CUMS减少了对1%蔗糖溶液的偏好,在历史上被解释为与非同性相关的行为4,4,5。然而,这种减少蔗糖偏好没有观察到在患有严重抑郁症,6,7的人类。此外,蔗糖的偏好不允许学习努力奖励动机。

最近,一些研究已经把焦点转移到了与动机和奖励相关的其他行为上,这些任务具有有希望的转化价值,因为在人类和啮齿动物中可以进行相对相似的行为评估。在这里,我们描述了 CORT 和 SDS 范式及其在 Y-maze 障碍行为任务中的影响,该任务衡量了为奖励而付出努力的动机。然后,我们讨论了一个新的慢性压力范式,我们开发了,慢性非歧视性的社会失败压力(CNSDS),这是有效的男性和女性小鼠。

慢性皮质酮给给(CORT)是一种模式,旨在模拟慢性压力,而不用实际压力暴露。通过压力激活下丘脑-垂体-肾上腺轴,导致人类内源性释放肾上腺类固醇皮质醇10、11、1211,12和皮质酮在小鼠13、14。,14通过,成年雄性小鼠的饮用水输送皮质酮至少4周,导致在避免任务,如开放领域,高架加迷宫,和新奇抑制喂养10,11,12,13,14,15,16,14,15的不适应10,11行为反应12,13有趣的是,CORT还影响工具任务16、17、18、19,17,18,中的奖励处理。此处描述的 CORT 范式产生的血清浓度一致低于 100 ng/mL CORT,比强迫游泳等急性应激器产生的血清浓度低五倍以上。因此,慢性 CORT 给药不太可能导致高皮质血症。虽然慢性 CORT 只对雄性小鼠 20有效,但我们最近证明,在 Y-maze 屏障任务21中,它产生了一个有力的反应。据我们所知,这是研究慢性压力对雄性小鼠21中与努力相关的选择行为的影响的首批研究之一。先前的一项研究首次证明了急性克制压力对22大鼠基于努力的决策的影响。在与努力相关的选择行为中,动物选择要么为高价值奖励而付出努力,要么接受更自由获得的价值较低的奖励。在人类中,奖励任务(EEfRT)的工作量支出是一种电脑游戏,它开发起来类似于老鼠23中的与工作量相关的选择任务。抑郁症导致EEfRT的不适应反应(为高价值奖励选择硬任务的可能性降低)。因此,啮齿动物中与努力相关的选择任务特别有趣,因为它们具有转化相关性。

慢性社会失败压力(SDS)是男性小鼠中应用最广泛的临床前应激模型之一。这是一个为期10天的协议,大型,侵略性退休饲养员CD-1雄性攻击实验鼠,通常C57BL/6J,在5分钟的每日会话24。这在实验小鼠的子集中产生一个健壮的不适应行为表型。社会相互作用测试用于将小鼠分层为受失败应力的弹性或易感人群,一些研究利用 SDS 的这一独特特性来探索压力依赖和易感性背后的分子和神经回路机制。在这里,我们描述了 CORT 范式的细节及其实现 Y-maze 障碍行为任务。我们还讨论了 Y 迷宫障碍任务中的 SDS 效果。Y-maze障碍任务是基于T-maze障碍任务,它主要用于大鼠,以衡量动机,以花费努力高或低奖励目前在迷宫,8,9,2598的两个武器。这项任务也已被实施,以研究在小鼠施用咖啡因或多巴胺拮抗剂在小鼠26的努力反应。啮齿动物可以通过攀登迷宫中一个臂的逐渐增加高度的障碍物来花费更大的精力,获得更高的奖励价值,通常为 4 个奖励颗粒,或在迷宫的另一个手臂上花费更少的精力,只获得 2 个奖励颗粒9。10天的社会失败范式在易感小鼠中产生一个健壮的不良表型,持续约30天,因此我们修改了Y-maze屏障任务,以更快速地训练和测试动物,以便在这30天的时间内完成所有实验24。因此,在这里,我们还详细介绍了Y-maze障碍行为任务协议,其中包含浓缩训练课程和单障碍测试课程,以衡量在慢性压力暴露小鼠中花费精力奖励的动机。

