Summary

مهمة معقدة للغوص مقابل الغذاء للتحقيق في التنظيم الاجتماعي والتفاعلات في الفئران

Published: May 08, 2021
doi:

Summary

يصف هذا البروتوكول طريقة لفحص التسلسل الهرمي الاجتماعي في نموذج الفئران. تقوم الجرذان بمهمة معقدة للغوص مقابل الطعام تشكل فيها تسلسلا هرميا متميزا وفقا لاستعدادها للغوص تحت الماء والسباحة للحصول على بيليه طعام. وتستخدم هذه الطريقة لفهم صنع القرار والعلاقات الاجتماعية بين الحيوانات الاجتماعية للغاية في مجموعات صغيرة.

Abstract

بالنسبة للعديد من الأنواع، حيث الوضع هو حافز حيوي يمكن أن يؤثر على الصحة، تؤثر التسلسلات الهرمية الاجتماعية على السلوك. 10- إن التسلسلات الهرمية الاجتماعية التي تشمل العلاقات المهيمنة الخاضعة شائعة في المجتمعات الحيوانية والبشرية على السواء. يمكن أن تتأثر هذه العلاقات بالتفاعلات مع الآخرين ومع بيئتهم ، مما يجعل من الصعب تحليلها في دراسة خاضعة للرقابة. بدلا من التسلسل الهرمي الهيمنة بسيطة، وهذا التكوين لديه عرض معقد يسمح للفئران لتجنب العدوان. ويمكن أن يكون الوضع راكدا أو قابلا للتغيير، ويؤدي إلى طبقات مجتمعية معقدة. هنا نصف مهمة الغوص مقابل الغذاء المعقدة للتحقيق في التسلسل الهرمي الاجتماعي والقوارض والتفاعلات السلوكية. هذا النموذج الحيواني قد يسمح لنا بتقييم العلاقة بين مجموعة واسعة من الأمراض العقلية والتنظيم الاجتماعي، فضلا عن دراسة فعالية العلاج على الخلل الاجتماعي.

Introduction

الفئران اجتماعية للغاية ، مما يجعلها نموذجا مثاليا لفهم السلوك الاجتماعي وكيفية ارتباطه بصنع القرار. تقسم الفئران نفسها إلى مجموعات هرمية على أساس العلاقات المهيمنة والخانية. يمكن تدريب الفئران على المهام التي تعبر عن التعاون وإدارة المخاطر والسلوك المخادع والسلوكيات التي تتغير اعتمادا على قرارات الفئران الأخرى1،2. الدراسات مع نماذج الفئران التي تعبر عن هذه السلوكيات تثبت أنها مفيدة في فهم البنية الاجتماعية وعلاقتها بصنع القرار مع أهمية لعلم النفس البشري.

كمورد ضروري ، والحصول على الغذاء هو السبب الرئيسي للتنظيم الاجتماعي بين الفئران3. وقد لوحظ الفئران السذاجة الانخراط في التفاعل الاجتماعي والتمايز في الحالات التي كان فيها الوصول إلى الغذاء محدودة1،2،4،5،6،7،8. في إحدى الدراسات، طلب من الفئران البالغة عبور نفق تحت الماء للوصول إلى الطعام ومن ثم إعادة الطعام عبر النفق إلى القفص9. واستطاعت الفئران الفردية داخل كل مجموعة تصنيفها وفقا لطريقتها في الحصول على الغذاء. ظهرت اثنين من ملامح السلوكية: الأول هو “الناقلين”, الذين الغوص إلى أسفل والسباحة تحت الماء إلى المغذية, الحصول على بيليه, وعقد بيليه في فمه لأنها تسبح مرة أخرى إلى القفص. أما المجموعة الثانية فهي “غير الناقلين”، الذين لا يغوصون ويحصلون على الطعام إلا بالسرقة من الناقلين. في مجموعات من ستة فئران، كان ما يقرب من نصف الناقلين والنصف الآخر لم يكن9. وقد لوحظ أن جميع الفئران الناقلين عندما تم تدريبهم بشكل فردي في جهاز الغوص10.

