マウスの飛翔行動を誘導するための修正された恐怖条件付け
概要
恐怖の文脈における飛行行動を研究するために、修正された恐怖条件付けプロトコルを導入します。このプロトコルは、マウスが恐怖条件付けにおける手がかりの提示中に一貫して飛行行動を示すことを保証します。
Abstract
脅威的な状況での防御行動の適切な発現は、生存にとって重要です。有力な理論では、ジャンプや急降下などの能動的な防御行動は、脅威の差し迫った状態や実際の脅威が高い場合に表現され、凍結などの受動的な防御行動は、脅威が予測されるが、脅威の差し迫った状況が比較的低い場合に表現されるというものです。古典的な恐怖条件付けでは、被験者は通常、条件付けされた防御反応として凍結を示し、ほとんどの場合、積極的な防御行動の表現はほとんどありません。本稿では、条件刺激(CS;連続音、8kHz、95dB SPL(音圧レベル))と無条件刺激(US;フットショック、0.9mA、1.0秒)を2日間にわたって5回繰り返して、凍結から飛翔へ、またはその逆の移行を観察する修正恐怖条件付け手順を紹介する。この修正された恐怖条件付け手順は、比較的多くのコンディショニングセッションとコンディショニング日を必要としますが、飛行行動を控えめに表現するために高強度のフットショックを必要としません。コンディショニングと顕著なCSのプレゼンテーションに同じ文脈を使用することは、飛行行動を引き出すために不可欠です。この修正された恐怖条件付け法は、マウスの能動的な防御行動を観察するための信頼できる方法であり、恐怖の文脈におけるそのような行動の微細なメカニズムと特徴を解明する機会を提供します。
Introduction
脅威的な状況下での防御行動の適切な選択は、すべての動物の生存にとって非常に重要です。防御行動は、凍結行動と逃走行動の間の遷移など、脅威の近接性に基づいて徐々にシフトします1,2,3。これらの行動の調節不全は、さまざまな精神障害でしばしば観察されます4。心的外傷後ストレス障害(PTSD)は、脅迫的でない刺激に対するパニック反応など、誇張された防衛行動を特徴とする障害の1つです4。
げっ歯類の古典的恐怖条件付けは、PTSDのモデルとして一般的に用いられる5,6,7が、げっ歯類は、このモデル8では飛翔(パニック)行動を表現しない。その結果、しばしば「げっ歯類PTSDモデル」と呼ばれる古典的な恐怖条件付けモデルは、ヒトのPTSDの顔の妥当性を欠いており、特に十分に研究されていない逃避やパニックのような症状を捉えるという点では、その傾向が顕著である。
最近、いくつかの修正された恐怖条件付けプロトコルは、げっ歯類の被験者がこれらの手順中に飛行行動を示すことを成功裏に実証しました。例えば、条件刺激(CS)と無条件刺激(US)を1日に7回繰り返し関連付けることで、雌ラットは飛翔行動に似た急降下行動を示すことができた9。連続複合刺激(SCS;トーンとそれに続くノイズで構成される)を用いた2日間の恐怖条件付けでは、マウスはSCSプレゼンテーションのノイズ部分で飛行行動を示し始めました10,11,12。SCS法の詳細な説明は、プロトコルレポート13に記載されています。SCSによる3日間の恐怖条件付けは、ラットの飛翔行動を誘発する効果もあった14。ただし、これらの新しいプロトコルにはいくつかの制限があります。例えば、逐次キュー提示の使用は、近接推定が防御行動に及ぼす影響を排除することを許さない。ラットにおけるCS-USの7倍の会合の場合、飛行反応の大部分は雄ではなく雌で観察された。
これらの考慮事項に照らして、我々は、マウスが恐怖の文脈で飛翔行動を調査するために、修正された恐怖条件付けプロトコルを導入します。雄マウスは、修正された恐怖条件付けの間、一貫して飛行行動を示します。このプロトコルでは、SCS の代わりに顕著なトーンが CS として使用されます。さらに、1日に最低5組のCS-USを少なくとも2日間、条件付けされた状況による恐怖の増強とともに行う必要があります。このプロトコルは、研究目的に応じて、以前のプロトコルを補完し、飛行行動を調査するための別のオプションを提供します。
Protocol
Representative Results
Discussion
この記事で紹介した修正された恐怖条件付けプロトコルは、恐怖の文脈での飛行行動を調査するための安定した方法です。このプロトコルを用いることで、恐怖の文脈におけるマウスの飛翔行動は、顕著な刺激によって引き起こされ、文脈に依存することを見出しました。飛行行動の特性は、飛行行動を観察するための適切なプロトコルがなかったため、十分に調査されていませんでした。?…
開示
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
本研究の一部は、科研費助成金JP22K15795(T.F.宛)、JP22K09734(N.K.宛)、JP21K07489(R.Y.宛)、金沢医科大学(C2022-3, D2021-4、R.Y.宛)、内藤財団(T.F.)の支援を受けて行われました。
Materials
| Audio speaker | Fostex | FT17H | |
| Amplifier | Sony | TA-F500 | |
| CMOS camera | Sanwa Supply Inc. | CMS-V43BK | |
| Fear conditioning chamber | Panlab S.L.U. | LE116 | |
| Food pellets | Nosan | Labo MR standard | |
| LED | Yamazen | LT-B05N | |
| Microphone | ACO | type 4156N | |
| Scramble shocker | Panlab S.L.U. | LE 100-26 | |
| Sound card | Behringer | UMC202 | |
| Sound software | Syntrillium Software | Cool Edit 2000 | |
| Transducer | Panlab S.L.U. | LE 111 |
参考文献
- Fanselow, M. S., Lester, L. S. . Evolution and learning. , 185-212 (1988).
