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Behavior

Il Paradigma residente-intruso: un test standardizzato per aggressione, di violenza e di stress sociale

Published: July 04, 2013
doi:
10.3791/4367
, , , , ,
1Department of Behavioral Physiology, Center for Behavior and Neurosciences,University Groningen, 2Radboud University Nijmegen

Summary

Questo video mostra il paradigma residente-intruso nei ratti. Questo test è un metodo standardizzato per misurare l'aggressività offensiva, comportamento difensivo e la violenza in un ambiente semi-naturale. L'uso del paradigma per gli esperimenti di stress sociale è spiegato pure.

Abstract

Questa pubblicazione video spiega in dettaglio il protocollo sperimentale del paradigma residente-intruso nei ratti. Questo test è un metodo standardizzato per misurare l'aggressività offensiva e difensiva comportamento in un ambiente naturale semi. I più importanti elementi comportamentali svolte dal residente e l'intruso sono dimostrate nel video e illustrato con disegni artistici. L'uso del paradigma intruso residente per esperimenti di stress sociali acute e croniche è spiegato come bene. Infine, alcuni brevi prove ed i criteri sono presentati per distinguere aggressione dalle sue forme più violente e patologici.

Introduction

Comportamento aggressivo fa parte del naturale repertorio comportamentale di quasi tutte le specie animali. Da un punto di vista biologico, comportamento aggressivo può essere considerata come una forma altamente funzionale di comunicazione sociale volto a controllo attivo dell'ambiente sociale. Essa è caratterizzata da un insieme di comportamenti tipici della specie eseguite in stretta interazione con l'avversario. Aggressione palese e conflitti fisici sono potenzialmente dannosi non solo per la vittima, ma per l'aggressore pure. Pertanto, tutto il regno animale, sono stati sviluppati meccanismi per minimizzare e controllare aggressione fisica per prevenire le conseguenze potenzialmente negative. Tali meccanismi includono, per esempio, minacciando comportamento che spesso predice e potrebbero quindi prevenire attacchi fisici. Altri meccanismi per tenere sotto controllo l'aggressività sono tabù, ritualizzazione, la sottomissione, la riconciliazione e la pacificazione. Questo vale in particolare per l'aggressione offensiva, che è unforma di comportamento aggressivo caratterizzato da un'iniziativa del reo e una serie di introduttivi spesso minacciose, display, comportamentali prima di tentare di raggiungere la schiena e il collo come obiettivi non vulnerabili per le consumatorie morsi attacco aggressivo. Nonostante tale meccanismo di controllo altamente adattabile, esistono esempi di aggressione funzionale si trasforma in violenza, che può quindi essere definita come una forma di pregiudizio aggressività offensiva che è fuori controllo e fuori contesto, ma è una forma patologica di comportamento offensivo che non è più soggetta a meccanismi di controllo inibitorio e che non ha valore funzionale additivo al normale comportamento aggressivo nella comunicazione sociale 8. La violenza si differenzia in tal modo sia quantitativo sia qualitativo dal normale offensività adattivo. Questo può includere i morsi attacchi mirati alle parti del corpo più vulnerabili, come la gola, il ventre e le zampe sono normalmente off limits 5, 13, 20, 24.

Aggressività difensiva is la forma di comportamento aggressivo eseguita in risposta ad un attacco da un altro individuo. E 'nettamente diverso da reato in termini di espressione comportamentale e controlli inibitori 5. Si noti che le forme estreme di comportamento difensivo può avere caratteristiche violente.

