والتعود Prepulse تثبيط باغت الصوتية في القوارض
Summary
والتعود prepulse تثبيط باغت هي التدابير التنفيذية التي تبوب الحسية. تعطل الحسية النابضة في الفصام ، وبعض الاضطرابات النفسية وغيرها من الأمراض العصبية. نحن هنا وصف بروتوكول قياسي لتقييم التعود على المدى القصير والطويل الأجل وكذلك prepulse وتثبيط ردود باغت الصوتية في الجرذان والفئران.
Abstract
الاستجابة الصوتية جفل هو استجابة وقائية ، التي تسببها حافزا الصوتية مفاجئة ومكثفة. يتم تنشيط عضلات الوجه والهيكل العظمي في غضون بضعة ملي ثانية ، مما أدى إلى الجسم كله تتوانى في القوارض 1. على الرغم من ردود باغت استجابات انعكاسية التي يمكن استخلاصها بشكل صحيح ، فهي ليست نمطية. يمكن أن تكون عن طريق التضمين المشاعر مثل الخوف (الخوف باغت potentiated) وفرح (فرح الموهن باغت) ، عن طريق عمليات التعلم غير النقابي مثل التعود والتوعية ، والمنبهات الحسية الأخرى من خلال عمليات المحاصرة الحسية (prepulse تثبيط) ، وتحول جفل الاستجابات إلى أداة ممتازة لتقييم العواطف ، والتعلم ، وتبوب الحسية ، لاستعراض انظر 2 ، 3. الممر الرئيسي وساطة باغت ردود قصيرة جدا وصفا جيدا ، كما باغت المؤهلة نموذجا ممتازا لدراسة الآليات الأساسية لدونة السلوكية على المستوى الخلوي / 3 الجزيئية.
نحن هنا تصف طريقة لتقييم التعود على المدى القصير ، على المدى الطويل والتعود prepulse تثبيط ردود باغت الصوتية في القوارض. التعود يصف انخفاض حجم ردود الفعل المفاجئة على العرض المتكرر لتحفيز نفسها. يسمى التعود ضمن جلسة اختبار التعود على المدى القصير (STH) وعكسها على فترة عدة دقائق دون التحفيز. يسمى التعود بين جلسات الاختبار التعود على المدى الطويل (LTH) 4. التعود هو محدد التحفيز 5. Prepulse تثبيط هو تخفيف من ردود الفعل المفاجئة من الحوافز غير الحسية المذهلة السابقة 6. الفاصل الزمني بين prepulse وباغت التحفيز يمكن أن تختلف من 6 إلى ما يصل إلى 2000 مللي ثانية. ويمكن أن يكون أي prepulse الطريقة ، ومع ذلك ، prepulses الصوتية هي الأكثر شيوعا.
التعود هو شكل من أشكال التعلم غير النقابي. يمكن أيضا أن ينظر إليها على أنها شكل من أشكال تصفية الحسية ، لأنه يقلل من استجابة الكائنات الحية "لحافز غير مهددة. وضعت أصلا Prepulse تثبيط (PPI) في الأبحاث العصبية الإنسان كتدبير التنفيذية من أجل الحسية النابضة 7. قد عجز PPI تمثل واجهة "ذهان والإدراك" كما يبدو للتنبؤ 80-10 الادراكي. تتعطل كل من التعود ومؤشر أسعار المنتجين في المرضى الذين يعانون من مرض انفصام الشخصية 11 ، وتعطل PPI أظهرت أن يكون ، على الأقل في بعض الحالات ، قابلة للمعالجة مع مضادات الذهان غير التقليدية في الغالب 12 و 13. ومع ذلك ، وتقترن أيضا غيره من الأمراض النفسية والعصبية التي تعطل في / والتعود أو مؤشر أسعار المنتجين ، مثل اضطرابات طيف التوحد (أبطأ التعود) ، والوسواس القهري ، ومتلازمة توريت ، ومرض هنتنغتون ومرض باركنسون ومرض الزهايمر (PPI) 11 ، 14 ، 15 الدوبامين العجز الناجم عن مؤشر أسعار المنتجين هي نموذج حيواني تستخدم عادة لفحص العقاقير المضادة للذهان 16 ، ولكن يمكن أيضا أن يكون مؤشر أسعار المنتجين العجز الناجم عن العديد من الأدوية الأخرى psychomimetic والتعديلات البيئية والعمليات الجراحية.
