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Atenuação de sinal como um modelo de rato de Transtorno Obsessivo Compulsivo

Published: January 09, 2015
doi:
10.3791/52287
, , ,
1School of Psychological Sciences,Tel-Aviv University, 2Sagol School of Neuroscience,Tel-Aviv University

Summary

O objetivo do protocolo descrito neste artigo é o de induzir comportamento compulsivo semelhante em ratos para o estudo do transtorno obsessivo-compulsivo (TOC). Este comportamento é precipitado por meio da atenuação de um sinal indicando que uma resposta alavanca-prima era eficaz na produção de alimentos.

Abstract

No modelo de rato de atenuação de sinal de distúrbio obsessivo-compulsivo (OCD), para alimentação de prensagem de alavanca é seguida pela apresentação de um estímulo composto que serve como um sinal de feedback. Esse feedback é mais tarde atenuada por repetidas apresentações do estímulo sem alimentos (sem o rato que emite a resposta alavanca de imprensa). Na etapa seguinte, pressionando-alavanca é avaliada em condições de extinção (ou seja, nenhum alimento é entregue). Nesta fase ratos exibir dois tipos de alavanca de prensas, aqueles que são seguidos por uma tentativa de coletar uma recompensa, e aquelas que não são. Os últimos são a medida do comportamento compulsivo semelhante no modelo. Um procedimento de controle em que os ratos não experimentam a atenuação da sugestão de feedback serve para distinguir entre os efeitos de atenuação de sinal e de extinção. O modelo de atenuação do sinal é um modelo altamente validada de TOC e distingue entre comportamentos e comportamentos compulsivos, como que são repetitivas, mas ncompulsivo ot. Além das medidas coletadas durante o procedimento de eliminar explicações alternativas para as diferenças entre os grupos que estão sendo testados, e são quantitativos, imparcial e não afetada pela variabilidade inter-experimentador. As principais desvantagens deste modelo são a equipamentos caros, o facto de necessitar de algum conhecimento técnico e o facto de que é demorada em comparação com outros modelos de TOC (11 dias). O modelo pode ser usado para detectar os efeitos anti ou pró-compulsivos de manipulações farmacológicas e não-farmacológicas e para o estudo do substrato neural do comportamento compulsivo.

Introduction

O transtorno obsessivo-compulsivo (TOC) é um transtorno psiquiátrico grave que se manifesta em 1-3% da população em geral 1,2. Pessoas que sofrem de TOC têm recorrente, intrusiva e pensamentos indesejados (obsessões) e / ou comportamentos ritualísticos repetitivos (compulsões) 3. Os mecanismos neuropatológicos específicos subjacentes TOC ainda não são totalmente compreendidos. No entanto, o envolvimento dos serotoninérgica 4-7, dopaminérgicos 8,9 e glutamatérgicos 10 sistemas foi demonstrada nesta desordem. Além disso, o córtex orbitofrontal, o córtex cingulado, os gânglios da base e as regiões dentro do lobo parietal têm sido implicados na fisiopatologia 7,11-13. Finalmente, os eventos de vida relacionados a flutuações no nível de hormônios ovarianos (por exemplo, o nascimento da criança, a ovulação) têm sido relatadas para desencadear ou agravar TOC em pacientes mulheres 14-16, sugerindo que <em> hormônios ovarianos desempenhar um papel modulador no TOC 17.

Porque os mecanismos subjacentes OCD são mal compreendidos, o uso de modelos animais apropriados que imitam de perto as suas manifestações comportamentais e neurológicos é essencial para o avanço do nosso conhecimento da sua base biológica. Além disso, esses modelos de contribuir para o desenvolvimento de novas linhas de tratamento. Isto é especialmente relevante no caso do TOC, porque muitos pacientes são ou-resistentes ao tratamento ou a experiência apenas um alívio parcial dos sintomas 18,19. De fato, nos últimos anos, modelos animais, farmacológicos e comportamentais genéticos de TOC (revisto em 20-28) têm se expandido e avançado nosso conhecimento desta doença.

Um dos modelos animais mais extensivamente usado comportamentais de OCD é o modelo de rato de atenuação de sinal (para revisão, ver 29). O pressuposto teórico por trás do modelo é que um déficit no gabarito associadocom um desempenho bem sucedido de comportamentos guiados por objetivos leva a compulsivo respostas 30-37. O modelo desenvolvido por Joel e colegas 28, é baseada no comportamento operante em ratos. Durante o treinamento inicial, os ratos são recompensados ​​com uma bolinha de comida depois de pressionar uma alavanca. Uma alavanca de press bem sucedida desencadeia além do aparecimento de uma luz e um tom de revista. Isto proporciona o rato com realimentação que a resposta alavanca-prima levou à entrega de comida. Em seguida, a capacidade de sinalizar o estímulo para a entrega da recompensa é intencionalmente diminuiu apresentá-lo repetidamente sem recompensa (importante, não há alavancas na caixa, nesta fase). O comportamento compulsivo semelhante surge no último estágio de treinamento. Durante esta fase de teste, que é levada a cabo sob condições de extinção, uma pressão da alavanca é seguida pela apresentação de estímulos, mas não de a recompensa do alimento. Comportamento "compulsivo" é expresso como múltiplos alavanca de prensas, após o que a fêmea de ratoS não tentar recolher a recompensa. Um efeito anti / pró-compulsivo é expressa como uma redução / aumento do número de "compulsivos" de alavanca prensas. Desde atenuação do sinal envolve extinção, é importante fazer a distinção entre os efeitos de atenuação de sinal e de extinção per se. Portanto, em um grupo de controlo (o grupo de extinção regular) o estímulo composto não é atenuado antes da fase de teste. O tratamento que tem um efeito compulsivo / pró anti não deve alterar o número de "compulsivos" de alavanca prensas neste grupo. (Para mais detalhes, consulte 29).

