ラットにおける社会的隔離後の短期間の環境強化の異なる効果 パート 1
Dec 15, 2023
抽象的な
齧歯動物における環境エンリッチメント（EE）は、幅広い生理学的、感情的、認知的利点と関連しています。一見、正反対の居住条件である社会的隔離（SI）は、齧歯動物のストレスモデルとして使用されており、いくつかの神経生物学的メカニズムに悪影響を及ぼし、認知機能を妨げています。パフォーマンス。
認知と記憶は私たちの脳の 2 つの非常に重要な側面です。 認知とは、注意、思考、推論、判断、問題解決などの情報を処理する能力を指します。 記憶とは、短期保存、長期保存、呼び出しなど、情報を保存および取得する能力を指します。
しかし、不安、ストレス、睡眠不足、不健康な食事など、生活の中の多くの要因が私たちの認知や記憶を妨げる可能性があります。これらの要因が私たちの認知や記憶にどのような影響を与えるかを見てみましょう。
不安とストレス：緊張、不安、ストレスを感じると、脳から分泌されるホルモンが認知や記憶を妨げる可能性があります。 これらの要因は、私たちの思考能力や意思決定能力に影響を与えるだけでなく、集中力や記憶力にも影響を与えます。
睡眠不足：睡眠は脳の修復と充電のための重要な時間です。 睡眠が不足すると、脳が十分な休息を取ることができなくなり、物忘れや集中力の低下などの認知や記憶の問題が生じる可能性があります。
不健康な食事: 食事は身体の健康にとって重要ですが、認知や記憶にも影響を与える可能性があります。 砂糖や飽和脂肪の過剰摂取など、一部の栄養不足の食習慣は、認知力や記憶力の低下につながる可能性があります。
幸いなことに、認知力と記憶力を高めるためにできるポジティブな行動がいくつかあります。 のように：
1. 運動は、ストレスや不安を軽減し、集中力や思考力を向上させるのに役立ちます。
2. 良好な睡眠習慣を維持し、毎晩十分な休息時間を確保することで、脳の完全な修復と充電が可能になります。
3. 健康的な食事を維持し、砂糖と飽和脂肪の摂取を最小限に抑え、魚やナッツなどの脳に優しい食品をもっと食べてください。
つまり、認知と記憶は私たちの日常生活にとって非常に重要です。 私たちは身体的および精神的な健康に注意を払い、認知力と記憶力を促進するために活動的で健康的なライフスタイルを取り入れる必要があります。 記憶力を向上させる必要があることがわかります。 カンクイは記憶力を大幅に向上させることができます。カンクンは多くのユニークな効果を持つ伝統的な漢方薬の素材であり、そのうちの 1 つは記憶力の向上です。 ひき肉の効能は、酸、多糖類、フラボノイドなどを含む、ひき肉に含まれるさまざまな有効成分によってもたらされます。これらの成分は、さまざまな方法で脳の健康を促進します。
これらのハウジング条件を切り替える実験計画では、さまざまな結果が得られました。 私たちは、長期にわたるSI誘発性ストレス後の短期間のEEのさまざまな行動的および認知的影響を評価しました。 我々は、成体雄ウィスターラットにおける絶望行動、不安様行動、空間作業記憶に対する30日間の隔離後の濃縮の影響を明らかにし、実験群（SIからEE）において実質的な抗不安効果を発見した。 興味深いことに、EE に曝露されたラットは、対照 (継続的 SI) グループと比較して、行動上の絶望感の増加も示しました。
5-昼水 Y 字迷路 (WYM) テスト終了時の空間作業記憶のパフォーマンスに差はありませんでした。 しかし、SI から EE の動物は、WYM の最初の 2 日間でより良い記憶能力を示し、より速い学習を示しました。 この違いと一致して、本発明者らは、SIからEE動物の脾後皮質および鼻周囲皮質において、有意により多くのc-Fos免疫陽性(c-Fos+)細胞を記録した。
扁桃体の外側核と側底核にはそのような違いは見られませんでした。 これらの結果は、孤立ストレス後の短時間の強化が、感情システムと認知システムに異なる結果をもたらすことを示唆しています。
キーワード
環境エンリッチメント・社会的隔離・強制水泳テスト・高架式十字迷路・c-Fos・空間記憶。
導入
慢性的なストレスは、うつ病、不安障害、心的外傷後ストレス障害など、いくつかの種類の精神病理の発症を促進する可能性があります (Coyne, 1991;McEwen, 2004)。
