Die unterschiedlichen Auswirkungen einer kurzen Umweltanreicherung nach sozialer Isolation bei Ratten, Teil 2

Freilandtest

Zur Messung der allgemeinen Bewegungsaktivität wurde ein offenes Feld (72 × 72 × 45 cm) genutzt. Jedes Tier wurde vor dem Test in Testraum 5 gebracht und für weitere 5 Minuten in der OFT-Kammer untergebracht.

In den letzten Jahren haben immer mehr wissenschaftliche Studien gezeigt, dass es einen untrennbaren Zusammenhang zwischen motorischer Aktivität und Gedächtnis gibt. Verschiedene Arten sportlicher Aktivitäten haben einen erheblichen Einfluss auf die Gedächtnisförderung bei Menschen unterschiedlichen Alters, was für unser tägliches Lernen, Arbeiten und Leben von großer Bedeutung ist.

Durch sportliche Betätigung können die Durchblutung und die Atemwege des Körpers angeregt und der Stoffwechsel angeregt werden. Auf diese Weise werden die Blutgefäße im Gehirn besser mit Blut versorgt und es wird mehr Sauerstoff und Nährstoffe bereitgestellt, um die normale Funktion der Gehirnzellen sicherzustellen. Diese gute körperliche Verfassung kann uns helfen, uns besser zu konzentrieren und die Lern- und Gedächtnisfähigkeiten zu verbessern. Dadurch sind Menschen, die sich regelmäßig körperlich betätigen, im Allgemeinen besser in der Lage, ihr Gedächtnis und ihre geistige Vitalität zu erhalten.

Darüber hinaus können verschiedene Arten von Trainingsaktivitäten unterschiedliche Arten des Gedächtnisses beeinflussen. Beispielsweise können Aerobic-Übungen wie Langstreckenlauf das Wachstum des Hippocampus fördern und dadurch das räumliche Gedächtnis der Menschen verbessern. Schnelle Koordinationsaktivitäten wie Tischtennis spielen können das Tanzgedächtnis und das Kurzzeitgedächtnis stimulieren. Bei älteren Menschen kann die Teilnahme an Denksportarten wie Schach das Gedächtnis in Bezug auf Intelligenz und räumliches Vorstellungsvermögen erheblich verbessern.

Darüber hinaus können körperliche Aktivitäten das Gedächtnis weiter verbessern, indem sie Stress reduzieren und die Schlafqualität verbessern. Stress und Schlaflosigkeit beeinträchtigen nicht nur die Blutversorgung und den Stoffwechsel des Gehirns, sondern führen auch dazu, dass Menschen deprimiert und erschöpft sind und sich nicht konzentrieren können. Angemessene Bewegungsaktivitäten können die Aufmerksamkeit ablenken, Körper und Gehirn entlasten, unsere Schlafqualität verbessern, uns die Konzentration auf Lernen und Arbeiten erleichtern und das Gedächtnis verbessern.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass körperliche Betätigung die Durchblutung und den Stoffwechsel fördern, die körperliche Verfassung und die geistige Gesundheit verbessern und somit die Verbesserung des Gedächtnisses fördern kann. Daher sollten wir in unserem täglichen Leben an verschiedenen Arten von sportlichen Aktivitäten teilnehmen, um die Gesundheit von Körper und Gehirn zu erhalten und die Verbesserung des Gedächtnisses zu fördern. Es ist ersichtlich, dass wir unser Gedächtnis verbessern müssen. Cistanche deserticola kann das Gedächtnis erheblich verbessern, da Cistanche deserticola auch das Gleichgewicht von Neurotransmittern regulieren kann, beispielsweise durch die Erhöhung des Acetylcholinspiegels und der Wachstumsfaktoren. Diese Stoffe sind sehr wichtig für das Gedächtnis und das Lernen. Darüber hinaus kann Fleisch auch die Durchblutung verbessern und die Sauerstoffversorgung fördern, wodurch sichergestellt werden kann, dass das Gehirn ausreichend Nährstoffe und Energie erhält und so die Vitalität und Ausdauer des Gehirns verbessert werden.