"Compulsivos" alavanca de prensas imitar a natureza exagerada e desnecessária de comportamentos compulsivos apresentados por pacientes com TOC. Portanto, o modelo de atenuação de sinal exibe boa validade de face. Além disso, estudos realizados com este modelo de demonstrar que tem boa previsão e validade de construto (revisto em 20,21). O modelo de pvalidade redictive deriva de estudos que mostram que a alavanca de prensagem compulsivo é atenuado por drogas conhecidas para melhorar os sintomas obsessivo-compulsivos 38,39, bem como por uma elevada estimulação do núcleo subtalâmico 40, que foi encontrado para ter uma frequência de anti-compulsivo efeito em pacientes com TOC humanos 41,42. Além disso, vários fármacos que são ineficientes no tratamento de TOC foram encontrados que não exerça um efeito anti-compulsivo no modelo de 38,39. O modelo também apresenta boa validade de construto, pois estudos indicam que os mecanismos neurais semelhantes estão envolvidos tanto no TOC sintomatologia e no comportamento compulsivo-like induzida pela atenuação do sinal em ratos. Assim, o envolvimento dos sistemas serotoninérgica 43-46, dopaminérgicos 39,46 e glutamatérgica 47, bem como o envolvimento das áreas do cérebro relacionadas com TOC 40,44,48-50 foi demonstrada em compulsivo pressionando alavanca. Além disso, ováriohormônios foram encontrados para modular em mulheres 51 compulsivo pressionando alavanca. Portanto, o modelo de atenuação do sinal é uma ferramenta poderosa para explorar as bases neurais de TOC e para a triagem de terapias anti-compulsivos novos. Para uma discussão aprofundada de correlações clínicas do modelo atenuação do sinal e sua utilidade e aplicação em pesquisas OCD, consulte 20-22,29.

