Lühiajalise keskkonnarikastamise diferentseeritud mõjud pärast sotsiaalset isolatsiooni rottidel 1. osa

Abstraktne

Näriliste keskkonna rikastamine (EE) on seotud paljude füsioloogiliste, afektiivsete ja kognitiivsete eelistega. Näiliselt vastupidist pidamisseisundit, sotsiaalset isolatsiooni (SI), kasutatakse näriliste stressimudelina, mis mõjutab negatiivselt mitmeid neurobioloogilisi mehhanisme ja pärsib kognitiivseid võimeid. esitus.

Kognitsioon ja mälu on meie aju kaks väga olulist aspekti. Kognitsioon viitab meie võimele töödelda teavet, sealhulgas tähelepanu, mõtlemist, arutlemist, otsustusvõimet ja probleemide lahendamist. Mälu viitab võimalusele salvestada ja hankida teavet, sealhulgas lühiajalist säilitamist, pikaajalist säilitamist ja tagasikutsumist.

Kuid paljud tegurid elus võivad häirida meie tunnetust ja mälu, nagu ärevus, stress, unepuudus, ebatervislik toitumine jne. Vaatame, kuidas need tegurid mõjutavad meie tunnetust ja mälu.

Ärevus ja stress: kui oleme närvis, ärevuses ja stressis, võivad aju eritatavad hormoonid takistada meie tunnetust ja mälu. Need tegurid ei mõjuta mitte ainult meie mõtlemis- ja otsustusvõimet, vaid häirivad ka meie keskendumisvõimet ja mälu.

Unepuudus: uni on aju jaoks oluline aeg taastuda ja laadida. Kui meil on unepuudust, ei saa aju piisavalt puhata, mis võib põhjustada kognitiivseid ja mäluprobleeme, nagu unustamine ja keskendumisraskused.

Ebatervislik toitumine: toitumine on meie füüsilise tervise jaoks oluline, kuid see võib mõjutada ka meie tunnetust ja mälu. Mõned toitumisvaegused toitumisharjumused, nagu liigne suhkru ja küllastunud rasvade tarbimine, võivad viia kognitiivse ja mälu halvenemiseni.

Õnneks on mõningaid positiivseid käitumisviise, mida saame oma tunnetuse ja mälu edendamiseks teha. nagu:

1. Treening, mis aitab meil vähendada stressi ja ärevust ning parandada keskendumis- ja mõtlemisoskust.

2. Säilitage head uneharjumused ja tagage igal õhtul piisav puhkeaeg, mis võib aidata meie ajul täielikult taastuda ja end laadida.

3. Säilitage tervislik toitumine, minimeerige suhkru ja küllastunud rasvade tarbimist ning sööge ajusõbralikumaid toite, nagu kala ja pähklid.

Lühidalt öeldes on tunnetus ja mälu meie igapäevaelus väga olulised. Peame pöörama tähelepanu füüsilisele ja vaimsele tervisele ning omaks võtma mõned aktiivsed ja tervislikud eluviisid, et edendada oma tunnetust ja mälu. On näha, et me peame oma mälu parandama. Cistanche deserticola võib oluliselt parandada mälu, sest Cistanche deserticola on traditsiooniline Hiina ravimmaterjal, millel on palju ainulaadseid toimeid, millest üks on mälu parandamine. Hakkliha tõhusus tuleneb selles sisalduvatest erinevatest toimeainetest, sealhulgas hapetest, polüsahhariididest, flavonoididest jne. Need koostisosad võivad aju tervist mitmel viisil edendada.

Klõpsake nuppu Tea 10 võimalust mälu parandamiseks

Eksperimentaalsed kujundused, mis hõlmavad nende pidamistingimuste vahetamist, andsid erinevaid tulemusi. Hindasime lühiajalise EE erinevaid käitumuslikke ja kognitiivseid mõjusid pärast pikaajalist SI-indutseeritud stressi. Avastasime pärast 30-päevast isolatsiooni rikastamise mõju käitumuslikule meeleheitele, ärevusele sarnasele käitumisele ja ruumilisele töömälule täiskasvanud isastel Wistari rottidel ning avastasime eksperimentaalses (SI kuni EE) rühmas olulise anksiolüütilise toime. Huvitav on see, et EE-ga kokku puutunud rottidel ilmnes ka suurem käitumuslik meeleheide võrreldes kontrollrühmaga (pidev SI).