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Die Sitzungen wurden mit der Tierverfolgungssoftware EthoVision (Noldus, Wageningen, NL) auf Video aufgezeichnet, um die Gesamtdauer der Mobilität und spezifische Verhaltensmuster, einschließlich Aufzucht und Thigmotaxis, zu bewerten.

Erhöhtes Plus-Labyrinth

Zur Beurteilung angstähnlichen Verhaltens wurde ein EPM (Handley & Mithani, 1984; Pellow et al., 1985; Pellow & File, 1986) in einer Höhe von 51 cm über dem Boden eingesetzt. Es besteht aus einem Holzsockel mit vier schmalen Armen (50 × 10 cm).

Zwei gegenüberliegende Arme sind mit transparenten Acrylglasseiten verkleidet und werden als offene Arme bezeichnet, während die anderen beiden mit Holzseiten geschlossen sind, was zu wesentlich dunkleren Korridoren führt.

Jedes Tier wurde in das mittlere Fach gelegt und 5 Minuten lang im Labyrinth belassen. Die gesamte im Zentrum des Labyrinths verbrachte Zeit, in offenen und geschlossenen Armen, wurde mit EthoVision aufgezeichnet und berechnet. Die in offenen Armen verbrachte Zeit weist auf eine anxiolytische Wirkung hin, während geschlossene Arme mit angstähnlichem Verhalten verbunden sind (Walf & Frye, 2007).

Wasser-Y-Labyrinth

Wir verwendeten eine modifizierte Version des von Del Arco et al. entwickelten Wasser-T-Labyrinths. (2007) und validiert von Locchi et al. (2007). Ein Y-Labyrinth aus Acrylglas, bestehend aus drei im Winkel von 120 Grad voneinander entfernten Armen (jeweils 45 × 15,5 × 45 cm), wurde mit 30 cm Wasser bei 24 ± 0,5 Grad gefüllt, um die Leistung des räumlichen Arbeitsgedächtnisses durch spontanen Wechsel zu beurteilen.

Jede Ratte wurde fünf Tage lang mit sechs aufeinanderfolgenden Versuchen pro Tag getestet, getrennt durch ein Versuchsintervall von 30 Sekunden. Die Tiere wurden 5 Minuten vor dem ersten Versuch in den Testraum gebracht, um sich mit der Umgebung vertraut zu machen. In jedem Versuch wurden die Tiere auf der anderen Seite des Startarms platziert, wobei ihr Kopf zur Mitte des Labyrinths zeigte, zu dem sie schwammen, um einen der beiden Zielarme (Arm A oder Arm B) auszuwählen.

Zu Beginn des ersten Versuchs wurde eine kleine transparente Plattform 1 cm unter dem Wasserspiegel in einem der Zielarme (Arm A oder Arm B) mit Gegengewicht platziert und bei jedem Versuch zwischen den beiden Zielarmen gewechselt.

Tiere, die die Plattform innerhalb von 60 Sekunden nicht finden konnten, wurden sanft mit ihrem Schwanz dorthin geführt. Nach dem letzten Versuch wurden sie zum Trocknen für 40 Minuten in einen kleinen Käfig gesetzt, bevor sie in ihre Heimkäfige zurückgebracht wurden. Jede Sitzung wurde mit EthoVision auf Video aufgezeichnet. Die Latenz zum Auffinden der verborgenen Plattform in jedem Versuch und die Anzahl falscher Armeingaben (Fehler) wurden kodiert.

Perfusionsfixierung, Gewebeverarbeitung und Immunhistochemie

Die Perfusionsfixierung der Tiere wurde am Tag 41 und 24 Stunden nach dem letzten Verhaltenstest (WYM-Tag 5) durchgeführt. Die Tiere wurden aus ihren (SI- oder EE-)Käfigen entfernt, mit einer Ketamin-Xylazin-Lösung (100-15 mg/kg, IP) tief betäubt und mit 4 % depolymerisiertem Paraformaldehyd (pH 7,4) perfundiert.