Protocol

NOTA: Todos os protocolos experimentais conformados com as diretrizes do Cuidado e Uso Comitê da Universidade de Tel Aviv, Israel animal Institucional, e às diretrizes do NIH. Foram feitos todos os esforços para minimizar o número de animais utilizados e seu sofrimento. 1. Preparação de animais Ratos casa em um quarto com um ciclo claro / escuro de 12 horas de luz. Durante os procedimentos experimentais manter ratos em uma programação restrição alimentar 22 horas com água disponível gratuitamente. Pesar os ratos duas vezes por semana para assegurar que o seu peso corporal não é reduzido abaixo de 90% do peso de ratos-alimentação livre, com base em curvas de crescimento (por exemplo, Harlan, http://www.harlan.com/models/spraguedawley. asp ). Excluir ratos cujas peso corporal é reduzida. 2. Set-up Use duas salas adjacentes. Um para ser usado como uma "sala de espera" fou segurando ratos antes do teste comportamental, e o outro para a realização do procedimento. Esta sala vai abrigar as câmaras operativas. NOTA: Certifique-se de que os ratos na sala de espera não são expostos aos tons gerados pelas câmaras operativas. Use câmaras operativas com piso de grade e uma revista de alimentos, o que proporciona um 45 mg de alimentos pellet acessível através de um painel de perspex articulada. NOTA: Abertura da dobradiça ativa um micro-switch; um 3 W de luz para iluminar a revista de alimentos; duas alavancas retrácteis (4 cm de largura, posicionada 2,8 centímetros das paredes laterais, 7,5 cm de cada lado do compartimento alimentos, 5 cm do chão); uma luz casa localizada no teto para iluminar as câmaras; um dispositivo de sinal de áudio para produzir um 80 dB, o tom de 2,8 kHz. Assentar as câmaras operativas em caixas atenuada-som com ventiladores montados no lado de cada caixa. Antes do início da experiência, pré-programar todos os estágios de formação, com o parâmetro de sessão exactas relevante para cada palco usando um software designado, que computador-controles e ativa as câmaras operativas, bem como registra automaticamente todos os dados relevantes acumulados durante a execução do experimento. NOTA: Os parâmetros para cada fase de formação (formação revista, alavanca de imprensa de formação, de atenuação de sinal, teste) são totalmente detalhados abaixo. A moda exato em que esses parâmetros são pré-programados depende do software e hardware em uso. 3. Manuseio e Alimentação Restrição Pega ratos durante cerca de 2 minutos diariamente, 5 dias antes do início do procedimento experimental. Lançar um cronograma restrição alimentar 22 horas com início no primeiro dia de tratamento. Permitir ratos acesso aos alimentos por 2 horas em suas gaiolas não antes de meia hora após o fim do tratamento / formação comportamental. NOTA: Certifique-se que os ratos têm água ad libitum, quando em suas gaiolas, e especialmente durante o feedi 2 horasperíodo ng, como eles não vão comer corretamente sem água. Nos últimos 3 dias de tratamento, coloque 20-30 pelotas de alimentos em uma pequena bandeja e coloque a bandeja na gaiola ratos casa. Remover a bandeja da gaiola apenas depois de cada rato foi observado para consumir pelo menos duas pastilhas. NOTA: Mais tarde, use as pelotas como reforço para o treinamento operacional. 4. Processo de Formação A fim de que os ratos para obter aclimatados ao ambiente de teste, o transporte dos ratos nas suas gaiolas pelo menos 15 minutos antes do teste comportamental da sala de espera. Formação Revista (dias 1 – 3). No primeiro dia de treinamento revista, coloque uma quantidade suficiente de grãos de ração na revista alimentos de modo que eles são visíveis para o rato. NOTA: Uma maneira de fazer isso é colocar as bolinhas para que eles causam o painel perspex articulada para ficar ligeiramente aberta. Calcula-se o programa de treinamento de revista para que a casa light é activada automaticamente, no início de cada ensaio e uma única pastilha de alimento é deixado cair no compartimento alimento após um atraso variável de 5 seg, simultaneamente com o aparecimento de um estímulo composto que consiste em revista a luz e um tom. Calcule o estímulo composto e casa de luz para se desligar após a cabeça do rato entra na revista de alimentos (trial recolhidos) ou depois de 15 seg (trial não recolhido), o que ocorrer primeiro. Definir cada ensaio a ser seguido por um intervalo inter-ensaio de 30 sec. Colocar os ratos dentro das câmaras operantes e 5 min mais tarde verificar manualmente que todos os ratos foram recolhidos os peletes. Se sim, ativar o programa de treinamento. Se não, permitir que um extra de 5 min. Programar a sessão de treino revista para interromper a execução ou após o rato tenha completado 30 ensaios recolhidos ou após um total de 40 ensaios foi atingido. No terceiro dia de formação revista assegurar que os ratos realizar 30 ensaios recolhidos a partir de um total de 32 triais, no máximo. Retorno ratos que não conseguem atingir este critério para as câmaras operantes para mais uma sessão de treinamento completo no final do dia de treinamento. NOTA: Execute ratos que não conseguem chegar a este critério seguinte uma sessão extra no último dia de treinamento revista, na manhã do primeiro dia da alavanca de imprensa treinamento. Excluir os ratos que não conseguem chegar a critério. Lever-press formação – fase de pré-formação (dia 4): Lever-prensagem em uma agenda livre-operante. Ative o programa de treinamento, antes de colocar os ratos nas câmaras operantes. Calcula-se o programa para que a alavanca reforçada está presente na câmara ea luz da casa está em durante toda a sessão de treinamento e que a alavanca não armado é sempre recolhida. NOTA: contrabalançar o lado da alavanca (esquerda / direita) através de ratos e manter constante para cada rato ao longo do procedimento experimental. Ponha um pouco de pelotas na alavanca e coloque um rato emda câmara. Permitir que o rato explorar a área a alavanca até que aliás pressiona a alavanca durante a coleta das pelotas, que desencadeia a entrega de uma única pastilha de alimento e o início do estímulo composto. Calcula-se o programa para que o estímulo composto é desligado após a cabeça do rato entra na revista de alimentos (trial concluído) ou depois de 15 seg (julgamento não concluído), o que ocorrer primeiro. Programar a sessão para parar de correr após o rato atingiu 30 ensaios completos. Se um rato não atingir este critério no prazo de 30 min, colocar 3-4 pelotas na alavanca e espere por mais 20 min. Se um rato não completar 30 ensaios, devolvê-lo para a câmara operante para treinamento adicional no final do dia de treinamento. NOTA: Execute ratos que não conseguem chegar a este critério após a sessão de pré-treinamento extra novamente na manhã do primeiro dia da alavanca de imprensa treinamento. Excluir os ratos que não conseguem chegar a critério. De um modo geral, quase todos rats adquirir alavanca pressionando após 3 sessões de pré-formação (a maioria na primeira sessão). No entanto, se os animais têm mais dificuldades na aquisição de prensagem de alavanca, o uso de modelagem. Durante a modelagem, manter a porta da caixa de atenuou-som aberto e observar o rato na câmara operante. Quando o rato se aproxima da alavanca