Sıçanlardaki Sosyal Organizasyonu ve Etkileşimleri Araştırmak İçin Karmaşık Bir Yemek İçin Dalış Görevi
Summary
Bu protokol, bir sıçan modelinde sosyal hiyerarşiyi inceleme yöntemini açıklar. Sıçanlar, su altına dalmak ve bir yiyecek peleti elde etmek için yüzmek isteklerine göre farklı bir hiyerarşi oluşturdukları karmaşık bir yiyecek için dalış görevi gerçekleştirirler. Bu yöntem, küçük gruplar halinde son derece sosyal hayvanlar arasında karar vermeyi ve sosyal ilişkileri anlamak için kullanılır.
Abstract
Statünün sağlığı etkileyebilecek hayati bir motivasyon kaynağı olduğu birçok tür için sosyal hiyerarşiler davranışı etkiler. Baskın-itaatkar ilişkileri içeren sosyal hiyerarşiler hem hayvan hem de insan toplumlarında yaygındır. Bu ilişkiler başkalarıyla ve çevreleriyle etkileşimlerden etkilenebilir ve kontrollü bir çalışmada analiz etmelerini zorlaştırır. Basit bir hakimiyet hiyerarşisinden ziyade, bu oluşum sıçanların saldırganlıktan kaçınmasını sağlayan karmaşık bir sunuma sahiptir. Statü durgun veya değişken olabilir ve karmaşık toplumsal tabakalaşmalarla sonuçlanır. Burada kemirgen sosyal hiyerarşisini ve davranışsal etkileşimleri araştırmak için karmaşık bir yiyecek için dalış görevini açıklıyoruz. Bu hayvan modeli, çok çeşitli zihinsel hastalıklar ve sosyal organizasyon arasındaki ilişkiyi değerlendirmemize ve tedavinin sosyal işlev bozukluğu üzerindeki etkinliğini incelememize izin verebilir.
Introduction
Sıçanlar son derece sosyal hayvanlardır, bu da onları sosyal davranışı ve karar vermeyle nasıl ilişkili olduğunu anlamak için ideal bir model haline getirir. Sıçanlar baskın ve itaatkar ilişkilere dayalı hiyerarşik gruplara bölünürler. Sıçanlar, diğer sıçanların kararlarına bağlı olarak değişen işbirliği, risk yönetimi, aldatıcı davranış ve davranışları ifade eden görevler için eğitilebilir1,2. Bu davranışları ifade eden sıçan modelleri ile yapılan çalışmalar, sosyal yapıyı ve insan psikolojisi ile ilgili karar verme ile ilişkisini anlamada yardımcı olduğunu kanıtlamaktadır.
Gerekli bir kaynak olarak, gıdaya erişim sıçanlar arasında sosyal örgütlenmenin önemli bir nedenidir3. Naif sıçanların, gıdaya erişimin sınırlı olduğu durumlarda sosyal etkileşim ve farklılaşmaya giriştiği görülmüştür1,2, 4,5,6,7,8. Bir çalışmada, yetişkin sıçanların yiyeceğe erişmek için su altındaki bir tüneli geçmeleri ve daha sonra yiyecekleri tünelden kafese geri getirmeleri gerekiyordu9. Her gruptaki bireysel sıçanlar, yiyecek elde etme yöntemlerine göre kategorize edilebildi. İki davranış profili ortaya çıktı: birincisi, aşağıya dalan ve besleyiciye su altında yüzen, bir pelet elde eden ve kafese geri yüzerken peleti ağzında tutan “taşıyıcılar”. İkinci grup, dalış yapmayan ve sadece taşıyıcılardan çalarak yiyecek elde etmeyen “taşıyıcı olmayanlar”dır. Altı sıçandan oluşan gruplarda, yaklaşık yarısı taşıyıcıydı ve diğer yarısı9değildi. Tüm sıçanların dalış aparatında ayrı ayrı eğitildiklerinde taşıyıcı oldukları gözlendi10.
Benzer hayvan davranışsal görevleri yiyecek veya alan için rekabeti içerir ve tavuklar11, kemirgenler12 , 13,14,15ve domuzlar16ile istihdam edilmiştir. Tüp testinde, iki fare, bir farenin mutlaka diğerine doğru yol bırakmasıyla, karşı uçlardan dar bir tüpten gönderilir. Bu test, sosyal hakimiyeti ölçmeye yardımcı olmak için17,18,19. Sıcak nokta testi olarak adlandırılan bir davranış testi, farelerin soğuk bir kafeste küçük bir sıcak noktada bir pozisyon için rekabet etmesini sağlamak19,20.