5-daywater Y-labürindi (WYM) testi lõpus ruumilise töömälu jõudluses erinevusi ei olnud. Siiski näitasid SI–EE loomad paremat mälu jõudlust WYM-i esimesel kahel päeval, mis viitab kiiremale õppimisele. Kooskõlas selle erinevusega registreerisime EE loomadele SI retrospleniaalses ja perirhinaalses ajukoores oluliselt rohkem c-Fos-immunopositiivseid (c-Fos+) rakke.

Amygdala külgmised ja basolateraalsed tuumad sellist erinevust ei näidanud. Need tulemused viitavad sellele, et isolatsioonistressile järgnev lühike rikastamine põhjustab afektiivsetes ja kognitiivsetes süsteemides erinevaid tulemusi.

Märksõnad

Keskkonna rikastamine · Sotsiaalne isolatsioon · Sunnitud ujumise test · Kõrgendatud plusslabürint · c-Fos · Ruumiline mälu.

Sissejuhatus

Krooniline stress võib soodustada mitut tüüpi psühhopatoloogia, sealhulgas depressiooni, ärevushäirete ja posttraumaatilise stressihäire arengut (Coyne, 1991; McEwen, 2004).

Erinevat tüüpi stressorid toimivad teatud neurobioloogilistel radadel (Alleva & Santucci, 2001) ja neil on erinev mõju neuronite, hormonaalsete ja käitumise tasemel (Oishi et al., 2003; Pijlman et al., 2003). Tõendid inimestelt (Cacioppo & Santucci Hawkley, 2003) ja muud loomkatsed (Cacioppo et al., 2015; Filipović et al., 2017) näitavad, et psühhosotsiaalsed stressorid viivad ainulaadsete füsioloogiliste ja emotsionaalsete tulemusteni, mida muud tüüpi stressorite puhul ei täheldata.

Sotsiaalne isolatsioon (SI), nähtus, mida COVID{0}} pandeemia ajal (Unal, 2021) laialdaselt kogeti, on terviseprobleemidega, sealhulgas depressiooniga seotud psühhosotsiaalse stressi peamine allikas (House et al., 1988). Inimese SI jäljendamiseks loommudelites hoitakse närilisi individuaalses kohas, kus on regulaarne kuulmis- ja haistmisstimulatsioon, kuid piiratud visuaalne ja kombatav sisend (Garzón & Del Río, 1981).

Individuaalselt peetavatel närilistel on pikaajaline kahjustus tasu otsimise käitumises ja mitmesugustes kognitiivsetes ülesannetes, millega sageli kaasneb suurenenud ärevus ja depressiivne käitumine (Carnevali et al., 2012; Nakayasu & Ishii, 2008; Von Frijtaget al., 2000).

Pikaajaline SI takistab hipokampuse neurogeneesi (Stranahan et al., 2006), põhjustab autonoomset ja südame düsregulatsiooni (Grippo et al., 2007) ning muudab neuroinflammatoorset vastust insuldile (Karelina et al., 2009).

Katsetatud on mitmeid mittefarmakoloogilise ravi vorme, et blokeerida või ümber pöörata näriliste pikaajalise stressi tagajärgi. Environmental Enrichment (EE), mille esitas Donald Hebb (1947), osutus väga edukaks kroonilise stressi erinevate vormide, sealhulgas SI, kahjulike mõjude blokeerimisel. 1960. aastate teedrajavad uuringud muutsid EE standardseks näriliste käitumise paradigmaks (Rosenzweig, 1966; Rosenzweig et al., 1962), näidates keskkonnastiimulite mõju mitmesugustele suuremahulistele neurobioloogilistele parameetritele, nagu "aju kogukaal" või " kogu DNA või RNA sisaldus" ajus (Bennett et al., 1969; Rosenzweig et al., 1967; Rosenzweig & Bennett, 1969).

