Kesan Perbezaan Pengayaan Alam Sekitar Ringkas Berikutan Pengasingan Sosial dalam Tikus Bahagian 1

Abstrak

Pengayaan alam sekitar (EE) dalam tikus dikaitkan dengan pelbagai manfaat fisiologi, afektif dan kognitif. Keadaan perumahan yang kelihatan bertentangan, pengasingan sosial (SI), digunakan sebagai model tekanan tikus, memberi kesan negatif kepada beberapa mekanisme neurobiologi dan menghalang kognitif. prestasi.

Kognisi dan ingatan adalah dua aspek yang sangat penting dalam otak kita. Kognisi merujuk kepada keupayaan kita untuk memproses maklumat, termasuk perhatian, pemikiran, penaakulan, pertimbangan, dan penyelesaian masalah. Ingatan merujuk kepada keupayaan untuk menyimpan dan mendapatkan semula maklumat, termasuk penyimpanan jangka pendek, penyimpanan jangka panjang dan ingat semula.

Walau bagaimanapun, banyak faktor dalam kehidupan boleh mengganggu kognisi dan ingatan kita, seperti kebimbangan, tekanan, kurang tidur, diet tidak sihat, dll. Mari kita lihat bagaimana faktor-faktor ini mempengaruhi kognisi dan ingatan kita.

Kebimbangan dan Tekanan: Apabila kita gugup, cemas, dan tertekan, hormon yang dirembeskan oleh otak boleh menghalang kognisi dan ingatan kita. Faktor-faktor ini bukan sahaja mempengaruhi keupayaan kita untuk berfikir dan membuat keputusan tetapi juga mengganggu tumpuan dan ingatan kita.

Kurang tidur: Tidur adalah masa yang penting untuk otak membaiki dan mengecas semula. Apabila kita kurang tidur, otak tidak boleh mendapatkan rehat yang mencukupi, yang boleh menyebabkan masalah kognitif dan ingatan, seperti pelupa dan sukar menumpukan perhatian.

Diet tidak sihat: Diet adalah penting untuk kesihatan fizikal kita, tetapi ia juga boleh memberi kesan kepada kognisi dan ingatan kita. Sesetengah tabiat pemakanan yang kurang nutrisi, seperti pengambilan gula yang berlebihan dan lemak tepu, boleh menyebabkan penurunan kognitif dan ingatan.

Nasib baik, terdapat beberapa tingkah laku positif yang boleh kita lakukan untuk meningkatkan kognisi dan ingatan kita. seperti:

1. Bersenam, yang boleh membantu kita mengurangkan tekanan dan kebimbangan serta meningkatkan daya tumpuan dan kemahiran berfikir.

2. Kekalkan tabiat tidur yang baik dan pastikan masa rehat yang mencukupi setiap malam, yang boleh membantu otak kita membaiki dan mengisi semula sepenuhnya.

3. Kekalkan diet yang sihat, kurangkan pengambilan gula dan lemak tepu, dan makan lebih banyak makanan yang mesra otak seperti ikan dan kacang.

Pendek kata, kognisi dan ingatan sangat penting untuk kehidupan seharian kita. Kita perlu memberi perhatian kepada kesihatan fizikal dan mental serta mengamalkan gaya hidup aktif dan sihat untuk menggalakkan kognisi dan ingatan kita. Dapat dilihat bahawa kita perlu meningkatkan daya ingatan. Cistanche deserticola boleh meningkatkan daya ingatan dengan ketara kerana Cistanche deserticola ialah bahan perubatan tradisional Cina dengan banyak kesan unik, salah satunya adalah untuk meningkatkan daya ingatan. Keberkesanan daging cincang berasal dari pelbagai bahan aktif yang terkandung di dalamnya, termasuk asid, polisakarida, flavonoid, dll. Bahan-bahan ini boleh menggalakkan kesihatan otak dalam pelbagai cara.

