De ulike effektene av kort miljøberikelse etter sosial isolasjon hos rotter del 1

Abstrakt

Miljøberikelse (EE) hos gnagere er assosiert med et bredt spekter av fysiologiske, affektive og kognitive fordeler. En tilsynelatende motsatt boligtilstand, sosial isolasjon (SI), brukes som en gnagermodell for stress, som påvirker flere nevrobiologiske mekanismer negativt og hemmer kognitiv tilstand. opptreden.

Kognisjon og hukommelse er to svært viktige aspekter av hjernen vår. Kognisjon refererer til vår evne til å behandle informasjon, inkludert oppmerksomhet, tenkning, resonnement, dømmekraft og problemløsning. Minne refererer til muligheten til å lagre og hente informasjon, inkludert korttidslagring, langtidslagring og tilbakekalling.

Imidlertid kan mange faktorer i livet forstyrre kognisjonen og hukommelsen vår, som angst, stress, søvnmangel, usunt kosthold osv. La oss ta en titt på hvordan disse faktorene påvirker vår kognisjon og hukommelse.

Angst og stress: Når vi er nervøse, engstelige og stresset, kan hormoner som skilles ut av hjernen hindre vår kognisjon og hukommelse. Disse faktorene påvirker ikke bare vår evne til å tenke og ta beslutninger, men forstyrrer også konsentrasjonen og hukommelsen vår.

Mangel på søvn: Søvn er en viktig tid for hjernen å reparere og lade opp. Når vi mangler søvn, kan ikke hjernen få tilstrekkelig hvile, noe som kan føre til kognitive og hukommelsesproblemer, som glemsel og konsentrasjonsvansker.

Usunt kosthold: Kosthold er viktig for vår fysiske helse, men det kan også ha innvirkning på vår kognisjon og hukommelse. Noen ernæringsmessig mangelfulle kostholdsvaner, som overdreven inntak av sukker og mettet fett, kan føre til kognitiv og hukommelsessvikt.

Heldigvis er det noen positive atferd vi kan gjøre for å øke vår kognisjon og hukommelse. som:

1. Trening, som kan hjelpe oss å redusere stress og angst og forbedre konsentrasjons- og tenkeevnen.

2. Oppretthold gode søvnvaner og sørg for tilstrekkelig hviletid hver natt, noe som kan hjelpe hjernen vår til å reparere og lade opp.

3. Hold et sunt kosthold, reduser inntaket av sukker og mettet fett, og spis mer hjernevennlig mat som fisk og nøtter.

Kort sagt, erkjennelse og hukommelse er svært viktig for vårt daglige liv. Vi må ta hensyn til fysisk og mental helse og vedta noen aktive og sunne livsstiler for å fremme vår kognisjon og hukommelse. Det kan sees at vi trenger å forbedre hukommelsen vår. Cistanche deserticola kan forbedre hukommelsen betydelig fordi Cistanche deserticola er et tradisjonelt kinesisk medisinsk materiale med mange unike effekter, en av dem er å forbedre hukommelsen. Effekten av kjøttdeig kommer fra de ulike aktive ingrediensene den inneholder, inkludert syre, polysakkarider, flavonoider osv. Disse ingrediensene kan fremme hjernens helse på ulike måter.

Klikk vet 10 måter å forbedre hukommelsen

Eksperimentelle design som involverer bytte mellom disse boligforholdene ga blandede resultater. Vi evaluerte forskjellige atferdsmessige og kognitive effekter av kort EE etter langvarig, SI-indusert stress. Vi avslørte påvirkningen av berikelse etter 30 dager med isolasjon på atferdsmessig fortvilelse, angstlignende oppførsel og romlig arbeidsminne hos voksne mannlige Wistar-rotter og fant en betydelig angstdempende effekt i den eksperimentelle (SI til EE) gruppen. Interessant nok viste rotter eksponert for EE også økt atferdsmessig fortvilelse sammenlignet med kontrollgruppen (kontinuerlig SI).

Det var ingen forskjell i ytelse for romlig arbeidsminne på slutten av en 5-daywater Y-labyrint (WYM)-test. Imidlertid viste SI til EE-dyrene bedre minneytelse i de første 2 dagene av WYM, noe som indikerer raskere læring. I tråd med denne forskjellen registrerte vi signifikant flere c-Fos-immunopositive (c-Fos+) celler i retrosplenial og perirhinal cortex av SI til EE-dyr.

De laterale og basolaterale kjernene til amygdala viste ingen slik forskjell. Disse resultatene tyder på at kort berikelse etter isolasjonsstress fører til differensielle resultater i affektive og kognitive systemer.