de usar o software para activar o fornecimento de uma pastilha de alimento e o início do estímulo composto. Fazê-lo repetidamente. No início, reforçar o rato quando ele está nas proximidades da alavanca, mas gradualmente iniciar reforçando-a apenas quando entra em contacto físico real com a alavanca, e finalmente só reforçam as tentativas para pressioná-lo. NOTA: Shaping pode demorar um pouco. Seja o mais tranquila possível. Formação de imprensa Lever (dia 5-7): Lever-prensagem em uma programação tentativas discretas. Calcula-se o programa para que o início de cada julgamento é assinalado pelo aparecimento da luz casa e 5 segundos mais tarde, ambosalavancas são introduzidos para dentro da câmara. Certifique-se de que as respostas sobre a alavanca não reforçado (NRL) não têm consequências programadas e prensas sobre a alavanca reforçado desencadear a entrega de uma única pastilha de alimento dentro do compartimento, em conjunto com a apresentação do estímulo composto. Após a cabeça do rato entra na revista de alimentos ou após 15 segundos se passaram as alavancas estão retraídos e o estímulo composto e casa de luz estão desligados. Definir cada ensaio, de modo que é seguido por um intervalo inter-ensaio de 30 seg. No primeiro dia de formação alavanca de press (dia 5) definir o estímulo composto a ser desligado após 15 segundos, a fim de facilitar a aquisição da resposta alavanca-prima. Nos dois dias seguintes (dias 6-7) definem o estímulo composto para durar apenas 10 segundos, a fim de garantir que a entrada no compartimento segue de perto as respostas alavanca de press. Coloque os ratos nas câmaras operantes, e depois ativar o programa de treinamento. <li> Programa da sessão de treino alavanca-prima para interromper a execução ou após um rato tem pressionado a alavanca reforçada (RL) e recolheu a pelota alimentos (trial concluído) 40 vezes ou depois de um total de 60 ensaios foi atingido. No último dia da alavanca de imprensa treinamento fazem ratos certeza que completa 40 ensaios, de um total de 42 ensaios totais no máximo. Se um rato não consegue atingir este critério, devolvê-lo para a câmara operante para uma sessão de treino adicional no final do dia. NOTA: Excluir ratos que não conseguem chegar a este critério seguinte uma sessão extra no último dia da alavanca de imprensa treinamento. No último dia da alavanca de imprensa de registo da formação o número de prensas de alavanca sem recompensa em cada tentativa, ou seja, o número de prensas após a primeira resposta sobre a RL (alavanca de prensas extras). Aleatoriamente os ratos para alocar os grupos experimentais. Ao realizar a manipulação experimental no momento da fase de teste (por exemplo, em estudostestando o efeito agudo de uma droga), usar a análise de variância (ANOVA) com os principais fatores de manipulação (com manipulação / sem manipulação) e Procedimentos (atenuação de sinal pós-treinamento, PTSA / extinção regular, RE, ver secção 4.5) para analisar o número de prensas de alavanca excessivos seguido da coleta pellet (nomeado excessivas alavanca de prensas-completados, ELP-C) e ensaios não prensadas no último dia da alavanca de imprensa treinamento antes do início da fase de atenuação do sinal. Certifique-se de que não existem diferenças estatisticamente significativas entre os grupos desta medida. NOTA: Normalmente, há apenas alguns ratos com um elevado número de alavanca de prensas extras, então comparar os grupos, sem esses ratos. Além disso, certifique-se de que os ratos que foram submetidos a treinamento adicional são distribuídos entre os grupos o mais uniformemente possível. Atenuação do sinal / extinção regular (dias 8-10). Execute o procedimento em uma ideforma ntical à formação revista nos dias 1-3 com duas exceções: Esvaziar o doseador de modo que nenhum sedimento pastilha de alimento é fornecido ao compartimento de alimentos após o início do estímulo composto. Programar a etapa relevante para que o estímulo composto é desligado após 10 segundos e não depois de 15 segundos. Certifique-se que tanto a RL e NRL permanecer recolhido durante a sessão de treino. Certifique-se de cada sessão de treinamento atenuação do sinal para consistir em 30 tentativas. No último dia de treinamento fazem ratos certeza tentar recolher uma pelota de alimentos (ou seja, inserir sua cabeça na revista de alimentos após o início do estímulo composto) há mais de 14 vezes. Retorno ratos que não conseguiram atingir este critério para as câmaras operantes para a sessão de treino adicional no final do dia. NOTA: Não exclua os ratos que não conseguem chegar a critério nesta fase. Traga os ratos submetidos a extinção regular para"sala de espera" e deixá-los em suas gaiolas por um período equivalente à duração média da fase de atenuação do sinal. Use uma ANOVA mista com os principais fatores de manipulação (com manipulação / sem manipulação) e Procedimento (PTSA / RE) e um fator de medidas repetidas de Sessão (sessões 1-3) para analisar o número de ensaios completos sobre as três sessões do sinal fase de atenuação. Certifique-se de que as diferenças de desempenho na fase de teste não são o resultado de uma diferença de mais cedo. Teste (dia 11): Executar o procedimento de forma idêntica à alavanca de press formação, mas sob condições de extinção, ou seja, pressionando os resultados RL na apresentação do estímulo composto, mas nenhum alimento é fornecido ao compartimento de alimentos porque o sedimento dispensador está vazio. Calcule a sessão de testes para consistir em 50 ensaios para o sexo masculino e 60 ensaios para o sexo feminino, porque geralmente as fêmeas ainda RESPOnd depois de 50 tentativas. No entanto, se ambos os sexos são utilizados no mesmo estudo (recomendado), então dar 60 ensaios para todos os indivíduos. Recolhe-se o número de alavanca de prensas excessivas que não foram seguidas de entrada revista (nomeado excessivas alavanca prensas-incompleto, ELP-U); o número de alavancas pressionadas excessivas, que foram seguidos por revista entrada (ou seja, ELP-C); o número de prensas de alavanca na NRL; e o número de nariz puxões (ou seja, o número de vezes que o rato inserido sua cabeça na revista de alimentos. Analisar o desempenho de ratos na fase de teste por meio de análise de variância (ANOVA) com os principais fatores de manipulação (com manipulação / sem manipulação) e Procedimentos (PTSA / RE) realizada sobre o número de ELP-C, ELP-U, o número de concluídos, ensaios não concluídas e não prensadas, e o número de nariz puxões e prensas na alavanca não reforçado. Siga interações significativas com análise post hoc comparando o wi grupo tratadoth o grupo não tratado / controle, dentro de cada procedimento. NOTA: Se os parâmetros exactos de manipulação não são conhecidos (por exemplo, a dose relevante de drogas, os parâmetros de estimulação eléctrica) e, a fim de reduzir o número de animais, testar os efeitos da manipulação no procedimento PTSA só, utilizando diferentes parâmetros (por exemplo, usando várias doses de droga). Encontre os parâmetros ideais, ou seja, os parâmetros que exercem o maior efeito sobre o número de ELP-U, sem abolir comportamental de responder, e em seguida, executar um projeto experimental completo (PTSA e RE).