Klik tahu 10 cara untuk meningkatkan ingatan

Reka bentuk eksperimen yang melibatkan pertukaran antara keadaan perumahan ini menghasilkan hasil yang bercampur-campur. Kami menilai kesan tingkah laku dan kognitif yang berbeza bagi EE ringkas berikutan tekanan jangka panjang yang disebabkan oleh SI. Kami mendedahkan pengaruh pengayaan selepas 30 hari pengasingan terhadap keputusasaan tingkah laku, tingkah laku seperti kebimbangan, dan ingatan kerja spatial dalam tikus Wistar jantan dewasa dan mendapati kesan anxiolytic yang besar dalam kumpulan eksperimen (SI hingga EE). Menariknya, tikus yang terdedah kepada EE juga menunjukkan peningkatan keputusasaan tingkah laku berbanding kumpulan kawalan (SI berterusan).

Tiada perbezaan dalam prestasi memori kerja spatial pada penghujung 5-ujian daywater Y-maze (WYM). Walau bagaimanapun, haiwan SI kepada EE menunjukkan prestasi ingatan yang lebih baik dalam 2 hari pertama WYM, menunjukkan pembelajaran yang lebih pantas. Selaras dengan perbezaan ini, kami merekodkan lebih banyak sel c-Fos-immunopositive (c-Fos+) dalam korteks retrosplenial dan perirhinal SI kepada haiwan EE.

Nukleus sisi dan basolateral amygdala tidak menunjukkan perbezaan sedemikian. Keputusan ini menunjukkan bahawa pengayaan ringkas berikutan tekanan pengasingan membawa kepada keputusan pembezaan dalam sistem afektif dan kognitif.

Kata kunci

Pengayaan alam sekitar · Pengasingan sosial · Ujian berenang paksa · Maze ditambah tinggi · c-Fos · Memori ruang.

pengenalan

Tekanan kronik boleh mencetuskan perkembangan beberapa jenis psikopatologi, termasuk kemurungan, gangguan kecemasan, dan gangguan tekanan selepas trauma (Coyne, 1991; McEwen, 2004).

Jenis tekanan yang berbeza bertindak pada laluan neurobiologi tertentu (Alleva & Santucci, 2001) dan mempunyai kesan berbeza pada tahap neuron, hormon, dan tingkah laku (Oishi et al., 2003; Pijlman et al., 2003). Bukti daripada manusia (Cacioppo & Hawkley, 2003) dan kajian haiwan lain (Cacioppo et al., 2015; Filipović et al., 2017) menunjukkan bahawa tekanan psikososial membawa kepada hasil fisiologi dan emosi yang unik, tidak diperhatikan dengan jenis tekanan lain.

Pengasingan sosial (SI), fenomena yang dialami secara meluas semasa pandemik COVID-19 (Unal,2021), ialah sumber utama tekanan psikososial yang dikaitkan dengan masalah kesihatan, termasuk kemurungan (House et al.,1988). Untuk meniru SI manusia dalam model haiwan, tikus terdedah kepada perumahan individu dengan rangsangan pendengaran dan penciuman biasa tetapi input visual dan sentuhan yang terhad (Garzón & Del Río, 1981).

Tikus yang ditempatkan secara individu menunjukkan kemerosotan yang berpanjangan dalam tingkah laku mencari ganjaran dan pelbagai tugas kognitif, selalunya disertai dengan peningkatan tahap kebimbangan dan tingkah laku seperti kemurungan (Carnevali et al., 2012; Nakayasu & Ishii, 2008; Von Frijtaget al., 2000).

SI jangka panjang menghalang neurogenesis hippocampal (Stranahan et al., 2006), menyebabkan autonomi dan cardiacdysregulation (Grippo et al., 2007), dan mengubah tindak balas neuroinflamasi terhadap strok (Karelina et al., 2009).

Beberapa bentuk rawatan bukan farmakologi telah diuji untuk menyekat atau membalikkan akibat tekanan jangka panjang pada tikus. Pengayaan alam sekitar (EE), yang dikemukakan oleh Donald Hebb (1947), terbukti sangat berjaya dalam menghalang kesan buruk pelbagai bentuk tekanan kronik, termasuk SI. Kajian perintis pada tahun 1960-an mengubah EE menjadi paradigma tingkah laku tikus standard (Rosenzweig, 1966; Rosenzweig et al., 1962), dengan menunjukkan kesan rangsangan alam sekitar pada pelbagai parameter neurobiologi berskala besar, seperti "berat otak keseluruhan" atau " jumlah kandungan DNA atau RNA" dalam otak (Bennett et al., 1969; Rosenzweig et al., 1967; Rosenzweig& Bennett, 1969).

