Summary

Angst stress-Enhanced Learning, een robuuste knaagdier Model van Posttraumatische Stress-Stoornis

Published: October 13, 2018
doi:

Summary

Hier beschrijven we de gedetailleerde methodologie vereiste stress-enhanced angst leren (SEFL) experimenten, een preklinische model van posttraumatische stress-stoornis, in zowel de ratten en muizen. Het model maakt gebruik van aspecten van Pavlov angst conditionering en bevriezing als een index van verbeterde angst in knaagdieren.

Abstract

Angst-gedrag zijn belangrijk om te overleven, maar onevenredig hoge niveaus van angst kunnen vergroten de kwetsbaarheid voor het ontwikkelen van psychiatrische stoornissen zoals post-traumatische stressstoornis (PTSS). Om te begrijpen de biologische mechanismen van angst disregulatie in PTSS, is het belangrijk om te beginnen met een geldige diermodel van de stoornis. Dit protocol beschrijft de methodologie vereiste stress-enhanced angst leren (SEFL) experimenten, een preklinische model van PTSS, bij zowel de ratten en muizen. SEFL is ontwikkeld om de kritieke aspecten van PTSS, met inbegrip van lange termijn sensibilisatie van angst leren veroorzaakt door een acute stressor recapituleren. SEFL aspecten van het gebruik van Pavlov angst conditionering, maar produceert een aparte en robuuste gesensibiliseerde angst reactie veel groter dan normale voorwaardelijke angstreacties. De trauma-procedure hiervoor is het plaatsen van een knaagdier in een kamer met airconditioning en het beheer van de 15 unsignaled schokken willekeurig verdeeld meer dan 90 minuten (voor rat experimenten; voor de muis experimenten, 10 unsignaled schokken willekeurig verdeeld meer dan 60 minuten worden gebruikt) . Op dag 2, worden knaagdieren geplaatst in een roman conditioning context waar zij ontvangen een enkele schok; dan op dag zijn 3 ze zoals op dag 2 terug in dezelfde context geplaatst en getest voor veranderingen in de bevriezing niveaus. Knaagdieren dat eerder is ontvangen als het trauma display verbeterd niveaus te bevriezen op de dag van de test in vergelijking met degenen die geen schokken op de eerste dag ontvangen. Dus, met dit model, een enkele zeer stressvolle ervaring (het trauma) produceert extreme angst van de stimuli die de traumatische gebeurtenis is gekoppeld.

Introduction

Angst is een kritische gedrag om te overleven, waardoor individuen om te herkennen en te reageren op bedreigingen. Echter kunnen overdreven angstreacties bijdragen tot de ontwikkeling van psychiatrische stoornissen zoals post-traumatische stressstoornis (PTSS). Een kenmerk van PTSS is een overdreven reactie op milde stressoren, met name die doet denken aan de oorspronkelijke trauma, en een neiging tot het ontwikkelen van nieuwe angsten1,2. In het laboratorium, wordt angst vaak gemeten door middel van bevriezing van gedrag, dat een betrouwbare en ethologically geldig index van angst in mensen en knaagdieren3,4 is. Terwijl het is bekend dat PTSS disregulatie van angst en verbeterde angst expressie met zich meebrengt, is er een gebrek aan robuuste diermodellen van PTSS, die betrouwbaar deze augmented angst reactie op een relatief onschuldige prikkel vangen.

Dit protocol biedt de gedetailleerde methodologie vereiste stress-enhanced angst leren (SEFL) experimenten, een betrouwbaar en robuust preklinische model van PTSS, bij zowel de ratten en muizen. SEFL maakt gebruik van aspecten van Pavlov angst conditionering, maar het produceert verschillende antwoorden van de normale vreesconditionering en recapituleert de verbeterde angst volgende traumatische stress waargenomen bij PTSS-patiënten5,6. In dit model, een enkele zeer stressvolle ervaring (waarnaar hier als trauma) leidt tot blijvende gedragsveranderingen, inclusief extreme angst van stimuli de traumatische gebeurtenis is gekoppeld, toegenomen angst, verhoogd schrikken reactiviteit en gewijzigd glucocorticoide signalering7,8. Het grote kenmerk van SEFL is dat na blootstelling aan een traumatische stressor (een reeks van unsignaled schokken) in een verschillende context, dieren vertonen een overdreven angst reactie op een milde stressor (bv., een enkele schok) in een andere context. Nog belangrijker is, is het SEFL-effect niet te wijten aan de generalisatie van de context van het trauma aan de nieuwe context of grotere schok gevoeligheid5. In ons model, we doelbewust gebruik maken van procedures die een generalisatie naar een nieuwe context zoals verschillende vervoers-, geur- en raster patroon van de vloer te verminderen. Dus, in tegenstelling tot normale vreesconditionering, SEFL is een niet-associatieve proces dat leidt tot een nieuwe angst leren die onevenredig betrekking heeft op de ecologische signalen niet rechtstreeks verband houden met de traumatische ervaring. Uitgebreide werk laat zien dat een 90 minuten durende sessie met 15 onvoorspelbare schokken in ratten (of een 60-minuten sessie met 10 onvoorspelbare schokken bij muizen) een langdurige sensibilisatie van vreesconditionering samen met verhoogde angst induceert en disregulatie in het circadiane ritme van basale corticosterone. In tegenstelling, pre blootstelling aan één footshock niet produceren SEFL9. Bovendien kunnen SEFL betrouwbaar worden gebruikt in zowel ratten en muizen.