Representative Results

Os seguintes resultados são baseados em Brimberg et al., 2007 52. Todos os valores são re-impresso com a permissão da Elsevier. No presente estudo testou-se o comportamento de ratos Sprague Dawley (SD) ratos machos no modelo de atenuação de sinal. Em primeiro lugar, na experiência 1, testámos os efeitos de doses de 3 a paroxetina inibidor da recaptação da serotonina (ISRS) no procedimento de PTSA (n = 10 por grupo). No teste, paroxetina, dependente da dose diminuiu o número de ELP-C (Figura 1A; ANOVA produziu uma signi fi cativa principal efeito da dose, F (3,22) = 5,15, p <0,01) e ELP-L (Figura 1B; ANOVA rendeu uma signi fi cativa principal efeito da Dose, F (3,22) = 7,99, p <0,001). Figura 1. Esta figura mostra uma resposta à dose representativa experiment comparando os efeitos de diferentes doses de SSRI de paroxetina em ELP-C e ELP-L de ratos machos seguintes atenuação do sinal. A média e o desvio padrão do número de alavanca adicional pressiona que (A) foram seguidos por entrada revista (pressão de alavancas suplementares em ensaios completos; ELP-C) e (B) não foram acompanhadas de entrada revista (pressão de alavancas adicionais em ensaios incompletos; ELP-L) de ratos tratados com veículo ou 1, 5 ou 10 mg / kg de paroxetina no dia do teste o procedimento de PTSA. Re-impresso com a permissão de 52. No experimento 2 foi testada a dose da droga que foi o mais efetivo no experimento 1 (5 mg / kg), em ambos os PTSA e procedimentos RE (n = 10 por grupo). No teste, a paroxetina diminuiu o número de ELP-C em ambos os procedimentos de ER e PTSA (Figura 2A; ANOVA de duas vias, o efeito principal de Processo, F (1,32) = 6,50, p <0,05; efeito principal da droga , F (1,32) = 8,69, p <0,01; X ProcedimentoInteracção medicamentosa, F (1,32) = 0,43, p = 0,52) e, além disso exerceu um efeito anti-compulsivo, isto é, a diminuição do número de ELP-L no PTSA, mas não no procedimento RE (Figura 2B; efeito principal Procedimento de, F (1,32) = 9,60, p <0,005; efeito principal da droga, F (1,32) = 5,75, p <0,05; interacções medicamentosas Processo X, F (1,32) = 4,83, p < 0,05). Figura 2. Esta figura mostra uma experiência representativa que compara os efeitos de atenuação de sinal e extinção regular sobre ELP-C e ELP-L de saline- e ratos machos expostos-paroxetina. A média eo erro padrão da quantidade de (A) ELP-C e (B) ELP-L de ratos tratados com veículo ou 5 mg / kg de paroxetina no dia do teste do PTSA e procedimentos RE. Re-impresso com a permissão de 52.

Discussion

A atenuação modelo de rato sinal de TOC é um modelo comportamental poderosa para o estudo do comportamento compulsivo-like. O modelo exibe alta rosto, preditiva e validade de construto 20,21, e tem sido amplamente utilizada para estudar os substratos neurais desse comportamento 39,43-45,48, a sua resposta a manipulações farmacológicas 38,39,43,47,53, 54 e para a estimulação cerebral profunda 40,46,50 e sua modulação por hormônios ovarianos 51. Assim, este modelo é um modelo animal útil para o estudo de TOC.

Compulsivo no modelo de atenuação de sinal-pressionando a alavanca tem várias vantagens sobre outros comportamentos repetitivos induzidos experimentalmente (tal como explosão extinção e comportamentos perseverativos). Em primeiro lugar, a relevância do compulsiva de comportamentos compulsivos em humanos-pressionando a alavanca tem sido bem estabelecida enquanto que a validade de outros comportamentos repetitivos, que são muitas vezes referidos como compulsivo-like, é baixa oununca foi testado 20-22. Notavelmente, comportamental repetição / perseveration é um fenômeno compartilhado por vários transtornos psiquiátricos 55-62 e, portanto, a validação adequada do comportamento-alvo como compulsivo-like é crucial. Além disso, as várias medidas comportamentais recolhidos durante o processo de PTSA (isto é, o número de prensas sobre a alavanca não reforçado ou o número geral de nariz-pica executar os ratos durante a fase de teste) ajuda na eliminação explicações alternativas para as diferenças de compulsivo entre os grupos de pressionar a alavanca tenha sido testada. Por exemplo, pressionando-excessiva alavanca pode reflectir um aumento geral na actividade motora, caso em que será muito provavelmente acompanhada por um aumento no número de prensas sobre a alavanca não reforçado (por conseguinte, esta medida também elimina a necessidade de testar os ratos em procedimentos adicionais, tais como o teste de campo aberto). Por outro lado, manipulações que levam a um aumento geral do número de nariz-pokes os ratos fazem são susceptíveis de conduzir a uma redução no compulsivo, mesmo se eles não possuem um verdadeiro efeito anti-compulsivo-pressionando alavanca. Medidas adicionais recolhidos até mesmo antes do exame (alavanca de prensas excessivas durante a fase de alavanca de imprensa treinamento, ensaios concluídos durante a fase de atenuação de sinal) permite que o experimentador para eliminar a possibilidade de que as diferenças entre os grupos na haste fase de teste a partir de diferenças anteriores em aprendendo. Notavelmente, todas as medidas coletadas durante as várias fases do processo são quantitativos e, portanto, imparcial, não dados a interpretação subjetiva e não afetado pela variabilidade inter-experimentador.

Uma desvantagem do modelo de atenuação de sinal é o facto de necessitar de equipamento especial (caixas operantes operada por computador, de software apropriado para a operação destas caixas, etc.). Isto torna mais dispendiosa e algo complexa de executar, exigindo pessoal qualificado, proficientetanto na solução de problemas ad jarrete e na manutenção do dia-a-dia do equipamento. Além disso, porque o modelo baseia-se aprendido em vez de comportamento espontâneo, e uma vez que é composto por várias etapas, é relativamente demorado (11 dias) quando comparados com alguns dos outros modelos animais de TOC. No entanto, em nossa experiência, com a formação adequada os conhecimentos necessários para a realização do procedimento são facilmente adquiridos. Além disso, porque todo o equipamento é controlado por computador e quase totalmente automático, grandes grupos de ratos pode ser executado de forma eficiente e, simultaneamente, reduzir o seu tempo de custo. Além disso, os resultados são facilmente calculada e não requerem codificação manual ou qualquer processamento especial. Finalmente, caixas operantes são altamente versátil, e uma vez adquirida, que pode ser usado para diferentes processos comportamentais para além de atenuação de sinal, tornando-os extremamente rentável.

