Condicionamiento del miedo modificado para inducir comportamientos de vuelo en ratones
Summary
Para estudiar las conductas de vuelo en un contexto de miedo, introducimos un protocolo modificado de condicionamiento del miedo. Este protocolo garantiza que los ratones exhiban consistentemente comportamientos de vuelo durante la presentación de la señal en el condicionamiento del miedo.
Abstract
La manifestación apropiada del comportamiento defensivo en una situación amenazante es fundamental para la supervivencia. La teoría predominante sugiere que un comportamiento defensivo activo, como saltar o lanzarse rápidamente, se expresa bajo una inminencia de amenaza alta o una amenaza real, mientras que un comportamiento defensivo pasivo, como la congelación, se expresa cuando se predice la amenaza, pero la inminencia de la amenaza es relativamente baja. En el condicionamiento clásico del miedo, los sujetos suelen exhibir la congelación como una respuesta defensiva condicionada, con poca expresión de comportamiento defensivo activo en la mayoría de los casos. Aquí, introducimos un procedimiento modificado de condicionamiento del miedo para que los ratones observen la transición de la congelación al vuelo y viceversa, que involucra cinco emparejamientos repetitivos de estímulos condicionados (CS; tono continuo, 8 kHz, 95 dB SPL (niveles de presión sonora)) y estímulos incondicionados (US; choque del pie, 0,9 mA, 1,0 s) durante dos días. Este procedimiento modificado de condicionamiento del miedo requiere un número relativamente grande de sesiones de acondicionamiento y días de acondicionamiento, pero no requiere un choque de pie de alta intensidad para una expresión modesta del comportamiento de vuelo. El uso del mismo contexto para el acondicionamiento y las presentaciones destacadas de CS es esencial para provocar comportamientos de vuelo. Este procedimiento modificado de condicionamiento del miedo es un método fiable para observar las conductas defensivas activas en ratones, proporcionando una oportunidad para dilucidar los mecanismos finos y las características de dichas conductas en un contexto de miedo.
Introduction
La selección adecuada de comportamientos defensivos en circunstancias amenazantes es crucial para la supervivencia de todos los animales. Los comportamientos defensivos cambian gradualmente de uno a otro en función de la proximidad de la amenaza, como la transición entre los comportamientos de congelación y huida 1,2,3. La desregulación de estas conductas se observa a menudo en diversos trastornos mentales4. El trastorno de estrés postraumático (TEPT) es uno de esos trastornos caracterizados por comportamientos defensivos exagerados, como respuestas de pánico a estímulos no amenazantes.
El condicionamiento clásico del miedo en roedores se usa comúnmente como modelo para el TEPT 5,6,7, pero los roedores no expresan comportamientos de huida (similares al pánico) en este modelo8. En consecuencia, el modelo clásico de condicionamiento del miedo, a menudo denominado “modelo de TEPT en roedores”, carece de validez aparente para el TEPT en humanos, particularmente en la captura de síntomas de huida o pánico, que no han sido bien estudiados.
Recientemente, varios protocolos modificados de condicionamiento del miedo han demostrado con éxito que los sujetos roedores exhiben un comportamiento de vuelo durante estos procedimientos. Por ejemplo, las asociaciones repetitivas de un estímulo condicionado (SC) y un estímulo incondicionado (US) siete veces al día permitieron a las ratas hembras exhibir comportamientos de lanzamiento similares a loscomportamientos de vuelo. En condicionamientos de miedo de dos días utilizando estímulos compuestos seriales (SCS; compuesto de tono seguido de ruido), los ratones comenzaron a mostrar comportamientos de vuelo durante la parte de ruido de las presentaciones de SCS 10,11,12. La descripción detallada del método SCS se proporciona en un informe de protocolo13. Un condicionamiento del miedo de tres días con SCS también funcionó para que las ratas indujeran comportamientos de huida14. Sin embargo, estos nuevos protocolos tienen algunas limitaciones. Por ejemplo, el uso de la presentación de señales en serie no permite excluir la influencia de la estimación de proximidad en el comportamiento defensivo. En el caso de la asociación siete veces de CS-US en ratas, la mayoría de las respuestas de huida se observaron en las hembras en lugar de en los machos.
A la luz de estas consideraciones, introducimos un protocolo modificado de condicionamiento del miedo para ratones con el fin de investigar las conductas de vuelo en un contexto de miedo. Los ratones machos exhiben consistentemente un comportamiento de vuelo durante nuestro condicionamiento de miedo modificado. En este protocolo, el tono saliente se utiliza como CS en lugar de SCS. Además, se requiere un mínimo de cinco emparejamientos de CS-US en un día durante al menos dos días, junto con la potenciación del miedo por el contexto condicionado. El protocolo proporciona otra opción para investigar los comportamientos de vuelo, complementando los protocolos anteriores, dependiendo del propósito de la investigación.
Protocol
Representative Results
Discussion
El protocolo modificado de condicionamiento del miedo introducido en este artículo es un método estable para investigar los comportamientos de vuelo en un contexto de miedo. Al emplear este protocolo, hemos encontrado que los comportamientos de vuelo de los ratones en el contexto de miedo son desencadenados por estímulos destacados y dependen del contexto. Las características del comportamiento de vuelo no fueron bien investigadas, ya que no existía un protocolo adecuado para observar los comportamientos de vuelo. E…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Este trabajo fue financiado en parte por KAKENHI Grants JP22K15795 (a T.F.), JP22K09734 (a N.K.), JP21K07489 (a R.Y.), Kanazawa Medical University (C2022-3, D2021-4, a R.Y.) y The Naito Foundation (a T.F.).
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 |
Referências
- 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).