Gran parte della ricerca aggressione preclinica è condotta in territoriali ratti residenti maschi o topi confrontano un intruso conspecifici. Questo cosiddetto paradigma residente-intruso consente l'espressione spontanea e naturale sia di aggressività offensiva e comportamento difensivo nei roditori di laboratorio in un ambiente di laboratorio naturale semi. Registrando le frequenze, durate, latenze e modelli temporali e sequenziale di tutti gli atti comportamentali osservati e posture dei combattenti nel corso di questi scontri, un'immagine quantitativa dettagliata (etogramma) di offensivo (residente) e difensive (intruso) si ottiene l'aggressione. Per ampie descrizioni dei vari behaviors vedono 3, 12, 18. Il paradigma si basa sul fatto che un topo maschio adulto stabilirà un territorio una volta dato sufficiente spazio di vita. Territorialità è fortemente aumentata in presenza di femmine e / o esperienza sessuale 1. Come conseguenza di territorialità, il residente attaccherà maschi estranei intrusione nella sua gabbia casa. Quindi, l'aggressività offensiva può essere studiato utilizzando il residente, come l'animale sperimentale. Per determinare la natura violenta di aggressione si può valutare se il reato è fuori contesto e di controllo inibitorio, utilizzando diversi tipi di intrusi, come le femmine oi maschi anestetizzati o un ambiente di romanzo. È richiesto Un analisi quantitativa dettagliata della repertorio comportamentale offensiva per rivelare in che misura il aggressione osservato è fuori controllo.

Gli intrusi nel paradigma residente-intruso mostreranno comportamenti difensivi in ​​risposta agli attacchi offensivi da parte del residente. Il paradigma therefore permette anche di studiare il comportamento difensivo e di stress sociale, utilizzando l'intruso come l'animale sperimentale. Una forma di stress sociale cronico può essere creato utilizzando ripetutamente l'animale sperimentale come intruso, o-alloggiamento nella gabbia (territorio) del residente, separati da uno schermo di rete metallica 4.

Come ogni tipo di paradigma di stress, il paradigma residente-intruso non è esente da problemi etici. Vogliamo pertanto di presentare una serie di considerazioni etiche. L'aggressività, la violenza e lo stress sociale sono seri problemi nella nostra società umana. Un rapporto dell'Organizzazione Mondiale della Sanità mostrano che la violenza interpersonale non è solo una fonte importante di morte in tutto il mondo ma è anche una grande fonte di gravi problemi di salute nelle vittime superstiti di aggressione 19. Quindi, vi è la necessità di comprendere questi comportamenti in termini di loro meccanismi causali e fattori modulanti. I modelli animali sono essenziali per ottenere exsupporto sperimentale della natura causale di fattori fisiologici e ambientali. Da un punto di vista biologico, l'aggressività è una forma naturale, biologicamente funzionale del comportamento sociale finalizzato alla creazione di un territorio, dominanza sociale e la difesa delle risorse. Il paradigma residente-intruso porta questa forma naturale di comportamento in un ambiente di laboratorio che permette di studi controllati sia l'aggressore e la vittima. Un motivo di preoccupazione etica è la domanda in che misura il benessere dell'animale è compromessa se esposti a questo