Zróżnicowane skutki krótkotrwałego wzbogacenia środowiska po izolacji społecznej szczurów, część 1

Abstrakcyjny

Wzbogacanie środowiska (EE) u gryzoni wiąże się z szeroką gamą korzyści fizjologicznych, emocjonalnych i poznawczych. Pozornie przeciwne warunki mieszkaniowe, izolacja społeczna (SI), są wykorzystywane jako model stresu u gryzoni, negatywnie wpływający na kilka mechanizmów neurobiologicznych i utrudniający funkcje poznawcze wydajność.

Poznanie i pamięć to dwa bardzo ważne aspekty naszego mózgu. Poznanie odnosi się do naszej zdolności do przetwarzania informacji, w tym uwagi, myślenia, rozumowania, osądu i rozwiązywania problemów. Pamięć odnosi się do zdolności do zapisywania i odzyskiwania informacji, w tym do przechowywania krótkotrwałego, przechowywania długoterminowego i przywoływania.

Jednak wiele czynników życiowych może zakłócać nasze funkcje poznawcze i pamięć, takich jak lęk, stres, brak snu, niezdrowa dieta itp. Przyjrzyjmy się, jak te czynniki wpływają na nasze funkcje poznawcze i pamięć.

Lęk i stres: Kiedy jesteśmy zdenerwowani, niespokojni i zestresowani, hormony wydzielane przez mózg mogą utrudniać nasze funkcje poznawcze i pamięć. Czynniki te nie tylko wpływają na naszą zdolność myślenia i podejmowania decyzji, ale także zakłócają naszą koncentrację i pamięć.

Brak snu: Sen to ważny czas na regenerację i regenerację mózgu. Kiedy brakuje nam snu, mózg nie może uzyskać odpowiedniego odpoczynku, co może prowadzić do problemów poznawczych i pamięci, takich jak zapominanie i trudności z koncentracją.

Niezdrowa dieta: Dieta jest ważna dla naszego zdrowia fizycznego, ale może również mieć wpływ na nasze funkcje poznawcze i pamięć. Niektóre nawyki żywieniowe zawierające niedobory odżywcze, takie jak nadmierne spożycie cukru i tłuszczów nasyconych, mogą prowadzić do pogorszenia funkcji poznawczych i pamięci.

Na szczęście istnieje kilka pozytywnych zachowań, które możemy zastosować, aby poprawić nasze funkcje poznawcze i pamięć. tak jak:

1. Ćwiczenia, które mogą pomóc nam zmniejszyć stres i niepokój oraz poprawić koncentrację i umiejętności myślenia.

2. Utrzymuj dobre nawyki związane ze snem i zapewniaj odpowiednią ilość czasu na odpoczynek każdej nocy, co pomoże naszemu mózgowi w pełni się zregenerować i zregenerować.

3. Utrzymuj zdrową dietę, minimalizuj spożycie cukru i tłuszczów nasyconych i jedz więcej pokarmów przyjaznych dla mózgu, takich jak ryby i orzechy.

Krótko mówiąc, funkcje poznawcze i pamięć są bardzo ważne w naszym codziennym życiu. Musimy zwracać uwagę na zdrowie fizyczne i psychiczne oraz przyjąć aktywny i zdrowy tryb życia, aby promować nasze funkcje poznawcze i pamięć. Widać, że musimy poprawić naszą pamięć. Cistanche desericola może znacznie poprawić pamięć, ponieważ Cistanche desericola to tradycyjny chiński materiał leczniczy o wielu unikalnych efektach, z których jednym jest poprawa pamięci. Skuteczność mięsa mielonego wynika z różnych zawartych w nim składników aktywnych, w tym kwasów, polisacharydów, flawonoidów itp. Składniki te mogą na różne sposoby promować zdrowie mózgu.

Kliknij Poznaj 10 sposobów na poprawę pamięci

Projekty eksperymentalne obejmujące przełączanie między tymi warunkami utrzymania dały mieszane wyniki. Oceniliśmy różne skutki behawioralne i poznawcze krótkiego EE po długotrwałym stresie wywołanym SI. Ujawniliśmy wpływ wzbogacenia po 30 dniach izolacji na rozpacz behawioralną, zachowania podobne do lęku i przestrzenną pamięć roboczą u dorosłych samców szczurów Wistar i stwierdziliśmy znaczny efekt przeciwlękowy w grupie eksperymentalnej (od SI do EE). Co ciekawe, szczury narażone na EE wykazywały również zwiększoną rozpacz behawioralną w porównaniu z grupą kontrolną (ciągły SI).