Protocol
Discussion
الاختلافات من بروتوكول الاختبار
وقد تم دراسة تعديل استجابات باغت لعقود عديدة في كل من البشر والحيوانات. وقد استخدمت مجموعة متنوعة ضخمة من بروتوكولات مختلفة في الماضي. البروتوكول الحالي هو اختبار قصير نسبيا وسهلة لتنفيذ هذا يعمل بشكل جيد في القوارض ، ومع ذلك ، اعتمادا على تركيز الاهتمام والعمل على الأسئلة السابقة منها ، قد يكون من المفيد أن يختلف هذا البروتوكول من أجل الحصول على البيانات التي يتم مقارنتها في الدراسات السابقة ذات الصلة. وهناك تباين مشترك يشمل إضافة أكثر شدة prepulse تتراوح بين 3 ديسيبل فوق ضجيج الخلفية إلى 20 ديسيبل أعلاه الضوضاء. أيضا ، يمكن تقسيم كتلة التعود الى كتلة من المحفزات قصيرة 50-10 قبل كتلة مؤشر أسعار المنتجين ، بالإضافة إلى كتلة الثالث من المحفزات 50-10 بعد كتلة PPI 18-20. دراسة شاملة للأدبيات الموجودة قبل تصميم بروتوكول الاختبار هو ضروري لذلك.
الاختلافات بين الأنواع والسلالات
سعة ردود الفعل المفاجئة وكمية التعود تختلف اختلافا كبيرا بين الحيوانات واحد من نفس الصنف والضغط ، في حين أن مؤشر أسعار المنتجين ويبدو أن تكون متسقة نسبيا. فئران لا تتحرك عموما أكثر (طوعا) أثناء الاختبارات ، والتي قد تكون أحد الأسباب وراء البيانات الخاصة بهم وبشكل عام أعلى من التقلبات البيانات الفئران. الفئران أيضا لا روض فضلا عن الجرذان. يمكن أن الفروق بين الأفراد أو الماوس سلالات الفئران يكون 21-24 ضخمة ، وأنه قد يكون من الضروري التكيف مع المعلمة حافزا لسلوك باغت لسلالة معينة من أجل الحصول على النتائج المثلى. وينبغي تجنب أن تستخدم نفس المعدات لاختبار كل من الفئران والجرذان. إذا كان لا مفر منه ، ينبغي المعدات تنظيفها مع الايثانول.
اكتساب عوامل
أحيانا هناك اختلافات كبيرة في استجابات باغت الفردية ضمن مجموعة. وينبغي من أجل قياس مؤشر أسعار المنتجين والتعود ، الأساس أو ردود باغت يكون أول مثالي تغطي الجزء الأكبر من نطاق الدينامية للنظام القياس. Overshoots ضارة ، لأنها تؤدي إلى الخطأ المنهجي ، عادة التقليل من كمية التعود أو مؤشر أسعار المنتجين. إذا باغت ردود صغيرة جدا ، ومع ذلك ، قد يكون المغطي التحويرات بسبب الضوضاء. نظم باغت تسمح لتعديل عامل الحصول على ذلك تضخيم الإشارة منصة. ويمكن تعديل عوامل كسب من خلال عرض اثنين أو ثلاثة من المحفزات باغت خلال الدورة الماضية تأقلم (كسب = 1) ، ومع ذلك ، ينبغي للمرء أن نضع في اعتبارنا أن يغيروا الاستجابة الانزعاجية السعة المطلقة ، وبالتالي لا تسمح للمقارنة بين سعة باغت المطلقة بعد الآن. من أجل تجنب هذا العيب ، يمكن أن تستخدم للردود three باغت التي يتم استخدامها لإجراء تعديلات عامل كسب لتحديد حجم باغت الأساس. بدلا من ذلك ، يمكن تعديلها إلا بعد الحصول على عوامل كتلة الأول ، حتى يتسنى للكتلة الثاني باغت ردود تغطي معظم النطاق الديناميكي ، في حين أن كتلة يمكن استخدامها لتحديد الأول الاستجابة الانزعاجية الأساس.