Nach der Nachfixierung über Nacht in derselben Lösung wurden koronale Schnitte (40-50 μm) mit einem Vibratom (VT1000 S, Leica Biosystems, Nussloch, Deutschland) geschnitten und in phosphatgepufferter Kochsalzlösung (PBS; pH 7,4) gespült.

Die Expression des c-Fos-Proteins wurde durch Immunhistochemie nachgewiesen, um die Auswirkung der Haltungsbedingungen auf die Anzahl spontan aktiver Neuronen in verschiedenen Gehirnregionen zu beurteilen.

Die Gewebepenetration wurde durch Zugabe von {{0}},05 %Triton X-100 (pH 7,4) zu PBS (PBS-Tx) erreicht. Die Schnitte wurden 30 Minuten lang bei Raumtemperatur (RT) mit Wasserstoffperoxid (0,6 %) behandelt, bevor sie in die Blockierungslösung überführt wurden.

Sie wurden mit 20 % normalem Ziegenserum (NGS; Vector Laboratories) in PBS-Tx für 30 Minuten bei RT blockiert und mit einem Anti-c-Fos-Antikörper (monoklonale Maus, Santa Cruz 8047, Konzentration 1:500) in PBS-Tx inkubiert mit 1 % NGS für 3 Nächte bei 4 Grad. Die Schnitte wurden dann in PBS gespült (3 × 10 Minuten), in eine sekundäre Antikörperlösung (biotinyliertes Anti-Maus-IgG, 1:250 in PBS-Tx mit 1 % NGS) übertragen und 2 Stunden bei RT inkubiert.

Nach einer weiteren Spülungsreihe wurden sie mit Avidin-biotinylierter Peroxidase (ABC-Kit, Vector Laboratories) in PBS 20 Minuten lang bei RT inkubiert. Das Peroxidaseprodukt entstand mit einem mit Nickel angereicherten3,30-Diaminobenzidintetrahydrochloridhydrat (DAB,Sigma-Aldrich D5637).

Mikroskopie und Zellzählung

Wir haben insgesamt 48 Schnitte von 12 Tieren (6 kontinuierliche SI und 6 SI bis EE; 4 Schnitte pro Tier) mit guter Perfusionsqualität verarbeitet. Die Anzahl der c-Fos-immunpositiven (c-Fos+) Kerne wurde für den retrosplenialen Kortex (RSC), den agranulären perirhinalen Kortex (Bereich 35; PRC), den lateralen Kern der Amygdala (LA) und den basolateralen Kern der Amygdala (BL) quantifiziert. .

Interessante Regionen wurden durch zytologischen Vergleich mit einem Rattengehirnatlas lokalisiert (Paxinos & Watson, 2006). Die Bilder wurden mit einem Epifluoreszenzmikroskop (Olympus BX53) aufgenommen, das mit einer monochromen CCD-Kamera (Olympus XM10) ausgestattet war. Die Analysen beschränkten sich auf das vor der Immunhistochemie ausgewählte Gewebe und nach der Datenerfassung wurden keine zusätzlichen Schnitte verarbeitet.

Markierte Zellen wurden halbautomatisch gezählt. Zunächst wurde die Anzahl der c-Fos+-Zellen in den oben genannten Regionen mit dem Acell-Counting-Plugin (ITCN) in ImageJ erfasst und quantifiziert (Schneider et al., 2012).

Das ITCN erstellte Ausgabebilder, die die erkannten Zellen in jeder Region zeigten. Zwei unabhängige Prüfer, die für die experimentellen Bedingungen blind waren, werteten diese Bilder aus, um falsch-negative Fälle (d. h. schwach markierte Zellen, die von der Software übersehen wurden) zu identifizieren und zu zählen. Der arithmetische Durchschnitt dieser beiden falsch-negativen Zellzahlen wurde zur Gesamtzahl der vom ITCN für jeden Abschnitt erkannten Zellen addiert.

