Perbedaan Efek Pengayaan Lingkungan Singkat Setelah Isolasi Sosial pada Tikus Bagian 1

Abstrak

Pengayaan lingkungan (EE) pada hewan pengerat dikaitkan dengan berbagai manfaat fisiologis, afektif, dan kognitif. Kondisi perumahan yang tampaknya berlawanan, isolasi sosial (SI), digunakan sebagai model stres hewan pengerat, yang berdampak negatif pada beberapa mekanisme neurobiologis dan menghambat kognitif. pertunjukan.

Kognisi dan memori adalah dua aspek yang sangat penting dari otak kita. Kognisi mengacu pada kemampuan kita untuk memproses informasi, termasuk perhatian, pemikiran, penalaran, penilaian, dan pemecahan masalah. Memori mengacu pada kemampuan untuk menyimpan dan mengambil informasi, termasuk penyimpanan jangka pendek, penyimpanan jangka panjang, dan mengingat.

Namun, banyak faktor dalam hidup yang dapat mengganggu kognisi dan ingatan kita, seperti kecemasan, stres, kurang tidur, pola makan yang tidak sehat, dll. Mari kita lihat bagaimana faktor-faktor ini memengaruhi kognisi dan ingatan kita.

Kecemasan dan Stres: Saat kita gugup, cemas, dan stres, hormon yang dikeluarkan oleh otak dapat menghambat kognisi dan memori kita. Faktor-faktor ini tidak hanya memengaruhi kemampuan kita berpikir dan mengambil keputusan, tetapi juga mengganggu konsentrasi dan ingatan kita.

Kurang tidur: Tidur adalah waktu yang penting bagi otak untuk memperbaiki dan memulihkan tenaga. Ketika kita kurang tidur, otak tidak bisa mendapatkan istirahat yang cukup sehingga dapat menyebabkan masalah kognitif dan memori, seperti mudah lupa dan sulit berkonsentrasi.

Pola makan tidak sehat: Pola makan penting untuk kesehatan fisik kita, namun juga dapat berdampak pada kognisi dan memori kita. Beberapa kebiasaan makan yang kekurangan nutrisi, seperti asupan gula dan lemak jenuh yang berlebihan, dapat menyebabkan penurunan kognitif dan daya ingat.

Untungnya, ada beberapa perilaku positif yang dapat kita lakukan untuk meningkatkan kognisi dan memori kita. menyukai:

1. Olah raga, yang dapat membantu kita mengurangi stres dan kecemasan serta meningkatkan konsentrasi dan kemampuan berpikir.

2. Pertahankan kebiasaan tidur yang baik dan pastikan waktu istirahat yang cukup setiap malam, yang dapat membantu otak kita untuk pulih dan terisi penuh.

3. Jaga pola makan sehat, minimalkan asupan gula dan lemak jenuh, serta perbanyak makan makanan ramah otak seperti ikan dan kacang-kacangan.

Singkatnya, kognisi dan memori sangat penting dalam kehidupan kita sehari-hari. Kita perlu memperhatikan kesehatan fisik dan mental serta menerapkan gaya hidup aktif dan sehat untuk meningkatkan kognisi dan memori kita. Terlihat bahwa kita perlu meningkatkan daya ingat kita. Cistanche deserticola dapat meningkatkan daya ingat secara signifikan karena Cistanche deserticola merupakan bahan obat tradisional Tiongkok yang memiliki banyak khasiat unik, salah satunya meningkatkan daya ingat. Khasiat daging cincang berasal dari berbagai bahan aktif yang dikandungnya, antara lain asam, polisakarida, flavonoid, dll. Bahan-bahan tersebut dapat meningkatkan kesehatan otak dengan berbagai cara.

Klik tahu 10 cara meningkatkan daya ingat

Desain eksperimental yang melibatkan peralihan antara kondisi perumahan ini menghasilkan hasil yang beragam. Kami mengevaluasi berbagai efek perilaku dan kognitif dari EE singkat setelah stres jangka panjang yang disebabkan oleh SI. Kami mengungkapkan pengaruh pengayaan setelah 30 hari isolasi terhadap perilaku putus asa, perilaku seperti kecemasan, dan memori kerja spasial pada tikus Wistar jantan dewasa dan menemukan efek ansiolitik yang substansial pada kelompok eksperimen (SI hingga EE). Menariknya, tikus yang terpapar EE juga menunjukkan peningkatan perilaku putus asa dibandingkan dengan kelompok kontrol (SI berkelanjutan).

