Īslaicīgas vides bagātināšanas diferenciālā ietekme pēc sociālās izolācijas žurkām 1. daļa

Abstrakts

Vides bagātināšana (EE) grauzējiem ir saistīta ar plašu fizioloģisku, afektīvu un kognitīvu priekšrocību klāstu. Šķietami pretējs mājokļa stāvoklis, sociālā izolācija (SI), tiek izmantots kā grauzēju stresa modelis, negatīvi ietekmējot vairākus neirobioloģiskos mehānismus un kavējot izziņas spējas. sniegumu.

Izziņa un atmiņa ir divi ļoti svarīgi mūsu smadzeņu aspekti. Izziņa attiecas uz mūsu spēju apstrādāt informāciju, tostarp uzmanību, domāšanu, spriešanu, spriedumu un problēmu risināšanu. Atmiņa attiecas uz spēju saglabāt un izgūt informāciju, tostarp īslaicīgu uzglabāšanu, ilgtermiņa glabāšanu un atsaukšanu.

Tomēr daudzi faktori dzīvē var traucēt mūsu izziņai un atmiņai, piemēram, nemiers, stress, miega trūkums, neveselīgs uzturs utt. Apskatīsim, kā šie faktori ietekmē mūsu izziņu un atmiņu.

Trauksme un stress: Kad esam nervozi, nemierīgi un saspringti, smadzeņu izdalītie hormoni var kavēt mūsu izziņu un atmiņu. Šie faktori ne tikai ietekmē mūsu spēju domāt un pieņemt lēmumus, bet arī traucē mūsu koncentrēšanos un atmiņu.

Miega trūkums: Miegs ir svarīgs laiks, lai smadzenes atjaunotos un uzlādētos. Kad mums trūkst miega, smadzenes nevar pietiekami atpūsties, kas var izraisīt izziņas un atmiņas problēmas, piemēram, aizmāršību un koncentrēšanās grūtības.

Neveselīgs uzturs: Diēta ir svarīga mūsu fiziskajai veselībai, taču tā var arī ietekmēt mūsu izziņu un atmiņu. Daži uztura ieradumi ar nepietiekamu uzturu, piemēram, pārmērīga cukura un piesātināto tauku uzņemšana, var izraisīt izziņas un atmiņas pasliktināšanos.

Par laimi, ir dažas pozitīvas uzvedības metodes, ko varam darīt, lai uzlabotu mūsu izziņu un atmiņu. patīk:

1. Vingrojumi, kas var palīdzēt mums samazināt stresu un trauksmi un uzlabot koncentrēšanās un domāšanas prasmes.

2. Saglabājiet labus miega ieradumus un katru nakti nodrošiniet atbilstošu atpūtas laiku, kas var palīdzēt mūsu smadzenēm pilnībā atjaunoties un uzlādēties.

3. Saglabājiet veselīgu uzturu, samaziniet cukura un piesātināto tauku uzņemšanu un ēdiet vairāk smadzenēm labvēlīgu pārtiku, piemēram, zivis un riekstus.

Īsāk sakot, izziņa un atmiņa ir ļoti svarīgas mūsu ikdienas dzīvē. Mums ir jāpievērš uzmanība fiziskajai un garīgajai veselībai un jāpieņem daži aktīvi un veselīgi dzīvesveidi, lai veicinātu mūsu izziņu un atmiņu. Var redzēt, ka mums jāuzlabo atmiņa. Cistanche deserticola var ievērojami uzlabot atmiņu, jo Cistanche deserticola ir tradicionāls ķīniešu ārstniecības materiāls ar daudziem unikāliem efektiem, no kuriem viens ir atmiņas uzlabošana. Maltās gaļas iedarbīgumu nodrošina dažādas tajā esošās aktīvās sastāvdaļas, tostarp skābe, polisaharīdi, flavonoīdi utt. Šīs sastāvdaļas var dažādos veidos veicināt smadzeņu veselību.

