Conditionnement de peur modifié pour induire des comportements de fuite chez la souris
Summary
Pour étudier les comportements de vol dans un contexte de peur, nous introduisons un protocole de conditionnement de peur modifié. Ce protocole garantit que les souris présentent systématiquement des comportements de vol lors de la présentation des signaux dans le conditionnement de la peur.
Abstract
La manifestation appropriée d’un comportement défensif dans une situation menaçante est essentielle à la survie. La théorie dominante suggère qu’un comportement défensif actif, tel que sauter ou s’élancer rapidement, s’exprime sous une menace élevée ou une menace réelle, tandis qu’un comportement défensif passif, tel que le gel, est exprimé lorsque la menace est prédite, mais que l’imminence de la menace est relativement faible. Dans le conditionnement classique de la peur, les sujets présentent généralement le gel comme une réponse défensive conditionnée, avec peu d’expression de comportement défensif actif dans la plupart des cas. Ici, nous introduisons une procédure modifiée de conditionnement de la peur pour que les souris observent la transition du gel au vol et vice versa, impliquant cinq appariements répétitifs de stimuli conditionnés (CS ; tonalité continue, 8 kHz, 95 dB SPL (niveaux de pression acoustique)) et de stimuli non conditionnés (US ; choc du pied, 0,9 mA, 1,0 s) sur deux jours. Cette procédure modifiée de conditionnement de la peur nécessite un nombre relativement important de séances de conditionnement et de jours de conditionnement, mais ne nécessite pas de choc du pied de haute intensité pour une expression modeste du comportement de vol. L’utilisation du même contexte pour le conditionnement et les présentations CS saillantes est essentielle pour susciter des comportements de vol. Cette procédure de conditionnement de la peur modifiée est une méthode fiable pour observer les comportements défensifs actifs chez la souris, offrant l’occasion d’élucider les mécanismes fins et les caractéristiques de ces comportements dans un contexte craintif.
Introduction
La sélection appropriée des comportements défensifs dans des circonstances menaçantes est cruciale pour la survie de tous les animaux. Les comportements défensifs passent progressivement de l’un à l’autre en fonction de la proximité de la menace, comme la transition entre les comportements de gel et de fuite 1,2,3. La dérégulation de ces comportements est souvent observée dans divers troubles mentaux4. Le trouble de stress post-traumatique (SSPT) est l’un de ces troubles caractérisés par des comportements défensifs exagérés, comme des réponses de panique à des stimuli non menaçants4.
Le conditionnement classique de la peur chez les rongeurs est couramment utilisé comme modèle pour le SSPT 5,6,7, mais les rongeurs n’expriment pas de comportements de fuite (de panique) dans ce modèle8. Par conséquent, le modèle classique de conditionnement de la peur, souvent appelé « modèle de SSPT chez les rongeurs », manque de validité apparente pour le SSPT chez l’homme, en particulier pour capturer les symptômes de fuite ou de panique, qui n’ont pas été bien étudiés.
Récemment, plusieurs protocoles modifiés de conditionnement de la peur ont démontré avec succès que les sujets rongeurs présentent un comportement de vol pendant ces procédures. Par exemple, les associations répétitives d’un stimulus conditionné (CS) et d’un stimulus inconditionné (US) sept fois par jour ont permis aux rats femelles de présenter des comportements de dardage similaires aux comportements de vol9. Dans des conditionnements de peur de deux jours utilisant des stimuli composés en série (SCS ; composé de tonalité suivie de bruit), les souris ont commencé à montrer des comportements de vol pendant la partie bruit des présentations SCS 10,11,12. La description détaillée de la méthode SCS est fournie dans un rapport de protocole13. Un conditionnement de peur de trois jours avec SCS a également fonctionné chez les rats pour induire des comportements de fuite14. Cependant, ces nouveaux protocoles ont certaines limites. Par exemple, l’utilisation de la présentation d’indices en série ne permet pas d’exclure l’influence de l’estimation de la proximité sur le comportement défensif. Dans le cas d’une association sept fois plus importante de CS-US chez le rat, la majorité des réponses de fuite ont été observées chez les femelles plutôt que chez les mâles.
À la lumière de ces considérations, nous introduisons un protocole modifié de conditionnement de la peur pour les souris afin d’étudier les comportements de vol dans un contexte de peur. Les souris mâles présentent systématiquement un comportement de vol pendant notre conditionnement de peur modifié. Dans ce protocole, le ton saillant est utilisé comme CS au lieu de SCS. De plus, un minimum de cinq paires de CS-US en une journée pendant au moins deux jours, ainsi qu’une potentialisation de la peur par le contexte conditionné, est nécessaire. Le protocole offre une autre option pour étudier les comportements de vol, en complément des protocoles précédents, en fonction de l’objectif de la recherche.
