Diferencijalni efekti kratkog obogaćivanja okoliša nakon socijalne izolacije kod pacova, dio 1

Abstract

Obogaćivanje životne sredine (EE) kod glodara povezano je sa širokim spektrom fizioloških, afektivnih i kognitivnih koristi. Naizgled suprotni uslovi stanovanja, socijalna izolacija (SI), koristi se kao model stresa glodavaca, negativno utiče na nekoliko neurobioloških mehanizama i ometa kognitivne performanse.

Spoznaja i pamćenje su dva vrlo važna aspekta našeg mozga. Spoznaja se odnosi na našu sposobnost obrade informacija, uključujući pažnju, razmišljanje, rasuđivanje, prosuđivanje i rješavanje problema. Memorija se odnosi na sposobnost pohranjivanja i preuzimanja informacija, uključujući kratkoročno skladištenje, dugotrajno skladištenje i opoziv.

Međutim, mnogi faktori u životu mogu ometati našu spoznaju i pamćenje, kao što su anksioznost, stres, nedostatak sna, nezdrava ishrana, itd. Pogledajmo kako ovi faktori utječu na našu spoznaju i pamćenje.

Anksioznost i stres: Kada smo nervozni, anksiozni i pod stresom, hormoni koje luči mozak mogu ometati našu spoznaju i pamćenje. Ovi faktori ne samo da utiču na našu sposobnost razmišljanja i donošenja odluka, već i ometaju našu koncentraciju i pamćenje.

Nedostatak sna: San je važno vrijeme za mozak da se popravi i napuni. Kada nam nedostaje sna, mozak se ne može adekvatno odmoriti, što može dovesti do kognitivnih i memorijskih problema, kao što su zaboravnost i poteškoće s koncentracijom.

Nezdrava ishrana: Ishrana je važna za naše fizičko zdravlje, ali takođe može da utiče na našu spoznaju i pamćenje. Neke prehrambene navike s nedostatkom u ishrani, poput prekomjernog unosa šećera i zasićenih masti, mogu dovesti do kognitivnog i pamćenja.

Srećom, postoje neka pozitivna ponašanja koja možemo učiniti kako bismo poboljšali svoju spoznaju i pamćenje. kao:

1. Vježbajte, koja nam može pomoći da smanjimo stres i anksioznost i poboljšamo koncentraciju i vještine razmišljanja.

2. Održavajte dobre navike spavanja i osigurajte adekvatno vrijeme za odmor svake noći, što može pomoći našem mozgu da se potpuno popravi i napuni.

3. Održavajte zdravu ishranu, minimizirajte unos šećera i zasićenih masti i jedite hranu koja je pogodnija za mozak, poput ribe i orašastih plodova.

Ukratko, spoznaja i pamćenje su veoma važni za naš svakodnevni život. Moramo obratiti pažnju na fizičko i mentalno zdravlje i usvojiti neke aktivne i zdrave stilove života kako bismo unaprijedili našu spoznaju i pamćenje. Vidi se da moramo poboljšati svoje pamćenje. Cistanche deserticola može značajno poboljšati pamćenje jer je cistanche deserticola tradicionalni kineski ljekoviti materijal s mnogim jedinstvenim efektima, od kojih je jedno poboljšanje pamćenja. Djelotvornost mljevenog mesa proizlazi iz različitih aktivnih sastojaka koje sadrži, uključujući kiselinu, polisaharide, flavonoide, itd. Ovi sastojci mogu promovirati zdravlje mozga na različite načine.

Kliknite na saznajte 10 načina za poboljšanje memorije

Eksperimentalni dizajni koji uključuju prebacivanje između ovih uslova stanovanja dali su različite rezultate. Procijenili smo različite bihevioralne i kognitivne efekte kratkog EE nakon dugotrajnog stresa izazvanog SI. Otkrili smo utjecaj obogaćivanja nakon 30 dana izolacije na bihevioralni očaj, ponašanje nalik anksioznosti i prostornu radnu memoriju kod odraslih mužjaka Wistar štakora i pronašli značajan anksiolitički učinak u eksperimentalnoj (SI do EE) grupi. Zanimljivo je da su pacovi izloženi EE također pokazali povećan očaj u ponašanju u poređenju sa kontrolnom (kontinuirani SI) grupom.