وتشمل المهام السلوكية الحيوانية المماثلة المنافسة على الغذاء أو الفضاء وقد تم توظيفها مع الدجاج11، القوارض12،13،14،15، والخنازير16. في اختبار الأنبوب ، يتم إرسال فأرين من خلال أنبوب ضيق من طرفي نقيض ، مع تنازل فأر واحد بالضرورة عن حق الطريق إلى الآخر. يساعد هذا الاختبار في قياس الهيمنة الاجتماعية17،18،19. اختبار سلوكي يشار إليه باسم اختبار بقعة دافئة الفئران تتنافس على موقف في بقعة دافئة صغيرة في قفص بارد خلاف ذلك19،20.

وهناك مهمة الغوص مقابل الغذاء اللاحقة التي هي أكثر تعقيدا يسمح الفئران الناقل للوصول إلى قفص ثان، بعيدا عن غير الناقلين، حيث يمكن أن تستهلك طعامهم بشكل منفصل4. في هذا البروتوكول، نقدم مهمة الغوص مقابل الغذاء كنموذج بديل للتسلسل الهرمي الاجتماعي والسلوك في الفئران. توفر مهمة الغوص مقابل الطعام هذه طريقة للفئران لتجنب الفئات الاجتماعية في القفص الرئيسي وبالتالي الهروب من العدوان والتفاعلات الاجتماعية للفئران الأخرى. هذه المهمة يقدم خيار تجنب السلوك الاجتماعي في الفئران التي يمكن أن توضح فهمنا للعدوان الاجتماعي.

الأداء الاجتماعي، الذي يصف القدرة على الانخراط في الأدوار الاجتماعية العادية، يمكن أن تتأثر ظروف مثل الاكتئاب3. الأفراد الاكتئاب غالبا ما النضال مع البطالة، لديها عدد قليل من الاتصالات الاجتماعية، ونادرا ما تشارك في الأنشطة الترفيهية3. غالبا ما يقاس العلاج الفعال للاكتئاب من خلال تحسين الوظيفة الاجتماعية والشخصية21. العلاجات المضادة للاكتئاب، ومع ذلك، تختلف في فعاليتها في علاج العاهات في الأداء الاجتماعي المتعلقة الاكتئاب3.

في هذه المنهجية ، قمنا بتحريد حالة تشبه الاكتئاب في الفئران من خلال اختبار الإجهاد المزمن وقيمنا مستوى الفئران من الأهدونيا ، وهي واحدة من ميزات حالة تشبه الاكتئاب ، مع اختبار تفضيل السكروز. تم رصد الفئران الأنهيدونية ، وكذلك الفئران الأنهيدونية التي كانت تدار مضادات الاكتئاب ، من خلال مهمة الغوص مقابل الغذاء بالمقارنة مع مجموعة التحكم.

تشبه مهام الغوص مقابل الطعام المذكورة سابقا اختبارات المنافسة الغذائية التي غالبا ما تستخدم زوجا واحدا فقط من الحيوانات أو انقساما واحدا كنقطة مقارنة ، مثل الناقلين وغير الناقلين وتحليلا واحدا يقارن الخضوع بالهيمنة15و17و22. تحدد طريقتنا التفاعلات الأكثر تعقيدا بين الفئران من خلال الانقسامات إلى أنواع متعددة من السلوك ، بما في ذلك: الناقلين وغير الناقلين ، وأولئك الذين يقاتلون من أجل الغذاء وأولئك الذين لا يقاتلون ، والجرذان التي تشترك في الطعام أو تذهب إلى أقفاص منفصلة. ونحن نعتقد أن هذا البروتوكول هو النوع الوحيد الذي يستخدم التسلسل الهرمي لتقييم بنية معقدة من التفاعل الاجتماعي في مجموعة من الحيوانات، وليس في أزواج. وسيكون من المفيد للدراسات التي تختبر الهيمنة على أساس تفضيل الغذاء، فضلا عن الدراسات التي تهدف إلى توضيح علاقات أكثر تسلسلا هرميا لا تقتصر على نموذج مهيمن خاضع.