Kerja-kerja seterusnya menunjukkan kesan amelioratifnya terhadap penyakit neurodegeneratif, kecederaan otak traumatik, gangguan perkembangan saraf, dan psikopatologi, seperti skizofrenia, kemurungan, dan kebimbangan (Laviola et al., 2008; Nithianantharajah & Hannan, 2006; Renoiret al., 2013). Aplikasi EE menghasilkan penemuan yang konsisten dalam membalikkan neuron (Biggio et al., 2019; Cao et al., 2018; Monteiro et al., 2014), fisiologi (Vitalo et al., 2012; Watanasriyakul et al., 2019), dan kognitif (Lambert& Guillette, 2021) defisit SI tetapi membawa kepada hasil yang bercampur-campur antara akibat afektifnya.
Beralih daripada SI keEE menghasilkan kesan antidepresan pada tikus (Brenes et al., 2020) dan tikus padang rumput monogami secara sosial (Grippo et al., 2014; Normann et al., 2021). Untuk tingkah laku seperti kebimbangan, kesan noanxiolytic diperhatikan pada tikus berikutan pertukaran dari SI ke EE (Mora-Gallegos & Fornaguera, 2019), tidak seperti eksperimenEE yang tidak melibatkan perubahan dalam keadaan hidup (Peña et al., 2006).

Kajian yang lebih baru-baru ini mendapati kesan anxiolytic yang ketara dalam volles padang rumput apabila EE memberi peluang untuk senaman sukarela (Normann et al., 2021). Kajian lain yang menggunakan suis SI kepada EE, sebaliknya, mendapati tikus terpencil mempunyai tahap kebimbangan yang lebih rendah berbanding tikus yang ditempatkan secara berkumpulan (Lopez & Laber, 2015).

Untuk mendapatkan pemahaman menyeluruh tentang kesan EEon SI jangka panjang, kami menilai keputusasaan tingkah laku, tingkah laku seperti kebimbangan dan ingatan kerja spatial dalam reka bentuk eksperimen yang sama. Kami menggabungkan keputusan tingkah laku ini dengan imunohistokimia untuk protein c-Fos dan korelasi saraf yang mendedahkan prosedur EE dalam struktur kortikal dan amygdaloid yang berbeza.

Kajian pengasingan dan pengayaan sering menggunakan keputusasaan tingkah laku dan anhedonia-dua endofenotip psikiatriyang menyusun semula patologi gangguan kemurungan (Carrier & Kabbaj, 2012; Djordjevic et al., 2012; Gould& Gottesman, 2006; Zlat al.4).

Kajian menggunakan haiwan yang ditempatkan dalam kumpulan sebagai kawalan menunjukkan bahawa 21-tekanan daySI membawa kepada keputusasaan tingkah laku, yang ditakrifkan sebagai peningkatan kebolehmobilan dalam ujian renang paksa (FST) (Unal & Canbeyli, 2019), serta anhedonia, dicerminkan sebagai penurunan keutamaan insukrosa. Berbeza dengan SI, prosedur pengayaan menawarkan kesan terapeutik untuk kedua-dua fenomena (Ashokan et al., 2018; Mitra & Sapolsky, 2009; Veena et al., 2009).

Kerja yang disebutkan di atas menggunakan suis pengasingan kepada pengayaan mereplikasi keputusan ini, menunjukkan kesan antidepresan dalam kumpulan EE (Brenes et al., 2020; Grippo et al., 2014; Normann et al., 2021).

Tidak seperti model tikus tingkah laku kemurungan, ukuran kebimbangan menghasilkan penemuan bercanggah dalam penyelidikan yang melibatkan sama ada SI atau EE. Beberapa kajian EE jangka panjang melaporkan kesan anxiolytic (Brenes Sáenz et al., 2006; Harati et al., 2013; Leal-Galicia et al., 2007; Leal-Galiciaet al., 2008; Peña et al., 2006), manakala sesetengah yang lain mendapati tiada perubahan prestasi pada labirin tambah tinggi (EPM)(Goes et al., 2015), atau melaporkan kesan anxiogenik yang bertentangan (Mann & Gervais, 2011).

