Målet med det protokoll som beskrivs i denna uppsats är att förmå tvångsliknande beteende hos råttor för att studera tvångssyndrom (OCD). Detta beteende fälls genom att dämpa en signal som indikerar att en spak-press svar var effektiva i att producera mat.
I signaldämpningen modell av tvångssyndrom (OCD) råtta, är spak pressning för mat följt av en presentation av en förening stimulans som fungerar som en återkoppling kö. Denna feedback senare dämpas med upprepade presentationer av stimulans utan mat (utan råttan avger spaken-press svar). I nästa steg, är spak pressning bedömas enligt utdöendeförhållanden (dvs, ingen mat levereras). I detta skede råttor visar två typer av hävstångspressar, de som följs av ett försök att samla en belöning, och de som inte är det. De senare är måttet på tvångsliknande beteende i modellen. En kontrollförfarande där råttor inte upplever dämpningen av återkopplings cue tjänar att skilja mellan effekterna av signaldämpning och av utrotning. Den signal dämpning modellen är en mycket validerad modell av OCD och skiljer mellan tvångsliknande beteenden och beteenden som är repetitiva men not kompulsiv. Dessutom de åtgärder som samlats under förfarandet eliminera alternativa förklaringar till skillnader mellan grupperna som testas, och är kvantitativa, opartisk och opåverkad av interförsöks variabilitet. De största nackdelarna med denna modell är den dyra utrustningen, det faktum att det kräver lite tekniskt kunnande och det faktum att det är tidskrävande jämfört med andra modeller av OCD (11 dagar). Modellen kan användas för att detektera de anti- eller pro-tvångs effekter av farmakologiska och icke-farmakologiska manipulationer och för att studera neurala substrat tvångsmässigt beteende.
Tvångssyndrom (OCD) är en stor psykisk störning som manifesteras i 1-3% av befolkningen 1,2. Personer som lider av OCD har återkommande, påträngande och oönskade tankar (tvångstankar) och / eller repetitiva rituella beteenden (tvång) 3. De specifika neuropatologiska mekanismer som ligger bakom OCD fortfarande inte helt klarlagda. Har dock medverkan av serotonerga 4-7, dopaminerga 8,9 och glutamaterga 10 system visats i denna sjukdom. Dessutom har orbitofrontal cortex, den cingulatecortexen, de basala ganglierna och regioner inom hjässloben varit inblandad i dess patofysiologi 7,11-13. Slutligen livshändelser relaterade till fluktuationer i nivån av äggstockshormoner (t.ex. förlossning, ägglossning) har rapporterats utlösa eller förvärra OCD i kvinnliga patienter 14-16, vilket tyder på att <em> äggstockshormoner spelar en modulerande roll i OCD 17.
Eftersom mekanismerna bakom OCD är dåligt kända, är en förutsättning för ökad kunskap om sin biologiska grunden användningen av lämpliga djurmodeller som nära efterliknar sina beteendemässiga och neurala manifestationer. Dessutom är sådana modeller bidra till utvecklingen av nya linjer av behandling. Detta är särskilt relevant när det gäller OCD, eftersom många patienter är antingen behandlingsresistent eller erfarenhet endast en partiell lindring av symptom 18,19. Ja, i de senaste åren, har genetiska, farmakologiska och beteendedjurmodeller av OCD (ses över 20-28) utökat och avancerade vår kunskap om denna sjukdom.
En av de mest använda beteendedjurmodeller av OCD är signaldämpningen råttmodellen (för en översikt, se 29). Den teoretiskt antagande bakom modellen är att ett underskott i feedback associerademed en framgångsrik prestanda målinriktade beteenden leder till tvångsmässigt svar 30-37. Modellen, som utvecklats av Joel och kollegor 28, bygger på operant beteende hos råttor. Under grundutbildning, är råttor belönas med ett livsmedel pellets efter att ha tryckt en spak. En framgångsrik spak-press utlöser dessutom uppkomsten av en tidskrift ljus och en ton. Detta ger råttan med återkoppling att hävarmen-press svar har lett till leverans av livsmedel. Därefter är förmågan av stimulans för att signalera leveransen av belöningen avsikt minskat med upprepade presentera det utan belöning (viktigare, det finns inga spakar i rutan i detta skede). Compulsive-liknande beteende framträder på den sista etappen av utbildningen. Under detta test stadiet, vilket utförs under utrotning förhållanden, är en spak tryck följt av en presentation av den stimulans, men inte av maten belöning. "Compulsive" beteende uttryckes som multipla spaken pressar efter vilken råttan does inte försöka samla belöningen. En anti / pro-compulsive effekt uttrycks som en minskning / ökning av antalet "tvångs" spaken ryckningar. Eftersom signaldämpning innebär utplåning, är det viktigt att skilja mellan effekterna av signaldämpning och utrotning i sig. Därför i en kontrollgrupp (Regular utdöende grupp) föreningen stimulans inte dämpas före testet scenen. Behandling som har en anti / pro tvångsmässig effekt bör inte ändra antalet "tvångs" spaken pressar i denna grupp. (För ytterligare information, se 29).