Nije bilo razlike u performansama prostorne radne memorije na kraju 5-dnevnog Y-labirinta (WYM) testa. Međutim, životinje od SI do EE pokazale su bolje performanse pamćenja u prva 2 dana WYM-a, što ukazuje na brže učenje. U skladu s ovom razlikom, zabilježili smo značajno više c-Fos-imunopozitivnih (c-Fos+) ćelija u retrosplenijalnom i peririnalnom korteksu SI do EE životinja.

Lateralna i bazolateralna jezgra amigdale nisu pokazala takvu razliku. Ovi rezultati sugeriraju da kratko obogaćivanje nakon izolacijskog stresa dovodi do različitih rezultata u afektivnim i kognitivnim sistemima.

Ključne riječi

Obogaćivanje životne sredine · Društvena izolacija · Test prisilnog plivanja · Povišeni plus labirint · c-Fos · Prostorna memorija.

Uvod

Hronični stres može potaknuti razvoj nekoliko tipova psihopatologije, uključujući depresiju, anksiozne poremećaje i posttraumatski stresni poremećaj (Coyne, 1991; McEwen, 2004).

Različite vrste stresora djeluju na određene neurobiološke puteve (Alleva & Santucci, 2001) i imaju različite efekte na neuronskom, hormonalnom i bihevioralnom nivou (Oishi et al., 2003; Pijlman et al., 2003). Dokazi od ljudi (Cacioppo & Hawkley, 2003) i druge studije na životinjama (Cacioppo et al., 2015; Filipović et al., 2017) pokazuju da psihosocijalni stresori dovode do jedinstvenih fizioloških i emocionalnih ishoda, koji se ne primjećuju kod drugih tipova stresora.

Društvena izolacija (SI), fenomen koji se široko doživljava tokom pandemije COVID-19 (Unal, 2021.), glavni je izvor psihosocijalnog stresa povezanog sa zdravstvenim problemima, uključujući depresiju (House et al., 1988.). Kako bi oponašali ljudski SI na životinjskim modelima, glodari su izloženi individualnom smještaju uz redovitu slušnu i olfaktornu stimulaciju, ali ograničen vizualni i taktilni unos (Garzón & Del Río, 1981).

Individualno smješteni glodari pokazuju produženo oštećenje u ponašanju u potrazi za nagradom i raznim kognitivnim zadacima, često praćeno povećanim nivoom anksioznosti i depresivnog ponašanja (Carnevali et al., 2012; Nakayasu & Ishii, 2008; Von Frijtaget al., 200).

Dugotrajni SI ometa neurogenezu hipokampusa (Stranahan et al., 2006), uzrokuje autonomnu i srčanu disregulaciju (Grippo et al., 2007) i mijenja neuroinflamatorni odgovor na moždani udar (Karelina et al., 2009).

Nekoliko oblika nefarmakološkog tretmana je testirano kako bi se blokirale ili poništile posljedice dugotrajnog stresa kod glodara. Obogaćivanje životne sredine (EE), koje je izneo Donald Heb (1947), pokazalo se veoma uspešnim u blokiranju štetnih efekata različitih oblika hroničnog stresa, uključujući SI. Pionirske studije iz 1960-ih transformisale su EE u standardnu ​​paradigmu ponašanja glodavaca (Rosenzweig, 1966; Rosenzweig et al., 1962), demonstrirajući efekte stimulansa iz okoline na niz neurobioloških parametara velikih razmjera, kao što su "ukupna težina mozga" ili " ukupni sadržaj DNK ili RNK" u mozgu (Bennett et al., 1969; Rosenzweig et al., 1967; Rosenzweig& Bennett, 1969).