Nøkkelord

Miljøberikelse · Sosial isolasjon · Tvunget svømmetest · Forhøyet pluss labyrint · c-Fos · Romlig hukommelse.

Introduksjon

Kronisk stress kan fremskynde utviklingen av flere typer psykopatologi, inkludert depresjon, angstlidelser og posttraumatisk stresslidelse (Coyne, 1991; McEwen, 2004).

Ulike typer stressfaktorer virker på bestemte nevrobiologiske veier (Alleva & Santucci, 2001) og har differensielle effekter på nevronale, hormonelle og atferdsmessige nivåer (Oishi et al., 2003; Pijlman et al., 2003). Bevis fra mennesker (Cacioppo & Hawkley, 2003) og andre dyrestudier (Cacioppo et al., 2015; Filipović et al., 2017) viser at psykososiale stressfaktorer fører til unike fysiologiske og emosjonelle utfall, ikke observert med andre typer stressfaktorer.

Sosial isolasjon (SI), et fenomen som oppleves mye under COVID-19-pandemien (Unal, 2021), er en viktig kilde til psykososialt stress forbundet med helseproblemer, inkludert depresjon (House et al., 1988). For å etterligne menneskelig SI i dyremodeller, blir gnagere eksponert for individuelle hus med regelmessig auditiv og olfaktorisk stimulering, men begrenset visuell og taktil input (Garzón & Del Río, 1981).

Individuelle gnagere viser langvarig svekkelse i belønningssøkende atferd og ulike kognitive oppgaver, ofte ledsaget av økte nivåer av angst og depressiv-lignende atferd (Carnevali et al., 2012; Nakayasu & Ishii, 2008; Von Frijtaget al.).

Langsiktig SI hindrer hippocampus nevrogenese (Stranahan et al., 2006), forårsaker autonom og hjertedysregulering (Grippo et al., 2007), og endrer den nevroinflammatoriske responsen på hjerneslag (Karelina et al., 2009).

Flere former for ikke-farmakologisk behandling har blitt testet for å blokkere eller reversere konsekvensene av langvarig stress hos gnagere. Miljøberikelse (EE), fremsatt av Donald Hebb (1947), viste seg å være svært vellykket i å blokkere de negative effektene av ulike former for kronisk stress, inkludert SI. Banebrytende studier på 1960-tallet forvandlet EE til et standard gnageratferdsparadigme (Rosenzweig, 1966; Rosenzweig et al., 1962), ved å demonstrere effekten av miljøstimuli på en rekke nevrobiologiske parametere i stor skala, for eksempel "totalhjernevekten" eller " totalt DNA- eller RNA-innhold" i hjernen (Bennett et al., 1969; Rosenzweig et al., 1967; Rosenzweig & Bennett, 1969).

Etterfølgende arbeid viste dens forbedrende effekter på nevrodegenerative sykdommer, traumatisk hjerneskade, nevroutviklingsforstyrrelser og psykopatologier, som schizofreni, depresjon og angst (Laviola et al., 2008; Nithianantharajah & Hannan, 2006, Renoiret al.). EE-applikasjoner ga konsistente funn ved å reversere nevronene (Biggio et al., 2019; Cao et al., 2018; Monteiro et al., 2014), fysiologiske (Vitalo et al., 2012; Watanasriyakul et al., 2019) og kognitive (Lambert & Guillette, 2021) underskudd av SI, men førte til blandede resultater mellom dens affektive konsekvenser.
Bytte fra SI til EE ga en antidepressiv effekt hos rotter (Brenes et al., 2020) og sosialt monogame prærievoler (Grippo et al., 2014; Normann et al., 2021). For angstlignende oppførsel ble det observert ikke-anxiolytisk effekt hos rotter etter en overgang fra SI til EE (Mora-Gallegos & Fornaguera, 2019), i motsetning til EE-eksperimenter som ikke involverer noen endring i levekår (Peña et al., 2006).

En nyere studie fant en signifikant anxiolytisk effekt hos prærievolder når EE ga mulighet for frivillig trening (Normann et al., 2021). En annen studie som brukte en SI til EE-bryter, derimot, observerte at isolerte mus hadde lavere nivåer av angst sammenlignet med grupperte mus (Lopez & Laber, 2015).

For å få en omfattende forståelse av effektene av EE på langsiktig SI, vurderte vi atferdsmessig fortvilelse, angstlignende atferd og romlig arbeidsminne i samme eksperimentelle design. Vi kombinerer disse atferdsresultatene med immunhistokjemi for c-Fos-proteinet og avslører nevronale korrelater av EE-prosedyren i forskjellige kortikale og amygdaloidstrukturer.

