Summary

Протокол для изучения Вымирание условных страх Естественно Велоспорт самок крыс

Published: February 23, 2015
doi:

Summary

Gonadal hormones such as estrogen modulate memory formation in a number of experimental paradigms including fear extinction memory. This protocol describes a set of methods for investigating the influence of gonadal hormones specifically during extinction in naturally cycling females, including estrous cycle monitoring and exogenous estrogen administration.

Abstract

Вымирание условного страха была тщательно изучена в мужских грызунов. В последнее время были все большее число исследований, показывающих, что нейронные механизмы для определенных поведенческих задач и поведения реагирования отличаются у женщин и мужчин. Использование женщин в научных исследованиях может представлять собой проблему из-за изменения половых гормонов во время их эстрального цикла. Этот протокол описывает устоявшиеся процедуры, которые являются полезными в исследовании роли эстрогенов в страхе консолидации вымирание памяти у крыс-самок. Фаза эстрального цикла и экзогенное введение эстрогенов до исчезновения обучения может влиять исчезновения отзыв 24 ч позже. Вагинальный техника швабры для эстрозного идентификации фазы, описанной здесь помогает осмотр и манипуляции, естественно, езда на велосипеде половых гормонов. Использование этой базовой модели грызунов может дополнительно определять механизмы, посредством которых эстроген может модулировать страх экстинкции памятьженщины.

Introduction

Врожденные половые различия наблюдаются в различных когнитивных поведения и обучения парадигм в обоих людей и грызунов. Например, было сообщено, что женщины, как правило, сильные устные и ориентированы на детали способности, в то время как мужчины имеют лучшие пространственные способности 1-3. Эти половые различия могут быть отчасти из-за влияния половых гормонов. Высокий уровень эстрадиола повысить производительность задач, в которых женщины лучше, но ухудшить производительность на задачах, которые мужчины, как правило, хорошо 4-6. Хотя это свидетельство является убедительным, ограниченная способность полностью контролировать экспериментальных условий, в исследованиях на людях делает его трудно определить, если эти эффекты на поведение можно отнести именно к гормонам. Исследования на животных, напротив, позволяют полностью контролируемых условиях.

Хотя основные нервные механизмы страха вымирания были выявлены и изучены у мужчин, неясно, является лиЭти системы являются одинаковыми или у женщин, как они изменяются по эстрального цикла. Кондиционирование Страх и вымирание широко используются поведенческие парадигмы у грызунов и человека для проведения исследований, связанных с тревожными расстройствами. Учитывая, что женщины имеют более высокий риск для тревожных расстройств, а также более высокую продолжительность симптомов и тяжесть 7-13, важно включить женщин в этих исследованиях. Недостаточная женщин в этом исследовании может быть связано с проблемами эстрозного контроля фаз и учета поведенческих эффектов половых гормонов. Лаборатории, осуждающих женщин в этом отношении вопросов, обнаружите, что часто не регистрируются и не описанных в способах их исследований.

Новые доказательства грызунов предполагает, что половые различия в страхе исчезновения модулируются половых гормонов 14-18. В страхе кондиционирования, животные обучаются бояться конкретного раздражителя. После ряда неармированных презентацийстимул, животные научиться не бояться кий, процесс, называемый вымирания. Как хорошо животное учится и закрепляет память обучения эту задачу можно наблюдать во время испытания вымирание отзыва данного спустя некоторое время после обучения вымирания. Менее выражение страха во время тушения отзыва демонстрирует хорошую консолидацию вымирание памяти. Недавние исследования в нашей лаборатории предполагают, что эстроген может модулировать консолидации страха вымирания памяти и улучшить исчезновения отзыв. В частности, у самок крыс, которые тушили в проэструсе, фаза эстрального цикла, в течение которого циркулирует пиковые уровни эстрогена, проявляют повышенную задержку исчезновения памяти. В отличие от этого, женщины, которые тушили в низкой эстрогенов metestrus фазы обладают относительно бедных вымирание Напомним, которое может быть улучшено с администрацией экзогенный эстрадиол до или сразу же после исчезновения обучения 15,16. Нервные механизмы консолидации памяти исчезновения (в т.ч.uding роль половых гормонов) у женщин не ясны.

В лабораторных животных, роль гормонов могут быть исследованы с помощью инвазивных процедур удаления хирургические, такие как кастрация и удаление яичников. После восстановления после операции, половых гормонов часто экзогенно манипулировать во время выполнения поведенческого задачи 19. Такой подход обеспечивает необходимую информацию о половых гормонов и полезен, поскольку он позволяет хорошо контролируемых манипуляций половых гормонов (с точки зрения сроков и дозы) 20-23. Этот подход, однако, не позволяет оценить влияние природных колебаний, которые происходят по всему эстрального цикла и они не представляют собой «нормальные» животных, тем самым ограничивая поступательное потенциал для исследований на людях. Он был хорошо документированы, что уровень женских половых гормонов пик и спад в определенных фазах эстрального цикла, а также изменения экспрессии рецепторов эстрогена в течение цикла,и после овариэктомии 24. Таким образом, существует необходимость в проведении исследований на женщинах с неповрежденными половых желез и уточнить экспериментальные проекты, чтобы надежно изучению влияния, что высокие и низкие состояния эстрогена может оказывать на женщин на протяжении всей их жизни.

