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恐怖条件付けと行動に関する新しい知見

研究によると、視覚的な手がかりがラットの恐怖反応にどう影響するかがわかった。

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恐怖条件付けの洞察恐怖条件付けの洞察探る。研究がラットの視覚的手がかりと恐怖行動を
目次

恐怖条件付けは、中立的なきっかけ、例えば音や光を、不快な体験、例えば足にショックを与えることと組み合わせることで恐怖反応を学ぶ方法なんだ。このプロセスが起こると、中立的なきっかけはショックがもはや存在しない時でも恐怖反応を引き起こせる。このプロセスは、脳の中で恐怖がどう機能するか、そしてそれが引き起こす行動を研究するために使われてきたんだ。

恐怖条件付けの基本

典型的な恐怖条件付けの設定では、動物が中立的なきっかけにさらされ、その後足にショックを受ける。時間が経つにつれて、動物はそのきっかけをショックと関連付けるようになる。よく見られる行動の一つはフリーズで、動物が動かなくなってしまうこと。フリーズは、動物が怖がっている明確な指標だから、恐怖を測るためによく使われるんだ。

でも、きっかけは他の行動にも影響を与えることがある。例えば、動物がショックと関連付けたきっかけを聞くと、普通の行動、例えば食べ物を探すことを抑制することがある。この反応は条件付け抑制と呼ばれ、動物が脅威を感じて怖れに集中し、報酬を求める代わりになるからなんだ。時には、動物がフリーズと条件付け抑制を同時に示すこともあるけど、そうじゃない場合もある。

研究によると、フリーズが見られないときでも、動物が条件付け抑制行動を示すことがあるらしい。これから、彼らが他の行動を使って恐怖を示しているか、恐怖が表される方法がいくつかあるかもしれないってことがわかる。

最近の発見

最近の研究では、音と光などの異なるきっかけが恐怖条件付けにおける行動にどう影響するかを調べたんだ。音がいろいろな恐怖関連行動を引き起こすことがわかった。これらの行動には、動き回ったりジャンプしたり、そしてフリーズが含まれている。でも、動物が視覚的なきっかけに対してそんなに多様な反応を示すことは珍しい。

最近の実験の目的は、光のような視覚的なきっかけが恐怖条件付けにおける行動にどう影響するかを見ることだった。ラットが視覚的なきっかけと聴覚的なきっかけにどう反応するかを比較することが重要なんだ。なぜなら、異なるタイプのきっかけがどう機能するかを理解することで、恐怖反応中の脳で何が起こるかを見えるようにできるから。

視覚的なきっかけの重要性

視覚的なきっかけが選ばれた理由はいくつかある。まず、科学者は音で観察された反応が光でも起こるかどうかを見たかったんだ。以前のいくつかの発見から、視覚的なきっかけがフリーズを引き起こさずに条件付け抑制を支える可能性があることが示唆されていた。

実験は、視覚的なきっかけが聴覚的なきっかけで見られるようなさまざまな行動を引き起こすことができるかどうかを調べることを目指していた。研究者たちはまた、視覚的なきっかけと組み合わせたときに条件付け抑制を引き起こすことができる足ショックの最低レベルを試そうとしていた。

実験デザイン

実験では、ラットが食べ物のために特定の場所をつつくように訓練された。その後、足ショックと組み合わせるかどうかにかかわらず、光のきっかけにさらされた。ショックの強さは異なり、強いものもあれば弱いものもあった。目的は、これらの異なるショックがラットの行動にどのように影響を与えるかを調べることだった。

実験中、特別なカメラが200ミリ秒の間隔でラットの行動を、きっかけが示される前、最中、そして後に記録した。これにより、研究者たちはラットがきっかけやショックに対してどのように反応していたかの詳細な情報を集めることができた。

実験からの主要な発見

結果は、視覚的なきっかけに対して条件付け抑制を作り出すためには、より高いショックの強度が必要であることを示した。最初の実験では、低いショックレベルでは高いショックレベルで見られるのと同じ抑制が見られなかった。これは、ショックの強度が動物が恐怖のきっかけにどのように反応するかに重要な役割を果たすことを意味している。

2回目の実験では、高いショックがラットの報酬求め行動の明確な抑制を引き起こした。結果は、ラットが恐怖を引き起こすきっかけと合わせたときに非常に異なる行動を示したことを示していた。彼らはきっかけとショックの後に、フリーズや移動、ジャンプなどの他の動きが増えた。

さらに、ショックと組み合わせられたラットとそうでないラットの行動には顕著な違いがあった。両方のグループは最初は似たようなスタートを切ったが、きっかけの光が示されたときとその後に、その行動が大きく分かれた。組み合わせられたラットはフリーズと移動が増え、一方で組み合わせられなかったラットは光のきっかけを探求することにもっと集中していた。