Tidak ada perbedaan dalam kinerja memori kerja spasial pada akhir pengujian 5-daywater Y-maze (WYM). Namun, hewan SI hingga EE menunjukkan kinerja memori yang lebih baik dalam 2 hari pertama WYM, yang menunjukkan pembelajaran lebih cepat. Sejalan dengan perbedaan ini, kami mencatat lebih banyak sel c-Fos-imunopositif (c-Fos+) secara signifikan di korteks retrosplenial dan perirhinal hewan SI hingga EE.

Inti lateral dan basolateral amigdala tidak menunjukkan perbedaan seperti itu. Hasil ini menunjukkan bahwa pengayaan singkat setelah stres isolasi menyebabkan hasil yang berbeda dalam sistem afektif dan kognitif.

Kata kunci

Pengayaan lingkungan · Isolasi sosial · Tes berenang paksa · Elevasi plus labirin · c-Fos · Memori spasial.

Perkenalan

Stres kronis dapat memicu perkembangan beberapa jenis psikopatologi, termasuk depresi, gangguan kecemasan, dan gangguan stres pasca trauma (Coyne, 1991;McEwen, 2004).

Berbagai jenis stresor bekerja pada jalur neurobiologis tertentu (Alleva & Santucci, 2001) dan memiliki efek berbeda pada tingkat saraf, hormonal, dan perilaku (Oishi et al., 2003; Pijlman et al., 2003). Bukti dari manusia (Cacioppo & Hawkley, 2003) dan penelitian pada hewan lainnya (Cacioppo et al., 2015; Filipović et al., 2017) menunjukkan bahwa pemicu stres psikososial menyebabkan hasil fisiologis dan emosional yang unik, tidak teramati pada jenis pemicu stres lainnya.

Isolasi sosial (SI), sebuah fenomena yang banyak dialami selama pandemi COVID{0}} (Unal,2021), merupakan sumber utama stres psikososial yang terkait dengan masalah kesehatan, termasuk depresi (House et al.,1988). Untuk meniru SI manusia pada model hewan, hewan pengerat dipaparkan ke rumah individu dengan rangsangan pendengaran dan penciuman yang teratur tetapi masukan visual dan sentuhan terbatas (Garzón & Del Río, 1981).

Hewan pengerat yang ditempatkan secara individual menunjukkan gangguan berkepanjangan dalam perilaku mencari imbalan dan berbagai tugas kognitif, sering kali disertai dengan peningkatan tingkat kecemasan dan perilaku seperti depresi (Carnevali et al., 2012; Nakayasu & Ishii, 2008; Von Frijtaget al., 2000).

SI jangka panjang menghambat neurogenesis hipokampus (Stranahan et al., 2006), menyebabkan disregulasi otonom dan jantung (Grippo et al., 2007), dan mengubah respons neuroinflamasi terhadap stroke (Karelina et al., 2009).

Beberapa bentuk pengobatan nonfarmakologis telah diuji untuk memblokir atau membalikkan konsekuensi stres jangka panjang pada hewan pengerat. Pengayaan lingkungan (EE), yang dikemukakan oleh Donald Hebb (1947), terbukti sangat berhasil dalam menghalangi dampak buruk berbagai bentuk stres kronis, termasuk SI. Studi perintis pada tahun 1960-an mengubah EE menjadi paradigma perilaku hewan pengerat standar (Rosenzweig, 1966; Rosenzweig et al., 1962), dengan menunjukkan efek rangsangan lingkungan pada berbagai parameter neurobiologis skala besar, seperti "berat otak total" atau "berat otak total" atau "berat otak total". total konten DNA atau RNA" di otak (Bennett et al., 1969; Rosenzweig et al., 1967; Rosenzweig & Bennett, 1969).