paradigma. Diversi studi dimostrano che impegnarsi in comportamenti aggressivi e offensivi vincere una battaglia sono altamente gratificante e / o rinforzo 11. Da questo punto di vista, non c'è sofferenza nel residente. Tuttavia, un'interazione aggressiva richiede un avversario pure. Comportamento difensivo e sottomissione appartiene al repertorio naturale per far fronte a dominanza. Sconfitta e sottomissione attiva un adattamento comportamentale e physiologrisposta iCal al fine di adottare una posizione subordinata in un gruppo sociale. Da questo punto di vista, la risposta iniziale durante la sconfitta porterà ad un animale ben adattato che non necessariamente soffrire 15. Solo l'esposizione ripetuta a un isolamento dominante e sociale dopo la sconfitta può portare ad una condizione che va oltre la capacità di adattamento dell'animale. Questo rende il paradigma adatto come modello animale per lo stress patologia con elevata validità ecologica 17. Anche se lo stress di sconfitta sociale è prevalentemente di natura psico-sociale, possono verificarsi danni e lesioni. In una normale interazione (non violenta) sociale, questo danno fisico è limitato. Mordere si verifica soprattutto nella parte posteriore e sui fianchi dell'avversario, una zona del corpo con una pelle spessa e dura 5, 6. Mordere è infatti breve pungente della pelle, lasciando dietro di piccole impronte degli incisivi. Questo tipo di danno cutaneo non richiede cure veterinarie. Aggressivi, tuttavia, biologicamente funzionalisione può cambiare in un patologico, forma violenta di aggressione che è fuori controllo e fuori contesto. In queste situazioni, più gravi ferite inferte in particolare a regioni del corpo più vulnerabili (pancia, la gola e le zampe) possono verificarsi 14. Per essere clinicamente rilevante, sistemi modello sperimentale per il violento comportamento aggressivo bisogno di essere valida, e questo sviluppo pone un dilemma etico centrale di questo tipo di ricerca aggressione, vale a dire danni e lesioni. Due principi compensative governano questa ricerca: validità di facciata si ottiene quando il comportamento è potenzialmente dannosa e pregiudizievole, ma, al tempo stesso, ogni linea guida della ricerca etica sottolinea la riduzione e la prevenzione del rischio di essere danneggiati o feriti. Ogni domanda di ricerca e di protocollo deve sondare quanto è necessario o accettabile per generare scientificamente valide informazioni che possono essere tradotti in preoccupazioni del sistema sanitario pubblico, danni e lesioni. Quando la ricerca sulla violenza è l'obiettivo principale della comperienza si, è ovvio che la massima cura dovrebbe essere presa della vittima, in termini di cura delle ferite o anche l'eutanasia. La presenza di grave ferimento alle regioni del corpo più vulnerabili dovrebbe essere il punto finale umanitaria dell'intruso. Quando lo stress sociale è l'obiettivo principale di questo esperimento, l'interazione deve essere interrotto quando il residente presenta segni di violenza causando gravi ferite da morso a parti del corpo più vulnerabili. Dopo tutto, la natura psicosociale del paradigma di stress non deve essere miscelato con lo stress di gravi lesioni fisiche. Quando i residenti mostrano questi segni di violenza dovrebbero essere esclusi dalla sperimentazione.