行動の観察

研究者たちはラットの行動をフリーズ、移動、食べ物を探す行動などのグループに慎重にカテゴライズした。彼らは合計12の異なる行動を記録し、各行動がきっかけやショックに対してどのように変化したかを追跡した。

スコアリングは非常に信頼性が高く、観察者が行動のスコアに対して一貫して合意していることを示していた。この高い合意レベルにより、研究者たちは異なる条件下でラットがどのように行動するかの明確なイメージを作ることができた。

性差の比較

この研究では、同じ条件下で雄と雌のラットがどう行動するかも調べた。全体的に、両方の性別は似たような行動を示したが、いくつかの違いもあった。雌はショックの後により多くジャンプし、後退することは少なかったので、恐怖が性によってどのように表現されるかにわずかな違いがあるかもしれない。

恐怖反応の消失

興味深いことに、条件付け中に見られた行動は、ショックが存在しないときでも持続していた。研究者たちは、ショックが与えられない消失セッション中にもこれらの行動を観察した。組み合わせられたラットは、ショックがないときでもフリーズと移動が増え、恐怖反応が実際の脅威よりも長く続くことを示した。

この観察は、視覚的なきっかけが危険がないときでも恐怖関連の行動を引き起こし続ける可能性があることを示唆している。この結果は、恐怖反応が複雑で、フリーズだけでなくさまざまな行動を含むことを強調している。

グループメンバーシップの予測

最後に、研究者たちはラットが組み合わせられたグループかどうかをその行動に基づいて予測できるかを見た。エトグラムから集められた詳細なデータを使って、彼らはほとんどの場合ラットを正しく分類できることを見出した。これは、特定の行動パターンがラットがどのように条件付けされたかの強い指標となることを示している。

ラットの行動を正確に分類できる能力は、異なる恐怖反応が恐怖条件付けプロセスの異なる段階での行動に基づいて区別できることを示している。

結論

視覚的なきっかけを用いた恐怖条件付けに関するこの研究は、動物がさまざまな行動を通じて恐怖を表現する方法に新しい洞察を提供している。異なるタイプのきっかけを比較し、ショックの強さの影響を調べることで、これらの研究は動物や潜在的には人間における恐怖反応をより良く理解するための扉を開いている。

恐怖がどのように機能するかを理解することで、不安障害や他のストレス関連の問題に対するより良い治療法を開発する手助けができるかもしれない。全体として、恐怖反応の複雑さとこれらの実験で観察されたさまざまな行動は、恐怖がどのように表現され、学習されるかの微妙な方法を示している。

オリジナルソース

タイトル: Ethograms reveal a fear conditioned visual cue to organize diverse behaviors in rats

概要: Recognizing and responding to threat cues is essential to survival. In rats, freezing is the most common behavior measured. Previously we demonstrated a threat cue can organize diverse behaviors (Chu et al., 2024). However, the experimental design of Chu et al. (2024) was complex and the findings descriptive. Here, we gave female and male Long Evans rats simple paired or unpaired presentations of a light and foot shock (8 total) in a conditioned suppression setting, using a range of shock intensities (0.15, 0.25, 0.35 or 0.5 mA). We found that conditioned suppression was only observed at higher foot shock intensities (0.35 mA and 0.5 mA). We constructed comprehensive, temporal ethograms by scoring 22,272 frames of behavior for 12 mutually exclusive behavior categories in 200 ms intervals around cue presentation. A 0.5 mA and 0.35 mA shock-paired visual cue suppressed reward seeking, rearing and scaling, as well as light-directed rearing and light-directed scaling. The shock-paired visual paired cue further elicited locomotion and freezing. Linear discriminant analyses showed that ethogram data could accurately classify rats into paired and unpaired groups. Considering the complete ethogram data produced superior classification than considering subsets of behaviors. The results demonstrate diverse threat-elicited behaviors - in a simple Pavlovian fear conditioning design - containing sufficient information to distinguish the fear learning status of individual rats.

著者: Michael A McDannald, D. C. Williams, A. Chu, N. T. Gordon, A. M. DuBois, S. Qian, G. Valvo, S. Shen, J. B. Boyce, A. C. Fitzpatrick, M. Moaddab, E. L. Russell, L. H. Counsman

最終更新: 2024-09-14 00:00:00

言語: English

ソースURL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.09.10.612214

ソースPDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.09.10.612214.full.pdf

ライセンス: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/

変更点: この要約はAIの助けを借りて作成されており、不正確な場合があります。正確な情報については、ここにリンクされている元のソース文書を参照してください。

オープンアクセスの相互運用性を利用させていただいた biorxiv に感謝します。

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