التعود مقابل التوعية
التعود يقلل من سعة ردود الفعل المفاجئة. وتعارض هذه التوعية من قبل ، الأمر الذي يؤدي إلى زيادة العرض على الاستجابة الانزعاجية المتكررة 25. التعود والتوعية نوعان من العمليات المستقلة التي تؤثر في السلوك نفسه 26. من أجل قياس التعود ، ينبغي التقليل من التوعية. الحيوانات توعية إذا كان التحفيز هو مكره ، وبالتالي يجب تجنب المنبهات باغت بصوت عال جدا لقياسات التعود ، لاستعراض انظر 27. التوتر والقلق والخوف لا تزيد أيضا ردود جفل 28 ، يعارضون التعود وتؤثر PPI 18. ولذلك ينبغي أن يكون التعامل مع الحيوانات بشكل جيد ومتأقلمة على جهاز الفحص جفل. أيضا ، وأصحاب الحيوانات التي هي صغيرة جدا وكبح جماح الحيوانات فعليا بنتائج عكسية ، لأنها تحفز الاجهاد في حيوانات 29.
ثابت مقابل ITI عشوائية
بروتوكولات مشتركة جفل استخدام إما ثابتة بين المحاكمة الفاصل الزمني (ITI) عادة من 20 أو 30 ثانية أو فاصل المتغير الذي pseudorandomizes على القيم بين 15 و 30 ثانية. والاستفادة من ITI العشوائية يكمن في حقيقة أن الحيوان لا يمكن التنبؤ من نقطة زمنية التحفيز المقبل. وقد تبين أن الاهتمام مثلا إلى prepulse تقوي فاعليتها في قمع باغت ردود 13 و 30. قد قياس مؤشر أسعار المنتجين مع ITI ثابتة ولذلك أيضا لعمليات التحقيق من الاهتمام. وينبغي تجنب يتيس أدناه 15 ثانية من أجل منع الآثار الناجمة عن العضلات والارهاق وفترات من الاستجابات الحرارية في العضلات.
كثافة ومدة prepulse
نستخدم prepulse قصيرة جدا لمدة 4 مللي ثانية في هذا البروتوكول. دراسات أخرى كثيرة تستخدم 20 مللي prepulse. لكي تكون قادرة على تنويع interva interstimulusليرة سورية (ISIS) ، وأيضا لقياس فترات زمنية قصيرة جدا ، وقدم هذا prepulse قصيرة. على فعالية prepulse يبدو أن الموهن في طول مدته قصيرة بالمقارنة مع 20 مللي prepulse من نفس الحجم. ولذلك فإننا نستخدم prepulses بصوت عال نسبيا من 75 ديسيبل و85. في حين أن 85 ديسيبل باغت التحفيز (20 مللي) يمكن أن يكون فوق العتبة ، وهو 85 ديسيبل prepulse (4ms) لا عادة لا تثير ردود جفل. ومع ذلك ، فمن المهم لتقييم ما إذا كانت هناك أي ردود باغت انتزع من prepulse نفسها التي من شأنها أن تسبب العضلات والتعب والدول المقاومة للحرارة خلال التحفيز جفل. يمكن لبعض العلاجات التي تعطل PPI أظهرت لتعزيز prepulse sensivity 31 (مما يدل على اضطراب PPI لا يعود إلى فقدان الحساسية السمعية) ، ومع ذلك ، لا يمكن أن يكون هذا وجدت في مرضى الفصام ينبغي القيام به 32 تقييمات لحساسية prepulse إما عن طريق تحليل منصة البيانات في الفترة ما بين prepulse أو نبضة أو جفل بما في ذلك التجارب وحدها prepulse الثانية في الكتلة.