Isolasjons- og berikelsesstudier bruker ofte atferdsmessig fortvilelse og anhedoni - to psykiatriske endofenotyper som rekapitulerer patologien til depressive lidelser (Carrier & Kabbaj, 2012; Djordjevic et al., 2012; Gould & Gottesman, 2006; Zlatković1, 201, 4).

Studier som bruker dyr i grupper som en kontroll viser at 21-daySI-stress fører til atferdsmessig fortvilelse, definert som økt immobilitet i tvungen svømmetest (FST) (Unal & Canbeyli, 2019), samt anhedoni, reflektert som en reduksjon insukrose preferanse. I motsetning til SI, tilbyr berikelsesprosedyrer terapeutiske effekter for begge fenomenene (Ashokan et al., 2018; Mitra & Sapolsky, 2009; Veena et al., 2009).

Det nevnte arbeidet med bruk av isolasjon-til-anrikningsbryter replikerte disse resultatene, og viste en antidepressiv effekt i EE-gruppen (Brenes et al., 2020; Grippo et al., 2014; Normann et al., 2021).

I motsetning til gnagermodeller for depressiv atferd, ga mål på angst motstridende funn i forskning som involverer enten SI eller EE. Flere langsiktige EE-studier rapporterte anxiolytiske effekter (Brenes Sáenz et al., 2006;Harati et al., 2013; Leal-Galicia et al., 2007; Leal-Galicia et al., 2008; Peña et al., 2006), mens noen andre ikke fant noen ytelsesendring på den forhøyede pluss-labyrinten (EPM) (Goes et al., 2015), eller rapporterer en motsatt, angstfremkallende effekt (Mann & Gervais, 2011).

Effektene av SI på angstlignende oppførsel ga også blandede resultater (Butler, Carter, & Weiner, 2014b); noen rapporterte angstdempende effekter (Chappellet al., 2013; McCool & Chappell, 2009; Zhang et al., 2012), mens andre ikke viste noen påvirkning av SI på armpreferanse i EPM (Butler, Ariwodola, & Weiner, 2014a; Butler, Carter , et al., 2014; Simpson et al., 2012).

Denne inkonsekvensen vedvarer for de få eksperimentene som involverer en SI til EEswitch. En angstdempende effekt ble funnet hos prærievoles (Normann et al., 2021), mens ingen signifikant endring ble observert hos rotter (Mora-Gallegos & Fornaguera, 2019), og en angstdempende effekt ble funnet hos berikede mus (Lopez & Laber, 2015) .

De kognitive effektene av å bytte fra SI til EE er enkle sammenlignet med de affektive konsekvensene.

Ulike typer SI svekker romlig arbeidsminne hos mennesker (Volkers & Scherder, 2011) og andre dyr (Fischer et al., 2012; Gregory & Szumlinski, 2008; Zorzoet al., 2019), spesielt når det introduseres etter avvenning (Kosten et al. al., 2012). Langsiktig EE, derimot, forbedrer flere typer hukommelse (Harati et al., 2011), som observert i den radielle armlabyrinten (Bell et al., 2009), Hebb-Williamsmaze (Kobayashi et al., 2002) og Morris vannlabyrint (Nilsson et al., 1999; Schrijver et al., 2002).

Som i isolasjonsprotokoller er fremveksten av kognitive effekter etter EE tidsavhengig. Birch et al. (2013) viste at en 6-ukekontinuerlig EE-periode, men ikke 3 uker, var i stand til å forbedre arbeidsminnet. EE-ledet økning i minneytelse var assosiert med langsiktig synaptisk plastisitet (Steinet al., 2016) og hippocampus nevrogenese (Nilsson et al., 1999).

De positive kognitive effektene av EE kan eller kan merkes etter et stressparadigme. Noen studier viste at kortvarig EE etter kronisk stress overvant stressinduserte underskudd i romlig hukommelse (Hutchinsonet al., 2012; Veena et al., 2009), mens andre indikerte at romlig minneytelse etter akutt stress ikke var påvirket av boligforhold (Del) Arco et al., 2007; Garrido et al., 2013; Segovia et al., 2008).

Resosialisering i standardbur etter SI var tilstrekkelig til å overvinne de kognitive defektene som ble utløst av denne stressmodellen (Chenet al., 2016). Bytting av gamle rotter fra SI til EE i 3 måneder førte til bedre ytelse i komplekse labyrinter i blindgate, mens bytte fra standard eller beriket bur til isolasjon svekket denne ytelsen (Winocur, 1998).