في هذا البروتوكول، ونحن نصف بالتفصيل مهمة الغوص المعقدة مقابل الغذاء للتحقيق في التنظيم الاجتماعي والتفاعلات في الفئران مع التغيرات في السلوك الفردي، لا سيما بعد تطور anhedonia. ويمكن أيضا استخدام هذا النموذج الحيواني لدراسة الحالات النفسية الأخرى المرتبطة بالتغيرات في السلوك الاجتماعي والتسلسل الهرمي.

Protocol

وقد أجريت التجارب وفقا لتوصيات إعلاني هلسنكي وطوكيو والمبادئ التوجيهية لاستخدام الحيوانات التجريبية للجماعة الأوروبية. وقد وافقت لجنة رعاية الحيوان بجامعة بن غوريون في النقب على هذه التجارب. كان رمز التفويض لهذه التجربة IL-55-8-12. 1. إعداد الفئران الحصول على الموافقة عل?…

Representative Results

تغيرات وزن الجسملم تظهر ANOVA ذات الاتجاه الواحد أي اختلافات في التغيرات في وزن الجسم بين المجموعات التجريبية لمدة 21 يوما من مهمة الغوص مقابل الطعام. من الأيام 2 إلى 21، كانت هناك تغييرات في وزن الجسم لجميع المجموعات 3 (p<0.01، الجدول 1). اختبار تفضيل السكرو?…

Discussion

تحدد التسلسلات الهرمية الاجتماعية سلوك العديد من الأنواع، بما في ذلك البشر، وغالبا ما يتم تعريفها بالعلاقات القائمة على العدوان والخضوع. وغالبا ما تعتمد هذه العلاقات على العوامل البيئية في إضافة إلى الهياكل الاجتماعية35. التشكيلات الاجتماعية القائمة على الهيمنة والخضوع متع…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

نود أن نشكر البروفيسورة أولينا سيفيرينوفسكا، وأناستازيا هالينسكا ومارينا كوشيريافا من قسم علم وظائف الأعضاء، كلية البيولوجيا، والبيئة، والطب، وكذلك أوليس هونشار من جامعة دنيبرو، دنيبرو، أوكرانيا، على مساعدتهم في تحليل تسجيلات الفيديو لاختبار التنظيم الاجتماعي.

Materials

Alcohol Pharmacy 99% pharmaceutical alcohol diluted to 5% and used for cleaning the open field test box before the introduction of each rat
Bottles Techniplast ACBT0262SU 150 mL bottles filled with 100 mL of water and 100 mL of 1% (w/v) sucrose solution
Equipment for Diving for Food Task (Plexiglas) self made in Ben Gurion University of Negev Two cages (50 x 50 x 50 cm) to an aquarium (130 x 35 x 50 cm) via tunnels
Imipramine hydrochloride SIGMA Lot# SLBB9914V (Tricyclic antidepressant) 20 mg/kg intraperitoneally once per day for 3 weeks
Purina Chow Purina 5001 Rodent laboratory chow given to rats, mice and hamster is a life-cycle nutrition that has been used in biomedical researc for over 5
Rat Cages Techniplast 2000P Conventional housing for rodents. Was used for housing rats throughout the experiment
Video Camera Canon Digital video camera for high definition recording of rat behavior under plus maze test