Noklikšķiniet uz zināt 10 veidus, kā uzlabot atmiņu

Eksperimentālie projekti, kas ietver pārslēgšanos starp šiem izmitināšanas apstākļiem, radīja dažādus rezultātus. Mēs novērtējām dažādas īslaicīgas EE uzvedības un kognitīvās sekas pēc ilgstoša, SI izraisīta stresa. Mēs atklājām bagātināšanas ietekmi pēc 30 dienu izolācijas uz uzvedības izmisumu, trauksmei līdzīgu uzvedību un telpisko darba atmiņu pieaugušiem Wistar žurku tēviņiem un atklājām būtisku anksiolītisko efektu eksperimentālajā grupā (SI uz EE). Interesanti, ka žurkām, kas pakļautas EE, bija arī paaugstināts uzvedības izmisums, salīdzinot ar kontroles (nepārtraukta SI) grupu.

5-Daywater Y-labirinta (WYM) testa beigās telpiskās darba atmiņas veiktspēja neatšķīrās. Tomēr SI uz EE dzīvniekiem bija labāka atmiņas veiktspēja pirmajās 2 WYM dienās, kas liecina par ātrāku mācīšanos. Atbilstoši šai atšķirībai mēs reģistrējām ievērojami vairāk c-Fos-imūnpozitīvu (c-Fos+) šūnu SI retrospleniālajā un perirhinālajā garozā uz EE dzīvniekiem.

Amigdalas sānu un bazolaterālajos kodolos šādas atšķirības nebija. Šie rezultāti liecina, ka īslaicīga bagātināšana pēc izolācijas stresa rada atšķirīgus rezultātus afektīvajās un kognitīvajās sistēmās.

Atslēgvārdi

Vides bagātināšana · Sociālā izolācija · Piespiedu peldēšanas tests · Paaugstināts plus labirints · c-Fos · Telpiskā atmiņa.

Ievads

Hronisks stress var veicināt vairāku veidu psihopatoloģiju attīstību, tostarp depresiju, trauksmes traucējumus un posttraumatiskā stresa traucējumus (Coyne, 1991; McEwen, 2004).

Dažāda veida stresa faktori iedarbojas uz noteiktiem neirobioloģiskiem ceļiem (Alleva & Santucci, 2001), un tiem ir atšķirīga ietekme neironu, hormonālā un uzvedības līmenī (Oishi et al., 2003; Pijlman et al., 2003). Pierādījumi no cilvēka (Cacioppo & Hawkley, 2003) un citi pētījumi ar dzīvniekiem (Cacioppo et al., 2015; Filipović et al., 2017) parāda, ka psihosociālie stresa faktori izraisa unikālus fizioloģiskus un emocionālus rezultātus, kas nav novēroti ar citiem stresa faktoru veidiem.

Sociālā izolācija (SI), parādība, kas plaši piedzīvota COVID{0}} pandēmijas laikā (Unal, 2021), ir galvenais psihosociālā stresa avots, kas saistīts ar veselības problēmām, tostarp depresiju (House et al., 1988). Lai atdarinātu cilvēka SI dzīvnieku modeļos, grauzēji tiek pakļauti individuālām telpām ar regulāru dzirdes un ožas stimulāciju, bet ierobežotu vizuālo un taustes ievadi (Garzón & Del Río, 1981).

Atsevišķi izmitināti grauzēji uzrāda ilgstošus traucējumus atalgojuma meklēšanā un dažādos kognitīvos uzdevumos, ko bieži pavada paaugstināts trauksmes līmenis un depresijai līdzīga uzvedība (Carnevali et al., 2012; Nakayasu & Ishii, 2008; Von Frijtaget al., 2000).

Ilgtermiņa SI kavē hipokampu neiroģenēzi (Stranahan et al., 2006), izraisa veģetatīvo un sirds disregulāciju (Grippo et al., 2007) un maina neiroinflammatorisko reakciju uz insultu (Karelina et al., 2009).

Ir pārbaudīti vairāki nefarmakoloģiskās ārstēšanas veidi, lai bloķētu vai mainītu grauzēju ilgstoša stresa sekas. Vides bagātināšana (EE), ko ierosināja Donalds Hebs (1947), izrādījās ļoti veiksmīga, bloķējot dažādu hroniska stresa formu, tostarp SI, nelabvēlīgo ietekmi. Novatoriskie pētījumi 1960. gados pārveidoja EE par standarta grauzēju uzvedības paradigmu (Rosenzweig, 1966; Rosenzweig et al., 1962), demonstrējot vides stimulu ietekmi uz dažādiem liela mēroga neirobioloģiskiem parametriem, piemēram, "kopējo smadzeņu svaru" vai " kopējais DNS vai RNS saturs" smadzenēs (Bennett et al., 1969; Rosenzweig et al., 1967; Rosenzweig & Bennett, 1969).