不幸的是,慢性皮质酮和慢性社会失败压力在雄性小鼠中发展,在雌性小鼠中效果较低。这是非常成问题的,因为女性比男性更容易被诊断出患有情绪障碍,如抑郁症1。巧妙地适应SDS已经允许在雌性小鼠使用,但需要困难的手术或乏味的尿液收集26,27。26,我们最近描述了对SDS范式的简单修改,称为慢性非歧视性社会失败压力(CNSDS)。CNSDS允许对实验雄性小鼠和雌性小鼠进行易感和弹性分层。雌性小鼠和雄性易感小鼠暴露在CNSDS显示,在高架加迷宫中,在开阔的场地和中心,在新奇抑制的喂养中,避免张开双臂的延迟增加。CNSDS 也比对 SDS 的其他修改效率更高,因为两性在失败会话中结合在一起。这导致实验鼠的产量增加,而没有相关的时间和努力增加,需要完成协议。因此,我们以最近发展起来的慢性压力范式来深入介绍本手稿。

Protocol

这些实验是按照NIH实验室动物护理指南进行的,并经罗格斯大学机构动物护理和使用委员会批准。 1. 慢性皮质酮(科特) 随机将小鼠分配给治疗组。随机将成年雄性C57BL/6J小鼠分成车辆和皮质酮(CORT)组。 将车辆小鼠放在不同的笼子里,而将科特老鼠放在其他笼子里,因为他们的治疗是通过笼子的水瓶进行的。 将特殊的水卡贴上标签放在笼子里,通知…

Representative Results

慢性 CORT 被管理了 4 周,然后是 Y-maze 屏障训练和测试(图 1A)。在另一组,10天的SDS范式同样是 Y-maze 屏障任务(图1C)的训练和测试,以确定这些慢性压力范式对雄性小鼠与努力相关的选择行为的影响。慢性 CORT 和 SDS 与 T-测试确定的”车辆小鼠”和”SDS”控制小鼠相比,均降低了平均体重(表 1)。在整个测试过程中,这些小鼠的家用?…

Discussion

虽然慢性 CORT 模式在饮用水中提供恒定的 CORT 剂量,但根据经验,小鼠的消费量可能会发生一些变化。此外,只能评估总笼的消费量,以及根据笼中小鼠数量进行的平均食用。此外,当称量瓶子、转移小鼠进行行为测试或更换到新鲜笼子时,可能会发生溢出。然而,跟踪车辆和COR蒂消耗仍然是可行和准确的,在数周的治疗和行为测试。我们强烈建议每周更换一次含有车辆或 CORT 的新鲜瓶子,以及?…

開示

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

作者要感谢托马斯格雷斯建造了Y迷宫,障碍和社会失败笼。作者要感谢JayLee、KarinaStech和PrachiSrivastava在数据收集方面提供的援助。这项工作由 NIMH 格兰特 R01 MH112861 (BAS) 资助。

Materials

Acrylic Sheet McMaster Carr 8560K215 Clear, 3/16" thick, 24" X 36"
Beta-cyclodextrin Sigma-Aldrich C4767 500 mg
C57BL/6J Mice Jackson Labs 000664 Adults age 7-8 weeks
Corticosterone Sigma-Aldrich C2505 or C27840 100 or 500 mg
Male CD-1 Mice Charles River 022 "Retired Breeders"
PVC Acrylic Sheet McMaster Carr 8560K215 White, 3/16" thick, 48" X 48"
Solidstate Ultrasonic Cleaner Fisher Scientific FS-28 Must reach 40 kHz
Steel Wire Cloth McMaster Carr 9219T143 1 ft X 2 ft

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記事を引用
Dieterich, A., Yohn, C. N., Samuels, B. A. Chronic Stress Shifts Effort-Related Choice Behavior in a Y-Maze Barrier Task in Mice. J. Vis. Exp. (162), e61548, doi:10.3791/61548 (2020).

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