Protocol

1. Il setup sperimentale Utilizzare per ogni residente una gabbia con una superficie di circa mezzo metro quadrato. Aggressività offensiva è una forma altamente attiva di comportamento che richiede uno spazio sufficiente per la sua piena espressione. La gabbia dovrebbe essere in materiale sterilizzabile. Casa ogni residente con una femmina per almeno una settimana prima dell'inizio degli esperimenti, che faciliterà lo sviluppo di territorialità. Allo stesso tempo, questo impedirà l'isolamento sociale, che è noto per essere stressante per gli animali sociali e può portare al benessere ridotta e forme aberranti di comportamento sociale. Utilizzare femmine compagno che sono sterilizzati con legatura delle ovidotti. In questo modo, la femmina rimane intatta e ormonalmente sarà regolarmente ricettivo senza diventare incinta e sviluppare aggressività materna. 2. Procedura Casa il maschio e la femmina residente compagno insieme nella residenzagabbia per almeno una settimana prima del test. Non pulire la lettiera della gabbia durante quella settimana iniziale o prima della successiva prova, dal momento che la territorialità è fortemente basato sulla presenza di stimoli olfattivi. Questi segnali sono entrambi importanti per il residente nella definizione del suo territorio e per l'intruso a sapere che è in casa gabbia del residente. Si prega di notare che questa deviazione dalla cura degli animali in generale prendendo procedure può richiedere un permesso speciale da parte delle autorità. Togliere la femmina compagno dal residenziale gabbia ora uno prima della prova. Introdurre un maschio sconosciuto in casa gabbia del residente all'inizio della prova. Preferibilmente, l'intruso dovrebbe essere leggermente più piccolo del residente e non deve essere stato utilizzato nelle interazioni precedenti con lo stesso residente. Registrare il comportamento del residente, preferibilmente utilizzando una telecamera sensibile alla luce. Una prova di durata di 10 min è solitamentesufficienti per l'espressione del pieno offensiva repertorio comportamentale. Ai fini della standardizzazione si può considerare per continuare la registrazione per una decina di minuti dopo il primo attacco. Dopo il completamento della prova, rimuovere il maschio intruso dalla gabbia e riunire il maschio residente con la sua compagna femmina. Anche se l'aggressività può verificarsi in ogni momento della giornata, è meglio per testare solo durante la fase di buio; fase principale attività dei ratti. Il test può essere eseguito una o due volte al giorno. Il livello di comportamento aggressivo spesso aumenta in tutto il primo paio di test, ma in genere si stabilizza dopo tre o quattro prove. 3. Offensive comportamento aggressivo In linea di principio, qualsiasi ceppo di ratti può essere utilizzato come residenti. Tuttavia, ceppi possono differire notevolmente per il loro livello assoluto di comportamento aggressivo. Inoltre, ci può essere una considerevole variazione individuale all'interno ceppi. Standardizzare intrusos il più possibile in termini di ceppo, età e peso. Utilizzare i ratti di un ceppo non-aggressive che sono leggermente più bassa del peso corporeo del maschio residente. Determinare nel maschio residente la durata e la frequenza dei seguenti parametri comportamentali: Attacco latenza: il tempo tra l'introduzione della intruso e il primo clinch attacco Spostare verso Esplorazione sociale Ano-genitale sniffing Allevamento Minaccia Laterale Postura eretta Clinch attaccare Tenere premuto Chase Esplorare non sociale Riposo o di inattività Analisi I parametri comportamentali registrate dovrebbero coprire il 100% del tempo di osservazione. Questo facilita una lettura imparziale dellai risultati, cioè quando un comportamento va in su, un altro deve andare giù. La riduzione dei dati può essere ottenuto calcolando i punteggi di diverse categorie comportamentali, in particolare: Punteggio totale reato: somma di minaccia laterale, in posizione verticale, clinch, tenere premuto e la caccia Sociale punteggio di esplorazione: somma di sociale esplorare, ano-genitale sniffing e lo sposo sociale I dati possono essere espressi come percentuale del tempo totale di osservazione 4. Violenza Seguire il protocollo illustrata nella sezione 2 Test comportamentali e criteri: Determinare nel maschio residente la latenza attacco. Una brevissima latenza è un primo indicatore di violenza. Calcolare per il maschio residente il rapporto tra le frequenze di minaccia laterale e clinch. Un rapporto inferiore a 1 indica che gli animali attaccano se nza preavvisout qualsiasi comportamento introduttiva e preavviso, che è un indicatore affidabile di violenza (fuori controllo). Bite siti di destinazione: Attacchi punture mirate a parti del corpo più vulnerabili, come la gola, il ventre e le zampe sono un segno di violenza. Morsi mirati al muso dell'avversario indicano comportamento difensivo dell'attore. Fuori di test di contesto: Utilizzare una femmina poco familiare come intruso. Attacco di una femmina è un segno di violenza. Usare un maschio anestetizzato come intruso. Attacco di un maschio anestetizzato è un segno di violenza. Testare il comportamento aggressivo del residente in un ambiente nuovo. L'assenza di un cambiamento di aggressione contro la gabbia di casa è un segno di violenza. Il punto finale di questo test è il primo attacco o dieci minuti, quando il residente non attacca. 5. Comportamento difensivo Selezionare un numero di ben addestrati,, i maschi residenti non violenti altamente aggressivi Seguire il protocollo, come spiegato nella sezione 2 Determinare nel intruso la durata e la frequenza dei seguenti parametri comportamentali (in aggiunta a 3c): Latenza Submission Postura sottomessa Allontanarsi Volo Defensive postura eretta Congelare Esplorare non sociale Allevamento Analisi La riduzione dei dati può essere ottenuta calcolando un punteggio di difesa, che è la somma della quantità di tempo speso per volo, difensiva postura eretta, sottomissione e congelare 6. Lo stress sociale Seguireil protocollo, come spiegato nella sezione 5 Per lo stress sociale intermittente, ripetere il protocollo Per lo stress sociale cronico, mantenere l'intruso nella gabbia del residente, ma separata dal residente di uno schermo di rete metallica Continua il passaggio B e / o C per tutto il tempo le questioni scientifiche e ipotesi richiedono.