Этот протокол фокусируется на эффекте эстрогенов на нейробиологических систем, участвующих в страхе исчезновения. Он описывает, как: 1) внимательно следить за цикл течки, 2) подготовить эффективные дозы эстрадиола для системного введения, и 3) следуют поведенческие парадигмы, которая включает в себя страх кондиционер, вымирание, и вспомнить в естественно Велоспорт самок крыс. Этот протокол может быть изменен с другими фармакологическими манипуляций и клеточных и молекулярных инструментов, чтобы помочь исследования, чтобы лучше понять половые различия, которые наблюдаются в условный страх поведение вымирания. Обратите внимание, что процедуры, описанные ниже, являются использовать в течение нашей лаборатории, и существуют множество вариаций этих процедур ян литература.

Protocol

ПРИМЕЧАНИЕ: Все процедуры в этом протоколе были одобрены подкомитета по научным исследованиям животных помощи, которая служит уходу и использованию комитета Институциональная животных (IACUC) для Массачусетского общего госпиталя, и в соответствии с национальными институтами инструкци…

Representative Results

В этом протоколе отзыва страх экстинкции, процент замораживания измеряли как показатель страха. Животные, которые тушили хорошо и сохранили память о подготовке исчезновения характерно низкое страх на последний день тестирования поведения во время тушения отзыва. Мужские и женские кр…

Discussion

Страх вымирание была тщательно изучена у самцов крыс с нервных механизмов, опосредующих условный страх исчезновения определены и оценены в соответствии с различными манипуляциями. Относительно мало исследований самок крыс или роль половых гормонов в страхе исчезновения. Специально …

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Mohammed R. Milad is supported by NIMH grant R01 MH097880 and institutional funds from the Department of Psychiatry at MGH.

Materials

Name Company Catalog number Comments
Fear conditioning chamber Coulbourn Instruments
Graphic State Coulbourn Instruments
Sound-attenuating box Med Associates, Inc. NIR-022MD
Estradiol Sigma-Aldrich E1024 In sesame oil for subcutaneous injection
Sesame oil Sigma-Aldrich S3547-250ML
Freezescan Cleversys, Inc.
Dip quick stain Jorgensen Laboratories, Inc. J0322A1, J0322A2, J0322A3
Cotton-tipped applicators Fisher Scientific 23-400-114 6-inch, sterile
0.9% saline LabChem, Inc. LC23460-2 Sodium chloride w/v
Selectfrost microscope slides Fisher Scientific 12-550-003
Virex II 256 Diversey, Inc. 5019317 Dilute 1:256 with water
Luer-Lok Tip 1ml Syringes Becton Dickinson 309628
Hypodermic disposable needles Exelint International, Co. 26402 26-gauge

