משימת צלילה למזון מורכבת לחקירת ארגון חברתי ואינטראקציות בחולדות
Summary
פרוטוקול זה מתאר שיטה לבחינת היררכיה חברתית במודל עכברוש. חולדות מבצעות משימת צלילה למזון מורכבת שבה הן יוצרות היררכיה ברורה בהתאם לנכונותן לצלול מתחת למים ולשחות כדי להשיג גלולת מזון. שיטה זו משמשת להבנת קבלת החלטות ויחסים חברתיים בין בעלי חיים חברתיים מאוד בקבוצות קטנות.
Abstract
עבור מינים רבים, שבהם המעמד הוא מניע חיוני שיכול להשפיע על הבריאות, היררכיות חברתיות משפיעות על ההתנהגות. היררכיות חברתיות הכוללות יחסים דומיננטיים-כנועים נפוצות הן בחברות של בעלי חיים והן בחברות אנושיות. יחסים אלה יכולים להיות מושפעים מאינטראקציות עם אחרים ועם הסביבה שלהם, מה שהופך אותם קשה לנתח במחקר מבוקר. במקום היררכיה דומיננטית פשוטה, להיווצרות זו יש מצגת מסובכת המאפשרת לחולדות להימנע מתוקפנות. מצב יכול להיות קיפאון או mutable, וכתוצאה מכך ריבודים חברתיים מורכבים. כאן אנו מתארים משימת צלילה למזון מורכבת כדי לחקור היררכיה חברתית מכרסמים ואינטראקציות התנהגותיות. מודל זה של בעלי חיים עשוי לאפשר לנו להעריך את הקשר בין מגוון רחב של מחלות נפש לבין ארגון חברתי, כמו גם ללמוד את האפקטיביות של טיפול על תפקוד לקוי חברתי.
Introduction
חולדות הן חיות חברתיות מאוד, מה שהופך אותן למודל אידיאלי להבנת התנהגות חברתית וכיצד היא מתייחסת לקבלת החלטות. חולדות מחלקות את עצמן לקבוצות היררכיות המבוססות על קשרים דומיננטיים וכנועים. חולדות ניתן לאמן למשימות המבטאות שיתוף פעולה, ניהול סיכונים, התנהגות מטעה, והתנהגויות המשתנות בהתאם להחלטות של חולדות אחרות1,2. מחקרים עם מודלים חולדה להביע התנהגויות אלה להוכיח מועיל בהבנת המבנה החברתי ואת הקשר שלה לקבלת החלטות עם רלוונטיות לפסיכולוגיה האנושית.
כמשאב הכרחי, גישה למזון היא סיבה מרכזית לארגון חברתי בקרב חולדות3. חולדות תמימות נצפו עוסקות באינטראקציה חברתית ובידול במצבים שבהם הגישה למזון הייתה מוגבלת1,2,4,5,6,7,8. במחקר אחד, חולדות בוגרות נדרשו לחצות מנהרה מתחת למים כדי לגשת למזון ולאחר מכן להחזיר את האוכל דרך המנהרה לכלוב9. חולדות בודדות בתוך כל קבוצה היו מסוגלות להיות מסווגות על פי השיטה שלהם להשגת מזון. שני פרופילים התנהגותיים הופיעו: הראשון הם “נושאות המטוסים”, שצוללים למטה ושוחים מתחת למים אל המאכיל, משיגים גלולה ומחזיקים את הכדור בפיו כשהם שוחים חזרה לכלוב. הקבוצה השנייה היא “הלא נשאים”, שאינם צוללים ומשיגים מזון רק על ידי גניבה מהנשאים. בקבוצות של שישה חולדות, כמחצית היו נשאים והחצי השני לא היו9. כל החולדות נצפו כנשאיות כאשר הוכשרו בנפרד במנגנון הצלילה10.