ISI مختلفة مقابل كثافات مختلفة prepulse
وتم قياس مؤشر أسعار المنتجين في الأصل في البشر في جامعة النجاح ISI من 100 مللي ثانية ، حيث تأثيره في 7 القصوى. الجرذان والفئران في مؤشر أسعار المنتجين هو في حده الأقصى في ISI مللي 30-50 ، وربما يرجع ذلك إلى حجم أصغر من أدمغة 33. في السنوات الأخيرة أصبح واضحا أن تشارك مختلف الارسال والارسال المستقبلات بطريقة تسلسلية من أجل بذل تثبيط بسرعة ولكن طويلة الأمد من باغت 3 ، 34. اعتمادا على نظام المتضررة ، قد الأدوية أو التلاعب الجيني يؤثر بالتالي على مؤشر أسعار المنتجين فقط في ISIS محددة. ولذا فإننا نوصي تراوح بين 30 مللي ISI و MS 100. وهذا يسمح أيضا أن مقارنة الدراسات الحديثة في الدراسات السابقة التي كانت 100 مللي ISI فقط. و85dB prepulse يؤدي إلى الحد الأقصى PPI قوية جدا من نحو 90 ٪. يرجى العلم بأن هذا لا يمكن أن يكون مؤشر أسعار المنتجين بالضرورة زيادة دون الوقوع في تأثير السقف. PPI يسببها هذا الطريق ويبدو أيضا أن تكون قوية نوعا ما ، ومع ذلك ، هو أنه عطل كبير مثلا المنشطات ملغ / 1 كغ. ونحن نوصي باستخدام الثانية من 75 ديسيبل prepulse الأمر الذي يؤدي إلى 50-60 ٪ PPI فقط. ويمكن زيادة هذا مؤشر أسعار المنتجين (مثل النيكوتين بنسبة 1 الشوري ملغ / كلغ) ، ويبدو أن يكون أكثر عرضة للتلاعب الجيني والدوائي بصفة عامة ، ومع ذلك ، يبدو أيضا أن يكون أكثر تنوعا ومتناسقة حتى داخل الموضوع. وقد استخدمت الدراسات السابقة مجموعة كبيرة من شدة prepulse وأظهرت في كثير من الأحيان آثار العلاج على شدة PPI مع prepulse محددة وتؤثر على أي مؤشر أسعار المنتجين مع شدة prepulse الأخرى. دراسات مستفيضة من الكتابات الموجودة لذا فمن الضروري قبل اختيار prepulse الكثافات وفترات interstimulus.
تركيبة مع الحقن النظامية / التجسيمي
غالبا ما يتم تنفيذ التعود واختبار مؤشر أسعار المنتجين في تركيبة مع الحقن النظامية أو التجسيمي. فمن الواضح أن هذه التجارب في الحيوانات من مجموعة مراقبة تلقي الحقن المركبة السيطرة. الإجراء حقن نفسها ، ومع ذلك ، قد تكون مرهقة جدا لحيوان ، مما أدى إلى ارتفاع مستوى القلق والتقوية و / أو توعية الاستجابة الانزعاجية (انظر أعلاه). ينصح بالتالي للسيطرة على تأثير هذا الإجراء حقن نفسه كذلك. إذا درس التعود ، قد قبل الحقن يشكل عقبة رئيسية. من أجل التخفيف من حدة القلق والحيوان ، يجب أن تعاد إلى قفص الحيوانات وطنهم لأطول فترة ممكنة قبل اختبارها (بدون مخدرات في الخفوت). وينبغي أيضا حقن تدار من قبل شخص من ذوي الخبرة ، من أجل التقليل من تأثير هذا الإجراء على الحيوان. إذا تم إجراء الحقن التجسيمي من خلال حقنة عادية مزروع مزمنة ، وينبغي أن الجراح الذي يزرع في تمزق طبلة الأذن تجنب حقنة عادية للفئران مع الحانات وأشار الأذن. وهذا قد يؤدي إلى عجز السمع. أشرطة الأذن حادة أو الأذن الأصفاد التي لا تمزق طبلة الأذن وتتوفر لجميع الأجهزة التجسيمي. عندما يتم التعامل مع الفئران بعد الجراحة ، ينبغي معالجته القمم الغبار أو الدمى في كل مرة ، حتى تعتاد الحيوانات إليها.
