התניה שונה של פחד לגרימת התנהגויות טיסה בעכברים
Summary
כדי לחקור התנהגויות טיסה בהקשר של פחד, אנו מציגים פרוטוקול התניה שונה של פחד. פרוטוקול זה מבטיח שעכברים יפגינו באופן עקבי התנהגויות טיסה במהלך הצגת רמזים בהתניה של פחד.
Abstract
הביטוי המתאים של התנהגות הגנתית במצב מאיים הוא קריטי להישרדות. התיאוריה הרווחת גורסת כי התנהגות הגנתית אקטיבית, כגון קפיצה או קפיצה מהירה, מתבטאת תחת איום מיידי גבוה או איום ממשי, בעוד שהתנהגות הגנתית פסיבית, כגון קיפאון, מתבטאת כאשר האיום צפוי, אך האיום הממשמש ובא נמוך יחסית. בהתניה קלאסית של פחד, הנבדקים בדרך כלל מפגינים קיפאון כתגובה הגנתית מותנית, עם ביטוי מועט של התנהגות הגנתית פעילה ברוב המקרים. כאן, אנו מציגים הליך התניה שונה של פחד עבור עכברים כדי לצפות במעבר מקיפאון לטיסה ולהיפך, הכולל חמישה זיווגים חוזרים של גירויים מותנים (CS; טון רציף, 8 קילוהרץ, 95 dB SPL (רמות לחץ קול)) וגירויים בלתי מותנים (ארה”ב; שוק רגל, 0.9 mA, 1.0 שניות) במשך יומיים. הליך התניה שונה זה דורש מספר גדול יחסית של מפגשי התניה וימי התניה, אך אינו מחייב שוק רגלי בעוצמה גבוהה לביטוי צנוע של התנהגות טיסה. שימוש באותו הקשר להתניה ולמצגות CS בולטות הוא חיוני כדי לעורר התנהגויות טיסה. הליך התניה שונה זה של פחד הוא שיטה אמינה לצפייה בהתנהגויות הגנתיות אקטיביות בעכברים, ומספק הזדמנות להבהיר את המנגנונים והמאפיינים העדינים של התנהגויות כאלה בהקשר מפחיד.
Introduction
הבחירה הנכונה של התנהגויות הגנתיות בנסיבות מאיימות היא חיונית להישרדותם של כל בעלי החיים. התנהגויות הגנתיות עוברות בהדרגה מאחת לשנייה בהתבסס על קרבת איום, כגון המעבר בין קפיאה להתנהגות טיסה 1,2,3. דיסרגולציה של התנהגויות אלה נצפתה לעתים קרובות בהפרעות נפשיות שונות4. הפרעת דחק פוסט-טראומטית (PTSD) היא הפרעה כזו המאופיינת בהתנהגויות הגנתיות מוגזמות, כמו תגובות פאניקה לגירויים לא מאיימים4.
התניה קלאסית של פחד במכרסמים משמשת בדרך כלל כמודל ל-PTSD 5,6,7, אך מכרסמים אינם מבטאים התנהגויות מעופפות (דמויות פאניקה) במודל זה8. כתוצאה מכך, מודל התניה הפחד הקלאסי, המכונה לעתים קרובות “מודל PTSD מכרסמים”, חסר תוקף פנים ל- PTSD בבני אדם, במיוחד בלכידת סימפטומים דמויי טיסה או פאניקה, שלא נחקרו היטב.
לאחרונה, מספר פרוטוקולים מתוקנים להתניה של פחד הוכיחו בהצלחה כי נבדקים מכרסמים מפגינים התנהגות תעופה במהלך הליכים אלה. לדוגמה, אסוציאציות חוזרות ונשנות של גירוי מותנה (CS) וגירוי בלתי מותנה (US) שבע פעמים ביום אפשרו לחולדות להפגין התנהגויות נועזות הדומות להתנהגויות טיסה9. בהתניות פחד שנמשכו יומיים באמצעות גירויים מורכבים סדרתיים (SCS; המורכבים מטון ואחריו רעש), עכברים החלו להראות התנהגויות טיסה במהלך חלק הרעש של מצגות SCS 10,11,12. התיאור המפורט של שיטת SCS מסופק בדוח פרוטוקול13. התניה של שלושה ימים עם SCS פעלה גם עבור חולדות כדי לגרום להתנהגויות טיסה14. עם זאת, לפרוטוקולים חדשים אלה יש כמה מגבלות. לדוגמה, השימוש בהצגת רמזים סדרתיים אינו מאפשר לשלול את השפעת הערכת הקרבה על התנהגות הגנתית. במקרה של קשר של פי שבעה של CS-US בחולדות, רוב תגובות התעופה נצפו בנקבות ולא בזכרים.
לאור שיקולים אלה, אנו מציגים פרוטוקול מותאם להתניה של פחד עבור עכברים כדי לחקור התנהגויות טיסה בהקשר מפחיד. עכברים זכרים מפגינים באופן עקבי התנהגות תעופה במהלך התניה שונה של פחד. בפרוטוקול זה, הטון הבולט משמש כ- CS במקום SCS. בנוסף, נדרש מינימום של חמישה זיווגים של CS-US ביום למשך יומיים לפחות, יחד עם הגברה של פחד על ידי ההקשר המותנה. הפרוטוקול מספק אפשרות נוספת לחקירת התנהגויות טיסה, המשלים פרוטוקולים קודמים, בהתאם למטרת המחקר.
Protocol
Representative Results
Discussion
פרוטוקול התניה הפחד המתוקן שהוצג במאמר זה הוא שיטה יציבה לחקר התנהגויות טיסה בהקשר מפחיד. על ידי שימוש בפרוטוקול זה, מצאנו כי התנהגויות התעופה של עכברים בהקשר המפחיד מופעלות על ידי גירויים בולטים ותלויות בהקשר. המאפיינים של התנהגות הטיסה לא נחקרו היטב, שכן לא היה פרוטוקול מתאים לצפייה בהת…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
עבודה זו נתמכה בחלקה על ידי KAKENHI Grants JP22K15795 (ל- T.F.), JP22K09734 (ל- N.K.), JP21K07489 (לר.י.), האוניברסיטה הרפואית של קאנאזאווה (C2022-3, D2021-4, לר.י.) וקרן נאיטו (ל- 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).