Outra consideração, que devem ser tidos em conta quando se utilizao modelo, é que devido à sua natureza longa e de andares múltiplos, que não pode ser bem adequado para tratamentos crónicos ou de estudos de desenvolvimento. A fim de não afectar a aprendizagem dos ratos nos estágios iniciais do procedimento comportamental, a administração de um tratamento crónico requer uma ruptura no processo, o que torna o processo ainda mais dispendioso de tempo. Além disso, esta quebra não pode ter lugar imediatamente antes da fase de teste, e, assim, os ratos administrado o tratamento crônico passarão pelo palco atenuação do sinal quando sob a influência do tratamento, o que pode alterar o seu comportamento antes mesmo da fase de teste e fazer qualquer interpretação do resulta problemático. Quanto aos estudos de desenvolvimento, mais uma vez, por causa da longa natureza do modelo, é impossível usá-lo para ratos extremamente jovens (por exemplo, menos de 46 dias ratos velhos no dia do teste). Além disso, os ratos não podem ser testadas novamente, fazendo a necessária para treinar novos ratos em cada idade estudada, e excluindo o possibility de usar desenhos longitudinais.

Um aspecto importante do modelo de atenuação de sinal, o qual foi mencionado acima, é o facto de pressionar a alavanca-compulsivo é modulada por flutuações nos níveis de hormonas ovarianas ao longo do ciclo de estro do rato 51. Este aspecto é importante para os pesquisadores interessados ​​em estudar os mecanismos pelos quais os hormônios sexuais femininos afetam comportamentos compulsivos. Embora os efeitos de hormônios sexuais masculinos no compulsivo-pressionando a alavanca não foram testados, estes ou outros fatores estão afetando o desempenho do sexo masculino no modelo, como a variabilidade das diferentes medidas de resposta no modelo é semelhante em ratas 51 masculino e feminino. Por isso, os investigadores, que não pretendem estudar o papel dos hormônios sexuais, pode usar ratos de ambos os sexos, sem medir o nível desses hormônios.

Em resumo, apesar de algumas falhas do modelo de rato atenuação de sinal de TOC, tais como a sua duração eofato que requer equipamento especial e um pouco de conhecimento técnico, ele fornece uma maneira sensível e confiável de avaliar comportamentos compulsivos em ratos. Além disso, pode diferenciar entre estes comportamentos e outros comportamentos repetitivos / perseverativos, que não são verdadeiramente compulsivo na natureza. Como tal, é um excelente modelo para a avaliação de terapias anti-compulsivos putativos, e estudos que empregam ele pode ser usado para expandir nosso conhecimento dos substratos neurais do TOC, o que ainda não são bem compreendidos.

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

This research was supported by the Israel Science Foundation (grant No. 592/12) to DJ

Materials

Name of the Material/Equipment Company Catalog Number Comments/ Description 
Modular Test Chamber for Rats Campden Instruments Ltd. Model 80003M
Pellet Trough for Modular Chamber with Head Entry and Door Campden Instruments Ltd. Model 80210M-R
Low Profile Retractable Response Lever  Campden Instruments Ltd. Model CI4460-M 2 levers per chamber
Stimulus Lights Campden Instruments Ltd. Model 80221
Pellet Dispenser with 45mg Interchangeable Pellet Size Wheel Campden Instruments Ltd. Model 80209-45
Mouse Nosepoke with Stimulus Light Campden Instruments Ltd. Model 80116S
Sonalert Audible Stimulus System Campden Instruments Ltd. Model SC628
ABET II Complete Starter Package with 220VAC/50Hz Power Supply Campden Instruments Ltd. Model 88501*C
Sound Attenuating Chamber Campden Instruments Ltd. Model 80600A-SAC Equipped with a peephole and a 28 volt DC ventilation fan pannel
Animal Behavior Environment Test system (ABET) II Lafayette Instrument Neuroscience, Indiana, USA Model 89501
Personal computer with a minimum 1.8 GHz Processor Running Microsoft Windows XP (SP3), or Win7
45-mg dust-free precision pellets PMI Nutrition International, Indiana, USA Formula. P/AlN-76A Keep the containers tightly closed to protect from moisture.
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References