Vandaar, is het SEFL model van PTSS is een krachtig hulpmiddel voor het sonderen van de biologische mechanismen die betrokken zijn bij PTSS pathofysiologie. Met behulp van SEFL, kunnen onderzoekers bestuderen hoe de blootstelling aan een trauma kan invloed hebben op toekomstige angst leren. Bovendien, kan dit model bruikbaar zijn voor het onderzoeken van de specifieke cellulaire en moleculaire mechanismen die betrokken kunnen zijn bij het reguleren van verbeterde angst expressie zoals waargenomen in PTSS.

Protocol

1. onderwerpen Ratten Bestel ratten te komen wanneer ze ongeveer 90 dagen oud en single-gehuisvest in standaard rat kooien.Opmerking: Interne behuizing wordt geadviseerd, zoals groepshuisvesting variabiliteit te wijten aan interacties tussen dieren in hun kooi produceert, vooral na blootstelling van de stress. SEFL is aangetoond bij mannelijke en vrouwelijke ratten, in lange-Evans en Sprague-Dawley ratten en bij ratten niet ouder dan 19 dagen oude7,<sup class="xref…

Representative Results

Resultaten van de test van de context trauma op dag 2 worden weergegeven in Figuur 1. Dieren in de conditie van de trauma’s bleek aanzienlijk hogere niveaus van bevriezing in Context A t.o.v. de geen trauma controles, met vermelding van de verwerving van angst naar de trauma-context [ratten: F(1,17) = 23.58, p < 0,01; muizen: F(1,14) = 666.50, p < 0,0001]. Bevriezing tijdens de periode van de basislijn voordat de single schok in de nieuwe co…

Discussion

SEFL is een robuuste gedrags model van PTSS die kan worden gerecapituleerd in muizen en ratten en kan worden gebruikt voor het bestuderen van de gesensibiliseerde angstreacties die kenmerkend zijn voor PTSS. Na traumatische stress weergeven knaagdieren een verhoogde angst reactie in een duidelijk andere context pas nadat die context is gekoppeld aan een milde stressor die als een herinnering aan een traumatische ervaring dient. Na de traumatische stress Toon knaagdieren is niet verwonderlijk dat hoge niveaus van angst to…

Declarações

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Dit werk werd gefinancierd door nationale Instituut van gezondheid R01AA026530 (MSF), Staglin centrum voor hersenen en gedrags gezondheid (MSF), NRSA-F32 MH10721201A1 NARSAD 26612 (AKR) en NSF DGE-1650604 (SG).

Materials

Fear Conditioning Chamber for Low Profile Floors Med Associates Inc. VFC-008-LP Fear conditioning chamber
Sound Attenuating Cubicle Med Associates Inc. NIR-022SD Sound-attentuaing cubicle to prevent intrusion of outside noise
NIR/White Light Control Box Med Associates Inc. NIR-100VR Light control box capable of delivering white and near-infrared light
NIR VFC Light Box Med Associates Inc. NIR-100L2 White overhead houselight
Windex Original Glass Cleaner Windex Solution for cleaning and scenting fear conditioning chambers between animals
Acetic acid Fisher Scientific A38-212 Solution for cleaning and scenting fear conditioning chambers between animals
A-Frame Chamber Insert Med Associates Inc. ENV-008-IRT Black Plexiglas triangular insert to differentiate internal layout of Contexts A and B
Curved Wall Insert Med Associates Inc. VFC-008-CWI White plastic sheet to differentiate internal layout of Contexts A and B
Low Profile Contextual Grid Floor with 1/8" Grid Rods for Mouse Med Associates Inc. VFC-005A Flat grid floor for mice
Low Profile Contextual Grid Floor with Alternating 1/8" & 3/16" Grid Rods Mouse Med Associates Inc. VFC-005-S Staggered grid floor for mice
Low Profile Contextual Grid Floor with 1/8" Staggered Grid Rods for Mouse Med Associates Inc. VFC-005A-L Alternating grid floor for mice
Low Profile Contextual Grid Floor with 3/16" Grid Rods for Rat Med Associates Inc. VFC-005 Flat grid floor for rats
Low Profile Contextual Grid Floor with Alternating 3/16" & 3/8" Grid Rods Med Associates Inc. VFC-005-L Alternating grid floor for rats
Low Profile Contextual Grid Floor with 3/16" Staggered Grid Rods for Rat Med Associates Inc. VFC-005-S Staggered grid floor for rats
Metal pans Med Associates Inc. Metal pans to catch droppings underneath grid floors
Standalone Aversive Stimulator/Scrambler Med Associates Inc. ENV-414S Shock generator and scrambler for footshock delivery
Multimeter Fluke 87-5 Tool for measuring footshock amplitude
VideoFreeze Software Med Associates Inc. SOF-843 VideoFreeze software for controlling shock delivery
High Speed Firewire Monochrome Video Camera Med Associates Inc. VID-CAM-MONO-4 Video camera capable of recording in near-infrared light