Hilisem töö näitas selle parandavat mõju neurodegeneratiivsetele haigustele, traumaatilisele ajukahjustusele, neurodegeneratiivsetele häiretele ja psühhopatoloogiatele, nagu skisofreenia, depressioon ja ärevus (Laviola et al., 2008; Nithianantharajah & Hannan, 2006; Renoiret al., 2013). EE rakendused andsid järjekindlaid leide neuronite (Biggio et al., 2019; Cao jt, 2018; Monteiro jt, 2014), füsioloogiliste (Vitalo jt, 2012; Watanasriyakul jt, 2019) ja kognitiivsete muutuste osas. (Lambert & Guillette, 2021) SI defitsiiti, kuid põhjustas selle afektiivsete tagajärgede vahel erinevaid tulemusi.
SI-lt üleminek EE-le andis antidepressandi efekti rottidel (Brenes et al., 2020) ja sotsiaalselt monogaamsetel preeriahiirtel (Grippo et al., 2014; Normann jt, 2021). Ärevuslaadse käitumise korral täheldati rottidel noanksiolüütilist toimet pärast SI-lt EE-le üleminekut (Mora-Gallegos & Fornaguera, 2019), erinevalt EE-katsetest, mis ei hõlma elamistingimuste muutumist (Peña et al., 2006).

Värskem uuring leidis preeriahiirtel märkimisväärset anksiolüütilist toimet, kui EE andis võimaluse vabatahtlikuks treeninguks (Normann et al., 2021). Teises uuringus, milles rakendati SI-d EE-lülitile, täheldati seevastu, et isoleeritud hiirtel oli madalam ärevuse tase võrreldes rühmas peetavate hiirtega (Lopez & Laber, 2015).

Et saada igakülgne arusaam EE mõjust pikaajalisele SI-le, hindasime samas eksperimentaalses plaanis käitumuslikku meeleheidet, ärevustaolist käitumist ja ruumilist töömälu. Kombineerime need käitumuslikud tulemused c-Fos valgu immunohistokeemiaga ja paljastame EE protseduuri neuronaalsed korrelatsioonid erinevates kortika- ja amügdaloidstruktuurides.

Eraldamise ja rikastamise uuringutes kasutatakse sageli käitumuslikku meeleheidet ja anhedooniat – kahte psühhiaatrilist endofenotüüpi, mis koondavad depressiivsete häirete patoloogiat (Carrier & Kabbaj, 2012; Djordjevic et al., 2012; Gould& Gottesman, 2006, ković201 jt, Zlat).

Uuringud, milles kasutati kontrollina rühmas peetavaid loomi, näitavad, et 21-daySI stress põhjustab käitumuslikku meeleheidet, mis on sunnitud ujumistestis (FST) määratletud kui suurenenud liikumatus (Unal & Canbeyli, 2019), samuti anhedoonia, mis väljendub vähenemisena. insukroosi eelistus. Erinevalt SI-st pakuvad rikastamisprotseduurid mõlema nähtuse puhul terapeutilist toimet (Ashokan et al., 2018; Mitra & Sapolsky, 2009; Veena et al., 2009).

Eespool nimetatud töö, milles kasutati isolatsiooni ja rikastamise vahelist vahetust, kordas neid tulemusi, näidates EE rühmas antidepressantset toimet (Brenes et al., 2020; Grippo jt, 2014; Normann et al., 2021).

Erinevalt näriliste depressiivse käitumise mudelitest andsid ärevuse mõõtmised kas SI või EE uuringus vastuolulisi tulemusi. Mitmed pikaajalised EE uuringud teatasid anksiolüütilisest toimest (Brenes Sáenz et al., 2006; Harati et al., 2013; Leal-Galicia jt, 2007; Leal-Galiciaet al., 2008; Peña jt, 2006), samas kui mõned teised ei leidnud kõrgendatud plusslabürindis (EPM) jõudluse muutust (Goes et al., 2015) või teatavad vastupidisest ärevust tekitavast mõjust (Mann & Gervais, 2011).