Naknadni radovi su pokazali njegove meliorativne učinke na neurodegenerativne bolesti, traumatske ozljede mozga, neurorazvojne poremećaje i psihopatologije, kao što su šizofrenija, depresija i anksioznost (Laviola et al., 2008; Nithianantharajah & Hannan, 2006; Renoi20113). EE aplikacije dale su dosljedne nalaze u preokretu neurona (Biggio et al., 2019; Cao et al., 2018; Monteiro et al., 2014), fizioloških (Vitalo et al., 2012; Watanasriyakul et al., 2019) i kognitivnih (Lambert & Guillette, 2021) deficiti SI, ali su doveli do mješovitih rezultata u pogledu njegovih afektivnih posljedica.
Prelazak sa SI na EE proizveo je antidepresivni učinak kod pacova (Brenes et al., 2020) i društveno monogamnih prerijskih voluharica (Grippo et al., 2014; Normann et al., 2021). Za ponašanje nalik anksioznosti, noanksiolitički efekat je uočen kod pacova nakon prelaska sa SI na EE (Mora-Gallegos & Fornaguera, 2019), za razliku od EE eksperimenata koji ne uključuju promjenu životnih uslova (Peña et al., 2006).

Novija studija je otkrila značajan anksiolitički učinak kod prerijskih voluharica kada je EE pružao priliku za dobrovoljnu vježbu (Normann et al., 2021). Druga studija koja je primjenjivala SI na EE prekidač, nasuprot tome, primijetila je da izolovani miševi imaju niži nivo anksioznosti u poređenju sa grupisanim miševima (Lopez & Laber, 2015).

Da bismo stekli sveobuhvatno razumijevanje efekata EE na dugoročni SI, procijenili smo bihevioralni očaj, ponašanje nalik anksioznosti i prostornu radnu memoriju u istom eksperimentalnom dizajnu. Kombinujemo ove rezultate ponašanja sa imunohistohemijom za c-Fos protein i otkrivamo neuronske korelate EE procedure u različitim kortikalnim i amigdaloidnim strukturama.

Studije izolacije i obogaćivanja često koriste očajanje ponašanja i anhedoniju – dva psihijatrijska endofenotipa koja rekapituliraju patologiju depresivnih poremećaja (Carrier & Kabbaj, 2012; Đorđević i sar., 2012; Gould& Gottesman, 2006).

Studije koje koriste životinje u grupi kao kontrolu pokazuju da stres 21-daySI dovodi do očaja u ponašanju, definiranog kao povećana nepokretnost u testu prisilnog plivanja (FST) (Unal & Canbeyli, 2019.), kao i anhedonija, koja se odražava kao smanjenje preferencija insukroze. Za razliku od SI, postupci obogaćivanja nude terapeutske efekte za oba fenomena (Ashokan et al., 2018; Mitra & Sapolsky, 2009; Veena et al., 2009).

Gore spomenuti rad koji koristi prekidač izolacije na obogaćivanje ponovio je ove rezultate, pokazujući antidepresivni učinak u EE grupi (Brenes et al., 2020; Grippo et al., 2014; Normann et al., 2021).

Za razliku od modela depresivnog ponašanja glodara, mjere anksioznosti dale su kontradiktorne nalaze u istraživanjima koja uključuju ili SI ili EE. Nekoliko dugoročnih studija EE prijavilo je anksiolitičke efekte (Brenes Sáenz et al., 2006; Harati et al., 2013; Leal-Galicia et al., 2007; Leal-Galiciaet al., 2008; Peña et al., 2006), dok neki drugi nisu pronašli promjenu performansi na povišenom plus lavirintu (EPM) (Goes et al., 2015.), ili su prijavili suprotan, anksiogeni efekat (Mann & Gervais, 2011.).