Kesan SI pada tingkah laku seperti kebimbangan juga menghasilkan keputusan yang bercampur-campur (Butler, Carter, & Weiner, 2014b); beberapa melaporkan kesan anxiolytic (Chappellet al., 2013; McCool & Chappell, 2009; Zhang et al., 2012), manakala yang lain tidak menunjukkan pengaruh SI pada keutamaan lengan dalam EPM (Butler, Ariwodola, & Weiner, 2014a; Butler, Carter , et al., 2014; Simpson et al., 2012).

Ketidakkonsistenan ini berterusan untuk beberapa eksperimen yang melibatkan SI ke EEswitch. Kesan anxiolytic didapati di padang rumput (Normann et al., 2021), manakala tiada perubahan ketara diperhatikan pada tikus (Mora-Gallegos & Fornaguera, 2019), dan kesan anxiogenic ditemui pada tikus yang diperkaya (Lopez & Laber, 2015) .

Kesan kognitif bertukar daripada SI kepada EE adalah mudah berbanding dengan akibat afektif.

Jenis SI yang berbeza menjejaskan memori kerja spatial tidak manusia (Volkers & Scherder, 2011) dan haiwan lain (Fischer et al., 2012; Gregory & Szumlinski, 2008; Zorzoet al., 2019), terutamanya apabila ia diperkenalkan selepas bercerai susu(Kosten et. al., 2012). EE jangka panjang, sebaliknya, meningkatkan beberapa jenis ingatan (Harati et al., 2011), seperti yang diperhatikan dalam maze lengan jejari (Bell et al., 2009), Hebb-Williamsmaze (Kobayashi et al., 2002), dan labirin air Morris (Nilsson et al., 1999; Schrijver et al., 2002).

Seperti dalam protokol pengasingan, kemunculan kesan kognitif berikutan EE bergantung pada masa. Birch et al. (2013) menunjukkan bahawa 6-tempoh EE berterusan minggu, tetapi bukan 3 minggu, dapat meningkatkan ingatan kerja. Peningkatan prestasi ingatan yang diterajui oleh EE dikaitkan dengan keplastikan sinaptik jangka panjang (Steinet al., 2016) dan neurogenesis hippocampal (Nilsson et al., 1999).

Kesan kognitif positif EE mungkin atau mungkin muncul berikutan paradigma tekanan. Beberapa kajian menunjukkan bahawa EE jangka pendek berikutan tekanan kronik mengatasi defisit yang disebabkan oleh tekanan dalam ingatan spatial (Hutchinsonet al., 2012; Veena et al., 2009), manakala yang lain menunjukkan bahawa prestasi memori spatial berikutan tekanan akut tidak dipengaruhi oleh keadaan perumahan (Del Arco et al., 2007; Garrido et al., 2013; Segovia et al., 2008).

Penyesuaian semula dalam sangkar standard berikutan SI adalah mencukupi untuk mengatasi kecacatan kognitif yang dicetuskan oleh model tekanan ini (Chenet al., 2016). Menukar tikus tua dari SI kepada EE selama 3 bulan kepada prestasi yang lebih baik dalam kompleks, lorong buta maze, manakala beralih daripada sangkar standard atau diperkaya kepada pengasingan menjejaskan prestasi ini (Winocur, 1998).

Kajian-kajian ini secara keseluruhannya menunjukkan bahawa perubahan afektif dan kognitif yang diperhatikan oleh pengayaan selalunya memerlukan tempoh yang agak panjang bagi perumahan pembezaan. Model pengayaan ringkas atau akut kebanyakannya digunakan dalam kajian penggunaan sukrosa yang disebutkan di atas (Grimm et al., 2013; Grimm et al., 2018; Grimm et al., 2019; Slaker et al., 2016).

Tiada kajian telah menyiasat kesan EE ringkas berikutan tekanan pengasingan jangka panjang. Oleh itu, kami menguji sama ada manipulasi EE yang ringkas, 3-hari boleh membalikkan perubahan afektif dan kognitif yang diterajui oleh tekanan akibat SI jangka panjang dalam tikus Wistar dewasa.

Kami menilai keputusasaan tingkah laku dalam FST, tingkah laku seperti kebimbangan dalam EPM, lokomotoraktiviti dalam ujian medan terbuka (OFT), dan prestasi memori kerja spatial dalam tugas Y-maze (WYM) air. Kami merekodkan dan mengaitkan imunoreaktiviti c-Fos dalam struktur kortikal dan amygdaloid yang berkaitan dengan ingatan yang berbeza.

