Published May 31, 2024 | Version v1
Publication Open

An ethologically relevant paradigm to assess defensive response to looming visual contrast stimuli

Creators

  • 1. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas
  • 2. University of Buenos Aires
  • 3. Northwestern University

Description

Abstract In the animal kingdom, threat information is perceived mainly through vision. The subcortical visual pathway plays a critical role in the rapid processing of visual information-induced fear, and triggers a response. Looming-evoked behavior in rodents, mimicking response to aerial predators, allowed identify the neural circuitry underlying instinctive defensive behaviors; however, the influence of disk/background contrast on the looming-induced behavioral response has not been examined, either in rats or mice. We studied the influence of the dark disk/gray background contrast in the type of rat and mouse defensive behavior in the looming arena, and we showed that rat and mouse response as a function of disk/background contrast adjusted to a sigmoid-like relationship. Both sex and age biased the contrast-dependent response, which was dampened in rats submitted to retinal unilateral or bilateral ischemia. Moreover, using genetically manipulated mice, we showed that the three type of photoresponsive retinal cells (i.e., cones, rods, and intrinsically photoresponsive retinal ganglion cells (ipRGCs)), participate in the contrast-dependent response, following this hierarchy: cones > > rods > > > ipRGCs. The cone and rod involvement was confirmed using a mouse model of unilateral non-exudative age-related macular degeneration, which only damages canonical photoreceptors and significantly decreased the contrast sensitivity in the looming arena.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

في المملكة الحيوانية، يُنظر إلى معلومات التهديد بشكل أساسي من خلال الرؤية. يلعب المسار البصري تحت القشري دورًا حاسمًا في المعالجة السريعة للخوف الناجم عن المعلومات البصرية، ويؤدي إلى استجابة. سمح السلوك الذي يلوح في الأفق في القوارض، ومحاكاة الاستجابة للحيوانات المفترسة الهوائية، بتحديد الدوائر العصبية الكامنة وراء السلوكيات الدفاعية الغريزية ؛ ومع ذلك، لم يتم فحص تأثير تباين القرص/الخلفية على الاستجابة السلوكية التي تلوح في الأفق، سواء في الفئران أو الفئران. درسنا تأثير تباين القرص الداكن/الخلفية الرمادية في نوع السلوك الدفاعي للجرذ والفأر في الساحة التي تلوح في الأفق، وأظهرنا أن استجابة الجرذ والفأر كدالة لتباين القرص/الخلفية تتكيف مع علاقة تشبه السيني. أدى كل من الجنس والعمر إلى تحيز الاستجابة المعتمدة على التباين، والتي تم تثبيطها في الفئران التي خضعت لنقص التروية الشبكية أحادي الجانب أو ثنائي الجانب. علاوة على ذلك، باستخدام الفئران المعالجة وراثيًا، أظهرنا أن النوع الثالث من خلايا الشبكية المستجيبة للضوء (أي المخاريط والقضبان وخلايا العقدة الشبكية المستجيبة للضوء جوهريًا (ipRGCs))، تشارك في الاستجابة المعتمدة على التباين، باتباع هذا التسلسل الهرمي: المخاريط >> القضبان >>>> ipRGCs. تم تأكيد تورط المخروط والقضيب باستخدام نموذج الماوس للتنكس البقعي المرتبط بالعمر من جانب واحد، والذي يضر فقط بالمستقبلات الضوئية الكنسية ويقلل بشكل كبير من حساسية التباين في الساحة التي تلوح في الأفق.

Translated Description (French)

Résumé Dans le règne animal, l'information sur les menaces est perçue principalement à travers la vision. La voie visuelle sous-corticale joue un rôle essentiel dans le traitement rapide de la peur induite par l'information visuelle et déclenche une réponse. Le comportement imminent chez les rongeurs, imitant la réponse aux prédateurs aériens, a permis d'identifier les circuits neuronaux sous-jacents aux comportements défensifs instinctifs ; cependant, l'influence du contraste disque/arrière-plan sur la réponse comportementale induite par le phénomène imminent n'a pas été examinée, ni chez les rats ni chez les souris. Nous avons étudié l'influence du contraste disque sombre/fond gris dans le type de comportement défensif du rat et de la souris dans l'arène imminente, et nous avons montré que la réponse du rat et de la souris en fonction du contraste disque/fond s'ajuste à une relation de type sigmoïde. Le sexe et l'âge ont biaisé la réponse dépendante du contraste, qui a été atténuée chez les rats soumis à une ischémie rétinienne unilatérale ou bilatérale. De plus, en utilisant des souris génétiquement manipulées, nous avons montré que les trois types de cellules rétiniennes photoréceptrices (c'est-à-dire les cônes, les bâtonnets et les cellules ganglionnaires rétiniennes intrinsèquement photoréceptrices (ipRGC)) participent à la réponse dépendante du contraste, suivant cette hiérarchie : cônes > > bâtonnets > > > ipRGC. L'implication du cône et de la tige a été confirmée à l'aide d'un modèle murin de dégénérescence maculaire unilatérale non exsudative liée à l'âge, qui n'endommage que les photorécepteurs canoniques et diminue considérablement la sensibilité au contraste dans l'arène imminente.