Turpmākie darbi parādīja tā uzlabojošo ietekmi uz neirodeģeneratīvām slimībām, traumatiskiem smadzeņu ievainojumiem, neiroloģiskās attīstības traucējumiem un psihopatoloģijām, piemēram, šizofrēniju, depresiju un trauksmi (Laviola et al., 2008; Nithianantharajah & Hannan, 2006; Renoiret al., 2013). EE lietojumprogrammas radīja konsekventus konstatējumus, mainot neironu (Biggio et al., 2019; Cao et al., 2018; Monteiro et al., 2014), fizioloģiskos (Vitalo et al., 2012; Watanasriyakul et al., 2019) un kognitīvos. (Lambert & Guillette, 2021) SI deficītu, bet izraisīja dažādus rezultātus tā afektīvo seku starpā.
Pāreja no SI uz EE radīja antidepresantu efektu žurkām (Brenes et al., 2020) un sociāli monogāmiem prēriju pelēm (Grippo et al., 2014; Normann et al., 2021). Trauksmei līdzīgai uzvedībai žurkām pēc pārejas no SI uz EE tika novērots noanksiolītisks efekts (Mora-Gallegos & Fornaguera, 2019), atšķirībā no EE eksperimentiem, kas neietver dzīves apstākļu izmaiņas (Peña et al., 2006).

Jaunāks pētījums atklāja ievērojamu anksiolītisku efektu prēriju pelēm, kad EE sniedza iespēju brīvprātīgi vingrot (Normann et al., 2021). Savukārt citā pētījumā, kurā SI slēdzim tika izmantots SI, tika novērots, ka izolētām pelēm bija zemāks trauksmes līmenis, salīdzinot ar pelēm, kas tika turētas grupās (Lopez & Laber, 2015).

Lai iegūtu visaptverošu izpratni par EE ietekmi uz ilgtermiņa SI, mēs novērtējām uzvedības izmisumu, trauksmei līdzīgu uzvedību un telpisko darba atmiņu tajā pašā eksperimentālajā dizainā. Mēs apvienojam šos uzvedības rezultātus ar c-Fos proteīna imūnhistoķīmiju un atklājam EE procedūras neironu korelācijas dažādās kortikālās un amigdaloīdu struktūrās.

Izolācijas un bagātināšanas pētījumos bieži tiek izmantots uzvedības izmisums un anhedonija — divi psihiski endofenotipi, kas apkopo depresīvu traucējumu patoloģiju (Carrier & Kabbaj, 2012; Djordjevic et al., 2012; Gould & Gottesman, 2006, ković201 et al., Zlat 4).

Pētījumi, kuros kā kontroles līdzekli izmantoja grupās turētus dzīvniekus, liecina, ka 21-daySI stress izraisa uzvedības izmisumu, kas definēts kā palielināta nekustīgums piespiedu peldēšanas testā (Unal & Canbeyli, 2019), kā arī anhedonija, kas izpaužas kā samazinājums. priekšroka insaharozei. Atšķirībā no SI, bagātināšanas procedūras piedāvā terapeitisku efektu abām parādībām (Ashokan et al., 2018; Mitra & Sapolsky, 2009; Veena et al., 2009).

Iepriekš minētais darbs, izmantojot pāreju no izolācijas uz bagātināšanu, atkārtoja šos rezultātus, parādot antidepresantu efektu EE grupā (Brenes et al., 2020; Grippo et al., 2014; Normann et al., 2021).

Atšķirībā no depresīvās uzvedības grauzēju modeļiem, trauksmes mērījumi radīja pretrunīgus atklājumus pētījumos, kas ietver vai nu SI, vai EE. Vairāki ilgtermiņa EE pētījumi ziņoja par anksiolītisku iedarbību (Brenes Sáenz et al., 2006; Harati et al., 2013; Leal-Galicia et al., 2007; Leal-Galiciaet al., 2008; Peña et al., 2006), savukārt daži citi nekonstatēja veiktspējas izmaiņas paaugstinātā plus labirintā (EPM) (Goes et al., 2015) vai ziņo par pretēju, trauksmi izraisošu efektu (Mann & Gervais, 2011).