Penelitian selanjutnya menunjukkan efek perbaikan pada penyakit neurodegeneratif, cedera otak traumatis, gangguan perkembangan saraf, dan psikopatologi, seperti skizofrenia, depresi, dan kecemasan (Laviola et al., 2008; Nithianantharajah & Hannan, 2006; Renoiret al., 2013). Penerapan EE menghasilkan temuan yang konsisten dalam membalikkan neuronal (Biggio et al., 2019; Cao et al.,2018; Monteiro et al., 2014), fisiologis (Vitalo et al.,2012; Watanasriyakul et al., 2019), dan kognitif (Lambert & Guillette, 2021) mengalami defisit SI tetapi menimbulkan hasil yang beragam dalam hal konsekuensi afektifnya.
Peralihan dari SI keEE menghasilkan efek antidepresan pada tikus (Brenes et al.,2020) dan tikus padang rumput yang monogami secara sosial (Grippo et al.,2014; Normann et al., 2021). Untuk perilaku seperti kecemasan, tidak ada efek anxiolytic yang diamati pada tikus setelah peralihan dari SI ke EE (Mora-Gallegos & Fornaguera, 2019), tidak seperti eksperimen EE yang tidak melibatkan perubahan kondisi kehidupan (Peña et al., 2006).

Sebuah studi yang lebih baru menemukan efek anxiolytic yang signifikan pada tikus padang rumput ketika EE memberikan kesempatan untuk berolahraga secara sukarela (Normann et al., 2021). Sebaliknya, penelitian lain yang menerapkan peralihan SI ke EE mengamati bahwa tikus yang diisolasi memiliki tingkat kecemasan yang lebih rendah dibandingkan dengan tikus yang ditempatkan dalam kelompok (Lopez & Laber, 2015).

Untuk mendapatkan pemahaman komprehensif tentang efek EE pada SI jangka panjang, kami menilai perilaku putus asa, perilaku seperti kecemasan, dan memori kerja spasial dalam desain eksperimental yang sama. Kami menggabungkan hasil perilaku ini dengan imunohistokimia untuk protein c-Fos dan mengungkapkan korelasi neuronal dari prosedur EE dalam struktur kortikal dan amigdaloid yang berbeda.

Studi isolasi dan pengayaan sering kali memanfaatkan keputusasaan perilaku dan anhedonia—dua endofenotipe psikiatrik yang merekapitulasi patologi gangguan depresi (Carrier & Kabbaj, 2012; Djordjevic et al., 2012; Gould& Gottesman, 2006; Zlatković et al., 2014).

Studi yang menggunakan hewan dalam kelompok sebagai kontrol menunjukkan bahwa stres 21-hariSI menyebabkan perilaku putus asa, yang didefinisikan sebagai peningkatan imobilitas dalam tes berenang paksa (FST) (Unal & Canbeyli, 2019), serta anhedonia, yang tercermin sebagai penurunan preferensi insukrosa. Berbeda dengan SI, prosedur pengayaan menawarkan efek terapeutik untuk kedua fenomena tersebut (Ashokan et al.,2018; Mitra & Sapolsky, 2009; Veena et al., 2009).

Penelitian yang disebutkan di atas memanfaatkan peralihan isolasi-ke-pengayaan mereplikasi hasil ini, menunjukkan efek antidepresan pada kelompok EE (Brenes dkk., 2020; Grippo dkk., 2014; Normann dkk., 2021).

Berbeda dengan model perilaku depresi hewan pengerat, ukuran kecemasan menghasilkan temuan yang bertentangan dalam penelitian yang melibatkan SI atau EE. Beberapa penelitian EE jangka panjang melaporkan efek anxiolytic (Brenes Sáenz et al., 2006; Harati et al., 2013; Leal-Galicia et al., 2007; Leal-Galiciaet al., 2008; Peña et al., 2006), sementara beberapa lainnya tidak menemukan perubahan kinerja di jalur yang ditinggikan plus labirin (EPM) (Goes et al., 2015), atau melaporkan efek ansiogenik sebaliknya (Mann & Gervais, 2011).