  1. Ruscio, A. M., Stein, D. J., Chiu, W. T., Kessler, R. C. The epidemiology of obsessive-compulsive disorder in the National Comorbidity Survey Replication. Mol Psychiatry. 15 (1), 53-63 (2010).
  2. Sasson, Y., et al. Epidemiology of obsessive-compulsive disorder: a world view. The Journal of clinical psychiatry. 58, 7-10 (1997).
  3. Association, A. P. Diagnostic and statistical manual of mental disorders: DSM-IV. , (1994).
  4. Murphy, D. L., et al. Genetic perspectives on the serotonin transporter. Brain Research Bulletin. 56, 487-494 (2001).
  5. Ozaki, N., et al. Serotonin transporter missense mutation associated with a complex neuropsychiatric phenotype. Mol Psychiatry. 8 (11), 933-936 (2003).
  6. Sasson, Y., Zohar, J. New developments in obsessive-compulsive disorder research: implications for clinical management. International clinical psychopharmacology. 11, 3-12 (1996).
  7. Stein, D. J. Neurobiology of the obsessive–compulsive spectrum disorders. Biological. 47, 296-304 (2000).
  8. McDougle, C. J., et al. Haloperidol addition in fluvoxamine-refractory obsessive-compulsive disorder: A double-blind, placebo-controlled study in patients with and without tics. Archives of General Psychiatry. 51 (4), 302-308 (1994).
  9. McDougle, C. J., et al. Neuroleptic addition in fluvoxamine-refractory obsessive-compulsive disorder. The American Journal of Psychiatry. 147 (5), 652-654 (1990).
  10. Pittenger, C., Krystal, J. H., Coric, V. Glutamate-modulating drugs as novel pharmacotherapeutic agents in the treatment of obsessive-compulsive disorder. NeuroRx. 3 (1), 69-81 (2006).
  11. Menzies, L., et al. Integrating evidence from neuroimaging and neuropsychological studies of obsessive-compulsive disorder: The orbitofronto-striatal model revisited. Neuroscience & Biobehavioral Reviews. 32 (3), 525-549 (2008).
  12. Rotge, J. -. Y., et al. Matter Alterations in Obsessive-Compulsive Disorder: An Anatomic Likelihood Estimation Meta-Analysis. Neuropsychopharmacology. 35 (3), 686-691 (2009).
  13. Saxena, S., Brody, A. L., Schwartz, J. M., Baxter, L. R. Neuroimaging and frontal-subcortical circuitry in obsessive-compulsive disorder. The British Journal of Psychiatry. 173 (Suppl. 35, 26-37 (1998).
  14. Abramowitz, J. S., Schwartz, S. A., Moore, K. M., Luenzmann, K. R. Obsessive-compulsive symptoms in pregnancy and the puerperium:: A review of the literature. Journal of Anxiety Disorders. 17, 461-478 (2003).
  15. Labad, J., et al. Female reproductive cycle and obsessive-compulsive disorder. The Journal of clinical psychiatry. 66 (4), 428-435 (2005).
  16. Maina, G., Albert, U., Bogetto, F., Vaschetto, P., Ravizza, L. Recent life events and obsessive–compulsive disorder (OCD): the role of pregnancy/delivery. Psychiatry Research. 89, 49-58 (1999).
  17. Uguz, F., et al. Course of obsessive-compulsive disorder during early postpartum period: a prospective analysis of 16 cases. Comprehensive Psychiatry. 48 (6), 558-561 (1016).
  18. Greenberg, B. D., et al. Deep brain stimulation of the ventral internal capsule/ventral striatum for obsessive-compulsive disorder: worldwide experience. Mol Psychiatry. 15 (1), 64-79 (2010).
  19. Eddy, K. T., Dutra, L., Bradley, R., Westen, D. A multidimensional meta-analysis of psychotherapy and pharmacotherapy for obsessive-compulsive disorder. Clinical Psychology Review. 24 (8), 1011-1030 (2004).
  20. Albelda, N., Joel, D. Current animal models of obsessive compulsive disorder: an update. Neuroscience. 211, 83-106 (2012).
  21. Albelda, N., Joel, D. Animal models of obsessive-compulsive disorder: Exploring pharmacology and neural substrates. Neuroscience & Biobehavioral Reviews. 36 (1), 47-63 (2012).
  22. Joel, D. Current animal models of obsessive compulsive disorder: A critical review. Progress in Neuro-Psychopharmacology and Biological Psychiatry. 30 (3), 374-388 (2006).
  23. Fineberg, N. A., et al. Probing Compulsive and Impulsive Behaviors, from Animal Models to Endophenotypes: A Narrative Review. Neuropsychopharmacology. 35 (3), 591-604 .
  24. Eilam, D., Zor, R., Fineberg, N., Hermesh, H. Animal behavior as a conceptual framework for the study of obsessive–compulsive disorder(OCD). Behavioural Brain Research. 231 (2), 289-296 (2012).
  25. Ting, J. T., Feng, G. Neurobiology of obsessive–compulsive disorder: insights into neural circuitry dysfunction through mouse genetics. Current Opinion in Neurobiology. 21 (6), 842-848 (2011).
  26. Boulougouris, V., Chamberlain, S. R., Robbins, T. W. Cross-species models of OCD spectrum disorders. Psychiatry Research. 170 (1), 15-21 (2009).
  27. Korff, S., Harvey, B. H. Animal models of obsessive-compulsive disorder: rationale to understanding psychobiology and pharmacology. Psychiatric Clinics of North America. 29 (2), 371-390 (2006).
  28. Camilla d’Angelo, L. -. S., et al. Animal models of obsessive-compulsive spectrum disorders. CNS Spectrums. 19 (01), 28-49 (2014).
  29. Joel, D. The signal attenuation rat model of obsessive–compulsive disorder: a review. Psychopharmacology. 186 (4), 487-503 (2006).
  30. Baxter, L. R., Charney, D. S., Nestler, E. J., Bunney, B. S. Functional imaging of brain systems mediating obsessive-compulsive disorder. Neurobiology of Mental Illness. , 534-547 (1999).
  31. Gray, J. A., McNaughton, N. . The neuropsychology of anxiety: An enquiry into the function of the septo-hippocampal system. , (1982).
  32. Malloy, P., Perecman, E. . The frontal lobes revisited. , (1987).
  33. Pitman, R. K., Zohar, J., Insel, T. R. . The psychobiology of obsessive-compulsive disorder. , (1991).
  34. Pitman, R. K. A cybernetic model of obsessive-compulsive psychopathology. Comprehensive Psychiatry. 28, 334-343 (1987).
  35. Reed, G. F. Obsessional personality disorder and remembering. The British Journal of Psychiatry. 130 (2), 177-183 (1977).