Daha karmaşık olan daha karmaşık olan bir sonraki dalış görevi, taşıyıcı sıçanların yiyeceklerini ayrı ayrı tüketebilecekleri taşıyıcı olmayanlardan uzakta ikinci bir kafese erişmelerini sağlar4. Bu protokolde, sıçanlarda sosyal hiyerarşi ve davranış için alternatif bir model olarak yemek için dalış görevi sunuyoruz. Bu yemek için dalış görevi, sıçanların ana kafesin sosyal gruplarından kaçınmaları ve bu nedenle saldırganlıktan ve diğer sıçanların sosyal etkileşimlerinden kaçmaları için bir yöntem sağlar. Bu görev, sıçanlarda sosyal saldırganlık anlayışımızı aydınlatabilecek kaçınma sosyal davranış seçeneğini sunar.
Normal sosyal rollere girme yeteneğini tanımlayan sosyal işleyiş, depresyon3gibi durumlardan etkilenebilir. Depresif bireyler genellikle işsizlikle mücadele eder, az sayıda sosyal temasta bulunur ve eğlence aktivitelerine zar zorkatılırlar 3. Depresyonun etkili tedavisi genellikle sosyal ve kişilerarası işlevdeki iyileşme ile ölçülür21. Bununla birlikte, antidepresan tedavileri, depresyonla ilgili sosyal işlev bozukluklarının tedavisindeki etkinliklerinde değişiklik gösterir3.
Bu metodolojide, Kronik Stres testi ile sıçanlarda depresif benzeri bir durum indükledik ve sıçanların depresyon benzeri bir durumun özelliklerinden biri olan anhedonia seviyesini sakkaroz tercih testi ile değerlendirdik. Anhedonic sıçanların yanı sıra anti-depresan uygulanan anhedonik sıçanlar, bir kontrol grubuna kıyasla gıda için dalış görevi boyunca izlendi.
Daha önce bahsedilen yiyecek için dalış görevleri, taşıyıcılar ve taşıyıcı olmayanlar gibi genellikle karşılaştırma noktası olarak sadece bir çift hayvan veya bir ikilik kullanan gıda rekabeti testlerine ve gönderimi hakimiyet15 , 17,22ile karşılaştıran tek bir analize benzer. Yöntemimiz, sıçanlar arasında birden fazla davranış türüne bölünmeler yoluyla daha karmaşık etkileşimleri tanımlar: taşıyıcılar ve taşıyıcı olmayanlar, yiyecek için savaşanlar ve savaşmayanlar ve yiyecekleri paylaşan veya ayrı kafeslere giden sıçanlar. Bu protokolün, çiftler yerine bir grup hayvanda karmaşık bir sosyal etkileşim yapısını değerlendirmek için bir hiyerarşi kullanan tek tür olduğuna inanıyoruz. Gıda tercihine dayalı hakimiyeti test eden çalışmaların yanı sıra baskın-itaatkar bir modelle sınırlı olmayan daha hiyerarşik ilişkileri netleştirmeyi amaçlayan çalışmalar için de yararlı olacaktır.
Bu protokolde, özellikle anhedonia’nın gelişmesinden sonra, bireysel davranış değişiklikleri ile sıçanlardaki sosyal organizasyonu ve etkileşimleri araştırmak için karmaşık gıda için dalış görevini ayrıntılı olarak açıklıyoruz. Bu hayvan modeli, sosyal davranış ve hiyerarşideki değişikliklerle ilişkili diğer psikiyatrik durumları incelemek için de kullanılabilir.
Protocol
Representative Results
Discussion
Sosyal hiyerarşiler, insanlar da dahil olmak üzere birçok türün davranışını belirler ve genellikle saldırganlık ve boyun eğmeye dayalı ilişkilerle tanımlanır. Bu ilişkiler genellikle sosyal yapılara ek olarak çevresel faktörlere bağlıdır35. Hakimiyet ve boyun eğmeye dayalı toplumsal oluşumlar çok yönlüdür36,37. İnsanlar arasında saldırganlık, fiziksel olmayan zorbalıktan savaş ve şiddete kadar çeşitli…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Fizyoloji Bölümü, Biyoloji, Ekoloji ve Tıp Fakültesi’nden Profesör Olena Severynovska, Anastasia Halinska ve Maryna Kuscheriava’nın yanı sıra Dnipro Üniversitesi, Dnipro, Ukrayna’dan Oles Honchar’a sosyal organizasyon testinin video kayıtlarını analiz etmedeki yardımları için teşekkür ederiz.
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).