References

  1. Colin, C., Desor, D. Differenciations comportementales dans des groupes de rats soumis a une difficulte d’acces a la nourriture. Behavioural Processes. 13 (1-2), 85-100 (1986).
  2. Boyko, M., et al. The effect of depressive-like behavior and antidepressant therapy on social behavior and hierarchy in rats. Behavioural Brain Research. 370, 111953 (2019).
  3. Hirschfeld, R. M., et al. Social functioning in depression: a review. Journal of Clinical Psychiatry. 61 (4), 268-275 (2000).
  4. Grasmuck, V., Desor, D. Behavioural differentiation of rats confronted to a complex diving-for-food situation. Behavioural Processes. 58 (1-2), 67-77 (2002).
  5. Grasmuck, V., Desor, D. Behavioural differentiation of rats confronted to a complex diving-for-food situation. Behavioural Processes. 58 (1-2), 67-77 (2002).
  6. Thullier, F., Desor, D., Mos, J., Krafft, B. Effect of group size on social organization in rats with restricted access to food. Physiology & Nehavior. 52 (1), 17-20 (1992).
  7. Schroeder, H., Toniolo, A., Nehlig, A., Desor, D. Long-term effects of early diazepam exposure on social differentiation in adult male rats subjected to the diving-for-food situation. Behavioral Neuroscience. 112 (5), 1209 (1998).
  8. Helder, R., Desor, D., Toniolo, A. -. M. Potential stock differences in the social behavior of rats in a situation of restricted access to food. Behavior Genetics. 25 (5), 483-487 (1995).
  9. Thullier, F., Desor, D., Mos, J., Krafft, B. Effect of group size on social organization in rats with restricted access to food. Physiology & Behavior. 52 (1), 17-20 (1992).
  10. Krafft, B., Colin, C., Peignot, P. Diving-for-food: a new model to assess social roles in a group of laboratory rats. Ethology. 96 (1), 11-23 (1994).
  11. Lee, Y. -. p., Craig, J., Dayton, A. The social rank index as a measure of social status and its association with egg production in White Leghorn pullets. Applied Animal Ethology. 8 (4), 377-390 (1982).
  12. Timmer, M., Sandi, C. A role for glucocorticoids in the long-term establishment of a social hierarchy. Psychoneuroendocrinology. 35 (10), 1543-1552 (2010).
  13. Ujita, W., Kohyama-Koganeya, A., Endo, N., Saito, T., Oyama, H. Mice lacking a functional NMDA receptor exhibit social subordination in a group-housed environment. The FEBS journal. 285 (1), 188-196 (2018).
  14. Merlot, E., Moze, E., Bartolomucci, A., Dantzer, R., Neveu, P. J. The rank assessed in a food competition test influences subsequent reactivity to immune and social challenges in mice. Brain, Behavior, and Immunity. 18 (5), 468-475 (2004).
  15. Cordero, M. I., Sandi, C. Stress amplifies memory for social hierarchy. Frontiers in Neuroscience. 1, 13 (2007).
  16. Hessing, M., Tielen, M. The effect of climatic environment and relocating and mixing on health status and productivity of pigs. Animal Science. 59 (1), 131-139 (1994).
  17. Fan, Z., et al. Using the tube test to measure social hierarchy in mice. Nature Protocols. 14 (3), 819-831 (2019).
  18. Lucion, A., Vogel, W. H. Effects of stress on defensive aggression and dominance in a water competition test. Integrative Physiological and Behavioral Science. 29 (4), 415-422 (1994).
  19. Zhu, H., Hu, H. Brain’s neural switch for social dominance in animals. Science China Life Sciences. 61, 113-114 (2018).
  20. Zhou, T., et al. History of winning remodels thalamo-PFC circuit to reinforce social dominance. Science. 357 (6347), 162-168 (2017).
  21. Bech, P. Social functioning: should it become an endpoint in trials of antidepressants. CNS Drugs. 19 (4), 313-324 (2005).
  22. Saxena, K., et al. Experiential contributions to social dominance in a rat model of fragile-X syndrome. Proceedings of the Royal Society B. 285 (1880), 20180294 (2018).
  23. Zeldetz, V., et al. A New Method for Inducing a Depression-Like Behavior in Rats. Journal of Visualized Experiments. (132), e57137 (2018).
  24. Boyko, M., et al. Establishment of an animal model of depression contagion. Behavioural Brain Research. 281, 358-363 (2015).
  25. Boyko, M., et al. The effect of depressive-like behavior and antidepressant therapy on social behavior and hierarchy in rats. Behavioural Brain Research. 370, 111953 (2019).