Nie stwierdzono różnicy w wydajności przestrzennej pamięci roboczej na koniec testu 5-labiryntu Y w wodzie dziennej (WYM). Jednakże zwierzęta z SI do EE wykazywały lepszą wydajność pamięci w ciągu pierwszych 2 dni WYYM, co wskazuje na szybsze uczenie się. Zgodnie z tą różnicą zarejestrowaliśmy znacznie więcej komórek immunopozytywnych c-Fos (c-Fos +) w korze pozaśledzianowej i okołonosowej zwierząt z SI do EE.

Jądra boczne i podstawno-boczne ciała migdałowatego nie wykazały takiej różnicy. Wyniki te sugerują, że krótkie wzbogacenie po stresie izolacyjnym prowadzi do zróżnicowanych wyników w systemach afektywnych i poznawczych.

Słowa kluczowe

Wzbogacanie środowiska · Izolacja społeczna · Test przymusowego pływania · Labirynt na podwyższeniu · c-Fos · Pamięć przestrzenna.

Wstęp

Przewlekły stres może przyspieszyć rozwój kilku typów psychopatologii, w tym depresji, zaburzeń lękowych i zespołu stresu pourazowego (Coyne, 1991; McEwen, 2004).

Różne rodzaje stresorów działają na określone szlaki neurobiologiczne (Alleva i Santucci, 2001) i mają zróżnicowany wpływ na poziomie neuronalnym, hormonalnym i behawioralnym (Oishi i in., 2003; Pijlman i in., 2003). Dowody pochodzące od ludzi (Cacioppo i Hawkley, 2003) i inne badania na zwierzętach (Cacioppo i in., 2015; Filipović i in., 2017) pokazują, że stresory psychospołeczne prowadzą do wyjątkowych skutków fizjologicznych i emocjonalnych, których nie obserwuje się w przypadku innych rodzajów stresorów.

Izolacja społeczna (SI), zjawisko powszechnie doświadczane podczas pandemii COVID-19 (Unal, 2021), jest głównym źródłem stresu psychospołecznego związanego z problemami zdrowotnymi, w tym depresją (House i in., 1988). Aby naśladować ludzki SI w modelach zwierzęcych, gryzonie umieszcza się w oddzielnych pomieszczeniach z regularną stymulacją słuchową i węchową, ale z ograniczonym bodźcem wzrokowym i dotykowym (Garzón i Del Río, 1981).

Indywidualnie trzymane gryzonie wykazują długotrwałe upośledzenie w zachowaniu związanym z poszukiwaniem nagrody i różnymi zadaniami poznawczymi, czemu często towarzyszy podwyższony poziom lęku i zachowań depresyjnych (Carnevali i in., 2012; Nakayasu i Ishii, 2008; Von Frijtaget al., 2000).

Długoterminowy SI utrudnia neurogenezę hipokampa (Stranahan i in., 2006), powoduje rozregulowanie układu autonomicznego i serca (Grippo i in., 2007) oraz zmienia odpowiedź neurozapalną na udar (Karelina i in., 2009).

Przetestowano kilka form leczenia niefarmakologicznego w celu zablokowania lub odwrócenia skutków długotrwałego stresu u gryzoni. Wzbogacanie środowiska (EE), zaproponowane przez Donalda Hebba (1947), okazało się bardzo skuteczne w blokowaniu niekorzystnych skutków różnych form przewlekłego stresu, w tym SI. Pionierskie badania przeprowadzone w latach sześćdziesiątych XX wieku przekształciły EE w standardowy paradygmat behawioralny gryzoni (Rosenzweig, 1966; Rosenzweig i in., 1962), demonstrując wpływ bodźców środowiskowych na różne wielkoskalowe parametry neurobiologiczne, takie jak „całkowita masa mózgu” lub „całkowita masa mózgu”. całkowita zawartość DNA lub RNA” w mózgu (Bennett i in., 1969; Rosenzweig i in., 1967; Rosenzweig i Bennett, 1969).