SI ietekme uz trauksmei līdzīgu uzvedību arī radīja dažādus rezultātus (Butler, Carter, & Weiner, 2014b); daži ziņoja par anksiolītisko iedarbību (Chappellet al., 2013; McCool & Chappell, 2009; Zhang et al., 2012), savukārt citi neuzrādīja SI ietekmi uz roku izvēli EPM (Butler, Ariwodola un Weiner, 2014a; Butler, Carter , et al., 2014; Simpson et al., 2012).

Šī nekonsekvence saglabājas dažos eksperimentos, kuros iesaistīti SI uz EEswitch. Anksiolītisks efekts tika konstatēts prēriju pelēm (Normann et al., 2021), savukārt žurkām netika novērotas būtiskas izmaiņas (Mora-Gallegos & Fornaguera, 2019), un anksiogēns efekts tika konstatēts bagātinātām pelēm (Lopez & Laber, 2015). .

Kognitīvā ietekme, pārejot no SI uz EE, ir vienkārša, salīdzinot ar afektīvajām sekām.

Dažādi SI veidi pasliktina necilvēku (Volkers & Scherder, 2011) un citu dzīvnieku telpisko darba atmiņu (Fischer et al., 2012; Gregory & Szumlinski, 2008; Zorzoet al., 2019), it īpaši, ja to ievada pēc atšķiršanas (Kosten et al. al., 2012). Turpretim ilgtermiņa EE uzlabo vairākus atmiņas veidus (Harati et al., 2011), kā tas novērots radiālās rokas labirintā (Bell et al., 2009), Hebb-Williamsmaze (Kobayashi et al., 2002) un Morisa ūdens labirints (Nilsson et al., 1999; Schrijver et al., 2002).

Tāpat kā izolācijas protokolos, kognitīvo efektu parādīšanās pēc EE ir atkarīga no laika. Bērzs u.c. (2013) parādīja, ka 6-nedēļas nepārtraukts EE periods, bet ne 3 nedēļas, varēja uzlabot darba atmiņu. EE izraisīts atmiņas veiktspējas pieaugums bija saistīts ar ilgtermiņa sinaptisko plastiskumu (Steinet al., 2016) un hipokampu neiroģenēzi (Nilsson et al., 1999).

EE pozitīvā kognitīvā ietekme var vai var parādīties pēc stresa paradigmas. Daži pētījumi parādīja, ka īstermiņa EE pēc hroniska stresa pārvarēja stresa izraisītos telpiskās atmiņas deficītus (Hutchinsonet al., 2012; Veena et al., 2009), savukārt citi norādīja, ka telpiskās atmiņas veiktspēju pēc akūta stresa neietekmē mājokļa apstākļi (Del). Arco et al., 2007; Garrido et al., 2013; Segovia et al., 2008).

Resocializācija standarta būros pēc SI bija pietiekama, lai pārvarētu šī stresa modeļa izraisītos kognitīvos defektus (Chenet al., 2016). Novecojušu žurku maiņa no SI uz EE uz 3 mēnešiem nodrošināja labāku veiktspēju sarežģītos, aklo aleju labirintos, savukārt pāreja no standarta vai bagātinātiem būriem uz izolāciju pasliktināja šo veiktspēju (Winocur, 1998).

Šie pētījumi kopumā parāda, ka afektīvajām un kognitīvajām izmaiņām, ko novēro bagātināšana, bieži ir nepieciešams salīdzinoši ilgs diferencēta mājokļa periods. Iepriekš minētajos saharozes patēriņa pētījumos galvenokārt tika izmantoti īsie vai akūtās bagātināšanas modeļi (Grimm et al., 2013; Grimm et al., 2018; Grimm et al., 2019; Slaker et al., 2016).

Nevienā pētījumā nav pētīta īslaicīga EE ietekme pēc ilgstošas ​​izolācijas stresa. Tāpēc mēs pārbaudījām, vai ļoti īsas 3-dienas EE manipulācijas var mainīt afektīvās un kognitīvās izmaiņas, ko izraisījis ilgstošs SI izraisīts stress pieaugušām Wistar žurkām.