جفل الصوتية بمثابة اختبار السمع
وينبغي أخيرا تجدر الإشارة إلى أن ط / س مهام باغت PPI الصوتية ويمكن أن تكون بمثابة اختبار بسيط لسماع الفئران والجرذان 35-37. تحول العجز في السمع وظيفة I / O إلى اليمين. بمجرد إنشاء مؤشر أسعار المنتجين لسلالة الفئران أو الماوس ، يمكن أيضا أن يكون اختباره مع الحيوانات prepulse كثافات متغيرة. إذا كان حيوانا أو أصم لا يسمع prepulse بصوت عال كما حيوان السيطرة ، فإنه سيتم عرض أي مؤشر أسعار المنتجين أو أقل من الحيوانات السيطرة. من ناحية أخرى ، يمكن دائما العجز PPI احظ أن يكون سببه عجز السمع ، وبالتالي اختبار باغت I / O أو مقارنات بين استجابات باغت الأساس ضوابط حاسمة.
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
وقد تم تمويل هذا العمل من قبل مؤسسة الصحة العقلية في أونتاريو ، والعلوم الطبيعية والهندسة بحوث كندا المجلس ، وشركة ميد المنتسبين
Materials
| Name of the equipment | Company | Catalogue number | Comments |
| Startle box package | Med Associates (http://www.med-associates.com/) | MED-ASR-PRO1-ADD (http://www.med-associates.com/startle/startle.htm) | Includes hardware & software |
| Animal Holder | Med Associates (http://www.med-associates.com/) | ENV-264A (http://www.med-associates.com/startle/startle.htm#animal) | Other sizes and types also available |
| USB Sound Pressure Level Measurement Package | Med Associates (http://www.med-associates.com/) | ANL-929A-PC (http://www.med-associates.com/behavior/audio/generator.htm#anl929a) | For calibration |
References
- Davis, M., Eaton, R. C. The mammalian startle response. Neural Mechanisms of startle. , (1984).
- Koch, M. The neurobiology of startle. Prog Neurobiol. 59, 107-128 (1999).
- Fendt, M., Li, L., Yeomans, J. S. Brain stem circuits mediating prepulse inhibition of the startle reflex. Psychopharmacology (Berl). 156, 216-224 (2001).
- Davis, M., Wagner, A. R. Habituation of startle response under incremental sequence of stimulus intensities. J Comp Physiol Psychol. 67, 486-492 (1969).
- Pilz, P. K., Carl, T. D., Plappert, C. F. Habituation of the acoustic and the tactile startle responses in mice: two independent sensory processes. Behav Neurosci. 118, 975-983 (2004).
- Swerdlow, N. R., Geyer, M. A., Braff, D. L. Neural circuit regulation of prepulse inhibition of startle in the rat: current knowledge and future challenges. Psychopharmacology (Berl). 156, 194-215 (2001).
- Braff, D. L., Grillon, C., Geyer, M. A. Gating and habituation of the startle reflex in schizophrenic patients. Arch Gen Psychiatry. 49, 206-2015 (1992).
- van den Buuse, M. Modeling the positive symptoms of schizophrenia in genetically modified mice: pharmacology and methodology aspects. Schizophr Bull. 36, 246-270 (2010).
- Geyer, M. A. Are cross-species measures of sensorimotor gating useful for the discovery of procognitive cotreatments for schizophrenia?. Dialogues Clin Neurosci. 8, 9-16 (2006).
- Fenton, W. S., Stover, E. L., Insel, T. R. Breaking the log-jam in treatment development for cognition in schizophrenia: NIMH perspective. Psychopharmacology (Berl). 169, 365-366 (2003).
- Braff, D. L., Geyer, M. A., Swerdlow, N. R. Human studies of prepulse inhibition of startle: normal subjects, patient groups, and pharmacological studies. Psychopharmacology (Berl). 156, 234-258 (2001).
- Kumari, V., Soni, W., Sharma, T. Normalization of information processing deficits in schizophrenia with clozapine. Am J Psychiatry. 156, 1046-1051 (1999).
- Weike, A. I., Bauer, U., Hamm, A. O. Effective neuroleptic medication removes prepulse inhibition deficits in schizophrenia patients. Biol Psychiatry. 47, 61-70 (2000).
- Swerdlow, N. R. Impaired prepulse inhibition of acoustic and tactile startle response in patients with Huntington’s disease. J Neurol Neurosurg Psychiatry. 58, 192-200 (1995).
- Castellanos, F. X. Sensorimotor gating in boys with Tourette’s syndrome and ADHD: preliminary results. Biol Psychiatry. 39, 33-41 (1996).