Bahan dan kaedah

Mata pelajaran
Tikus Wistar jantan dewasa (290-340 g, n=16) ditempatkan secara berasingan (21 ± 1 darjah ; ~50% kelembapan; 12:12 siang/malam, lampu menyala pada 7:00 pagi ) dalam sangkar SI kecil (36.5 × 16.5 × 12.5 cm) selama 30 hari sehingga dibahagikan kepada keadaan kawalan dan eksperimen berdasarkan berat badan dan sangkar rumah mereka (Rajah 1).

Haiwan dalam kumpulan eksperimen (n=8) diletakkan bersama dalam sangkar EE tunggal yang besar (SI hingga EE), manakala haiwan kawalan (n=8) kekal dalam sangkar SI mereka (SI berterusan). Makanan dan air disediakan secara ad libitum untuk kedua-dua kumpulan sepanjang eksperimen. Semua prosedur telah dilakukan seperti yang diluluskan oleh Jawatankuasa Etika Universiti Boğaziçi untuk Penggunaan Haiwan dalam Eksperimen.

Sebelum eksperimen, haiwan ditempatkan di dalam sangkar standard yang mengandungi empat haiwan. 16 haiwan dalam kajian dan 8 haiwan dalam setiap kumpulan berasal dari 4 sangkar rumah yang berbeza.

Reka bentuk eksperimen dan pengayaan alam sekitar

Selepas 30 hari SI, separuh daripada tikus dipindahkan ke EEcage dan kekal di sana selama 10 hari sehingga penetapan perfusi (Rajah 1). Ujian eksperimen bermula dengan FST selepas 3 hari pengayaan (daripada kumpulan SI hingga EE) pada Hari 34 (Rajah 1).

Ini diikuti oleh OFT, EPM, dan WYM. Sehubungan itu, analisis keputusasaan tingkah laku pada 2-hari FST bergantung pada 3-4 hari pengayaan, manakala hasil ujian akhir, 5-hari WYM mencerminkan 5-10 hari perumahan berbeza ( Rajah 1). Haiwan diberi minyak 24 jam selepas ia dikembalikan ke sangkarnya selepas percubaan WYM yang lalu (Rajah 1).

Prosedur EE (Hebb, 1947; Krech et al., 1960) telah dilaksanakan dalam persegi (66 × 66 cm) Plexiglascage telus. Ia mengandungi roda larian, cermin kecil, kotak sarang(10 × 10 × 10 cm), tanjakan yang menyambung ke pelantar (25 × 25cm) 20 cm di atas paras tanah dan enam mainan plastik berbeza yang disusun semula setiap hari. Sebagai prosedur pengayaan tambahan, haiwan dikendalikan setiap hari selama kira-kira 2 minit.

Ujian berenang paksa

FST ialah ujian tingkah laku yang mendorong tekanan yang dibangunkan untuk menilai keberkesanan agen antidepresan dan manipulasi dalam tikus (Porsolt et al., 1977; Unal & Canbeyli, 2019).

Tindak balas tegasan ujian, yang dikenali sebagai behaviourdespair, dinilai selama dua hari berturut-turut dalam silinder kaca akrilik (diameter: 30 cm, tinggi: 45 cm) diisi dengan air 30 cm pada 25 ± 0.5 darjah . Mengikuti prosedur standard pada tikus, setiap haiwan diletakkan di dalam ruang FST selama 15 minit pada hari penyesuaian/praujian (FST-1) dan selama 5 minit pada hari ujian (FST-2) yang dijalankan selepas 24 jam (Porsoltet al., 1977).

Mengikuti FST-2, setiap haiwan diletakkan dalam sangkar biasa untuk dikeringkan selama 30 minit dan kemudian dikembalikan ke sangkar rumahnya. Setiap sesi dirakam dengan kamera video dan dikodkan oleh dua pemerhati yang buta kepada keadaan eksperimen. Tempoh imobilitas (skor imobilitas) telah dipuratakan (kebolehpercayaan penilai: r=0.99) dan dibandingkan dengan menggunakan ujian-t sampel bebas.

For more information:19450477648nn@gmail.com