Późniejsze prace wykazały jego łagodzący wpływ na choroby neurodegeneracyjne, urazowe uszkodzenie mózgu, zaburzenia neurorozwojowe i psychopatologie, takie jak schizofrenia, depresja i stany lękowe (Laviola i in., 2008; Nithianantharajah i Hannan, 2006; Renoiret al., 2013). Zastosowania EE przyniosły spójne wnioski dotyczące odwracania neuronalnego (Biggio i in., 2019; Cao i in., 2018; Monteiro i in., 2014), fizjologicznego (Vitalo i in., 2012; Watanasriyakul i in., 2019) i poznawczego (Lambert i Guillette, 2021) deficyty SI, ale prowadziły do ​​mieszanych wyników, jeśli chodzi o ich konsekwencje afektywne.
Przejście z SI na EE wywołało efekt przeciwdepresyjny u szczurów (Brenes i in., 2020) i społecznie monogamicznych norników preriowych (Grippo i in., 2014; Normann i in., 2021). W przypadku zachowań przypominających lęk zaobserwowano u szczurów efekt noanksjolityczny po przejściu z SI na EE (Mora-Gallegos i Fornaguera, 2019), w przeciwieństwie do eksperymentów EE, które nie wiązały się ze zmianą warunków życia (Peña i in., 2006).

Nowsze badanie wykazało znaczący efekt przeciwlękowy u norników preriowych, gdy EE zapewnia możliwość dobrowolnych ćwiczeń (Normann i in., 2021). Natomiast w innym badaniu, w którym zastosowano zamianę SI na EE, zaobserwowano, że izolowane myszy miały niższy poziom lęku w porównaniu z myszami trzymanymi w grupach (Lopez i Laber, 2015).

Aby uzyskać wszechstronne zrozumienie skutków EE na długoterminowy SI, w tym samym projekcie eksperymentalnym oceniliśmy rozpacz behawioralną, zachowania podobne do lęku i przestrzenną pamięć roboczą. Łączymy te wyniki behawioralne z immunohistochemią białka c-Fos i ujawniamy neuronalne korelaty procedury EE w różnych strukturach korowych i migdałowatych.

W badaniach izolacji i wzbogacania często wykorzystuje się rozpacz behawioralną i anhedonię – dwa endofenotypy psychiatryczne, które podsumowują patologię zaburzeń depresyjnych (Carrier i Kabbaj, 2012; Djordjevic i in., 2012; Gould i Gottesman, 2006; Zlatković i in., 2014).

Badania z udziałem zwierząt trzymanych w grupach jako grupy kontrolnej pokazują, że 21-stres dzienny SI prowadzi do rozpaczy behawioralnej, definiowanej jako zwiększone unieruchomienie w teście wymuszonego pływania (FST) (Unal i Canbeyli, 2019), a także anhedonia objawiająca się spadkiem preferencja insacharozy. W przeciwieństwie do SI procedury wzbogacania oferują działanie terapeutyczne w przypadku obu zjawisk (Ashokan i in., 2018; Mitra i Sapolsky, 2009; Veena i in., 2009).

Wspomniana praca wykorzystująca przełącznik izolacji do wzbogacania powtórzyła te wyniki, wykazując działanie przeciwdepresyjne w grupie EE (Brenes i in., 2020; Grippo i in., 2014; Normann i in., 2021).

W przeciwieństwie do modeli zachowań depresyjnych gryzoni, pomiary lęku przyniosły sprzeczne wyniki w badaniach obejmujących SI lub EE. W kilku długoterminowych badaniach EE odnotowano działanie przeciwlękowe (Brenes Sáenz i in., 2006; Harati i in., 2013; Leal-Galicia i in., 2007; Leal-Galiciaet al., 2008; Peña i in., 2006), podczas gdy inni nie stwierdzili żadnych zmian w wydajności labiryntu podwyższonego plusa (EPM) (Goes i in., 2015) lub zgłaszali odwrotny, przeciwlękowy efekt (Mann i Gervais, 2011).