Representative Results

Vi è una notevole variazione tra i ceppi e ceppi all'interno del livello di comportamento aggressivo offensivo. Questo è dimostrato nella figura 1, che mostra la distribuzione di frequenza del punteggio aggressività offensiva in un laboratorio, ma allevato in origine ceppo selvatico di ratti (Selvaggio Tipo Groningen ceppo (WTG)) (Figura 1a) e un ceppo più comune di ratti di laboratorio (Wistar, Figura 1b). Nel ceppo WTG, circa un terzo degli animali è estremamente aggressivo, mentre un altro terzo non o molto bassa è aggressivo. Ciò è in contrasto con la distribuzione di frequenza di un ceppo Wistar in cui il fenotipo altamente aggressivo è assente e circa il cinquanta per cento degli animali può essere considerato basso o non aggressiva 16. La figura 2 mostra la distribuzione delle diverse categorie comportamentali nel paradigma residente-intruso con il ceppo WTG come residenti (Figura 2a) ed i ratti Wistar come intrusi (Figura 2b). Indicato è la composizione media di comportamento offensivo nel ratto residente WTG e la composizione media del comportamento difensivo nel intruso Wistar in termini di quantità relativa di tempo speso per i vari comportamenti. La figura 3 mostra un esempio di utilizzo del paradigma residente-intruso in farmacologia comportamentale. L'inibitore selettivo del recettore agonista 1a Alnespirone induce una riduzione dose dipendente della aggressività offensiva, che è accompagnata da un aumento dose-dipendente nella esplorazione sociale. L'assenza di effetti significativi sulla esplorazione non sociale e l'inattività è del parere che gli effetti comportamentali di questo composto sono specifici per l'aggressione offensiva 9. In alcuni individui l'aggressività offensiva può degenerare in una forma violenta di aggressione. La distinzione tra alti livelli di aggressivitàe la violenza è illustrato in Figura 4. Nonostante il fatto che non vi è alcuna differenza statistica nel punteggio offesa, la forma violenta di aggressione è caratterizzato da un brevissimo latenza attacco, attacco di un maschio o una femmina anestetizzato, grave ferimento e un rapporto molto basso attacco minaccia 8. Figura 1. Distribuzione di frequenza dei singoli livelli di aggressività offensiva in un laboratorio allevati, ma ceppo ratto originariamente selvatici (A – Pannello superiore) e in un ceppo Wistar di ratti maschi (B – Pannello inferiore) 16. Figura 2. BProfilo ehavioral dei maschi residenti WTG ratti (A) e ratti Wistar intruso (B) durante una decina di minuti di prova intruso residenti. Figura 3. Riduzione dose-dipendente di aggressione offensiva dal 5-HT1A agonista Alnespirone 9. Clicca qui per ingrandire la figura . Figura 4. Confronto tra i maschi altamente offensivi e maschi violenti 8.

Discussion

Il paradigma residente-intruso può essere usato per studiare l'aggressività offensiva, comportamento difensivo, la violenza e lo stress sociale nei ratti e, con alcune piccole modifiche per altre specie di roditori così. Quando si studia aggressione, principalmente, tutti i ceppi di ratto possono essere utilizzati. Tuttavia, i ceppi non sono ugualmente adatti. A seconda dello scopo esatto dell'esperimento, devono essere considerate alcune caratteristiche specifiche degli animali. È importante notare che ci sono grandi differenze di ceppi di livello e di intensità di aggressione offensiva mostrato come residente. Figura 1 mostra la distribuzione della frequenza di aggressione offensiva in un ceppo di ratto originariamente selvatico (Figura 1a) e in un ceppo standard di laboratorio Wistar (Figura 1b). I due ceppi differiscono notevolmente il numero di animali che mostrerà comportamento aggressivo affatto. Inoltre, vi è una grande differenza nella scala assoluta di offesa. Il ratto stra feralin varia da zero fino al 80% reato nel nostro test standard di 10 minuti, mentre il ceppo Wistar ha un massimo di 25% di reato, il fenotipo altamente aggressivo è assente in quest'ultimo ceppo 16.