  36. Szechtman, H., Woody, E. Obsessive-Compulsive Disorder as a Disturbance of Security Motivation. Psychological Review. 111 (1), 111-127 (2004).
  37. Otto, M. W. Normal and abnormal information processing: A neuropsychological perspective on obsessive compulsive disorder. Psychiatric Clinics of North America. 15 (4), 825-848 (1992).
  38. Joel, D., Ben-Amir, E., Doljansky, J., Flaisher, S. 'Compulsive' lever-pressing in rats is attenuated by the serotonin re-uptake inhibitors paroxetine and fluvoxamine but not by the tricyclic antidepressant desipramine or the anxiolytic diazepam. Behavioural Pharmacology. 15 (3), 241-252 (2004).
  39. Joel, D., Doljansky, J. Selective alleviation of compulsive lever-pressing in rats by D1, but not D2, blockade: possible implications for the involvement of D1 receptors in obsessive-compulsive disorder. Neuropsychopharmacology : official publication of the American College of Neuropsychopharmacology. 28 (1), 77-85 (2003).
  40. Klavir, O., Flash, S., Winter, C., Joel, D. High frequency stimulation and pharmacological inactivation of the subthalamic nucleus reduces ‘compulsive’ lever-pressing in rats. Experimental Neurology. 215 (1), 101-109 (2009).
  41. Fontaine, D., et al. Effect of subthalamic nucleus stimulation on obsessive—compulsive disorder in a patient with Parkinson disease. Journal of Neurosurgery. 100 (6), 1084-1086 (2004).
  42. Mallet, L., et al. Compulsions, Parkinson’s disease, and stimulation. The Lancet. 360 (9342), 1302-1304 (2002).
  43. Flaisher-Grinberg, S., Klavir, O., Joel, D. The role of 5-HT2A and 5-HT2C receptors in the signal attenuation rat model of obsessive–compulsive disorder. The International Journal of Neuropsychopharmacology. 11 (06), 811-825 (2008).
  44. Joel, D., Doljansky, J., Roz, N., Rehavi, M. Role of the orbital cortex and of the serotonergic system in a rat model of obsessive compulsive disorder. Neuroscience. 130 (1), 25-36 (2005).
  45. Schilman, E. A., Klavir, O., Winter, C., Sohr, R., Joel, D. The role of the striatum in compulsive behavior in intact and orbitofrontal-cortex-lesioned rats: possible involvement of the serotonergic system. Neuropsychopharmacology. 35 (4), 1026-1039 (2010).
  46. Winter, C., et al. The role of the subthalamic nucleus in ‘compulsive’ behavior in rats. European Journal of Neuroscience. 27 (8), 1902-1911 (2008).
  47. Albelda, N., Bar-On, N., Joel, D. The role of NMDA receptors in the signal attenuation rat model of obsessive–compulsive disorder. Psychopharmacology. 210 (1), 13-24 (2010).
  48. Joel, D., Doljansky, J., Schiller, D. 'Compulsive' lever pressing in rats is enhanced following lesions to the orbital cortex, but not to the basolateral nucleus of the amygdala or to the dorsal medial prefrontal cortex. European Journal of Neuroscience. 21 (8), 2252-2262 (2005).
  49. Joel, D., Klavir, O. The effects of temporary inactivation of the orbital cortex in the signal attenuation rat model of obsessive compulsive disorder. Behavioral Neuroscience. 120 (4), 976-983 (2006).
  50. Klavir, O., Winter, C., Joel, D. High but not low frequency stimulation of both the globus pallidus and the entopeduncular nucleus reduces ‘compulsive’ lever-pressing in rats. Behavioural Brain Research. 216 (1), 84-93 (2011).
  51. Flaisher-Grinberg, S., et al. Ovarian hormones modulate ‘compulsive’ lever-pressing in female rats. Hormones and Behavior. 55 (2), 356-365 (2009).
  52. Brimberg, L., Flaisher-Grinberg, S., Schilman, E. A., Joel, D. Strain differences in ‘compulsive’ lever-pressing. Behavioural Brain Research. 179 (1), 141-151 (2007).
  53. Joel, D., Avisar, A., Doljansky, J. Enhancement of excessive lever-pressing after post-training signal attenuation in rats by repeated administration of the D1 antagonist SCH 23390 or the D2 agonist quinpirole, but not the D1 agonist SKF 38393 or the D2 antagonist haloperidol. Behavioral Neuroscience. 115 (6), 1291-1300 (2001).
  54. Yankelevitch-Yahav, R., Joel, D. The role of the cholinergic system in the signal attenuation rat model of obsessive-compulsive disorder. Psychopharmacology. 230 (1), 37-48 (2013).
  55. Clark, L., et al. Association between response inhibition and working memory in adult ADHD: A link to right frontal cortex pathology. Biological Psychiatry. 61 (12), 1395-1401 (2007).
  56. Cools, R., Altamirano, L., D’Esposito, M. Reversal learning in Parkinson’s disease depends on medication status and outcome valence. Neuropsychologia. 44 (10), 1663-1673 (1016).
  57. Gauggel, S., Rieger, M., Feghoff, T. -. A. Inhibition of ongoing responses in patients with Parkinson’s disease. Journal of Neurology, Neurosurgery & Psychiatry. 75 (4), 539-544 (2004).
  58. Hozumi, A., Hirata, K., Tanaka, H., Yamazaki, K. Perseveration for novel stimuli in Parkinson’s disease: An evaluation based on event-related potentials topography. Movement Disorders. 15, 835-842 (2000).
  59. Huddy, V. C., et al. Impaired conscious and preserved unconscious inhibitory processing in recent onset schizophrenia. Psychological Medicine. 39 (06), 907-916 (2009).
  60. Itami, S., Uno, H. Orbitofrontal cortex dysfunction in attention-deficit hyperactivity disorder revealed by reversal and extinction tasks. NeuroReport. 13 (18), 2453-2457 (2002).
  61. Waford, R. N., Lewine, R. Is perseveration uniquely characteristic of schizophrenia. Schizophrenia Research. 118 (13), 128-133 (2010).
  62. Waltz, J. A., Gold, J. M. Probabilistic reversal learning impairments in schizophrenia: Further evidence of orbitofrontal dysfunction. Schizophrenia Research. 93 (13), 296-303 (1016).

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Goltseker, K., Yankelevitch-Yahav, R., Albelda, N. S., Joel, D. Signal Attenuation as a Rat Model of Obsessive Compulsive Disorder. J. Vis. Exp. (95), e52287, doi:10.3791/52287 (2015).
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