משימות התנהגותיות דומות של בעלי חיים כרוכות בתחרות על מזון או חלל והועסקו עםתרנגולות 11, מכרסמים12,13,14,15, וחזירים16. במבחן הצינור, שני עכברים נשלחים דרך צינור צר מקצוות מנוגדים, עם עכבר אחד בהכרח לעבור זכות הדרך לשני. מבחן זה מסייע במדידת דומיננטיות חברתית17,18,19. בדיקה התנהגותית המכונה מבחן נקודה חמה יש עכברים להתחרות על עמדה במקום חם קטן בכלוב קר אחרת19,20.
משימת צלילה למזון נוספת, המורכבת יותר, מאפשרת לחולדות המובילות גישה לכלוב שני, הרחק ממנשאים שאינם נשאים, שם יוכלו לצרוך את מזונם בנפרד4. בפרוטוקול זה, אנו מציגים משימת צלילה למזון כמודל חלופי להיררכיה חברתית והתנהגות בחולדות. משימת צלילה למזון זו מספקת שיטה לחולדות להימנע מהקבוצות החברתיות של הכלוב הראשי ולכן להימלט מתוקפנות ומהאינטראקציות החברתיות של חולדות אחרות. משימה זו מציגה את האפשרות של התנהגות חברתית נמנעת בחולדות שיכולות להבהיר את ההבנה שלנו של תוקפנות חברתית.
תפקוד חברתי, המתאר את היכולת לעסוק בתפקידים חברתיים נורמליים, יכול להיות מושפע מתנאים כגון דיכאון3. אנשים מדוכאים נאבקים לעתים קרובות באבטלה, יש מעט קשרים חברתיים, ובקושי לעסוק בפעילויותפנאי 3. טיפול יעיל בדיכאון נמדד לעתים קרובות על ידי שיפור בתפקוד החברתי והבין-ישי21. טיפולים נוגדי דיכאון, לעומת זאת, משתנים ביעילותם בטיפול בליקויים בתפקוד החברתי הקשורים לדיכאון3.
במתודולוגיה זו, גרמנו למצב דמוי דיכאון בחולדות באמצעות בדיקת הלחץ הכרוני והערכנו את רמת האנהדוניה של החולדות, אחת התכונות של מצב דמוי דיכאון, עם בדיקת העדפת סוכרוז. חולדות Anhedonic, כמו גם חולדות anhedonic אשר ניתנו תרופות נגד דיכאון, היו במעקב באמצעות המשימה צלילה למזון בהשוואה לקבוצת ביקורת.
משימות הצלילה למזון שהוזכרו לעיל דומות לבדיקות תחרות מזון שלעתים קרובות משתמשות רק בזוג אחד של בעלי חיים או דיכוטומיה אחת כנקודת השוואה, כגון נשאים ולא נשאים וניתוח יחיד המשווה את ההגשה לדומיננטיות15,17,22. השיטה שלנו מגדירה אינטראקציות מורכבות יותר בין חולדות באמצעות חלוקה לסוגים רבים של התנהגות, כולל: נשאים ולא נשאים, אלה שנלחמים על מזון ואלה שלא, וחולדות שחולקות מזון או הולכות לכלובים נפרדים. אנו מאמינים כי פרוטוקול זה הוא הסוג היחיד המשתמש בהיררכיה כדי להעריך מבנה מורכב של אינטראקציה חברתית בקבוצה של בעלי חיים, ולא בזוגות. זה יהיה מועיל עבור מחקרים לבדוק דומיננטיות המבוססת על העדפת מזון, כמו גם מחקרים שמטרתם להבהיר יחסים היררכיים יותר שאינם מוגבלים למודל דומיננטי-כנוע.
בפרוטוקול זה, אנו מתארים בפירוט את משימת הצלילה למזון המורכבת לחקור ארגון חברתי ואינטראקציות בחולדות עם שינויים בהתנהגות הפרט, במיוחד לאחר התפתחות אנהדוניה. מודל זה של בעלי חיים עשוי לשמש גם לחקר מצבים פסיכיאטריים אחרים הקשורים לשינויים בהתנהגות החברתית ובהיררכיה.