Quando viene utilizzato il paradigma residente-intruso per studiare il comportamento difensivo e lo stress sociale nel intruso, uno ha bisogno di questi fenotipi altamente aggressivi come residenti. Dopo tutto, il residente deve sconfiggere affidabile qualsiasi intruso entrare nel suo territorio. Naturalmente, gli individui più aggressivi dovrebbero essere scelti e uno dovrebbero comprendere che anche in un ceppo molto aggressivo, non tutti gli individui sarà adatto a questo scopo. Maschi adulti vero per almeno quattro mesi di età 10 dovrebbero essere utilizzati e si può considerare l'utilizzo di vecchi maschi riproduttori. Si consiglia di dare i maschi residenti qualche ulteriore esperienza con intrusi durante i giorni prima dell'inizio effettivo dell'esperimento stress sociale. Qualsiasi ceppo può essere utilizzato come intruso. Tuttavia, per garantirechiaro vincendo con il residente e la sconfitta della intruso, si consiglia di utilizzare gli intrusi con un peso corporeo leggermente inferiore rispetto al maschio residente. Perché stimoli olfattivi sono importanti nella comunicazione sociale e di territorialità, la pulizia della gabbia del residente prima del test sarà un serio fattore di confondimento.

Si raccomanda di videotape e registrare il completo repertorio comportamentale dell'animale sperimentale durante la prova. Questo permette un'analisi imparziale dei risultati, cioè quando si va su un comportamento, un altro è probabile che a scendere. Per esempio, i risultati rappresentati in Figura 3 mostra che una riduzione reato dopo trattamento farmacologico è accompagnata da un aumento di esplorazione sociale e non da immobilità. Ciò dimostra che la riduzione indotta farmaco nel reato non è dovuta a una sorta di un effetto sedativo inattività o motore. Il punteggio totale reato è un indice della intensità di aggressione e la latenza del primo Attack e il numero di attaccare animali possono essere utilizzati come una misura della prontezza di attaccare 22.

Per gli esperimenti di stress sociali si dovrebbe avere un chiaro criterio di sconfitta sociale. Quando l'intruso adotta una postura sottomessa (vedi sopra) e rimane in questa posizione anche quando il residente si allontana, questo è un criterio affidabile per la sconfitta sociale. Si noti che le condizioni abitative degli intrusi sono estremamente importanti nel campo della ricerca stress sociale. Prima, lo stress sociale non deve essere somministrato nella stessa stanza in cui sono alloggiati i controlli non stressati. Gli animali di controllo che testimoniano (sociale) lo stress in altri individui possono avvertire lo sforzo maggiore si 7, 21. In secondo luogo, le conseguenze dello stress sociale sono sensibili agli effetti di buffering sociali. Gruppo ospitato, animali stressati socialmente non mostrano le stesse conseguenze a lungo termine negli animali socialmente sottolineato che sono socialmente isolati dopo 23.

TAken insieme, il paradigma intruso residente consente la ricerca su entrambe le cause e le conseguenze di un comportamento aggressivo. Si tratta di un modello con un volto alto e validità che copre non solo la biologia adattativa del comportamento sociale, ma può essere usato per studiare gli aspetti disadattivi nonché in termini di violenza e di stress sociale patologia.

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Gli autori desiderano ringraziare l'Organizzazione olandese per la ricerca scientifica (NWO) per il loro generoso sostegno di pubblicare questo manoscritto come una carta di accesso aperto.

References

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Resident-intruder ParadigmStandardized TestAggressionViolenceSocial StressExperimental ProtocolOffensive AggressionDefensive BehaviorNatural SettingBehavioral ElementsArtistic DrawingsAcute Social Stress ExperimentsChronic Social Stress ExperimentsAggression DistinctionViolent BehaviorPathological Behavior

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Koolhaas, J. M., Coppens, C. M., de Boer, S. F., Buwalda, B., Meerlo, P., Timmermans, P. J. The Resident-intruder Paradigm: A Standardized Test for Aggression, Violence and Social Stress. J. Vis. Exp. (77), e4367, doi:10.3791/4367 (2013).
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