Ergebnisse

Gewichtsänderung

Das Körpergewicht der Tiere wurde zu vier Zeitpunkten aufgezeichnet, sowohl vor (Tage 1, 15 und 31) als auch nach der EE-Manipulation (Tag 41). Wir fanden einen Einfluss der Zeit auf das Körpergewicht (F (3, 42)=7.69, p < 0.001) und eine gewichtende Zeitgruppeninteraktion (F (3, 42). )=3.30, p=0.029, 2 × 4 zweifach gemischte ANOVA), was auf einen signifikanten Gewichtsverlust bei EE-Tieren nach der Anreicherung hinweist: Gewichte am Tag 1 (M= 324 .6, SD=15.7), Tag 15 (M=334.6, SD=13.3) und Tag 31 (M=325.5, SD {{ 33}}.6) waren höher als die von Tag 41 (M=311.9, SD=14; alle ps < 0,05).

In der kontinuierlichen SI-Gruppe gab es keine solche Veränderung (Tag 1, M=321, SD =12,5; Tag 15, M=325, SD=15,5; Tag 31 , M=322.3, SD= 15.5; Tag 41, M=320.1, SD=12.9).

Verhaltensverzweiflung

Wir untersuchten die Auswirkungen einer kurzen EE-Manipulation auf Verhaltensverzweiflung nach SI-induziertem Stress, indem wir die gesamten FST-2-Immobilitätswerte aufzeichneten und verglichen (Slattery & Cryan, 2012; Yankelevitch-Yahav et al., 2015).

Der Immobilitätsgrad der SI-zu-EE-Gruppe (M=49.04, SD=21.77) war deutlich höher als der in der kontinuierlichen SI-Gruppe beobachtete Wert (M=29.47, SD { {6}}.04; t (14)=2.18, p=0.047,d=1.09, unabhängiger Stichproben-T-Test; Abb. 2), was auf Verhalten hinweist Verzweiflung bei Tieren, die kurzzeitigem EE ausgesetzt waren, und relative antidepressive Wirkung von kontinuierlichem SI.

Es sollte beachtet werden, dass die Basislinienwerte, d }}.18, SD=11.42) waren sehr ähnlich. Daher war der in der Testphase des FST beobachtete Unterschied nicht auf einen Grundlinienunterschied in der Bewegungsaktivität zurückzuführen. Ebenso wurde nach FST-2 kein Wechsel der allgemeinen Bewegungsaktivität beobachtet, wie im OFT (unten) bewertet.

Bewegungsaktivität und Erkundungsverhalten

Wir nutzten die OFT, um mögliche Unterschiede in der Bewegungsaktivität zwischen den kontinuierlichen SI- und SI-zu-EE-Tieren zu bewerten. Es gab keinen Unterschied zwischen den Kontrolltieren (M =160.05, SD=53.95) und den Versuchstieren (M=206.93, SD=76.36; t ( 14)=1.42, p=0.178, unabhängiger Stichproben-T-Test; Abb. 3), was zeigt, dass der metabolische (d. h. Gewichtsveränderungs-)Effekt einer kurzen EE die allgemeine Bewegungsaktivität nicht veränderte und störte mit der FST.

Das Aufzuchtverhalten, ein Indikator für Erkundungsverhalten, zeigte ebenfalls keinen signifikanten Unterschied zwischen den Gruppen, obwohl SI-toEE-Tiere im Vergleich zu kontinuierlichen SI-Tieren oft mehr Aufzucht zeigten (M=38.75, SD =31.91). Tiere (M=18.75, SD=11.83; t (14)=1.66, p=0.119, unabhängiger Stichprobentest). Das Ergebnis änderte sich nicht, wenn die Beobachtungen auf das Zentrum beschränkt waren (SI zu EE M=2.25, SD=1.75 vs.

kontinuierliches SI M {{0}}.38, SD=2.77) oder die Peripherie (SI toEE M=34.25, SD=34.44 vs. kontinuierlich SI M=16.38,SD=9.93) des OFT (alle ps > 0,05). Unabhängig von den Gruppen wurde der Großteil des Aufzuchtverhaltens an der Peripherie gezeigt, oft an den Wänden (M=25.31, SD =25.34) und nicht in der Mitte (d. h. freistehende Aufzucht). ;M=2.31, SD=2.17; t (15)=3.54, p=0.003, d=1.28,gepaart Stichproben-T-Test).