Wpływ SI na zachowanie podobne do lęku również przyniósł mieszane rezultaty (Butler, Carter i Weiner, 2014b); niektórzy zgłaszali działanie przeciwlękowe (Chappellet al., 2013; McCool i Chappell, 2009; Zhang i in., 2012), podczas gdy inni nie wykazali wpływu SI na preferencję ramion w EPM (Butler, Ariwodola i Weiner, 2014a; Butler, Carter i in., 2014; Simpson i in., 2012).

Ta niespójność utrzymuje się w przypadku kilku eksperymentów obejmujących przełącznik SI na EE. Działanie przeciwlękowe stwierdzono u norników preriowych (Normann i in., 2021), podczas gdy nie zaobserwowano znaczących zmian u szczurów (Mora-Gallegos i Fornaguera, 2019), a działanie przeciwlękowe stwierdzono u wzbogaconych myszy (Lopez i Laber, 2015). .

Efekty poznawcze przejścia z SI na EE są bezpośrednie w porównaniu z konsekwencjami afektywnymi.

Różne typy SI upośledzają przestrzenną pamięć roboczą u ludzi (Volkers i Scherder, 2011) i innych zwierząt (Fischer i in., 2012; Gregory i Szumlinski, 2008; Zorzoet al., 2019), szczególnie gdy są wprowadzane po odsadzeniu od piersi (Kosten i in. in., 2012). Natomiast długoterminowa EE poprawia kilka typów pamięci (Harati i in., 2011), co zaobserwowano w labiryncie ramion promieniowych (Bell i in., 2009), Hebb-Williamsmaze (Kobayashi i in., 2002) oraz labirynt wodny Morrisa (Nilsson i in., 1999; Schrijver i in., 2002).

Podobnie jak w przypadku protokołów izolacji, pojawienie się efektów poznawczych po EE jest zależne od czasu. Birch i in. (2013) wykazali, że 6-tygodniowy ciągły okres EE, ale nie 3 tygodnie, był w stanie poprawić pamięć roboczą. Wzrost wydajności pamięci pod wpływem EE był powiązany z długoterminową plastycznością synaptyczną (Steinet al., 2016) i neurogenezą hipokampa (Nilsson i in., 1999).

Pozytywne skutki poznawcze EE mogą, ale nie muszą, pojawić się w wyniku paradygmatu stresu. Niektóre badania wykazały, że krótkoterminowa EE po chronicznym stresie przezwyciężyła wywołane stresem deficyty pamięci przestrzennej (Hutchinsonet al., 2012; Veena et al., 2009), podczas gdy inne wykazały, że na wydajność pamięci przestrzennej po ostrym stresie nie miały wpływu warunki mieszkaniowe (Del Arco i in., 2007; Garrido i in., 2013; Segovia i in., 2008).

Resocjalizacja w standardowych klatkach po SI wystarczyła, aby przezwyciężyć defekty poznawcze wywołane tym modelem stresu (Chenet al., 2016). Zamiana starszych szczurów z SI na EE na 3 miesiące doprowadziła do lepszych wyników w złożonych, ślepych labiryntach, podczas gdy przejście ze standardowych lub wzbogaconych klatek do izolacji pogorszyło tę wydajność (Winocur, 1998).

Badania te w sumie pokazują, że zmiany afektywne i poznawcze obserwowane w wyniku wzbogacenia często wymagają stosunkowo długich okresów zróżnicowanego zakwaterowania. Modele krótkiego lub ostrego wzbogacania były najczęściej wykorzystywane we wspomnianych powyżej badaniach spożycia sacharozy (Grimm i in., 2013; Grimm i in., 2018; Grimm i in., 2019; Slaker i in., 2016).

W żadnym badaniu nie sprawdzano wpływu krótkiego EE po długotrwałym stresie izolacyjnym. Dlatego sprawdziliśmy, czy nawet krótka, 3-dniowa manipulacja EE może odwrócić zmiany afektywne i poznawcze wywołane długotrwałym stresem wywołanym SI u dorosłych szczurów rasy Wistar.

Oceniliśmy rozpacz behawioralną w teście FST, zachowanie podobne do lęku w EPM, aktywność lokomotoryczną w teście otwartego pola (OFT) i wydajność przestrzennej pamięci roboczej w zadaniu wodnego labiryntu Y (WYM). Rejestrowano i korelowano immunoreaktywność c-Fos w różnych strukturach korowych i migdałowatych związanych z pamięcią.