SI mõju ärevusega sarnasele käitumisele andis samuti erinevaid tulemusi (Butler, Carter, &Weiner, 2014b); mõned teatasid anksiolüütilisest toimest (Chappellet al., 2013; McCool & Chappell, 2009; Zhang et al., 2012), samas kui teised ei näidanud SI mõju käte eelistustele EPM-is (Butler, Ariwodola ja Weiner, 2014a; Butler, Carter jt, 2014; Simpson et al., 2012).

See ebakõla püsib väheste katsete puhul, mis hõlmavad SI ja EE-lülitit. Preeriahiirtel leiti anksiolüütilist toimet (Normann et al., 2021), samal ajal kui rottidel ei täheldatud olulist muutust (Mora-Gallegos & Fornaguera, 2019) ning anksiogeenset toimet leiti rikastatud hiirtel (Lopez & Laber, 2015). .

SI-lt EE-le ülemineku kognitiivsed mõjud on afektiivsete tagajärgedega võrreldes otsekohesed.

Erinevat tüüpi SI kahjustab ebainimlike (Volkers & Scherder, 2011) ja teiste loomade ruumilist töömälu (Fischer et al., 2012; Gregory & Szumlinski, 2008; Zorzoet al., 2019), eriti kui see tuuakse sisse pärast võõrutamist (Kosten et al. al., 2012). Pikaajaline EE seevastu parandab mitut tüüpi mälu (Harati et al., 2011), nagu on täheldatud käte radiaalses labürindis (Bell et al., 2009), Hebb-Williamsmaze'is (Kobayashi et al., 2002) ja Morrise veelabürint (Nilsson et al., 1999; Schrijver et al., 2002).

Nagu isoleerimisprotokollides, sõltub EE-le järgnevate kognitiivsete mõjude ilmnemine ajast. Kask jt. (2013) näitasid, et 6-nädalane pidev EE-periood, kuid mitte 3 nädalat, suutis parandada töömälu. EE-st tingitud mälu jõudluse suurenemist seostati pikaajalise sünaptilise plastilisusega (Steinet al., 2016) ja hipokampuse neurogeneesiga (Nilsson et al., 1999).

EE positiivsed kognitiivsed mõjud võivad või võivad ilmneda stressi paradigma järgi. Mõned uuringud näitasid, et kroonilisele stressile järgnev lühiajaline EE võitis stressist põhjustatud ruumimälu defitsiidi (Hutchinsonet al., 2012; Veena et al., 2009), samas kui teised näitasid, et akuutsele stressile järgnenud ruumimälu jõudlust ei mõjutanud elamistingimused (Del). Arco et al., 2007; Garrido jt, 2013; Segovia jt, 2008).

Resotsialiseerumine standardsetes puurides pärast SI-d oli piisav, et ületada selle stressimudeli käivitatud kognitiivsed defektid (Chenet al., 2016). Vanade rottide üleminek SI-lt EE-le kolmeks kuuks andis parema jõudluse keerukates pimedate radade labürintides, samas kui üleminek standardsetelt või rikastatud puuridelt isolatsioonile halvendas seda jõudlust (Winocur, 1998).

Need uuringud näitavad kokku, et rikastamisega täheldatud afektiivsed ja kognitiivsed muutused nõuavad sageli suhteliselt pikki diferentseeritud eluase. Eespool nimetatud sahharoosi tarbimise uuringutes kasutati enamasti lühi- või terava rikastamise mudeleid (Grimm et al., 2013; Grimm et al., 2018; Grimm et al., 2019; Slaker jt, 2016).

Üheski uuringus ei ole uuritud lühiajalise EE mõju pärast pikaajalist isolatsioonistressi. Seetõttu testisime, kas väga lühike, 3-päevane EE-manipulatsioon võib täiskasvanud Wistari rottidel pöörata tagasi afektiivsed ja kognitiivsed muutused, mille põhjuseks on pikaajaline SI-indutseeritud stress.