Protocol
Representative Results
Discussion
היררכיות חברתיות קובעות את התנהגותם של מינים רבים, כולל בני אדם, ולעתים קרובות מוגדרות על ידי מערכות יחסים המבוססות על תוקפנות וכניעה. יחסים אלה תלויים לעתים קרובות בגורמים סביבתיים בנוסף למבנים חברתיים35. תצורות חברתיות המבוססות על דומיננטיות וכניעה הןרב-גוניות 36</…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
ברצוננו להודות לפרופ’ אולנה סוורינובסקה, אנסטסיה הלינסקה ומריאנה קושריבה מהמחלקה לפיזיולוגיה, הפקולטה לביולוגיה, אקולוגיה ורפואה, כמו גם לאולס הונצ’ר מאוניברסיטת דניפרו, דניפרו, אוקראינה, על עזרתם בניתוח הקלטות וידאו של מבחן הארגון החברתי.
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
- 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).
- 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).
- Hirschfeld, R. M., et al. Social functioning in depression: a review. Journal of Clinical Psychiatry. 61 (4), 268-275 (2000).
- Grasmuck, V., Desor, D. Behavioural differentiation of rats confronted to a complex diving-for-food situation. Behavioural Processes. 58 (1-2), 67-77 (2002).
- Grasmuck, V., Desor, D. Behavioural differentiation of rats confronted to a complex diving-for-food situation. Behavioural Processes. 58 (1-2), 67-77 (2002).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- Timmer, M., Sandi, C. A role for glucocorticoids in the long-term establishment of a social hierarchy. Psychoneuroendocrinology. 35 (10), 1543-1552 (2010).
- 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).
- 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).
- Cordero, M. I., Sandi, C. Stress amplifies memory for social hierarchy. Frontiers in Neuroscience. 1, 13 (2007).
- 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).
- Fan, Z., et al. Using the tube test to measure social hierarchy in mice. Nature Protocols. 14 (3), 819-831 (2019).
- 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).
- Zhu, H., Hu, H. Brain’s neural switch for social dominance in animals. Science China Life Sciences. 61, 113-114 (2018).
- Zhou, T., et al. History of winning remodels thalamo-PFC circuit to reinforce social dominance. Science. 357 (6347), 162-168 (2017).
- Bech, P. Social functioning: should it become an endpoint in trials of antidepressants. CNS Drugs. 19 (4), 313-324 (2005).
- 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).
- Zeldetz, V., et al. A New Method for Inducing a Depression-Like Behavior in Rats. Journal of Visualized Experiments. (132), e57137 (2018).
- Boyko, M., et al. Establishment of an animal model of depression contagion. Behavioural Brain Research. 281, 358-363 (2015).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- Kuts, R., et al. A Middle Cerebral Artery Occlusion Technique for Inducing Post-stroke Depression in Rats. Journal of Visualized Experiments. (147), e58875 (2019).
- 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).
- Boyko, M., et al. The neuro-behavioral profile in rats after subarachnoid hemorrhage. Brain Research. 1491, 109-116 (2013).
- Boyko, M., et al. Establishment of an animal model of depression contagion. Behavioural Brain Research. 281, 358-363 (2015).
- 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).
- 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).
- Cordero, M. I., Sandi, C. Stress amplifies memory for social hierarchy. Frontiers in Neuroscience. 1 (1), 175-184 (2007).
- 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).
- 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).
- 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).
- Gauthier, C., Griffin, G. Choosing an appropriate endpoint in experiments using animals for research, teaching and testing. Alternatives to Laboratory Animals. 27, 374 (1999).
- Organisation for Economic Co-operation and Development. ENV/JM/MONO, 2000. Organisation for Economic Co-operation and Development. , (2000).
- Stokes, W. S. Humane endpoints for laboratory animals used in regulatory testing. ILAR Journal. 43, 31-38 (2002).
- Savvas, I., Anagnostou, T., Kazakos, G. Choosing an appropriate endpoint in experiments using animals. Archives of Hellenic Medicine. 26 (6), 778-786 (2009).
- 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).
- 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).