"Tvångs" spaken pressar härma överdrivna och onödiga natur tvångsmässiga beteenden som visas av OCD patienter. Därför visar signaldämpningsmodellen bra ansikte giltighet. Dessutom studier som utförts med denna modell visar att den har god prognos och konstruera giltighet (ses över 20,21). Modellens predictive giltighet kommer från studier som visar att den tvångsspaken pressning dämpas med läkemedel som är kända för att förbättra tvångsmässiga symtom 38,39, liksom med högfrekvent stimulering av nucleus subthalamicus 40, vilket har visat sig ha en anti-compulsive effekt i humana OCD patienter 41,42. Dessutom har flera läkemedel som är ineffektiva vid behandling av OCD befunnits inte utövar en anti tvångsmässig effekt i modellen 38,39. Modellen visar också bra konstruktion giltighet, eftersom studier visar att liknande neurala mekanismer är involverade både i OCD symtomatologi och i tvångsliknande beteende inducerad av signaldämpning hos råttor. Således medverkan av serotonerga 43-46, dopaminerga 39,46 och glutamaterga 47 system, samt medverkan av OCD-relaterade områden i hjärnan 40,44,48-50 har visats i tvångsmässig spak pressning. Dessutom, äggstocks-hormoner har visat sig modulera tvångsmässig spak pressning hos kvinnor 51. Därför är signaldämpningen modellen ett kraftfullt verktyg för att utforska de neurala substrat av OCD och för screening av nya anti-kompulsiva terapier. För en ingående diskussion av signaldämpnings modellens kliniska korrelat och dess användbarhet och tillämpning i OCD forskning, se 20-22,29.
Signaldämpning modell av OCD råtta är en kraftfull beteendemodell för studien av tvångsliknande beteende. Modellen visar hög ansikte, prediktiv och konstruera giltighet 20,21, och har i stor utsträckning använts för att studera de neurala substrat av detta beteende 39,43-45,48, sitt svar på farmakologiska manipulationer 38,39,43,47,53, 54 och djup hjärnstimulering 40,46,50 och dess modulering genom äggstockshormoner 51. Således är denna modell en användbar djurmodell för studier av OCD.
Tvångsmässig spak pressning i signaldämpningen modellen har flera fördelar jämfört med andra experimentellt inducerade repetitiva beteenden (såsom utplåning sprack och perseverative beteenden). För det första är låg relevansen av tvångsmässig spak-pressning till tvångsmässiga beteenden hos människor har väl etablerad medan giltigheten av andra repetitiva beteenden, som ofta kallas tvångsliknande, ellerhar aldrig testats 20-22. Noterbart är beteende upprepning / persevera ett fenomen som delas av olika psykiska störningar 55-62 och därför är det avgörande korrekt validering av målet beteende tvångsliknande. Dessutom har de olika beteendeåtgärder som samlats in under PTSA förfarandet (dvs. antalet pressar på den icke-förstärkta spaken eller den allmänna antalet näsa-petar råttorna utföra under teststadiet) hjälp att eliminera alternativa förklaringar till skillnader i tvångs spak pressning mellan grupperna som testas. Till exempel, kan överdriven spak pressning speglar en generell ökning av motorisk aktivitet, i vilket fall det kommer sannolikt att åtföljas av en ökning av antalet pressar på den icke-förstärkta spaken (alltså, denna åtgärd eliminerar också behovet av att testa råttorna i ytterligare förfaranden såsom den öppna fälttestet). Å andra sidan, vilket manipulationer leda till en allmän ökning av antalet näsan-pokes råttorna utför kommer sannolikt att leda till en minskning av tvångsmässig spak pressning, även om de inte har en genuin anti tvångsmässig effekt. Ytterligare åtgärder som samlas redan innan Test (alltför spaken pressar under spaken-press träningsstadiet, avslutade studier under signal dämpning stadiet) låter försöksledaren för att utesluta möjligheten att eventuella skillnader mellan grupperna på teststadiet stammen från tidigare skillnader i lärande. Noterbart är alla åtgärder som samlats in under de olika etapperna i förfarandet är kvantitativa och därför opartisk, inte ges till subjektiv tolkning och opåverkad av interförsöks variabilitet.