Hindasime käitumuslikku meeleheidet FST-s, ärevustaolist käitumist EPM-is, lokomotoorset aktiivsust avatud välitestis (OFT) ja ruumilist töömälu jõudlust vee Y-labürindi (WYM) ülesandes. Registreeriti ja korreleeriti c-Fos immunoreaktiivsust erinevates mäluga seotud kortikaalsetes ja amügdaloidsetes struktuurides.

materjalid ja meetodid

Õppeained
Täiskasvanud isased Wistari rotid (290-340 g, n=16) peeti eraldi (21 ± 1 kraad; niiskus ~50%; 12:12 päev/öötsükkel, tuled põlevad kell 7:00 hommikul ) väikestes SI puurides (36,5 × 16,5 × 12,5 cm) 30 päeva, kuni jagatakse nende kehakaalu ja kodupuuri alusel katse- ja kontrolltingimustesse (joonis 1).

Katserühma loomad (n=8) paigutati ühte suurde EE-puuri (SI kuni EE), samas kui kontroll-loomad (n=8) jäid oma SI-puuridesse (pidev SI). Mõlemale rühmale anti kogu katse vältel toitu ja vett ad libitum. Kõik protseduurid viidi läbi nii, nagu Boğaziçi ülikooli loomade katsetes kasutamise eetikakomitee on heaks kiitnud.

Enne katset hoiti loomi standardpuurides, mis sisaldasid nelja looma. Uuringus osalenud 16 looma ja iga rühma 8 looma on pärit 4 erinevast kodupuurist.

Eksperimentaalne projekteerimine ja keskkonna rikastamine

Pärast 30-päevast SI-d viidi pooled rottidest EE-kambrisse ja jäid sinna kokku 10 päevaks kuni perfusiooni fikseerimiseni (joonis 1). Eksperimentaalne testimine algas FST-ga pärast 3-päevast rikastamist (SI kuni EE rühmast) 34. päeval (joonis 1).

Sellele järgnesid OFT, EPM ja WYM. Sellest lähtuvalt sõltub 2-päeva FST käitumusliku meeleheite analüüs 3-4 rikastumispäevast, samas kui viimase testi tulemused, 5-päev WYM, peegeldavad 5-10 erinevat elamispäeva ( joonis 1). Loomi perfundeeriti 24 tundi pärast nende puuridesse tagastamist pärast viimast WYM-i katset (joonis 1).

EE protseduur (Hebb, 1947; Krech et al., 1960) rakendati ruudukujulises (66 × 66 cm) läbipaistvas pleksiklaasis. See sisaldas jooksvat ratast, väikest peeglit, pesakasti (10 × 10 × 10 cm), kaldteed, mis ühendati platvormiga (25 × 25 cm) 20 cm kõrgusel maapinnast, ja kuut erinevat plastmänguasja, mida paigutati iga päev ümber. Täiendava rikastamisprotseduurina käideldi loomi iga päev umbes 2 minutit.

Sunnitud ujumise test

FST on stressi indutseeriv käitumistest, mis on välja töötatud antidepressantide ja manipulatsioonide tõhususe hindamiseks närilistel (Porsolt et al., 1977; Unal & Canbeyli, 2019).

Testi stressireaktsiooni, mida nimetatakse käitumuslikuks meeleheiteks, hinnati kahel järjestikusel päeval akrüülklaasist silindris (läbimõõt: 30 cm, kõrgus: 45 cm), mis oli täidetud 30 cm 25 ± 0,5 kraadise veega. Pärast standardset protseduuri rottidel paigutati iga loom FST kambrisse 15 minutiks aklimatiseerumise/eeltesti päeval (FST-1) ja 5 minutiks katsepäeval (FST-2), mis viidi läbi 24 tunni pärast. (Porsoltet al., 1977).

Pärast FST{0}} pandi iga loom standardsesse puuri 30 minutiks kuivatamiseks ja viidi seejärel tagasi oma kodupuuri. Iga seanss salvestati videokaameraga ja kodeeriti kahe vaatleja poolt, kes olid katsetingimuste suhtes pimedad. Liikumatuse perioodid (liikumatuse skoorid) keskmistati (interrater usaldusväärsus: r=0,99) ja võrreldi sõltumatu valimi t-testi abil.

For more information:19450477648nn@gmail.com