Efek SI pada perilaku seperti kecemasan juga memberikan hasil yang beragam (Butler, Carter, & Weiner, 2014b); beberapa melaporkan efek ansiolitik (Chappellet al., 2013; McCool & Chappell, 2009; Zhang et al., 2012), sedangkan yang lain tidak menunjukkan pengaruh SI pada preferensi lengan dalam EPM (Butler, Ariwodola, & Weiner, 2014a; Butler, Carter , dkk., 2014; Simpson dkk., 2012).

Ketidakkonsistenan ini berlanjut pada beberapa eksperimen yang melibatkan SI ke EEswitch. Efek anxiolytic ditemukan pada tikus padang rumput (Normann et al., 2021), sementara tidak ada perubahan signifikan yang diamati pada tikus (Mora-Gallegos & Fornaguera, 2019), dan efek anxiogenik ditemukan pada tikus yang diperkaya (Lopez & Laber, 2015) .

Efek kognitif dari peralihan dari SI ke EE sangat jelas dibandingkan dengan konsekuensi afektif.

Berbagai jenis SI merusak memori kerja spasial pada manusia (Volkers & Scherder, 2011) dan hewan lainnya (Fischer et al., 2012; Gregory & Szumlinski, 2008; Zorzoet al., 2019), terutama jika SI diperkenalkan setelah penyapihan (Kosten et al., 2012). Sebaliknya, EE jangka panjang meningkatkan beberapa jenis memori (Harati et al., 2011), seperti yang diamati pada labirin lengan radial (Bell et al., 2009), labirin Hebb-Williams (Kobayashi et al., 2002), dan labirin air Morris (Nilsson et al., 1999; Schrijver et al., 2002).

Seperti dalam protokol isolasi, munculnya efek kognitif setelah EE bergantung pada waktu. Birch dkk. (2013) menunjukkan bahwa periode EE terus menerus selama 6-minggu, bukan 3 minggu, mampu meningkatkan memori kerja. Peningkatan kinerja memori yang disebabkan oleh EE dikaitkan dengan plastisitas sinaptik jangka panjang (Steinet al., 2016) dan neurogenesis hipokampus (Nilsson et al., 1999).

Efek kognitif positif dari EE mungkin muncul atau mungkin tidak muncul setelah paradigma stres. Beberapa penelitian menunjukkan bahwa EE jangka pendek setelah stres kronis mengatasi defisit memori spasial yang disebabkan oleh stres (Hutchinsonet al., 2012; Veena et al., 2009), sementara penelitian lain menunjukkan bahwa kinerja memori spasial setelah stres akut tidak dipengaruhi oleh kondisi perumahan (Del Arco dkk., 2007;Garrido dkk., 2013; Segovia dkk., 2008).

Resosialisasi di kandang standar mengikuti SI sudah cukup untuk mengatasi cacat kognitif yang dipicu oleh model stres ini (Chenet al., 2016). Peralihan tikus berumur dari SI ke EE selama 3 bulan menghasilkan kinerja yang lebih baik di labirin jalan buntu yang kompleks, sedangkan peralihan dari kandang standar atau kandang yang diperkaya ke kandang isolasi akan mengganggu kinerja ini (Winocur, 1998).

Studi-studi ini secara keseluruhan menunjukkan bahwa perubahan afektif dan kognitif yang diamati oleh pengayaan sering kali memerlukan periode perumahan diferensial yang relatif lama. Model pengayaan singkat atau akut sebagian besar digunakan dalam studi konsumsi sukrosa yang disebutkan di atas (Grimm et al., 2013; Grimm et al., 2018; Grimm et al., 2019; Slaker et al., 2016).

Belum ada penelitian yang menyelidiki efek EE singkat setelah stres isolasi jangka panjang. Oleh karena itu, kami menguji apakah manipulasi EE dalam waktu yang sangat singkat, 3-hari, dapat membalikkan perubahan afektif dan kognitif yang disebabkan oleh stres jangka panjang yang disebabkan oleh SI pada tikus Wistar dewasa.

Kami menilai perilaku putus asa di FST, perilaku seperti kecemasan di EPM, aktivitas lokomotor di tes lapangan terbuka (OFT), dan kinerja memori kerja spasial dalam tugas labirin Y air (WYM). Imunoreaktivitas c-Fos dicatat dan dikorelasikan dalam struktur kortikal dan amigdaloid terkait memori yang berbeda.