En nackdel med signaldämpningsmodellen är det faktum att det kräver särskild utrustning (datordriven operanta lådor, lämplig programvara för drift av dessa boxar, etc.). Detta gör det både kostsamt och relativt svåra att utföra, kräver kompetent personal, skickligabåde i ad-hasen felsökning och i dag till dag underhåll av utrustningen. Dessutom, eftersom modellen är baserad på lärt snarare än spontana beteende, och eftersom den består av flera steg, är det relativt tidskrävande (11 dagar) jämfört med några av de andra djurmodeller av OCD. Men i vår erfarenhet, med rätt utbildning den kompetens som behövs för att utföra proceduren är ganska lätt förvärvas. Också, eftersom all utrustning är datorstyrd och nästan helt automatisk, kan köras stora grupper av råttor effektivt och samtidigt minska sin tid-kostnad. Dessutom är resultaten lätt beräknas och inte kräver manuell kodning eller någon specialbearbetning. Slutligen operanta lådor är mycket mångsidig, och en gång förvärvat, kan de användas för olika beteende förfaranden förutom att signalera dämpning, vilket gör dem extremt kostnadseffektiv.
En annan faktor som bör beaktas vid användningmodellen, är att på grund av sin långa och multi-staged natur, kan det inte vara väl lämpad för kroniska behandlingar eller utvecklingsstudier. För att inte påverka råttor lärande i de inledande skedena av beteendeförfarandet, administrering av en kronisk behandling kräver ett avbrott i förfarandet, vilket gör proceduren ännu mer tidskostsamt. Dessutom kommer denna paus inte kan ske omedelbart före provet skede genom att, råttor administrerade kronisk behandling kommer att genomgå den signal dämpning scenen under påverkan av behandlingen, vilket kan förändra sitt beteende redan innan teststadiet och göra någon tolkning av resulterar problematiskt. Beträffande utvecklingsstudier, återigen, på grund av modellens långa naturen, är det omöjligt att använda den för extremt unga råttor (t.ex. yngre än 46 dagar gamla råttor på testdagen). Dessutom råttor kan inte testas på nytt, vilket i behov att utbilda nya råttor vid varje ålder studerade, och exklusive MÖJLIy för att använda longitudinella design.
En viktig aspekt av signaldämpning modellen som har nämnts ovan är det faktum att tvångs spak pressning moduleras av fluktuationer i äggstockhormonnivåer längs rått estrous cykel 51. Denna aspekt är viktig för forskare som är intresserade av att studera de mekanismer genom vilka kvinnliga könshormoner påverkar tvångsmässiga beteenden. Även om effekterna av manliga könshormoner på tvångsmässig spak pressning inte har testats, dessa eller andra faktorer som påverkar manliga prestation i modellen, eftersom variationen i de olika motåtgärder i modellen är liknande i han- och honråttor 51. Därför kan forskare, som inte syftar till att studera rollen av könshormoner, använda både han- och honråttor utan att mäta nivån av dessa hormoner.
Sammanfattningsvis trots vissa brister i signaldämpnings modell av OCD rått såsom dess längd ochfaktum att det kräver specialutrustning och viss teknisk kunskap, ger det ett känsligt och tillförlitligt sätt att bedöma tvångsmässiga beteenden hos råttor. Dessutom kan det skilja mellan dessa beteenden och andra repetitiva / perseverative beteenden, som inte riktigt tvångs i naturen. Som sådan är den en utmärkt modell för beräkning av förmodade antitvångs terapier och studier som utnyttjar den kan användas för att utöka vår kunskap om de neurala substrat av OCD, som fortfarande inte förstått.
The authors have nothing to disclose.
This research was supported by the Israel Science Foundation (grant No. 592/12) to DJ
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. |