Disse studiene viser til sammen at de affektive og kognitive endringene observert ved berikelse ofte krever relativt lange perioder med differensiell bolig. Korte eller akutte anrikningsmodeller ble for det meste brukt i de nevnte sukroseforbruksstudiene (Grimm et al., 2013; Grimm et al., 2018; Grimm et al., 2019; Slaker et al., 2016).

Ingen studie har undersøkt effekten av kortvarig EE etter langvarig isolasjonsstress. Derfor testet vi om kortvarig, 3-dagers EE-manipulasjon kunne reversere de affektive og kognitive endringene ledet av langvarig, SI-indusert stress hos voksne Wistar-rotter.

Vi vurderte atferdsmessig fortvilelse i FST, angstlignende oppførsel i EPM, lokomotorisk aktivitet i åpen felttest (OFT) og romlig arbeidsminneytelse i en Y-labyrint (WYM)-oppgave. Ble registrert og korrelert c-Fos-immunreaktivitet i forskjellige minnerelaterte kortikale og amygdaloidstrukturer.

Materialer og metoder

Emner
Voksne Wistar-hannrotter (290-340 g, n=16) ble holdt individuelt (21 ± 1 grad; ~50 % fuktighet; 12:12 dag/nattsyklus, lys på kl. 7:00 om morgenen ) i små SI-bur (36,5 × 16,5 × 12,5 cm) i 30 dager til de ble delt inn i eksperimentelle og kontrollforhold basert på kroppsvekt og hjemmebur (fig. 1).

Dyr i forsøksgruppen (n=8) ble plassert sammen i et enkelt, stort EE-bur (SI til EE), mens kontrolldyrene (n=8) forble i SI-burene (kontinuerlig SI). Mat og vann ble gitt ad libitum for begge grupper gjennom hele forsøket. Alle prosedyrer ble utført som godkjent av Boğaziçi universitetets etiske komité for bruk av dyr i eksperimenter.

Før forsøket ble dyrene holdt i standardbur som inneholdt fire dyr. De 16 dyrene i studien og de 8 dyrene i hver gruppe kommer fra 4 forskjellige hjemmebur.

Eksperimentell design og miljøberikelse

Etter 30 dager med SI ble halvparten av rottene flyttet til EEcage og ble der i totalt 10 dager til perfusjonsfiksering (fig. 1). Den eksperimentelle testingen startet med FST etter 3 dagers berikelse (av SI til EE-gruppen) på dag 34 (fig. 1).

Dette ble fulgt av OFT, EPM og WYM. Følgelig avhenger analyse av atferdsmessig fortvilelse av 2-dagens FST på 3-4 dager med berikelse, mens resultatene av den endelige testen, 5-dagens WYM gjenspeiler 5-10 dager med differensiell bolig ( Figur 1). Dyr ble perfusert 24 timer etter at de ble returnert til burene sine etter den siste WYM-forsøket (fig. 1).

EE-prosedyren (Hebb, 1947; Krech et al., 1960) ble implementert i et firkantet (66 × 66 cm) gjennomsiktig pleksiglassbur. Den inneholdt et løpehjul, et lite speil, en reirkasse (10 × 10 × 10 cm), en rampe som koblet til en plattform (25 × 25 cm) 20 cm over bakkenivå, og seks forskjellige plastleker som ble omorganisert daglig. Som en ekstra berikelsesprosedyre ble dyrene håndtert daglig i ca. 2 minutter.

Tvunget svømmeprøve

FST er en stressinduserende atferdstest utviklet for å vurdere effektiviteten av antidepressiva og manipulasjoner hos gnagere (Porsolt et al., 1977; Unal & Canbeyli, 2019).

Stressresponsen til testen, kjent som atferdsdespair, ble vurdert over to påfølgende dager i en sylinder av akrylglass (diameter: 30 cm, høyde: 45 cm) fylt med 30 cm vann ved 25 ± 0,5 grader. Etter standardprosedyren hos rotter ble hvert dyr plassert i FST-kammeret i 15 minutter på akklimatiserings-/pretestdagen (FST-1) og i 5 minutter på testdagen (FST-2) utført etter 24 timer (Porsoltet al., 1977).

Etter FST-2 ble hvert dyr plassert i et standardbur for tørking i 30 minutter og deretter returnert til hjemmeburet. Hver økt ble tatt opp med et videokamera og kodet av to observatører som var blinde for de eksperimentelle forholdene. Perioder med immobilitet (immobilitetspoeng) ble beregnet (interrater-pålitelighet: r=0.99) og sammenlignet med en uavhengig t-test.

For more information:19450477648nn@gmail.com