Translated Description (Spanish)

Resumen En el reino animal, la información sobre amenazas se percibe principalmente a través de la visión. La vía visual subcortical desempeña un papel fundamental en el procesamiento rápido del miedo inducido por la información visual y desencadena una respuesta. El comportamiento evocado inminente en roedores, que imita la respuesta a los depredadores aéreos, permitió identificar los circuitos neuronales subyacentes a los comportamientos defensivos instintivos; sin embargo, no se ha examinado la influencia del contraste disco/fondo en la respuesta conductual inducida inminente, ni en ratas ni en ratones. Estudiamos la influencia del contraste entre el disco oscuro y el fondo gris en el tipo de comportamiento defensivo de ratas y ratones en la arena que se avecina, y demostramos que la respuesta de ratas y ratones en función del contraste entre el disco y el fondo se ajustaba a una relación sigmoidea. Tanto el sexo como la edad sesgaron la respuesta dependiente del contraste, que se amortiguó en ratas sometidas a isquemia retiniana unilateral o bilateral. Además, utilizando ratones manipulados genéticamente, demostramos que los tres tipos de células retinianas fotorreactivas (es decir, conos, bastones y células ganglionares retinianas intrínsecamente fotorreactivas (ipRGC)), participan en la respuesta dependiente del contraste, siguiendo esta jerarquía: conos > > bastones > > > ipRGC. La afectación de conos y bastones se confirmó utilizando un modelo de ratón de degeneración macular unilateral no exudativa relacionada con la edad, que solo daña los fotorreceptores canónicos y disminuye significativamente la sensibilidad al contraste en la arena que se avecina.

Files

s41598-024-63458-1.pdf.pdf

Files (3.6 MB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:9269bd78d6b8aed7c94a480c98297940
3.6 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
نموذج ذو صلة أخلاقية لتقييم الاستجابة الدفاعية لمحفزات التباين البصري التي تلوح في الأفق
Translated title (French)
Un paradigme éthologiquement pertinent pour évaluer la réponse défensive aux stimuli de contraste visuel imminents
Translated title (Spanish)
Un paradigma etológicamente relevante para evaluar la respuesta defensiva a los estímulos de contraste visual que se avecinan

Identifiers

Other
https://openalex.org/W4399242070
DOI
10.1038/s41598-024-63458-1

Is supplement to
https://openalex.org/W4244878301 (Other)
https://openalex.org/W2741984930 (Other)
https://openalex.org/W2401794200 (Other)
https://openalex.org/W2393342439 (Other)
https://openalex.org/W2119498694 (Other)
https://openalex.org/W2093210804 (Other)
https://openalex.org/W2062427031 (Other)
https://openalex.org/W2037746501 (Other)
https://openalex.org/W1993625448 (Other)
https://openalex.org/W1977334515 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Argentina

References

  • https://openalex.org/W1181414234
  • https://openalex.org/W1578653675
  • https://openalex.org/W1637700972
  • https://openalex.org/W1992618284
  • https://openalex.org/W2004125438
  • https://openalex.org/W2004665285
  • https://openalex.org/W2016873833
  • https://openalex.org/W2042116852
  • https://openalex.org/W2045620761
  • https://openalex.org/W2049838098
  • https://openalex.org/W2053013902
  • https://openalex.org/W2056356727
  • https://openalex.org/W2073757298
  • https://openalex.org/W2074291264
  • https://openalex.org/W2078340953
  • https://openalex.org/W2078527298
  • https://openalex.org/W2081066886
  • https://openalex.org/W2104809074
  • https://openalex.org/W2167644610
  • https://openalex.org/W2264332843
  • https://openalex.org/W2313990847
  • https://openalex.org/W2502955213
  • https://openalex.org/W2781154573
  • https://openalex.org/W2794689995
  • https://openalex.org/W2794918217
  • https://openalex.org/W2807606452
  • https://openalex.org/W2889290103
  • https://openalex.org/W2952365540
  • https://openalex.org/W2966435991
  • https://openalex.org/W3009634179
  • https://openalex.org/W3029905886
  • https://openalex.org/W3045788545
  • https://openalex.org/W3103354011
  • https://openalex.org/W3141096992
  • https://openalex.org/W4200076863
  • https://openalex.org/W4311803661
  • https://openalex.org/W4313251641