References

  1. Baron-Cohen, S., Knickmeyer, R. C., Belmonte, M. K. Sex differences in the brain: implications for explaining autism. Science. 310 (5749), 819-823 (2005).
  2. Voyer, D., Voyer, S., Bryden, M. P. Magnitude of sex differences in spatial abilities: a meta-analysis and consideration of critical variables. Psychological Bulletin. 117 (2), 250-270 (1995).
  3. Pinker, S., Spelke, E. A Conversation with Steven Pinker and Elizabeth Spelke. The Science of Gender and Science. , (2005).
  4. Hampson, E. Estrogen-related variations in human spatial and articulatory-motor skills. Psychoneuroendocrinology. 15, 97-111 (1990).
  5. Hampson, E., Kimura, D. Reciprocal effects of hormonal fluctuations on human motor and perceptual-spatial skills. Behavioral Neuroscience. 102, 456-459 (1988).
  6. Hampson, E. Variations in sex-related cognitive abilities across the menstrual cycle. Brain and Cognition. 14 (1), 26-43 (1990).
  7. Kilpatrick, D. G., Resnick, H. S., Milanak, M. E., Miller, M. W., Keyes, K. M., Friedman, M. J. National estimates of exposure to traumatic events and PTSD prevalence using DSM-IV and DSM-5 criteria. Journal of Traumatic Stress. 26 (5), 537-547 (2013).
  8. Breslau, N. Gender differences in trauma and posttraumatic stress disorder. Journal of Gender-Specific Medicine. 5 (1), 34-40 (2002).
  9. Frans, O., Rimmo, P. A., Aberg, L., Fredrikson, M. Trauma exposure and post-traumatic stress disorder in the general population. Acta Psychiatrica Scandinavica. 111 (4), 291-299 (2005).
  10. Breslau, N., Kessler, R. C., Chilcoat, H. D., Schultz, L. R., Davis, G. C., Andreski, P. Trauma and posttraumatic stress disorder in the community: the 1996 Detroit Area Survey of Trauma. Archives of General Psychiatry. 55 (7), 626-632 (1996).
  11. Seedat, S., Stein, D. J., Carey, P. D. Post-traumatic stress disorder in women: epidemiological and treatment issues. CNS Drugs. 19 (5), 411-427 (2005).
  12. Holbrook, T. L., Hoyt, D. B., Stein, M. B., Sieber, W. J. Gender differences in long-term posttraumatic stress disorder outcomes after major trauma: women are at higher risk of adverse outcomes than men. Journal of Trauma. 53 (5), 882-888 (2002).
  13. Labad, J., Menchon, J. M., Alonso, P., Segalas, C., Jimenez, S., Jaurrieta, N., et al. Gender differences in obsessive-compulsive symptom dimensions. Depression and Anxiety. 25 (10), 832-838 (2008).
  14. Gupta, R. R., Sen, S., Diepenhorst, L. L., Rudick, C. N., Maren, S. Estrogen modulates sexually dimorphic contextual fear conditioning and hippocampal long-term potentiation (LTP) in rats. Brain Research. 888, 356-365 (2001).
  15. Milad, M. R., Igoe, S. A., Lebron-Milad, K., Novales, J. E. Estrous cycle phase and gonadal hormones influence conditioned fear extinction. Neuroscience. 164 (3), 887-895 (2009).
  16. Zeidan, M., et al. Estradiol modulates medial prefrontal cortex and amygdala activity during fear extinction in women and female rats. Biological Psychiatry. 70 (10), 920-927 (2011).
  17. Lebron-Milad, K., Milad, M. R. Sex differences, gonadal hormones and the fear extinction network: implications for anxiety disorders. Biology of Mood & Anxiety Disorders. 2 (3), (2012).
  18. Rey, C. D., Lipps, J., Shansky, R. M. Dopamine d1 receptor activation rescues extinction impairments in low-estrogen female rats and induces cortical layer-specific activation changes in prefrontal-amygdala circuits. Neuropsychopharmacology. 39 (5), 1282-1289 (2013).
  19. Ström, J. O., Theodorsson, A., Ingberg, E., Isaksson, I. M., Theodorsson, E. Ovariectomy and 17β-estradiol Replacement in Rats and Mice: A Visual Demonstration. Journal of Visualized Experiments. , e4013 (2012).
  20. Markham, J. A., Pych, J. C., Juraska, J. M. Ovarian hormone replacement to aged ovariectomized female rats benefits acquisition of the morris water maze. Hormones & Behavior. 42 (3), 284-293 (2002).
  21. Markowska, A. L., Savonenko, A. V. Effectiveness of estrogen replacement in restoration of cognitive function after long-term estrogen withdrawal in aging rats. Journal of Neuroscience. 22 (24), 10985-10995 (2002).
  22. Bredemann, T. M., McMahon, L. L. 17β Estradiol Increases Resilience and Improves Hippocampal Synaptic Function in Helpless Ovariectomized Rats. Psychoneuroendocrinology. 42, 77-88 (2014).
  23. Grueso, R., et al. Early, but not late onset estrogen replacement therapy prevents oxidative stress and metabolic alterations caused by ovariectomy. Antioxidants and Redox Signaling. 20 (2), 236-246 (2014).
  24. Shughrue, P. J., Bushnell, C. D., Dorsa, D. M. Estrogen receptor messenger ribonucleic acid in female rat brain during the estrous cycle: a comparison with ovariectomized females and intact males. Endocrinology. 131 (1), 381-388 (1992).
  25. Frye, C. A., Erskine, M. S. Influence of time of mating and paced copulation on induction of pseudopregnancy in cyclic female rats. Journal of Reproduction and Fertility. 90 (2), 375-385 (1990).
  26. Becker, J. B., et al. Strategies and methods for research on sex differences in brain and behavior. Endocrinology. 146, 1650-1673 (2005).
  27. Westwood, F. R. The female rat reproductive cycle: a practical histological guide to staging. Toxicologic Pathology. 36 (3), 375-384 (2008).
  28. Hurn, P. D., Macrae, I. M. Estrogen as a Neuroprotectant in Stroke. Journal of Cerebral Blood Flow & Metabolism. 20, 631-652 (2000).
  29. Parasuraman, S., Raveendran, R., Kesavan, R. Blood sample collection in small laboratory animals. Journal of Pharmacology and Pharmacotherapeutics. 1 (2), 87-93 (2010).
  30. Gillies, G. E., McArthur, S. Estrogen actions in the brain and the basis for differential action in men and women: a case for sex-specific medicines. Pharmacological Reviews. 62 (2), 155-198 (2010).
  31. Tolin, D. F., Foa, E. B. Sex differences in trauma and posttraumatic stress disorder: a quantitative review of 25 years of research. Psychological Bulletin. 132, 959-992 (2006).

Play Video

Cite This Article
Maeng, L. Y., Cover, K. K., Landau, A. J., Milad, M. R., Lebron-Milad, K. Protocol for Studying Extinction of Conditioned Fear in Naturally Cycling Female Rats. J. Vis. Exp. (96), e52202, doi:10.3791/52202 (2015).

View Video