さまざまな種類のストレッサーが特定の神経生物学的経路に作用し (Alleva & Santucci, 2001)、神経レベル、ホルモンレベル、および行動レベルで異なる影響を及ぼします (Oishi et al., 2003; Pijlman et al., 2003)。ヒトからの証拠 (Cacioppo & Santucci, 2001)。 Hawkley、2003）および他の動物研究（Cacioppo et al.、2015; Filipović et al.、2017）は、心理社会的ストレス因子が、他の種類のストレス因子では観察されない、独特の生理学的および感情的結果をもたらすことを実証しています。
社会的孤立（SI）は、新型コロナウイルス-19のパンデミック中に広く経験された現象であり（Unal、2021年）、うつ病を含む健康上の問題に関連する心理社会的ストレスの主な原因となっている（House et al.、1988）。 動物モデルでヒトのSIを模倣するために、齧歯動物は定期的に聴覚および嗅覚刺激を与えながら個別の住居に曝露されるが、視覚および触覚の入力は制限される(Garzón & Del Río、1981)。
個別に飼育されている齧歯動物は、報酬を求める行動やさまざまな認知課題の長期にわたる障害を示し、多くの場合、不安レベルの上昇や抑うつ様行動を伴います（Carnevali et al., 2012; Nagasu & Ishii, 2008; Von Frijtaget al., 2000）。
長期にわたるSIは、海馬の神経新生を妨げ(Stranahan et al., 2006)、自律神経および心臓の調節異常を引き起こし(Grippo et al., 2007)、脳卒中に対する神経炎症反応を変化させる(Karelina et al., 2009)。
げっ歯類における長期ストレスの影響を阻止または逆転させるために、いくつかの非薬物療法が試験されています。 Donald Hebb (1947) によって提唱された環境エンリッチメント (EE) は、SI を含むさまざまな形の慢性ストレスの悪影響をブロックするのに非常に成功したことが証明されました。 1960年代の先駆的な研究は、「脳の総重量」や「脳内の総DNAまたはRNA含有量」（Bennett et al.、1969; Rosenzweig et al.、1967; Rosenzweig& Bennett、1969）。
その後の研究では、神経変性疾患、外傷性脳損傷、神経発達障害、および統合失調症、うつ病、不安症などの精神病理学に対するその改善効果が示されました（Laviola et al., 2008; Nithianantharajah & Hannan, 2006; Renoiret al., 2013）。 EE アプリケーションは、ニューロン (Biggio et al., 2019; Cao et al., 2018; Monteiro et al., 2014)、生理学的 (Vitalo et al., 2012; Katanasriyakul et al., 2019)、および認知機能の逆転において一貫した知見をもたらしました。 (Lambert&Guillette、2021) SI の欠陥はありましたが、その感情的影響に関してはさまざまな結果が得られました。
SI から EE への切り替えは、ラット (Brenes et al., 2020) および社会的に一夫一婦制のプレーリーハタネズミ (Grippo et al., 2014; Normann et al., 2021) で抗うつ効果をもたらしました。 不安様行動については、生活条件の変化を伴わないEE実験(Peña et al., 2006)とは異なり、SIからEEへの切り替え後のラットでは抗不安作用は観察されなかった(Mora-Gallegos & Fornaguera, 2019)。
より最近の研究では、EEが自発的な運動の機会を提供した場合、プレーリーハタネズミに顕著な抗不安効果が見出されました（Normann et al.、2021）。 対照的に、SIからEEへの切り替えを適用した別の研究では、隔離されたマウスは集団飼育されたマウスと比較して不安レベルが低いことが観察された(Lopez & Laber、2015)。
長期SIにおけるEEの影響を包括的に理解するために、同じ実験デザインで行動上の絶望、不安様行動、および空間作業記憶を評価しました。 我々は、これらの行動結果をc-Fosタンパク質の免疫組織化学と組み合わせ、さまざまな皮質および扁桃体構造におけるEE手順の神経相関を明らかにします。
隔離と強化の研究では、多くの場合、行動絶望と快楽失調、つまりうつ病性障害の病態を再現する 2 つの精神医学的エンドフェノタイプが利用されます (Carrier & Kabbaj, 2012; Djordjevic et al., 2012; Gould& Gottesman, 2006; Zlatković et al., 2014)。