Angst

Die unterschiedliche Aufzucht und die Gesamtdauer, die im Zentrum im Vergleich zur Peripherie des OFT verbracht wurde, deuten auf eine Veränderung des allgemeinen Angstniveaus hin. Im Anschluss an diese Beobachtung verwendeten wir ein Standard-Angstmaß – das EPM – und verglichen das angstähnliche Verhalten der kontinuierlichen SI- und SI-Tiere mit EE-Tieren.

Wir fanden heraus, dass die SI- bis EE-Gruppe deutlich mehr Zeit in den offenen Armen verbrachte (M=169.25, SD=106.59) im Vergleich zu Kontrolltieren (M=60.87, SD { {6}}.51;t (14)=−2.33, p=0.036, d=1.16, unabhängiger Stichprobentest; Abb. 4), was auf ein Anxiolytikum hinweist Wirkung einer kurzen Anreicherung nach SI-induziertem Stress.

Räumliches Arbeitsgedächtnis

Die Leistung des räumlichen Arbeitsgedächtnisses wurde an fünf aufeinanderfolgenden Tagen im WYM bewertet. Wir fanden einen signifikanten Effekt am Testtag, gemessen an der mittleren Latenz zum Auffinden der versteckten Fluchtplattform (F (1,47, 20,64)=12.95,p=0.001, 2 × 5 bidirektional gemischte ANOVA), was zeigt, dass der Lernerfolg erreicht wurde.

Bonferroni korrigierte Post-hoc-Tests zeigten, dass die Latenz zum Auffinden der Plattform am ersten Tag (M {{0}}.26, SD=10.13) im Vergleich zum dritten (M=6) deutlich höher war. 79, SD= 2.25), vierte (M=4.73, SD =1.44) und fünfte (M=6.29, SD {{14} },03) Tage des WYM (allps < 0,05; Abb. 5).

Weder eine Testtag-Bedingungsinteraktion (F (1,47, 20,64)=2,54, p=0,115) noch ein Haupteffekt der experimentellen Bedingung (F (1, 14)=3 .87, p=0.069, 2 × 5Zweiweg-gemischte ANOVA) wurde gefunden.

Wir analysierten die Gesamtzahl der falschen Armeingaben (d. h. Fehler) über die Versuche hinweg als zusätzliches Maß für die Leistung des Arbeitsgedächtnisses und stellten einen signifikanten Effekt des Testtages fest (F (4, 56)=4,71, p {{4 }}.002, 2 × 5 zweifache gemischte ANOVA). Bonferroni-korrigierte Post-hoc-Tests ergaben, dass die Gesamtzahl der Fehler am vierten Tag (M=8.69, SD=1.82) im Vergleich zum ersten Tag des WYM (M=12 .69, SD=4.27; p < 0,05), was darauf hinweist, dass der Lernerfolg erreicht wurde.

Es gab keinen Haupteffekt der experimentellen Bedingung (F (1, 14)=2.46, p=0.139, 2 × 5 gemischte Zwei-Wege-ANOVA) oder einer Wechselwirkung zwischen Testtag und Bedingung (F (4, 56)=1.34, p=0.269). Die Fehlerratenanalysen zeigen, dass beide Gruppen am vierten Tag Lernerfolge erzielten. Allerdings zeigten die SI- bis EE-Tiere in den ersten beiden Tagen des WYM scheinbar eine bessere Leistung (Abb. 5).

Dieser Unterschied in der Latenz zum Auffinden der Plattform wurde am zweiten Tag von WYM signifikant (SI zu EE M=7.13, SD= 2.63 vs. kontinuierliches SI M=11.09, SD=4.47; t (14) =2.17, p=0.048, d=1.08, unabhängiger Stichproben-T-Test), was auf schnelleres Lernen hinweist in der frühen Phase der Gedächtnisaufgabe.

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