  26. Castagné, V., Moser, P., Roux, S., Porsolt, R. D. Rodent models of depression: forced swim and tail suspension behavioral despair tests in rats and mice. Current Protocols in Neuroscience. 55 (1), 11-14 (2011).
  27. Elgarf, A. -. S. A., et al. Lipopolysaccharide repeated challenge followed by chronic mild stress protocol introduces a combined model of depression in rats: reversibility by imipramine and pentoxifylline. Pharmacology Biochemistry and Behavior. 126, 152-162 (2014).
  28. Ismail, B., et al. Behavioural, metabolic, and endothelial effects of the TNF-α suppressor thalidomide on rats subjected to chronic mild stress and fed an atherogenic diet. Canadian Journal of Physiology and Pharmacology. 92 (5), 375-385 (2014).
  29. Helder, R., Desor, D., Toniolo, A. M. Potential stock differences in the social behavior of rats in a situation of restricted access to food. Behavior Genetics. 25 (5), 483-487 (1995).
  30. Deviterne, D., Peignot, P., Krafft, B. Behavioral profiles of adult rats in a difficult food supply social situation, related to certain early behavioral features. Developmental Psychobiology. 27 (4), 215-225 (1994).
  31. Kuts, R., et al. A Middle Cerebral Artery Occlusion Technique for Inducing Post-stroke Depression in Rats. Journal of Visualized Experiments. (147), e58875 (2019).
  32. Boyko, M., et al. The influence of aging on poststroke depression using a rat model via middle cerebral artery occlusion. Cognitive, Affective, & Behavioral Neuroscience. 13 (4), 847-859 (2013).
  33. Boyko, M., et al. The neuro-behavioral profile in rats after subarachnoid hemorrhage. Brain Research. 1491, 109-116 (2013).
  34. Boyko, M., et al. Establishment of an animal model of depression contagion. Behavioural Brain Research. 281, 358-363 (2015).
  35. Malatynska, E., Pinhasov, A., Crooke, J. J., Smith-Swintosky, V. L., Brenneman, D. E. Reduction of dominant or submissive behaviors as models for antimanic or antidepressant drug testing: technical considerations. Journal of Neuroscience Methods. 165 (2), 175-182 (2007).
  36. Chase, I. D., Tovey, C., Spangler-Martin, D., Manfredonia, M. Individual differences versus social dynamics in the formation of animal dominance hierarchies. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 99 (8), 5744-5749 (2002).
  37. Cordero, M. I., Sandi, C. Stress amplifies memory for social hierarchy. Frontiers in Neuroscience. 1 (1), 175-184 (2007).
  38. Lewon, M., Houmanfar, R. A., Hayes, L. J. The Will to Fight: Aversion-Induced Aggression and the Role of Motivation in Intergroup Conflicts. Perspectives on Behavior Science. 42 (4), 889-910 (2019).
  39. Ingram, K. M., Espelage, D. L., Davis, J. P., Merrin, G. J. Family Violence, Sibling, and Peer Aggression During Adolescence: Associations With Behavioral Health Outcomes. Frontiers in Psychiatry. 11, 26 (2020).
  40. Semenyna, S. W., Vasey, P. L. Bullying, Physical Aggression, Gender-Atypicality, and Sexual Orientation in Samoan Males. Archives of Sexual Behavior. 46 (5), 1375-1381 (2017).
  41. Gauthier, C., Griffin, G. Choosing an appropriate endpoint in experiments using animals for research, teaching and testing. Alternatives to Laboratory Animals. 27, 374 (1999).
  42. Organisation for Economic Co-operation and Development. ENV/JM/MONO, 2000. Organisation for Economic Co-operation and Development. , (2000).
  43. Stokes, W. S. Humane endpoints for laboratory animals used in regulatory testing. ILAR Journal. 43, 31-38 (2002).
  44. Savvas, I., Anagnostou, T., Kazakos, G. Choosing an appropriate endpoint in experiments using animals. Archives of Hellenic Medicine. 26 (6), 778-786 (2009).
  45. Vives, A., et al. Employment precariousness in Spain: prevalence, social distribution, and population-attributable risk percent of poor mental health. International Journal of Health Services. 41 (4), 625-646 (2011).
  46. Bossarte, R. M., Blosnich, J. R., Piegari, R. I., Hill, L. L., Kane, V. Housing instability and mental distress among US veterans. American Journal of Public Health. 103, 213-216 (2013).

Play Video

Cite This Article
Gruenbaum, B. F., Frank, D., Savir, S., Shiyntum, H. N., Kuts, R., Vinokur, M., Melamed, I., Dubilet, M., Zlotnik, A., Boyko, M. A Complex Diving-For-Food Task to Investigate Social Organization and Interactions in Rats. J. Vis. Exp. (171), e61763, doi:10.3791/61763 (2021).

View Video