グループ飼育された動物を対照として使用した研究では、21-日のストレスが、強制水泳テスト（FST）における不動の増加として定義される行動的絶望感につながること（Unal & Canbeyli、2019）と、運動能力の低下として反映される無快感症につながることが実証されています。インスクロースの好み。 SI とは対照的に、濃縮手順は両方の現象に対して治療効果をもたらします (Ashokan et al., 2018; Mitra & Sapolsky, 2009; Veena et al., 2009)。
隔離から濃縮へのスイッチを利用した前述の研究はこれらの結果を再現し、EEグループにおける抗うつ効果を示しました（Brenes et al., 2020; Grippo et al., 2014; Normann et al., 2021）。
抑うつ行動の齧歯動物モデルとは異なり、不安の測定は、SI または EE のいずれかを含む研究において矛盾した結果をもたらしました。 いくつかの長期EE研究で抗不安効果が報告されている(Brenes Sáenz et al., 2006;Harati et al., 2013; Leal-Galicia et al., 2007; Leal-Galicia et al., 2008; Peña et al., 2006)。一方、高架十字迷路 (EPM) でパフォーマンスに変化が見られないことを発見した研究者もいます (Goes et al., 2015)、または逆の不安誘発効果を報告しています (Mann & Gervais, 2011)。
不安様行動に対するSIの影響もまた、さまざまな結果をもたらした(Butler, Carter, &Weiner, 2014b)。 抗不安効果を報告した研究者もいるが（Chappellet al., 2013; McCool & Chappell, 2009; Zhang et al., 2012）、一方で、EPM における腕の好みに対する SI の影響を示さない研究者もいる（Butler, Ariwodola, & Weiner, 2014a; Butler,Carterら、2014;シンプソンら、2012）。
この不一致は、SI から EE への切り替えを伴ういくつかの実験では継続します。 抗不安作用はプレーリーハタネズミで発見されたが(Normann et al., 2021)、ラットでは有意な変化は観察されず(Mora-Gallegos & Fornaguera, 2019)、抗不安作用は濃縮マウスで発見された(Lopez & Laber, 2015)。 。
SI から EE への切り替えによる認知への影響は、感情への影響と比較すると単純です。
さまざまなタイプのSIは、特に離乳後に導入された場合、ヒト（Volkers & Scherder、2011）および他の動物（Fischer et al.、2012; Gregory & Szumlinski、2008; Zorzoet al.、2019）の空間作業記憶を損なう（Kosten et al.、2019）。 al.、2012)。 対照的に、長期EEは、放射状アーム迷路（Bellら、2009年）、Hebb-Williamsmaze（小林ら、2002年）、およびモリス水迷路(Nilsson et al., 1999; Schrijver et al., 2002)。
隔離プロトコルと同様、EE 後の認知効果の出現は時間に依存します。 バーチら。 (2013) は、6-1 週間の継続的な EE 期間（3 週間ではない）で作業記憶を改善できることを示しました。 EE主導の記憶能力の増加は、長期的なシナプス可塑性(Sreinet al., 2016)および海馬の神経新生(Nilsson et al.,1999)と関連していた。
EE の肯定的な認知効果は、ストレス パラダイムに従って統合される場合と統合されない場合があります。 いくつかの研究では、慢性ストレス後の短期EEがストレス誘発性の空間記憶障害を克服することを実証しており(Hutchinsonet al., 2012; Veena et al., 2009)、他の研究では、急性ストレス後の空間記憶能力は住宅条件の影響を受けないことが示されている(Del Arco et al.、2007;Garrido et al.、2013;Segovia et al.、2008)。