Efekti SI na ponašanje slično anksioznosti takođe su proizveli različite rezultate (Butler, Carter, & Weiner, 2014b); neki su prijavili anksiolitičke efekte (Chappellet al., 2013; McCool & Chappell, 2009; Zhang et al., 2012), dok drugi nisu pokazali utjecaj SI na preferenciju ruku u EPM-u (Butler, Ariwodola, & Weiner, 2014a; Butler, Carter , et al., 2014; Simpson et al., 2012).

Ova nedosljednost postoji za nekoliko eksperimenata koji uključuju SI za EEswitch. Anksiolitički učinak je pronađen kod prerijskih voluharica (Normann et al., 2021), dok kod štakora nije uočena značajna promjena (Mora-Gallegos & Fornaguera, 2019), a anksiogeni učinak je pronađen kod obogaćenih miševa (Lopez & Laber, 2015) .

Kognitivni efekti prelaska sa SI na EE su jednostavni u poređenju sa afektivnim posledicama.

Različiti tipovi SI narušavaju prostornu radnu memoriju neljudi (Volkers & Scherder, 2011) i drugih životinja (Fischer et al., 2012; Gregory & Szumlinski, 2008; Zorzoet al., 2019), posebno kada se uvede nakon odbijanja (Kosten i dr. al., 2012). Dugotrajna EE, nasuprot tome, poboljšava nekoliko tipova pamćenja (Harati et al., 2011.), kao što je uočeno u lavirintu radijalne ruke (Bell et al., 2009.), Hebb-Williamsmazeu (Kobayashi et al., 2002.) i Morrisov vodeni labirint (Nilsson et al., 1999; Schrijver et al., 2002).

Kao iu izolacionim protokolima, pojava kognitivnih efekata nakon EE zavisi od vremena. Birch et al. (2013) su pokazali da je 6-nedeljni kontinuirani EE period, ali ne 3 sedmice, mogao poboljšati radnu memoriju. Povećanje performansi pamćenja vođeno EE povezano je s dugotrajnom sinaptičkom plastičnošću (Steinet al., 2016.) i neurogenezom hipokampusa (Nilsson et al., 1999.).

Pozitivni kognitivni efekti EE mogu se ili ne moraju pojaviti nakon paradigme stresa. Neka istraživanja su pokazala da je kratkotrajna EE nakon kroničnog stresa prevladala stresom izazvane deficite prostorne memorije (Hutchinsonet al., 2012; Veena et al., 2009), dok su druge pokazale da na performanse prostorne memorije nakon akutnog stresa nisu utjecali uslovi stanovanja (Del Arco et al., 2007; Garrido et al., 2013; Segovia et al., 2008).

Resocijalizacija u standardnim kavezima nakon SI bila je dovoljna da se prevladaju kognitivni defekti izazvani ovim modelom stresa (Chenet al., 2016). Prebacivanje ostarjelih pacova sa SI na EE tokom 3 mjeseca dovelo je do boljih performansi u složenim, slijepim labirintima, dok je prebacivanje sa standardnih ili obogaćenih kaveza na izolaciju narušilo ovu izvedbu (Winocur, 1998).

Ove studije sveukupno pokazuju da afektivne i kognitivne promjene uočene obogaćivanjem često zahtijevaju relativno duge periode različitog smještaja. Kratki modeli ili modeli akutnog obogaćivanja uglavnom su korišteni u gore spomenutim studijama potrošnje saharoze (Grimm i sur., 2013; Grimm i sur., 2018; Grimm i sur., 2019; Slaker et al., 2016).

Nijedna studija nije istraživala efekte kratkog EE nakon dugotrajnog stresa u izolaciji. Stoga smo testirali da li svaka kratka, 3-dnevna, EE manipulacija može preokrenuti afektivne i kognitivne promjene uzrokovane dugotrajnim stresom izazvanim SI kod odraslih pacova Wistar.