Bahan dan metode

Subyek
Tikus Wistar jantan dewasa (290-340 g, n=16) ditempatkan secara individual (21 ± 1 derajat ; kelembapan ~50%; siklus 12:12 siang/malam, lampu menyala pada pukul 7:00 pagi ) dalam kandang SI kecil (36,5 × 16,5× 12,5 cm) selama 30 hari hingga dibagi ke dalam kondisi percobaan dan kontrol berdasarkan berat badan dan kandang (Gbr. 1).

Hewan dalam kelompok eksperimen (n=8) ditempatkan bersama dalam satu kandang EE besar (SI ke EE), sedangkan hewan kontrol (n=8) tetap berada di kandang SI mereka (SI kontinu). Makanan dan air disediakan ad libitum untuk kedua kelompok selama percobaan. Semua prosedur dilakukan sebagaimana disetujui oleh Komite Etik Universitas Boğaziçi untuk Penggunaan Hewan dalam Eksperimen.

Sebelum percobaan, hewan ditempatkan di kandang standar yang berisi empat ekor hewan. Ke-16 ekor hewan penelitian dan 8 ekor hewan pada masing-masing kelompok berasal dari 4 kandang yang berbeda.

Desain eksperimental dan pengayaan lingkungan

Setelah 30 hari SI, setengah dari tikus dipindahkan ke EEcage dan tetap di sana selama total 10 hari sampai fiksasi perfusi (Gbr. 1). Pengujian eksperimental dimulai dengan FST setelah 3 hari pengayaan (kelompok SI hingga EE) pada hari ke 34 (Gbr. 1).

Ini diikuti oleh OFT, EPM, dan WYM. Oleh karena itu, analisis perilaku keputusasaan pada2-hari FST bergantung pada 3-4 hari pengayaan, sedangkan hasil pengujian akhir, 5-hari WYM mencerminkan 5-10 hari perumahan yang berbeda ( Gambar 1). Hewan diberi perfusi 24 jam setelah mereka dikembalikan ke kandangnya setelah uji coba WYM terakhir (Gbr. 1).

Prosedur EE (Hebb, 1947; Krech et al., 1960) diimplementasikan dalam kaca Plexiglas transparan persegi (66 × 66 cm). Isinya adalah roda lari, cermin kecil, kotak sarang (10 × 10 × 10 cm), tanjakan yang menghubungkan ke platform (25 × 25cm) 20 cm di atas permukaan tanah, dan enam mainan plastik berbeda yang disusun ulang setiap hari. Sebagai prosedur pengayaan tambahan, hewan ditangani setiap hari selama kurang lebih 2 menit.

Tes berenang paksa

FST adalah tes perilaku pemicu stres yang dikembangkan untuk menilai kemanjuran agen antidepresan dan manipulasi pada hewan pengerat (Porsolt et al., 1977; Unal & Canbeyli, 2019).

Respon stres dari tes ini, yang dikenal sebagai behavioraldespair, dinilai selama dua hari berturut-turut dalam silinder kaca akrilik (diameter: 30 cm, tinggi: 45 cm) yang diisi dengan air 30 cm pada suhu 25 ± 0,5 derajat. Mengikuti prosedur standar pada tikus, setiap hewan ditempatkan di ruang FST selama 15 menit pada hari aklimatisasi/pretest (FST-1) dan selama 5 menit pada hari pengujian (FST-2) yang dilakukan setelah 24 jam (Porsoltet al., 1977).

Setelah FST-2, setiap hewan ditempatkan dalam kandang standar untuk dikeringkan selama 30 menit dan kemudian dikembalikan ke kandang asalnya. Setiap sesi direkam dengan kamera video dan diberi kode oleh dua pengamat yang tidak mengetahui kondisi eksperimen. Periode imobilitas (skor imobilitas) dirata-rata (reliabilitas antar penilai: r=0,99) dan dibandingkan dengan menggunakan uji-t sampel independen.

For more information:19450477648nn@gmail.com