Referências

  1. Bremner, J. D., Krystal, J. H., Southwick, S. M., Charney, D. S. Functional neuroanatomical correlates of the effects of stress on memory. Journal of Traumatic Stress. 8 (4), 527-553 (1995).
  2. Dykman, R. A., Ackerman, P. T., Newton, J. E. Posttraumatic stress disorder: a sensitization reaction. Integrative Physiological and Behavioral Science. 32 (1), 9-18 (1997).
  3. Fanselow, M. S., Bolles, R. C. Naloxone and shock-elicited freezing in the rat. Journal of Comparative and Physiological Psychology. 93 (4), 736-744 (1979).
  4. Fanselow, M. S. What is Conditioned Fear?. Trends in Neurosciences. 7, 460-462 (1984).
  5. Rau, V., DeCola, J. P., Fanselow, M. S. Stress-induced enhancement of fear learning: an animal model of posttraumatic stress disorder. Neuroscience and Biobehavioral Reviews. 29 (8), 1207-1223 (2005).
  6. Perusini, J. N., Fanselow, M. S. Neurobehavioral perspectives on the distinction between fear and anxiety. Learning and Memory. 22 (9), 417-425 (2015).
  7. Poulos, A. M., et al. Sensitization of fear learning to mild unconditional stimuli in male and female rats. Behavioral Neuroscience. 129 (1), 62-67 (2015).
  8. Perusini, J. N., et al. Induction and Expression of Fear Sensitization Caused by Acute Traumatic Stress. Neuropsychopharmacology. 41 (1), 45-57 (2016).
  9. Rau, V., Fanselow, M. S. Exposure to a stressor produces a long lasting enhancement of fear learning in rats. Stress. 12 (2), 125-133 (2009).
  10. Poulos, A. M., et al. Amnesia for early life stress does not preclude the adult development of posttraumatic stress disorder symptoms in rats. Biological Psychiatry. 76 (4), 306-314 (2014).
  11. Fanselow, M. S., Sigmundi, R. A. Species-specific danger signals, endogenous opioid analgesia, and defensive behavior. Journal of Experimental Psychology: Animal Behavior Processes. 12 (3), 301-309 (1986).
  12. Jacobs, N. S., Cushman, J. D., Fanselow, M. S. The accurate measurement of fear memory in Pavlovian conditioning: Resolving the baseline issue. Journal of Neuroscience Methods. 190 (2), 235-239 (2010).
  13. Anagnostaras, S. G., et al. Automated assessment of pavlovian conditioned freezing and shock reactivity in mice using the video freeze system. Frontiers in Behavioral Neuroscience. , (2010).
  14. Long, V. A., Fanselow, M. S. Stress-enhanced fear learning in rats is resistant to the effects of immediate massed extinction. Stress. 15 (6), 627-636 (2012).
  15. Craske, M. G., et al. Optimizing inhibitory learning during exposure therapy. Behaviour Research and Therapy. 46 (1), 5-27 (2008).
  16. Paylor, R., Tracy, R., Wehner, J., Rudy, J. W. DBA/2 and C57BL/6 mice differ in contextual fear but not auditory fear conditioning. Behavioral Neuroscience. 108 (4), 810-817 (1994).
  17. Graham, L. K., et al. Strain and sex differences in fear conditioning: 22 kHz ultrasonic vocalizations and freezing in rats. Pyschology and Neuroscience. 2 (2), 219-225 (2009).
check_url/pt/58306?article_type=t

Play Video

Citar este artigo
Rajbhandari, A. K., Gonzalez, S. T., Fanselow, M. S. Stress-Enhanced Fear Learning, a Robust Rodent Model of Post-Traumatic Stress Disorder. J. Vis. Exp. (140), e58306, doi:10.3791/58306 (2018).

View Video