- Swerdlow, N. R. Forebrain D1 function and sensorimotor gating in rats: effects of D1 blockade, frontal lesions and dopamine denervation. Neurosci Lett. 402, 40-45 (2006).
- Cannizzaro, C. Prenatal exposure to diazepam and alprazolam, but not to zolpidem, affects behavioural stress reactivity in handling-naive and handling-habituated adult male rat progeny. Brain Res. 953, 170-180 (2002).
- Gururajan, A., Taylor, D. A., Malone, D. T. Effect of cannabidiol in a MK-801-rodent model of aspects of Schizophrenia. Behav Brain Res. 222, 299-308 (2011).
- Brosda, J. Pharmacological and parametrical investigation of prepulse inhibition of startle and prepulse elicited reactions in Wistar rats. Pharmacol Biochem Behav. 99, 22-28 (2011).
- Ballmaier, M. Cannabinoid receptor antagonists counteract sensorimotor gating deficits in the phencyclidine model of psychosis. Neuropsychopharmacology. 32, 2098-2107 (2007).
- Glowa, J. R., Hansen, C. T. Differences in response to an acoustic startle stimulus among forty-six rat strains. Behav Genet. 24, 79-84 (1994).
- Bullock, A. E. Inbred mouse strains differ in the regulation of startle and prepulse inhibition of the startle response. Behav Neurosci. 111, 1353-1360 (1997).
- Bast, T. Effects of MK801 and neuroleptics on prepulse inhibition: re-examination in two strains of rats. Pharmacol Biochem Behav. 67, 647-658 (2000).
- Buuse, M. v. a. n. d. e. n. Deficient prepulse inhibition of acoustic startle in Hooded-Wistar rats compared with Sprague-Dawley rats. Clin Exp Pharmacol Physiol. 30, 254-261 (2003).
- Davis, M. Sensitization of the rat startle response by noise. J Comp Physiol Psychol. 87, 571-581 (1974).
- Groves, P. M., Thompson, R. F. Habituation: a dual-process theory. Psychol Rev. 77, 419-450 (1970).
- Grillon, C., Baas, J. A review of the modulation of the startle reflex by affective states and its application in psychiatry. Clin Neurophysiol. 114, 1557-1579 (2003).
- Davis, M., Walker, D. L., Myers, K. M. Role of the amygdala in fear extinction measured with potentiated startle. Ann N Y Acad Sci. 985, 218-232 (2003).
- Pare, W. P., Glavin, G. B. Restraint stress in biomedical research: a review. Neurosci Biobehav Rev. 10, 339-370 (1986).
- Li, L. Top-down modulation of prepulse inhibition of the startle reflex in humans and rats. Neurosci Biobehav Rev. 33, 1157-1167 (2009).
- Yee, B. K., Russig, H., Feldon, J. Apomorphine-induced prepulse inhibition disruption is associated with a paradoxical enhancement of prepulse stimulus reactivity. Neuropsychopharmacology. 29, 240-248 (2004).
- Csomor, P. A. Impaired prepulse inhibition and prepulse-elicited reactivity but intact reflex circuit excitability in unmedicated schizophrenia patients: a comparison with healthy subjects and medicated schizophrenia patients. Schizophr Bull. 35, 244-255 (2009).
- Yeomans, J. S. GABA receptors and prepulse inhibition of acoustic startle in mice and rats. Eur J Neurosci. 31, 2053-2061 (2010).
- Jones, C. K., Shannon, H. E. Effects of scopolamine in comparison with apomorphine and phencyclidine on prepulse inhibition in rats. Eur J Pharmacol. 391, 105-112 (2000).
- Clark, M. G. Impaired processing of complex auditory stimuli in rats with induced cerebrocortical microgyria: An animal model of developmental language disabilities. J Cogn Neurosci. 12, 828-839 (2000).
- McClure, M. M. Rapid auditory processing and learning deficits in rats with P1 versus P7 neonatal hypoxic-ischemic injury. Behav Brain Res. 172, 114-121 (2006).
- Fitch, R. H. Use of a modified prepulse inhibition paradigm to assess complex auditory discrimination in rodents. Brain Res Bull. 76, 1-7 (2008).