SI後の標準的なケージでの再社会化は、このストレスモデルによって引き起こされる認知欠陥を克服するのに十分でした（Chenet al.、2016）。 高齢ラットを 3 か月間 SI から EE に切り替えると、複雑な袋小路迷路でのパフォーマンスが向上しましたが、標準または強化ケージから隔離に切り替えると、このパフォーマンスが低下しました (Winocur、1998)。
これらの研究を総合すると、濃縮によって観察される感情的および認知的変化には、比較的長期間の差別的な居住が必要な場合が多いことが示されています。 前述のスクロース消費研究では、主に簡易または急性濃縮モデルが利用されました（Grimm et al., 2013;Grimm et al., 2018; Grimm et al., 2019; Slaker et al., 2016）。
長期にわたる隔離ストレス後の短期間のEEの影響を調査した研究はありません。 したがって、我々は、成体のウィスターラットにおいて、非常に短い、3-日のEE操作が、長期のSI誘発ストレスによって引き起こされる感情および認知の変化を逆転させることができるかどうかをテストしました。
FST における絶望行動、EPM における不安様行動、オープンフィールドテスト (OFT) における運動能力、および水上 Y 字迷路 (WYM) 課題における空間作業記憶のパフォーマンスを評価しました。 異なる記憶関連の皮質構造および扁桃体構造におけるc-Fos免疫反応性を記録し、相関させた。
材料と方法
科目
成体雄ウィスターラット (290-340 g、n=16) を個別に飼育しました (21 ± 1 度、湿度約 50%、昼夜サイクル 12:12、午前 7:00 に点灯) ）を、体重とホームケージに基づいて実験条件と対照条件に分けるまで、小さなSIケージ（36.5×16.5×12.5cm）で30日間飼育しました（図1）。
実験群の動物 (n=8) は単一の大きな EE ケージ (SI から EE) に一緒に入れられましたが、対照動物 (n=8) は SI ケージ (連続 SI) に残りました。 実験中、両方のグループに食物と水が自由に与えられました。 すべての手順は、実験における動物の使用に関するボアジチ大学倫理委員会の承認に従って実行されました。
実験前に、動物を４匹の動物が入った標準ケージに収容した。 研究の 16 匹の動物と各グループの 8 匹の動物は 4 つの異なるホームケージから来ています。
実験デザインと環境エンリッチメント
SI の 30 日後、ラットの半数を EE ケージに移動し、灌流固定まで合計 10 日間そこに留まりました (図 1)。 実験試験は、34 日目に (SI から EE グループの) 3 日間の濃縮後の FST で開始しました (図 1)。
これに、OFT、EPM、WYM が続きました。 したがって、2-日のFSTの行動絶望分析は3-4日の濃縮に依存しますが、最終テストの結果である5-日のWYMは5-10日の差分住宅（図1）。 最後のWYM試験の後、動物をケージに戻してから24時間後に灌流しました（図1）。
EE 手順 (Hebb、1947; Krech et al.、1960) は、正方形 (66 × 66 cm) の透明なプレキシグラスケージで実施されました。 中には回し車、小さな鏡、巣箱（10 × 10 × 10 cm）、地上 20 cm の台（25 × 25 cm）に接続するスロープ、そして毎日並べ替えられる 6 つの異なるプラスチックのおもちゃが含まれていました。 追加の濃縮手順として、動物を毎日約 2 分間触りました。
強制水泳テスト
FST は、げっ歯類における抗うつ薬と操作の有効性を評価するために開発されたストレス誘発行動検査です (Porsolt et al., 1977; Unal & Canbeyli, 2019)。
絶望行動として知られるテストのストレス反応は、25±0.5度で30cmの水で満たされたアクリルガラス製シリンダー(直径30cm、高さ45cm)内で連続2日間にわたって評価された。 ラットにおける標準手順に従い、各動物を順応/試験前日 (FST-1) には 15 分間、試験日 (FST-2) には 5 分間 FST チャンバーに入れ、24 時間後に実施しました。 (ポーソルテ他、1977)。
FST-2後、各動物を標準ケージに入れて 30 分間乾燥させた後、元のケージに戻しました。 各セッションはビデオカメラで記録され、実験条件を知らされていない 2 人の観察者によってコーディングされました。 不動期間（不動スコア）を平均化し（評価者間信頼性: r=0.99）、独立したサンプルの t 検定を使用して比較しました。
For more information:19450477648nn@gmail.com