Materiały i metody

Przedmioty
Dorosłe samce szczurów Wistar (290-340 g, n=16) trzymano osobno (21 ± 1 stopień; wilgotność ~50%; cykl dzień/noc 12:12, światło włączano o 7:00 ) w małych klatkach SI (36,5 × 16,5 × 12,5 cm) przez 30 dni, aż do podziału na warunki eksperymentalne i kontrolne na podstawie masy ciała i klatki domowej (ryc. 1).

Zwierzęta w grupie eksperymentalnej (n=8) umieszczono razem w jednej, dużej klatce EE (SI do EE), podczas gdy zwierzęta kontrolne (n=8) pozostały w klatkach SI (ciągły SI). Przez cały czas trwania doświadczenia obu grupom zapewniono pożywienie i wodę ad libitum. Wszystkie procedury przeprowadzono zgodnie z zatwierdzeniem Komisji Etyki Uniwersytetu Boğaziçi ds. Wykorzystywania Zwierząt w Eksperymentach.

Przed eksperymentem zwierzęta trzymano w standardowych klatkach, w których znajdowały się cztery zwierzęta. 16 zwierząt objętych badaniem i 8 zwierząt w każdej grupie pochodzi z 4 różnych klatek domowych.

Projektowanie eksperymentów i wzbogacanie środowiska

Po 30 dniach SI połowę szczurów przeniesiono do klatki EE i pozostawały tam łącznie przez 10 dni, aż do utrwalenia perfuzji (ryc. 1). Testy eksperymentalne rozpoczęto od FST po 3 dniach wzbogacania (grupy SI do EE) w dniu 34 (ryc. 1).

Następnie pojawiły się OFT, EPM i WYM. W związku z tym analiza rozpaczy behawioralnej2-dnia FST zależy od 3-4 dni wzbogacania, podczas gdy wyniki testu końcowego, 5-dnia WYM odzwierciedlają 5-10 dni różnicowego zakwaterowania ( Ryc. 1). Zwierzęta poddano perfundacji 24 godziny po ich powrocie do klatek po ostatnim badaniu WYM (ryc. 1).

Procedurę EE (Hebb, 1947; Krech i in., 1960) zaimplementowano w kwadratowej (66 × 66 cm) przezroczystej pleksiglasie. Zawierało kołowrotek, małe lusterko, budkę lęgową (10 × 10 × 10 cm), rampę łączącą się z platformą (25 × 25 cm) umieszczoną 20 cm nad poziomem gruntu i sześć różnych plastikowych zabawek, które codziennie zmieniano. W ramach dodatkowej procedury wzbogacania zwierzęta trzymano codziennie przez około 2 minuty.

Próba wymuszonego pływania

FST to wywołujący stres test behawioralny, opracowany w celu oceny skuteczności środków przeciwdepresyjnych i manipulacji u gryzoni (Porsolt i in., 1977; Unal i Canbeyli, 2019).

Reakcję na stres w teście, znaną jako rozpacz behawioralna, oceniano przez dwa kolejne dni w cylindrze ze szkła akrylowego (średnica: 30 cm, wysokość: 45 cm) wypełnionym 30 cm wodą o temperaturze 25 ± 0,5 stopnia. Zgodnie ze standardową procedurą u szczurów, każde zwierzę umieszczono w komorze FST na 15 minut w dniu aklimatyzacji/testu wstępnego (FST-1) i na 5 minut w dniu testu (FST-2) przeprowadzonego po 24 godzinach (Porsoltet i in., 1977).

Po FST-2 każde zwierzę umieszczono w standardowej klatce w celu wysuszenia na 30 minut, a następnie wróciło do swojej klatki domowej. Każda sesja została nagrana kamerą wideo i zakodowana przez dwóch obserwatorów niewidomych na warunki eksperymentu. Okresy bezruchu (wyniki bezruchu) uśredniono (rzetelność międzywymiarowa: r=0,99) i porównano za pomocą testu t niezależnych próbek.

For more information:19450477648nn@gmail.com