Mēs novērtējām uzvedības izmisumu FST, trauksmei līdzīgu uzvedību EPM, lokomotorisko aktivitāti atklātā lauka testā (OFT) un telpiskās darba atmiņas veiktspēju ūdens Y-labirinta (WYM) uzdevumā. Tika reģistrēta un korelēta c-Fos imūnreaktivitāte dažādās ar atmiņu saistītās kortikālās un amigdaloīdu struktūrās.

materiāli un metodes

Priekšmeti
Pieaugušie Wistar žurku tēviņi (290-340 g, n=16) tika izmitināti atsevišķi (21 ± 1 grāds; ~50% mitrums; 12:12 diena/nakts cikls, apgaismojums ieslēgts plkst. 7:00 no rīta ) mazos SI būros (36,5 × 16,5 × 12,5 cm) 30 dienas, līdz tie tiek sadalīti eksperimentālos un kontroles apstākļos, pamatojoties uz ķermeņa svaru un mājas būru (1. att.).

Eksperimentālās grupas dzīvnieki (n=8) tika ievietoti kopā vienā lielā EE būrī (SI uz EE), savukārt kontroles dzīvnieki (n=8) palika savos SI būros (nepārtraukta SI). Pārtika un ūdens tika nodrošināti ad libitum abām grupām visā eksperimenta laikā. Visas procedūras tika veiktas, kā apstiprinājusi Boğaziçi universitātes Ētikas komiteja dzīvnieku izmantošanai eksperimentos.

Pirms eksperimenta dzīvnieki tika izmitināti standarta būros, kuros bija četri dzīvnieki. Pētījumā iekļautie 16 dzīvnieki un 8 dzīvnieki katrā grupā nāk no 4 dažādiem mājas būriem.

Eksperimentālais dizains un vides bagātināšana

Pēc 30 dienām SI puse no žurkām tika pārvietotas uz EEcage un palika tur kopumā 10 dienas līdz perfūzijas fiksācijai (1. attēls). Eksperimentālā pārbaude sākās ar FST pēc 3 dienu bagātināšanas (no SI līdz EE grupai) 34. dienā (1. att.).

Tam sekoja OFT, EPM un WYM. Attiecīgi 2-dienas FST uzvedības izmisuma analīze ir atkarīga no 3-4 bagātināšanas dienām, turpretim pēdējā testa rezultāti, 5-diena WYM atspoguļo 5-10 diferencētās uzturēšanās dienas ( 1. att.). Dzīvnieki tika perfūzēti 24 stundas pēc tam, kad tie tika atgriezti būros pēc pēdējā WYM izmēģinājuma (1. attēls).

EE procedūra (Hebb, 1947; Krech et al., 1960) tika īstenota kvadrātveida (66 × 66 cm) caurspīdīgā plexiglascage. Tajā bija skriešanas ritenis, neliels spogulis, ligzdas kaste (10 × 10 × 10 cm), rampa, kas savienojās ar platformu (25 × 25 cm) 20 cm virs zemes līmeņa, un sešas dažādas plastmasas rotaļlietas, kas tika pārkārtotas katru dienu. Kā papildu bagātināšanas procedūra ar dzīvniekiem tika apstrādāti katru dienu aptuveni 2 minūtes.

Piespiedu peldēšanas tests

FST ir stresu izraisošs uzvedības tests, kas izstrādāts, lai novērtētu antidepresantu un manipulāciju efektivitāti grauzējiem (Porsolt et al., 1977; Unal & Canbeyli, 2019).

Testa stresa reakcija, kas pazīstama kā uzvedības izmisums, tika novērtēta divas dienas pēc kārtas akrila stikla cilindrā (diametrs: 30 cm, augstums: 45 cm), kas piepildīts ar 30 cm ūdeni 25 ± 0,5 grādu temperatūrā. Pēc standarta procedūras žurkām katrs dzīvnieks tika ievietots FST kamerā uz 15 minūtēm aklimatizācijas/pirmstesta dienā (FST-1) un uz 5 minūtēm testa dienā (FST-2), kas veikta pēc 24 stundām. (Porsoltet al., 1977).

Pēc FST-2 katrs dzīvnieks tika ievietots standarta būrī žāvēšanai uz 30 minūtēm un pēc tam atgriezts savā mājas būrī. Katra sesija tika ierakstīta ar videokameru, un to kodēja divi novērotāji, kuri bija akli pret eksperimentālajiem apstākļiem. Nekustīguma periodi (nekustīguma rādītāji) tika aprēķināti vidēji (starpvērtētāju ticamība: r=0.99) un salīdzināti, izmantojot neatkarīgu paraugu t-testu.

For more information:19450477648nn@gmail.com