Protocol
Representative Results
Discussion
Le protocole modifié de conditionnement de la peur présenté dans cet article est une méthode stable pour étudier les comportements de vol dans un contexte de peur. En utilisant ce protocole, nous avons constaté que les comportements de vol des souris dans le contexte de la peur sont déclenchés par des stimuli saillants et dépendent du contexte. Les caractéristiques du comportement en vol n’ont pas été bien étudiées, car il n’y avait pas de protocole approprié pour observer les comportements en vol. Ce …
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Ce travail a été soutenu en partie par les subventions KAKENHI JP22K15795 (à T.F.), JP22K09734 (à N.K.), JP21K07489 (à R.Y.), Kanazawa Medical University (C2022-3, D2021-4, à R.Y.) et The Naito Foundation (à T.F.).
Materials
| Audio speaker | Fostex | FT17H | |
| Amplifier | Sony | TA-F500 | |
| CMOS camera | Sanwa Supply Inc. | CMS-V43BK | |
| Fear conditioning chamber | Panlab S.L.U. | LE116 | |
| Food pellets | Nosan | Labo MR standard | |
| LED | Yamazen | LT-B05N | |
| Microphone | ACO | type 4156N | |
| Scramble shocker | Panlab S.L.U. | LE 100-26 | |
| Sound card | Behringer | UMC202 | |
| Sound software | Syntrillium Software | Cool Edit 2000 | |
| Transducer | Panlab S.L.U. | LE 111 |
References
- Fanselow, M. S., Lester, L. S. . Evolution and learning. , 185-212 (1988).
- Fanselow, M. S. Neural organization of the defensive behavior system responsible for fear. Psychonomic Bulletin & Review. 1 (4), 429-438 (1994).
- Mobbs, D., Headley, D. B., Ding, W., Dayan, P. Space, time, and fear: Survival computations along defensive circuits. Trends in Cognitive Sciences. 24 (3), 228-241 (2020).
- Black, D. W., Grant, J. E. Dsm-5 guidebook: The essential companion to the diagnostic and statistical manual of mental disorders. American Psychiatric Pub. , (2014).
- Bienvenu, T. C., et al. The advent of fear conditioning as an animal model of post-traumatic stress disorder: Learning from the past to shape the future of ptsd research. Neuron. 109 (15), 2380-2397 (2021).
- Johnson, L. R., Mcguire, J., Lazarus, R., Palmer, A. A. Pavlovian fear memory circuits and phenotype models of ptsd. Neuropharmacology. 62 (2), 638-646 (2012).
- Yehuda, R., Ledoux, J. Response variation following trauma: A translational neuroscience approach to understanding ptsd. Neuron. 56 (1), 19-32 (2007).
- Ledoux, J. E. Emotion circuits in the brain. Annual Review of Neuroscience. 23 (1), 155-184 (2000).
- Gruene, T. M., Flick, K., Stefano, A., Shea, S. D., Shansky, R. M. Sexually divergent expression of active and passive conditioned fear responses in rats. Elife. 4, e11352 (2015).
- Fadok, J. P., et al. A competitive inhibitory circuit for selection of active and passive fear responses. Nature. 542 (7639), 96-100 (2017).
- Hersman, S., Allen, D., Hashimoto, M., Brito, S. I., Anthony, T. E. Stimulus salience determines defensive behaviors elicited by aversively conditioned serial compound auditory stimuli. Elife. 9, e53803 (2020).
- Trott, J. M., Hoffman, A. N., Zhuravka, I., Fanselow, M. S. Conditional and unconditional components of aversively motivated freezing, flight and darting in mice. Elife. 11, e75663 (2022).
- Borkar, C. D., Fadok, J. P. A novel pavlovian fear conditioning paradigm to study freezing and flight behavior. Journal of Visualized Experiments. 167, e61536 (2021).
- Totty, M. S., et al. Behavioral and brain mechanisms mediating conditioned flight behavior in rats. Scientific Reports. 11 (1), 8215 (2021).
- Furuyama, T., et al. Multiple factors contribute to flight behaviors during fear conditioning. Scientific Reports. 13 (1), 10402 (2023).
- Cain, C. K. Avoidance problems reconsidered. Current Opinion in Behavioral Sciences. 26, 9-17 (2019).
- Ledoux, J. E., Moscarello, J., Sears, R., Campese, V. The birth, death and resurrection of avoidance: A reconceptualization of a troubled paradigm. Molecular Psychiatry. 22 (1), 24-36 (2017).
- Bouchekioua, Y., et al. Serotonin 5-ht2c receptor knockout in mice attenuates fear responses in contextual or cued but not compound context-cue fear conditioning. Translational Psychiatry. 12 (1), 58 (2022).
- Bouchekioua, Y., Nishitani, N., Ohmura, Y. Conditioned lick suppression: Assessing contextual, cued, and context-cue compound fear responses independently of locomotor activity in mice. Bio-Protocol. 12 (23), e4568 (2022).