Procijenili smo očaj u ponašanju u FST-u, ponašanje slično anksioznosti u EPM-u, lokomotornu aktivnost u testu otvorenog polja (OFT) i performanse prostorne radne memorije u zadatku vodenog Y-labirinta (WYM). Zabilježena je i korelirana c-Fos imunoreaktivnost u različitim kortikalnim i amigdaloidnim strukturama vezanim za pamćenje.

materijali i metode

Subjekti
Odrasli mužjaci pacova Wistar (290-340 g, n=16) bili su smješteni pojedinačno (21 ± 1 stepen; ~50% vlažnost; 12:12 dan/noć, svjetlo uključeno u 7:00 ujutro ) u malim SI kavezima (36,5 × 16,5 × 12,5 cm) 30 dana dok se ne podijele na eksperimentalne i kontrolne uslove na osnovu njihove tjelesne težine i kućnog kaveza (slika 1).

Životinje u eksperimentalnoj grupi (n=8) su smještene zajedno u jedan veliki EE kavez (SI do EE), dok su kontrolne životinje (n=8) ostale u svojim SI kavezima (kontinuirani SI). Hrana i voda su davani ad libitum za obje grupe tokom eksperimenta. Sve procedure su sprovedene u skladu sa odobrenjem Etičkog komiteta Univerziteta Boğaziçi za upotrebu životinja u eksperimentima.

Prije eksperimenta, životinje su bile smještene u standardne kaveze u kojima su bile četiri životinje. 16 životinja u studiji i 8 životinja u svakoj grupi dolaze iz 4 različita kućna kaveza.

Eksperimentalni dizajn i obogaćivanje životne sredine

Nakon 30 dana SI, polovina pacova je premještena u EE kavez i tamo ostala ukupno 10 dana do perfuzijske fiksacije (slika 1). Eksperimentalno testiranje je počelo sa FST-om nakon 3 dana obogaćivanja (grupe SI na EE) 34. dana (slika 1).

Slijedili su OFT, EPM i WYM. Shodno tome, analiza očaja u ponašanju za2-dan FST zavisi od 3-4 dana obogaćivanja, dok rezultati završnog testa, 5-dnevni WYM odražavaju 5-10 dana diferencijalnog smještaja ( Slika 1). Životinje su perfuzirane 24 sata nakon što su vraćene u svoje kaveze nakon posljednjeg WYM ispitivanja (slika 1).

EE postupak (Hebb, 1947; Krech et al., 1960) implementiran je u kvadratnom (66 × 66 cm) prozirnom pleksiglasu. Sadržao je točak za trčanje, malo ogledalo, kutiju za gnijezdo (10 × 10 × 10 cm), rampu koja se povezivala s platformom (25 × 25 cm) 20 cm iznad nivoa tla i šest različitih plastičnih igračaka koje su se svakodnevno preuređivale. Kao dodatni postupak obogaćivanja, životinje su svakodnevno obrađivane otprilike 2 minute.

Test prisilnog plivanja

FST je test ponašanja koji izaziva stres, razvijen za procjenu efikasnosti antidepresiva i manipulacija kod glodara (Porsolt et al., 1977; Unal & Canbeyli, 2019).

Reakcija na stres testa, poznata kao bihevioralni očaj, procijenjena je tokom dva uzastopna dana u cilindru od akrilnog stakla (prečnik: 30 cm, visina: 45 cm) napunjenom sa 30 cm vode na 25 ± 0,5 stepeni. Prateći standardnu ​​proceduru kod štakora, svaka životinja je stavljena u FST komoru na 15 minuta na dan aklimatizacije/predtestiranja (FST-1) i 5 minuta na dan testiranja (FST-2) nakon 24 h. (Porsoltet al., 1977).

Nakon FST-2, svaka životinja je stavljena u standardni kavez na sušenje na 30 minuta, a zatim vraćena u svoj kućni kavez. Svaka sesija je snimljena video kamerom i kodirana od strane dva posmatrača slijepa za eksperimentalne uvjete. Periodi nepokretnosti (rezultati nepokretnosti) su usredsređeni (pouzdanost interratera: r=0.99) i upoređeni korišćenjem nezavisnog uzorka t-testa.

For more information:19450477648nn@gmail.com