- Fanselow, M. S. Neural organization of the defensive behavior system responsible for fear. Psychonomic Bulletin & Review. 1 (4), 429-438 (1994).
- Mobbs, D., Headley, D. B., Ding, W., Dayan, P. Space, time, and fear: Survival computations along defensive circuits. Trends in Cognitive Sciences. 24 (3), 228-241 (2020).
- Black, D. W., Grant, J. E. Dsm-5 guidebook: The essential companion to the diagnostic and statistical manual of mental disorders. American Psychiatric Pub. , (2014).
- Bienvenu, T. C., et al. The advent of fear conditioning as an animal model of post-traumatic stress disorder: Learning from the past to shape the future of ptsd research. Neuron. 109 (15), 2380-2397 (2021).
- Johnson, L. R., Mcguire, J., Lazarus, R., Palmer, A. A. Pavlovian fear memory circuits and phenotype models of ptsd. Neuropharmacology. 62 (2), 638-646 (2012).
- Yehuda, R., Ledoux, J. Response variation following trauma: A translational neuroscience approach to understanding ptsd. Neuron. 56 (1), 19-32 (2007).
- Ledoux, J. E. Emotion circuits in the brain. Annual Review of Neuroscience. 23 (1), 155-184 (2000).
- Gruene, T. M., Flick, K., Stefano, A., Shea, S. D., Shansky, R. M. Sexually divergent expression of active and passive conditioned fear responses in rats. Elife. 4, e11352 (2015).
- Fadok, J. P., et al. A competitive inhibitory circuit for selection of active and passive fear responses. Nature. 542 (7639), 96-100 (2017).
- Hersman, S., Allen, D., Hashimoto, M., Brito, S. I., Anthony, T. E. Stimulus salience determines defensive behaviors elicited by aversively conditioned serial compound auditory stimuli. Elife. 9, e53803 (2020).
- Trott, J. M., Hoffman, A. N., Zhuravka, I., Fanselow, M. S. Conditional and unconditional components of aversively motivated freezing, flight and darting in mice. Elife. 11, e75663 (2022).
- Borkar, C. D., Fadok, J. P. A novel pavlovian fear conditioning paradigm to study freezing and flight behavior. Journal of Visualized Experiments. 167, e61536 (2021).
- Totty, M. S., et al. Behavioral and brain mechanisms mediating conditioned flight behavior in rats. Scientific Reports. 11 (1), 8215 (2021).
- Furuyama, T., et al. Multiple factors contribute to flight behaviors during fear conditioning. Scientific Reports. 13 (1), 10402 (2023).
- Cain, C. K. Avoidance problems reconsidered. Current Opinion in Behavioral Sciences. 26, 9-17 (2019).
- Ledoux, J. E., Moscarello, J., Sears, R., Campese, V. The birth, death and resurrection of avoidance: A reconceptualization of a troubled paradigm. Molecular Psychiatry. 22 (1), 24-36 (2017).
- Bouchekioua, Y., et al. Serotonin 5-ht2c receptor knockout in mice attenuates fear responses in contextual or cued but not compound context-cue fear conditioning. Translational Psychiatry. 12 (1), 58 (2022).
- Bouchekioua, Y., Nishitani, N., Ohmura, Y. Conditioned lick suppression: Assessing contextual, cued, and context-cue compound fear responses independently of locomotor activity in mice. Bio-Protocol. 12 (23), e4568 (2022).
